JP2000267535A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真感光体の寿命が長く、画像流れや画
像すじなどの画像欠陥が生じない電子写真装置を提供す
る。 【解決手段】 支持体上に感光層及びフッ素樹脂含有樹
脂微粒子を含有する保護層を有する外径８０φｍｍ以上
の電子写真感光体及び重量平均粒径８μｍ以下のポリエ
ステル系トナーを用いる現像手段を有し、かつ、少なく
とも定着手段及びクリーニング手段を有する電子写真装
置において、該電子写真感光体の周速が１８０ｍｍ／ｓ
ｅｃ以上であり、該定着手段が定着温度を１５０〜１７
０℃に制御する手段を有し、該クリーニング手段がＪＩ
Ｓ Ａ硬度７０〜８０°で、反発弾性２０〜４０％の弾
性ゴムブレードを有する電子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置に関
し、詳しくはフッ素樹脂含有樹脂微粒子を含有する保護
層を有する電子写真感光体を有し、粒径の小さいトナー
を用い、かつ、少なくともブレードクリーニング手段及
び定着手段を有する電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機光導電体を含有する電子写真
感光体を搭載した電子写真装置が多く用いられている。
電子写真装置には、高画質、高生産性及び高安定性が求
められている。

【０００３】画質を向上させる方法としては、材料設計
の面からトナー粒径の小径化が挙げられる。安定性を向
上させるためには、電子写真感光体の長寿命化が必要で
あり、このため保護層を設けたり、潤滑性を有する材料
を添加することが考えられる。また、生産性を向上させ
るためには、電子写真感光体の周速を上げる必要があ
る。しかし、装置の電力には制約があるため、加熱定着
手段の単位面積当たりの熱量を十分に確保することは難
しく、トナーの定着性を維持するためには、トナーの溶
融温度を下げる必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、潤滑性材料を
添加した保護層を有する電子写真感光体を搭載し、小径
のトナーを用いたり、また電子写真感光体の周速が速い
電子写真装置の場合、更には、クリーニング手段である
ゴムブレードの特性によっては、感光ドラムの短寿命
化、画像流れや画像すじなどの不具合を生じることがあ
った。

【０００５】従って、本発明の目的は、電子写真感光体
の寿命が長く、画像流れや画像すじなどの画像欠陥が生
じにくい電子写真装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、支持体上に感
光層及びフッ素樹脂含有樹脂微粒子を含有する保護層を
有する外径８０φｍｍ以上の電子写真感光体及び重量平
均粒径８μｍ以下のポリエステル系トナーを用いる現像
手段を有し、かつ、少なくとも定着手段及びクリーニン
グ手段を有する電子写真装置において、該電子写真感光
体の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であり、該定着手段
が定着温度を１５０〜１７０℃に制御する手段を有し、
該クリーニング手段がＪＩＳ Ａ硬度７０〜８０°で、
反発弾性２０〜４０％の弾性ゴムブレードを有すること
を特徴とする電子写真装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる弾性ゴ
ムブレードは、ＪＩＳ Ａ硬度が７０〜８０°で、反発
弾性が２０〜４０％である。

【０００８】硬度が７０°より低い場合、ドラムに圧接
する荷重（以下クリーニング圧または接触圧という）が
低いと、トナーをかき取れず、すり抜けを生じ、画像上
黒スジの画像欠陥を生じ易い。逆に、クリーニング圧が
高いと、ブレードの硬度が低いため変形し、その結果、
感光体との接触面積が増加し、異音を生じたり、ブレー
ドのめくれを生じる要因となる。更に、ブレードの硬度
が低いため、感光体の削れ量が少なくなり感光体寿命は
伸びる傾向になるが、感光体表面に帯電生成物などが付
着したり、感光体表面の帯電や雰囲気による劣化など
で、画像流れを引き起こすこともある。また、硬度が８
０°より高い場合、感光体の削れが増加し、保護層を形
成したにもかかわらず、感光体の寿命が短くなる。

【０００９】次に、反発弾性が２０％未満であると、ブ
レードエッジの動きが少なくなるため、感光体の削れ量
が増加する。４０％を超えると、ブレードエッジが動き
易くなるため、小径のトナーではすり抜けを生じ易くな
る。なお、本発明における反発弾性は、２３℃環境下
で、リュプケ式またはトリプソ式の反発弾性試験装置を
用いて測定される。

【００１０】弾性ゴムブレードとしては、ウレタンが多
く用いられているが、硬度及び反発弾性が本発明の範囲
にあれば、他の弾性ゴムを用いてもよい。また、ウレタ
ンなどのゴムブレードの硬度及び反発弾性が、本発明の
範囲に入るように、エッジに樹脂を塗布してもよい。

【００１１】また、本発明においては、ブレードの電子
写真感光体に対する接触圧が１５〜２５ｇ／ｃｍである
ことが好ましい。

【００１２】本発明で用いるトナーは、ポリエステル系
であるので、定着時の単位面積当りの熱量が小さくても
十分に定着することができる。また、重量平均粒径が８
μｍ以下のトナーであるので、トナーのすり抜けが生じ
易いものの、本発明の構成によりクリーニング性が確保
されることにより非常に優れた画像を得ることができ
る。本発明においては、トナーに特性の安定性の向上や
画像安定性の向上ために、流動性を向上させる化合物や
荷電制御剤を添加してもよく、また転写性の向上のため
に、外添剤などを添加してもよい。

【００１３】本発明に用いられる電子写真感光体の外径
は８０φｍｍ以上である。このような径であると、定着
時の単位面積当りの熱量が小さくなり易く、本発明の技
術課題が特に顕著に発生する。

【００１４】本発明では保護層を設けるが、保護層は必
ず感光層の上に設けられる。保護層は主に樹脂よりな
り、その具体例としてはポリエステル、ポリウレタン、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカ
ーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイミ
ド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹
脂、ポリアミド−イミド、ポリサルフォン、ポリアリル
エーテル、ポリアセタール及びブチラール樹脂などが挙
げられる。保護層の膜厚は、好ましくは０．０５〜１５
μｍであり、より好ましくは１〜１０μｍである。

【００１５】また、保護層には表面の摩擦抵抗を低下さ
せるためにフッ素原子含有樹脂微粒子などを添加する。
その具体例としてはポリテトラフルオロエチレン、ポリ
クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
ポリジクロロジフルオロエチレン、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、
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、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体及
びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などが
挙げられる。

【００１６】また、保護層には電荷輸送性を持たせるた
めに電荷輸送材料を添加してもよい。その具体例として
はピレン化合物、Ｎ−アルキルカルバゾール化合物、ヒ
ドラゾン化合物、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアニリン化合
物、、ジフェニルアミン化合物、トリフェニルアミン化
合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、
スチリル化合物、スチルベン化合物、ポリニトロ化合
物、ポリシアノ化合物、更に、これらの化合物をポリマ
ー上に固定したペンダントポリマーなどが挙げられる。

【００１７】本発明で用いる電子写真感光体の感光層
は、少なくとも電荷発生材料及び電荷輸送材料を含有す
る。電荷発生材料の具体例としては、フタロシアニン顔
料、多環キノン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、
アゾ顔料、ベリレン顔料、インジゴ顔料、キナクリドン
顔料、アズレニウム塩染料、スクワリウム染料、シアニ
ン染料、ピリリウム染料、チオピリリウム染料、キサン
テン色素、キノンイミン色素、トリフェニルメタン色素
及びスチリル色素などが挙げられる。

【００１８】電荷輸送材料の具体例としては、ピレン化
合物、Ｎ−アルキルカルバゾール化合物、ヒドラゾン化
合物、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアニリン化合物、ジフェニル
アミン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリフェニ
ルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物、
スチルベン化合物、ポリニトロ化合物、ポリシアノ化合
物、更に、これらの化合物をポリマー上に固定したペン
ダントポリマーなどが挙げられる。

【００１９】前記電荷発生材料及び電荷輸送材料など
を、それぞれ成膜性を有する結着樹脂中に分散及び溶解
し、含有させて、感光層などを形成する場合が多い。そ
のような結着樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタ
ン、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポ
リブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプ
ロピレン、ポリイミド、フェノール樹脂、アクリル樹
脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリ
ル樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド−イミド、ポリサ
ルフォン、ポリアリルエーテル、ポリアセタール及びブ
チラール樹脂などが挙げられる。

【００２０】次に、本発明の電子写真感光体の層構成を
述べる。支持体としては導電性を有していればよく、
鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニ
ッケル、スズ、アンチモン及びインジウムなどの金属や
合金または前記金属の酸化物、カーボン及び導電性ポリ
マーなどが使用可能である。形状は円筒状及び円柱状な
どのドラム形状のものと、ベルト状やシート状のものと
がある。前記導電性材料は、そのまま成形加工される場
合、塗料として用いられる場合、蒸着される場合や、エ
ッチングやプラズマ処理により加工される場合もある。
塗料の場合には、支持体として前記金属や合金はもちろ
ん、紙やプラスチックなども用いられる。

【００２１】本発明の感光体における感光層は、単層構
成であっても、積層構成であってもよい。膜厚は、好ま
しくは１０〜３５μｍ、より好ましくは１５〜３０μｍ
である。

【００２２】積層構成の場合には、少なくとも電荷発生
層と電荷輸送層により構成されるが、支持体側に電荷発
生層が設けられる場合と、電荷輸送層が設けられる場合
とでは、帯電極性や使用するトナー極性などが異なる。
電荷発生層の膜厚としては、好ましくは０．００１〜６
μｍであり、より好ましくは０．０１〜２μｍである。
電荷発生層に含有される電荷発生材料の含有率は、好ま
しくは１０〜１００重量％であり、より好ましくは５０
〜１００重量％である。電荷輸送層の厚さは、前記感光
層の膜厚から前記電荷発生層の膜厚を差し引いたもので
ある。電荷輸送層中に含まれる電荷輸送材料の含有量
は、好ましくは２０〜８０重量％であり、より好ましく
は３０〜７０重量％である。

【００２３】また、支持体と感光層との間に下引層を設
けてもよい。下引層は、界面での電荷注入制御や接着層
として機能する。下引層は、主に結着樹脂からなるが、
前記金属や合金または金属の酸化物、塩類及び界面活性
剤などを含んでいてもよい。下引層を形成する結着樹脂
の具体例としてはポリエステル、ポリウレタン、ポリア
リレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエ
ン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、
ポリイミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコー
ン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アル
キッド樹脂、ポリアミド−イミド、ポリサルフォン、ポ
リアリルエーテル、ポリアセタール及びブチラール樹脂
などが挙げられる。下引層の膜厚は、好ましくは０．０
５〜７μｍであり、より好ましくは０．１〜２μｍであ
る。

【００２４】本発明に用いる電子写真感光体の製造方法
としては、蒸着及び塗布などの方法が用いられる。塗布
による方法は、薄膜から厚膜まで広い範囲で、しかもさ
まざまな組成の膜が形成可能である。具体的には、バー
コーター、ナイフコーター、浸漬塗布、スプレー塗布、
ビーム塗布、静電塗布、ロールコーター、アトライター
及び粉体塗布などの方法で塗布される。

【００２５】保護層を塗布する際に用いられる塗料に
は、結着樹脂や溶剤中に、前記フッ素原子含有樹脂微粒
子や導電性微粒子を分散させることが好ましい。分散の
方法としては、ボールミル、超音波、ペイントシェーカ
ー、レッドデビル及びサンドミルなどの方法が用いられ
る。導電性微粒子や顔料の場合、電荷発生材料が顔料の
場合も同様の分散方法を用いることができる。

【００２６】本発明における電子写真感光体の周速は、
１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上である。このように高速である
と、定着時の単位面積当りの熱量が小さくなり易く、本
発明の技術課題が特に顕著に発生する。

【００２７】また、本発明に用いられる定着手段は特に
限定されるものではないが、定着温度は１５０〜１７０
℃である。この範囲であると、上記の電子写真感光体の
径及び周速の場合、定着時の単位面積当りの熱量が小さ
くなり易く、本発明の技術課題が特に顕著に発生する。
また、同様の観点から、本発明においては、定着速度
（例えば定着ローラーの周速）が１５０〜２３０ｍｍ／
ｓｅｃであることが好ましい。

【００２８】図１に本発明の電子写真装置の概略構成の
例を示す。

【００２９】図において、１はドラム状の電子写真感光
体であり、軸２を中心に矢印方向に所定の周速度で回転
駆動される。感光体１は、回転過程において、一次帯電
手段３によりその周面に正または負の所定電位の均一帯
電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査
露光などの露光手段（不図示）からの露光光４を受け
る。こうして感光体１の周面に静電潜像が順次形成され
ていく。

【００３０】形成された静電潜像は、次いで現像手段５
によりトナー現像され、現像されたトナー像は、不図示
の給紙部から感光体１と転写手段６との間に感光体１の
回転と同期取り出されて給紙された転写材７に、転写手
段６により順次転写されていく。

【００３１】像転写を受けた転写材７は、感光体面から
分離されて像定着手段８へ導入されて像定着を受けるこ
とにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウ
トされる。

【００３２】像転写後の感光体１の表面は、クリーニン
グ手段９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面
化され、更に前露光手段（不図示）からの前露光光１０
により除電処理された後、繰り返し画像形成に使用され
る。なお、一次帯電手段３が帯電ローラーなどを用いた
接触帯電手段である場合は、前露光は必ずしも必要では
ない。

【００３３】本発明においては、上述の電子写真感光体
１、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段
９などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカート
リッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカー
トリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電
子写真装置本体に対して着脱自在に構成してもよい。例
えば、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手
段９の少なくとも１つを感光体１と共に一体に支持して
カートリッジ化して、装置本体のレール１２などの案内
手段を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリッ
ジ１１とすることができる。

【００３４】また、露光光４は、電子写真装置が複写機
やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過
光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、こ
の信号に従って行われるレーザービームの走査、ＬＥＤ
アレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動などによ
り照射される光である。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施
例中、「部」は重量部を示す。

【００３６】［実施例１］１０％の酸化アンチモンを含
有する酸化スズで被覆した導電性酸化チタン粉体５０
部、フェノール樹脂２５部、メチルセロソルブ２０部、
メタノール５部及びシリコーンオイル（ポリジメチルシ
ロキサンポリオキシアルキレン共重合体、数平均分子量
３０，０００）０．００２部を１φｍｍガラスビーズを
用いたサンドミル装置で２時間分散した液を、アルミニ
ウムシリンダー（１８０φｍｍ×３６０ｍｍ）上に浸漬
塗布法で塗布し、１４０℃で３０分間乾燥させて、膜厚
が２０μｍの導電層を形成した。

【００３７】次に、メトキシメチル化ナイロン樹脂（数
平均分子量３２，０００）３０部及びアルコール可溶性
共重合ナイロン樹脂（数平均分子量２９，０００）１０
部をメタノール２６０部及びブタノール４０部の混合溶
媒中に溶解した液を、上記導電層上に浸漬塗布法で塗布
し、乾燥させて、膜厚が１μｍの下引層を設けた。

【００３８】次に、下記構造式

【００３９】

【化１】 で示されるジスアゾ顔料４部、ベンザール樹脂２部及び
テトラヒドロフラン４０部を１φｍｍガラスビーズを用
いたサンドミル装置で６０時間分散した後、シクロヘキ
サノン／テトラヒドロフラン混合溶媒で希釈した液を、
上記下引層上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥させて、膜厚
が０．１μｍの電荷発生層を設けた。

【００４０】次に、下記構造式（１）及び（２）

【００４１】

【化２】 で示される電荷輸送材料計１０部（重量比で（１）／
（２）＝７／３）及びポリカーボネート樹脂（数平均分
子量２５，０００）１０部をジクロルメタン２０部及び
モノクロルベンゼン４０部の混合溶媒中に溶解した液
を、前記電荷発生層上に浸漬塗布法で塗布し、１２０℃
で６０分間乾燥させて、膜厚が２０μｍの電荷輸送層を
形成した。

【００４２】次に、ポリテトラフルオロエチレン微粒子
（ルブロンＬ−５：ダイキン工業（株）製）３部、ポリ
カーボネート樹脂（ビスフェノールＺ型、数平均分子量
８０，０００）４．６７部、構造式（１）の電荷輸送材
料２．３３部、モノクロルベンゼン３００部及びジクロ
ルメタン２００部をサンドミルで分散した液を、スプレ
ー塗布法で塗布し、１２０℃で６０分間乾燥させて、膜
厚が６．０μｍの保護層を形成した。

【００４３】上記の感光体をＣＬＣ−７００（キヤノン
製カラーレーザー複写機）の周速を２００ｍｍ／ｓｅｃ
に改造した装置に装着した。ポリエステル系トナーは重
量平均粒径７μｍのものを用いた。クリーニング手段の
条件は、硬度がＪＩＳ Ａで７７°、反発弾性が２５％
のウレタン弾性ゴムブレードを用い、接触圧は１７ｇ／
ｃｍとした。定着手段は、定着温度を１６０℃を中心に
維持できるように制御されており、定着ローラーの周速
は１９０ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００４４】上記のように改造した装置により２３℃、
６０％ＲＨの環境で７万枚連続で画像出しを行ったとこ
ろ、鮮明な画像が得られた。また、感光体の削れ量は
０．１５μｍ／万枚であった。

【００４５】［実施例２］実施例１において、試験環境
を３０℃、８０％ＲＨ下で同様な試験を行ったところ、
画像の流れもなく、最後まで鮮明な画像が得られた。感
光体の削れ量は０．１１μｍ／万枚であった。

【００４６】［実施例３］実施例１において、試験環境
を２０℃、１０％ＲＨにして、同様な試験を行ったとこ
ろ、鮮明な画像が得られた。感光体の削れ量は０．２μ
ｍ／万枚であった。

【００４７】［実施例４］実施例１において、クリーニ
ング条件を硬度を７３°、反発弾性を３５％、接触圧を
２２ｇ／ｃｍにした。実施例２と同様な環境で試験を行
ったが、画像の流れもなく、最後まで鮮明な画像が得ら
れた。感光体の削れ量は０．０９μｍ／万枚であった。

【００４８】［実施例５］実施例１において、保護層の
ポリテトラフルオロエチレン微粒子を２部、ポリカーボ
ネート樹脂を５．３部、構造式（１）の電荷輸送材料を
２．７部とした。実施例１と同様に連続画像出しを行っ
たが、最後まで鮮明な画像が得られた。感光体の削れ量
は０．１８μｍ／万枚であった。

【００４９】［比較例１］実施例２において、クリーニ
ングブレードの硬度を６２°とした。連続画像出しを行
ったところ、１万枚より、クリーニング不良による画像
縦スジを生じた。

【００５０】［比較例２］実施例３において、ブレード
の硬度を８７°とした。連続画像出しを行ったところ、
０．５μｍ／万枚と削れ量が増加した。更に、６．５万
枚で感光体の円周方向の傷に起因する画像縦スジを生じ
た。

【００５１】［比較例３］実施例２において、ブレード
の硬度を７０°、反発弾性を６０％とした。連続画像出
しを行ったところ、１．５万枚頃クリーニング不良によ
る縦スジを生じた。更に、６万枚頃画像流れが生じた。

【００５２】［比較例４］実施例３において、ブレード
の硬度を８０°、反発弾性を１３％とした。連続画像出
しを行ったところ、０．４μｍ／万枚の削れ量であっ
た。

【００５３】［比較例５］実施例２において、ブレード
の硬度を６５°、反発弾性を５７％とした。連続画像出
しを行ったところ、１．２万枚でクリーニング不良が発
生した。また、４．５万枚で画像流れが生じた。

【００５４】［比較例６］実施例３において、ブレード
の硬度を８４°、反発弾性を１６％とした。連続画像出
しを行ったところ、０．５μｍ／万枚と削れ量が増加し
た。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、電子写真感光体の寿命
が長く、画像流れや画像すじなどの画像欠陥が生ずるこ
とがなく、長期間鮮明な画像が得られる電子写真装置を
可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真装置の概略構成の例を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体上に感光層及びフッ素樹脂含有樹
   脂微粒子を含有する保護層を有する外径８０φｍｍ以上
   の電子写真感光体及び重量平均粒径８μｍ以下のポリエ
   ステル系トナーを用いる現像手段を有し、かつ、少なく
   とも定着手段及びクリーニング手段を有する電子写真装
   置において、該電子写真感光体の周速が１８０ｍｍ／ｓ
   ｅｃ以上であり、該定着手段が定着温度を１５０〜１７
   ０℃に制御する手段を有し、該クリーニング手段がＪＩ
   Ｓ Ａ硬度７０〜８０°で、反発弾性２０〜４０％の弾
   性ゴムブレードを有することを特徴とする電子写真装
   置。