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JP2012173358A - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

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JP2012173358A JP2011032531A JP2011032531A JP2012173358A JP 2012173358 A JP2012173358 A JP 2012173358A JP 2011032531 A JP2011032531 A JP 2011032531A JP 2011032531 A JP2011032531 A JP 2011032531A JP 2012173358 A JP2012173358 A JP 2012173358A
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Abstract

【課題】像保持体の磨耗を抑制する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】感光体16と帯電装置18と露光装置20と現像剤により現像する現像装置22と感光体16表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mmで配置されるクリーニングブレードを有するクリーニング装置28とを有する画像形成装置10で、現像剤に含まれるトナーとして、パウダーレオメータの流速変化試験で測定されるトータルエネルギー値の差分値[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)−(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が220mJ以下であるトナー、又はパウダーレオメータによって測定されるFRI(流動速度指標)[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)/(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が2.10以下であるトナーを適用する。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
複写機やレーザープリンターに代表される一般的な電子写真方式の画像形成装置においては、例えば像保持体の表面の感光層に形成されたトナー像を、中間転写体を介して記録用紙等の記録媒体に転写するようになっている。そして、転写されずに像保持体の表面に残留したトナーをクリーニング装置によって除去している。
このクリーニング装置としては、クリーニングブレードを像保持体の表面に圧接することにより、その像保持体の表面に残留しているトナーを除去する方式がよく知られている。
ここで、クリーニングブレードにより、像保持体の表面に残留しているトナーを除去する方式では、クリーングブレードの先端部に、クリーニング助剤などを滞留(堆積)させる技術が知られている。
例えば、特許文献1〜5には、くさび状滞留部(プレニップ先端部)に流動化剤を5〜50μm(20〜100μm)の範囲で滞留させる技術が提案されている。
また、特許文献6には、体積平均粒径0.1〜3μmのクリーニング助剤を50〜100μmの幅で滞留させる技術が提案されている。
また、特許文献7には、クリーニング助剤を10〜40wt%外添し、層状に堆積させる技術が提案されている。
また、特許文献8には、クリーニング助剤を50〜100μmとなるように滞留させる技術が提案されている。
また、特許文献9には、滞留領域のトナー速度分布、阻止領域の幅を規定し、機能剤を現像剤に外添してクリーニング部へ供給して堆積させる技術が提案されている。
特開平8−297446号公報 特開平8−297447号公報 特開平8−297448号公報 特開平8−297449号公報 特開平8−297450号公報 特開2001−013837号公報 特開2003−140468号公報 特開2003−307985号公報 特開2006−184689号公報
本発明の課題は、像保持体の磨耗を抑制する画像形成装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
パウダーレオメータの流速変化試験で測定されるトータルエネルギー値の差分値[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)−(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が220mJ以下であるトナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により、前記静電潜像形成装置によって形成された前記静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置により現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング装置であって、前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mmで配置されるクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項2に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
パウダーレオメータによって測定されるFRI(流動速度指標)[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)/(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が2.10以下であるトナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により、前記静電潜像形成装置によって形成された前記静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置により現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング装置であって、前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mmで配置されるクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項3に係る発明は、
前記トナーが、トナー粒子と、前記トナー粒子に外添される流動促進剤と、を有する請求項1又は2に記載の画像形成装置。
請求項4に係る発明は、
前記流動促進剤が、フッ素樹脂粒子である請求項3に記載の画像形成装置。
請求項5に係る発明は、
前記フッ素樹脂粒子の外添量が、トナー粒子に対して0.05質量%以上1.50質量%以下である請求項4に記載の画像形成装置。
請求項6に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
前記帯電工程によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
パウダーレオメータの流速変化試験で測定されるトータルエネルギー値の差分値[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)−(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が220mJ以下であるトナーを含む現像剤により、前記静電潜像形成工程で形成された静電潜像を現像する現像工程と、
前記現像工程で現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mmで配置されるクリーニングブレードにより、前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング工程と、
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
請求項7に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
前記帯電工程によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
パウダーレオメータによって測定されるFRI(流動速度指標)[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)/(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が2.10以下であるトナーを含む現像剤により、前記静電潜像形成工程で形成された静電潜像を現像する現像工程と、
前記現像工程で現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mmで配置されるクリーニングブレードにより、前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング工程と、
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
請求項8に係る発明は、
前記トナーが、トナー粒子と、前記トナー粒子に外添される流動促進剤と、を有する請求項1又は2に記載の画像形成方法。
請求項9に係る発明は、
前記流動促進剤が、フッ素樹脂粒子である請求項3に記載の画像形成方法。
請求項10に係る発明は、
前記フッ素樹脂粒子の外添量が、トナー粒子に対して0.05質量%以上1.50質量%以下である請求項4に記載の画像形成方法。
請求項1、2に係る発明によれば、トータルエネルギー値の差分値又はFRI(流動速度指標)が上記範囲を満たすトナーと、加圧力が上記範囲を満たすクリーニングブレードを組み合わせない場合に比べ、像保持体の磨耗を抑制する画像形成装置が提供できる。
請求項3、4に係る発明によれば、トナー粒子と流動促進剤とを含んで構成されるトナーを適用しない場合に比べ、像保持体の磨耗を抑制する画像形成装置が提供できる。
請求項5に係る発明によれば、流動促進剤としてのフッ素樹脂粒子の外添量が上記範囲外の場合に比べ、像保持体の磨耗を抑制する画像形成装置が提供できる。
請求項6、7に係る発明によれば、トータルエネルギー値の差分値又はFRI(流動速度指標)が上記範囲を満たすトナーと、加圧力が上記範囲を満たすクリーニングブレードを組み合わせない場合に比べ、像保持体の磨耗を抑制する画像形成方法が提供できる。
請求項8、9に係る発明によれば、トナー粒子と流動促進剤とを含んで構成されるトナーを適用しない場合に比べ、像保持体の磨耗を抑制する画像形成方法が提供できる。
請求項10に係る発明によれば、流動促進剤としてのフッ素樹脂粒子の外添量が上記範囲外の場合に比べ、像保持体の磨耗を抑制する画像形成方法が提供できる。
本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 クリーニング装置を示す概略構成図である。 クリーニング装置のクリーニングブレードの加圧力を説明するための模式図である。 クリーニング装置のクリーニングブレードの周囲を拡大した模式図である。 クリーニング装置のクリーニングブレードの先端部の周囲を拡大した模式図である。 従来のトナーを適用したとき、ブレードプレニップにおける外添剤の状態を説明するための模式図である。 動的流動性を改善したトナーを適用したとき、ブレードプレニップにおける外添剤の状態を説明するための模式図である。 従来のトナーを適用したときに、ブレードプレニップをカメラで撮影した画像である。 動的流動性を改善したトナーを適用したときに、ブレードプレニップをカメラで撮影した画像である。 評価実験において得られた、FRI(比率)と感光体磨耗レートとの関係を示すグラフである。 評価実験において得られた、FRI(差分値)と感光体磨耗レートとの関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について、図面を基に詳細に説明する。
なお、図において、矢印UPが示されている場合は、それを上方向とし、矢印INが示されている場合は、それを内方向とし、これらを基に上下、内外の表現をする。
また、同じ機能を有するものには、全図面通して同じ符号を付して、説明を省略することがある。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図2は、クリーニング装置を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置10の構成について簡単に説明するが、各色毎に共通する部位については、符号の後に各色を示す英字を付さずに説明する。
本実施形態に係る画像形成装置10は、例えば、図1に示すように、入力された画像データに基づく各色のトナー画像を、後述する無端ベルト状の中間転写ベルト24に転写し、画像を形成する4連タンデム方式の画像形成手段12を有している。
画像形成手段12は、例えば、記録媒体の一例である記録用紙Pの搬送方向上流側から順にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の画像形成ユニット14Y、14M、14C、14Kを有しており、各画像形成ユニット14Y〜14Kは、中間転写ベルト24の移動方向(矢印Bで示す)に沿って、互いに離隔して並設されている。
各画像形成ユニット14Y〜14Kは、例えば、像保持体としての感光体16Y〜16Kを有しており、この感光体16Y〜16Kは、例えば、導電性の金属製円筒体の表面(周面)に、有機光導電体等からなる感光層が積層されて構成され、図示の矢印A方向(時計回り方向)へ目的とするプロセススピードで回転駆動するようになっている。
なお、この感光層は、例えば、電荷発生層と電荷輸送層が順次積層された機能分離型であり、レーザー光線が照射されると、レーザー光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を有している。また、各感光体16Y〜16Kの直径は、例えば、20mm以上100mm以下の範囲とされることが望ましい。
各感光体16Y〜16Kの周囲には、例えば、その回転方向上流側から順に、感光体16の表面(周面)を帯電する帯電装置としての帯電装置18Y〜18Kと、帯電された感光体16Y〜16Kの表面(周面)に、色分解された画像データ(画像信号)に基づくレーザー光線(像光)を照射し、露光によって静電潜像を形成する露光装置20Y〜20Kと、帯電した現像剤(トナーを含む現像剤)を静電潜像に転移させて(現像して)トナー画像とする現像装置22Y〜22Kと、感光体16Y〜16Kに接触する経路で内周面側から張力を付与されつつ支持された無端ベルト状の中間転写ベルト24と、感光体16Y〜16K上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト24へ転写する一次転写ロール26Y〜26Kと、一次転写後に感光体16Y〜16Kの表面に残留した転写残トナーTN1を除去するクリーニング装置28Y〜28Kと、が配置されている。
各クリーニング装置28Y〜28Kには、例えば、感光体16Y〜16Kの表面(周面)に圧接し、感光体16Y〜16Kから転写残トナーTN1を擦り取る(掻き取る)クリーニングブレード60Y〜60Kが設けられている。なお、このクリーニング装置28(クリーニングブレード60)については、後で詳述する。
また、各一次転写ロール26Y〜26Kは、例えば、中間転写ベルト24の内側に配置され、各感光体16Y〜16Kにそれぞれ対向した位置に設けられている。そして、一次転写ロール26Y〜26Kによる感光体16Y〜16Kと中間転写ベルト24との接触部が一次転写部(一次転写位置)T1とされている。
また、各一次転写ロール26Y〜26Kには、例えば、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示省略)がそれぞれ接続されている。更に、各バイアス電源は、例えば、制御部(図示省略)に制御されて、各一次転写ロール26Y〜26Kに印加する一次転写バイアスが変更されるようになっている。また、帯電装置18Y〜18Kは、例えば、ロール形状の接触帯電器とされているが、スコロトロンや固体放電器等の非接触帯電器を用いてもよい。
一方、中間転写体としての中間転写ベルト24は、例えば、一次転写ロール26Y〜26Kと、図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール32と、従動ロール33と、二次転写部(二次転写位置)T2に配置された背面ロール34と、に巻き掛けられており、感光体16の回転に同期して矢印B方向に回転移動(周動)するようになっている。
なお、この中間転写ベルト24は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂などの樹脂材料に、カーボンやイオン導電物質などの導電性付与のための物質を分散させ、表面抵抗率を例えば1010Ω/□以上1012Ω/□以下程度(測定電圧:100V)に調整して形成されている。
また、中間転写ベルト24を挟んで背面ロール34と対向する位置には、例えば、搬送機構42によって搬送される記録用紙P上に、中間転写ベルト24上のトナー画像を転写する二次転写ロール36が設けられている。この二次転写ロール36と中間転写ベルト24との接触部が二次転写部(二次転写位置)T2とされている。
また、この画像形成装置10は、例えば、二次転写ロール36によって記録用紙P上にトナー画像を転写した後に、中間転写ベルト24上に残留する転写残トナーNT1を除去するトナー除去装置(クリーニング装置)38と、二次転写ロール36によって記録用紙P上に転写されたトナー画像を定着する定着装置40と、を備えている。
搬送機構42は、例えば、給紙部44に収容された記録用紙Pを1枚ずつ搬送するピックアップロール46と、記録用紙Pの搬送経路に設けられたガイド部材50及び一対の搬送ロール48と、二次転写ロール36よりも記録用紙Pの搬送経路の下流側で、かつ定着装置40よりも記録用紙Pの搬送経路の上流側に配置され、ガイドロール52、54に巻き掛けられた搬送ベルト56と、定着装置40の下流側に設けられた一対の排紙ロール58と、排紙部(図示省略)等から構成されている。
この搬送機構42により、例えば、給紙部44に収容された記録用紙Pが、二次転写ロール36と背面ロール34とが中間転写ベルト24を挟んで対向する二次転写部(二次転写位置)T2へ搬送され、二次転写部(二次転写位置)T2から定着装置40へ搬送され、定着装置40から排紙部へ搬送される構成である。
以上構成の画像形成装置10は、例えば、次のように動作して画像を形成する。なお、各色の画像形成ユニット14Y〜14Kは、同一の構成を有しているため、ここでは画像形成ユニット14Yにより、イエロートナー画像を形成する動作の一例について説明する。
まず、帯電装置18Yによって感光体16Yの表面が例えば−600V以下−800V以下の電位に帯電される。帯電された感光体16Yの表面には、例えば、制御部から送られて来るイエロー用の画像データに従って、露光装置20Yによりレーザー光線が照射される。すなわち、感光体16Yの感光層にイエロー印字パターンの静電潜像が形成される。
なお、静電潜像とは、例えば、帯電により感光体16Yの表面(感光層)に形成される像であり、感光層において、レーザー光線が照射された部分の比抵抗が低下し、感光体16Yの表面に帯電した電荷が流れる一方、レーザー光線が照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆる「ネガ潜像」である。
こうして、感光体16Y上に形成された静電潜像は、例えば、感光体16Yの回転により現像位置まで搬送される。そして、この現像位置で、感光体16Y上の静電潜像が、現像装置22Yによって可視像(トナー画像)化される。
イエロートナーは、例えば、現像装置22Yの内部で撹拌されることで摩擦帯電し、感光体16Yの表面の帯電荷と同極性(−)の電荷を有している。したがって、感光体16Yの表面が現像装置22Yを通過して行くことにより、例えば、感光体16Yの表面の除電された潜像部にのみイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。その後、感光体16Yは、引き続き回転し、その表面に現像されたトナー画像が、一次転写部(一次転写位置)T1へ搬送される。
感光体16Yの表面のイエロートナー画像が一次転写部(一次転写位置)T1へ搬送されると、例えば、一次転写ロール26Yに一次転写バイアスが印加され、感光体16Yから一次転写ロール26Yに向かう静電気力がトナー画像に作用し、感光体16Yの表面のトナー画像が中間転写ベルト24の表面に転写される。このとき印加される一次転写バイアスは、例えば、トナーの極性(−)と逆の極性(+)であり、画像形成ユニット14Yでは、制御部によって例えば+20μA以上+30μA以下に定電流制御されている。
感光体16Yの表面の転写残トナーTN1は、例えば、クリーニング装置28Yによりクリーニングされる。また、画像形成ユニット14M〜14Kの一次転写ロール26M〜26Kに印加される一次転写バイアスも例えば上記と同様に制御されている。こうして、画像形成ユニット14Yにてイエロートナー画像が転写された中間転写ベルト24は、例えば、残りの色の画像形成ユニット14M〜14Kへ順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられるようにして転写される(多重転写される)。
各画像形成ユニット14Y〜14Kを通過して全ての色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト24は、例えば、図示の矢印B方向に周動搬送され、中間転写ベルト24の内面(裏面)に接する背面ロール34と、中間転写ベルト24のトナー画像保持面側に配置された二次転写ロール36とで構成された二次転写部(二次転写位置)T2へ至る。
一方、記録用紙Pが、例えば、搬送機構42によって二次転写ロール36と中間転写ベルト24との間に給紙され、二次転写バイアスが二次転写ロール36に印加される。このとき印加される二次転写バイアスは、例えば、トナーの極性(−)と逆の極性(+)であり、中間転写ベルト24から記録用紙Pに向かう静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト24の表面のトナー画像が記録用紙Pの表面に転写される。
また、このときの二次転写バイアスは、例えば、二次転写部(二次転写位置)T2の抵抗を検出する抵抗検出装置(図示省略)により検出された抵抗に応じて決定され、定電圧で制御されている。その後、例えば、記録用紙Pは定着装置40へと送り込まれ、トナー画像が加熱・加圧され、色重ねされた(多重転写された)トナー画像が溶融されて、記録用紙Pの表面へ永久定着される。こうして、画像の定着が完了した記録用紙Pは、例えば、排紙部へ向けて搬出され、一連の画像形成動作が終了する。
次に、現像剤について説明する。
現像剤としては、例えば、トナーと、キャリアと、を含む二成分現像剤が挙げられるが、トナーのみで構成された一成分現像剤であってもよい。
そして、トナーは、1)パウダーレオメータの流速変化試験で測定されるトータルエネルギー値の差分値[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)−(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が220mJ以下であるトナー、又は、2)パウダーレオメータによって測定されるFRI(流動速度指標)[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)/(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が2.10以下であるトナーが適用される。
なお、以下、FRI(流動速度指標)を「FRI(比率)」、トータルエネルギー値の差分値を「FRI(差分値)」と称して説明する。
トナーがこのFRI(差分値)、又はFRI(比率)を満たすことで、感光体16の磨耗が抑制される。
FRI(差分値)は、220mJ以下であるが、望ましくは170mJ以上215mJ以下であり、より望ましくは180mJ以上210mJ以下である。
また、FRI(比率)は、2.10以下であるが、望ましくは1.6以上2.05以下であり、より望ましくは1.7以上2.00以下である。
トナーのFRI(差分値)、又はFRI(比率)を満たすためには、例えば、トナー粒子に対して、外添剤として流動促進剤を外添する手法が挙げられる。
ここで、FRI(差分値)、又はFRI(比率)は、トナーの動的流動性を示すものである。
トナーの動的流動性の測定には、フリーマン・テクノロジー社(UK)製パウダーレオメータFT4を使用する。
パウダーレオメータは、粉体中を回転翼(ブレード)がらせん状に回転しながら移動し、そのとき得られる回転翼(ブレード)の回転トルクと垂直荷重を同時に測定し、移動距離に対するエネルギー勾配の積分値をトータルエネルギーとして求め、動的流動性の指標としている。本装置で行う動的流動性試験としては安定性試験、流速変化試験、圧縮試験、通気試験の4種があり、測定できる動的流動性指標としては、安定性試験で基本流動性エネルギーBFE(Basic Flowability Energy)と安定性指標SI(Stability Index)、流速変化試験で流動速度指標FRI(Flow Rate Index)、圧縮試験で圧縮指標CI(Consolidation Index)、通気試験で通気指標AR(Aeration Ratio)などがあり、すべて装置に接続されているパソコンで自動計測される。
具体的には、トナーの動的流動性の測定については、以下の通りである。
まず、温度22℃湿度55%環境下で、パウダーレオメータに付属されている160mlスプリット容器にトナーを180g投入し、本体に取り付ける。測定の再現性を高めるために7回コンディショニングを行ってトナーの状態を整えた後、スプリット容器によるすり切りで余分なトナーを取り除く。
なお、コンディショニングサイクルは自動で実施される。その後、パソコンのスタートをクリックすれば、自動で上記試験が実施され、各指標が計算されて出力される。ただし、通気試験をする際には自動通気測定キットを接続する必要がある。
この得られた測定値の中で、感光体16の磨耗との相関が高いものが、FRI(比率)、FRI(差分値)である。
FRI(比率)とは、回転翼の回転速度を100mm/s→70mm/s→40mm/s→10mm/sと変えて得られた測定値のうち、(転翼の回転速度が10mm/sの測定値)/(転翼の回転速度が100mm/sの測定値)で求められるものである。FRI(比率)は、1に近い方が、流速変化に対し安定した動的流動性を示していることを意味する。
一方、FRI(差分値)とは、上記比率ではなく、(転翼の回転速度が10mm/sの測定値)−(転翼の回転速度が100mm/sの測定値)で求められるものである。
次に、トナーの具体的構成について説明する。
トナーは、例えば、トナー粒子と、外添剤と、を含んで構成される。
トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂、及び、必要に応じて、着色剤、離型剤等の他の添加剤を含んで構成される。
結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
また、結着樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
その他の添加剤としては、例えば、着色剤、離型剤、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等が挙げられる。
着色剤としては、磁性粉(例えばマグネタイト、フェライト等)、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が代表的なものとして挙げられる。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成或いは鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが代表的なものとして挙げられる。
トナー粒子の特性について説明する。
トナー粒子は、平均形状係数(形状係数=(ML/A)×(π/4)×100で表される形状係数の個数平均、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が100以上150以下であることが望ましく、105以上145以下であることがより望ましく、110以上140以下であることがさらに望ましい。
トナー粒子は、例えば、体積平均粒子径D50vが2.0μm以上10μm以下がよく、2.0μm以上6.5μm以下が望ましく、2.0μm以上5.5μm以下であることがより望ましく、2.0μm以上4.5μm以下であることが特に望ましい。なお、体積平均粒子径D50vの下限値として望ましくは2.5μm以上、より望ましくは3.0μm以上である。
外添剤について説明する。
外添剤としては、例えば、無機粒子が適用される。
外添剤としての無機粒子としては、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、予め疎水化処理をしてもよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
外添剤としての無機粒子の外添量は、例えば、トナー粒子に対して、0.5質量%以上5.0質量%以下がよく、1.0質量%以上3.0質量%以下がよい。
外添剤としては、流動促進剤も挙げられる。
外添剤としての流動促進剤としては、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の粒子が好適に挙げられる。これらの中も、流動促進剤としては、フッ素樹脂の粒子がよい。
流動促進剤を構成するフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体及びフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体などが挙げられる。
外添剤としての流動促進剤の体積平均粒径は、例えば、0.1μm以上10μm以下であることがよく、望ましくは0.5μm以上8μm以下、より望ましくは1μm以上6μm以下である。
外添剤としての流動促進剤(特に、フッ素樹脂粒子)の外添量は、例えば、トナー粒子に対して、0.05質量%以上1.50質量%以下がよく、0.08質量%以上1.0質量%以下が望ましく、0.1質量%以上0.8質量%以下がより望ましい。
外添剤としての流動促進剤の外添量を上記範囲とすると、トナーが上記FRI(差分値)又はFRI(比率)の範囲を満たし易くなる結果、感光体16の磨耗が抑制される易くなる。
なお、外添剤としての流動促進剤の外添量が多すぎると、トナー帯電特性に影響することがある。
外添剤としては、上記無機粒子及び流動促進剤のうち、特に、シリカ粒子(SiO)、チタニア粒子(TiO)と共に、流動促進剤(特にフッ素樹脂粒子)を併用することがよい。
トナーの製造方法について説明する。
まず、トナー粒子は、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナー粒子が使用される。
また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法等、公知の方法が使用される。なお、トナーの製造方法としては、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が望ましく、乳化重合凝集法が特に望ましい。
そして、トナーは、上記トナー粒子及び上記外添剤をヘンシェルミキサー又はVブレンダー等で混合することによって製造される。また、トナー粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添してもよい。
次に、キャリアについて説明する。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア、樹脂分散型キャリア等が挙げられる。
なお、二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(重量比)は、例えば、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲が望ましく、3:100乃至20:100程度の範囲がより望ましい。
次に、クリーニング装置28について詳細に説明する。
クリーニング装置28は、例えば、図2に示すように、感光体16の表面(周面)に近接して配置され、感光体16の表面と対向する側に開口する筐体30を備えている。
なお、このクリーニング装置28は、例えば、少なくとも感光体16と一体化された感光体ユニット(像保持体ユニット)27として構成されていてもよく、その感光体ユニット27の状態で画像形成装置10に対して着脱される構成とされている。また、クリーニング装置28が単体でユニット化され、画像形成装置10に対して着脱される構成とされてもよく、更にはクリーニング装置28が画像形成装置10に対して着脱不能に取り付けられ、感光体16が画像形成装置10に対して着脱される構成とされてもよい。
筐体30の下方側における開口端部30Bの内面には、例えば、クリーニング装置28内に収容された廃トナー等が外部へ漏れるのを防ぐシール部材72が配設されている。すなわち、このシール部材72は、感光体16と筐体30との間の隙間を塞ぐように、感光体16に向かって延在するとともに、その感光体16には接触しない構成とされている。なお、シール部材72には、例えば厚さ0.2mmの熱可塑性ポリウレタンフィルムが用いられる。
また、筐体30内の下方側には、例えば、回収した廃トナー等を筐体30外に設けられた廃トナー排出部(図示省略)まで搬送するスクリュー74が配設されている。そして、例えば、筐体30のシール部材72よりも感光体16の回転方向(矢印A方向)下流側には、クリーニングブレード60が配設されている。
すなわち、例えば、感光体16の軸方向に亘って設けられ、断面視「L」字型形状とされた支持基材としての板金76の下部外面に、クリーニングブレード60の基部(一端側)62が、接着等によって固定支持されており、その板金76は、止めネジ78によって筐体30の上部外面に固定されている。
また、このクリーニングブレード60は、例えば、弾性材料で構成された板状(ブレード状)に形成されており、例えば、その厚さが2.0mm、自由長(板金76に固定されていない幅(上下方向の長さ))が10.0mm、感光体16の軸方向の長さが330mmとされている。また、その弾性材料としては、例えば、耐磨耗性、耐欠損性、耐クリープ性など、機械的性質に優れる、例えば熱硬化型ポリウレタンゴムが挙げられる。また、弾性材料としては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等の機能性ゴム材なども挙げられる。
クリーニングブレード60は、例えば、その先端部(下端部)64が感光体16の回転方向(矢印A)とは反対側に向けた状態で、その先端部(下端部)64のエッジ部65を感光体16に対向するようにして接触させて、配置している。
クリーニングブレード60の加圧力N(図3参照)は、例えば、長期にわたりクリーニング性を満足する値に決められ、ブレード自由長L、ブレード厚みt、ブレード材のヤング率(硬度)、ブレード設定角度θ(接触角度α)、ブレード食い込み量d(対感光体)、画像形成装置で使用しているトナー仕様、感光体16の仕様、帯電方式、感光体16周りで接触している部材、ブレード要求寿命などに依存するが、本実施形態では、例えば、1.0gf/mm以上10.0gf/mm以下の範囲(望ましくは1.2gf/mm以上8.0gf/mm以下、より望ましくは1.5gf/mm以上6.0gf/mm以下)とする。
クリーニングブレード60の加圧力Nが1.0gf/mm未満では、加圧力不足から、クリーニング不良が発生し易くなる。また、クリーニングブレード60の加圧力Nが10.0gf/mmを超えると、クリーニングブレード60により感光体16の回転トルクがアップして実用的ではない。
ここで、クリーニングブレード60の加圧力Nは、次式で算出される(図3参照)。
・式:N=dEt/4L
但し、dはブレード食い込み量、Eはブレードヤング率、tはブレード厚み、Lはブレード自由長である。
クリーニングブレード60の加圧方式(感光体16に対する加圧方式)は、構造が簡単で低コストの定変位方式を採用してもよいし、定変位方式に限られるものではなく、加圧力の経時変化がほとんどない定荷重方式を採用してもよい。
ここで、クリーニング装置28においては、感光体16に対して上記加圧力の範囲で配置されたクリーニングブレード60によりクリーニングを行うと、クリーニングブレード60(そのエッジ部65)と感光体16との接触部の上流側(以下、ブレードプレニップと称する)にトナー(トナー粒子や外添剤)が蓄積される。
図4は、クリーニング装置28のクリーニングブレード60の周囲を拡大したもので、TN1は転写残トナー、TN2はブレードプレニップに蓄積したトナーである。また、ブレードプレニップを詳細に説明するために、図4の丸印内を拡大表示したものが図5である。
図4及び図5に示すように、感光体16の回転中は感光体16の表面とクリーニングブレード60のエッジ部65に作用する動摩擦力により、クリーニングブレード60のエッジ部65は、感光体16の回転方向(矢印A)に引っ張られた形状に変形し、先端角度が小さな楔形形状になる。
この際、重要となるのは、ブレードプレニップを詳細に観察・分析を重ねた結果、次の現象が起こっていることをつきとめたことである。
感光体16の回転が継続すると、ブレードプレニップではトナーのうち相対的に粒径の小さい外添剤が集まりはじめ(図5のGで示す)、その感光体16回転方向上流側に粒径の大きいトナー(トナー粒子)が集まる(図5のTN2で示す)。そして、外添剤の集まる領域では感光体16回転方向上流側から運ばれてくるトナーによって押圧力が作用するため外添剤は充填状態(パッキング状態)になり、さらにはクリーニングブレード50のエッジ部65に押されて感光体16表面側(図5の矢印Y1で示す)に向かった押圧力が作用することになる。
その結果、感光体16表面は外添剤(例えばシリカ粒子等の硬い無機粒子)により研磨され磨耗が進行する。
なお、ブレードプレニップの感光体16回転方向上流側では、ある程度トナー(トナー粒子)が集まった後、プレニップに留まることはできなくなって重力により逐次落下してくトナー(トナー粒子:図5のTN3で示す)が発生し、筐体30内に一旦収容された後、スクリュー74によって排出される。
そして、クリーニングブレード60が下向きの場合で説明したが、別途、上向きのケースで詳細に観察・分析した結果、同様な現象が起こっていることも判明した。
具体的には、図6に示すように、感光体16が回転中は、感光体16表面とクリーニングブレード60のエッジ部65に作用する動摩擦力により、クリーニングブレード60のエッジ部65は、感光体16回転方向に引っ張られた形状に変形し、先端角度が小さな楔形形状になる。
感光体16の回転が継続すると、クリーニングブレード60が下向きの場合と同様に、ブレードプレニップではトナーのうち相対的に粒径の小さい外添剤が集まりはじめ(図6のGで示す)、その感光体16回転方向上流側に粒径の大きいトナー(トナー粒子)が集まる(図6のTN2で示す)。
そして、外添剤の集まる領域では感光体16回転方向上流側から運ばれてくるトナーによって押圧力が作用するため外添剤は充填状態(パッキング状態)になり、さらにはクリーニングブレード50のエッジ部65に押されて感光体16表面側(図6の矢印Y1で示す)に向かった押圧力が作用することになる。
その結果、感光体16表面は外添剤(例えばシリカ粒子等の硬い無機粒子)により研磨され磨耗が進行する。
なお、ブレードプレニップの感光体16回転方向上流側では、ある程度トナーが集まった後、ブレードプレニップに留まることはできなくなって、重力により逐次落下していくトナー(トナー粒子:図6のTN3で示す)が発生し、クリーニングブレード60の先端部64の先端面(カット面上)に一旦堆積する(図6のTN4で示す)。
ブレードプレニップに転写残トナーが多量に溜まってくると、堆積したトナーTN4はプレニップ側から押されて図6左方向へゆっくり移動していき、クリーニングブレード60のエッジ部の反対側(不図示)から重力によって落下し、筐体30内に一旦収容された後、スクリュー74によって排出される。
以上の現象により、外添剤の凝集体により、感光体の磨耗の促進することがわかった。
そして、外添剤の凝集体により、感光体の磨耗促進現象を防止するために鋭意検討を重ねた結果、トナーの動的流動性を改善する(つまり、トナーのFRI(差分値)又はFRI(比率)を上記範囲とする)ことにより、感光体16を磨耗させる外添剤の凝集体の発生が抑制されることを見出した。
即ち、図7に示すように、動的な状態において矢印Y2及び矢印Y3で示す流れ(対流)を発生させ、外添剤をできるだけ、ブレードプレニップに滞留させないことにより、感光体16の磨耗が低減されることを付き止めた。
ここで、重要なことは、動的な状態において外添剤を滞留させないことであり、具体的には数秒の間に流れに沿って移動する状態を作ることである。
この現象を確認するために、高速度カメラを使用した可視化環境を構築し、詳細な観察を行った。観察に際しては、φ100のガラスドラムを製作し、その表面に透明な電極となるITO電極(酸化スズインジウム電極)を成膜し、さらにその上に、製品で使用されている感光体と同一仕様で電荷発生層(CGL層)と電荷輸送層(CTL層)を塗膜したものを感光体16として利用した。また、このガラスドラム周りには製品と同じ構成で帯電装置、現像装置、クリーニング装置を配置し、これらの装置を含めて画像形成プロセス動作をするように観察装置を準備した。
高速度カメラには、フォトロン社製FASTCAM−ultima1024を使用し、センサヘッドに長焦点顕微鏡としてクエスター社製QM100を取り付けて使用した。また、ガラスドラムの内部には高輝度照明と鏡を設置して、外部に設置した高速度カメラで捉えられるようにした。
この可視化環境で、トナーの種類を変えて観察を行った。その結果、従来のトナーでは図6のように外添剤の凝集体が滞留していること、動的流動性を改善したトナー(FRI(差分値)又はFRI(比率)を上記範囲とするトナー)では図7のように流動していて、動的な状態で滞留している外添剤が観察されないことが確認できた。
特に、クリーニングブレード60の先端部64を上向きにしたとき、流動に関しては重力の影響で不利になるため、外添剤の凝集体が顕著に現れることもわかった。
図8及び図9は、動画で撮影した画像の1コマで、ガラスドラムの裏側からブレードプレニップを観察した結果の一例を示す。
どちらも、クリーニングブレード60の先端部64を上向きで使用した場合で、図8及び図9において、60はクリーニングブレード、TN2はブレードプレニップに蓄積したトナー(トナー粒子)、TN3はブレードプレニップに留まることはできなくなって、重力により逐次落下していくトナー(トナー粒子)、TN4はクリーニングブレード60の先端部64の先端面(カット面上)に堆積したトナー(トナー粒子)である。
図8は、従来のトナーを使用した場合の観察結果で、帯状に白く見えているGは、ブレードプレニップに滞留している外添剤の凝集体である。このように、ガラスドラムを使用して裏側から観察すると、外添剤の凝集体が明瞭に確認できることがわかる。
一方、図9は、動的流動性を改善したトナー(FRI(差分値)又はFRI(比率)を上記範囲とするトナー)を使用した場合の観察結果で、帯状の白い堆積物(図8においてGで示す外添剤の凝集体)は観察されず、外添剤の凝集体ができていないことがわかる。ただし、分解能の問題で見えていないが、ブレードプレニップの微小な領域には外添剤の溜りができており、クリーニング性が確保されていることを、別途実施したSEM分析(走査型電子顕微鏡による観察分析)で確認している。
次に、動的流動性を改善したトナー(FRI(差分値)又はFRI(比率)を上記範囲とするトナー)を使用した検証実験について述べる。
実験には富士ゼロックス製「DCC450(クリーニングブレードの加圧力4gf/mm(39.2N/m))」を使用した。実験環境は高温・高湿(28℃、85%RH)と低温・低湿(10℃、15%RH)の2環境で実施し、画像部と非画像部の2条件を掛け合わせた2×2のマトリックスで磨耗レートを評価し平均値を求めた。なお、ランニングしたトータルサイクル数(感光体の回転総数)は50000Cycleである。結果を図10に示す。
図10において、横軸はFRI(比率)、縦軸は感光体磨耗レート(nm/kCycle[nm/感光体1000回転])で、10種類のトナー(詳細は後述)をそれぞれ含む現像剤を用いて評価した測定点をプロットしてある。この結果から、感光体磨耗レートはFRI(比率)にほぼ比例して増加していることがわかる。また、目標値の25nm/kCycleは従来の約1/2の感光体磨耗レートを示している。この結果から、FRI(比率)を2.10以下にすれば目標が達成されることがわかった。
一方、図11は同様にFRI(差分値)でプロットした結果である。FRI(比率)と比較してFRI(差分値)の方が感光体磨耗レートと良い相関を示していることがわかる。この結果から、FRI(差分値)を220mJ以下にすれば、目標である25nm/kCycleが達成されることがわかった。
なお、上記評価実験では、高温・高湿(28℃、85%RH)と低温・低湿(10℃、15%RH)の実験環境下共に、同様の結果が得られた。
また、同様な実験装置構成・条件で、クリーニングブレードの加圧力のみを、1.0gf/mm以上10.0gf/mm以下の範囲で可変させて、同様な評価実験を行った結果、感光体磨耗レートはそれぞれ異なるものの、FRI(比率)及びFRI(差分値)に対しては同様な傾向が得られた。
一方、クリーニングブレードの加圧力を1.0gf/mm未満に可変させたところ、クリーニング不良の発生が見られたという結果が得られた。
また、クリーニングブレードの加圧力を10.0gf/mmを超えて可変させたところ、感光体の駆動トルクアップによる回転不良が発生したという結果が得られた。
また、同様な実験装置構成・条件で、感光体の種類のみを変えて同様な評価実験を行った結果、感光体磨耗レートはそれぞれ異なるものの、FRI(比率)及びFRI(差分値)の値に対しては同様な傾向が得られた。これにより、感光体の磨耗低減に関しては、トナーの動的流動性が支配的に働き、感光体の表面層構成に依存しないことも確認した。
ここで、検証実験で使用した10種類のトナーをそれぞれ含む現像剤(トナー1〜10をそれぞれ含む現像剤1〜10)は、以下のように作製したものである。
[トナー1]
(ポリエステル樹脂(A1)及びポリエステル樹脂粒子分散液(a1)の調製)
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン15モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン85モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させた。その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂(A1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは65000、ガラス転移温度Tgは65℃であった。
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られたポリエステル樹脂3000質量部、イオン交換水10000質量部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム90質量部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて非晶性樹脂粒子分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010 スリット0.4mm)を回収し、ポリエステル樹脂粒子分散液(a1)を得た。
(ポリエステル樹脂(B1)及びポリエステル樹脂粒子分散液(b1)の調製)
加熱乾燥した3口フラスコに、1、9−ノナンジオール45モル部と、ドデカンジカルボン酸55モル部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.05モル部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で2時間攪拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、ポリエステル樹脂(B1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは25000、溶融温度Tmは73℃であった。
その後、ポリエステル樹脂分散液(A1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、ポリエステル樹脂分散液(b1)を得た。
(着色剤粒子分散液の調製)
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000質量部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬)アニオン界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム 和光純薬社製):150質量部
・イオン交換水:4000質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)粒子の体積平均粒子径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20%であった。
(離型剤粒子分散液の調製)
・ワックス(WEP−2、日本油脂社製):100質量部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬):2質量部
・イオン交換水:300質量部
・脂肪酸アミドワックス(日本精化、ニュートロンD:100質量部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR):2質量部
・イオン交換水:300質量部
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒子径が200nmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤粒子分散液(1)(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
(トナー粒子1の作製)
・ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):340質量部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(b1):160質量部
・着色剤粒子分散液:50質量部
・離型剤粒子分散液:60質量部
・界面活性剤水溶液:10質量部
・0.3M硝酸水溶液:50質量部
・イオン交換水:500質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で30分間保持し、凝集粒子が形成されていることを確認した段階で、追加のポリエステル樹脂粒子分散液(a1):100質量部を添加後、更に30分保持した。
続いて、ニトリロ3酢酸Na塩(中部キレスト社製、キレスト70)を全液の3%となるように添加した。その後1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、3.0時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子1を得た。
このときの粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は4.5μm、粒度分布係数GSDは1.22であった。
(トナー1の作製)
トナー粒子1:100質量部に、シリカ粒子(体積平均粒径:50nm)0.9質量部と、チタニア粒子(体積平均粒径:40nm)0.6質量部と、フッ素樹脂粒子(PTFE粒子:体積平均粒径:3μm)0.3質量部と、を添加し、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間ブレンドを行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー1を作製した。
(トナー2〜10)
表1に従って、トナー粒子に対する外添剤種、量を変更した以外は、トナー1と同様にして、各トナー2〜10をそれぞれ作製した。なお、表1には、各トナーのFRI(差分値)、FRI(比率)を示す。
なお、現像剤1〜10は、トナー濃度が7重量%となるように、上記得られたトナーと、下記樹脂被覆フェライトキャリアを混合して、それぞれ作製した。
−樹脂被覆フェライトキャリア−
フェライト粒子(パウダーテック社製、平均粒径50μm)100質量部とメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン社製、分子量95000、10000以下の成分比率は5%)1.5質量部を、トルエン500質量部と共に加圧式ニーダーに入れ、常温で15分間攪拌混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温してトルエンを留去し、その後冷却し、105μmの篩を用いて分級して樹脂被覆フェライトキャリアを得た。
潤滑剤としてフッ素樹脂粒子(PTFE粒子)を添加したトナーは、FRI(比率)及びFRI(差分値)共に小さい値になり、摩耗レートが低減する傾向を示した。一方、フッ素樹脂粒子を添加しなかったトナーは、FRI(比率)及びFRI(差分値)が共に高い値になり、摩耗レートが高い傾向を示すことがわかった。
以上の実証実験から、本実施形態では、感光体16の磨耗が抑制されることがわかる。
なお、本実施形態では、転写装置として一次転写ロール26、中間転写ベルト24、及び二次転写ロール36等を備えた中間転写装置を備えた画像形成装置や、タンデム方式の画像形成装置について説明したが、これに限られず、例えば、感光体16に形成されたトナー画像を直接記録用紙Pに転写する直接転写方式の画像形成装置や、一つの感光体16を備えた白黒画像を形成する画像形成装置等、周知の画像形成装置を適用してもよい。
10 画像形成装置
12 画像形成手段
14 画像形成ユニット
16 感光体(像保持体の一例)
18 帯電装置
20 露光装置(静電潜像形成手段の一例)
22 現像装置
24 中間転写ベルト
26 一次転写ロール
27 感光体ユニット
28 クリーニング装置
30 筐体
32 駆動ロール
33 従動ロール
34 背面ロール
36 二次転写ロール
40 定着装置
42 搬送機構
44 給紙部
46 ピックアップロール
48 搬送ロール
50 ガイド部材
50 クリーニングブレード
52、54 ガイドロール
56 搬送ベルト
58 排紙ロール
60 クリーニングブレード
64 クリーニングブレードの先端部
65 クリーニングブレードのエッジ部
72 シール部材
74 スクリュー
76 板金
78 ネジ
P 記録用紙(記録媒体の一例)

Claims (10)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
    前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
    パウダーレオメータの流速変化試験で測定されるトータルエネルギー値の差分値[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)−(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が220mJ以下であるトナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により、前記静電潜像形成装置によって形成された前記静電潜像を現像する現像装置と、
    前記現像装置により現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写装置と、
    前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング装置であって、前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mm以上で配置されるクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
    前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
    パウダーレオメータによって測定されるFRI(流動速度指標)[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)/(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が2.10以下であるトナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により、前記静電潜像形成装置によって形成された前記静電潜像を現像する現像装置と、
    前記現像装置により現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写装置と、
    前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング装置であって、前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mm以上で配置されるクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記トナーが、トナー粒子と、前記トナー粒子に外添される流動促進剤と、を有する請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記流動促進剤が、フッ素樹脂粒子である請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記フッ素樹脂粒子の外添量が、トナー粒子に対して0.05質量%以上1.50質量%以下である請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    前記帯電工程によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
    パウダーレオメータの流速変化試験で測定されるトータルエネルギー値の差分値[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)−(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が220mJ以下であるトナーを含む現像剤により、前記静電潜像形成工程で形成された前記静電潜像を現像する現像工程と、
    前記現像工程で現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写工程と、
    前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mm以上で配置されるクリーニングブレードにより、前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング工程と、
    を備えたことを特徴とする画像形成方法。
  7. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    前記帯電工程によって帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
    パウダーレオメータによって測定されるFRI(流動速度指標)[(回転翼の回転速度が10mm/sのときの測定値)/(回転翼の回転速度が100mm/sのときの測定値)]が2.10以下であるトナーを含む現像剤により、前記静電潜像形成工程で形成された前記静電潜像を現像する現像工程と、
    前記現像工程で現像され、前記像保持体の表面に保持された画像を記録媒体に転写する転写工程と、
    前記像保持体の表面に対する加圧力が1.0gf/mm以上10.0gf/mm以上で配置されるクリーニングブレードにより、前記像保持体の表面に残留した前記トナーを除去するクリーニング工程と、
    を備えたことを特徴とする画像形成方法。
  8. 前記トナーが、トナー粒子と、前記トナー粒子に外添される流動促進剤と、を有する請求項6又は7に記載の画像形成方法。
  9. 前記流動促進剤が、フッ素樹脂粒子である請求項8に記載の画像形成方法。
  10. 前記フッ素樹脂粒子の外添量が、トナー粒子に対して0.05質量%以上1.50質量%以下である請求項9に記載の画像形成方法。
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