CN1800993A - 图像形成方法和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种具有在圆筒状有机感光体上形成静电潜像,通过装有包含调色剂的显影剂的显影套筒和有机感光体的接触使有机感光体上的静电潜像显影为调色剂图像的显影装置,和将该调色剂图像从有机感光体转印到转印介质上的转印装置的图像形成装置,其特征在于还具有将表面能量降低剂供给到该有机感光体的表面上的降低剂供给装置,而且在使显影套筒相对于旋转的有机感光体的旋转方向,朝向反向方向旋转的同时,通过接触将该静电潜像显影为调色剂图像。

Description

图像形成方法和图像形成装置
技术领域
本发明涉及在通过电子照相方式形成图像中使用的图像形成方法和图像形成装置,更详细地说,涉及在诸如复印机或打印机领域中使用电子照相方式形成图像的图像形成过程中使用的图像形成方法和图像形成装置。
背景技术
电子照相用的感光体的主流方向,正在从Se、As、As/Se合金、CdS、ZnO等无机感光体移向在污染和制造容易性等方面优点更为优越的有机感光体,并且已经开发出了能够利用若干种材料的有机感光体(以下,也仅称为感光体)。
为了改善有机感光体的耐磨耗特性和调色剂的转印特性,向有机感光体的表面提供表面能量降低剂,以减小有机感光体和清洁片间的摩擦,或者改善在有机感光体上形成的调色剂图像的转印性能的技术已经被公开(参见专利文献1)。
而且,主要用于电子照相工艺的潜像图像形成方式,在将卤素灯作为光源实施的模拟图像形成与将LED和激光作为光源按数字方式实施的图像形成之间存在很大区别。最近,作为个人计算机用的打印机,以及常规的复印机中,为了能够更容易进行图像处理和容易展开到复合装置中,采用数字方式的潜像图像形成方式正在急速地成为主流。
而且,采用数字方式的图像形成方式,能够增大制作原件的打印图像的可能性,并可以对高图像质量提出更高的要求。为了使该电子照相图像高图像质量化,目前已经开发出了在有机感光体上利用光点径比较小的曝光光源形成细微的潜像,从而在调色剂图像中形成微小的点图像的技术。
即,作为对有机感光体上的潜像实施显影的潜像显影方法,目前已知的有(参见专利文献2)能够在显影区域中使与有机感光体对置配设的显影套筒沿着与有机感光体的行进方向平行行进的显影方式(下面,也称为平行显影方式),以及相反(カウンタ一)方向行进的显影方式(下面,也称为反向(カウンタ一)显影方式),但在形成高密度点图像时,二者都未能充分解决问题。
如果采用上述使与有机感光体对置配设的显影套筒沿着与有机感光体的行进方向平行行进的平行显影方式,往往会得到高浓度图像的周边显影性变差,浓度容易产生不足,对比度过高的照相图像,所以图像质量劣化。
另一方面,如果采用反方向行进的显影方式,虽然显影性高,且能够形成高浓度的点图像,然而往往会产生灰雾,前端部容易产生浓度不足。
仅仅通过对显影剂的改善,并不能充分地解决上述现象,然而通过研究发现改变有机感光体的特性可能会强调或者改善这些现象,通过随后进行的研究,还可以推定形成在有机感光体上的静电潜像的对比度,与有机感光体和显影剂间的摩擦引起的反带电调色剂的产生等也有关系。
即,如果采用反向显影方式,由于感光体和调色剂间的接触摩擦,容易生成具有反带电性的调色剂,因此容易产生灰雾或调色剂的飞散,使前端部浓度下降,不能将高精细的静电潜像作为调色剂图像再现。由此可见,减少由感光体和调色剂间的接触摩擦产生的反带电性调色剂,对于防止灰雾和前端部浓度下降现象的产生是很重要的,但到目前为止,适合采用反向显影方式的有机感光体的表面物性的研究成果还没怎么公开。
【专利文献1】特开2003-316203号公报
【专利文献2】特开2001-125435号公报
发明内容
本发明就是要解决上述现有技术中存在的问题,即解决采用反向显影方式时容易产生的问题,提供一种能够稳定地形成高精细数字图像的图像形成方法,更详细地说,本发明提供一种能够防止采用反向显影方式时容易产生的灰雾和调色剂飞散现象,从而能够防止由于前端部浓度下降而导致的图像斑点产生,制作出图像浓度高,颜色再现性良好的电子照相图像的图像形成方法和图像形成装置。
为了能够解决上述课题,即为了能够防止采用反向显影方式时容易产生灰雾和调色剂飞散现象,从而能够消除局部浓度不足,得到均匀的高精细电子照相图像,本发明对显影剂的构成、有机感光体的构成以及显影方式之间的关系进行研究的结果表明,为了防止采用显影性能良好的反向方式时往往出现灰雾和调色剂飞散现象的出现,以防止图像前端部出现浓度不良,减小感光体表面层的表面能量,从而减少感光体和显影套筒接触时容易产生的反带电性调色剂是有效的,从而完成了本发明。
附图说明
图1是表示疏水度分布曲线的示意图。
图2是表示采用反方向显影方法的显影装置的截面的示意图。
图3是表示具有包含有机感光体的处理盒的电子照相装置的基本结构构成的一个实例的示意图。
图4是表示作为本发明的一种实施方式的彩色图像形成装置的截面结构示意图。
图5是表示利用本发明的有机感光体的一种彩色图像形成装置的构成截面示意图。
图6是本发明的清洁装置的结构图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明。
本发明提供的图像形成装置,其特征在于,具有在圆筒状有机感光体上形成静电潜像,通过使负载于包含调色剂的显影剂的圆筒状显影套筒与有机感光体接触,使有机感光体上的静电潜像显影成为调色剂图像的显影装置,和将该调色剂图像从有机感光体转印到转印介质上的转印装置的图像形成装置,该装置还具有向该有机感光体的表面上供给表面能量降低剂的降低剂供给装置,并且使显影套筒相对于旋转的有机感光体的旋转方向,沿相反方向旋转的同时,将静电潜像显影成为调色剂图像。
而且,本发明的图像形成装置,其特征在于,使在圆筒状有机感光体上形成静电潜像,并装有包含调色剂的显影剂的圆筒状显影套筒与有机感光体接触配置,排列设置多个具有使该静电潜像显影成为调色剂图像的显影装置和将形成在有机感光体上的调色剂图像转印在转印介质上的转印装置的图像形成单元,利用该多个图像形成单元改变着色颜色的调色剂在有机感光体上形成各色调色剂图像,并将该各色调色剂图像从有机感光体转印到转印介质上以形成彩色图像的图像形成方法中,具有向上述有机感光体的表面上供给表面能量降低剂的降低剂供给装置,从而能够使显影套筒相对于旋转的有机感光体的旋转方向,沿相反方向旋转的同时,将静电潜像显影成为调色剂图像。
本发明的图像形成装置由于具有上述构成形式,所以能够防止采用反向显影方式时容易发生灰雾和前端部浓度不良的现象出现,从而能够提供高图像质量的数字图像或者彩色图像。特别是使用在感光体的线速度在280mm/sec以上的高速装置中时,能够得到更理想的结果。
下面根据图2,说明采用反向显影方式的显影装置。如图2所示的显影装置是接触式二成分型显影装置,但本发明并不局限于这种接触式二成分型显影装置,如果举例来说,本发明还能够使用非接触式单成分型显影装置。显影装置102在收纳二成分显影剂的显影容器110的开口部,使非旋转地配置着的圆筒状磁石121的显影套筒120(显影剂载体)与有机感光体101(图像载体)相对地设置,并且该显影套筒120相对于沿箭头方向旋转的有机感光体101沿相反方向旋转,将吸附保持在其表面上的显影剂传送到与有机感光体101对置的显影部处。磁铁121在有机感光体101侧具有显影磁极N1,而且从该显影磁极N1起沿着显影套筒120的旋转方向,依次具有第1传送磁极S3、第2传送磁极N2、第3传送磁极S2、以及构成第3传送磁极和分离磁极的汲起磁极S1。
在与磁铁121的汲起磁极S1对应的显影套筒120表面上的位置(汲起位置)Q处,由于汲起磁极S1的作用将显影容器110内的显影剂吸附保持在显影套筒120上,并且由显影刀片122(显影剂层厚控制装置)控制层厚之后送到显影部,在显影部由于显影磁极N1的作用形成磁刷(显影刷),使该磁刷与感光体接触,即,使显影套筒和有机感光体接触,使有机感光体101上的潜像显影。
由于显影而使调色剂浓度降低了的显影剂通过第1、第2传送磁极S3、N2的作用,保持在显影套筒120上并返回至显影容器110内,在位于第3传送磁极S2和汲起磁极S1中间的磁束密度最小的显影套筒120表面上的位置(显影剂下落位置)P处,显影剂从显影套筒120上剥离并落下。显影剂剥离后的显影套筒120,如上所述,在汲起位置Q处吸附保持新的显影剂。
在显影容器110内的显影套筒120的下方,设置有第1搅拌传送部件123,而且通过隔壁140进一步设置有第2搅拌传送部件124。第1搅拌传送部件123、第2搅拌传送部件124呈螺杆型,并且具有呈螺纹状的螺杆叶片128以及位于叶片的凸缘间的板状突起部130。
从显影套筒120上剥离的调色剂浓度降低了的显影剂落到第1搅拌传送部件123上,通过第1搅拌传送部件123对位于附近的显影剂沿轴向方向实施搅拌传送,并通过位于隔壁140的一端处的未图示的开口,传送至第2搅拌传送部件124处。第2搅拌传送部件124一边搅拌传送来的显影剂和从显影容器110的供给口118补充供给的调色剂,一边以和上述旋转相反的旋转方式实施传送,通过位于隔壁140的另一端处的未图示的开口,使其返回到第1搅拌传送部件123侧。
下面说明采用反向显影方式的优选结构构成形式。在这里,将图2中位于显影磁极N1附近的显影部的感光体101和显影套筒120间的间隙称为显影间隙(Dsd),将由显影磁极N1在显影套筒120上形成的磁刷的高度称为显影刷高度(h)。
(1)显影间隙(Dsd):0.2~0.6mm
如果使Dsd为0.2~0.6mm,则可以在强显影电场中进行显影,使磁性载体朝向显影套筒的约束力变大,从而能够防止磁性载体移动并附着在感光体上。而且,因为显影间隙中的显影电场比较高,所以能够降低边缘效应,提高显影能力。因此,能够防止横线图像变细和后端部空白(后端部显影不良)的现象出现,提高整个(ベタ)图像的显影性能。
(2)磁刷的进入深度(Bsd):0~0.8mm,而且,磁刷的进入深度(Bsd)=显影刷高度(h)-显影间隙(Dsd)
通过使磁刷进入深度为0~0.8mm,能够减轻对显影部中的显影剂的压接,防止显影剂从显影套筒120和显影刀片122的间隙处滑出。而且,可以防止由于磁刷的不均匀接触而产生的孤立点图像的显影不良和半色调图像起伏感的增加。磁刷进入深度在0或0以下,即,呈非接触状态时,容易引起浓度下降,如果大于0.8mm,显影剂会从夹持部溢出,不能期望形成均匀的图像。
(3)显影套筒和感光体的圆周速度比(Vs/Vopc):1.2~3.0
通过使显影套筒相对于感光体的圆周速度比为1.2~3.0的方式,能够获得高显影性能。如果圆周速度比过高,则显影套筒上的磁刷对感光体的接触频率过大,磁刷对于潜感光体的接触状态,即机械力会过大,使得磁刷容易造成载体的脱落,使载体容易附着在感光体上,其结果是会在感光体上的调色剂图像上产生磁刷的刷痕。与此相反,如果圆周速度比过低,则磁刷对感光体的接触机会减少得过多,显影性能会降低。因此,如果圆周速度比小于1.2,则浓度会下降,若比3.0大,则会出现诸如调色剂的飞散、载体的附着或者显影套筒的耐久性等问题。与此相反,通过使圆周速度比成为上述范围,能够防止刷痕的出现。而且,还能够防止显影能力极端地过高,而导致边缘效应被加强的现象出现。
(4)显影偏压(バイアス)条件
优选采用感光体的表面电位V0与显影偏压的直流成分Vdc的差|V0-Vb|为100~300V、显影偏压的直流成分Vdc为-300V~-650V,显影偏压的交流成分Vac为0.5~1.5kV、频率为3~9kHz,负载(Duty)为45~70%(矩形波中显影侧的时间比率)的矩形波。换言之,对于显影套筒的外径为30mm或30mm以下,感光体的外径为60mm或60mm以下的小型二成分显影装置中,通过将显影套筒作成小径,而会使显影夹持宽度变小,使显影能力降低,然而如果采用上述的显影偏压条件,能够改善该显影能力的降低。
下面,对本发明的处理盒和电子照相装置进行说明。图3示出了一种具有包含有机感光体的处理盒的电子照相装置的基本结构构成形式。
在图3中,1表示的是呈鼓状的有机感光体(感光体),该有机感光体1以轴C为中心,沿箭头方向以规定的圆周速度被旋转驱动。有机感光体1在旋转过程中,通过带电装置2使其圆周面上接受正的或者负的规定电位的均一带电,然后接受从狭缝曝光或者激光束扫描曝光等曝光装置(未图示)输出的,按照与目标图像信息的时间系列电数字图像信号相对应被强制变调了的曝光光线3(曝光装置)。采用这种方式,可以相对有机感光体1的圆周面,依次形成与目标图像信息对应的静电潜像。
所形成的静电潜像接下来由显影装置4显影成为调色剂图像,在有机感光体1的表面上形成承载的调色剂图像,再由转印装置5依次转印在和有机感光体1的旋转同步地从未图示的供纸部取出并被提供到有机感光体1和转印装置5之间的转印材料P上。
接受调色剂图像转印后的转印材料P,通过从有机感光体表面分离并导入图像定影装置24接受图像定影,作为图像形成物(打印件、复印件)转印输出到装置外部。
实施图像转印后的有机感光体1的表面,接受由清洁装置6除去转印残余调色剂,而净化表面,并由来自前曝光装置(未图示)的前曝光光线Pex进行电荷去除处理后,重复用于图像形成。而且,对于带电装置2是利用带电辊等的接触带电装置的场合,前曝光并不是必不可少的作业步骤。
在本发明中,还可以将上述有机感光体1、带电装置2、显影装置4以及清洁装置6等构成要素中的多个构成要素,收纳在容器PC中作为处理盒而呈结合为一体的构成形式,而且可以按照能够相对于复印机和激光束打印机等电子照相装置本体自由装卸的方式构成该处理盒。例如,可以使带电装置2、显影装置4以及清洁装置6中的至少一个与有机感光体1支撑为一体并暗盒化,形成能够利用装置本体的导轨等引导装置AN相对装置本体实施自由装卸的处理盒。
下面,对作为适用本发明的全彩色图像形成装置的,呈电子照相方式的打印机(以下,也仅称为打印机)的一种实施方式进行说明。
图4是表示作为本发明的一种实施方式的彩色图像形成装置的截面结构图。
该彩色图像形成装置被称为串联型彩色图像形成装置,由4组图像形成部(图像形成单元)10Y、10M、10C、10Bk,环形带状中间转印体单元7,给纸传送装置21以及定影装置24构成。在图像形成装置的本体A的上部,设置有原稿图像读取装置SC。
形成黄色图像的图像形成部10Y具有配置在作为第1图像载体的鼓状感光体1Y的周围的带电装置2Y、曝光装置3Y、显影装置4Y,作为一次转印装置的一次转印辊5Y,以及清洁装置6Y。形成红色图像的图像形成部10M具有作为第1图像载体的鼓状感光体1M、带电装置2M、曝光装置3M、显影装置4M,作为一次转印装置的一次转印辊5M,以及清洁装置6M。形成蓝色图像的图像形成部10C具有作为第1图像载体的鼓状感光体1C、带电装置2C、曝光装置3C、显影装置4C,作为一次转印装置的一次转印辊5C,以及清洁装置6C。形成黑色图像的图像形成部10Bk具有作为第1图像载体的鼓状感光体1Bk、带电装置2Bk、曝光装置3Bk、显影装置4Bk,作为一次转印装置的一次转印辊5Bk,以及清洁装置6Bk。
上述4组图像形成单元10Y、10M、10C、10Bk分别由以感光体鼓1Y、1M、1C、1K为中心,能够旋转的带电装置2Y、2M、2C、2K,图像曝光装置3Y、3M、3C、3K,能够旋转的显影装置4Y、4M、4C、4K,以及清洁感光体鼓1Y、1M、1C、1K的清洁装置6Y、6M、6C、6K构成。
上述图像形成单元10Y、10M、10C、10K仅仅是分别形成在感光体1Y、1M、1C、1Bk上的调色剂图像的颜色不同,结构构成形式是相同的,所以下面仅以图像形成单元10Y为例进行详细说明。
图像形成单元10Y在作为图像形成体的感光体鼓1Y的周围,配置有带电装置2Y(以下,也称为带电装置2Y,或者带电器2Y)、曝光装置3Y、显影装置4Y,清洁装置5Y(以下,也称为清洁装置5Y,或者清洁片5Y),并且能够在感光体鼓1Y上形成黄色(Y)的调色剂图像。而且在本实施方式中,该图像形成单元10Y中至少按照一体化的方式设置有感光体鼓1Y、带电装置2Y、曝光装置3Y、显影装置4Y、清洁装置5Y。
带电装置2Y是对感光体鼓1Y施加一样电位用的装置,在本实施方式中,采用的是能够相对感光体鼓1Y实施电晕放电的电晕放电型带电器2Y。
图像曝光装置3Y是一种在由带电器2Y施加有一样电位的感光体鼓1Y上,基于图像信号(黄色)进行曝光,形成对应于黄色图像的静电潜像的装置,作为该曝光装置3Y可以采用由在感光体鼓1Y的轴向方向上阵列状配列发光元件的LED和成像元件(商品名:聚焦透镜(セルフオツクレンズ))构成的装置,或者采用激光光学系统等。
在本发明的图像形成方法中,当在感光体上形成静电潜像时,优选利用点面积在2000μm2或2000μm2以下的曝光光束进行图像曝光。即使采用如此小径的光束曝光,本发明涉及的有机感光体也能够忠实地形成对应于该点面积的图像。点面积为100~1000μm2时更为优选。采用这种构成形式,能够形成800dpi或800dpi(dpi是每2.54cm的点数)以上,色调丰富的电子照相图像。
上述曝光光束的点面积是指在通过和该光束垂直的面切断该曝光光束时,在该切断面上表现出的光强度分布面上,光强度相当于最大峰值强度的1/e2或1/e2以上的区域的面积。
作为使用的光束,有使用半导体激光器的扫描光学系统,以及LED和液晶快门等等的固体扫描仪等,光强度分布也可以呈高斯分布和洛仑兹分布等等,只是需要将到各自最大强度的1/e2为止的部分作为点面积。
环形带状中间转印体单元7具有作为由多个辊缠绕、可以来回移动地被支撑的半导电性环形带状的第2图像载体的环形带状中间转印体70(转印介质)。
由图像形成单元10Y、10M、10C、10Bk形成的各色图像可以通过作为一次转印装置的一次转印辊5Y、5M、5C、5Bk,依次转印在来回移动的环形带状中间转印体70上,形成合成后的彩色图像。作为收纳在给纸盒20内的转印材料(承载被定影的最终图像的支持体,例如作为普通纸、透明片等)的转印材料(转印介质)P由给纸装置21实施供纸,经过多个中间辊22A、22B、22C、22D、阻挡辊23,传送至作为二次转印装置的二次转印辊5b,在转印材料P上进行二次转印,从而可以通过一次操作转印出彩色图像。转印有彩色图像的转印材料P由定影装置24实施定影处理,挟持在排纸辊25处,进而载置在位于装置之外的排纸托盘26上。这里,转印介质是指能够在中间转印体和转印材料等感光体上形成调色剂图像的转印介质。
另一方面,通过作为二次转印装置的二次转印辊5b将彩色图像转印在转印材料P上后,实施曲率分离转印材料P后的环形带状中间转印体70,可以利用清洁装置6b除去残留调色剂。
在图像形成处理过程中,一次转印辊5Bk经常压接在感光体1Bk上。其它的一次转印辊5Y、5M、5C仅在形成彩色图像时与各自对应的感光体1Y、1M、1C上压接。
二次转印辊5b可以仅在转印材料P通过它并进行二次转印时,压接在环形带状中间转印体70上。
而且,可以通过支持导轨82L、82R从装置本体A拉出筐体8。
筐体8由图像形成部10Y、10M、10C、10Bk和环形带状中间转印单元7构成。
图像形成部10Y、10M、10C、10Bk沿垂直方向纵列配置。在感光体1Y、1M、1C、1Bk的图示左侧位置配置环形带状中间转印体单元7。环形带状中间转印体单元7由卷绕辊71、72、73、74并可来回移动的环形带状中间转印体70、一次转印辊5Y、5M、5C、5Bk以及清洁装置6b构成。
图5是利用本发明的有机感光体的彩色图像形成装置(至少在有机感光体的周边具有带电装置、曝光装置、多个显影装置、转印装置、清洁装置以及中间转印体的复印机或者激光束打印机)的构成截面图。环形带状中间转印体70可以使用具有中等大小阻抗的弹性体。
1是作为图像形成体而被重复使用的旋转鼓型感光体,能够沿箭头所示的反时针方向以规定的圆周速度被旋转驱动。
感光体1在旋转过程中,由带电装置2按照规定的极性·电位进行同一带电处理,然后接受通过由未图示的图像曝光装置3对应于图像信息的时间系列电数字象素信号而变调的激光光束的扫描曝光光线等引起的图像曝光从而形成对应于目标彩色图像的黄色(Y)的色成份图像的静电潜像。
然后,该静电潜像由黄色(Y)的显影装置(黄色显影器)4Y且利用作为第一颜色的黄色调色剂实施显影。此时,第2~第4显影装置(红色显影器、蓝色显影器、黑色显影器)4M、4C、4Bk处的各显影器停止动作,不作用在感光体1上,所以作为上述第一颜色的黄色调色剂图像不会受到上述第2~第4显影器的影响。
中间转印体70由辊79a、79b、79c、79d、79e撑挂张起,沿时针方向以和感光体1相同的圆周速度被旋转驱动。
在感光体1上形成承载的作为上述第一颜色的黄色调色剂图像,在通过感光体1和中间转印体70的夹持部的过程中,可以通过从1次转印辊5a施加到中间转印体70上的1次转印偏压形成的电场,依次中间转印(1次转印)在中间转印体70的外周面上。
对应于中间转印体70的作为第一颜色的黄色调色剂图像的转印结束后的感光体1的表面,由清洁装置6a实施清扫。
以下,同样地,将作为第二颜色的红色调色剂图像、作为第三颜色的蓝色调色剂图像、作为第四颜色的黑(black)色调色剂图像,依次重合地转印在中间转印体70上,形成对应于目标彩色图像的重合型彩色调色剂图像。
2次转印辊5b相对于2次转印对置辊79b平行地被轴承支承,呈可分离状态配置在中间转印体70的下面部。
为了从感光体1向中间转印体70实施第一~第四颜色调色剂图像的依次重叠转印的1次转印偏压是与调色剂呈相反极性,且由偏压电源施加。如果举例来说,该施加电压可以在+100V~+2kV的范围。
在将第一~第三颜色的调色剂图像从感光体1转印到中间转印体70上的1次转印工序中,2次转印辊5b和中间转印体清洁装置6b可以从中间转印体70上分离。
对于作为转印在带状的中间转印体70上的重合彩色调色剂图像的第2图像载体的转印材料P上的转印操作,可以是使2次转印辊5b在和中间转印体70的带接触的同时,在规定的时间将由成对设置的供给纸阻挡辊23起通过转印纸导轨的转印材料P,输送到在中间转印体70的带上和2次转印辊5b接触的夹持部中。二次转印偏压从偏压电源施加到2次转印辊5b上。可以利用该2次转印偏压将重合的彩色调色剂图像从中间转印体70转印(2次转印)到作为第2图像载体的转印材料P上。接受调色剂图像转印的转印材料P被导入到定影装置24中并实施加热定影。
本发明的图像形成装置的特征在于,还具有将表面能量降低剂供给到感光体的表面上用的降低剂供给装置。降低剂供给装置可以设置在感光体周边的适当位置上,但为了有效利用设置空间,也可以利用如图2~图5中记载的带电装置、显影装置、清洁装置的一部分来进行设置。下面,以举例形式给出的是将降低剂供给装置组合到清洁装置上使用的一个实例。
图6是本发明的清洁装置的结构图。
该清洁装置可以作为图4中的6Y、6M、6C、6K等的清洁装置使用。如图6所示的清洁片66A安装在支持部件66B上。该清洁片的材料可以使用橡胶弹性体,可以作为该材料使用的物质目前已知的包括氨基甲酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯嵌二萘(クロロピレン)橡胶、聚丁二烯橡胶等,在这些物质中的氨基甲酸酯橡胶比其他橡胶磨耗特性好,所以更为合适。
另一方面,支持部件66B可以由板状金属部件和塑料部件构成。作为金属部件优选使用不锈钢板、铝板、或者抗震钢板。
在本发明中,与感光体表面实施压接的清洁片的前端部,优选以对着与感光体的旋转方向相反的方向(反方向)施加负荷的状态压接。如图6所示,使清洁片的前端部和感光体压接时,优选形成压接面。
清洁片对感光体的接触荷重P、接触角θ的理想值是P=5~40N/m,θ=5~35°。
接触荷重P是使清洁片66A和感光体鼓1接触时压力P′的法线方向的向量值。
接触角θ是表示在感光体的接触点A处的切线X和变形前的清洁片(在图中用虚线表示)所成的角。66E表示的是可以使支持部件旋转的旋转轴,66G表示的是荷重弹簧。
如图6所示,上述清洁片的自由长度L表示的是从支持部件66B的端部B的位置到变形前的清洁片前端点间的长度。该自由长度的优选值L=6~15mm。清洁片的厚度t优选0.5~10mm。这里,清洁片的厚度如图6所示表示相对于支持部件66B的接触面的垂直方向上的厚度。
图6所示的清洁装置中,使用兼作降低剂供给装置的刷辊66C。该刷辊在具有除去附着在感光体1上的调色剂、对由清洁片66A除去的调色剂实施回收的功能的同时,还具有作为将表面能量降低剂提供给感光体的降低剂供给装置的功能。即,该刷辊和感光体1接触,并在该接触部在与感光体的前进方向相同的方向旋转,在除去感光体上的调色剂和纸粉的同时,对由清洁片66A除去的调色剂实施传送,回收到传送螺杆66J。其间的路径是通过使作为除去装置的闪动部(フリツカ)66I和刷辊66C接触,除去从感光体1转移到刷辊66C上的调色剂等除去物。而且,可以由刮刀66D除去附着在闪动部上的调色剂,并且将调色剂回收在传送螺杆66J。所回收的调色剂作为废弃物取出到外部,或者经过调色剂循环用的循环管(未图示)传送到显影器中再次利用。作为闪动部66I的材料包括不锈钢、铝等金属管。另一方面,刮刀66D可以使用磷青铜板、聚对苯二甲酸乙二醇酯板、聚碳酸酯板等弹性板构成,优选通过使前端相对闪动部的旋转方向呈锐角的反向方式接触。
而且,表面能量降低剂(诸如硬脂酸锌等固体材料)66K可以通过弹簧荷重66S按压设置在刷辊上,刷辊可以一边旋转,一边擦过该表面能量降低剂,从而将表面能量降低剂提供到感光体的表面上。
作为刷辊66C可以使用导电性或者半导电性物体构成的刷辊。
本发明使用的刷辊用的刷构成材料可以使用任意材料,但优选使用具有疏水性且介电常数高的纤维形成性高分子聚合物。如果举例来说,这种高分子聚合物可以为人造纤维、尼龙、聚碳酸酯、聚酯、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、偏氯乙烯-丙烯腈共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯-顺丁烯二酸酐共聚物、硅酮树脂、硅酮-醇酸树脂、苯酚甲醛树脂、苯乙烯-醇酸树脂、聚乙烯醇缩醛(比如聚乙烯醇缩丁醛)等。这些粘合剂树脂可以单独使用,也可以作为2种或2种以上的混合物使用。特别优选人造纤维、尼龙、聚酯、丙烯酸树脂、聚丙烯。
而且,上述刷子可以使用具有导电性或者反导电性的物质构成,在构成材料中还可以含有碳等低电阻物质,从而可以根据需要调整为任意电阻率。
如果在常温常湿(温度26℃、相对湿度50%)的状态下,向长度为10cm的一根刷毛两端施加500V的电压的状态下,测定刷辊刷毛的电阻率,该测定值优选在101Ωcm~106Ωcm的范围。
即,刷辊优选在不锈钢等芯材中使用具有101Ωcm~106Ωcm的电阻率的导电性或者半导电性的刷毛的。如果电阻率低于101Ωcm,容易产生由放电引起的带状显影不良。如果高于106Ωcm,会使和感光体间的电位差比较低,容易导致清洁不良。
刷辊上使用的1根刷毛的粗细可以是5~20旦。如果不到5旦,因为没有足够的摩擦力,而不能除去表面附着物。如果大于20旦,由于刷毛刚直性强,会损伤感光体的表面,产生磨损,降低感光体的寿命。
这里说的“旦”,是以g(gram)为单位测定长度为9000m的、构成上述刷辊的刷毛(纤维)的质量时得到的数值。
上述刷的刷毛密度是4.5×102/cm2~2.0×104/cm2(每平方厘米的刷毛数量)。如果不到4.5×102/cm2,刚直度低,摩擦力弱,摩擦过的地方容易形成斑痕,不能均匀地除去附着物。如果大于2.0×104/cm2,刚直性强而导致摩擦力强,会磨损感光体,产生出具有灵敏度下降所引起的灰雾和损伤引起的黑条纹等的不良图像。
本发明使用的刷辊对感光体的优选进入量设定在0.4~1.5mm。该进入量是指通过感光体鼓和刷辊的相对运动而产生的施加给刷的负荷。该负荷如果从感光体鼓的角度来看,相当于由刷子接受到的摩擦力,对该范围进行规定是指需要用适当的力摩擦过感光体。
该进入量是指当用刷子接触感光体时,假定刷毛不会由于感光体表面的作用变得弯曲,而是会呈直线形式进入到内部时进入到内部的长度。
如果被提供有表面能量降低剂的感光体由刷子对感光体表面产生的摩擦力过小,即进入量如果小于0.4mm时,不能抑制调色剂和纸粉等对感光体表面的成膜,从而在图像上会产生诸如斑点等的不良现象。另一方面,如果大于1.5mm,因为刷子在感光体表面上产生的摩擦力过大,感光体的磨损量会变大,从而会产生由于灵敏度降低引起的灰雾、在感光体表面上产生的损伤、在图像上产生的条纹等等的问题。
能够作为刷辊中使用的辊部件芯材,主要为不锈钢、铝等金属,纸,塑料等,但不局限于这些物质。
本发明使用的刷辊优选通过粘接层将刷子设置在呈圆柱状的芯材表面上而构成的。
刷辊的接触部分优选以在和感光体的表面相同的方向上移动的方式旋转。如果该接触部分反向旋转,则对于在感光体表面上存在过剩的调色剂的场合,由刷辊除去的调色剂会溢出,进而弄脏转印材料和装置。
对于感光体和刷辊如上所述,朝向相同方向移动的场合,优选两者的表面速度比为1∶1.1~1∶2的范围的值。如果刷辊的旋转速度比感光体慢,会降低刷辊除去调色剂的能力,容易产生清洁不良,如果比感光体快,会使调色剂的除去能力过剩,容易产生刮片咬合或弯曲。
本发明提供的上述图像形成装置,特征在于为了将表面能量降低剂提供给感光体表面,而使降低剂供给装置与感光体的表面接触。
这里,表面能量降低剂是指能够附着在感光体表面上,使感光体的表面能量降低的物质,具体而言,是指通过附着在表面上的方式,并使感光体表面的接触角(对纯水的接触角)增加1°或1°以上的材料。
表面接触角的测定
感光体表面的接触角是利用接触角计(CA-DT·A型:协和界面科学社制),在30℃、80%RH的环境下测定的相对纯水的接触角。
而且,只要是能使感光体表面的接触角(对纯水的接触角)增加1°或1°以上的材料,均可以作为表面能量降低剂使用,并不仅限于脂肪酸金属盐或者氟系树脂等材料。
作为本发明使用的表面能量降低剂,最好是作为对感光体表面具有延展性能和均匀成膜性能的材料的脂肪酸金属盐。该脂肪酸金属盐优选为碳原子数为10或10以上的饱和或者不饱和脂肪酸的金属盐。如果举例来说,可以为硬脂酸铝、硬脂酸铟、硬脂酸镓、硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸镁、硬脂酸钠、棕榈酸铝(パルチミン酸アルミニウム)、油酸铝等,较优选的是硬脂酸金属盐。
在上述脂肪酸金属盐中,流速检测时流出速度比较高的脂肪酸金属盐具有比较高的分裂性,在本发明的上述感光体表面上能够更有效地形成脂肪酸金属盐的层。作为流出速度范围优选1×10-7~1×10-1,最好是5×10-4~1×10-2。流速检测时的流出速度测定是利用岛津流速检测器[CFT-500](岛津制作所(株)制)进行测定的。
而且,作为上述固体材料使用的其它实例,优选聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等氟树脂粉末。可以根据需要,对这些固体材料施压,使其成为板状或者棒状后使用。
下面说明本发明涉及的有机感光体的结构。
在本发明中,有机感光体是指电子照相感光体的结构构成中必不可少的、通过使有机化合物具有电荷产生功能和电荷输送功能中的至少一种功能而构成的电子照相感光体,包括由目前公知的有机电荷产生物质或者有机电荷输送物质构成的感光体、由具有电荷产生功能和电荷传送功能的高分子配合物构成的感光体等公知的有机感光体等等。
本发明的感光体表面层中含有数均一次粒径为3~150nm的无机粒子。通过在表面层中含有数均一次粒径为3~150nm的无机粒子,能够使从上述降低剂供给装置供给的表面能量降低剂在感光体表面上均匀延展,降低有机感光体的表面能量,从而能够降低在采用反向显影方式时容易发生的感光体和显影套筒上的调色剂之间的接触摩擦,减少逆带电性的调色剂的产生,能够防止由于灰雾和前端浓度不均等引起的图像斑点,防止调色剂分散等,由此能够形成高浓度且颜色再现性好的电子照相图像。
本发明的有机感光体具有含有数均一次粒径为3~150nm的无机粒子的表面层,且在其上,表面粗糙度Ra为0.001~0.018。
下面,对表面粗糙度Ra(以后也仅称为Ra)和十点表面粗糙度Rz(以后,也仅称为Rz)进行说明(与JIS B 0601相同)。
在本发明中,Ra是指从粗糙度曲线中只取出沿其平均线方向的基准长度,将该取出部分的平均线方向取为X轴,将纵向倍增方向取为Y轴,并且用y=f(x)表示粗糙度曲线时,用微米(μm)表示的通过下式求出的值。
【数学式1】
Ra = 1 L ∫ 0 L | f ( x ) | dx
其中L是基准长度,在本发明中,L为2.5mm,截止值为0.08mm。
在这儿是通过表面粗糙度计(小坂研究所社制Surfcorder SE-30H)作为测定装置实施测定的。但是,如果测定器能够在误差范围内得到同样结果,也可使用其他的测定器。
表面粗糙度的测定条件
测定速度(Drive speed(驱动速度):0.1mm/秒)
测定针直径(Stylus(铁针):2μm)
本发明的表面层是指以层结构形成的有机感光体的与空气界面接触的层,该层作为功能可以是保护层、电荷输送层或者具有其他功能的层。
作为本发明的无机粒子优选二氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铝等金属氧化物(含过渡金属氧化物)。用其中的二氧化硅、氧化钛、氧化铝更好。
在本发明中,采用无机粒子的数均一次粒径为3.0~150nm范围的微粒子。特别优选5nm~100nm的。数均一次粒径是指通过透过型电子显微镜观察时将微粒扩大到10000倍,随机将100个粒子作为一次粒子进行观察,通过图像分析获得的,作为フエレ方向平均直径的测定值。
数均一次粒径不到3.0nm的无机粒子难以均匀地分散在表面层中,容易形成凝聚粒子,使得Ra容易比上述范围大,从而会使感光体和显影剂的接触摩擦增大,反带电性调色剂的发生率增大,采用反向显影方式时,容易产生灰雾,或增大调色剂飞散,或产生前端部浓度下降。另一方面,数均一次粒径比150nm大的无机粒子在表面层的表面上容易形成比较大的凹凸,使得Ra容易比上述范围大,在采用反向显影方式时,同样容易产生灰雾,或增大调色剂飞散,或产生前端部浓度下降。
而且,表面粗糙度Ra不到0.001时,难以在感光体的表面层中含有有效数量的无机粒子,使得感光体的耐磨性不够,在采用反向显影方式时,表面层容易产生擦伤,中间色调图像中容易产生前端部浓度下降的现象。
另外,作为表面层中含有的无机粒子,优选采用实施过表面处理,且由下述定义的疏水度在50或50以上,以及疏水度分布值在25或25以下的无机粒子。
换句话说就是,目前已知这种无机粒子在表面上具有多个羟基,所以可以封锁这些羟基来提高疏水度,但在本发明中已发现为了有效地防止采用反向显影方式时灰雾和前端部浓度下降的现象发生,优选使用的是使表示该羟基的平均封锁水平的疏水度为50或50以上,并且将疏水度分布值控制在25或25以下的无机粒子。如果通过使用这种无机粒子,将能够防止灰雾和前端部浓度下降的现象发生,形成高耐久性、清晰度良好的电子照相图像。
无机粒子的疏水度不到50时,无机粒子表面上存在的羟基比较多,电位特性(带电电位和残留电位等)的湿度依赖性大,容易出现灰雾和前端部浓度下降的现象。无机粒子的疏水度在55或55以上更好。而且,在二氧化硅和氧化钛等表面上具有很多羟基的无机粒子的疏水度在95%或95%以上时,需要通过表面处理几乎100%地封锁这些羟基,制造成本比较高,不实用。从制造成本和实用性的观点来看,疏水度在90%或90%以下更好。
而且,如果疏水度分布值比25大,会包含表面上残存很多羟基的无机粒子,容易出现灰雾和前端部浓度下降的现象。疏水度分布是指按下面的定义表示表面的疏水性程度。对其下限进行设定是困难的,通常可为1或1以上。使疏水度分布值小于1在技术上存在困难。
而且,上述疏水度(甲醇湿润度)是用对甲醇的湿润性为尺度进行表示的。即,是按如下方式进行定义的。
疏水度(甲醇湿润度)=(a/(a+50))×100
疏水度的测定方法如下所示。
秤量出0.2g作为测定对象的无机粒子并添加到已放入内容量为200ml的烧杯中的蒸馏水50ml中。在慢慢搅拌的状态下从前端浸在液体中的滴定管滴下甲醇,缓慢滴加直至所有无机粒子被润湿(到全部沉降时为止)。将为了润湿全部的无机粒子所需的甲醇的量设为a(ml),并用上式求出疏水度。
疏水度分布值的测定方法
1)秤量出0.2g作为测定对象的无机粒子,放入离心沉淀管。
(求解出曲线上的点数+1(全沉淀时用))
2)由吸液管将浓度不同的甲醇溶液放入至分别为7ml的离心沉淀管,并进行润湿(采用的是全沉淀时使用上述疏水度决定的甲醇浓度)。
3)用倍压混合器实施90rpm、30秒的分散。
4)放到离心沉淀器上进行分离(3500rpm,10分钟,转子半径18.1cm)
5)读取出沉淀容积,进而求出将全沉淀容积(全部沉淀后的容积)作为100%时的各沉淀容积%。
6)基于上述各测定值,制作出横轴为甲醇量(Vol%),纵轴为沉淀容积(%)的曲线图。
利用上述测定,计算出疏水度分布值。
疏水度分布值在25或25以下是按下面的方式定义的。
{(沉淀容积为100%的甲醇Vol.%)-(沉淀容积为10%的甲醇Vol.%)}≤25
疏水度分布曲线如图1所示。在如图1所示的分布曲线中,a点的甲醇浓度表示的是疏水度,a点的甲醇浓度和b点的甲醇浓度的差:Δ(a-b)表示的是疏水度分布值。
在制作具有上述范围的疏水度和疏水度分布值的无机粒子时,能够利用三甲基硅烷化剂对二氧化硅等的表面进行表面处理而制作。特别优选使用由下述通式(1)或者通式(2)表示的三甲基硅烷化剂。
通式(1)
((CH3)3Si)2NR(通式(1)中,R是氢或者低级烷基)
通式(2)
(CH3)3SiY[通式(2)中,Y是从卤原子,-OH、-OR′、或者-NR′2中选择的基(R′和通式(1)中的R相同)]
表示的化合物为优选。这里,在上述化合物中,R表示的低级烷基,可以是甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~5、优选碳原子数为1~3的烷基,特别是其中的甲基。而且,由Y表示的卤原子可以是氯、氟、溴、碘等,特别优选的是其中的氯。
如果举例来说,由通式(1)表示的三甲基硅烷化剂可以是六甲基二硅氨烷、N-甲基-六甲基二硅氨烷、N-乙基-六甲基二硅氨烷、六甲基-N-丙基二硅氨烷等,从反应性能良好的角度来看,使用六甲基二硅氨烷更好。
另外,如果举例来说,由通式(2)表示的三烷基硅烷化剂可以是三甲基氯硅烷、三甲基硅烷醇、甲氧基三甲基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、丙氧基三甲基硅烷、二甲氨基三甲基硅烷、二乙氨基三甲基硅烷等,从反应性能良好的角度来看,使用三甲基硅烷醇更好。
作为表面处理方法优选是在存在水蒸气的情况下,使二氧化硅和三甲基硅烷化剂进行反应。在进行该反应时,优选在该水蒸气的分压为4~20kPa、更优选为5~15kPa的条件下进行表面处理。
这里,水蒸气的分压如果小于4kPa,难以使疏水度上升,而且疏水度分布比较大。另一方面,如果水蒸气分压大于20kPa,则疏水度分布比较大,容易损害其均匀性。
而且,为了在短反应时间内得到疏水度更高的二氧化硅时,上述二氧化硅和三甲基硅烷化剂的反应,优选是在三甲基硅烷化剂的气相分压为50~200kPa、优选为80~150kPa的条件下进行。
上述反应可以在仅由三甲基硅烷化剂和水蒸气构成的气体环境下进行。通常,还可以由氮气、氦气等非活性气体对其进行稀释并供给到反应中。此时,反应环境气体的全压是150~500kPa,为150~250kPa时更好。
而且,为了进一步提高二氧化硅和三甲基硅烷化剂的反应性能,还可以根据需要使反应环境气体中同时存在有氨、甲胺、二甲胺等碱性气体,存在有氨时更好。这些碱性气体的气体分压可以为1~100kPa。
考虑到疏水化反应的良好反应性能和三甲基硅烷化剂的分解危险性能,可以将二氧化硅和三甲基硅烷化剂的反应温度设为130~300℃,为150~250℃时更好。一般来说,在上述范围内使反应温度越高,得到的二氧化硅的疏水性也越高。
当利用上述三甲基硅烷化剂以外的多官能硅烷化剂和高碳原子数的三烷基硅烷化剂时,疏水度容易降低,疏水度分布值容易变大。
上述表面层中还可以包含有助于提高无机粒子的分散性能用的粘着剂树脂。作为该粘着剂树脂优选聚碳酸酯或聚芳酯。这些聚碳酸酯或聚芳酯的分子量优选为10000~100000。
而且,表面层中无机粒子的比率按质量比计,优选的是相对于100质量份的粘着剂树脂而言,至少使用5质量份-50质量份的量。不到5质量份时表面层的磨损比较大,容易产生擦伤等,中间色调图像容易变得粗糙。如果多于50质量份,表面层会成为脆弱的薄膜,容易产生龟裂。
本发明的表面层中优选含有电荷输送物质。作为电荷输送物质(CTM)优选使用公知的空穴输送性(P型)的电荷输送物质(CTM)。如果举例来说,能够使用三苯胺衍生物、腙化合物、苯乙烯基化合物、联苯胺化合物、丁二烯化合物等。这些电荷输送物质通常可以溶解在适当的粘着剂树脂中并能够形成层。
表面层中的粘着剂树脂和电荷输送物质的质量比,相对于100质量份的粘着剂,电荷输送物质优选为30~200质量份,为50~150质量份时更好。
而且,表面层中还优选含有氧化防止剂。通过在表面层中含有氧化防止剂和本发明的无机粒子,能够防止重复使用时表面层的特性产生变化,防止采用反向显影方式时往往会出现的灰雾和前端部浓度下降的现象发生,从而能够提供良好的电子照相图像。对于该氧化防止剂而言,有代表性的物质是对于有机感光体中或者有机感光体表面上存在的自动氧化性物质,具有在光、热、放电等条件下防止或抑制氧化作用的性质的物质。
本发明中的氧化防止剂是指对于感光体中或者感光体表面上存在的自动氧化性物质,具有在光、热、放电等条件下防止或抑制氧的作用的性质的物质。详细地讲,可以包括下述化合物。
(1)自由基链终止剂
·酚系氧化防止剂(受阻酚系列)
·胺系氧化防止剂(受阻胺系列、二烯丙基二胺系列、二烯丙基胺系列)
·对苯二酚系氧化防止剂
(2)过氧化物分解剂
·硫系氧化防止剂(硫醚类)
·磷酸系氧化防止剂(亚磷酸酯类)
在上述氧化防止剂中,可以采用作为化合物(1)的自由基链终止剂,特别是受阻酚系列或者受阻胺系列氧化防止剂。而且,也可组合使用2种或2种以上的物质,例如可以组合使用作为化合物(1)的受阻酚系列氧化防止剂和作为化合物(2)的硫醚类氧化防止剂。而且,还可使用在分子中包含上述结构单元,如受阻酚结构单元和受阻胺结构单元的物质。
上述氧化防止剂中的受阻酚系、受阻胺系氧化防止剂,防止在高温高湿时产生灰雾和图像模糊具有特别好的效果。
受阻酚系或者受阻胺系氧化防止剂在表面层中的含量可以为0.01~20质量%。如果不到0.01质量%,容易起泡,在多于20质量%的含量时,表面层中的电荷输送能量降低,容易使残留电位增加,而且膜强度下降,容易产生条纹。
这里,受阻酚是指对于酚化合物的羟基,在邻位具有支链烷基的化合物类及其衍生物(也可将羟基变成烷氧基)。
受阻胺是指在N原子附近具有大体积有机基的化合物。大体积有机基是指支链状烷基,为t-丁基时更好。在一种具体的最佳实施形式中,优选具有由下述结构式表示的有机基的化合物类。
【化学式1】
式中的R13表示氢原子或者1价有机基,R14、R15、R16、R17表示烷基,R18表示氢原子、羟基或者1价有机基。
如果举例来说,作为具有受阻酚部分结构的氧化防止剂,可以为特开平1-118137号(P7~P14)中记载的化合物,但本发明并不局限于这些物质。
如果举例来说,作为具有受阻胺部分结构的氧化防止剂,可以为特开平1-118138号(P7~P9)中记载的化合物,但本发明并不局限于这些物质。
如果举例来说,作为有机磷化合物可以为由通式RO-P(OR)-OR表示的化合物,有代表性的是下述物质。而且在这里,R表示氢原子、各取代或者未取代的烷基、链烯基或者芳基。
如果举例来说,作为有机硫系化合物可以为由通式R-S-R表示的化合物,有代表性的是下述物质。而且在这里,R表示氢原子、各取代或者未取代的烷基、链烯基或者芳基。
下面列举的是有代表性的氧化防止剂的化合物实例。
【化学式2】
Figure A20051013637100251
【化学式3】
Figure A20051013637100261
Figure A20051013637100271
【化学式4】
【化学式5】
而且如果举例来说,成品化的氧化防止剂可以包括以下化合物,作为受阻酚系化合物有“イルガノツクス1076”、“イルガノツクス1010”、“イルガノツクス1098”、“イルガノツクス245”、“イルガノツクス1330”、“イルガノツクス3114”、“イルガノツクス1076”、“3,5-二叔丁基-4-羟基联苯”等等,作为受阻胺系化合物有“サノ一ルLS2626”、“サノ一ルLS765”、“サノ一ルLS770”、“サノ一ルLS744”、“チヌビン144”、“チヌビン622LD”、“マ一クLA57”、“マ一クLA67”、“マ一クLA62”、“マ一クLA68”、“マ一クLA63”等等,作为硫醚系化合物有“スミライザ-TPS”、“スミライザ-TP-D”等等,作为亚磷酸酯系化合物有“マ一ク2112”、“マ一クPEP-8”、“マ一クPEP-24G”、“マ一クPEP-36”、“マ一ク329K”、“マ一クHP-10”等等。
本发明采用的是具有上述表面层的有机感光体,而且表面层以外的有机感光体的结构构成可以如下所述。
在本发明中,有机感光体是指电子照相感光体的结构构成中必不可少的、通过使有机化合物具有电荷产生功能和电荷输送功能中的至少一种功能而构成的电子照相感光体,包括所有的由目前公知的有机电荷产生物质或者有机电荷输送物质构成的感光体、由具有电荷产生功能和电荷传送功能的高分子配合物构成的感光体等公知的有机感光体等等。
本发明的有机感光体的结构构成并不仅局限于具有上述发明要点(1)或者(2)记载的表面层,如果举例来说,还可以呈下面示出的结构构成形式:
1)在导电性支持体上依次层叠设置作为感光层的电荷产生层和电荷输送层的结构构成形式;
2)在导电性支持体上依次层叠设置作为感光层的电荷产生层、第1电荷输送层和第2电荷输送层的结构构成形式;
3)在导电性支持体上形成作为感光层的包含有电荷输送材料和电荷产生材料的单层的结构构成形式;
4)在导电性支持体上依次层叠设置作为感光层的电荷输送层和电荷产生层的结构构成形式;
5)在上述1)~4)所述的感光体的感光层上还进一步形成有表面保护层的结构构成形式。
感光体可以呈上述任一种的结构构成形式。感光体的表面层是指感光体和空气界面接触的层,对于在导电性支持体上仅形成有单层感光层的场合,该感光层就是表面层,对于在导电性支持体上层叠设置有单层形式或者层叠形式感光层和表面保护层的场合,表面保护层是最表面层。在本发明中,最好采用上述2)所述的结构构成形式。而且,对于本发明的感光体呈上述任一种结构构成形式的场合,可以在导电性支持体上在形成感光层之前,也可先形成底涂层(中间层)。
电荷输送层是指具有将由光线曝光在电荷产生层中产生的电荷载流子,传送至有机感光体的表面处的功能的层,对是否具有该电荷输送功能的具体确认,能够通过在导电性支持体上层叠设置电荷产生层和电荷输送层,并检测其光传导性的方式来进行检测。
下面,以上述2)所述的结构构成形式为中心说明有机感光体的层结构。
导电性支持体
作为感光体中使用的导电性支持体,可以呈板状、圆筒状中的任何一种形状,但为了紧凑地设置图像形成装置,优选采用圆筒状导电性支持体。
圆筒状导电性支持体是指能够通过旋转而连续不断地形成图像所必须的圆筒状支持体,而且优选采用真直度在0.1mm或0.1mm以下、摇摆在0.1mm或0.1mm以下的范围的导电性支持体。如果导电性支持体的真直度和摇摆超过上述范围,则难以形成良好的图像。
作为导电性材料,可以使用铝、镍等金属鼓、或蒸镀有铝、氧化锡、氧化铟等的塑料鼓、或者涂覆有导电性物质的纸·塑料鼓。导电性支持体在常温下的电阻率可以为103Ωcm以下。这种导电性支持体最好是铝支持体。该铝支持体除了主要成分铝之外,还可以混合有锰、锌、镁等成分。
中间层
本发明中在导电性支持体和感光层之间,还可以设置有中间层。
在本发明使用的中间层中优选含有N型半导性粒子。该N型半导性粒子是指主要电荷载流子是电子的粒子。即,因为主要电荷载流子是电子,所以在绝缘性粘着剂中含有该N型半导性粒子形成的中间层,能够有效地阻挡来自基体的空穴注入,而且对于来自感光层的电子,具有封锁(ブロツキング)性能比较小的性质。
下面,对N型半导性粒子的判别方法进行说明。
在导电性支持体上形成膜厚为5μm的中间层(利用在构成中间层的粘着剂树脂中分散有50质量%的粒子的分散液形成中间层)。使该中间层呈负极性带电,检测评价其光衰减特性。而且,使其呈正极性带电,通过同样方式检测评价其光衰减特性。
N型半导性粒子是指对于在上述评价中,呈负极性带电时的光衰减比呈正极性带电时的光衰减大的场合,分散在中间层中的粒子被称为N型半导性粒子。
作为N型半导性粒子优选使用氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO),更优选使用氧化钛。
N型半导性粒子可以使用数均一次粒径为3.0~200nm范围的微粒子。特别优选5nm~100nm的。数均一次粒径是指通过透过型电子显微镜观察时将微粒扩大到10000倍,随机将100个粒子作为一次粒子进行观察,通过图像分析获得的,作为フエレ方向平均直径的测定值。数均一次粒径不到3.0nm的N型半导性粒子难以均匀地分散在中间层粘着剂中,容易形成凝聚粒子,该凝集粒子会成为电荷捕集器,容易产生残留电位的上升。另一方面,数均一次粒径比200nm大的N型半导性粒子在中间层的表面上容易形成大的凹凸,通过这些大的凹凸会使点图像的再现性出现劣化。而且,数均一次粒径比200nm大的N型半导性粒子容易沉淀在分散液中,产生凝集物,其结果容易使点图像的再现性出现劣化。
上述氧化钛粒子的结晶形状可以为锐钛矿型、金红石型、板钛矿型以及无定形等,其中的金红石型氧化钛颜料或者锐钛矿型氧化钛颜料能够提高通过中间层的电荷的整流性,即能够提高电子的移动性,在使带电电位稳定,防止残留电位增大的同时,还能够防止点图像的劣化,所以是一种最优选的N型半导性粒子。
N型半导性粒子还可以是用包含甲基氢化硅氧烷单元的聚合物进行表面处理的。该包含甲基氢化硅氧烷单元的聚合物的分子量是1000~20000时,表面处理效果高,其结果,能够提高N型半导性粒子的整流性,通过利用包含这种N型半导性粒子的中间层,能够防止产生黑色模糊(ポチ),而且具有能够改善点图像再现性的效果。
包含甲基氢化硅氧烷单元的聚合物优选是具有-(HSi(CH3)O)-的结构单元和除此之外的结构单元(其它的硅氧烷单元)的共聚物。作为其它的硅氧烷单元优选二甲基硅氧烷单元、甲基乙基硅氧烷单元、甲基苯基硅氧烷单元以及二乙基硅氧烷单元等,特别优选二甲基硅氧烷。共聚物中的甲基氢化硅氧烷单元的比例优选的是10~99mol%,为20~90mol%时更为优选。
甲基氢化硅氧烷共聚物可以是无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等中的任一种,但优选无规共聚物和嵌段共聚物。而且,作为共聚成分除甲基氢化硅氧烷以外,还可以含有其它一种成分,或是两种或两种成分以上。
为了形成本发明使用的中间层而制作的中间层涂覆液除了上述表面处理氧化钛等N型半导性粒子之外,还包括有粘着剂树脂、分散溶剂等。
N型半导性粒子在中间层中的比率,相对于中间层的粘着剂树脂的体积比(设粘着剂树脂的体积是1)优选1.0~2.0倍。通过在中间层中使用这样高密度的N型半导性粒子,可以提高中间层的整流性,即使膜厚比较厚也能够有效地防止残留电位的上升和点图像的劣化,从而能够形成良好的有机感光体。而且,这样的中间层优选使用相对于100体积份的粘着剂树脂,为100~200体积份的N型半导性粒子的。
另一方面,作为使这样的粒子分散、形成中间层的层结构的粘着剂树脂,为了能够实现粒子的良好分散性,优选采用聚酰胺树脂,特别优选下面所示的聚酰胺树脂。
即,中间层中的粘着剂树脂优选融解热为0~40J/g、吸水率为5质量%或5质量%以下的聚酰胺树脂。该融解热为0~30J/g时更好,最好为0~20J/g。另一方面,如果上述吸水率超过5质量%,中间层的含水率会上升,从而会使中间层的整流性下降,容易产生黑色模糊,使点图像的再现性出现劣化。该吸水率为4质量%或4质量%以下时更好。
上述树脂的融解热是通过DSC(差示扫描热量测定:DifferentialScanning Calorimetory)测定的。但是,如果能够得到和DSC的测定值相同的测定值,也可以不采用DSC测定法。该融解热可以通过DSC升温时的吸热峰面积求出。
另一方面,树脂的吸水率可以通过水中浸渍法,利用质量变化或者卡尔费歇尔法求得。
作为中间层的粘着剂树脂优选醇可溶性聚酰胺树脂。作为有机感光体的中间层的粘着剂树脂,为了能够以均匀膜厚形成中间层,需要采用溶剂溶解性能好的树脂。作为这样的醇可溶性聚酰胺树脂,已知的包括由上述6-尼龙等的酰胺键间的碳链少的化学结构构成的共聚聚酰胺树脂和甲氧基甲基化聚酰胺树脂等等,但这些树脂的吸水率比较高,利用这样的聚酰胺的中间层存在环境依存性变高的倾向,因此会使诸如高温高湿和低温低湿下的带电特性和灵敏度等容易发生变化,使点图像出现劣化。
通过使醇可溶性聚酰胺树脂改进上述缺点,而具有融解热为0~40J/g,且吸水率为5质量%或5质量%以下的特性,可以改进以前使用醇可溶性聚酰胺树脂时所存在的不足,即使外部环境发生变化,或是长时间地连续使用有机感光体,也能够得到良好的电子照相图像。
下面,对具有融解热为0~40J/g,且吸水率为5质量%或5质量%以下的特性的醇可溶性聚酰胺树脂进行说明。
作为上述醇可溶性聚酰胺树脂优选含有酰胺键间的碳原子数为7~30的重复单元结构且占全部重复单元结构的40~100mol%的聚酰胺树脂。
下面,对酰胺键间的碳原子数为7~30的重复单元结构进行说明。上述重复单元结构是指形成聚酰胺树脂的酰胺键单元。以重复单元结构由具有氨基和羧基两者的化合物的缩合形成的聚酰胺酯(类型A),和由二氨基化合物与二羧酸化合物的缩合形成的聚酰胺树脂(类型B)这两者为例,对该重复单元结构进行说明。
换句话说就是,作为类型A的重复单元结构可以由通式(3)表示,X中含有的碳原子数是重复单元结构中的酰胺键单元的碳原子数。作为另一种类型B的重复单元结构可以由通式(4)表示,Y中含有的碳原子数和Z中含有的碳原子数都是各重复单元结构中的酰胺键单元的碳原子数。
【化学式6】
通式(3)
在通式(3)中,R1是氢原子、取代或者未被取代的烷基,X是取代或者未被取代的亚烷基、包含2价环链烷的基,2价芳香族基以及它们的混合结构,1是自然数。
【化学式7】
通式(4)
Figure A20051013637100342
在通式(4)中,R2、R3各表示氢原子、取代或者未被取代的烷基,Y、Z各表示取代或者未被取代的亚烷基、包含2价环链烷的基,2价芳香族基以及它们的混合结构,m、n表示自然数。
在上述情况下,碳原子数为7~30的重复单元结构,可以举出具有取代或者未被取代的亚烷基、包含2价环链烷的基,2价芳香族基以及它们的混合结构的化学构造等,但其中优选具有包含2价环链烷的基的化学结构。
上述聚酰胺树脂的重复单元结构的酰胺键间的碳原子数为7~30,优选9~25,最理想的是11~20。而且,酰胺键间的碳原子数为7~30的重复单元结构在所有重复单元结构中所占的比率为40~100mol%,优选60~100mol%,最理想的是80~100mol%。
如果上述碳原子数比7小,则聚酰胺树脂的吸湿性比较大,电子照相特性,特别是重复使用时电位的湿度依赖性大,而且容易产生黑色模糊等图像缺陷,使得点图像的再现性容易出现劣化。如果比30大,则聚酰胺树脂在涂覆溶剂中的溶解变差,不适合形成中间层的涂覆膜。
而且,酰胺键间的碳原子数为7~30的重复单元结构在所有重复单元结构中所占的比率如果比40mol%小,则上述效果会降低。
如果举例来说,优选的聚酰胺树脂可以为具有由下述通式(5)表示的重复单元结构的聚酰胺。
【化学式8】
通式(5)
在通式(5)中,Y1表示包含被2价烷基取代的环链烷的基,Z1表示亚甲基,m表示1~3,n表示3~20。
在上述通式(5)中,Y1的包含2价的烷基取代的环链烷的基优选为下述化学结构。即Y1为具有下述化学结构的聚酰胺树脂时,能够使得防止黑色模糊和点图像劣化的效果更为显著。
【化学式9】
在上述化学结构中,A表示单键、碳原子数为1~4的亚烷基,R4是取代基、表示烷基,p表示1~5的自然数,多个R4可以相同,也可以不同。
上述聚酰胺树脂的具体实例可以为下面列举出的实例。
【化学式10】
【化学式11】
Figure A20051013637100381
【化学式12】
Figure A20051013637100391
上述具体实例中的()内的%表示重复单元结构的酰胺键间的碳原子数为7或7以上的重复单元结构的比率(mol%)。
在上述具体实例中,特别优选的是具有通式(5)所示的重复单元结构的N-1~N-4的聚酰胺树脂。
而且,上述聚酰胺树脂的分子量以数均分子量表示优选为5000~80000,更为优选为10000~60000。如果数均分子量在5000或5000以下,则中间层的膜厚均匀性劣化,本发明的效果难以充分发挥。另一方面,如果比80000还大,则树脂的溶剂溶解性能容易下降,在中间层中容易产生凝聚树脂,容易引起黑色模糊的产生和点图像的劣化。
上述聚酰胺树脂中的一部分已经在市场上有出售,例如以ダイセル·デグサ(株)社制的ベスタメルトX1010、X4685等商品名出售,并且能够用一般的聚酰胺合成法制造,下面举例给出的是一个合成实例。
例示聚酰胺树脂(N-1)的合成
在具有搅拌机、氮气导入管、温度计、脱水管等的聚合釜中混合十二烷基内酰胺215质量份、3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺112质量份、1,12-十二烷羧酸153质量份以及水2质量份,实施加热加压,在蒸馏出水的同时进行9小时的反应。取出聚合物,由C13-NMR求出共聚组成时,和N-1的组成一致。而且,上述合成的共聚物的熔体流动指数(MFI)在(230℃/2.16kg)的条件下,是5g/10min。
溶解上述聚酰胺树脂,作为制作涂覆液的溶剂,优选乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、仲丁醇等碳原子数为2~4的醇类,可使聚酰胺的溶解性能和制作出的涂覆液的涂覆性能优异。这些溶剂可以占所有溶剂中的30~100质量%,优选占40~100质量%,最理想的是占50~100质量%。如果举例来说,能够和上述溶剂组合使用,以得到更理想效果的助溶剂,则包括甲醇、苯甲醇、甲苯、二氯甲烷、环己酮、四氢呋喃等。中间层的膜厚优选为0.3~10μm。中间层的膜厚不到0.3μm时,容易产生黑色模糊,引起点图像的劣化,如果超过10μm,则容易产生残留电位的上升和点图像再现性的劣化。中间层的膜厚为0.5~5μm时更好。
而且,上述中间层最好是实质上绝缘的绝缘层。这里的绝缘层是指体积阻抗在1×108或1×108以上。中间层和保护层的体积阻抗优选为1×108~1015Ω·cm,更优选为1×109~1014Ω·cm,最理想的是2×109~1×1013Ω·cm。体积阻抗能够按照如下方式实施测定。
测定条件;JIS:依据C2318-1975标准
测定器:三菱油化社制Hiresta IP
测定条件:测定探测器HRS
施加电压:500V
测定环境:30±2℃、80±5RH%
体阻抗不到1×108时,中间层的电荷阻断性低,黑色模糊产生的几率变大,有机感光体的电位保持性劣化,不能得到良好的图像质量。另一方面,如果大于1015Ω·cm,容易使重复形成图像时的残留电位增大,不能得到良好的图像质量。
感光层
本发明提供的感光体的感光层结构,可以是在上述中间层上由一层具有电荷发生功能和电荷输送功能的单层构成的感光层构成,然而更优选的是采用使感光层的功能由电荷产生层(CGL)和电荷输送层(CTL)分离的结构构成。通过采用功能分离的结构构成,能够将反复使用时所伴随产生的残留电位增加控制得比较小,从而容易与目的相吻合地控制其它电子照相特性。对于负带电用的感光体,优选采用的结构构成形式是在中间层上形成电荷产生层(CGL),在电荷产生层(CGL)上再形成电荷输送层(CTL)的结构构成形式。
下面,对功能分离的负带电感光体的感光层结构进行说明。
电荷产生层
作为本发明的有机感光体中的电荷产生物质,可以使用上述的钛氧基酞菁加成物颜料,但也能够组合使用其他的酞菁颜料、偶氮颜料、二萘嵌苯颜料、薁鎓(アズレニウム)颜料等。
在电荷发生层中使用粘着剂作为CGM分散剂的场合,作为粘合剂能够采用公知的树脂,优选的树脂可以举出,聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、有机硅树脂、有机硅变性聚乙烯醇缩丁醛树脂、苯氧树脂等。粘着剂树脂和电荷产生物质间的比率优选相对于100质量份的粘着剂树脂,为20~600质量份。通过采用这些树脂,能够使重复使用时所伴随产生的残留电位增加为最小。电荷产生层的膜厚优选为0.3μm~2μm。
电荷输送层
如上所述,在本发明中可以由多个电荷输送层构成电荷输送层,而且在最上层的电荷输送层中,优选含有本发明提供的无机粒子的结构。
电荷输送层中含有电荷输送物质(CTM)和对CTM实施分散并制膜的粘着剂树脂。作为其他的物质除了根据需要添加的上述无机粒子之外,还可以包括诸如氧化防止剂等的添加剂。
电荷输送物质(CTM)优选使用公知的空穴输送性(P型)的电荷输送物质(CTM)。如果举例来说,能够使用三苯胺衍生物、腙化合物、苯乙烯基化合物、联苯胺化合物、丁二烯化合物等。这些电荷输送物质通常能够在适当的粘着剂树脂中溶解并形成层。
作为电荷输送层(CTL)中使用的粘着剂树脂,可以为热塑性树脂、热固化性树脂中的任何一种。如果举例来说,可以为聚苯乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚脂树脂、醇酸树脂、聚碳酸酯树脂、有机硅树脂、蜜胺树脂,以及包含这些树脂的重复单元结构中的2个以上的共聚树脂。除这些绝缘性树脂之外,还可以举出聚-N-乙烯基卡唑等的高分子有机半导体。最优选其中的吸水率小、CTM的分散性、电子照相特性良好的聚碳酸酯树脂。
粘着剂树脂和电荷输送物质的比率可以为相对于100质量份的粘着剂树脂,为50~200质量份。
电荷输送层的总膜厚优选10~40μm。如果该总膜厚不到10μm,容易产生前端部浓度下降的现象,如果超过40μm,会使残留电位上升,清晰度下降。另外,作为表面层的电荷输送层的膜厚优选0.5~10μm。
作为中间层、电荷产生层、电荷输送层等层的形成中使用的溶剂或者分散剂,可以举出正丁胺、二乙胺、乙二胺、异丙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、甲基异丙基酮、环己酮、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、四氢呋喃、二氧杂戊环、二噁烷、甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基亚砜、甲基溶纤剂等。但本发明并不仅限于这些溶剂,而且采用其中的二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、丁酮等时更好。这些溶剂可以单独使用,也可以使用2种或2种以上的混合溶剂。
而且,这些层的涂覆溶液在进入涂覆工序之前,需要除去涂覆溶液中的杂质和凝聚物,故优选使用金属过滤器、膜过滤器等实施过滤。例如,可以根据涂覆液的特性选择日本ポ一ル社制造的プリ一ツタイプ(HDC)、デプスタイプ(プロフアイル(profile))、セミデプスタイプ(プロフアイルスタ一)等并实施过滤。
下面,对于作为制作有机感光体用的涂覆加工方法,除了可以使用滑动进料器型涂覆装置外,还可以使用浸涂、喷涂等涂覆加工方法。形成本发明的表面层时最好使用圆形滑动进料型涂覆装置。
利用上述涂覆液供给型涂覆装置中的滑动进料型涂覆装置的涂覆加工方法,在利用上述低沸点溶剂的分散液作为涂覆液使用的场合最为实用,对于圆筒状感光体的场合,优选使用如特开昭58-189061号公报等中详细记载的圆形滑动进料型涂覆装置进行涂覆。
【实施例】
下面,通过实施例详细地说明本发明,但本发明并不局限于这些实施例。而且,下面所称的“份”表示质量份。
感光体1的制作
按照如下方式所述制作感光体1。
中间层1
在洗净后的圆筒状铝基体(利用切削加工将其加工到十点表面粗糙度Rz为0.45μm)上,用浸渍涂覆法涂覆下述的中间层涂覆液,在120℃下干燥30分钟,形成干燥膜厚为5μm的中间层1。
由相同的混合溶剂将下述中间层分散液稀释到2倍,静置一夜后过滤(过滤器采用日本ポ一ル社制リジメツシユ过滤器,公称过滤精度为5微米,压力为50kPa),制作出中间层涂覆液。
(中间层分散液的制作)
粘着剂树脂:(例示聚酰胺N-1)                       1份
金红石型氧化钛(一次粒径为35nm;利用末端具有羟基的二甲基聚硅氧烷进行表面处理,将疏水度调制到33的氧化钛颜料)       5.6份
乙醇/正丙醇/THF(=45/20/30质量比)                 10份
混合上述成分,利用混砂分散机进行批量式分散10小时,制作出中间层分散液。
<电荷产生层:CGL>
电荷产生物质(CGM):羟基钛氧基酞菁(在利用Cu-Kα特性X射线获得的X射线衍射光谱中,布喇格角(2θ±0.2°)为27.3°时具有最大衍射峰的钛氧基酞菁颜料)                                           24份
聚乙烯醇缩丁醛树脂[エスレツクBL-1](积水化学社制)          12份
2-丁酮/环己酮=4/1(v/v)                                   300份
混合上述组合物,利用混砂分散机进行分散,调制成电荷产生层涂覆液。用浸渍涂覆法涂覆该涂覆液,在上述中间层上形成干燥膜厚为0.5μm的电荷产生层。
<电荷输送层1(CTL1)>
将电荷输送物质(4,4′-二甲基-4″-(α-苯基苯乙烯基)三苯胺) 225份
聚碳酸酯(Z300:三菱气体化学社制)                          300份
氧化防止剂(Irganox1010:日本チバガイギ一社制)             6份
二氯甲烷                                                  2000份
硅油(KF-54:信越化学社制)                                 1份
混合溶解,调制成电荷输送层涂覆液1。在上述电荷产生层上用浸渍涂覆法涂覆该涂覆液,进行110℃、70分钟的干燥,形成干燥膜厚为18.0μm的电荷输送层1。
<电荷输送层2(CTL2)>
将无机粒子:二氧化硅粒子(由六甲基二硅氨烷进行表面处理后的平均一次粒径为35nm的二氧化硅:疏水度为72,疏水度分布值为20)
                                                        60份
电荷输送物质(4,4′-二甲基-4″-(α-苯基苯乙烯基)三苯胺) 150份
聚碳酸酯(Z300:三菱气体化学社制)                        300份
氧化防止剂(Irganox1010:日本チバガイギ一社制)           12份
THF:四氢呋喃                                           2800份
硅油(KF-54:日本信越化学社制)                           4份
混合分散溶解,调制出电荷输送层涂覆液2。在上述电荷输送层1上用圆形滑动进料器型涂覆机涂覆该涂覆液,进行110℃、70分钟的干燥,形成干燥膜厚为2.0μm的电荷输送层2,制作成感光体1。
感光体2~6的制作
除了在感光体1的制作中,按照表1改变导电性支持体的Rz、中间层、电荷输送层2(CTL2)的无机粒子的种类之外,按照和感光体1相同的方式制作感光体2~6。
感光体7的制作
除了在感光体1的制作中,使导电性支持体的Rz为0.11μm、除去电荷输送层2(CTL2)的无机粒子之外,按照和感光体1相同的方式制作感光体7。
【表1】
  感光体No.   带电性支持体的Rz(μm)   中间层No.                                 电荷输送层2
  无机粒子   无机粒子的表面处理   数平均一次粒径(nm)   疏水度   疏水度分布值   无机粒子的添加份数(份)   Ra(μm)
  1   0.45   1   1   1   35   72   20   60   0.008
  2   0.45   2   1   1   4   76   19   60   0.002
  3   0.88   3   1   1   140   52   24   60   0.018
  4   0.45   4   2   2   60   55   23   60   0.007
  5   0.45   5   3   1   80   62   20   60   0.009
  6   0.45   6   1   2   35   67   14   60   0.008
  7   0.11   1   无   -   -   -   -   -   0.0003
在表1中,无机粒子1表示二氧化硅,无机粒子2表示氧化铝,无机粒子3表示氧化钛。而且,无机粒子的表面处理1、2表示利用下述表面处理剂进行的表面处理。
表面处理1:六甲基二硅氨烷
表面处理2:三甲基硅烷醇
而且,感光体1~6中使用的无机粒子的疏水度以及疏水度分布值与无机粒子的表面处理剂一起,构成为表面处理需要考虑的条件(改变调整水蒸气的分压和表面处理剂的分压、全压、反应温度等条件)。
有关表1中的中间层的内容记载在表2中。
【表2】
中间层No. 中间层
  N型半导体粒子的种类和表面处理                 粘着剂树脂   体积比Vn/Vb  膜厚(μm)
  粒子种类   一次粒径(nm)   表面处理   种类   融解热(J/g)   吸水率(质量%)  碳原子数为7或7以上的单元结构比率(mol%)
  1   A1   35  *1   N-1   0   1.9  100   1  3
  2   A1   35  *2   N-2   0   2  100   0.7  3
  3   A1   35  *3   N-3   0   2.8  45   1  3
  4   A2   35  *4   N-1   0   1.9  100   1  5
  5   A2   35  *5   N-1   0   1.9  100   2.3  10
  6   A1   35  *6   N-1   0   1.9  100   1  1
表2所示的中间层体积比是在使感光体1~7的所有中间层的粘着剂树脂的体积和N型半导性粒子的体积的总体积为一定值的基础上,改变粘着剂树脂的体积和N型半导性粒子的体积的比值(Vn/Vb),由此制作出中间层分散液,形成中间层。
在表2中,
A1表示的是金红石型氧化钛
A2表示的是锐钛矿型氧化钛
*1表示的是甲基氢化硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物(摩尔比1∶1)
*2表示的是甲基氢化硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物(摩尔比9∶1)
*3表示的是甲基氢化硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物(摩尔比2∶8)
*4表示的是甲基氢化硅氧烷和二乙基硅氧烷的共聚物(摩尔比1∶1)
*5表示的是甲基氢化硅氧烷和甲基乙基硅氧烷的共聚物(摩尔比1∶1)
*6表示的是甲基氢化聚硅氧烷
而且在表2中,表面处理是表示通过对粒子表面实施表面处理时使用的物质。
通过下述方式进行表中的溶解热、吸水率的测定。
溶解热的测定条件
测定装置:利用岛津制作所的[岛津热流速示差扫描热量计DSC-50]进行测定。
测定条件:将测定试样设定在上述测定装置上,从室温(24℃)开始测定,按照5℃/分升温到200℃,然后以5℃/分冷却到室温。连续执行该操作2次,利用第2次升温时溶解的吸热峰面积计算溶解热。
吸水率的测定条件
在70~80℃的条件下对作为测定对象的试样进行3~4小时的充分干燥,精密地称量出质量。然后,将试样投入到维持在20℃的离子交换水中,经过一定时间后取出试样,用清洁的布擦除试样表面的水,测定其质量。重复上述操作,直至质量增加至饱和,用初始质量除以通过该结果得到的试样的增加质量(增加部分)的值作为吸水率。
在表2中,碳原子数为7或7以上的单元结构的比率是指重复单元结构的酰胺键间的碳原子数在7或7以上的重复单元结构的比率(摩尔%)。
评价1(采用反向显影方式时的评价)
将得到的感光体载置在市售的全彩色复合机8050(采用反向显影方式和下述处理条件改造利用中间转印体的串联式的全彩色复合机8050(コニカミノルタビジネステクノロジ一ス(株)社制))上,将图6所示的清洁装置设置在感光体的清洁装置上,对表面能量降低剂(下述A~D)、下述E的固体树脂(没有表面能量降低效果的聚碳酸酯)和感光体按照表3所示的方式实施组合,对利用Y、M、C、Br各色调色剂获得的彩色图像进行评价。利用具有白地部、印刷部的实心图像部、中间色调图像部、文字图像部的原始图像,在A4纸上进行连续复印,并进行评价。详细地说就是,可以将开始时及每5000张时的评价图像取出,对共计转印30万张的转印结果进行评价。下面示出的是评价项目和评价基准。
评价条件
对作为采用反向显影方式的处理条件的以下条件进行评价。
感光体线速度:280mm/sec
磁刷进入深度(Bsd):0.30mm
显影间隙(Dsd):0.28mm
显影偏压的交流成分(Vac):1.0KVp-p
显影套筒和感光体的圆周速度比(Vs/Vopc):2.0
显影偏压的直流成分(Vdc):-500V
感光体的表面电位V0和显影偏压的直流成分Vdc间的差(|V0-Vdc|):200V
频率:5KHz
负载(Duty):50%的矩形波
图像评价时是在室温条件下进行打印。
显影:使用在各显影装置(对于4Y、4M、4C、4Br)处的黄色调色剂、红色调色剂、蓝色调色剂以及黑色调色剂,各平均粒径为6.5μm的条件下,包含有0.3μm的疏水性氧化钛和15nm的疏水性二氧化硅等外部添加剂的聚合调色剂构成的二成分显影剂。
反转显影法
表面能量降低剂的种类
A:硬脂酸锌固体润滑剂
B:硬脂酸铝固体润滑剂
C:油酸铝固体润滑剂
D:以固体状形成聚四氟乙烯微粒的固体润滑剂(在热可塑性高分子中分散有聚四氟乙烯微粒的、呈固体状的物质,聚四氟乙烯的含量占总量的65%)
E:聚碳酸酯的固体树脂(没有表面能量降低的效果)
(1)图像评价
图像浓度
对于开始时和第30万张的转印图像,利用浓度计[RD-918](マクベス社制),通过将打印纸的浓度取为0.0的方式对相对浓度进行测定。
◎:1.3或1.3以上/良好
○:1.0或1.0以上~不到0.3/使用时不会出现问题
×:不到1.0/使用时存在问题
灰雾(カブリ)
对于开始时和第30万张的转印图像,利用浓度计[RD-918](マクベス社制),通过将A4纸的反射浓度取为0.000的相对浓度的方式,测定灰雾浓度。
◎:不到0.010(非常好)
○:0.010或0.010以上,不到0.020(使实用时不会出现问题的水平)
×:0.020或0.020以上(使用时存在问题)
前端部浓度下降
对制作30万张时的中间色调图像进行评价。
◎:未发现前端部浓度下降的发生,明亮地再现中间色调图像(非常好)
○:明亮地再现中间色调图像,但存在反射浓度不到0.04的前端部浓度下降(使用时不会出现问题)。
×:中间色调图像中出现反射浓度在0.04或0.04以上的前端部浓度下降(使用时存在问题)。
调色剂飞散
◎:调色剂飞散非常少,文字图像的清晰度良好(良好)
○:存在轻微的调色剂飞散,但能够判断3点的文字图像(可以使用)
×:调色剂飞散比较多,不能判断3点构成的文字图像的一部分(不可使用)
颜色再现性
利用[MacbethColor-Eye7000]测定为第1张图像和第100张图像的Y、M、C各调色剂的二次颜色(红、蓝、绿)形成的实心图像部的颜色,利用CMC(2∶1)色差方程式计算各实心图像在为第1张和第100张时的色差。
◎:色差在3或3以下(良好)
×:色差比3大(使用上存在问题,不可使用)
其结果在表3中示出。
【表3】
  组合No.   感光体No.   表面能量降低剂的种类   图像浓度   灰雾   前端部浓度下降   调色剂飞散   颜色再现性
  1   1   A   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  2   2   A   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  3   3   A   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  4   4   A   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  5   5   A   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  6   6   A   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  7   7   A   ◎   ○   ○   ○   ○
  8   1   B   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  9   1   C   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  10   1   D   ◎   ◎   ○   ○   ○
  11   1   E   ◎   ×   ×   ×   ×
从表3中可知,在相对反向显影方式制作的图像评价结果中,当向有机感光体的表面上提供表面能量降低剂的组合方式为No.1~10时,在图像浓度、灰雾、前端部浓度下降、调色剂飞散、颜色再现性等所有评价项目上均表现出了良好特性。特别是利用表面层含有数均一次粒径为3~150nm的无机粒子、表面粗糙度Ra为0.002~0.018的感光体,表面能量降低剂是脂肪酸金属盐的组合1~6、8、9,具有更良好的改善效果。另一方面,对于没有供给表面能量降低剂的组合No.11,会产生灰雾、前端部浓度下降、调色剂飞散现象,颜色再现性也劣化了。而且,即使感光体线速度为330mm/sec的高速时,本发明在图像浓度、灰雾、前端部浓度下降、调色剂飞散、颜色再现性等所有评价项目中也能够表现出良好特性。
评价2(采用平行显影方式时的评价)
采用使感光体沿着显影套筒的行进方向平行行进的平行显影方式,对原通过评价1进行的评价进行评价。
评价条件
感光体的线速度:280mm/sec
显影套筒的线速度:560mm/sec
其结果表明,没有发现通过评价1获得的本发明和比较例间的明显差别,而且对于全部的本发明实例和比较实例,均没有发现前端部浓度下降和灰雾的产生,但和反向显影方式相比,却得到了图像浓度降低,浓度不足的电子照相图像。

Claims (14)

1.一种图像形成装置,该装置包含:
(a)形成静电潜像的有机感光体,
(b)在承载包含调色剂的显影剂的显影套筒上,形成由包含调色剂的显影剂的显影刷,使该显影刷与有机感光体接触,使有机感光体上的静电潜像显影成为调色剂图像的显影装置,
(c)将该调色剂图像从有机感光体转印到转印介质上的转印装置,
(d)将表面能量降低剂供给到上述有机感光体的表面上的表面能量降低剂供给装置,
其中,在使上述显影套筒相对于旋转的有机感光体的旋转方向,朝相反方向旋转的同时,将静电潜像显影成为调色剂图像。
2.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,上述有机感光体的表面层含有数均一次粒径为3~150nm的无机粒子。
3.按照权利要求2所述的图像形成装置,其中,上述无机粒子是金属氧化物。
4.按照权利要求3所述的图像形成装置,其中,上述金属氧化物是二氧化硅、氧化铝或者二氧化钛中的任一种。
5.按照权利要求2所述的图像形成装置,其中,上述无机粒子实施了表面处理。
6.按照权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于,上述有机感光体的表面粗糙度Ra是0.001~0.018,十点表面粗糙度Rz是0.02~0.08μm。
7.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,感光体和显影套筒间的显影间隙(Dsd)是0.2~0.6mm。
8.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,位于感光体和显影套筒间的显影区域的磁刷的进入深度(Bsd)是0~0.8mm。
9.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,显影套筒和感光体的圆周速度比(Vs/Vopc)为1.2~3.0。
10.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,显影套筒和感光体的圆周速度比(Vs/Vopc)为1.5~2.5。
11.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,感光体的表面电位V0和显影偏压的直流成分Vdc的差|V0-Vb|为100~300V,显影偏压的直流成分Vdc为-300V~-650V,显影偏压的交流成分Vac为0.5~1.5kV,频率为3~9kHz,负载为45~70%的矩形波。
12.按照权利要求1所述的图像形成装置,其中,使多个具有上述有机感光体、上述显影装置和上述转印装置的图像形成单元排列设置,通过相对多个图像形成单元改变其着色颜色的调色剂在有机感光体上形成各色调色剂图像,并且将该各色调色剂图像从有机感光体转印到转印介质上形成彩色图像。
13.一种图像形成方法,该方法包括下述步骤:
(a)在有机感光体上形成静电潜像,
(b)在承载包含调色剂的显影剂的显影套筒上,形成利用包含调色剂的显影剂的显影刷,
(c)使上述显影套筒相对于上述有机感光体的旋转方向以相反方向旋转,同时使上述显影刷和有机感光体接触,将有机感光体上的静电潜像显影为调色剂图像,
(d)将表面能量降低剂供给到该有机感光体的表面上。
14.按照权利要求13所述的图像形成方法,其中,上述有机感光体的表面层含有数均一次粒径为3~150nm的无机粒子。
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