JP5176562B2 - 固体表面付着物の存在量評価方法、および保護剤塗布装置の評価方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、像担持体等の固体表面に付着する極僅かな量の付着物の存在量を評価する固体表面付着物の存在量評価方法と、その評価方法を用いて、像担持体に保護剤を塗布する保護剤塗布装置の合否を評価する保護剤塗布装置の評価方法に関する。
ATR法を用いると、赤外光の吸収が起こる波数より官能基がわかるため、ATR法は定性分析によく用いられる。
しかし、試料を押さえる圧力によって、吸収スペクトルのピーク強度が変化するため、基本的に定量分析には用いられていなかった。
そのため、有機感光体の寿命を延ばし長期に渡って高画質を保持するには、摩擦による部材の劣化を低減し、クリーニング性を向上させる必要がある。
また、本発明は、像担持体等の固体表面に薄い膜状の付着物が存在する場合、または固体表面上に金属元素を含有しない薄い膜状の付着物が存在する場合の、固体表面の付着物の存在量を評価する固体表面付着物の存在量評価方法と、その評価方法を用いて保護剤塗布装置の合否を評価する保護剤塗布装置の評価方法を提供することを目的とする。
本発明に係る第1の参考手段は、像担持体の表面に保護剤を塗布する保護剤塗布装置において、「赤外吸収スペクトル法のATR(Attenuated Total Reflection)法において、ATRプリズムとしてGe、赤外光入射角として45°の条件で測定を行い得られるIRスペクトルについて、保護剤塗布前の像担持体のIRスペクトルAと保護剤塗布後の像担持体のIRスペクトルBを比較したとき、前記IRスペクトルAおよび前記IRスペクトルBの両者に存在する前記像担持体に由来したピークであって、該像担持体由来ピークのうち、前記IRスペクトルB中の保護剤に由来するピークと重ならないピークが少なくとも二つ以上存在し、該二つのピークのうち前記IRスペクトルA中の波数の大きい方のピークをピークa1、波数の小さい方のピークをピークa2とし、ピークa1、a2と波数が同じ位置で検出される、波数の対応する前記IRスペクトルB中のピークをピークb1、b2とし、前記IRスペクトルA中のピークa1の高さをh(a1)、前記IRスペクトルB中のピークb1の高さをh(b1)としたとき、前記IRスペクトルAを[h(b1)/h(a1)]倍したスペクトル(IRスペクトルA’とする)を、IRスペクトルBから差し引いて得られるスペクトルをIRスペクトルCとし、該IRスペクトルC中でピークa1、a2と波数が同じ位置で検出される、波数の対応するピークをピークc1、c2とし、前記IRスペクトルB中のピークb1の面積をS(b1)、前記IRスペクトルC中のピークc2の面積をS(c2)としたとき、面積S(b1)と面積S(c2)との比(S(c2)/S(b1))を指標として、前記像担持体上の保護剤の存在量を評価する評価方法」を用い、前記ピークb1を1770cm-1のピークとし、前記ピークc2を815cm-1のピークとして前記像担持体上の保護剤の存在量を評価したとき、前記保護剤を20分塗布した後の前記像担持体における前記指標(S(c2)/S(b1))の値が0.012以上、前記保護剤を100分塗布した後の前記像担持体における前記指標(S(c2)/S(b1))の値が0.10以下となることを特徴とする。
また、本発明に係る第4の参考手段は、第3の参考手段の保護剤塗布装置において、前記感光体は、カーボネート結合を有する有機化合物を含有する有機感光体であり、前記ピークa1は前記カーボネート結合に由来するピークであることを特徴とする。
さらに本発明に係る第5の参考手段は、第1〜第4のいずれか1つの参考手段の保護剤塗布装置において、前記保護剤はパラフィンを50重量%以上含有していることを特徴とする。
また、本発明に係る第8の参考手段は、画像形成装置であって、像担持体と、第1〜第6のいずれか1つの参考手段の保護剤塗布装置を備えたことを特徴とする。
さらに本発明に係る第9の参考手段は、画像形成装置であって、第7の参考手段のプロセスカートリッジを着脱可能に装備したことを特徴とする。
さらにまた、本発明に係る第10の参考手段は、第8または第9の参考手段の画像形成装置において、前記像担持体または前記プロセスカートリッジを複数備え、各像担持体上に色の異なる画像を形成した後、転写媒体に転写して多色またはカラー画像を形成することを特徴とする。
また、本発明の第4の手段は、第3の手段の固体表面付着物の存在量評価方法において、前記感光体は、カーボネート結合を有する有機化合物を含有する有機感光体であり、前記ピークa1は前記カーボネート結合に由来するピークであることを特徴とする。
また、本発明の第6の手段は、第5の手段の固体表面付着物の存在量評価方法において、前記保護剤は、パラフィンを50重量%以上含有することを特徴とする。
また、本発明よれば、像担持体等の固体表面にパラフィンのような金属を含有しない保護剤を塗布した場合でも、固体表面に塗布されている保護剤の存在量を評価できる評価方法を提供でき、この評価方法を用いることにより、保護剤塗布装置の良否を判定することができる。
まず、本発明に係る第1〜第10の参考手段に係る参考形態を説明する。
本発明者らは、像担持体として感光体を用いた画像形成装置において、異常画像が発生する原因を調べるため、異常画像が発生する場所と発生していない場所で、保護剤の存在量が異なるのではないかと考え、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて表面観察を行なった。表面観察の結果、保護剤が感光体上に付着している様子を観察することはできたが、SEM観察からは保護剤の存在量を見積もることはできず、異常画像が発生する原因は、はっきり分からなかった。
ここで、前述の背景技術で説明したように、保護剤にパラフィンのような金属を含有しない保護剤を用いた場合は、感光体上に塗布されている保護剤の量を従来の方法により見積もることが困難である。そこで、金属を含有しない保護剤を分析する方法として、有機物の分析に用いられる、FT−IRのATR法を用いることを試みた。
ATRプリズムと試料との屈折率の関係から或る角度以上の条件で赤外光をプリズムに入射させると、赤外光はATRプリズムから出ず、ATRプリズムと試料との接触面で全反射を起こすが、その際、赤外光が僅かの距離だけ試料側に滲みだすので、試料で赤外光の吸収があれば反射光が減衰し、試料の吸収スペクトルを得ることができる。
また、ATR法を用いると、赤外光の吸収が起こる波数より官能基がわかるため、ATR法は定性分析によく用いられるが、試料を押さえる圧力によって、吸収スペクトルのピーク強度が変化するため、定量分析には基本的には用いられていなかった。
その結果、ATR法では、用いるクリスタルや入射角の条件によって赤外光の侵入深さが変化するため、同じサンプルを計測しても得られるスペクトルは異なり、用いるクリスタルや入射角条件によって、感光体に由来するピークのみしか検出されなかったり、ほぼ保護剤のみのピークしか検出されなかったり、感光体由来のピークと保護剤由来のピークが両方検出されたりと様々であった。様々な条件のうち、用いるクリスタルや入射角を細かく変化させて、感光体由来のピークと保護剤由来のピークが両方検出される条件において、得られたスペクトルから、感光体上の保護剤の塗布量を評価できないか鋭意検討を行なった。
次に、上記で求めた面積の比を用いて、保護剤塗布装置で保護剤塗布した後の感光体上の保護剤の塗布量の良好な状態を規定できないか調べたところ、面積の比を好ましい範囲にすることで、高画質な画像形成を実現できることがわかり、本発明に到った。
但し、
dp:侵入深さ
n2およびn1:クリスタルおよび試料の屈折率
θ:入射角
λ:波長
である。
ため好ましくない。
a2として815cm-1に検出されるピークを選んだ場合、保護剤を20分塗布した後の感光体における(S(c2)/S(b1))の値は、0.012以上、好ましくは0.015〜0.070である。(S(c2)/S(b1))の値が、保護剤の塗布時間20分以内に0.012以上にならない場合、画像形成装置の使用初期において、保護剤が感光体を充分に保護しないため好ましくない。
a2として1250cm-1に検出されるピークを選んだ場合、保護剤を20分塗布した後の感光体における(S(c2)/S(b1))の値は、0.10以上、好ましくは0.10〜0.3である。(S(c2)/S(b1))の値が、保護剤の塗布時間20分以内に0.10以上にならない場合、画像形成装置の使用初期において、保護剤が感光体を充分に保護しないため好ましくない。
このように、選ぶピークによって、高画質を維持するための指標の上下限は適宜決定する必要がある。
本発明に係る参考手段における保護剤中のパラフィンの割合とは、保護剤に含有される全ての有機成分に対する割合を示しており、保護剤中に無機成分を含んでいる場合においては、無機成分は除外した全有機成分に対するパラフィンの割合を表している。
また、保護剤中のパラフィンの割合によって、指標(S(c2)/S(b1))の閾値は多少変化するが、パラフィンの割合によらず、感光体上の保護剤の塗布量の良好な状態は、前述したように、保護剤を20分塗布した後の感光体における(S(c2)/S(b1))の値が0.012以上(c2は815cm-1のピーク)、100分塗布した後の感光体における(S(c2)/S(b1))の値が0.12以下(c2は815cm-1のピーク)の閾値内に充分収まることがわかっている。
本発明に係る参考手段の保護剤に用いるパラフィンは、ノルマルパラフィン、イソパラフィンが例示できる。パラフィンは、一種だけでなく、異なる種類のパラフィンを混合して用いてもかまわない。
本発明に係る参考手段の保護剤に用いる保護剤中のパラフィンの割合は50重量%以上、好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上である。パラフィンの割合が50重量%以下では、保護剤としての機能が低く、画像形成に伴う感光体の磨耗が生じやすく、好ましくない。また、パラフィンの割合が95重量%以上では、パラフィンが感光体表面を覆うことが難しく好ましくない。パラフィン単独では、ブラシやブレードの圧力だけでは、感光体上に薄く、膜状に広がりにくいため、他の物質を混合して用いることが不可欠となる。
脂環式飽和炭化水素としては、シクロパラフィン、環状ポリオレフィン等が例示できる。
両親媒性の有機化合物として非イオン系界面活性剤を用いることにより、界面活性剤自身がイオン解離することがなくなるため、使用環境、特に湿度が、大幅に変動した場合にも、気中放電などによる電荷のリークを抑制することができ、画像品質を高度に維持することができる。
CnH2n+1COOH (化学式1)
ただし、式中のnは15〜35の整数を示す。
よって、両親媒性の有機化合物の1分子当りの平均エステル結合数は、1から3個であることが好ましい。
両親媒性の有機化合物としては、前述のように陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤等が挙げられる。
また、両イオン系界面活性剤の例としては、ジメチルアルキルアミンオキシド、N−アルキルベタイン、イミダゾリン誘導体、アルキルアミノ酸等が挙げられる。
さらに、場合により、金属酸化物、珪酸化合物、雲母等のフィラーを保護剤中に含有させても良い。
図1は本発明に係る参考手段の保護層形成装置を備えた画像形成装置の要部構成例を示す概略要部構成図である。
像担持体であるドラム状の感光体1に対向して配設された保護剤塗布装置2は、感光体を保護する保護剤を棒状(円柱状、四角柱状、六角柱状等)にした保護剤バー21と、この保護剤バー21と接触するブラシ状部材(ブラシ)22aを有し保護剤バー21からブラシ22aに移行した保護剤を感光体1へ供給する保護剤供給部材22と、保護剤バー21を保護剤供給部材22のブラシ22aに押し当てて保護剤を保護剤供給部材22のブラシ22aに移行させる押圧力付与機構23と、保護剤供給部材22により感光体上に供給された保護剤を薄層化する保護層形成機構24等から主に構成されている。
また、感光体1の表面に供給された保護剤は、物質種の選択によっては供給時に十分な保護層にならない場合がある。このため、より均一な保護層を形成するために、感光体表面の保護剤は、例えばブレード状部材24aと、そのブレード状部材24aを感光体ドラム1の表面に押し当てるバネやスプリング等の押圧部材24bとを持つ保護層形成機構24により薄層化され、感光体表面の保護層となる。このように、感光体1に保護剤を適量供給するとともに、保護層形成機構24により薄層化することにより、保護剤が感光体上で保護膜となって保持されやすくなる。これにより、帯電手段(例えば帯電ローラ等)3の汚れ等による異常画像が起こらず、消耗品の交換頻度が少なく、長期に渡って高画質画像を出力可能な画像形成装置を実現することができる。
また、支持体24cから突き出し、たわみを持たせることができるブレード状部材24aの長さ、いわゆる自由長についても同様に押圧で加える力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね1〜15mm程度であれば好ましく使用でき、2〜10mm程度であれば更に好ましく使用できる。
また、弾性金属ブレードでは、ブレードのねじれを抑止するために、取り付け後に支軸と略平行となる方向に、曲げ加工等の処理を施しても良い。
表面層を形成する材料としては、PFA、PTFE、FEP、PVdF等のフッ素樹脂や、フッ素系ゴム、メチルフェニルシリコーンエラストマー等のシリコーン系エラストマー等を、必要により充填剤と共に用いることができるが、これに限定されるものではない。
可撓性のブラシ繊維の具体的な材料としては、一般的に公知の材料から1種乃至2種以上を選択して使用する事ができる。具体的には、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン);ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂(例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン);塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;スチレン−ブタジエン樹脂;フッ素樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン);ポリエステル;ナイロン;アクリル;レーヨン;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;アミノ樹脂(例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂);などの内、可撓性を持つ樹脂を使用することができる。
また、撓みの程度を調整するために、ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を複合して用いても良い。
図2に示すプロセスカートリッジ11は、像担持体であるドラム状の感光体1と、感光体1を帯電する帯電手段である帯電装置(図示の例では帯電ローラ)3と、帯電された感光体1にレーザー光L等を照射して静電潜像を形成する潜像形成手段(図示せず)と、感光体1上の静電潜像をトナーで現像して可視像化する現像手段である現像装置5と、感光体1上のトナー像を転写媒体(または中間転写媒体)7に転写する転写手段6と、転写後の感光体1の表面に残留するトナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング装置4と、クリーニング装置4から帯電装置3に至る部分に配置された保護剤塗布装置2等を備えた構成となっている。
感光体1に対向して配設された保護剤塗布装置2は、図1と同様に、保護剤バー21、保護剤供給部材22、押圧力付与機構23、保護層形成機構24等から主に構成される。
また、感光体1は、転写工程後に部分的に劣化した保護剤やトナー成分等が残存した表面となっているが、クリーニング装置4のクリーニング部材41により表面残存物が清掃され、クリーニングされる。図2では、ブレード状のクリーニング部材41は、いわゆるカウンタータイプ(またはリーディングタイプ)に類する角度で当接されている。
この画像形成装置100は、画像形成を行う画像形成装置本体(プリンタ部)110と、この本体110の上部に設置された原稿読取部(スキャナ部)120と、その上に設置された原稿自動給紙装置(ADF)130と、画像形成装置本体110の下部に設置された給紙部200とを備えており、複写機の機能を有している。また、この画像形成装置100は、外部装置との通信機能を有しており、装置外部のパーソナルコンピュータ等と接続することにより、プリンタやスキャナとして用いることができる。また、電話回線や光回線と接続することにより、ファクシミリや複合機として用いることができる。
有機光導電層を有する有機感光体(OPC)等に代表される像担持体であるドラム状の感光体1は、除電ランプ(図示せず)等で除電され、帯電部材(例えば帯電ローラ)を有する帯電装置3で均一にマイナスに帯電される。
帯電装置3による感光体1の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構(図示せず)から帯電部材に、感光体1を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。
すなわち、レーザー光源(例えば半導体レーザー)から発せられたレーザー光は、高速で回転する多角柱の多面鏡(ポリゴン)等からなる光偏向器により偏向走査され、走査レンズやミラー等からなる走査結像光学系を介して感光体1の表面を、感光体1の回転軸方向(主走査方向)に走査する。
潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から現像スリーブ51に、感光体1の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
上記の二次転写後、転写媒体は、中間転写媒体7から分離され、転写像が得られる。また、一次転写後に感光体1上に残存するトナー粒子は、クリーニング装置4のクリーニング部材41によって、クリーニング装置4内のトナー回収室へ、回収される。また、二次転写後に中間転写媒体7上に残存するトナー粒子は、ベルトクリーニング装置9のクリーニング部材によって、クリーニング装置9内のトナー回収室へ、回収される。
しかしながら、帯電部材を感光体表面に接触または近接して帯電を行う帯電装置3では、前述のように放電が感光体表面近傍の領域で行われるため、感光体1への電気的ストレスが大きくなりがちである。
そこで、本発明に係る参考手段の保護剤塗布装置2を用いることにより、長期間に渡り感光体1を劣化させることなく維持できるため、経時的な画像の変動や使用環境による画像の変動を大幅に抑制でき、安定した画像品質の確保が可能となる。
本発明に係る参考手段の画像形成装置に用いる像担持体である感光体は、導電性支持体の上に感光層が設けられている。感光層の構成は電荷発生材と電荷輸送材を混在させた単層型、あるいは電荷発生層の上に電荷輸送層を設けた順層型、あるいは電荷輸送層の上に電荷発生層を設けた逆層型がある。また、感光体の機械的強度、耐磨耗性、耐ガス性、クリーニング性等の向上のため、感光層の上に保護層を設けることもできる。感光層と導電性支持体の間には下引き層が設けられていてもよい。また各層には必要により可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤等を適量添加することもできる。
・モノフェノール系化合物
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3−t−ブチル−4−ヒドロキシニソールなど。
2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)など。
1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、トコフェノール類など。
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミンなど。
2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。
ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3’−チオジプロピオネートなど。
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。
中間転写媒体としては、体積抵抗10^5〜10^11Ω・cm の導電性を示すものが好ましい。表面抵抗が10^5Ω/□を下回る場合には、感光体から中間転写媒体上へトナー像の転写が行われる際に、放電を伴いトナー像が乱れるいわゆる転写チリが生じることがあり、10^11Ω/□を上回る場合には、中間転写媒体から紙などの転写媒体へトナー像を転写した後に、中間転写媒体上へトナー像の対抗電荷が残留し、次の画像上に残像として現れることがある。
中間転写媒体に表面層を設ける際には、上述の感光体表面層に使用した表面層材料の内、電荷輸送材料を除く組成物に、適宜、導電性物質を併用して抵抗調整を行い、使用することができる。
まず、本発明に係る参考手段のトナーは、平均円形度が0.93〜1.00であることが好ましい。本発明に係る参考手段では、下記の式2より得られた値を円形度と定義する。この円形度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1.00を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。
円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長 (式2)
トナー粒子に角がないため、現像装置内での現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。
ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。
トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、像担持体の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定することができる。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜10000個/μlとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。
この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。
重量平均径D4が3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。
重量平均径D4が10μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。
よって、(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲では、トナー粒径による選択現像が起きないため、画質の安定性に優れる。
トナーの粒度分布がシャープであることから、摩擦帯電量分布もシャープとなり、カブリの発生が抑えられる。
トナー粒径が揃っていると、潜像ドットに対して、緻密に かつ整然と並ぶように現像されるので、ドット再現性に優れる。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。以下に測定方法について述べる。
本発明に係る参考手段に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
また、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
また、用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
トナー中の着色剤の個数平均径が0.5μmより大きいときには、顔料の分散性が充分なレベルには到らず、好ましい透明性が得られないことがある。
0.1μmより小さい微小粒径の着色剤は、可視光の半波長より十分小さいため、光の反射、吸収特性に悪影響を及ぼさないと考えられる。よって、0.1μm未満の着色剤の粒子は良好な色再現性と、定着画像を有するOHPシートの透明性に貢献する。一方、0.5μmより大きな粒径の着色剤が多く存在していると、入射光の透過が阻害されたり、散乱されたりして、OHPシートの投影画像の明るさ及び彩かさが低下する傾向がある。
さらに、0.5μmより大きな粒径の着色剤が多く存在していると、トナー粒子表面から着色剤が脱離し、カブリ、ドラム汚染、クリーニング不良といった種々の問題を引き起こしやすいため、好ましくない。特に、0.7μmより大きな粒径の着色剤は、全着色剤の10個数%以下であることが好ましく、5個数%以下であることが、より好ましい。
予めの混錬に用いる結着樹脂としては、トナー用結着樹脂として例示した樹脂類をそのまま使用することができるが、これらに限定されるものではない。
また、湿潤液としては、結着樹脂の溶解性や、着色剤との塗れ性を考慮しながら、一般的なものを使用できるが、特に、アセトン、トルエン、ブタノン等の有機溶剤や水が、着色剤の分散性の面から好ましい。
中でも、水の使用は、環境への配慮及び、後のトナー製造工程における着色剤の分散安定性維持の点から、一層好ましい。
この製法によると、得られるトナーに含有される着色剤粒子の粒径が小さくなるばかりでなく、該粒子の分散状態の均一性が高くなるため、OHPによる投影像の色の再現性がより一層良くなる。
離型剤としては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的には第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
また、トナー製造過程で水系媒体中にトナー組成物を分散させるに際して、主に分散安定化のための樹脂微粒子を添加してもよい。
この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
像担持体に対する負荷を軽減した場合には、像担持体上のトナーや小径のキャリアの除去が不十分となり、これらはクリーニング装置を通過する際に、像担持体表面を傷つけ、画像形成装置の性能を変動させる要因となる。
また、本発明に係る参考手段の画像形成装置は、上述のような、高品質な画像を得るに適した構成のトナーとの併用ばかりでなく、粉砕法による不定形のトナーに対しても適用でき、装置寿命を大幅に延ばすことは言うまでもない。
該トナーに使用される一般的な結着剤樹脂の例としては、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体等のスチレン系共重合体;ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル系単重合体やその共重合体;ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等のポリビニル誘導体;ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリアミド系重合体、ポリイミド系重合体、ポリオール系重合体、エポキシ系重合体、テルペン系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられ、単独あるいは混合して使用できるが特にこれらに限定するものではない。中でも、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂より選ばれる少なくとも1種以上であることが、電気特性、コスト面等から、より好ましいものである。更には、良好な定着特性を有するものとして、ポリエステル系樹脂および/またはポリオール系樹脂の使用が、一層好ましい。
次に、本発明の第1〜7の手段に係る実施形態を説明する。この実施形態は、前述の参考形態1の保護剤塗布装置の評価等に用いられる評価方法を一般化したものであり、固体としては感光体に限らず、種々の固体表面の付着物の存在量を評価することが可能である。
規格化を行なうピークとしては、他のピークとの重なりがなく、ピーク強度が強く、官能基としては劣化等による変化がおきにくい官能基に由来するピークが好ましい。
但し、
dp:侵入深さ
n2およびn1:クリスタルおよび試料の屈折率
θ:入射角
λ:波長
である。
すなわち、侵入深さは付着物の厚みに応じて、ATRクリスタルの屈折率、赤外光の入射角および付着量算出の指標として選ぶピークの波数を変えることで適宜調整する必要がある。
また、一般的にATR測定に用いられる、赤外光の入射角は30〜85°である。
<前提2>ピークBの侵入深さはピークAの侵入深さの2倍である。
<前提3>付着物がついていないときのピーク強度は、ピークA、Bとも同じである。
<前提4>ピークAおよびピークBは、付着物が付着するとピーク強度が減少するが、図8に示す[例1]においては、ピークAは、付着物があるときのピーク強度が付着物がないときのピーク強度の3/4になる(1/4減少する)こととする。なお、このピーク強度の減少割合は付着物の厚みによって変化し、[例1]における付着物の厚みは、後に説明する図9の[例2]における付着物の膜厚よりも薄い条件とする。
付着物がないときとある時の状態を比較する。
<STEP2>
付着物がないときのピークA1のピーク強度が付着物があるときのピーク強度A2と同じになるように、ピークA1を縮小する。
また、ピークA1を縮小した際の係数と同じ値をピークB1にも掛ける。
<STEP3>
付着物があるときのピークA2およびピークB2から、STEP2のように縮小したピークA3およびピークB3をそれぞれ差し引く。
ピークA1、ピークB1:付着物がないときのピークA、ピークB。
ピークA2、ピークB2:付着物があるときのピークA、ピークB。
ピークA3、ピークB3:STEP2の操作後のピークA、ピークB。
ピークA4、ピークB4:STEP3の操作後のピークA、ピークB。
(1)付着物がないとき
ピークA1およびピークB1は同じピーク強度である。
(2)付着物があるとき
ピークA2の強度はピークA1の強度に対して1/4だけ減少している(ピークA2)。ピークBの侵入深さはピークAの侵入深さの2倍であるため、付着物が付着したことによるピーク強度の減少率はピークAよりBが小さく、ピークB1の強度に対して1/8減少している(ピークB2)(正確には、侵入深さが2倍違う時、影響が1/2になるわけではないが、ここでは、簡単のため1/2とした)。
(3)STEP2の操作による縮小後
ピークA1とピークA2を比較すると、ピークA2はピークA1の3/4なので、ピークA1およびピークB1の両者に3/4を掛け規格化する(ピークA3、B3)。
(4)STEP3の操作による差し引き後
ピークA2から、ピークA3を差し引くと、ピークA4はゼロになり(消失)、ピークB2から、ピークB3を差し引くと、ピークB4はピークB1の1/8のピーク強度で残る。
ここで、前提1〜3およびSTEP1からSTEP3の操作は[例1]の場合と同じとし、前提4は以下の条件とする。
(1)付着物がないとき
ピークA1およびピークB1は同じピーク強度である。
(2)付着物があるとき
ピークA2の強度はピークA1の強度に対して2/4だけ減少している(ピークA2)。ピークBの侵入深さはピークAの侵入深さの2倍であるため、付着物が付着したことによるピーク強度の減少率はピークAよりBが小さく、ピークB1の強度に対して1/4減少している(ピークB2)(正確には、侵入深さが2倍違う時、影響が1/2になるわけではないが、ここでは、簡単のため1/2とした)。
(3)STEP2の操作による縮小後
ピークA1とピークA2を比較すると、ピークA2はピークA1の2/4なので、ピークA1およびピークB1の両者に2/4を掛け規格化する(ピークA3、B3)。
(4)STEP3の操作による差し引き後
ピークA2から、ピークA3を差し引くと、ピークA4はゼロになり(消失)、ピークB2から、ピークB3を差し引くと、ピークB4はピークB1の1/4のピーク強度で残る。
また、これらの例より、ピークAとピークBの侵入深さの差が大きい(波数の差が大きい)ほど、ピークB4の強度は強くなる。例えば、前提において、ピークBの侵入深さがピークAの侵入深さの3倍である場合はピークB4のピーク強度はさらに強くなる。
ピークa2が検出される赤外光の波数での侵入深さが、ピークa1検出される赤外光の波数での侵入深さの130%以下である場合、指標(S(c2)/S(b1))の感度が小さくなるため好ましくない。また、ピークa2が検出される赤外光の波数での侵入深さが、ピークa1検出される赤外光の波数での侵入深さの300%以上である場合、指標(S(c2)/S(b1))の感度が小さくなるため好ましくない。
また、評価する固体が有機感光体である場合、特に効果を発揮する。有機感光体は、付着物が付着すると、極僅かの付着物であっても形成される画像に多大な影響を受けるため、有機感光体上の付着物の存在量を本発明の評価方法を用いて評価し、付着量を見積もることは、高画質な画像を維持するために、非常に有益である。
また、本発明において、該保護剤はパラフィンを50重量%以上、好ましくは60重量%以上、更に好ましくは70重量%以上含有する。該保護剤中のパラフィンの割合が50重量%以下である場合、充分な感光体保護効果が見込めないため好ましくない。パラフィン以外の成分が感光体保護効果を持っている場合は、該保護剤中のパラフィンの割合は50重量%以下であってもよい。
両親媒性の有機化合物は、陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤やこれらの複合物等に類別される。
CnH2n+1COOH (化学式1)
ただし、式中のnは15〜35の整数を示す。
よって、両親媒性の有機化合物の1分子当りの平均エステル結合数は、1から3個であることが好ましい。
これら両親媒性の有機化合物の1分子当りの平均エステル結合数は、異なるエステル結合数を持つ複数の両親媒性の有機化合物から1種以上を選択し、混合して調整することもできる。
陰イオン系界面活性剤の例としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、硫酸アルキル塩、硫酸アルキルポリオキシエチレン塩、リン酸アルキル塩、長鎖脂肪酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等の、疎水性部位の末端に陰イオン(アニオン)を有し、これと、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属イオン、アルミニウム、亜鉛等の金属イオン、アンモニウムイオン等が結合した化合物が挙げられる。
また、両イオン系界面活性剤の例としては、ジメチルアルキルアミンオキシド、N−アルキルベタイン、イミダゾリン誘導体、アルキルアミノ酸等が挙げられる。
また、これらの両親媒性有機化合物は単一の種類を用いても良いし、複数種類を併用しても良い。
本発明に係る参考技術の画像形成装置に用いる感光体は、導電性支持体の上に感光層が設けられている。感光層の構成は電荷発生材と電荷輸送材を混在させた単層型、あるいは電荷発生層の上に電荷輸送層を設けた順層型、あるいは電荷輸送層の上に電荷発生層を設けた逆層型がある。また、感光体の機械的強度、耐磨耗性、耐ガス性、クリーニング性等の向上のため、感光層の上に保護層を設けることもできる。感光層と導電性支持体の間には下引き層が設けられていてもよい。また各層には必要により可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤等を適量添加することもできる。
・モノフェノール系化合物
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3−t−ブチル−4−ヒドロキシニソールなど。
2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)など。
1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、トコフェノール類など。
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジ−tーブチル−p−フェニレンジアミンなど。
2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。
ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3’−チオジプロピオネートなど。
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。
図4は本実施例の評価に用いる保護剤塗布装置の構成の概略を示す図であり、図1の保護剤塗布装置2と同様の構成を簡略化して示したものである。なお、図4の例では、保護剤塗布装置のブレードは、感光体表面にカウンター方式で接触しているが、これに限るものではない。
なお、「実施例1」の欄において、「実施例1」を「参考例1」と読み替えることとする。
保護剤を塗布する感光体の製造は、以下のように行った。
直径30mmのアルミニウムドラム(導電性支持体)上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層および保護層を、その順に塗布した後、乾燥し、3.6μmの下引き層、約0.14μmの電荷発生層、23μmの電荷輸送層、約3.5μmの保護層からなる感光体を20本作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により行ない、それ以外は浸漬塗工法により行なった。評価には11本の感光体を使用し、残りの感光体は予備として保管した。保護層の詳細については以下の通りとした。
Z型ポリカーボネート:10部
トリフェニルアミン化合物(下記の構造式1):7部
アルミナ微粒子(粒径0.3μm):5部
テトラヒドロフラン:400部
シクロヘキサノン:150部
使用する保護剤バーの製造は、以下のように行った。
FT115(日本精蝋製 合成ワックス)を94重量部、TOPAS−TM(チコナ社製)を6重量部、蓋付きのガラス製容器に入れ、160〜250℃に温度制御したホットスターラーにより、攪拌しつつ溶融した。
冷却後、長手方向の両端を切断し、底面を切削して7mm×8mm×310mmの保護剤バー(1) を作成した。この保護剤バー(1) の底面に両面テープを貼り付け金属製支持体に固定した。
ここで、感光体をATR測定する際は、感光体の感光層をカッターを用いて1cm×1cmの大きさでアルミニウム基盤から剥がし測定サンプルとした。
感光体(1-1)および感光体(1-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(3)(太さ:20デニール、密度:1平方インチ当たり5万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バー(1) を5Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに該ブラシを感光体に接触させ、感光体(1-1)および感光体(1-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行なった(保護剤塗布装置(1) とする)。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった。
そして得られたスペクトルBから、スペクトルAを差し引き、スペクトルC(図6のC:差スペクトル)を得た。ここで差スペクトルをとる際には、スペクトルAにおける1770cm-1のピーク(ピークa1)のピーク強度(h(a1))が、スペクトルBにおける1770cm-1のピーク(ピークb1)のピーク強度(h(b1))と同じになるように、スペクトルAに、係数[h(b1)/h(a1)]を掛けてから差し引き、1770cm-1のピークが差スペクトル中で消失するようにした。また、ピークb1のピークの面積S(b1)を求めた。
さらに、差スペクトルC中で815cm-1に見られるピークのピークの面積S(c2)を算出し、(S(c2)/S(b1))を求めた。
このようにして求めた塗布量の指標(S(c2)/S(b1))は0.072であった。また、同様にして塗布時間20分における塗布量の指標(S(c2)/S(b1))を求めると0.020であった。
感光体(2-1)および感光体(2-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(2)(太さ:10デニール、密度:1平方インチ当たり5万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バー(1) を5Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに該ブラシを感光体に接触させ、20分間または100分間、感光体(2-1)および感光体(2-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行った。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった(保護剤塗布装置(2) とする)。
第2の保護剤バーの製造を、以下のように行った。
FT115(日本精蝋製 合成ワックス)を60重量部、トリステアリン酸ソルビタン(HLB:1.5)を18重量部、ノルマルパラフィン(平均分子量640)を22重量部、蓋付きのガラス製容器に入れ、180℃に温度制御したホットスターラーにより、攪拌しつつ溶融した。
予め115℃に加熱した内寸法12mm×8mm×350mmのアルミニウム製の金型を満たすように、攪拌溶融した該保護剤を流し込み、木製の台の上で90℃まで放冷後、アルミ製の台の上で40℃まで冷却し、固形物を型から外し、反り防止のため重りを乗せ室温まで冷却した。
冷却後、長手方向の両端を切断し、底面を切削して7mm×8mm×310mmの保護剤バー(2) を作成した。この保護剤バー(2) の底面に両面テープを貼り付け金属製支持体に固定した。
感光体(3-1)および感光体(3-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(3)(太さ:20デニール、密度:1平方インチ当たり5万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バー(2)を6Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに該ブラシを感光体に接触させ、20分間または100分間、感光体(3-1)および感光体(3-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行った。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった(保護剤塗布装置(3) とする)。
感光体(4-1)および感光体(4-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(1)(太さ:10デニール、密度:1平方インチ当たり3万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バー(1)を1.2Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに該ブラシを感光体に接触させ、20分間または100分間、感光体(4-1)および感光体(4-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行った。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった(保護剤塗布装置(4) とする)。
図3に示すような構成のリコー製のタンデム型カラー画像形成装置(IPSIO CX400)のブラックおよびシアンの感光体ユニットにおいて、それぞれ参考例1−2および比較例1−2で用いた感光体(2-2)および感光体(4-2)を組み込み、感光体の真上に帯電ローラを配置し、保護剤塗布装置(2) および保護剤塗布装置(4) と同じスプリングでそれぞれ帯電ローラを感光体に押し付け、感光体の線速を125mm/秒とし、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1450Hz、振幅1100Vの交流電圧を重畳印加して評価を行った。ブラック感光体ユニットは保護剤塗布装置(2) の条件と同じ条件になるようにブラシ(2)およびウレタンブレードをセットし、シアン感光体ユニットは保護剤塗布装置(4) の条件と同じ条件になるようブラシ(4)およびウレタンブレードをセットした。
続いて、ブラックおよびシアンユニットを用いて、図5に示すようなA4サイズ紙の1by1のハーフトーン画像を5枚ずつ計30000枚出力したところ、ブラックユニットから出力された画像は高画質画像であり、シアンユニットから出力された画像には薄い白スジが見られた。
参考例1−1の感光体(1-1)および感光体(1-2)で得られたIRスペクトルについて、指標算出に用いるピークc2(815cm-1)を、参考例1−4においてはc3(1250cm-1)に変更し、差スペクトルC中のピークc3のピークの面積S(c3)を算出し、指標(S(c3)/S(b1))を求めたところ、20分塗布後の感光体(1-1)で(S(c3)/S(b1))=0.13、100分塗布後の感光体(1-2)で(S(c3)/S(b1))=0.28であった。
比較例1−1で得られたIRスペクトルを用いて、実施例1−4と同じように指標算出に用いるピークc2(815cm-1)をピークc3(1250cm-1)に変更し、(S(c3)/S(b1))を算出したところ、20分塗布後で(S(c3)/S(b1))=0.27、100分塗布後で(S(c3)/S(b1))=0.43であった。
図3に示すような構成のリコー製のタンデム型カラー画像形成装置(IPSIO CX400)のブラックおよびシアンの感光体ユニットにおいて、それぞれ参考例1−1および比較例1−1で用いた感光体(1-2)および感光体(3-2)と同じ条件で塗布したものを組み込み、感光体の真上に帯電ローラを配置し、保護剤塗布装置(1)および保護剤塗布装置(3)と同じスプリングでそれぞれ帯電ローラを感光体に押し付け、感光体の線速を125mm/秒とし、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1450Hz、振幅1100Vの交流電圧を重畳印加して評価を行った。ブラック感光体ユニットは保護剤塗布装置(1) の条件と同じ条件になるようブラシ(3)およびウレタンブレードをセットし、シアン感光体ユニットは保護剤塗布装置(3)の条件と同じ条件になるようブラシ(3)およびウレタンブレードをセットした。
続いて、ブラックおよびシアンユニットを用いて、図5に示すようなA4サイズ紙の1by1のハーフトーン画像を5枚ずつ計30000枚出力したところ、ブラックユニットから出力された画像は高画質画像であり、シアンユニットから出力された画像には非画像部で薄い黒帯び(シアン色)が見られた。
使用する感光体の製造は、以下のように行った。
直径30mmのアルミニウムドラム(導電性支持体)上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層および保護層を、その順に塗布した後、乾燥し、3.6μmの下引き層、約0.14μmの電荷発生層、23μmの電荷輸送層、約3.5μmの保護層からなる感光体を20本作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により行ない、それ以外は浸漬塗工法により行なった。保護層には、電荷輸送層に、平均粒径0.18μmのアルミナを23.8質量%添加した処方のものを用いた。評価には11本の感光体を使用し、残りの感光体は予備として保管した。
使用する保護剤バーの製造は、以下のように行った。
FT115(日本精蝋製 合成ワックス)を84重量部、TOPAS−TM(チコナ社製)を16重量部、蓋付きのガラス製容器に入れ、160〜250℃に温度制御したホットスターラーにより、攪拌しつつ溶融した。
予め115℃に加熱した内寸法12mm×8mm×350mmのアルミニウム製の金型を満たすように、攪拌溶融した該保護剤を流し込み、木製の台の上で88℃まで放冷後、アルミ製の台の上で40℃まで冷却し、固形物を型から外し、反り防止のため重りを乗せ室温まで冷却した。
冷却後、長手方向の両端を切断し、底面を切削して7mm×8mm×310mmの保護剤バーを作成した。この保護剤バーの底面に両面テープを貼り付け金属製支持体に固定した。
ここで、感光体をATR測定する際は、感光体の感光層をカッターを用いて1cm×1cmの大きさでアルミニウム基盤から剥がし測定サンプルとした。
保護剤バーの保護剤を感光体に塗布するため、ブラシ(2)(太さ:10デニール、密度:1平方インチ当たり5万本)およびウレタンブレードを図4のように保護剤塗布装置に装着し、ブラシは4.8Nのバネ圧で感光体に押し付け、感光体(1-1)〜感光体(1-5)へ塗布時間を変えて保護剤塗布を行なった(保護剤塗布装置(1)とする)。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった。
保護剤塗布装置(1) を用いて120分間保護剤を塗布した感光体(1-4)をウルトラミクロトームを用いて薄くスライスし、TEM観察を行なったところ、TEM写真より、感光体上の保護剤の膜厚は20〜50nmであった。
これらの面積の比S(815cm-1)/S(1770cm-1)を、塗布時間2、10、20、40、120分について求めると、比の値は塗布時間が増加するに伴ない増加する傾向が見られ、20分で0.017、120分で0.028であった。また、保護剤を40分塗布した感光体(1-5)について、周方向に近接した5枚のサンプルを用いて、同様の解析行いS(815cm-1)/S(1770cm-1)を算出したところ、比S(815cm-1)/S(1770cm-1)の誤差が19%であった。
実施例1−1で得られた、スペクトルCおよびスペクトルDを用いて、実施例1−1と同様の解析を行なった。実施例1−1では、スペクトルD中の815cm-1のピークの面積を算出したが、実施例1−2においては、スペクトルD中の1250cm-1のピークの面積を算出した。また、スペクトルC中の1770cm-1のピークの面積S(1770cm-1)を求めた。
実施例1−1と同様に、面積の比S(1250cm-1)/S(1770cm-1)を、塗布時間2、10、20、40、120分について求めると、比の値は塗布時間が増加するに伴ない増加する傾向が見られ、20分で0.23、120分で0.25であった。また、保護剤を40分塗布した感光体(1-5)について、周方向に近接した5枚のサンプルを用いて、同様の解析行いS(1250cm-1)/S(1770cm-1)を算出したところ、比S(1250cm-1)/S(1770cm-1)の誤差が26%であった。
実施例1−1のように、815cm-1のピークの面積と1770cm-1のピークの面積の比S(815cm-1)/S(1770cm-1)を指標として保護剤塗量を見積もり、保護剤塗布装置を評価する方法において、保護剤を30分間塗布した時のSb/Saが閾値0.015以上で、120分塗布したときの閾値が0.10以下となったときに、保護剤塗布装置を合格とし、以下のような評価を行なった。
感光体(3-1)および感光体(3-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(2)(太さ:10デニール、密度:1平方インチ当たり5万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バーを5Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに、該ブラシを感光体に接触させ、30分および120分間、感光体(3-1)および感光体(3-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行った。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった(保護剤塗布装置(2)とする)。
感光体(4-1)および感光体(4-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(3)(太さ:20デニール、密度:1平方インチ当たり5万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バーを5Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに、該ブラシを感光体に接触させ、30分および120分間、感光体(4-1)および感光体(4-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行った。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった(保護剤塗布装置(3) とする)。
感光体(5-1)および感光体(5-2)を用い、保護剤を各感光体に塗布するため、ブラシ(1)(太さ:10デニール、密度:1平方インチ当たり3万本)およびウレタンブレードを、図4のように、保護剤塗布装置に装着し、保護剤バーを2Nのバネ圧でブラシに押し付けるとともに、該ブラシを感光体に接触させ、30分および120分間、感光体(5-1)および感光体(5-2)に対してそれぞれ保護剤塗布を行った。感光体およびブラシの線速度はそれぞれ125mm/s、146mm/sで行なった(保護剤塗布装置(4) とする)。
図3に示すような構成のリコー製のタンデム型カラー画像形成装置(IPSIO CX400)のブラックおよびシアンの感光体ユニットにおいて、それぞれ実施例2−3および実施例2−5で用いた感光体(3-2)および感光体(5-2)をそれぞれ組み込み、感光体の真上に帯電ローラを配置し、保護剤塗布装置(2)および(4)と同じスプリングでそれぞれ帯電ローラを感光体に押し付け、感光体の線速を125mm/秒とし、感光体と帯電ローラの間に、−600Vの直流電圧に周波数1450Hz、振幅1100Vの交流電圧を重畳印加して評価を行った。ブラック感光体ユニットは保護剤塗布装置(2) の条件と同じ条件になるようブラシ(2) およびウレタンブレードをセットし、シアン感光体ユニットは保護剤塗布装置(4) の条件と同じ条件になるようブラシ(1) およびウレタンブレードをセットした。
続いて、ブラックおよびシアンユニットを用いて、図5に示すようなA4サイズ紙の1by1のハーフトーン画像を5枚ずつ計20000枚出力したところ、ブラックユニットから出力された画像は高画質画像であり、シアンユニットから出力された画像には白スジが見られた。
2:保護剤塗布装置
3:帯電装置(帯電手段)
4:クリーニング装置(クリーニング手段)
5:現像装置(現像手段)
6:一次転写装置(転写手段)
7:中間転写媒体(または転写媒体)
8:潜像形成装置
9:ベルトクリーニング装置
10:画像形成部(画像形成ステーション)
11:プロセスカートリッジ
12:二次転写装置
13:搬送装置
14:定着装置
15:搬送装置
16:排紙ローラ
17:排紙トレイ
21:保護剤バー
22:保護剤供給部材
22a:ブラシ状部材(ブラシ)
22b:支持体
23:押圧力付与機構
24:保護層形成機構
24a:ブレード状部材
24b:押圧部材
41:クリーニング部材
42:クリーニング押圧機構
51:現像スリーブ
52,53:現像剤攪拌搬送部材
100:画像形成装置
110:画像形成装置本体(プリンタ部)
120:原稿読取部(スキャナ部)
130:原稿自動給紙装置(ADF)
200:給紙部
201a〜201d:給紙カセット
202:給紙ローラ
203:分離ローラ
204,205,206:搬送ローラ
207:レジストローラ
210:両面用搬送装置
Claims (7)
- 固体表面の付着物の存在量を評価する評価方法において、
赤外吸収スペクトル法のATR(Attenuated Total Reflection)法により測定される、付着物の無い固体表面のIRスペクトルAと付着物が付着した固体表面のIRスペクトルBを比較したとき、
IRスペクトルAおよびIRスペクトルBの両者に存在する該固体に由来したピークであって、該固体由来ピークのうち、前記IRスペクトルB中の付着物に由来するピークと重ならないピークが少なくとも二つ以上存在し、該二つのピークのうち前記IRスペクトルA中の波数の大きい方のピークをピークa1、波数の小さい方のピークをピークa2とし、ピークa1、a2と波数が同じ位置で検出される、波数の対応する前記IRスペクトルB中のピークをピークb1、b2とし、
前記IRスペクトルA中のピークa1の高さをh(a1)、前記IRスペクトルB中のピークb1の高さをh(b1)としたとき、前記IRスペクトルAを[h(b1)/h(a1)]倍したスペクトル(IRスペクトルA’とする)を、前記IRスペクトルBから差し引いて得られるスペクトルをIRスペクトルCとし、該IRスペクトルC中でピークa1、a2と波数が同じ位置で検出される、波数の対応するピークをピークc1、c2とし、
前記IRスペクトルB中のピークb1の面積をS(b1)、前記IRスペクトルC中のピークc2の面積をS(c2)としたとき、
前記IRスペクトルB中のピークb1の面積S(b1)と、前記IRスペクトルC中のピークc2の面積S(c2)との比(S(c2)/S(b1))より、前記固体表面上の付着物の存在量を評価することを特徴とする固体表面付着物の存在量評価方法。 - 請求項1記載の固体表面付着物の存在量評価方法において、
前記ピークa2が検出される赤外光の波数での侵入深さは、前記ピークa1が検出される赤外光の波数での侵入深さの130%以上であることを特徴とする固体表面付着物の存在量評価方法。 - 請求項1または2記載の固体表面付着物の存在量評価方法において、
固体表面の付着物の存在量を評価する固体が、感光体であることを特徴とする固体表面付着物の存在量評価方法。 - 請求項3記載の固体表面付着物の存在量評価方法において、
前記感光体は、カーボネート結合を有する有機化合物を含有する有機感光体であり、前記ピークa1は前記カーボネート結合に由来するピークであることを特徴とする固体表面付着物の存在量評価方法。 - 請求項3または4記載の固体表面付着物の存在量評価方法において、
前記感光体表面上の付着物が該感光体を保護する機能を持つ保護剤であることを特徴とする固体表面付着物の存在量評価方法。 - 請求項5記載の固体表面付着物の存在量評価方法において、
前記保護剤は、パラフィンを50重量%以上含有することを特徴とする固体表面付着物の存在量評価方法。 - 像担持体の表面に保護剤を塗布する保護剤塗布装置の評価方法において、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体表面付着物の存在量評価方法を用い、前記保護剤塗布装置によって前記保護剤を前記像担持体に塗布していったとき、一定の塗布時間以内で、前記存在量評価方法における付着物の存在量の指標である、前記IRスペクトルB中のピークb1の面積S(b1)と、前記IRスペクトルC中のピークc2の面積S(c2)との比(S(c2)/S(b1))が、所定の規格内の値となるときに、前記保護剤塗布装置を合格とすることを特徴とする保護剤塗布装置の評価方法。
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