JP2004061560A - Image forming apparatus and processing unit - Google Patents

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JP2004061560A
JP2004061560A JP2002215795A JP2002215795A JP2004061560A JP 2004061560 A JP2004061560 A JP 2004061560A JP 2002215795 A JP2002215795 A JP 2002215795A JP 2002215795 A JP2002215795 A JP 2002215795A JP 2004061560 A JP2004061560 A JP 2004061560A
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Hiroshi Nagame
永目 宏
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus and a processing unit performing cleaning to such an extent that influence is not exerted on image formation even in the case of a toner having an average circularity of 0.98 or 0.99, and stably maintaining a high-quality image free from unevenness, excellent in image density and having stability. <P>SOLUTION: In the image forming apparatus using an indirect electrophotographic method where an electrophotographic photoreceptor, an electrifying device, an image exposure device, a developing device, a transfer device, a cleaning device and a fixing device are arranged at suitable positions so as to perform image formation, the electrophotographic photoreceptor is constituted by laminating an undercoating layer, a charge generating layer and a charge transporting layer on a conductive supporting body, and the charge transporting layer is at least an organic photosensitive layer. The apparatus is equipped with an elastic cleaning blade whose edge part served for toner removal while abutting on the electrophotographic photoreceptor has V shape or acute shape like a knife edge and which is arranged to counter abut on the electrophotographic photoreceptor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円形度が大きい球形トナーであっても良好なクリーニングが行なえるブレードクリーニング装置と、無機フィラーを感光層に分散した電子写真感光体とを搭載し、間接電子写真法で画像形成を行なうための画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
感光体の耐久化に関する技術として、ファクシミリ、レーザービームプリンタ、電子写真複写機などの間接電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体、帯電装置、画像露光装置、現像装置、転写装置、分離装置、クリーニング装置、除電装置、及び定着装置が配設され、画像形成が行なわれる。
画像形成に使用される感光体には、酸化亜鉛(ZnO)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、アモルファスセレン(a−Se、a−Se−Te、a−AsSeなど)、アモルファスシリコン(a−Si:H)などがあるが、近年では作製が容易、高感度設計が可能、低コスト、無公害等の多くのメリットを有する有機系感光体が主に使用される。
有機系感光体には、感光層が電荷発生材と電荷輸送材の機能が一体的に構成された単層型と、電荷発生層と電荷輸送層の2層構成となった機能分離型の感光体が主に使用される。
【0003】
本発明では、電荷輸送層が感光体の最表層に形成された機能分離型の感光体を典型例として説明する。
一般的な機能分離型の有機感光体の構成は、導電性支持体上に直接、あるいは下引き層(もしくは中間層)を介して電荷発生層、ついで電荷輸送物質を含有する樹脂層(電荷輸送層)が形成されたものである。本発明では電荷発生層には無機材料、有機材料のいずれも限定されずに使用可能である。
一方、電荷輸送層の構成材料であるバインダー樹脂材料には、高抵抗で透明性が高く、極性依存性の少ないポリカーボネート系樹脂材料(A型、C型、Z型などがある)が好適に使用される。ポリカーボネート系樹脂を使用した感光層はビッカース硬度では、10〜30kg/mm、鉛筆硬度では2B〜F程度と小さく、引っ張り強度も小さい。さらに、帯電時に生成されるオゾンや窒素酸化物(NOx)等のコロナ生成物が付着し易く、自由表面エネルギー(又は摩擦係数)が小さくなる。したがって、クリーニングブレードとの摩擦抵抗が大きくなり、感光層にはスクラッチが入りやすく、摩耗し易くなる他、クリーニングブレードの摺擦によって、キーキーという高周波音(振動音)が発生することもある。このような状況の下での有機感光体の耐久枚数は5万枚〜10万枚程度である。
耐久枚数が低いことによって、コピー枚数の多いユーザーでは感光体、およびそれに関連した部材の交換が頻繁となり問題となる。
耐久枚数とは、感光層が摩耗することによって帯電々位が低下し、あるいは摩耗の不均一性によって、地肌汚れや濃度ムラなどの画像異常が生じ、使用できなくなる迄のコピー枚数を指す。
耐久枚数を左右する要因には原稿の画像面積、クリーニング部材、現像剤による摺擦、クリーニング部材によるトナーやキャリア、紙粉などの圧接、前記した帯電時に発生するコロナ生成物等がある。感光層が摩耗することにより、静電容量が大きくなるため、帯電々位は低下する。したがって、帯電電位と現像バイアス電位間の余裕度が小さくなり、地肌汚れの可能性が大きくなる。
【0004】
4連タンデム方式のカラー複写機(感光体を4本使用し、感光体毎に帯電、露光、現像(マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック現像剤)、クリーニング装置を配した複写システムで、転写は一括して行なわれる。)では、地肌汚れの他、原稿の色や、画像面積、現像剤の送り量、トナー量などによって、4本の感光体の摩耗に違いが生じるため、色の均一性、色再現性の低下となって現れる。
感光体の耐摩耗性を向上させることは、トータルコストの低減化、画像品質に対する信頼性を保証する。したがって、感光体の高耐久化を図ることは重要である。
感光体を高耐久化する技術には、感光体表層に耐摩耗性の薄膜を形成する方法、耐摩耗性の感光材料で感光層を構成する方法、感光層の最表面を耐摩耗性にする方法、等がある。
【0005】
以下に、耐久性を向上させるための開示例を示す。
(1)特開平1−92756号公報、特開平2−79047号公報、特開平4−66954号公報等には、感光層上に蒸着、CVD法などの乾式の製膜法を使用して、可視光から赤外光領域の透過性が高く、帯電特性、残留電位が許容できる体積固有抵抗(1011〜1014Ω・cm)を有する耐摩耗性の高いa−SiC層(非晶質炭化シリコン層)やa−C層(非晶質炭素層)、DLC層(Diamond Like Carbon層)等の均一薄膜を形成することが記載されている。
上記する薄膜の膜硬度(ヌープ硬度)は500〜2000(kg/mm)と、有機材料の20〜100倍程度大きいため、感光体の高耐久化を図るのには有効な手段であり、2μm程度の薄膜でも、50万枚〜100万枚程度の耐久性を達成することが、本発明者等によって確認されている。
しかしながら、上記した薄膜で感光体の高耐久化を図ることができるが、帯電時に発生したオゾンや窒素酸化物(NOx)等のコロナ生成物が付着したり、酸化により低抵抗化することがあり、また、耐摩耗性が大きいために、付着物が容易に除去されず、比較的早い段階で、画像流れが起こるという問題がある。また、有機感光層などの柔らかい樹脂層の上に形成した場合には、ブレードの圧接やオゾン生成物の作用によってピンホールや剥離を発生し易いこと、さらに、ローラ帯電方式では帯電ムラが起こりやすい等の問題がある。
【0006】
(2)特開平06−035220号公報、特開平08−234469号公報には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、酸化アンチモン酸化インジウム、酸化ビスマス、錫ドープ酸化インジウム等の導電性微粒子を分散した感光層を用いて感光体を構成することが記載されている。
感光層中に高硬度の導電性微粒子を適当量分散することによって、耐摩耗性を向上させることが可能である。低抵抗の微粒子を使用することで、電荷注入帯電には有効であるが、ハザードのきつい接触帯電法を使用する場合、画像流れが生じやすく、画像品質低下に対する耐性をも両立させることはかなり難しい。
【0007】
(3)特開平08−123053号公報には、0.02〜5μm(好ましくは0.07〜2.0μm)の無機化合物粒子、例えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウムなどの金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物とブタジエン系電荷輸送材料を含有した感光層を用いて感光体を構成することが記載されている。
この手段は、シリカを除く高抵抗の無機化合物粒子を感光層中に分散することによって耐摩耗性を向上させ、帯電能を確保することが可能である。感光層中にブタジエン系電荷輸送材料を含有させることによって、電荷輸送層と同じように電荷の移動度を保持できるため、感度低下も少なく帯電、感度に関しての課題はある程度払拭できる。しかしながら、粒子とバインダー樹脂間はトラップサイトを形成しやすいため、単に含有させただけでは繰り返し使用によって残留電位が蓄積し、光減衰の劣化が生じ、次第に画像濃度低下、画像ムラを生じることがある。また、大粒径のフィラーを使用すると、ライン画像のシャープ性低下が生じ、一方では、クリーニングブレードのエッジが変形し、クリーニング不良を起こしやすいといった問題がある。
シリカを使用した場合、オゾンによる酸化作用のため、感光層の急激な低抵抗化を招き、60%RH程度の常湿環境であっても、画像流れを起こしやすい。
【0008】
(4)特開平08−234455号公報には、厚さ12μm以下の電荷輸送層に1〜3μmの粒径のシリコーン樹脂、フェノール樹脂、SiO(シリカ)、Al(アルミナ)、TiO(酸化チタン)、ZnO(酸化亜鉛)を分散した感光層で感光体を構成することが記載されている。
この技術は、ある程度大きな粒径の粒子を使用することで、高耐摩耗性を図るものであるが、粒子の粒径が大きいため、感光体表層の表面粗度が大きくなり、画像エッジのシャープ性が欠けること、また、ブレードクリーニング方式を用いた場合、エッジが歪み、トナー抜けが生じ、コピー紙の画像品質の低下や、地肌汚れの原因を起こしやすいこと、更に、ブレードエッジが欠け、クリーニングブレードの耐久性が維持できない等不充分な点がある。
【0009】
(5)特開平08−146641号公報には、平均粒径が0.02〜0.5μmの酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素などの無機化合物微粒子を1種又は2種のポリカーボネート樹脂中に分散した感光層が記載されている
この技術は、(3)に記載した内容とほぼ同様であるが、小粒径の粒子を使用しているため、粒子による画像品質の劣化は小さい。但し、粒径が小さい領域(例えば0.1μm以下)では、添加効果が発現されにくいので、耐久性アップの効果は小さい。
【0010】
(6)特開平08−248663号公報には、0.01μm〜2μmの表面粗さの導電性支持体上に形成された表面粗さが0.1〜0.5μmの感光層に、平均粒径0.05〜0.5μmの無機微粒子(疎水化処理したシリカ)を0.05〜15μmの厚みにわたって分散することが記載されている。
この手段は、分散するシリカ粒子に疎水化を施すことによって、高耐久化と、コロナ生成物などの汚染物質の付着で起こる解像度低下、画像流れを防止するものである。
無機微粒子の疎水化によって水滴の弾き効果(接触角が大きい)は発現するが、コロナ生成物の付着までは防止できないため、画像流れは防止できない。また、感光層表面に出た疎水処理を施された無機微粒子は、ブレードなどによる摺擦により被膜が削れる問題点があり、また、シリカはオゾンの作用によって低抵抗化が進行するため、画像流れの改善は殆ど不可能である。
【0011】
感光体の表面粗度に関する記述
感光体の表面粗度は、画像品質を維持していく上で重要である。表面粗度は粒度を持った物体を、感光層に付与したり、または粒状材料を分散した薄膜を形成したりすることによって左右される。また、粒度が大きくなると共に、表面粗度が大きくなる。特に、感光層に分散されるフィラーの粒径が0.7〜1.0μm程度以上になると、表面粗度は10点平均粗さRzJISで0.8μm〜1.5μm程度、最大高さRzは2〜3μm程度となる。この様に表面粗度が大きいと、感光体表面の電荷密度が散漫になり、また、転写時のコピー用紙の密着性にも影響が生じるため、文字エッジのシャープ性が欠けた画像になる。また、粒子間にコロナ生成物が溜まり、クリーニング不良になるため、画像流れを起こす素因となる。
更に、クリーニングブレードの感光体に当接するエッジ部が局部的に歪みを起こすため、ブレードと感光体間に隙間ができ、トナーのクリーニング不良が生じる。この様な繰り返しが続くと、次第にブレードエッジが欠け、恒常的なクリーニング不良となる。したがって、帯電部材が汚染し、コピー用紙の地汚れが起こる。
良好な画像品質を得るためには表面粗度は小さい方が望ましいが、あまり表面粗度が小さいと、感光体とクリーニングブレード間の摩擦係数が高くなるため、ブレードエッジが感光体に引きずられて変形し、同様にクリーニング不良の要因となる。一般に使用されるブレードの硬度は、例えばJIS−A硬度で50度〜75度の短冊状のゴム部材が使用される。
この様な部材では変形して歪みを生じ易いため、感光体との間に僅かな隙間を生じ、球形度の高いトナー程、その隙間から、帯電装置側へすり抜けや送り出し易くなり、また、ブレード先端部にトナーが滞留し、感光体への押さえつけが起こり易い。
この様な状況が続くと、地肌汚れや、ライン画像の画像潰れを起こし、クリーニングブレードにおいては恒常的なクリーニング不良が起こりやすくなり、ブレードの早期交換を余儀なくされる。
【0012】
感光体の真円度・真直度に関する記述
有機感光体は殆どがドラム上の導電性支持体上に感光層をコーティングすることによって作製されるが、濃度ムラのない画像品質を提供するためには、画像形成開始時の感光体外径は可能な限り真円、真直であることが必要である。特に帯電ローラを使用した帯電方式の場合は重要である。
【0013】
真円度、真直度に関した従来例を示す。
例えば、導電性支持体では、特開平11−143292号公報には感光体の真円度を10〜30(μm)に設定することが記載され、特開平07−319326号公報には真円度、真直度を0.080mm(80μm)〜0.002mm(2μm)に設定することが望ましいと記載され、特開2001−222129号公報には真直度を0.1mm以下に設定することが望ましいと記載されている。
【0014】
真円度、真直度は、感光体の導電性支持体で抑えておくことが基本であるが、感光層塗布後の加熱乾燥時、感光体にフランジを装着するとき、及び、感光体内部への制振部材装着時に少なからず変形を起こし変化する。真円度、真直度は小さい方が望ましく、大きい程感光体はいびつな回転をし、ローラ帯電を使用した場合には、帯電ムラが起こり、現像部では現像ムラを生じる。したがって、支持体のみで押さえるのは不充分で、完成した感光体で目標値に納めるのが重要である。
【0015】
トナーおよびキャリアに関する記述
画像形成装置では、帯電、画像露光によって形成された静電潜像を可視化するのに、1成分系の現像剤、若しくは、トナーとキャリアを適当量配合した2成分系の現像剤が使用される。現像方式にはマグネットブラシ現像法、噴霧現像法、カスケード現像法、飛翔現像法などがあるが、主流はマグネットブラシ現像法である。
2成分系の現像剤に使用されるキャリアには、鉄粉、フェライト、マグネタイトなどの帯電制御剤を含有する樹脂被覆を有する30〜80μm程度粒径の磁性紛が使用される。粒径が小さいほど、高解像度が得られやすいが、あまり小さいと、キャリアが感光体に付着しやすくなるため、画像抜けや感光体の傷つきの要因になる。したがって、複写システムに適応したキャリアの選定が必要となる。
【0016】
一方、トナーは近年、カラー複写機の普及にともなって、高精細化、画像の再現性が益々要求される様になり、粒径は4〜8μmの小粒径のものが主流に使用される。
トナーの製造法には主として粉砕法と重合法がある。
粉砕法は重合によって製造されたバインダーポリマー中に、着色剤、帯電制御剤などの添加剤を溶融、混練して得られた固まりを粗粉砕、微粉砕してふるいで分級する方法である。
粉砕法ではトナーを細粒化できるというメリットがあるが、工程が複雑であるため、コストが高くなりやすい。
【0017】
粉砕法で製造されたトナーは形状がいびつな凹凸のある形状(異形)のものである。現像剤用のトナーとするために更に角を丸める工程が付加され、分級により篩い分けられ一定粒径のものとなる。一般的に使用されるトナーでは、トナーの円形度が小さい(角張っている)ため、粒子の帯電が一様になりにくく、転写不良を起こしやすい。また、クリーニングブレードで感光体に押さえつけられると、スクラッチが起こりやすい傾向が見られる。
また、初期にはシャープ性の良好な高解像度が得られても持続し難い、コピーのコピー(2代目、3代目コピー)をプリントした場合、解像度が極端に悪くなり、実用に供しないといった問題点がある。このため、更に球形度を上げたトナーの開発も行なわれているが、更にコスト高になるため、重合法への転換も進められている。
【0018】
重合法の主たる製造方法には懸濁重合法や乳化重合法等がある。例えば、懸濁重合法の場合、バインダー樹脂に着色剤や帯電制御剤等の添加剤を均一化処理し、分散媒、分散剤を添加し重合して製造される。重合法は工程が簡素化されているため、粉砕法に比べ製造コストが安い。また、粒径が比較的良く揃っており、異形状の粒子が殆ど製造されない(殆どが球形トナーである)というメリットがある。
重合法で製造された粒子は殆どが球形であり、粒径がほぼ揃っているため、帯電を均一に揃えやすく、潜像にほぼ忠実に付着する。そのため、転写効率が高く、高解像度を得られやすく、画像の再現性が高い。このことから、近年はメリットの多い重合法で製造されたトナーが使用される例も多い。
【0019】
重合法で作製された球形トナーの円形度は、球形化された粉砕トナー(0.91〜0.95程度)に比べて更に大きい(0.98〜0.998)ため、ブレードクリーニング法ではクリーニング不良を起こしやすいという問題点が起こる。これまでの粉砕トナーで使用されてきた通常のクリーニングブレードは、そのブレード硬度が50度〜75度程度と比較的柔らかいゴムブレードが使用されているため、ブレードの押圧で感光体に凹みを生じると、同時にブレードエッジも歪む。また、感光体の摩擦係数が高いために、ブレードの先端部が感光体に巻き込まれ変形する。このため、ブレードと感光体間に僅かな隙間を生じ、クリーニングブレードに滞留したトナーは、ブレードの隙間を抜ける、いわゆるトナー抜けが発生する。このトナー抜けは引っかかりが少ない球形トナーほど大きくなる傾向がある。
ブレードの当接圧を軽くしているクリーニング装置では、殆どクリーニングされないこともあり、また感光体表層が柔らかい感光体ほどクリーニング性が行なわれにくいという傾向がある。
【0020】
クリーニングに関する記述
トナーをクリーニングする方法には、1体のクリーニングブレードを感光体の回転方向に対して、逆回転方向(カウンター)、若しくは順回転方向(リーディング)に設置させて行なう2通りがあるが、更に必要に応じて、ポリエステル繊維やナイロン繊維等のクリーニングブラシが併用される。
ブレードクリーニング方式では画像形成装置の小型化には有利な方法であるため、殆どの画像形成装置に採用されている。
ブレードクリーニング方式では、ブレードを感光体の回転方向に対してカウンター方向に設置すると、感光体に対する食い込みが増し、トナーのクリーニング性能を高めることができるため、今日の主流となっている。
クリーニングブレードはJIS−A硬度が50度〜70度程度、反発弾性率が40〜70%程度の弾性板ゴムを、幅1.5mm〜3mmの短冊状にカットし、アルミニウムや鉄製の板状支持基体に取り付けて使用するのが一般的である。
現在、一般的に使用されるクリーニングブレード用のポリウレタンゴムは、ポリカーボネート樹脂製の感光体には密着し易く、感光体とブレード間の摩擦抵抗が極めて大きい。
このため、通常は、何らかの潤滑剤を感光体表層に取り込むなり、外部より付与することが行なわれており、一端回転するとトナーもある程度の潤滑剤となるため、特に摩擦係数の低減化が困難なバインダー樹脂を使った感光体でない限り、感光体を正常に回転させることができる。しかし、充分に摩擦係数が低くなっている訳ではないので、クリーニングブレードのエッジが感光体に当接されると、エッジ部が感光体の回転方向に引っ張られ、エッジが歪みを起こし、ビビリ(振動)現象を生じる。このときブレードと感光体間に僅かな隙間を生じるため、感光体に付着しているトナーや、紙粉などの粉体がすり抜ける現象が起こる。トナーのすり抜けはトナーフィルミングや、帯電部材の汚染となり、帯電不良、画像品質の低下などを引き起こす。
トナーがすり抜ける他の要因としては、クリーニングブレードのカット幅が1.5〜3(mm)であるため、押圧及び感光体に引きずられることによって変形し、カット面が感光体に近づき、トナーがブレードと感光体間に挟まれることによって、ブレードに浮きが生じた場合、感光体表層の耐久化が図られていない通常の有機感光体では、表面層が柔らかいため、ブレードのエッジの食い込みが生じ、エッジが歪み、均等な当接ができない場合等がある。このことから、感光層表面はある程度硬く、かつ、感光体との密着度が増さない範囲で、表面粗度は可能な限り小さい方が好ましいと言える。
【0021】
球形トナーを良好にクリーニングする方法についてはいくつかの開示例がある。
特開2001−242758号公報には、複数枚の板状のクリーニングブレードを張り合わせ、感光体に当接しているブレードAと当接していない側の反発弾性Bとの関係を0.1B<Aとし、10〜30N/mの押圧に設定することが記載され、特開平5−265360号公報には、クリーニング部材に板状の導電性ブレードを使用し、該ブレードに交流バイアス及び、現像時のトナーが帯電する電荷と同極性の直流電圧を印加することが記載され、特開2001−312191号公報には、形状係数SF−1を100〜140、SF−2を100〜120とするトナーを使用し、感光体にカウンター方向に当接したクリーニングブレードを線圧が20g/cm〜60g/cmとなるように設定することが記載され、特開2001−305776号公報には、板状のクリーニングブレードを使用し、感光体表層に1次粒子の平均径が5〜500nmの珪素化合物微粒子を固形分全重量基準で、3〜30重量部含有させることが記載されている。
【0022】
トナーを良好にクリーニングするためには、回転によってクリーニングブレードエッジ部が振動しないようにすること、ブレードのエッジ部が感光体に引きずられて歪まないようにすること、さらにはブレードによってトナーが押しつけられる余地を作らないこと(駆動中にブレードは感光体に対し面当接でなく線当接すること)が重要である。このためには、クリーニングブレードの形状や変形に強いことは元より、感光体側にもする抜けが起こらない様な対策が必要である。ブレードの振動は感光体の摩耗を増長させる要因にもなる。
また、感光体の摩擦係数が大きいと、ブレードが歪み易く、トナーが感光体に付着し易い。したがって、ブレードのエッジ部は浮き、トナーのすり抜け現象が生じる。開示例では一定の効果は認められるが、いずれの方法においてもなお、改善する余地が残されており、長時間の使用によって、クリーニング性が低下する可能性を有している。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、平均円形度が0.98や0.99と大きいトナーであっても、画像形成に影響与えない程度にクリーニングすることができ、ムラのない、画像濃度良好で、安定性のある高品位の画像を安定して維持しうる画像形成装置およびプロセスユニットを提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
平均円形度が高い0.98や0.99程度の球形トナーが、クリーニングブレードをすり抜け、クリーニング不良を起こす現象について検討した結果、以下に示す内容によって起こることが判明した。
クリーニングブレードに使用されるブレードには、一般に硬度が70度前後の比較的柔らかい弾性体が使用される。クリーニングブレードは短冊状にカットしたブレードエッジが感光体に線接触するように当接している。感光体が回転すると、回転方向にブレード先端部が引きずられ、先端部が潰れや捻れを起こし、感光体の間に隙間を生じたり、引きずり込まれて、トナーが潜り込む現象が生じる。感光体の真円度、真直度が大きい場合(凹凸や歪みが大きい)、摩擦係数(又は表面自由エネルギー)が大きい場合、感光体の硬度が低い有機感光体を使用した場合、感光体が回転時に振動する場合等に、ブレードエッジに歪みや捻れ、浮き等が起こりやすいことが判明した。
トナーのクリーニングブレード抜け(クリーニング不良)が起こると、地肌汚れの要因になるばかりではなく、クリーニングブレードの寿命低下、感光体の摩耗促進による耐久性低下を引き起こす。このことはコストアップへとつながる。
【0025】
上記課題について解決手段を鋭意検討した結果、下記に記載する事柄を実施することで、達成できることが判明した。
真円度および真直度が夫々「20μm」、「±20μm」であり、電荷輸送層の膜厚が「10μm〜30μm」である感光層の表層から、「6.7%〜80%」の深さにわたって、1次平均粒径が「0.2μm〜0.7μm」のアルミナを「10重量%以上、40重量%以下」分散して、鉛筆硬度Hpは「HB≦Hp<2H」となし、また、表面粗度を10点平均粗さRzJISで「0.4μm〜0.8μm」、最大高さRzで「1.0μm以下」とした感光体、及び、
JIS−A硬度が「80〜90度」、感光体との当接圧が「15g/cm以上、25g/cm以下」、感光体と当接するエッジ部が、側面より見てシャープカットされた形状を有し、感光体との当接する部位のエッジ幅Wが「0<W≦0.5mm」で、感光体に対して「カウンター方向」に当接できるクリーニングブレード、
を組み合わせた画像形成装置で達成できる。
【0026】
具体的には以下の通りである。
すなわち、上記課題は、本発明の(1)「電子写真感光体、帯電装置、画像露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、及び定着装置が、好適な位置に配置され画像形成が行なわれる間接電子写真法を用いた画像形成装置において、導電性支持体上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層が積層され、該電荷輸送層が少なくとも有機感光層である電子写真感光体、該電子写真感光体に当接しトナークリーニングに供せられる先端部がV字若しくはナイフエッジ状に鋭角の形状を有し、前記電子写真感光体に対してカウンター当接、配置される弾性クリーニングブレードとを具備してなることを特徴とする画像形成装置」、(2)「前記電子写真感光体を構成する電荷輸送層が、フィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層との2層構成を有し、フィラー分散電荷輸送層は電荷輸送層全膜厚の6.7%〜80%を占めることを特徴とする前記第(1)項に記載の画像形成装置」、(3)「前記電子写真感光体を構成する電荷輸送層が、フィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層との2層構成を有し、該両層間には明確な界面が存在しないことを特徴とする前記第(1)項に記載の画像形成装置」、(4)「前記フィラー分散電荷輸送層中に添加されるフィラーの量が、フィラー分散電荷輸送層全重量の10重量%以上、40重量%以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(5)「フィラーの平均粒径が0.2μm〜0.7μmのアルミナであり、アルミナを分散した電荷輸送層最表面の画像形成時における10点平均粗さが0.4μm〜0.8μm、最大粗さが1.0μm以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(6)「電子写真感光体の画像形成開始時における静止摩擦係数が0.3〜0.5であり、潤滑剤付与時の画像形成100枚以降の平均摩擦係数が0.3〜0.45であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(7)「前記フィラー分散電荷輸送層の表層における鉛筆硬度(Hp)はHB≦Hp<2Hであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(8)「画像形成時の電子写真感光体の真直度が(±)20μm、真円度が0〜20μmであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(7)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(9)「前記電子写真感光体が制振部材を内蔵して、画像形成時の電子写真感光体の真直度が(±)20μm、真円度が20μm以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(10)「前記電荷輸送層の総膜厚が10μm以上、30μm以下であり、現像時の、現像位置における電子写真感光体の保持する電界強度が(−)1.3×10〜4.5×10(V/cm)であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(9)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(11)「前記感光体と当接するクリーニング部材のエッジ角度が鋭角であり、JIS−A硬度80〜90度のゴム状弾性体であることを特徴とする前記第(1)項に記載の画像形成装置」、(12)「前記ゴム状弾性体の電子写真感光体と当接するエッジの当接圧(線圧)が15g/cm以上、25g/cm以下であることを特徴とする前記第(1)項又は第(11)項に記載の画像形成装置」、(13)「前記ゴム状弾性体の感光体に当接する先端部のエッジ幅をWとすると、0<W≦0.5mmであることを特徴とする前記第(1)項又は第(10)項乃至第(12)項のいずれかに記載の画像形成装置」、(14)「前記ゴム状弾性体が金属製支持基体に固定されたクリーニング部材であることを特徴とする前記第(1)項又は第(10)項乃至第(13)項のいずれかに記載の画像形成装置」によって解決される。
【0027】
また、上記課題は、本発明の(15)「前記第(1)項乃至第(10)項のいずれかに記載の電子写真感光体、直流電圧、若しくは交流電圧重畳の直流電圧が印加可能な接触若しくは非接触帯電装置、単色光で電子写真感光体に光書き込みを行なう画像露光装置、4色トナーからなる現像装置、前記第(11)項乃至第(14)項のいずれかに記載のクリーニング部材を使用したクリーニング装置、トナー像を転写するベルトタイプ中間転写装置1系統が夫々配設され、画像形成が行なわれることを特徴とする4連タンデムカラー複写方式の画像形成装置」によって解決される。
【0028】
また、上記課題は、本発明の(16)「前記第(1)項乃至第(10)項のいずれかに記載の内容の電子写真用感光体と、前記第(11)項乃至第(14)項のいずれかに記載の内容のクリーニングブレードとを有することを特徴とする画像形成プロセスユニット」、(17)「前記第(1)項乃至第(10)項のいずれかに記載の電子写真用感光体、前記第(11)項乃至第(14)項のいずれかに記載のクリーニングブレードおよび現像装置とを有することを特徴とする画像形成プロセスユニット」によって解決される。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
1.複写プロセス
本発明における間接電子写真方法を用いた複写プロセスを、図1及び図2を使用して説明する。
複写プロセスは、感光体(1)を中心に、帯電装置(2)、画像露光装置(3)、現像装置(4)、転写装置(5)、分離装置(6)、クリーニング装置(7)(クリーニング装置(7)は、基本的にはクリーニングブレード(7−1)で構成されるが、更にクリーニングブラシが付加されることもある)、定着装置(8)及びコピー用紙(9)が夫々配置される。なお、図1に記載の感光体(1)には、帯電装置に交流電圧を重畳したときに発生する振動音(高周波音)を抑制するための制振部材(10)が内蔵されているが、直流帯電の場合は、特に内蔵する必要はない。
【0030】
図2には、感光体表層の摩擦係数を低減化させて、感光層の耐摩耗性、クリーニング性、転写性を向上させる等のため手段として、クリーニング装置(7)と帯電装置(2)の間に潤滑剤付与装置(200)((201)は潤滑剤、(202)は塗布ブラシを示す)を配設した場合の概略図である。
付与する手段は図示する方法以外に、現像剤中に添加することによっても行なうことが可能なため、必ずしもこのような装置の搭載が必要という訳ではない。
【0031】
カラー電子写真複写機やカラーレーザービームプリンタには、複写スピードの面で有利な、4本の感光体と、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4系統(色)の現像装置を使用した4連タンデム方式の複写方式があるが、この複写装置についても4回の複写サイクルを繰り返すだけで、図1若しくは図2を使用して説明が可能である。図3にタンデム方式の複写システムの一例を示す。
図1〜図3に示す装置は、感光体とクリーニング部材、感光体と現像装置およびクリーニング部材、感光体と現像装置が一体的に構成されるプロセスユニットとして、画像形成装置を構成することも可能である。図4に、感光体、帯電、転写、クリーニングの各装置若しくは部材を組み込んだプロセスユニットの一例を示す。
【0032】
感光体(1)はドラム状の導電性支持体上に下引き層(若しくは中間層)を形成し、その上に感光層が形成された構成のもので、感光層は電荷発生層と電荷輸送層からなり、膜厚は10〜30μm程度に設定される。電荷発生層は画像露光によって生じた、ホール・エレクトロンペヤー(正孔・電子対)が正常に移動可能であれば、無機系、有機系のいずれの材料も使用可能である。
本発明では、電荷輸送層はフィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層とからなる。
フィラー分散電荷輸送層は電荷輸送層(フィラー非分散電荷輸送層+フィラー分散電荷輸送層)全膜厚の6.7〜80%の膜厚を占有し、フィラーはフィラー分散電荷輸送層全重量の10重量%以上、40重量%以下分散され、耐摩耗性およびクリーニングブレードの食い込みに対する耐性が図られる。
また、フィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層とは、両層間には明確な界面が形成されない様に作製される。
感光体には帯電時、若しくはクリーニングブレードの摺擦時に発生する振動音を抑制するための、取り外し可能な制振部材が感光体内壁に密着するような形で内蔵させることができる。また、感光層の表層には必要に応じて、潤滑剤を付与することもできる(トナー中に潤滑剤を添加して感光体に付与するか、図2に示すような塗布ブラシを介して塗布するか等いくつかの方法がある)。
【0033】
感光体(1)には帯電装置(2)により−350V〜−1000Vの帯電が行なわれるが、コロナ生成物の影響、放電破壊等を勘案すれば、画像品質が保証される範囲内で、画像形成に必要な暗部電位Vdは可能な限り低くする方が良く、現像装置位置での暗部電位Vdは−350〜−800Vの範囲の一定値になる様に設定することが望ましい。
【0034】
帯電方式はコロナ帯電方法に比べてオゾン生成が遙かに少ない、環境面に有利な接触帯電方法、またはコロナ生成物の発生は多くなるが、非接触帯電方法が好適に使用できる。帯電に使用される帯電部材には、ローラ状、ブラシ状、シート状形状部材の他、磁性紛を使用した磁気ブラシなどがあり、本発明ではいずれも使用可能である。画像品質、帯電安定性、耐久性等を勘案すると、弾性部材を使用したローラ帯電方法が望ましい。
【0035】
ローラ方式の帯電部材は、芯金にφ5〜φ15(mm)のSUS製丸棒、感光体を帯電する弾性部材には、ウレタンゴムやヒドリンゴムに、カーボンや金属微粉末、イオン導電剤などの抵抗制御材を添加し、必要に応じてフッ素系樹脂などの撥水剤を添加して、比抵抗を10〜1012(Ω・cm)に調整したものが使用される。硬度はJIS−A硬度で30〜80度程度である。外形寸法はシステム条件に応じて、φ10〜φ20(mm)程度に設定される。
【0036】
接触帯電の場合はニップを稼ぎ、帯電の安定性を高めるために、硬度は低い方が望ましく、非接触帯電の場合、感光体に接触しないため硬度の限定はないが、硬い微粉末状異物が混入した場合には、硬度大きいと感光体にピンホールを開ける可能性が高いため、下記理由によりクッション作用も含めて、硬度は低い方が望ましい。
感光層に硬い導電性の微粉末(アルミ粉や鉄粉など)が刺さり、導電性支持体、若しくは下引き層までのピンホールが生じると、放電破壊を生じ完全に導通状態になる、この様な状況では帯電ローラからの電流が流れ込むため、比抵抗の低い帯電部材を使用した場合には、ピンホールのある部位は帯電部材の長さ方向にわたって黒帯が発生する。一方、高過ぎると帯電特性の悪化が生じるので、10〜1010(Ω・cm)の範囲に設定された帯電部材を用いる。
【0037】
ブラシ帯電方法を使用する場合には、ブラシ一本が3〜10デニールの導電性繊維(例えば、ポリエステル繊維にカーボン、イオン導電剤などを添加した繊維)を10〜100フィラメント/束、80〜600本/mmの密度で支持体に植毛し、毛足を1〜10mmの間でカットした導電性ブラシが好適に使用できる。
【0038】
一方、磁気ブラシ帯電方法を使用する場合には、平均粒径が25μmのZn−Cuフェライト粒子と、平均粒径が10μmのZn−Cuフェライト粒子を、重量比で1:0.05の割合で混合して、それぞれの平均粒径の位置にピークを有する、平均粒径25μmのフェライト粒子を、中抵抗樹脂層でコートした磁性粒子を用いて、その被覆磁性粒子をスリーブ上に、厚さ1mmでコートして、磁気ブラシとして使用する。
【0039】
帯電部材には、−1100〜−1500Vの直流電圧単独、若しくは−500〜−1500Vの直流電圧に、1000〜2000V/500Hz〜4500Hzの交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。交流電圧の波形は通常は正弦波が一般的に使用されるが、三角波(又は鋸歯状波)であってもよい。
感光体に印加される電界強度は、現像装置すなわち潜像を現像する位置で(−)1.3×10〜4.5×10(V/cm)であることが望ましい。この電界強度は10〜30μmの感光体を(−)350〜800(V)帯電するのに相当する。画像形成時の感光体に掛かる電界強度が大きいと、感光層にピンホールが発生した場合に放電破壊現象に到る確率が高くなり、電界強度が低い場合には、画像品質が貧弱になる可能性が高くなるため、感光層には適正な電界強度に設定することが重要である。
【0040】
帯電後、感光体(1)には、CCD(電荷結合素子)で読みとられた原稿画像、或いはパーソナルコンピュータなどから送信されたデジタル信号を、一個若しくは複数個のLD(Laser Diode)素子、若しくはLED(Laser Emitting Diode)アレイ、凸レンズ、ポリゴンミラー、シリンドリカルレンズ等で構成される画像露光装置(3)によって、60〜20μm程度のドット径に絞り込まれた単波長の光像が照射され、入力信号に応じた静電潜像が形成される。LD素子もしくはLEDアレイは感光体の最高感度領域に即した発光波長の素子が選択される。発光波長が短くなるほど、スポット径を絞り込むことができるため、400〜450nm程度の短波長側に発振波長を有するLD素子は1200や2400dpi等の高解像度を得る場合に有利であり、本発明の画像形成装置に搭載して使用することができる。
画像形成に必要なコントラスト電位は通常250V〜600V程度に設定する。
コントラスト電位は、ここでは明部電位Vlと現像バイアス電位Vbの差[Δ(Vl−Vb)]を云う。現像バイアス電位Vbは繰り返し電位変動に伴う地肌汚れ余裕度を考慮して、帯電々位Vdより100〜150V程度高目に設定される。
【0041】
感光体(1)に形成された静電潜像を可視化するために、1成分トナー(磁性トナー)、もしくは、トナーとキャリアからなる2成分系の現像剤を使用した現像装置(4)が使用されるが、本発明では主として2成分系の現像剤を使用する。
2成分現像剤のキャリアには、例えば、鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉の様な磁性を有する粉体(磁性紛)に帯電性及び帯電安定性、耐久性等向上させるためにポリフッ化炭素、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂等で被覆されたものが用いられる。キャリアの粒径は30〜60μm程度である。
キャリアの粒径は解像度に影響を与え、小さい方が解像度は向上する傾向にあるが、あまり小さいと、感光体に付着し易くなるため、トナー像の転写不良化(転写抜け)を起こしたり、クリーニング部まで搬送されると、ブレードで感光体に押しつけられる結果、感光体面が傷つき、感光体の耐久性を短くする一因にもなる。
一方、トナーには、前記した粉砕法で製造され、角張った領域を削いで球形処理されたトナー、あるいは、重合法(乳化重合法、懸濁重合法など)で製造された球形トナーで、粒径4〜8μmのトナーが使用され、キャリアに対して2〜10(重量%)混合される。
トナーの粒径もキャリア同様に解像度に影響を与えるが、あまり小さいと、飛散した場合、健康に害を及ぼす懸念(環境破壊=公害)があり、せいぜい4μm程度が使用限度と思われる。
【0042】
現像が終了すると、転写装置(5)を用いて、トナーの保持する電荷とは逆極性の電圧(若しくは電界)が印加され、コピー用紙(9)にトナー像が転写される。図1には、ベルト形状の転写装置(5)(転写ベルトは基本的には支持基体、弾性層、被覆層からなる)を図示したが、この他には、ローラ形状、ブラシ形状、コロナ放電方式の転写装置が使用できる。
転写が終了した後、コピー用紙は交流電圧、もしくは交流電圧を重畳した直流電圧が印加された分離装置(6)により、感光体(1)より分離され、定着装置(8)に送られ、ハードコピーとなる。分離装置(6)は、金属線や鋸歯状電極に交流電圧若しくは直流電圧を重畳した電圧が印加するコロナ放電装置が一般的である。コピー用紙を介して感光体に印加される電界強度はコピー用紙が感光体より離れる程度の量で良いため、コロナ生成物の発生量は少なく、感光体ダメージを与える程の量ではない。なお、感光体の直径がφ30mm以下の場合には、紙の腰によって分離装置を省略できることもある。
一方、コピー用紙分離後の感光体上の残留トナーはポリウレタンゴムやシリコーンゴム、ネオプレンゴム、フッ素ゴム等の材料からなるクリーニングブレード(7−1)、もしくは/さらにポリエチレンや、ナイロン、炭素繊維などの繊維から構成されるクリーニングブラシと併用して構成されるクリーニング装置(7)により清掃され、一連の複写プロセスは終了する。
【0043】
次に感光体について述べる。
2.感光体
2−1.感光体概略
感光体の構成はドラム状のアルミニウム製導電性支持体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の順に構成された感光体で、電荷輸送層は少なくとも有機感光層で構成される。
電荷輸送層は有機感光層単独でも使用することが可能であるが、感光体の耐久性、画像品質の維持性能を向上させるために、クリーニングブレード、現像剤が直接触れる感光層面に高硬度のフィラーを分散させた、フィラー分散電荷輸送層を有機感光層上に形成することが好ましい。フィラー非分散電荷輸送層、フィラー分散電荷輸送層からなる電荷輸送層を有する例の模式図を図5に示す。すなわち、電荷輸送層は、フィラー非分散電荷輸送層、フィラー分散電荷輸送層からなり、フィラー分散電荷輸送層は全電荷輸送層の6.7〜80%の膜厚を占めるように構成する。または、電荷輸送層は、フィラー非分散電荷輸送層、フィラー分散電荷輸送層からなり、両層間には明確な界面が存在しない様に層構成される。フィラー非分散電荷輸送層、フィラー分散輸送層ならなる電荷輸送層は、低分子電荷輸送物質に結着樹脂、必要に応じて酸化防止剤、分散剤等を適当量分散した層、若しくは高分子電荷輸送物質から構成され、感光体の要求される品質に応じて、膜厚や層構成を設定することができる。
【0044】
フィラー(本発明では特にアルミナ(α型)からなる無機フィラーが好適に使用される)を添加する第1の目的は、フィラーを適当な量添加することにより、感光体表層の硬度アップを図り(鉛筆硬度HpはHB≦Hp<2H)耐摩耗性を上げることによって、感光体の寿命を延ばすと共に、画像品質の安定化を図ることである。但し、大幅な硬度アップは、感光層の摩耗を少なくするため、画像流れ等の画像劣化を引き起こす要因となる。
なお、JIS K 5401に基づいて作製された鉛筆引っ掻き試験器(表面性測定器 新東科学社製 HEIDON−14型)とJIS規格標準鉛筆(三菱鉛筆“ユニ”)とを使用し、加重100g(分銅)で測定した場合を本発明での鉛筆硬度と規定する。
【0045】
硬度を測定する手段には鉛筆硬度の他、引っ掻き硬度、ビッカース硬度、ヌープ硬度などがあるが、分散系のフィラー分散電荷輸送層に対しては、ブレードによって感光層が擦がれる様な摩耗(アブレッシブ摩耗)であることから、鉛筆硬度による測定方式で判定することは望ましい方法である。鉛筆硬度が大きいと云うことは、フィラーの添加量が多いか、粒径が大きいか、すなわち、表面粗度が大きいことを意味し、画像品質の低下、コロナ生成物などの異物が付着しやすくなり、あまり硬度が大きいことは望ましいことではない。
【0046】
第2の目的は感光層表面に小粒径フィラーを分散させることによって、好適な硬度に設定し、摩擦係数の大幅な上昇を抑制することと、クリーニングブレードエッジの層中への食い込みを抑制して、ブレードエッジの歪みや変形を極力少なくし、クリーニングブレードで堰き止められなかったトナー(特には球形度が高い重合法で製造された球形トナー)がブレードを抜けるのを極力排除することである。
感光層表面がフィラーの添加されていない樹脂の層であると、コロナ生成物や、紙粉、トナー構成物、大気中水分等の作用で、摩擦係数(又は自由表面エネルギー)が大きくなり、クリーニングの際にブレードエッジが感光体に食い込み、感光体の回転方向に引きずられて、変形や局部的な歪みを起こし、感光体との間に隙間を生じトナー抜けを起こす要因を作り出す。また、つぶされたブレードはトナーを感光体に押しつけ、更にトナーの滞留を招き、更なるトナー抜けを増長する。但し、潤滑剤などで、感光体表層の表面エネルギー(若しくは摩擦係数)を低くした場合には、トナー抜けは改善は行なわれるが、表面エネルギーの低減化だけでは不充分である。
この変形や歪みを極力少なくするために、感光層にフィラーを分散して、極端な摩擦係数の上昇が起こらないようにすると共に、食い込みを抑える。
但し、トナー抜けは、上記したフィラー含有の感光体を使用するだけでは不充分であるため、球形トナーを100%近いレベルまでクリーニング性を向上させるためには、感光体が回転時にあっても、ブレードエッジのつぶれや歪みなく、線接触を維持し、トナーがブレードによって、押しつぶされない様な状態が生じない、特定のクリーニングブレードを使用することで課題を達成可能である。さらに、必要に応じて潤滑剤を感光体表層に付与して、感光体表層の摩擦係数を低減化することにより長期的に安定したクリーニング性を確保すると共に、クリーニングブレードの耐久性を維持する。
なお、電荷輸送層の構成物質である低分子電荷輸送物質を高分子電荷輸送物質に変える方法も耐摩耗性向上を図ることのできる一手段である。
【0047】
感光層の厚みは、充分なコントラスト画像を得るための帯電々位と、コントラスト電位が確保できる膜厚とすることが望ましい。コントラスト電位(現像バイアス電位と画像部電位との差)としては100Vあれば、文字画像に関しては比較的良好なレベルで作像可能であるが、写真画像の場合は濃度が不充分であるため実用的ではない。良好な作像性を得るためには、少なくともは250V以上のコントラスト電位が確保されることが望ましい。
コントラスト電位が確保できる膜厚としては、感光層の総膜厚を10μm以上に設定することが好ましい。膜厚を10μm以下に薄くすると、帯電々位が充分に確保できなくなり、充分なコントラスト電位が得られ難い。また、感光層の膜厚ムラがそのまま画像に反映され易く、不均一な画像品質になる。一方、厚くなりすぎると、層中でのドットパターンの広がりが生じ、シャープ性の低下、解像性低下を起こし、高品位画像は達成し難くなる。
更にコントラストの強い画像になるため、通常は10μm〜50μm程度であり、好ましくは10μm〜30μmである。
【0048】
以下、感光体構成について説明する。
2−2.導電性支持体
まず、導電性支持体について説明する。
感光体の導電性支持体として使用できる部材には、電気、機械、化学的などの諸特性を満足するステンレス、銅、真鍮などの金属の他、圧縮紙や樹脂或いはガラスに金やアルミ、白金、クロム等を蒸着或いはスパッタリングした導電層、さらにはカーボン、錫等の微粒子を分散した導電層を塗工したもの等がある。薄肉に切削加工がし易い、軽い、再生に有利、ブロッキング層を形成しやすい、入手が容易等を勘案するとアルミニウム、特にはJIS3003系などのアルミニウム合金が好適である。
アルミニウムの表面を加工する技術には、切削加工、ホーニング加工、ブラスト加工などがあり、ドラム状のアルミニウム素管を必要な長さに切断し、目標の外径寸法に切削した後、さらに超仕上げ、鏡面仕上げ等により、表面粗度を10点平均粗さRzJISで0.1〜10μm程度になる様に加工し、洗浄液が完全に排除される迄充分に洗浄され、電子写真感光体の導電性支持体として使用される。支持体の粗さは下引き層で、ある程度カバーされるが、表面粗度が10μm以上に大きいと、下引き層では凹凸をカバー仕切れないため、凸部の大きい部分からの下引き層への電荷注入が生じ、画像上に筋状模様や白点、黒点の異常画像がコピー用紙全面に顕在化し易くなる。
アルミニウムは酸化皮膜(Al)が形成されやすい材料であるが、電子写真特性を維持する上での電気抵抗は10Ω・cmオーダー以下の値であれば特に問題はない。
導電性支持体の形状はドラム状で、外径はφ30〜φ80(mm)程度が一般的に使用されるが、大型の画像形成装置の場合では、耐久性や大量コピーに対応させるために、φ80mm以上の外径のものが使用される。
アルミニウムの肉厚は外径がφ30〜φ80(mm)の感光体では、0.6mm〜3mm程度のものが使用されるが、有機感光体では高くても加熱乾燥時の温度は160℃程度であるので、この程度の温度で変形しないものであれば、コストの面、および交流電圧重畳の直流電圧を使用して帯電する場合の抑制手段として制振部材を内蔵する場合には、導電性支持体の肉厚は薄い方が望ましい。肉厚を薄くすることによって、帯電で生じた振動を素早く制振部材に伝達できるため、制振機能を有効に発揮させることができる。
【0049】
2−3.下引き層
次に下引き層について説明する。
導電性支持体と感光層との間には、必要に応じて、下引き層が設けられる。下引き層の形態は、光源に使用される波長域によって変わることがある。例えば、650〜780nmの長波長領域に発振波長を有するLD素子やLEDアレイ等の光源に用いた場合は、アルミニウムからの光の反射に起因したモアレが発生するため、下引き層若しくはそれに類似の反射防止薄膜の形成は必要不可欠であるが、発振波長が400〜420nm程度のLD素子を使用した場合には、表層近傍での吸収が多くなるため、本発明の具体例に記載するような下引き層は必ずしも必要でなく、アルミナのような1μm以下の薄膜や、ホールの注入を阻止するような半導体膜であっても良い。以下は長波長領域(赤外領域)に発振波長を有する光源を使用した場合の説明である。
下引き層を形成する理由は、支持体側からの電荷注入を阻止し帯電特性を安定させ、接着性を向上させ、モアレを防止し、上層の塗工性を改良し、残留電位を低減するなどを目的とする。したがって、ホール(正孔)の注入を阻止し、エレクトロン(電子)を通過させるような半導体膜を形成して、更にその上に中間層、若しくは下引き層を形成するような方法をとっても良い。一般に下引き層には樹脂を主成分とし、単位時間内に電位減衰を起こしにくい程度に高抵抗化した薄膜が形成される。下引き層は、その上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。また、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を分散し含有させてもよい。これらの下引き層は、適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。
更に本発明の下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えばゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層も有用である。
この他に、本発明の下引き層としては Alを陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン(パリレン=ユニオンカーバイト社の商品名)等の有機物や、SnO,TiO,CeO等の無機物を真空薄膜作製法にて設けた1010〜1013(Ω・cm)オーダーの電気抵抗を持つ薄膜が良好に使用できる。下引き層の膜厚は0.1〜20μmが適当であり、好ましくは1〜10μmである。
【0050】
2−4.電荷発生層
次に電荷発生層について説明する。
電荷発生層は、電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダー樹脂が用いられる。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料がある。
無機系材料には、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファス・シリコンなどが挙げられる。アモルファス・シリコンにおいては、ダングリングボンドを水素原子、ハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子などをドープしたものが良好に用いられる。
【0051】
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニールアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
【0052】
電荷発生層に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、ポリアリレート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミドなどが用いられる。これらのバインダー樹脂は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。また、必要に応じて低分子電荷輸送物質を添加してもよい。
【0053】
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイドなどの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
【0054】
正孔輸送物質としては、以下に表わされる電子供与性物質が挙げられ、良好に用いられる。
たとえば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニールアミン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリルアントラセン)、1,1−ビス−(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
電荷発生層は、電荷発生物質、溶媒及び結着樹脂を主成分とするが、その中には、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等のいかなる添加剤が含まれていても良い。
【0055】
電荷発生層を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法とが大きく挙げられる。前者の方法には、真空蒸着法、グロー放電分解法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、CVD法などが用いられ、上述した無機系材料、有機系材料が良好に形成できる。また、キャスティング法によって電荷発生層を設けるには、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノンなどの溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液を適度に希釈して塗布することにより、形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレー塗工法、ビードコート法などを用いて行なうことができる。
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.05〜2μmである。
【0056】
2−5.電荷輸送層
次に電荷輸送層について説明する。
電荷輸送層は画像形成に必要な表面電位を確保するために形成される。電荷輸送層は有機感光層単独でも本発明では使用可能であるが、感光体の耐久化、画像品質を維持するために、有機感光層(フィラー非分散電荷輸送層)の最表層面に更に、高硬度の無機フィラーの超微粒子を適当量添加したフィラー分散電荷輸送層を形成することが望ましい。本発明では、図5に示すように、電荷輸送層はフィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層から構成され、両電荷輸送層間に明確な界面が形成されないように構成される。明確な界面を形成しない様にすることによって、画像露光により発生したホール・エレクトロンペアー(正孔・電子対)の内、表層に向かって移動したホールはその大部分が界面近傍で捕獲されずに、表層に移動し帯電で付与された電荷を時間のロスなく、打ち消すことが可能になる。すなわち、光減衰特性の劣化が殆ど生じないため、高精細な画像品質の再現が可能となる。但し、フィラーが分散されているために、フィラーの分散量、粒径等に起因した若干のロスは生じる。
両電荷輸送層間に界面が形成された場合には、ホールの移動が制限されるために、光減衰特性の劣化、残留電位の上昇を招き、コントラスト電位の低下や、残像が起こりやすくなる。
界面を形成しないための塗工手段は、電荷輸送層の膜厚が10μm程度と薄い場合には、スプレー塗工法で作製することができ、2本のスプレーガンの一方にフィラー非分散電荷輸送層液を入れ、もう一方にフィラー分散電荷輸送層液を入れ、電荷発生層上に、まず、フィラー非分散電荷輸送層を塗工し、食指乾燥時間(数分)をおいて、引き続きフィラー分散電荷輸送層を塗工すればよい。電荷輸送層が25μmや30μmと厚く、フィラー非分散電荷輸送層が20μmと厚い場合には、まずフィラー非分散電荷輸送層を形成して、指触乾燥し、更に120〜130℃で加熱乾燥したあと、比較的短時間の内にフィラー分散電荷輸送層を形成し、感光体全体を130〜160℃の温度で10〜60分程度の時間加熱乾燥することで、問題なく感光体を作製できる。
電荷輸送層(フィラー非分散電荷輸送層+フィラー分散電荷輸送層)は電荷輸送成分とバインダ−成分を主成分とする混合物、ないし共重合体を適当な溶剤に溶解するか分散した後、これを要求される厚みになる様に塗布し、乾燥することにより形成できる。
【0057】
電荷輸送層の膜厚は10〜50μm、好ましくは10〜30μmに設定される。感光層全体のバラツキ(最大膜厚と最小膜厚の差)は感光層が薄いほど、塗布ムラの影響が出やすいため、細かく設定するのが望ましく、10μmの場合には±1μm、30μmの場合には±2μmの範囲内で設定されるのが好ましい。このうち、フィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層が明確な界面を有しない場合を除き、フィラー分散電荷輸送層膜厚の締める割合(占有率)は6.7%〜80%が好適である。
感光層膜厚が薄くなるほど静電容量が大きくなるため、電界強度は大きくなるが、高い帯電々位は確保でき難くなる。トナーの持っている電荷が小さければ薄い膜厚の感光体でも、現像能力は高くすることができるが、現在、市場で一般に使用されている小粒径のトナーでは、電圧現像にせざるを得ないため、一定以上の表面電位が必要である。
感光層の膜厚を薄くすれば、電荷移動の歪みが小さくなるため、高品位画像の再現が可能となる。一方、厚くするほど、静電容量が小さくなるため、高い帯電々位は確保できるが、電荷が移動する際、光の入力の際に歪められて、解像度が低下する傾向が認められる。
感光層の膜厚を10μm程度にすると、帯電々位はせいぜい−450V前後しか帯電しない。しかし、残留電位を−50V〜−100V程度に押さえ、現像バイアス電位を−350Vに設定すれば、コントラスト電位は250V〜300V程度確保できるため、実用的には問題のない作像を行なうことが可能である。
電荷輸送層は電荷発生層上にフィラー非分散電荷輸送層、フィラー分散電荷輸送層の順に形成する。これは、フィラー分散電荷輸送層が電荷発生層に直接接触している場合には、フィラー分散電荷輸送層と電荷発生層間で電荷の異常な移動が生じるため、斑点模様が画像に現れる。したがって、電荷発生層に接する領域ではフィラーを分散しない電荷輸送層であることが望ましく、膜厚としては少なくとも2μm以上形成されることが望ましい。
塗膜は、浸漬塗工法、スプレー塗工法などを用いることができる。
【0058】
フィラー分散電荷輸送層に添加されるフィラーは球形で高硬度であり、光学的に透光性を有し、電気抵抗は1012〜1013(Ω・cm)オーダーであることが望ましい。これは、感光層の耐摩耗性を向上し、表層に照射された光像は充分に電荷発生層に散乱なく届く必要があり、一方、帯電時に横方向への電荷の拡散を起こさず、画像流れや残留電位の蓄積を極力回避するためである。
フィラー分散電荷輸送層中のフィラーは、電荷輸送層中に均一に分散されているか、もしくは表層に向かって濃度勾配を高めた層構成の何れかが望ましいが、耐久性の維持という面からすると、均一分散の方が好適である。
フィラーの電荷輸送層への分散する量は要求される耐久性(摩耗、化学的、物理的な劣化に左右される)、画像品質(帯電々位、感度、残留電位などの経時特性により影響を受ける)によって決定されるが、フィラー分散電荷輸送層全重量の10重量%以上、40重量%以下が望ましい。10重量%以下では摩耗が急激に増加し、40重量%以上では残留電位の増加、感光層表面粗度の悪化や、表面粗度に起因してトナーフィルミングが起こりやすくなり、感光層の摩耗に抑制がかかり、画像流れを引き起こしやすくなる。
フィラー分散電荷輸送層の膜厚は、感光層中に分散するフィラー粒径や添加量によって左右され、感光体に要求される耐久性や、画像品質特性によって変える必要がある。耐久性という面から、フィラー分散電荷輸送層厚い方が望ましいが、フィラーの添加量が10重量%以上、40重量%以下の範囲内においては、8μm以上に厚くすると、残留電位の急激な上昇を招き、画像品質に影響が生じる。
一方、膜厚を薄くすると、解像性という面では、向上する傾向にあるが、耐久性という面では低くなる。膜厚としては少なくとも2μm以上に設定することが望ましい。
フィラー非分散電荷輸送層と、フィラー分散電荷輸送層の膜厚の比率配分という観点から、電荷輸送層を10〜30μmの範囲内に設定したとき、フィラー非分散電荷輸送層と、フィラー分散電荷輸送層が明確な層界面がない場合を除き、フィラー分散電荷輸送層の膜厚は電荷輸送層の6.7%〜80%にあることが望ましい。
図6に電荷輸送層の好適な膜厚の比率を示したグラフを示す。図6に示した10〜30(μm)の線内と2本の曲線に囲まれた枠内で良好な特性を得ることが可能である。
【0059】
電荷輸送層に使用される材料は以下の通りである。
電荷輸送層を構成する低分子電荷輸送物質にはオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダール誘導体、トリフェニールアミン誘導体、α−フェニールスチルベン誘導体、トニフェニールメタン誘導体、アントラセン誘導体などを使用することができる。
一方、高分子電荷輸送物質としては、以下に示す公知の高分子電荷輸送材料を用いることができる。例えば、
1)主鎖および/または側鎖にカルバゾ−ル環を有する重合体には、例えば、ポリ−N−ビニルカルバゾ−ル、特開昭50−82056号公報、特開昭54−9632号公報、特開昭54−11737号公報、特開平4−183719号公報に記載の化合物等がある。
2)主鎖および/または側鎖にヒドラゾン構造を有する重合体には、例えば、特開昭57−78402号公報、特開平3−50555号公報に記載の化合物等がある。
3)ポリシリレン重合体には、例えば、特開昭63−285552号公報、特開平5−19497号公報、特開平5−70595号公報に記載の化合物等がある。
4)主鎖および/または側鎖に第3級アミン構造を有する重合体には、例えば、N,N−ビス(4−メチルフェニル)−4−アミノポリスチレン、特開平1−13061号公報、特開平1−19049号公報、特開平1−1728号公報、特開平1−105260号公報、特開平2−167335号公報、特開平5−66598号公報、特開平5−40350号公報に記載の化合物等がある。
5)その他の重合体には、例えば、ニトロピレンのホルムアルデヒド縮重合体、特開昭51−73888号公報、特開昭56−150749号公報に記載の化合物等がある。
【0060】
本発明に使用される電子供与性基を有する重合体は、上記重合体だけでなく、公知単量体の共重合体や、ブロック重合体、グラフト重合体、スタ−ポリマ−や、また、例えば特開平3−109406号公報に開示されているような電子供与性基を有する架橋重合体等を用いることも可能である。
また、本発明における高分子電荷輸送物質として、主鎖および/または側鎖にトリアリールアミン構造を有するポリカーボネートが有効に使用される。
一方、バインダー成分として用いることのできる高分子化合物としては、例えば、ポリスチレン、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、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAタイプ、ビスフェノールCタイプ、ビスフェノールZタイプ或いはこれらの共重合体)、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂などの熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの高分子化合物は単独または2種以上の混合物として、また、電荷輸送物質と共重合化して用いることができる。
【0061】
電荷輸送層塗工液を調製する際に使用できる分散溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブなどのエーテル類、トルエン、キシレンなどの芳香族類、クロロベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類等を挙げることができるが、環境破壊を考慮してハロゲン系の溶媒の使用は避けた方が望ましい。
【0062】
次に、電荷輸送層中に分散するフィラーについて説明する。
本発明に使用されるフィラーは酸化物の絶縁体であり、バインダー樹脂に分散した場合、粒子とバインダー樹脂との界面にトラップが形成されやすい。このため、感光体を繰り返し使用した場合、残留電位が蓄積し、画像部電位の上昇を招くため、画像濃度の低下、解像度の低下が起こりやすい。したがって、分散性を良好にして、感光層の均一化をはかり、トラップの形成を阻止したり、トラップ密度を軽減するような添加物を添加することもできる。
また、画像形成にあたって感光体に電荷を付与する手段は、感光体に接触若しくは近接配置された帯電装置によって行なわれるが、帯電の際に発生したオゾンや窒素酸化物などのコロナ生成物が感光体表層に付着したり、感光層中に進入し、電気抵抗を低下させ、解像度低下などの画像品質低下を起こす。これを解消するために、酸化防止剤、可塑剤を少量添加することもできる。ただし、これらの添加物は常に必要なものではなく、電荷輸送層が薄い場合や、フィラーの添加量が少ない場合、あるいは画像システムによっては未添加とすることもできる。
フィラーを添加した電荷輸送層では、フィラーをバインダー樹脂中に適当量分散した塗工液をスプレー法やディッピング法などの塗工法を用いて目標の膜厚に塗工する。
フィラーは1012〜1014(Ω・cm)程度の固有抵抗を有し、撥水性を有し、その機能が持続されることが望ましい。
【0063】
フィラー材料は、有機性フィラー材料と無機性フィラー材料とがあり、有機性フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、アモルファスカーボン粉末等が挙げられ、無機性フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素などの無機材料が挙げられる。これらのフィラーの中で、フィラーの硬度の点から無機材料を用いることが耐摩耗性の向上に対し有利である。
特に、酸化チタンもしくはアルミナが本発明では望ましく使用できるが、より好ましくはアルミナ(特にはα型)である。これらのフィラ−は単独もしくは混合して用いることができる。
フィラー材料は、電荷輸送物質や結着樹脂、溶媒等とともに適当な分散機を用いることにより分散できる。
【0064】
フィラーの添加によって、感光層の表面粗さが大きくなると、文字エッジがギザギザになり、トナーや紙粉などの残留物のクリーニング性が悪くなり、クリーニング不良を起こす不具合を生じる。ブレードが接触しない領域でコロナ生成物などの汚染物質の残留が起こり、画像流れを起こしたり、トナーフィルミングさらには、クリーニングブレードのエッジの欠けによって、感光層が傷つきやすくなる。したがって、目標の耐摩耗性が達成でき、且つ良好な画像品質が得られるような、分散性良好な粒径のフィラーを選定する必要がある。感光層に分散されるフィラ−の一次粒径は電荷輸送層の光透過率や耐摩耗性、表面粗度等から選ばれる。
【0065】
例えば、図7に平均一次粒径と平均表面粗度の測定例(東京精密社サーフコム1400Dを使用して測定)を示す。測定サンプルはφ30mmの感光体であり、電荷輸送層は22μmのフィラー非分散電荷輸送層と、αアルミナフィラーを25重量%分散した5μmのフィラー分散電荷輸送層から構成される。図7に示すように、フィラーの一次粒径が0.2μm〜0.7μmでは、10点平均粗さ(RzJIS)、最大粗さRpとも1μm以下であり、画像形成およびトナークリーニングにおいては良好な数値を示す。
しかし、一次粒径が0.7μmを越すと表面粗度は急に大きくなる傾向にあり、一次粒径1.0μmのフィラーを分散した場合には、10点平均粗さ(RzJIS)は1.2(μm)、最大粗さRzは1.5(μm)となり、文字太りや解像度低下、クリーニングブレードのエッジに僅かに影響が生じるレベルになる。
このことから、感光層中に添加する一次粒径には0.7μm以下の粒径のアルミナを使用することが望ましく、下限値としては0.2μmであれば実用上問題ない画像品質、クリーニング性を確保することが可能である。
感光体表面の表面粗度があまり小さいと、クリーニングブレードが感光体表層に密着し易くなり、感光体の回転によって、ブレードエッジが引きずられ、感光体の摩耗を促進するばかりではなく、局部的に歪みが生じ、トナー抜けを引き起こす要因になる。
なお、電荷輸送層の最表面側が最もフィラー含有率が高く、支持体側が低くなるようにフィラー濃度傾斜を設けたり、電荷輸送層を複数層にして、支持体側から表面側に向かい、フィラー濃度が順次高くしたりするような構成にすることもできる。電荷輸送層に添加させる場合は、感光層に添加するフィラー量は、要求される耐刷枚数や画像品質あるいは、使用される複写プロセスや現像剤成分等によって変える必要がある。
【0066】
図8に、φ30μmのアルミニウムドラム上に下引き層を介して、22μmのフィラー非分散電荷輸送層を形成し、その上に一次平均粒径が0.3μmのアルミナフィラー(α−アルミナ)の添加量を変えて、フィラー分散電荷輸送層約5μmを形成した感光体での感光層の摩耗と画像ランクの評価結果の一例を示す。評価条件はリコー製イマジオMF2200機の接触帯電用の帯電部材に、−740の直流電圧と、1600V/1350Hzの交流を重畳した電圧を印加して、現像部位置の表面電位を−700Vに設定し、10万枚通紙ランニングとした。
感光層の摩耗はフィラーの添加量が少なくなるにしたがい急激に増加し、画像品質のランク(ランク5は良、ランク1を不可とし、評価対象は解像度、シャープ性、1ドット再現性である)は30重量%を境に低下する傾向があるが、40重量%では画像品質はなおランク4を維持している。このことから、フィラー分散電荷輸送層に添加するフィラー量は40重量%以下にするのが望ましく、10重量%以上であればフィラー分散電荷輸送層を5μmとしても、フィラー分散電荷輸送層は少なくとも10万枚以上の耐久性を維持している。但し、更に通紙を行なった場合、40重量%程度からフィルミング現象が起こりやすくなることも確認されていることから、感光層に添加するフィラー量を10重量%以上、40重量%以下の間で選定することが望ましい。
【0067】
本発明に記載の電荷輸送層には、感光層表面のガサツキをなくして滑らかにする手段として、例えば、レベリング剤を添加することは有効な手段である。レベリング剤としては、公知の材料を用いることができるが、微量で高い平滑性を付与することができ、静電特性に対する影響が小さい、シリコーンオイル系のレベリング剤がとくに好ましい。シリコーンオイルの例としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有シリコーンオイル等が挙げられる。また、塗工時の条件等によっても凹凸を低減することは可能である。例えば浸漬塗工において、感光体を引き上げた後、塗膜表面がまだウェットな状態のときに、フードで覆ったりすることで風の流れなどで表面を乱されないようにしたりすることで凹凸が低減される。また、塗膜表面付近の溶媒が急激に揮発すると表面だけが硬化して塗膜の内部が流動性を持った状態になり、この内部の塗膜がたれて凹凸が形成されることもあるので、ウェットな状態のときに感光体の周りに溶媒の蒸気層を形成し、溶媒を穏やかに揮発させることでレベリングが進行し、凹凸が低減され滑らかになる。
【0068】
また、スプレー塗工においては、エアースプレーによって塗膜を形成する場合、エアーの圧力や、エアー流量を適量にコントロールすることで、塗膜が流動的な状態での表面の乱れを抑えて凹凸を抑制することが必要である。ここで、エアー圧、エアー流量が大きすぎるとエアーの流れで塗膜の表面が乱れ、逆に小さすぎると、塗工液の液滴が均一にならなかったり、微粒化が不充分になったりして、塗膜の均一性が低下する原因となる。また、電荷輸送層を形成後、回転させつつ溶媒を揮発させるが、このときの回転速度が大きすぎると、まだ溶媒を含み流動性をもっている塗膜に遠心力がかかり、凹凸が強調される。また、逆に回転速度が小さすぎると、回転によるレベリングより重力によるたれの影響が勝り、凹凸が発生する原因となってしまう。そのため、塗膜がウェットな状態での感光体の回転速度を適正な値に設定することが必要である。
また、スプレー塗工においては、塗工液を供給するポンプの送液が一定であることが重要となる。すなわち、液の供給が一定でなく脈動を持っていたりすると、それがダイレクトに液の吐出量に影響を与えるため、付着量にムラが生じることになる。そのため、スプレーに液を供給するポンプとしては、脈動を抑えた多連式プランジャーポンプや、シリンジ型の超精密吐出装置などを用いることが好ましい。
これらの方法は単独で用いても良いが、複数組み合わせることで、より効果的にレベリングがなされ、凹凸が低減された電荷輸送層が形成される。
さらに、レベリングが不充分であった場合、電荷輸送層の凸部を摩耗してならすことも凹凸を小さくする方法として可能である。たとえば、膜厚計で凸部を検出し、その部分を研磨加工して凸部をなくすという方法が考えられる。
【0069】
本発明においては、耐環境性の改善のため、及び、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、電荷発生層、電荷輸送層、下引き層、保護層、中間層等の各層に酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、低分子電荷輸送物質を添加することができる。これらの化合物の代表的な材料を以下に記す。
【0070】
各層に添加できる酸化防止剤として、例えば下記のものが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
(a)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、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェノール)、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−ル)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、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)ブチリックアッシド]クリコ−ルエステル、トコフェロール類など。
(b)パラフェニレンジアミン類
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。
(c)ハイドロキノン類
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。
(d)有機硫黄化合物類
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。(e)有機燐化合物類
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。
【0071】
各層に添加できる可塑剤として、例えば下記のものが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
(a)リン酸エステル系可塑剤
リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸トリクロルエチル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリフェニルなど。
(b)フタル酸エステル系可塑剤
フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸メチルオレイル、フタル酸オクチルデシル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチルなど。
(c)芳香族カルボン酸エステル系可塑剤
トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリ−n−オクチル、オキシ安息香酸オクチルなど。
(d)脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤
アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−n−オクチル、アジピン酸−n−オクチル−n−デシル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジカプリル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−n−オクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジ−2−エトキシエチル、コハク酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、テトラヒドロフタル酸ジオクチル、テトラヒドロフタル酸ジ−n−オクチルなど。
(e)脂肪酸エステル誘導体
オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールヘキサエステル、トリアセチン、トリブチリンなど。
(f)オキシ酸エステル系可塑剤
アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチルなど。
(g)エポキシ可塑剤
エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸デシル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ベンジル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジデシルなど。
(h)二価アルコールエステル系可塑剤
ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−2−エチルブチラートなど。
(i)含塩素可塑剤
塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化脂肪酸メチル、メトキシ塩素化脂肪酸メチルなど。
(j)ポリエステル系可塑剤
ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリエステル、アセチル化ポリエステルなど。
(k)スルホン酸誘導体
P−トルエンスルホンアミド、O−トルエンスルホンアミド、P−トルエンスルホンエチルアミド、O−トルエンスルホンエチルアミド、トルエンスルホン−N−エチルアミド、P−トルエンスルホン−N−シクロヘキシルアミドなど。
(l)クエン酸誘導体
クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリ−2−エチルヘキシル、アセチルクエン酸−n−オクチルデシルなど。
(m)その他
ターフェニル、部分水添ターフェニル、ショウノウ、2−ニトロジフェニル、ジノニルナフタリン、アビエチン酸メチルなど。
【0072】
本発明では滑剤を各層に添加することができる。例えば、下記に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(a)炭化水素系化合物
流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、低重合ポリエチレンなど。
(b)脂肪酸系化合物
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸など。
(c)脂肪酸アミド系化合物
ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレインアミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミドなど。
(d)エステル系化合物
脂肪酸の低級アルコールエステル、脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステルなど。
(e)アルコール系化合物
セチルアルコール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロールなど。
(f)金属石鹸
ステアリン酸鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなど。
(g)天然ワックス
カルナバロウ、カンデリラロウ、蜜ロウ、鯨ロウ、イボタロウ、モンタンロウなど。
(h)その他
シリコーン化合物、フッ素化合物など。
【0073】
各層に添加できる紫外線吸収剤として、例えば下記のものが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
(a)ベンゾフェノン系
2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ4−メトキシベンゾフェノンなど。
(b)サルシレート系
フェニルサルシレート、2,4ジ−t−ブチルフェニル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなど。
(c)ベンゾトリアゾール系
(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、(2’−ヒドロキシ5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2’−ヒドロキシ5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2’−ヒドロキシ−3’−ターシャリブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
(d)シアノアクリレート系
エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、メチル−2−カルボメトキシ−3−(パラメトキシ)アクリレートなど。
(e)クエンチャー(金属錯塩系)
ニッケル(2,2’−チオビス(4−t−オクチル)フェノレート)ノルマルブチルアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルジブチルジチオカルバメート、コバルトジシクロヘキシルジチオホスフェートなど。
(f)HALS(ヒンダードアミン)
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ〔4,5〕ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンなど。
がある。
【0074】
3.真円度および真直度
高品位の画像品質を得るための要素の1つとして、感光体の真円度、真直度は重要である。
真円度が大きい、すなわち、いびつな円筒になっていると、感光体は偏芯して回転することになり、帯電不良、転写不良、クリーニング不良が生じ、真直度が大きいと、帯電ムラが起こり、画像濃度や色むらが起こりやすくなる。特に、50μm前後に微少ギャップを維持して帯電する非接触帯電方法の場合には、特に影響を受けやすい。また、接触帯電方法においても、直流のみで帯電を行なう場合には、感光体と帯電部材間のギャップは直ちに放電条件を左右し、ギャップが大きいほど帯電ムラを起こしやすくなるため、感光体の真円度、真直度の管理は特に重要である。
真円度および真直度ができるだけ小さい方が望ましいが、必要以上に小さい必要はなく、真円度では0〜20(μm)、真直度で±20μmに抑制することが望ましい。
真円度、真直度は導電性支持体の切削時、感光層塗布後の加熱乾燥時、フランジ装着時、制振部材内蔵時などで左右される。帯電部材に交流電圧を重畳して感光体を帯電する方法では、帯電時に耳に敏感な高周波音(以下振動音と称する)を発生する。この振動音を改善する一手段として、感光体の内壁に密着するように制振部材を内蔵させることが行なわれるが、この振動音を遅滞なく制振部材に伝達するためには、感光体の導電性支持体の肉厚はできるだけ薄い方が望ましい。しかし、薄くすることによって機械的強度が低下するために、制振部材を内蔵する際に変形するという問題がある。
導電性支持体を薄くすると、加工時の変形や、感光層の乾燥時の温度、制振部材の内蔵、フランジ取り付け時の圧入等で変形し、真円度、真直度が保証されなくなるため、画像品質上問題が発生する。
真円度、真直度は小さい方が望ましいが、本発明での検討結果では、真円度は20μm以下、真直度は±20μmに入っていれば、接触帯電部材を使用した場合においては帯電不均一化が問題ないレベルまで回避可能であり、クリーニングブラシを使用した場合においては球形度の大きいトナー(平均円形度0.97以上)であっても、クリーニング性を100%に近いレベルまで改善することが可能となる。
【0075】
平均円形度は、例えば、5μm以上のトナーを選別して、シスメックス社製FRIP−1000を用いて測定し、以下の式により算出する。
平均円形度=Σ(粒子像と同じ投撮面積を持つ円の周長÷粒子投撮像の周囲長)÷測定粒子数
測定粒子数は1000粒子以上として、計算には5μm以上の粒子径のものを対象とした。
【0076】
図9、図11にφ30mm感光体の長手方向13カ所、周方向90度毎に4カ所測定した真直度、図10、図12に長手方向13カ所測定した真円度の測定例を示す。これらの感光体はいずれもブチルゴム系の円柱状制振部材を内蔵しており、感光層を塗布する以前の素管(アルミニウム素管)の状態では、いずれも真円度は0〜20μm、真直度は±20μm内に入っていたものである。図9は±20μm、図10は0〜20μmの数値内に入った例、図11は±20μm、図12は0〜20μmの数値から外れた例である。図9の真直度は±20μm、図10の真円度は20μm以内に入っており、画像品質上の問題は起きていない。
図11の真直度は160度の位置で最大40μm程度の暴れを示しているが、50μmの間隙になる様に設計された非接触帯電部材を使用した場合、感光体との最近接点は10μmになり、帯電部材においては筋状ムラ汚染を生じ、帯電特性への影響が生じる。この暴れが大きくなるほど、非接触帯電部材では感光体と局部的な接触が起こり、また更に大きくなると帯電部材の持ち上がりが起こり、帯電ローラのいびつな回転となり、画像品質はムラの多い状態を呈する様になる。
【0077】
4.クリーニング部材
一般に使用されるクリーニングブレードの形状は、コストの面から、板厚が1.5〜3mm程度の短冊状弾性体(ポリウレタンゴム)が使用され、ゴム硬度はJIS硬度で75度前後である。このクリーニングブレードの欠点は、感光体に当接する部位のゴム硬度が低いために、感光体に摺接する際にブレードエッジが感光体の回転方向に引きずられて、線接触から面接触になり易い。このため、ブレード先端部が潰れ、変形、歪み等を起こして、感光体とブレード間に僅かな隙間を生じるため、トナーがブレードと感光体間に挟み付けられ、帯電装置の方に送り出される現象が生じる。すなわち、クリーニング不良が生じる。この様な状況ではいびつな形状の粉砕トナーであっても、トナー抜けは起こる傾向がある。図13にトナー抜けの模式図を示す。
【0078】
トナー抜けの要因は前記したように、感光体硬度不足に伴うクリーニングブレードエッジの感光層への潜り込み、クリーニングブレードの硬度不足に伴う変形、クリーニングブレードの形状、硬度、感光体表層の摩擦係数に起因する摺接時の感光体へのトナー圧接、感光体の真円度、真直度に起因するブレードの当接圧の変化、トナーの球形度などがある。
これらのトナー抜け、すなわち、クリーニング不良を解消するためのクリーニングブレードから見た改善手段は、クリーニングブレードの形状、硬度を好適な値に設定し、感光体と常に線接触を保つ様にして、感光体との間に隙間を作らないようにすることである。
したがって、クリーニングブレードは形状を維持するような高めの硬度が必要であり、望ましい数値としてはJIS−A硬度で80〜90度である。
【0079】
感光体の摩耗は、トナー、キャリア、紙粉(タルクなど)などの硬い異物がブレードで押しつけられるか、ブレードをすり抜けることによって生じることの方が寄与は大きい。
クリーニングブレードの硬度を高めることによってよって、感光層の摩耗が促進される懸念はあるが、これはクリーニングブレードの硬度と云うよりは、感光体のぶれや、クリーニングブレードの振動、トナー、キャリアの進入による現象による要因が大きいと思われる。これは精度の悪いレコードプレーヤーにレコード盤を載せて、ダイヤモンド針に2gr程度の荷重を掛けて回したときと、極めて精度が高く、ふれが皆無に近いレコードプレーヤーを回して、ダイヤモンド針に前記荷重の数倍の荷重を掛けたときでは、荷重が大きいにも関わらず、後者の方がレコード盤の摩耗が遙かに少ないといわれる。これは前者の場合は、ダイヤモンド針が左右に激しく揺れるために、その揺れにより、ダイヤモンド針でレコード盤の分子を切断するために起こることで、摩耗が促進される現象であり、ブレードが激しく揺れ動く場合にも同じような現象が起こっていると解釈できる。
【0080】
現状の短冊状クリーニングブレードを使用してクリーニング効率を高めるには、クリーニングブレードの感光体と当接する先端部(エッジ)硬度を高めることによって、ある程度の対応は可能であるが充分ではない。クリーニングを良好に行なうためには、クリーニングブレードの感光体と当接するエッジ形状は鋭角にVの字若しくはナイフエッジ状にカットされた形状にして、そのカット角度を図14に示す様に、θ1が15〜40(度)の鋭角にナイフエッジ状にシャープカットされた形状(180度回転した形状でも良い)のブレード、あるいは図15に示す形状で、θ2が30〜80(度)の鋭角にVの字カットされたブレード形状にすることにより良好にクリーニングすることが容易になる。
トナーはブレードエッジの所に滞留するが、この滞留があっても、ブレードの下側に潜り込ませないような構造にしないことが重要である。ナイフエッジ形状、Vの字形状は感光体との密着性を良好にし、また、トナーの滞留があっても、ブレードが潰れて、トナーに覆い被さることがないため、ブレード下に潜り込むことがなくなり、トナーのブレード抜けが起こりにくくなる。
【0081】
感光体に当接するエッジ部はできるだけ幅を持たない様にするのを好適とするが、側面から見てシャープにカットされた形状で、感光体と当接する部位の幅Wは0.5mmまでは許容可能である。すなわち0<W≦0.5(mm)とする。0.5mm以上の幅を持たせた場合には、感光体との間に僅かでも隙間が生じ、トナーが潜り込む機会が生じることとなり、クリーニング不良を起こすきっかけを作る。
【0082】
クリーニングブレードに使用されるブレードの板厚(最大幅)は2〜5mmが好適に使用され、図14および図15に記載の斜めカット面の長さL1およびL2は3〜8mm、好ましくは3〜6mmであり、支持基体の先端から、図16、図17及び図22に記載のブレードのエッジまでの自由長L4は3〜6mmに設定することが望ましい。これらの寸法は設置スペースと設定位置から決められるが、可能な限り厚い部材を使用した方が、クリーニング性の維持、クリーニング性の面から好ましい。
【0083】
これらの先端形状のブレードを固定する手段として、アルミニウム、燐青銅、鉄、真鍮などの金属、ポリカーボネート、塩化ビニール、デルリン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂、アルミナなどのセラミック部材を板やケーシングに加工してクリーニングブレードを取り付けることができるが、加工性や強靱性、温度変形がない、さびないなどの特性からクロムメッキした鉄板、アルミニウム板のような1mm〜3mm程度の肉厚の金属板が好適である。支持基体を加工してブレードを取り付ける手段は、図16〜図18に示すように、ケーシング状の支持基体にはめ込み固定する方法、金属板に曲げ加工を行ない、接着剤(両面テープ、1液性、若しくは2液性の接着剤、ホットメルト接着剤など)を用いて貼り付け固定するか、更に図19、図20の様にブレード上から押さえ板を取り付ける方法であっても良い。
【0084】
クリーニングブレードに使用される弾性体としてはポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ネオプレンゴムなどがあるが、耐久性、クリーニング性反発弾性特性などからポリウレタンゴムは好適に使用される。ポリウレタンゴムはポリオール、イソシアネート、および硬化剤を主原料とする。
ポリウレタンゴムは、脱水処理したポリオールとイソシアネートを混合して、70〜140(℃)の温度で100分程度反応して得られたプレポリマーに硬化剤を加え、予め140〜160℃に加熱しておいた成形機の金型に入れ50〜60分硬化を行なう。その後、金型から取り出し、必要な大きさに裁断機でカットされることによって得られる。
クリーニングブレードに使用するポリウレタンゴムは裁断機で先端部を斜めにカットするか、金型で図14、図15の形に成形した後、感光体に当接する部位のバリを図21の様にカットして先端部の厚みが0.5mm以下になる様に整える方法等がある。
0.5mm以下に規定する理由は、面接触の拡大により、トナーのブレード下への進入を極力排除するためであり、感光体が回転中においても線接触を維持するためである。
【0085】
支持基体に固定された図14、図16、図20に記載した形状の、クリーニングブレードの感光体への当接状態を図22に、図15、図17に記載した形状のクリーニングブレードの、感光体への当接状態を図23に示す。クリーニングブレードは感光体に対してカウンター方向(感光体の回転に対して逆らう方向)に設置される。カウンター方向に設置することにより、感光体に対して潜り込む様に働くため、トナーのすり抜けの機会が少なくなる。図14、図16、図20に記載した形状のクリーニングブレード感光体への当接角度θ3(図22)は、5〜85度の角度に設定することが可能であるが、好ましくは5〜30度である。
【0086】
一方、図15、図17に記載した形状のクリーニングブレード感光体への当接角度θ4(図23)は、40〜85度の角度に設定することが可能であるが、好ましくは40〜75度である。これらの当接角度は、感光体の大きさ、ブレードの幅によって適宜設定される。
【0087】
感光体にブレードのエッジが当接する当接圧(線圧)は一般に使用されるブレードの硬度より高めであるため、当接圧(線圧)は15g/cm〜40g/cmに設定されるのが望ましいが、クリーニング性、感光体に与えるスクラッチ等を鑑みて、15g/cm以上、25g/cm以下に設定するのが好ましい。15g/cm以下では、ブレードが硬いために、クリーニング不良が起こる可能性がある。25/cm以上に高く設定した場合には、硬度が従来使用品に比べ硬いために、感光体にブレードによるスクラッチが発生する可能性があるが、40g/cm以上に設定されてもスクラッチが入る可能性が高まるだけで、通常は浅い摺擦傷が入るだけで、感光体に硬い異物が刺さり、ブレードエッジに傷が生じた場合に以外を除いて、直ちに使用できなくなる訳ではない。
感光体の真円度、真直度が規定値内に入っており、感光体に異物付着なく、前記した条件を満足していれば、トナーの平均円形度が0.95以上、特には0.98以上の球形トナーであっても、実用上問題にならない程度に良好にクリーニングを行なうことが可能となる。
【0088】
5.感光体の摩擦係数、および低減化方法
感光層表面の摩擦係数を低いレベルで維持することは、感光層の耐摩耗性の向上、顕像化したトナー像の転写性向上、クリーニングブレードでのクリーニング性向上に有効である。すなわち、クリーニングブレードの感光体に対する摺擦圧を低減させ、トナーの感光体に対する付着力を弛める作用を与える。
摩擦係数の低減化手段としては、感光体表層に潤滑剤を付与する外添法(ブラシで掻き取った潤滑剤を感光体に付与する一例を図2に示す。(201)が潤滑剤、(202)が塗布ブラシである)感光層中に潤滑剤を含有させる内添法の何れかで行なわれるが、後者の手段はコロナ生成物が感光体表層に作用し、潤滑剤の作用を封じることがあるため、効果という面では前者の外添法の方が優れる。外添法は潤滑性を示すポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ステアリン酸亜鉛などの物質を、感光体表面に直接若しくは間接的な手段によって塗布することができる。直接的な方法としては粉末状の潤滑剤を袋に内蔵して、あるいはシート状の潤滑材を感光体表面に摺擦させながら付与する手段、間接的な方法は、トナー中に0.01〜0.2%程度分散して、あるいは潤滑剤、ブラシ、感光体の順に配列し、ブラシで掻き取った潤滑剤を感光体に付与する方法がある。
【0089】
潤滑剤を感光体に付与した場合、ポリテトラフルオロエチレンでは0.6の摩擦係数を0.2以下に簡単に下げることが可能である。ただし、摩擦係数があまり下がりすぎると、感光体に付着したコロナ生成物が削り取られないために、画像流れを起こしたり、コロナ生成物の膜にトナーが付着して、トナーフィルミングを起こしやすくなり、画像流れに到る場合がある。したがって、画像流れを起こさないための摩擦係数は、画像形成装置にセットした初期の値では0.3〜0.5であり、コピー100枚後の摩擦係数は少なくとも、0.3以上であることが好ましく、上限値はクリーニング性の維持と、耐摩耗性の向上、高品位画像の維持などの面から、0.45以下になる様にすることが望ましい。勿論一時的に0.45以上になっても、実用上は何ら問題ない。
【0090】
潤滑剤を付与しない場合は、初期に0.2程度ある感光体でも急激に摩擦係数が上昇し、20〜30枚で摩擦係数が0.6近くまで達するためで、この状態が維持されると、感光層摩耗のみならず、クリーニング不良、転写不良を起こしやすくなるためである。
通常、潤滑剤を付与しない、有機感光体やフィラー添加量の10重量%以下の感光体では、摩擦係数はコピー開始から50枚程度で、0.3程度あった摩擦係数でも0.6程度まで上昇するが、フィラーの添加量が多くなると共に、粒径が大きくなると共に、摩擦係数は0.6を切る傾向が見られる。潤滑剤を感光体に外添する場合はその付与手段によって摩擦係数は大きく振れるが、正常に供給され、コントロール性能が良好であれば、一端上昇した摩擦係数も低下に転じ、100枚〜200枚の間でほぼ安定したレベルに維持することができる。したがって、摩擦係数が通紙100枚時を規定すれば、それ以降の摩擦係数の動向がある程度予測可能である。
【0091】
なお、文中に記載の摩擦係数はオイラーベルト方式(オイラーの公式から算出された式)を使用して計算したものである。
測定用の感光体を台座に固定して、幅30mm、長さ290mmにカットした厚み85μmの上質紙(リコー社製、タイプ6200ペーパー、縦目使用)をベルトとして用意し、前記上質紙を感光体の上に乗せ、ベルト端部の一方に100grのおもりを取り付け、もう一方の片端に重量測定用のデジタル・フォース・ゲージを取り付け、デジタル・フォース・ゲージをゆっくり引き、ベルトの移動開始時の重量を読みとり、以下の式より(静止)摩擦係数μsを計算する。
【式1】
μs=2/π×ln(F/W)
ただし、μs:静止摩擦係数、F:読みとり荷重、W:分銅の重さ、π:円周率である。
なお、本測定法(オイラー・ベルト方式)については特開平9−166919号公報にも記載される。
【0092】
6.感光体の制振化方法
帯電部材に交流電圧を重畳した直流電圧を印加して、感光体を帯電する場合に感光体が振動を起こし、キーンという高周波音が発生する。また感光体の摩擦係数が高い場合に、クリーニングブレードとの摩擦抵抗が大きくなるために、やはり振動音(摺擦音)が発生する。これらの音は人間の耳に最も敏感な周波数帯域(800〜2500Hz)であるため、騒音問題となる。これらの振動音を改善する手段は感光体が振動しないような手段を講じることによって達成できる。制振効果の大きい手段は、感光体内部に損失正接tanδが0.5以上、好ましくは0.6以上、更に好ましくは0.8以上の、4mm以上の厚みの制振部材を、感光体内の空間長さの70%以上を占めるように感光体内壁に密着設置すれば、気にならない程度まで振動を押さえ込むことが可能である。図25に設置の一例を示す。図25はブチルゴムを材質とするテーパー形状の円筒状制振部材と、同じくテーパー状の円柱状の制振部材を組み合わせたもので、取り外しが容易な制振部材である。したがって、感光体、制振部材ともリサイクルが可能である。図25の例では、評価室の暗騒音が46dBのときに48dBまで押さえ込むことができ、制振部材を内蔵しない場合(54dB)に比べて、6dBの改善効果が達成できている。
【0093】
振動音の測定手段は、感光体上にローラ状の帯電部材を直接重ね、−800Vの直流電圧に1500V/1350Hzの交流電圧を重畳した電圧を印加し、30cm離れた位置に騒音計(例えば、アコー社の騒音計タイプ6224)を配置して、発振音を読みとることで確認できる。通常は音圧差が4dB以下であれば、気にならない程度に収まる。
制振効果を高めるためには、損失正接tanδの大きい部材(上記ブチルゴムに限定されない)を感光体内壁に、70%以上の長さ方向に占有するように密着挿入することおよび、リサイクルされることが重要である。
上記以外の改善方法としては、液状若しくはゲル状の物体を風船状の袋に入れ、感光体内壁に密着するようにセットする方法がある。
【0094】
【実施例】
以下、実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明がこれらの実施例によって限定されるものではない。
<評価用電子写真感光体>
1)フィラー非分散電荷輸送層を有する感光体の作製
評価用フィラー非分散電荷輸送層を有する感光体の作製は以下の手段で作製した。
φ30.0mm、長さ340mm、肉厚0.750mmのJIS3003系アルミニウム合金ドラムを導電性支持体として、下記組成の、下引層(UL)用塗工液、電荷発生層(CGL)用塗工液で順に浸漬塗工を行ない、各層毎に120℃20分の加熱乾燥により、3.5μmの下引層、0.2μmの電荷発生層を形成した。さらに、電荷輸送層(CTL)用塗工液に浸積塗工し、引き上げ速度条件を変化させ、フィラー非分散電荷輸送層を塗工した後、130℃20〜30分の加熱乾燥を行ない、2μm〜28μmの間で膜厚を変えたフィラー非分散電荷輸送層を有する有機感光体を作製した。下記記載の「部」はいずれも重量部を表わす。
【0095】
〔下引き層用塗工液〕
アルキッド樹脂                      6部
(ベッコゾール 1307−60−EL、大日本インキ化学工業社製)
メラミン樹脂                       4部
(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業社製)
酸化チタン(CR−EL、石原産業社製)         40部
メチルエチルケトン                  200部
〔電荷発生層用塗工液〕
下記構造のビスアゾ顔料                 10部
【0096】
【化1】

Figure 2004061560
ポリビニルブチラール                   2部
2−ブタノン                     200部
シクロヘキサノン                   400部
〔フィラー非分散電荷輸送層用塗工液〕
ビスフェノールZ型ポリカーボネート           10部
(帝人化成社製:Zポリカ Mv5万)
下記構造の低分子電荷輸送物質               8部
【0097】
【化2】
Figure 2004061560
テトラヒドラフラン                 200部
【0098】
2)フィラー分散電荷輸送層を有する感光体の作製
フィラー非分散電荷輸送層を塗布した有機感光体を加熱乾燥した後冷却し、引き続き、スプレー塗工法でフィラー分散電荷輸送層を2〜10μmの間で塗工した。
なお、冷却後引き続きフィラー分散電荷輸送層を塗工したのは、溶媒により界面が解け合い、明確な界面を形成させないためであるが、一晩程度の放置では殆ど問題はない。しかし、数週間放置すると酸化により、局部的にバリアができ、画像品質に悪影響が出やすい。
フィラー非分散電荷輸送層上に、下記記載のバインダー樹脂(ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂)と低分子電荷輸送物質(ドナー)、一次粒径が0.2、0.3、0.5、0.7および1μmの5種類の無機フィラー(α−アルミナ)を用意し、夫々の無機フィラーと分散助剤及び溶剤を硝子ポットに入れ、ボールミルで24時間分散させて塗工液を作り、スプレー法を用いて1〜5回往復させ、フィラー分散電荷輸送層を塗工した。触指乾燥の後、150℃20分間加熱乾燥させて、フィラー分散電荷輸送層を有する評価用電子写真感光体を作製した。
【0099】
[フィラー分散電荷輸送層塗工液](フィラー添加量25重量%の場合を例示する)
ビスフェノールZ型ポリカーボネート          10部
(帝人化成社製:Zポリカ Mv5万)
下記構造式の電荷輸送物質                 7部
【0100】
【化3】
Figure 2004061560
アルミナフィラー            5.7部(25重量%の場合)
(住友化学工業製AA−02〜AA−10、
平均一次粒径:0.2〜1.0μm、比抵抗≒2.5×1012Ω・cm)
テトラヒドロフラン                 400部
シクロヘキサノン                  200部
分散助剤                     0.08部
(BYK−P104 ビックケミージャパン製)
作製した感光体の特性一覧を表1に示す。
【0101】
【表1】
Figure 2004061560
【0102】
<帯電部材>
1)接触帯電用の帯電部材
本発明の実施例に記載の帯電部材は、6mmの真鍮製ロット棒にカーボンを均一分散し、電気抵抗を6×10Ω・cm(100VDC印加時)に調整したエピクロルヒドリンゴムを3mmの厚さになるように塗布して研磨し、その層上にエピクロルヒドリンゴムにカーボン、シリカ、フッ素樹脂を分散し電気抵抗が(3〜5)×10Ω・cm(100VDC印加時)になる様に調合したエピクロルヒドリンゴムを厚さ1mmに均一塗布して、φ14mm×314mm(有効帯電幅:312mm)の寸法形状にしたものである。(電子写真複写機 イマジオMF2200に使用)
【0103】
2)非接触帯電用の帯電部材
8mmの真鍮製ロット棒に電気抵抗が(4〜6)×10Ω・cm(100VDC印加時)となるカーボン、シリカ、フッ素樹脂を分散したエピクロルヒドリンゴムを、φ6mmの真鍮製ロット棒に厚さが1mmとなる様に塗布したφ10mm×327mm(有効帯電幅:308mm)の帯電部材を作製した。この帯電部材の両端部から1.5mm内側に、厚さ49μm、幅8mm、長さ31mmの菱形にカットしたPET(ポリエチレンテレフタレート)を張り付けスペーサーとした非接触帯電部材を作製した。感光体と帯電部材間の距離は平均で53μmであった。(カラーレーザービームプリンタ イプシオカラー8000に使用)
【0104】
<制振部材>
制振材の材料に損失正接tanδが0.8のブチルゴムを用い、金型成型により作製した。
形成後の弾性体Aの寸法は、肉厚部がφ24.7mm、肉薄部がφ12.7mm、肉厚部の中央部にフランジの電極用の凹み(φ22mm、深さ6mm)を形成した円柱状の制振部材、弾性体Bは肉薄部が2mmt、肉厚部が8mmtで、外形が28.2mmの円筒状制振部材であった。長さは弾性体A、Bとも312mmであった。なお、感光体の内径は28.5mmである。
感光体に挿入する前に弾性体Aの外側、および弾性体Bの外側にフッ素系潤滑剤(PTFE粉末 商品名ルブロンL−5 ダイキン工業製)を不織布につけてほぼ均一に塗り、あらかじめ片側にフランジをセットしておいた感光体の中に弾性体Bを挿入し、次に、弾性体Aを挿入し、弾性体Aを軽くたたきながら完全に挿入した後、反対側のフランジをセットした。感光体へのセット状態は図25の通りである。
【0105】
<感光体表層の摩擦係数低減化方法>
本発明では、トナー中にステアリン酸亜鉛を0.02重量%添加することによって、現像剤を介して感光体表層に潤滑剤を付与する方法で行なった。
【0106】
<現像剤=キャリア+トナー>
キャリアには、重量平均粒径58μmの磁性キャリア(FPC−300LC)を使用した。
乳化重合法で作製された重量平均粒径が約4.6μmで、平均円形度0.981〜0.987の球形トナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)をトナー[1]とする
粉砕法で作製された重量平均粒径6.3μm、平均円形度0.914のトナーをトナー[2]とする。
これらのトナーはキャリアに対して5重量%の割合で添加して現像剤とした。
これらのトナーには感光体表層の摩擦係数を低減化させる手段として、ステアリン酸亜鉛が0.02重量%含有される。
【0107】
<クリーニングブレード>
クリーニングブレード[1]
JIS−A硬度74度、81度、87度、92度の4種のポリウレタンゴム製クリーニングブレードを金型成形によって作製した。形成後の寸法は板厚が2.8mm、高さ15mm、長さ320mm、斜めカット部の長さが4mmの台形状(形状は図21の通り)である。感光体との当接部のバリをカットし、カット部の幅は約0.3mmとなった。JIS−A硬度の測定はJIS K 6301に準じて作製された(株)テクロックGS−701Nを使用した。
前記ブレードを板厚0.8mmで8度の角度に曲げた長さ363mmの鉄板に、斜めカット部を感光体の回転方向の上流向き(転写装置側)にして、エポキシ系の2液性接着剤(アラルダイト8 254−01 バンティコ社)を使用して、自由長が5mmになるように接着しクリーニング部材を完成した。(電子写真複写機 イマジオMF2200に使用)
【0108】
クリーニングブレード[2]
JIS−A硬度が87度のポリウレタンゴム製クリーニングブレードを、型によって作製した。形成後の寸法は板厚が2.8mm、高さ10mm、長さ325mm、斜めカット部の長さが3mmの台形状である。感光体との当接部のエッジはバリをカットし、カット部の幅は約0.2mmとなった。形状は図21の通りである。JIS−A硬度の測定はJIS K 6301に準じて作製された(株)テクロックGS−701Nを使用した。
そのブレードを板厚0.8mmで直角に曲げた325mmの鉄板に、エポキシ系の2液性接着剤(アラルダイト8 254−01 バンティコ社)を使用して、斜めカット部を感光体の回転方向の上流向き(転写装置側)にして、自由長が4.5mmになるように接着して、クリーニング部材を完成した。(カラーレーザービームプリンタ イプシオカラー8000に使用)
【0109】
<評価方法>
感光体およびクリーニングブレード用の評価機として、光源の発振波長を655nmとするLD素子を用いた接触帯電方式で、感光体と現像装置、クリーニングブレードが一体構成となったプロセスユニットを内蔵する、乾式電子写真複写機(イマジオMF2200、リコー製)、および非接触帯電方式、感光体とクリーニングブレードを一体構成とするプロセスユニットを内蔵する4連タンデム方式のカラーレーザービームプリンタ[CLBP](イプシオカラー8000、リコー製)を用意した。
評価用に用意した電子写真複写機(イマジオMF2200、リコー製)は帯電装置への高圧電源供給が直流電圧であるため、交流電圧が重畳可能な高圧電源(長野愛知電気製 タイプHV−255)を別途用意し、標準設定の直流電源と切り替えながらの評価を実施した。
帯電部材に交流重畳直流電圧を印加するする場合には、交流電圧を1500V/1350Hzに固定し、直流電圧を調整して、現像装置位置での暗部電位を設定した。
カラーレーザービームプリンタは標準設定(デフォルト)の状態で使用し評価を行なった。
評価枚数はA4サイズ各5万枚(A4サイズ)とし、初期の感光層膜厚と5万枚後の膜厚を渦電流式膜厚計(フィッシャー社製 タイプMMS)を使って測定し、感光層の摩耗量を評価した。
鉛筆硬度はJIS K 5401に基づいて作製された鉛筆引っ掻き試験器(表面性測定器 新東科学社製 HEIDON−14型)とJIS規格標準鉛筆(三菱鉛筆“ユニ”)とを使用し、加重に100gの分銅を用いて、測定用に作製した感光体を50×80(mm)の大きさに切断して測定した。
真円度、真直度は表面粗さ輪郭形状統合測定器(東京精密社製 サーフコム1400D)を用いて、感光体長手方向13カ所、周方向90度毎に4カ所測定した。
摩擦係数の測定は、測定に供する感光体を台座に固定して、幅30mm×長さ290mm×厚み85μmの上質紙(リコー社製、タイプ6200ペーパー、縦目使用)をベルトとし、前記上質紙を感光体の周方向に乗せ、ベルト端部の一方に100grのおもりを取り付け、もう一方の片端に重量測定用のデジタル・フォース・ゲージを取り付け、デジタル・フォース・ゲージをゆっくり引き、ベルトの移動開始時の重量を読みとり、オイラーの方式より導き出された下式より(静止)摩擦係数μsを算出した。
μs=2/π×ln(F/W)
ただし、μs:静止摩擦係数、F:読みとり荷重、W:分銅の重さ、π:円周率
画像品質評価は、電子写真複写機で評価する場合は、画像品質評価は、JISZ 6008にしたがって作成された試験票板(コダック社製)を使用して解像度を評価し、別途用意したリコー製テストチャートでドットパターンの再現性及び地肌汚れの評価を実施した。
一方、カラーレーザービームプリンタで評価する場合は、別途用意したパソコンに入力した各種パターンを使用して、解像度、1ドットパターンの再現性、ノイズ、色むら等についての評価を行なった。
評価時以外の通紙ランニング中の原稿は両評価機とも画像面積6%の画像パターンを使用し、22〜24(℃)/58〜65(%RH)環境にて通紙ランニングを行なった。
評価は初期、100枚後(摩擦係数測定のみ)、5万枚後に行なった。
【0110】
実施例1〜4
評価用の感光体として、表1に記載のNo.4(実施例1)、No.5(実施例2)、No.6(実施例3)、No.7(実施例4)のサンプルを使用した。評価用に用意した電子写真複写機に搭載したこれらの感光体は、いずれも図23の様な制振性の高い損失正接tanδが0.8の制振部材を密着内蔵したもので、真円度、真直度は夫々0〜20μm、±20μmを満足したものである。
感光体に印加する現像装置位置での電界強度は、No.4のサンプルでは4.5×10V/cm、No.5のサンプルでは3.04×10V/cm、No.6のサンプルでは2.33×10V/cm、No.7のサンプルでは2×10V/cmとして、5万枚の通紙ランニングを行なった。
感光体サンプルは、電荷発生層上に2〜28(μm)の間で、4種類の膜厚を変えて塗布したフィラー非分散電荷輸送層上に、一次平均粒径が0.3μmのα−アルミナをフィラー分散電荷輸送層の25重量%になる様に添加して、2〜8μmの膜厚に積層した。
フィラー分散電荷輸送層の電荷輸送層に対する膜厚の比率は80%〜6.7%である。また、感光体の10点平均粗度は0.48μm台であり、鉛筆硬度はHB〜Hであった。
【0111】
これらの感光体を硬度81度に調整して作製されたクリーニングブレードを搭載し、感光体に対する当接圧が24.0g/cmになる様に、評価用の電子写真複写機の感光体ユニットにセットした。
トナーは平均円形度0.981〜0.987のブラックトナーを使用し、キャリアに対して5重量%を混合した。なお、トナーへの潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)は未添加である。
これらの評価結果を表2に示す。
【0112】
実施例に使用したフィラー分散電荷輸送層の膜厚の割合が6.7%〜80%のサンプルのいずれにおいても、画像品質は良好で、表には記載していないが、7.1〜9.0本/mmの高解像度を示し、ハーフトーン再現性も良好であった。一方、平均円形度の高いトナーを使用した場合は、帯電部材が若干汚れる程度の漏れは確認されたが、画像には影響は認められず、実用上の問題は発生しなかった。また、高硬度のブレードを使用した影響はクリーニング性が高いため、ブレードの下を通過するトナーが遮断されることもあって、感光体には画像には出ない程度のブレードによる軽い摺擦傷は生じるものの、深いスクラッチの発生は認められなかった。
【0113】
【表2】
Figure 2004061560
※表中μは摩擦係数を表わし、添え字の0は初期、0.1Kは100枚、50Kは5万枚を示す。摩耗量は初期の感光層の膜厚から5万枚後の膜厚を引いた値で、13ポイントの平均値である(以下の実施例も同様)。判定の○は良好を示す(以下の実施例も同様)。
【0114】
実施例5〜6
感光体サンプルNo.5(実施例5)およびNo.6(実施例6)のサンプルを用い、平均円形度0.91の粉砕トナーを使用し、実施例1〜4に同じ内容で評価を行なった。感光体に印加する電界強度をNo.5で3.04×10V/cm、No.6では2.33×10V/cmとした。結果を表3に示す。
【0115】
円形度の低い粉砕トナーを使用した場合は、トナーのブレード抜けはほぼ皆無であり、極めて良好なクリーニング性を示した。また、解像度も6.3〜8本/mmと良好であり、濃度ムラも皆無であった。感光層の摩耗は重合トナーを使用した場合に比べて、少し多めとなったが、8μmのフィラー分散電荷輸送層にすることにより、高画質で高耐久化が可能となった。
【0116】
【表3】
Figure 2004061560
判定の◎は優秀を示す(以下の実施例も同様)。
【0117】
実施例7〜9
乳化重合方法で製造した平均円形度が0.981〜0.987のブラックトナーに、潤滑剤として平均粒径0.3μmのステアリン酸亜鉛を0.03重量%添加したトナーと、キャリア(FPC−300LC)とを5重量%になるよう混合した現像剤を使用した。一方、感光体として、制振部材を内蔵しないNo.5(実施例7)、No.6(実施例8)、No.7(実施例9)を使用して、実施例1〜4の同様の内容で感光体評価を行なった。結果を表4に示す。これらの感光体はいずれも真円度が0〜20μm、真直度が±20μmを満足する感光体である。
【0118】
トナー中に潤滑剤を極微量添加することによって、感光体の摩擦係数が低減化する効果がもたらされた。その結果、トナーの感光体への付着力が弱められ、画像品質の向上、特には転写効率のアップが生じ、感光体上の残留トナーが少なくなり、クリーニング性に好結果が得られ、クリーニング性は実施例2〜4の結果よりも更に改善効果を高めることができた。解像度は実施例2〜4同様な結果であったが、よりシャープになった。感光層の摩耗は摩擦係数が低下したため、改善が見られ、更に、低摩耗となった。
【0119】
【表4】
Figure 2004061560
【0120】
比較例1〜5
表1に記載のNo.1(比較例1)およびNo.2(比較例2)のフィラー非分散電荷輸送層の感光体、No.3(比較例3)、No.6(比較例4)およびNo.7(比較例5)のサンプルを使用して、クリーニングブレードをJIS−A硬度77度の評価用電子写真複写機に標準設置されている短冊状のポリウレタンブレード(幅2mm×13mm×320mm、自由長8.5mm)に戻して5万枚の通紙ランニングを行なった。
感光体に対する現像装置位置での電界強度を、No.1では3.18×10V/cm、No.2では2.86×10V/cm、No.3では5.8×10V/cm、No.6では2.33×10V/cm、No.7では2×10V/cmに夫々設定した。現像剤に使用したトナーは平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーであり、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を使用した。
その他の条件は実施例1〜4に記載の方法で行なった。結果を表5に示す。
【0121】
No.3の感光体のように、フィラー分散電荷輸送層の膜厚比が0.83と大きい場合は、フィラー分散電荷輸送層の膜厚が最大でも8μm程度に抑えないと、解像性や残留電位に影響が生じるため、フィラー非分散電荷輸送層の膜厚は薄くせざるを得ない。この様な状況では、静電容量が大きくなってしまうために、電界強度が大きくなってしまい、画像形成に必要な表面電位が低くなってしまい、画像濃度が低く、クリーニング性も不充分であったためにプアーな画像品質となった。
No.3以外の感光体においても、フィラー平均球形度が高い乳化重合法で製造した球形トナーは短冊状のクリーニングブレードではクリーニングが不充分であり、特にフィラー非分散電荷輸送層のみの感光体(No.1およびNo.2)では、更にクリーニング不良が悪化する傾向が見られた。クリーニング不良が起きたことによって、帯電部材に著しい汚れが帯状に生じ、ハーフトーン画像では僅かに筋の発生が確認された。
フィラー非分散電荷輸送層のみの感光体では感光層の硬度が低い(鉛筆硬度でB)ためと、摩擦係数が高い(0.6以上)ための現象と考えられるが、フィラー分散電荷輸送層を有する感光体でもクリーニング不良が生じたのは、前記したようにブレードのエッジの歪みによるものと解される。
また、フィラー非分散電荷輸送層のみのNo.1およびNo.2の感光体は、摩耗が大きくなり、耐久性が不充分である以外に、現像剤中のトナーの流動剤として添加しているシリカや酸化チタンの、感光層への潜り込み(刺さり)が生じ、ハーフトーン画像にムラを生じる要因となった。
【0122】
【表5】
Figure 2004061560
表中、×はクリーニング不良、画像品質悪化のため、実用性を持たないことを意味する。
【0123】
実施例10〜13
フィラー分散電荷輸送層中のフィラー分散量を変えて評価用感光体を作製した。使用した感光体サンプルは表1中のNo.8〜No.13で、フィラー分散電荷輸送層中のフィラー分散量は、夫々、No.8では10重量%(HB)(実施例10)、No.9では20重量%(HB)(実施例11)、No.10では30重量%(H)(実施例12)、No.11では40重量%(H)(実施例13)とした。括弧内は鉛筆硬度。これらの感光体には損失正接tanδが0.8のブチルゴムからなる制振部材を内蔵し、真円度、真直度はいずれも20μm、±20μmの範囲内である。
鉛筆硬度向上のためのフィラーには平均粒径0.5μmのα−アルミナを使用し、電荷輸送層の膜厚を27μm、フィラー分散電荷輸送層の膜厚を5μmとした。このときの現像装置位置での電界強度は2.2×10V/cmとした。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。クリーニングブレードは、JIS−A硬度81度の鋭角にシャープカットされた図20の形式のブレードを当接圧(線圧)24g/cmに設定して、電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。
サンプルの表面粗度は表1に示すように10点平均表面粗度で0.4〜0.8を満足している。結果を表6に示す。
クリーニング性はフィラー分散量が10重量%程度ではやや不良気味であるが、20重量%になると、殆ど問題ない程度にクリーニング性が維持される。画像品質は20、30重量%が良好で、フィラー分散量が少ないと、クリーニング性の低下による帯電ローラの汚染で、フィラーが40重量%になると、摩耗が抑制されるためにコロナ生成物の除去が充分でないために、局部的に解像性低下(4.0〜4.5本/mm)が生じた。
すなわち、フィラー添加量の好適な範囲は10重量%、40重量%を除いた範囲が良好と判断される。
【0124】
【表6】
Figure 2004061560
表中、△は枚数が5万枚の評価時点で、僅かにクリーニング性や画像品質に問題があることを意味する。(以下の実施例も同様)
【0125】
実施例14〜17
フィラー分散電荷輸送層に分散する一次平均粒径が0.2〜0.7μmの評価用感光体を作製した。使用した感光体サンプルは表1中のNo.12〜No.15で、フィラー分散電荷輸送層中のα−アルミナフィラーの一次粒径は、夫々、No.12では0.2μm(HB)(実施例14)、No.13では0.3μm(H)(実施例15)、No.14では0.5μm(HB)(実施例16)、No.15では0.7μm(H)(実施例17)とした。括弧内は鉛筆硬度。これらの感光体には損失正接tanδが0.8のブチルゴムからなる制振部材を内蔵し、真円度、真直度はいずれも0〜20μm、±20μmの範囲内である。
フィラーの添加量は25重量%で電荷輸送層の膜厚を27μm、フィラー分散電荷輸送層の膜厚を5μmとした。このときの現像装置位置での電界強度は2.2×10V/cmとした。表面粗度はいずれも10点平均粗さは0.4μm〜0.8μm内であり、最大粗さも1.0μm以下である。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。クリーニングブレードは、JIS−A硬度81度の鋭角にシャープカットされた図22の形式のブレードを当接圧(線圧)24g/cmに設定して、電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。評価結果を表7に示す。
フィラー分散電荷輸送層中の一次平均粒径を変えることによって、表面粗度が変化するが、上記表面粗度の範囲内のサンプルはいずれも、クリーニング性、画像品質とも良好であった。
【0126】
【表7】
Figure 2004061560
【0127】
比較例6〜8
フィラー分散電荷輸送層に分散する一次平均粒径1.0μmの分散量を20、30、40重量%と変えた評価用感光体を作製した。使用した感光体サンプルは表1中のNo.16〜No.18で、フィラー分散電荷輸送層中のα−アルミナフィラーの分散量は、夫々、No.16で20重量%(H)(比較例6)、No.17では30重量%(2H)(比較例7)、No.18では40重量%(2H)(比較例8)とした。括弧内は鉛筆硬度。これらの感光体には損失正接tanδが0.8のブチルゴムからなる制振部材を内蔵し、真円度、真直度はいずれも20μm、±20μmの範囲内である。
フィラーの添加量は25重量%で電荷輸送層の膜厚を27μm、フィラー分散電荷輸送層の膜厚を5μmとした。このときの現像装置位置での電界強度は2.2×10V/cmとした。表面粗度はいずれも10点平均粗さは0.8μm以上であり、最大粗さも1.0μm以上である。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。クリーニングブレードは、JIS−A硬度81度の鋭角にシャープカットされた図23の形式のブレードを当接圧(線圧)24g/cmに設定して、電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。評価結果を表8に示す。
フィラーの一次平均粒径が1.0μmであっても、分散量を少なくすることによって、表面粗度が低く抑えられる傾向はあるが、感光層上にフィラーの凸部があるために、クリーニング性、画像品質共に影響が出る傾向があり、トナー抜けによる、帯電部材の汚れや、地汚れが微かに発生した。また分散量が多くなるにつれ、表面粗度が大きくなり、クリーニング性、画像品質とも悪化が見られた。
【0128】
【表8】
Figure 2004061560
【0129】
実施例18〜19
表1に記載のNo.15と同等の感光体を2本用意し、JIS硬度が81度(実施例18)、87度(実施例19)、のポリウレタンゴムブレードを感光体ユニットにセットし、当接圧(線圧)を24g/cmに設定して電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。
フィラー分散電荷輸送層中のフィラーは平均粒径が0.7μmα−アルミナとし、添加量は25重量%で、電荷輸送層の膜厚は27μm、フィラー分散電荷輸送層の膜厚は5μmである。この感光体に印加される現像装置位置での電界強度は、2.2×10V/cmとした。表面粗度はいずれも10点平均粗さは0.8μm以上であり、最大粗さも1.0μm以上である。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。評価結果を表9に示す。
JIS−A硬度が81度、87度のブレードとも殆どトナー抜けは確認されず、画像への影響もなく、良好な画像品質であった。
【0130】
【表9】
Figure 2004061560
【0131】
比較例8〜9
表1に記載のNo.15と同等の感光体を2本用意し、JIS硬度が74度(比較例8)、92度(比較例9)、のポリウレタンゴムブレードを感光体ユニットにセットし、当接圧(線圧)を24g/cmに設定して電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。
フィラー分散電荷輸送層中のフィラーは平均粒径が0.7μmのα−アルミナとし、添加量は25重量%で、電荷輸送層の膜厚は27μm、フィラー分散電荷輸送層の膜厚は5μmである。この感光体に印加される現像装置位置での電界強度は、2.2×10V/cmとした。表面粗度はいずれも10点平均粗さは0.8μm以上であり、最大粗さも1.0μm以上である。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。評価結果を表10に示す。
評価した結果、JIS−A硬度が74度および92度のブレードとも良い結果では無かった。硬度が低い場合には、従来の短冊状のクリーニングブレードより良好ではあったが、トナー抜け現象は生じ、帯電ローラにトナー付着が生じ、ハーフトーン画像に僅かに筋模様が生じた。
一方、硬度が92度と大きい場合には、74度の硬度のブレードよりは更にトナー抜けは良くなったが、感光体上に僅かにトナーの付着が見られ、帯電部材に薄くトナー付着が見られたが、5万枚時点では画像への影響はハーフトーン画像に僅かに濃淡差が見られる程度の微少な影響であった。
【0132】
【表10】
Figure 2004061560
【0133】
実施例20
評価用の感光体として表1のNo.6の感光体を4本(マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)、ブラック(Bk)用)用意した。クリーニングブレードにはJIS−A硬度87の図20に図示するシャープカットされた形態のブレードを当接圧(線圧)21.5g/cmになる様に感光体ユニットに取り付けた。
平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造したM、Y、C、およびBkトナーに、平均粒径0.3μmのステアリン酸亜鉛を0.03重量%添加したトナー、キャリアには重量平均粒径58μmの磁性紛(FPC−300LC)を使用し、5重量%濃度の現像剤を現像ユニットに投入した。
感光体ユニットおよび現像装置を、評価用に用意したカラーレーザービームプリンタに搭載し、現像位置での感光体に印加される電界強度は2.5×10V/cmとして、5万枚のランニング評価を実施した。結果を表11に示す。表中上よりマゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)、ブラック(Bk)の結果を示す。
トナー中にはいずれも潤滑剤が入っているため、トナーのクリーニング性は良好で、トナーフィルミングの兆候は見られなかった。1ドット再現性も良好で、ドット間のにじみはなく、良好なカラー再現性を示した。
【0134】
【表11】
Figure 2004061560
【0135】
比較例10〜12
評価用感光体サンプルとして、表1に記載のNo.19(比較例10)、No.20(比較例11)、No.21(比較例12)の感光体を用意した。No.19の感光体についての真直度および真円度の測定結果を図26および図27に示す。真円度は0〜20(μm)を満足しているが、真直度は+20μmを大きく外れ、+35μmを示している。No.20、No.21の感光体は図示しないが、真円度は22〜24μm、真直度は+30〜45μmと+20μmを大きく外れている。
クリニングブレードには、JIS硬度が87度の図22に示す形状のポリウレタンゴムブレード(先端部エッジの幅0.2mm)を感光体ユニットにセットし、当接圧(線圧)を30g/cmに設定して電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。
フィラー分散電荷輸送層中のフィラーは平均粒径が0.3μm(No.19、20)および0.5μm(No.21)のα−アルミナとし、添加量は25重量%で、電荷輸送層の膜厚は20μm(No.19)、27μm(No.20、21)、フィラー分散電荷輸送層の膜厚は5μmとした。この感光体に印加される現像装置位置での電界強度を、No.19のサンプルが3×10V/cm、No.20、21のサンプルが2.2×10V/cmとした。表面粗度はいずれも10点平均粗さで0.5μm前後であり、最大粗さは0.7μm前後である。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤非分散ブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。評価結果を表12に示す。
感光体の真円度、真直度が大きい場合は、感光体が歪んでいることを意味するが、感光体と帯電部材間および感光体とクリーニング部材間の距離が不均一になるため、帯電ムラおよび、クリーニング不良(トナー抜け)の要因となる。比較例10のサンプルでは真円度は0〜20μmの中に入っているが、真直度の暴れが大きいため、トナー抜けが局部的に起こり、筋状にフィルミング、擦り傷が発生した。また、帯電ローラに汚れが起こり、また画像ムラも若干生じた。一方、比較例11および12では真円度、真直度とも大きいため、クリーニング性不良、コピー画像上に薄い濃度ムラが生じ、局所的に解像度が5.6本/と低い領域があった。さらに、微かに地肌汚れが認められた。
【0136】
【表12】
Figure 2004061560
【0137】
実施例21〜22
表1に記載のNo.1の感光体(実施例21−フィラー添加なし、膜厚22μm)、No.2の感光体(実施例22−フィラー添加なし)を使用した。鉛筆硬度はいずれもBであった。これらの感光体には制振部材は内蔵していない。真円度、真直度はいずれも20μm、±20μmの範囲内である。
感光体に印加する現像装置位置での電界強度はNo.1のサンプルで2.7×10V/cm、No.2のサンプルで2.14×10V/cmとした。感光体の表面電位−600Vに相当する電界強度である。
トナーには平均円形度0.981〜0.987の乳化重合法で製造した潤滑剤を0.03%分散したブラックトナーを使用し、キャリア(FPC−300LC)に対し5重量%添加した現像剤を現像ユニットに投入した。クリーニングブレードは、JIS−A硬度87度の鋭角にシャープカットされた図20の形式のブレードを当接圧(線圧)22g/cmに設定して、電子写真複写機による5万枚の通紙ランニング評価を実施した。
サンプルの表面粗度は表1に示すように10点平均表面粗度で0.09〜0.1であった。結果を表13に示す。
電荷輸送層を、フィラーを添加しないフィラー非分散電荷輸送層にした場合には、感光層表面が柔らかいという状況にあるため、フィラーを分散した感光層に比べ、若干劣る傾向にはあったが、従来の短冊状のクリーニングブレードに比較して、明らかに良好な状態であった。
【0138】
【表13】
Figure 2004061560
【0139】
【発明の効果】
以上、詳細且つ具体的な説明より明らかなように、本発明の請求項1乃至3に記載の構成によって、フィラーを分散していないフィラー非分散電荷輸送層とフィラーを分散したフィラー分散電荷輸送層とを合わせた感光層の膜厚に対する、フィラー分散電荷輸送層との膜厚の割合が6.7%〜80%の感光体と、クリーニングに供されるクリーニング部材が鋭角にシャープカットされた先端部をもつ弾性体とを組み合わせることによって、従来の短冊状の形態で問題があった面接触によって、トナーを帯電部材の方に送り出すことや、局部的な歪みも無視できるため、クリーニング不良を実用上問題ないレベルまで、改善することができる。また、請求項4の構成によって、フィラー分散電荷輸送層中のフィラー濃度をフィラー分散電荷輸送層全重量の10重量%以上、40重量%以下にすることによって、適度に摩耗させながら使用できるため、感光体に付着した汚染物質も適度に削られ、異常に付着することが抑制される。その結果、フィラー分散電荷輸送層のない、従来の感光体に比して、高耐久化(感光層の耐摩耗性、スクラッチの発生しにくさ)が図れると共に、安定した、濃度ムラのない画像品質を長く提供できる。また、感光層の硬度アップによって、クリーニングブレードのエッジ部の食い込みが緩和される他、硬度の高いクリーニングブレードが使用されるため、エッジの歪みが少ないこととも相まって、平均円形度が大きいトナーであっても、トナー抜けが起こりにくくなるというメリットが生じる。また、請求項5の構成によって、一次粒径が0.2〜0.7μmのアルミナフィラーをフィラー分散電荷輸送層に分散したとき、感光層の10点平均粗さが0.4〜0.8μm、最大粗さが1.0μm以内にすることによって、ブレードエッジの感光層への食い込みが抑制されるために、エッジ部の局部的な歪みが生じにくい。また、感光層表層が平坦であるために、ブレードと感光層間に隙間が生じ難いために、平均円形度の高い重合法によって作製された球形トナーであっても、良好にクリーニングができる。クリーニングエッジの痛みが少ないために、クリーニングブレードの耐久性も良好になる。また、請求項6の構成によって、感光層表層の摩擦係数を下げることによって、トナーの感光層への付着力が低減するために、トナーのクリーニング性が向上するとともに、トナー像の転写効率がアップするため、局部的な画像抜けがなくなる。またクリーニングブレードの負担が少なくなるために、クリーニングブレードの耐久性を延ばすことが可能である。更に、クリーニングブレードと感光体間の摩擦抵抗が下がるために、振動音が軽減され、騒音が解消する。また、請求項7の構成によって、フィラー分散電荷輸送層の硬度を鉛筆硬度HpでHB≦Hp<2Hとすることによって、適度な耐摩耗性が図られる。このことによって、感光体の耐久性は向上するが、感光層の摩耗が少しあるために、コロナ生成物のような低抵抗物質が付着しても、適度に摩耗するため、フィルミングの発生に伴う、あるいはコロナ生成物の付着に伴って起こる、画像劣化を最小限にくい止めることができる。また、請求項8、9の構成によって、画像形成時における真円度を0〜20(μm)、真直度を±20μmにすることによって、接触帯電部材、非接触帯電部材を使用した場合でも、安定した帯電を行なうことができ、均一性に飛んだ画像が提供可能である。また、請求項10の構成によって感光層の総膜厚を10μm以上、30μm以下に設定し、電界強度を1.3×10〜4.0×10(V/cm)にすることにより、シャープ性、解像性良好な、地肌汚れのないコピー画像が得られる。また、放電破壊し難いため、画像品質が安定している。また、請求項11の構成によって、クリーニングブレードの硬度をJIS−A硬度で80〜90度の通常より高めに設定することにより、ブレードに歪みや、振動を起こしにくくなるため、感光体との密着性が図られる。その結果、トナーのブレード下を抜ける頻度が大幅に減少し、クリーニング性の向上と、安定性、画像品質の良好な維持を図ることができる。また、請求項12の構成によって、クリーニングブレードの当接圧(線圧)を20〜25(g/cm)に設定することによって、硬度の高いクリーニングブレードを使用しても、感光体に深い傷をつけることなく良好なクリーニング性能を維持することができる。また、傷つけることが無いため、ブレードエッジの摩耗も少なく、高耐久を維持することができる。また、請求項13の構成によって、クリーニングブレードの感光層に当接する先端部のエッジを0〜0.5mmにすることにより、感光体との均一な密着性を図ることができるので、良好なクリーニング性を発揮することができる。また、請求項14の構成によって、クリーニング部材を硬い金属製の支持体に固定することにより、安定した、感光体への当接を保証できるため、安定した画像品質を得ることができる。また、請求項15の構成によって、上記した感光体および、クリーニングブレードは4連タンデム方式のカラー方式の画像形成装置にも問題なく使用できる。また、請求項16、17の構成によって、本発明における感光体、クリーニングブレードは感光体とクリーニングブレードとを一体構成したプロセスユニット、感光体、クリーニングブレード、および現像装置とを一体構成したプロセスユニットとして画像形成装置に組み込むことができるため、組立などの作業効率が向上し、部品交換や清掃などのメンテナンスおよび再生において有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用される複写プロセスを説明する画像形成装置の概略図である。
【図2】本発明に使用される複写プロセスを説明する画像形成装置の他の概略図である。
【図3】本発明の4連タンデム方式のカラーレーザービームプリンタの概略図である。
【図4】本発明のプロセスユニットの一例を示す。
【図5】本発明に使用する電子写真感光体の構成を説明する概略図である。
【図6】電荷輸送層を構成するフィラー分散電荷輸送層の好適な膜厚割合を示すグラフである。
【図7】フィラー分散電荷輸送層の表面粗度の無機フィラー(αアルミナ)平均一次粒径依存性を示すグラフ例である。
【図8】フィラー分散電荷輸送層中へのフィラー添加量による感光層摩耗量および画像品質ランクの関係を示すグラフである。
【図9】制振部材を内蔵した感光体の真直度測定例である。
【図10】制振部材を内蔵した感光体の真円度測定例である。
【図11】制振部材を内蔵した感光体の他の真直度測定例である。
【図12】制振部材を内蔵した感光体の他の真円度測定例である。
【図13】従来のクリーニングブレードによるトナー抜けを説明する模式図である。
【図14】クリーニングブレードの側面から見た断面図である。
【図15】クリーニングブレードの側面から見た他の断面図である。
【図16】クリーニングブレードを支持基体に固定した状態を説明する概略図である。
【図17】クリーニングブレードを支持基体に固定した状態を説明する他の概略図である。
【図18】クリーニングブレードを支持基体に固定した状態を説明する他の概略図である。
【図19】クリーニングブレードを支持基体に固定した状態を説明する他の概略図である。
【図20】クリーニングブレードを支持基体に固定した状態を説明する他の概略図である。
【図21】金型成形で製造したクリーニングブレードの感光体との当接面のバリをカットする状況を説明する概略図である。
【図22】クリーニングブレードの感光体に当接させた状態、および支持基体からブレードの先端までの自由長を説明する概略図である。
【図23】クリーニングブレードの感光体に当接させた状態、および支持基体からブレードの先端までの自由長を説明する他の概略図である。
【図24】本発明のクリーニングブレードによるトナークリーニングの状態を説明する模式図である。
【図25】感光体内に制振部材を内蔵した状態を示す模式図である。
【図26】比較例10に使用した制振部材を内蔵した感光体の真直度測定結果である。
【図27】比較例10に使用した制振部材を内蔵した感光体の真円度測定結果である。
【符号の説明】
1:電子写真用感光体(感光体)
2:帯電装置
3:画像露光装置
4:現像装置
5:転写装置
6:分離装置
7:クリーニング装置
7−1:クリーニングブレード
8:定着装置
9:コピー用紙
10:制振部材
200:潤滑剤付与装置
201:潤滑剤
202:潤滑剤塗布ブラシ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is equipped with a blade cleaning device that can perform good cleaning even with a spherical toner having a large circularity, and an electrophotographic photosensitive member in which an inorganic filler is dispersed in a photosensitive layer, and forms an image by indirect electrophotography. The present invention relates to an image forming apparatus for performing.
[0002]
[Prior art]
In image forming apparatuses using indirect electrophotography, such as facsimile, laser beam printer, and electrophotographic copying machine, as technologies related to durability of photoconductors, photoconductors, charging devices, image exposure devices, developing devices, transfer devices, separation devices A device, a cleaning device, a charge removing device, and a fixing device are provided, and an image is formed.
Photoreceptors used for image formation include zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), amorphous selenium (a-Se, a-Se-Te, a-As). 2 Se 3 Etc.), amorphous silicon (a-Si: H), etc., but in recent years, organic photoreceptors having many advantages such as easy production, high sensitivity design, low cost, and no pollution are mainly used. You.
The organic photoreceptor includes a single-layer type in which a photosensitive layer is integrally formed with functions of a charge generating material and a charge transporting material, and a function-separated type in which a photosensitive layer has a two-layer structure of a charge generating layer and a charge transporting layer. The body is mainly used.
[0003]
In the present invention, a function-separated type photoconductor in which a charge transport layer is formed on the outermost layer of the photoconductor will be described as a typical example.
A general function-separated type organic photoreceptor has a configuration in which a charge generation layer is formed directly on a conductive support or through an undercoat layer (or an intermediate layer), and then a resin layer containing a charge transport material (charge transport layer). Layer) is formed. In the present invention, any of an inorganic material and an organic material can be used for the charge generation layer without any limitation.
On the other hand, as the binder resin material constituting the charge transport layer, a polycarbonate resin material (including A type, C type, and Z type) having high resistance, high transparency, and little polarity dependency is preferably used. Is done. The photosensitive layer using a polycarbonate resin has a Vickers hardness of 10 to 30 kg / mm. 2 The pencil hardness is as small as about 2B to F, and the tensile strength is small. Further, corona products such as ozone and nitrogen oxides (NOx) generated at the time of charging tend to adhere, and the free surface energy (or coefficient of friction) decreases. Therefore, the frictional resistance with the cleaning blade is increased, and the photosensitive layer is easily scratched and easily worn. In addition, the sliding friction of the cleaning blade may generate a high-frequency sound (vibration sound) such as a key. Under such circumstances, the number of durable organic photoconductors is about 50,000 to 100,000.
Due to the low number of durable sheets, a user who has a large number of copies frequently exchanges the photoconductor and members related thereto, which is a problem.
The term "durable number" refers to the number of copies until the photosensitive layer is worn and the charge level is lowered, or the unevenness of the wear causes image defects such as background contamination and density unevenness, and the image becomes unusable.
Factors that affect the number of durable sheets include the image area of the document, the rubbing of the cleaning member and the developer, the pressing of the toner, carrier, and paper powder by the cleaning member, and the corona product generated during the above-described charging. When the photosensitive layer is worn, the electrostatic capacity is increased, so that the charged position is reduced. Therefore, the margin between the charging potential and the developing bias potential is reduced, and the possibility of background contamination is increased.
[0004]
Quadruple tandem color copier (a copying system using four photoconductors, charging, exposing, developing (magenta, yellow, cyan, and black developers) for each photoconductor, and a cleaning device. ), The wear of the four photoconductors varies depending on the color of the document, the image area, the amount of developer supplied, the amount of toner, and the like, in addition to the background stains. It appears as a decrease in color reproducibility.
Improving the abrasion resistance of the photoconductor assures a reduction in total cost and reliability with respect to image quality. Therefore, it is important to increase the durability of the photoconductor.
Techniques for increasing the durability of the photoreceptor include a method of forming a wear-resistant thin film on the surface of the photoreceptor, a method of forming the photosensitive layer with a wear-resistant photosensitive material, and making the outermost surface of the photosensitive layer wear-resistant. There are methods, etc.
[0005]
Hereinafter, a disclosure example for improving the durability will be described.
(1) JP-A-1-92756, JP-A-2-79047, JP-A-4-66954, and the like use a dry film-forming method such as vapor deposition and CVD on a photosensitive layer. It has high transmittance from visible light to infrared light, and has a volume resistivity (10 11 -10 14 Ω · cm) to form uniform thin films such as a-SiC layer (amorphous silicon carbide layer), a-C layer (amorphous carbon layer), and DLC layer (Diamond Like Carbon layer) having high wear resistance. Is described.
The film hardness (Knoop hardness) of the above thin film is 500 to 2000 (kg / mm). 2 ), Which is about 20 to 100 times larger than the organic material, is an effective means for increasing the durability of the photoreceptor, and achieves a durability of about 500,000 to 1,000,000 sheets even with a thin film of about 2 μm. Have been confirmed by the present inventors.
However, although the durability of the photoreceptor can be enhanced by the above-mentioned thin film, a corona product such as ozone or nitrogen oxide (NOx) generated at the time of charging may adhere or the resistance may be reduced by oxidation. In addition, since the abrasion resistance is high, there is a problem that the attached matter is not easily removed, and the image deletion occurs at a relatively early stage. In addition, when formed on a soft resin layer such as an organic photosensitive layer, pinholes and peeling are liable to occur due to the pressure contact of the blade and the action of ozone products. There are problems such as.
[0006]
(2) JP-A-06-0352220 and JP-A-08-234469 disclose conductive fine particles such as zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, indium oxide antimony, bismuth oxide, and tin-doped indium oxide. It describes that a photosensitive member is formed using a photosensitive layer.
Abrasion resistance can be improved by dispersing an appropriate amount of conductive particles having high hardness in the photosensitive layer. Use of low-resistance fine particles is effective for charge injection charging.However, when using the contact charging method with a severe hazard, it is easy to cause image deletion, and it is quite difficult to achieve both resistance to image quality deterioration. .
[0007]
(3) JP-A-08-123053 discloses that inorganic compound particles of 0.02 to 5 μm (preferably 0.07 to 2.0 μm), for example, metal oxides such as silica, aluminum oxide, zinc oxide, and aluminum nitride It is described that a photosensitive member is constituted by using a photosensitive layer containing a substance, a metal sulfide, a metal nitride and a butadiene-based charge transport material.
This means can improve abrasion resistance by dispersing high-resistance inorganic compound particles other than silica in the photosensitive layer, and can secure charging ability. When the butadiene-based charge transporting material is contained in the photosensitive layer, the mobility of the charges can be maintained in the same manner as in the charge transporting layer. However, since trap sites are easily formed between the particles and the binder resin, the residual potential is accumulated due to repeated use, and light attenuation is deteriorated due to repeated use, and image density may gradually decrease and image unevenness may occur. . Further, when a filler having a large particle diameter is used, the sharpness of a line image is reduced, and on the other hand, there is a problem that the edge of the cleaning blade is deformed and cleaning failure is likely to occur.
When silica is used, the oxidizing effect of ozone causes a rapid reduction in the resistance of the photosensitive layer, and image deletion easily occurs even in a normal humidity environment of about 60% RH.
[0008]
(4) JP-A-08-234455 discloses that a charge-transporting layer having a thickness of 12 μm or less includes a silicone resin, a phenol resin, 2 (Silica), Al 2 O 3 (Alumina), TiO 2 It describes that a photosensitive member is composed of a photosensitive layer in which (titanium oxide) and ZnO (zinc oxide) are dispersed.
This technology achieves high abrasion resistance by using particles of a certain size, but the large particle size increases the surface roughness of the photoconductor surface layer and sharpens image edges. When the blade cleaning method is used, the edge is distorted, toner is lost, and the image quality of copy paper is likely to be degraded and the background is easily stained. There are insufficient points such as the durability of the blade cannot be maintained.
[0009]
(5) JP-A-08-146641 discloses that inorganic compound fine particles such as titanium oxide, aluminum oxide and silicon oxide having an average particle size of 0.02 to 0.5 μm are dispersed in one or two kinds of polycarbonate resins. Photosensitive layer is described
This technique is almost the same as the content described in (3), but since particles having a small particle size are used, deterioration of image quality due to the particles is small. However, in a region where the particle size is small (for example, 0.1 μm or less), the effect of the addition is difficult to be exhibited, so that the effect of increasing the durability is small.
[0010]
(6) JP-A-08-248663 discloses that a photosensitive layer having a surface roughness of 0.1 to 0.5 μm formed on a conductive support having a surface roughness of 0.01 μm to 2 μm has an average grain size. It describes that inorganic fine particles (hydrophobized silica) having a diameter of 0.05 to 0.5 μm are dispersed over a thickness of 0.05 to 15 μm.
This means makes the dispersed silica particles hydrophobic, thereby increasing durability and preventing a decrease in resolution and image deletion caused by the attachment of contaminants such as corona products.
Although the effect of repelling water droplets (large contact angle) is exhibited by making the inorganic fine particles hydrophobic, the adhesion of the corona product cannot be prevented, so that the image deletion cannot be prevented. In addition, the hydrophobic fine particles exposed on the surface of the photosensitive layer have a problem that the coating is scraped off by rubbing with a blade or the like. Improvement is almost impossible.
[0011]
Description of surface roughness of photoreceptor
The surface roughness of the photoreceptor is important for maintaining image quality. The surface roughness is influenced by applying an object having a particle size to the photosensitive layer or forming a thin film in which a granular material is dispersed. Further, as the particle size increases, the surface roughness increases. In particular, when the particle size of the filler dispersed in the photosensitive layer is about 0.7 to 1.0 μm or more, the surface roughness becomes 10 points average roughness Rz. JIS Is about 0.8 μm to 1.5 μm, and the maximum height Rz is about 2 to 3 μm. When the surface roughness is large, the charge density on the surface of the photoreceptor is scattered, and the adhesion of the copy paper at the time of transfer is affected, so that the image lacks sharpness of the character edge. In addition, corona products accumulate between the particles, resulting in poor cleaning, which is a factor of causing image deletion.
Further, since the edge portion of the cleaning blade that abuts on the photoconductor is locally distorted, a gap is formed between the blade and the photoconductor, and toner cleaning failure occurs. If such repetition continues, the blade edge is gradually chipped, resulting in permanent cleaning failure. Therefore, the charging member is contaminated, and the copy paper is stained.
To obtain good image quality, it is desirable that the surface roughness is small, but if the surface roughness is too small, the friction coefficient between the photoconductor and the cleaning blade becomes high, and the blade edge is dragged by the photoconductor. Deformation also causes cleaning failure. As a generally used blade, for example, a strip-shaped rubber member having a JIS-A hardness of 50 to 75 degrees is used.
Since such a member is easily deformed and deformed, a small gap is formed between the member and the photosensitive member. As the toner has a higher sphericity, the toner easily slips through the gap to the charging device side and is sent out. The toner stagnates at the leading end, and the pressing against the photoconductor is likely to occur.
If such a situation continues, background contamination and crushing of the line image occur, and the cleaning blade tends to cause a constant cleaning failure, so that the blade needs to be replaced early.
[0012]
Description of roundness and straightness of photoconductor
Organic photoreceptors are mostly made by coating a photosensitive layer on a conductive support on a drum, but the outer diameter of the photoreceptor at the start of image formation is possible to provide image quality without uneven density. It is necessary to be as straight and straight as possible. This is particularly important in the case of a charging system using a charging roller.
[0013]
A conventional example relating to roundness and straightness is shown.
For example, in the case of a conductive support, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-143292 describes that the roundness of a photoreceptor is set to 10 to 30 (μm), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-319326 discloses a circularity. It is described that the straightness is desirably set to 0.080 mm (80 μm) to 0.002 mm (2 μm), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-222129 desirably sets the straightness to 0.1 mm or less. Has been described.
[0014]
The roundness and straightness are basically controlled by the conductive support of the photoreceptor, but when heating and drying after coating the photosensitive layer, when attaching the flange to the photoreceptor, and inside the photoreceptor. When a vibration damping member is attached, the shape of the member changes to a considerable extent. It is desirable that the roundness and the straightness are smaller. The larger the larger, the more the photoreceptor rotates. When roller charging is used, charging unevenness occurs, and developing unevenness occurs in the developing unit. Therefore, it is not sufficient to hold the support only with the support, and it is important to keep the finished photoreceptor within the target value.
[0015]
Description of toner and carrier
In an image forming apparatus, a one-component developer or a two-component developer in which toner and a carrier are mixed in an appropriate amount is used to visualize an electrostatic latent image formed by charging and image exposure. . The developing method includes a magnet brush developing method, a spray developing method, a cascade developing method, a flying developing method, and the like, and the mainstream is a magnetic brush developing method.
As the carrier used for the two-component developer, a magnetic powder having a particle size of about 30 to 80 μm having a resin coating containing a charge control agent such as iron powder, ferrite, and magnetite is used. The smaller the particle size, the easier it is to obtain a high resolution. However, if the particle size is too small, the carrier is more likely to adhere to the photoreceptor, causing image loss or damage to the photoreceptor. Therefore, it is necessary to select a carrier suitable for the copying system.
[0016]
On the other hand, with the spread of color copiers in recent years, higher definition and reproducibility of images have been increasingly required, and small particles having a particle size of 4 to 8 μm are mainly used. .
The toner production method mainly includes a pulverization method and a polymerization method.
The pulverization method is a method in which additives such as a colorant and a charge control agent are melted and kneaded in a binder polymer produced by polymerization, and the resulting mass is roughly pulverized, finely pulverized, and classified by a sieve.
Although the pulverization method has an advantage that the toner can be finely divided, the cost is likely to increase because the process is complicated.
[0017]
The toner produced by the pulverization method has an irregular shape (irregular shape). In order to obtain a toner for a developer, a step of further rounding corners is added, and the particles are sieved by classification to obtain particles having a constant particle size. In a commonly used toner, since the circularity of the toner is small (square), it is difficult to uniformly charge the particles, and transfer failure is likely to occur. In addition, when pressed against the photoreceptor by the cleaning blade, there is a tendency that scratches easily occur.
In addition, even if a high resolution with good sharpness is obtained in the early stage, it is difficult to maintain, and when a copy of a copy (the second or third generation copy) is printed, the resolution becomes extremely poor, and it is not practical. There are points. For this reason, toners with even higher sphericity are being developed, but the cost is further increased, and conversion to polymerization methods is being promoted.
[0018]
The main production methods of the polymerization method include a suspension polymerization method and an emulsion polymerization method. For example, in the case of the suspension polymerization method, a binder resin is produced by homogenizing additives such as a colorant and a charge controlling agent, adding a dispersion medium and a dispersant, and polymerizing. Since the polymerization method has a simplified process, the production cost is lower than that of the pulverization method. In addition, there is an advantage that the particle diameters are relatively well uniform, and irregularly shaped particles are hardly produced (mostly spherical toner).
Most of the particles produced by the polymerization method are spherical and have almost the same particle size, so that the charge can be easily made uniform and adhere to the latent image almost faithfully. Therefore, transfer efficiency is high, high resolution is easily obtained, and image reproducibility is high. For this reason, in recent years, there are many examples in which a toner manufactured by a polymerization method having many advantages is used.
[0019]
The circularity of the spherical toner produced by the polymerization method is even larger (0.98 to 0.998) than that of the spherical pulverized toner (about 0.91 to 0.95). There is a problem that defects easily occur. Conventional cleaning blades that have been used with conventional pulverized toners use a relatively soft rubber blade with a blade hardness of about 50 to 75 degrees. At the same time, the blade edge is distorted. Further, since the friction coefficient of the photoconductor is high, the tip of the blade is caught in the photoconductor and deformed. For this reason, a slight gap is generated between the blade and the photoconductor, and the toner remaining on the cleaning blade passes through the gap between the blades, that is, a so-called toner loss occurs. This toner loss tends to increase as the spherical toner is less caught.
In a cleaning device in which the contact pressure of the blade is reduced, the cleaning may not be performed at all, and the photoconductor having a softer surface layer of the photoconductor tends to be less easily cleaned.
[0020]
Description of cleaning
There are two methods of cleaning the toner, in which one cleaning blade is installed in a reverse rotation direction (counter) or a forward rotation direction (leading) with respect to the rotation direction of the photoconductor. Depending on the condition, a cleaning brush made of polyester fiber or nylon fiber is used in combination.
Since the blade cleaning method is an advantageous method for reducing the size of an image forming apparatus, it is employed in most image forming apparatuses.
In the blade cleaning method, if the blade is installed in the counter direction with respect to the rotation direction of the photoconductor, the bite into the photoconductor increases, and the cleaning performance of the toner can be improved.
The cleaning blade cuts an elastic plate rubber having a JIS-A hardness of about 50 to 70 degrees and a rebound resilience of about 40 to 70% into a strip having a width of 1.5 mm to 3 mm, and supports a plate made of aluminum or iron. It is generally used by attaching to a substrate.
At present, polyurethane rubber for a cleaning blade generally used is easily adhered to a photoconductor made of a polycarbonate resin, and the frictional resistance between the photoconductor and the blade is extremely large.
For this reason, usually, some kind of lubricant is taken into the surface layer of the photoreceptor and is applied from the outside. When the toner rotates once, the toner also becomes a certain amount of lubricant, and it is particularly difficult to reduce the friction coefficient. As long as the photoconductor does not use a binder resin, the photoconductor can be rotated normally. However, since the coefficient of friction is not sufficiently low, when the edge of the cleaning blade comes into contact with the photoconductor, the edge portion is pulled in the rotation direction of the photoconductor, causing the edge to be distorted and causing chatter ( Vibration). At this time, since a slight gap is generated between the blade and the photoconductor, a phenomenon occurs in which the toner adhered to the photoconductor and powder such as paper powder slip through. Slippage of the toner causes toner filming and contamination of the charging member, resulting in poor charging and deterioration of image quality.
Another cause of toner slippage is that the cut width of the cleaning blade is 1.5 to 3 (mm), so that the cleaning blade is deformed by being pressed and dragged by the photoconductor, the cut surface approaches the photoconductor, and the toner is removed by the blade. When the blade is lifted by being sandwiched between the photoconductor and the normal organic photoconductor, the surface layer of the photoconductor is not made durable, the surface layer is soft, so that the edge of the blade bites, Edges may be distorted, making uniform contact impossible. From this, it can be said that the surface roughness of the photosensitive layer is preferably as small as possible and the surface roughness is as small as possible as long as the degree of adhesion to the photosensitive member does not increase.
[0021]
There are several disclosed examples of a method for satisfactorily cleaning a spherical toner.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-242758 discloses that a plurality of plate-shaped cleaning blades are adhered to each other, and a relationship between a blade A that is in contact with the photoreceptor and a rebound resilience B on a side that is not in contact is 0.1B <A. JP-A-5-265360 discloses that a plate-shaped conductive blade is used as a cleaning member, an AC bias is applied to the blade, and a toner at the time of development is used. It is described that a DC voltage having the same polarity as the electric charge to be charged is applied, and JP-A-2001-313191 uses a toner having a shape factor SF-1 of 100 to 140 and an SF-2 of 100 to 120. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-305 describes that a cleaning blade in contact with a photoreceptor in a counter direction is set to have a linear pressure of 20 g / cm to 60 g / cm. No. 76 discloses that a cleaning blade having a plate shape is used, and that the surface layer of the photoreceptor contains silicon compound fine particles having an average primary particle diameter of 5 to 500 nm in an amount of 3 to 30 parts by weight based on the total weight of the solid content. Has been described.
[0022]
In order to clean toner satisfactorily, it is necessary to prevent the edge of the cleaning blade from vibrating due to rotation, to prevent the edge of the blade from being dragged by the photoreceptor, and to press the toner by the blade. It is important not to make room (the blade should be in line contact with the photoreceptor during driving, not in surface contact). For this purpose, it is necessary to take measures not to cause the cleaning blade to be resistant to the shape and deformation and also to prevent the cleaning blade from coming off. The vibration of the blade also increases the wear of the photoconductor.
Further, when the friction coefficient of the photoconductor is large, the blade is easily distorted, and the toner is easily attached to the photoconductor. Therefore, the edge portion of the blade floats, causing a toner slip-through phenomenon. Although a certain effect is recognized in the disclosed examples, there is still room for improvement in any of the methods, and there is a possibility that the cleaning property is reduced by long-term use.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to clean even toner having an average circularity as large as 0.98 or 0.99 to such an extent that image formation is not affected. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus and a process unit capable of stably maintaining a certain high-quality image.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
As a result of examining a phenomenon in which a spherical toner having a high average circularity of about 0.98 or 0.99 slips through the cleaning blade and causes poor cleaning, it has been found that the phenomenon occurs as follows.
Generally, a relatively soft elastic body having a hardness of about 70 degrees is used for the blade used for the cleaning blade. The cleaning blade abuts such that the blade edge cut into a strip shape comes into line contact with the photoconductor. When the photoreceptor rotates, the tip of the blade is dragged in the rotation direction, and the tip is crushed or twisted, causing a gap or being dragged between the photoreceptors, causing a phenomenon in which toner enters. When the photoreceptor has a large roundness and straightness (large irregularities and distortion), a large friction coefficient (or surface free energy), and a low photoconductor hardness using an organic photoreceptor, the photoreceptor rotates. It has been found that when the blade occasionally vibrates, the blade edge is likely to be distorted, twisted, floated, or the like.
When toner is removed from the cleaning blade (cleaning failure), it causes not only background contamination, but also a reduction in the life of the cleaning blade and a decrease in durability due to accelerated wear of the photoconductor. This leads to increased costs.
[0025]
As a result of earnestly studying the means for solving the above problem, it has been found that it can be achieved by implementing the following matters.
The roundness and the straightness are “20 μm” and “± 20 μm”, respectively, and the depth of “6.7% to 80%” from the surface layer of the photosensitive layer in which the thickness of the charge transport layer is “10 μm to 30 μm”. In the meantime, alumina having a primary average particle size of “0.2 μm to 0.7 μm” is dispersed by “10% by weight or more and 40% by weight or less”, and the pencil hardness Hp becomes “HB ≦ Hp <2H”, In addition, the surface roughness was measured at 10 points average roughness Rz. JIS A photosensitive member having a height of 0.4 μm to 0.8 μm, a maximum height Rz of 1.0 μm or less, and
JIS-A hardness "80-90 degrees", contact pressure with photoreceptor "15 g / cm or more and 25 g / cm or less", shape in which the edge contacting the photoreceptor is sharply cut when viewed from the side A cleaning blade having an edge width W of “0 <W ≦ 0.5 mm” at a portion in contact with the photoconductor and capable of abutting the photoconductor in the “counter direction”;
Can be achieved by an image forming apparatus combining the above.
[0026]
Specifically, it is as follows.
That is, the above-mentioned problem is solved by (1) the present invention, wherein an electrophotographic photosensitive member, a charging device, an image exposing device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, and a fixing device are arranged at suitable positions to perform image formation. In an image forming apparatus using indirect electrophotography, an undercoat layer, a charge generation layer, and a charge transport layer are stacked on a conductive support, and the charge transport layer is at least an organic photosensitive layer. An elastic cleaning blade, which has an acute-angled V-shaped or knife-edge shaped abutment against the electrophotographic photosensitive member and is provided for toner cleaning, is provided with an elastic cleaning blade that is abutted and arranged with respect to the electrophotographic photosensitive member. An image forming apparatus comprising: a charge transport layer constituting the electrophotographic photoreceptor, wherein the charge transport layer comprises a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer; (3) The image forming apparatus according to the above (1), wherein the image forming apparatus has a layer configuration, and the filler-dispersed charge transport layer occupies 6.7% to 80% of the total thickness of the charge transport layer. "The charge transport layer constituting the electrophotographic photoreceptor has a two-layer structure of a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer, and there is no clear interface between both layers. (4) "The amount of the filler added to the filler-dispersed charge transport layer is 10% by weight or more and 40% by weight of the total weight of the filler-dispersed charge transport layer." % Or less, wherein the average particle diameter of the filler is 0.2 μm to 0.7 μm. It is alumina and is suitable for forming an image on the outermost surface of the charge transport layer in which alumina is dispersed. The image formation according to any one of the above items (1) to (4), wherein the 10-point average roughness is 0.4 μm to 0.8 μm and the maximum roughness is 1.0 μm or less. Apparatus ", (6)" the coefficient of static friction at the start of image formation of the electrophotographic photoreceptor is 0.3 to 0.5, and the average friction coefficient after 100 sheets of image formation at the time of applying lubricant is 0.3 to 0.5 ". (5) The image forming apparatus according to any one of the above (1) to (5), "(7)" the pencil hardness (Hp ) Is HB ≦ Hp <2H, wherein the image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (6) ”, (8)“ the electrophotographic photosensitive member at the time of image formation ” Wherein the straightness is (±) 20 μm and the roundness is 0 to 20 μm. (9) The image forming apparatus according to any one of (7) and (9), wherein the electrophotographic photosensitive member has a built-in vibration damping member, and the straightness of the electrophotographic photosensitive member during image formation is (±) 20 μm; The image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (8), wherein the roundness is 20 μm or less, (10) “the total thickness of the charge transport layer is 10 μm. As described above, the electric field strength held by the electrophotographic photosensitive member at the development position during development is (-) 1.3 x 10 5 ~ 4.5 × 10 5 (V / cm), the image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (9) ", (11)" the edge angle of the cleaning member abutting on the photosensitive member. Is an acute angle and is a rubber-like elastic body having a JIS-A hardness of 80 to 90 degrees, wherein the image forming apparatus according to the above item (1), (12), The image forming apparatus according to the above (1) or (11), wherein the contact pressure (linear pressure) of the edge contacting the photoreceptor is 15 g / cm or more and 25 g / cm or less. (13) "If the edge width of the tip end of the rubber-like elastic body abutting on the photoreceptor is W, 0 <W ≦ 0.5 mm, wherein the item (1) or ( (10) The image forming apparatus according to any one of the above items (12) to (12), and (14) the rubber. The image forming apparatus according to any one of the above (1) or (10) to (13), wherein the elastic body is a cleaning member fixed to the metal supporting base. Is done.
[0027]
The object of the present invention is to provide (15) the electrophotographic photosensitive member according to any one of the above items (1) to (10), a DC voltage, or a DC voltage superimposed with an AC voltage. A contact or non-contact charging device, an image exposure device for performing optical writing on an electrophotographic photosensitive member with monochromatic light, a developing device including four-color toner, and the cleaning according to any one of the above items (11) to (14). A four-tandem color copying type image forming apparatus, in which a cleaning device using members and a belt-type intermediate transfer device for transferring a toner image are respectively provided and an image is formed. .
[0028]
Further, the above object is achieved by the present invention further provides (16) the electrophotographic photoreceptor according to any one of the above (1) to (10), and the above (11) to (14). An image forming process unit comprising a cleaning blade having the content described in any one of the above items), (17), and the electrophotograph described in any one of the above items (1) to (10). And an image forming process unit comprising the cleaning blade and the developing device according to any one of the above items (11) to (14).
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
1. Copy process
A copying process using the indirect electrophotographic method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the copying process, a charging device (2), an image exposure device (3), a developing device (4), a transfer device (5), a separation device (6), a cleaning device (7) ( The cleaning device (7) basically includes a cleaning blade (7-1), but may further include a cleaning brush), a fixing device (8), and copy paper (9). Is done. Although the photosensitive member (1) shown in FIG. 1 has a built-in vibration damping member (10) for suppressing a vibration sound (high frequency sound) generated when an AC voltage is superimposed on the charging device. In the case of DC charging, there is no need to particularly incorporate the DC charging.
[0030]
FIG. 2 shows the cleaning device (7) and the charging device (2) as means for reducing the friction coefficient of the surface layer of the photoconductor and improving the wear resistance, cleaning property, and transferability of the photoconductor layer. FIG. 9 is a schematic diagram in the case where a lubricant applying device (200) ((201) indicates a lubricant, and (202) indicates an application brush) is provided therebetween.
In addition to the method shown in the figure, the means for applying can also be performed by adding it to the developer, so that it is not always necessary to mount such an apparatus.
[0031]
For color electrophotographic copiers and color laser beam printers, four photoconductors, which are advantageous in terms of copying speed, and four systems of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) Although there is a four-tandem tandem type copying system using a (color) developing device, this copying device can be described with reference to FIG. 1 or FIG. 2 only by repeating four copying cycles. FIG. 3 shows an example of a tandem type copying system.
1 to 3 can also constitute an image forming apparatus as a process unit in which a photoconductor and a cleaning member, a photoconductor and a developing device and a cleaning member, and a photoconductor and a developing device are integrally formed. It is. FIG. 4 shows an example of a process unit incorporating the photoconductor, charging, transfer, and cleaning devices or members.
[0032]
The photoreceptor (1) has a structure in which an undercoat layer (or an intermediate layer) is formed on a drum-shaped conductive support, and a photosensitive layer is formed thereon. And a film thickness of about 10 to 30 μm. As the charge generation layer, any of inorganic and organic materials can be used as long as holes and electron pairs (hole / electron pairs) generated by image exposure can move normally.
In the present invention, the charge transport layer comprises a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer.
The filler-dispersed charge transport layer occupies 6.7 to 80% of the total thickness of the charge transport layer (non-filler-dispersed charge transport layer + filler-dispersed charge transport layer), and the filler accounts for the total weight of the filler-dispersed charge transport layer. It is dispersed in an amount of 10% by weight or more and 40% by weight or less, so that abrasion resistance and resistance to biting of the cleaning blade are achieved.
The non-filler-dispersed charge transport layer and the filler-dispersed charge transport layer are formed so that no clear interface is formed between both layers.
In the photoconductor, a removable vibration damping member for suppressing vibration noise generated at the time of charging or when the cleaning blade is rubbed can be built in such a manner as to be in close contact with the inner wall of the photoconductor. If necessary, a lubricant may be applied to the surface layer of the photosensitive layer (the lubricant may be added to the toner and applied to the photoreceptor, or the lubricant may be applied via an application brush as shown in FIG. 2). There are several methods, etc.)
[0033]
The photoreceptor (1) is charged at -350 V to -1000 V by the charging device (2). However, considering the influence of corona products, discharge breakdown, and the like, the image quality is within a range where image quality is guaranteed. The dark portion potential Vd required for formation is preferably as low as possible, and it is desirable that the dark portion potential Vd at the position of the developing device is set to a constant value in the range of -350 to -800 V.
[0034]
The charging method generates much less ozone than the corona charging method, and is a contact charging method that is environmentally advantageous or generates more corona products, but a non-contact charging method can be preferably used. The charging member used for charging includes a roller-shaped, brush-shaped, sheet-shaped member, a magnetic brush using magnetic powder, and the like, and any of them can be used in the present invention. Considering image quality, charging stability, durability and the like, a roller charging method using an elastic member is desirable.
[0035]
The roller type charging member is a SUS round bar of φ5 to φ15 (mm) on the core metal, and the elastic member for charging the photoreceptor is urethane rubber or hydrin rubber; A control material is added, and if necessary, a water repellent such as a fluororesin is added to make the specific resistance 10 2 -10 12 (Ω · cm) is used. The hardness is about 30 to 80 degrees in JIS-A hardness. The external dimensions are set to about φ10 to φ20 (mm) according to system conditions.
[0036]
In the case of contact charging, the hardness is desirably low in order to increase the nip and increase the stability of charging.In the case of non-contact charging, the hardness is not limited because it does not contact the photoreceptor, but hard fine powdery foreign matter When mixed, if the hardness is high, there is a high possibility that a pinhole will be formed in the photoreceptor. Therefore, it is desirable that the hardness is low including the cushioning action for the following reasons.
When a hard conductive fine powder (aluminum powder, iron powder, etc.) is stuck in the photosensitive layer and pinholes are formed in the conductive support or the undercoat layer, discharge breakdown occurs and the conductive layer becomes completely conductive. In such a situation, a current flows from the charging roller, and when a charging member having a low specific resistance is used, a black band is generated in a portion having a pinhole in the length direction of the charging member. On the other hand, if it is too high, the charging characteristics will deteriorate. 5 -10 10 (Ω · cm) is used.
[0037]
In the case of using the brush charging method, one brush is made of 10 to 100 filaments / bundle of 3 to 10 denier conductive fibers (for example, fibers obtained by adding carbon, an ionic conductive agent and the like to polyester fibers), and 80 to 600 filaments. A conductive brush in which the hairs are planted at a density of 1 / mm on the support and the bristle feet are cut between 1 and 10 mm can be suitably used.
[0038]
On the other hand, when the magnetic brush charging method is used, Zn-Cu ferrite particles having an average particle diameter of 25 μm and Zn-Cu ferrite particles having an average particle diameter of 10 μm are mixed at a weight ratio of 1: 0.05. By mixing, ferrite particles having an average particle diameter of 25 μm having a peak at each average particle diameter position were coated with a medium-resistance resin layer using magnetic particles, and the coated magnetic particles were coated on a sleeve to a thickness of 1 mm. And use it as a magnetic brush.
[0039]
The charging member is applied with a DC voltage of -1100 V to -1500 V alone or a DC voltage obtained by superimposing an AC voltage of 1000 V to 2000 V / 500 Hz to 4500 Hz on a DC voltage of -500 V to -1500 V. Usually, a sine wave is generally used as the waveform of the AC voltage, but a triangular wave (or sawtooth wave) may be used.
The electric field intensity applied to the photoconductor is (-) 1.3 × 10 5 ~ 4.5 × 10 5 (V / cm). This electric field strength is equivalent to charging the photosensitive member of 10 to 30 μm to (−) 350 to 800 (V). If the electric field strength applied to the photoconductor during image formation is large, the probability of reaching a discharge breakdown phenomenon when pinholes occur in the photosensitive layer increases, and if the electric field strength is low, the image quality may be poor Therefore, it is important to set an appropriate electric field strength for the photosensitive layer.
[0040]
After the charging, the photoconductor (1) receives, on one or a plurality of LD (Laser Diode) elements, an original image read by a CCD (Charge Coupled Device) or a digital signal transmitted from a personal computer or the like. An image image exposure device (3) including an LED (Laser Emitting Diode) array, a convex lens, a polygon mirror, a cylindrical lens, etc. irradiates a single-wavelength light image narrowed down to a dot diameter of about 60 to 20 μm, and receives an input signal. An electrostatic latent image corresponding to the image is formed. As the LD element or the LED array, an element having an emission wavelength corresponding to the highest sensitivity region of the photoconductor is selected. Since the spot diameter can be narrowed as the emission wavelength becomes shorter, an LD element having an oscillation wavelength on the short wavelength side of about 400 to 450 nm is advantageous in obtaining a high resolution such as 1200 or 2400 dpi. It can be used mounted on a forming apparatus.
The contrast potential required for image formation is usually set at about 250 V to 600 V.
Here, the contrast potential refers to the difference [Δ (Vl−Vb)] between the bright portion potential Vl and the developing bias potential Vb. The developing bias potential Vb is set to be higher by about 100 to 150 V than the charge level Vd in consideration of the degree of background contamination due to repetitive potential fluctuations.
[0041]
To visualize the electrostatic latent image formed on the photoreceptor (1), a developing device (4) using a one-component toner (magnetic toner) or a two-component developer composed of a toner and a carrier is used. However, in the present invention, a two-component developer is mainly used.
The carrier of the two-component developer includes, for example, polyfluorocarbon to improve the chargeability, charge stability, durability, etc. of powder having magnetic properties (magnetic powder) such as iron powder, ferrite powder, and nickel powder; A resin coated with a resin such as polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride is used. The particle size of the carrier is about 30 to 60 μm.
The particle size of the carrier affects the resolution, and the smaller the size, the higher the resolution tends to be. However, if the size is too small, the carrier tends to adhere to the photoreceptor, resulting in poor transfer of the toner image (transfer loss), When conveyed to the cleaning section, the blade is pressed against the photoconductor by the blade, so that the photoconductor surface is damaged, which also contributes to shortening the durability of the photoconductor.
On the other hand, the toner may be a toner manufactured by the above-described pulverization method and having a spherical shape by shaving off an angular area, or a spherical toner manufactured by a polymerization method (emulsion polymerization method, suspension polymerization method, etc.). A toner having a diameter of 4 to 8 μm is used, and 2 to 10 (% by weight) is mixed with the carrier.
The particle size of the toner also affects the resolution similarly to the carrier. However, if the particle size is too small, there is a concern that the toner may harm health if it scatters (environmental destruction = pollution), and the use limit is considered to be at most about 4 μm.
[0042]
When the development is completed, a voltage (or an electric field) having a polarity opposite to the charge held by the toner is applied by using the transfer device (5), and the toner image is transferred to the copy paper (9). FIG. 1 illustrates a belt-shaped transfer device (5) (the transfer belt basically includes a support base, an elastic layer, and a coating layer). A transfer device of the type can be used.
After the transfer is completed, the copy paper is separated from the photoreceptor (1) by a separating device (6) to which an AC voltage or a DC voltage on which the AC voltage is superimposed is applied, and is sent to a fixing device (8). Become a copy. The separation device (6) is generally a corona discharge device that applies a voltage obtained by superimposing an AC voltage or a DC voltage on a metal wire or a sawtooth electrode. Since the electric field intensity applied to the photoreceptor via the copy paper may be an amount such that the copy paper is separated from the photoreceptor, the amount of corona generated is small, and is not large enough to damage the photoreceptor. When the diameter of the photoreceptor is 30 mm or less, the separating device may be omitted in some cases due to the paper stiffness.
On the other hand, the toner remaining on the photoreceptor after separation of the copy paper is a cleaning blade (7-1) made of a material such as polyurethane rubber, silicone rubber, neoprene rubber, or fluoro rubber, and / or a polyethylene blade, nylon, carbon fiber, or the like. The cleaning is performed by the cleaning device (7) used in combination with the cleaning brush made of fibers, and a series of copying processes is completed.
[0043]
Next, the photoconductor will be described.
2. Photoconductor
2-1. Photoconductor outline
The photoreceptor is composed of a drum-shaped aluminum conductive support, a subbing layer, a charge generation layer, and a charge transport layer in this order. The charge transport layer is at least composed of an organic photosensitive layer.
The charge transport layer can be used alone with the organic photosensitive layer.However, in order to improve the durability of the photoreceptor and the performance of maintaining image quality, a cleaning blade and a high hardness filler Is preferably formed on the organic photosensitive layer. FIG. 5 shows a schematic view of an example having a charge transport layer composed of a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer. That is, the charge transport layer comprises a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer, and the filler dispersed charge transport layer is configured to occupy 6.7 to 80% of the total charge transport layer. Alternatively, the charge transport layer comprises a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer, and is formed such that no clear interface exists between both layers. The charge transport layer, which is a filler non-dispersed charge transport layer or a filler dispersed transport layer, is a layer in which a low-molecular charge transport material is dispersed with an appropriate amount of a binder resin, an antioxidant, a dispersant, and the like, or a polymer charge. The film thickness and the layer structure can be set according to the required quality of the photoreceptor.
[0044]
The first purpose of adding a filler (in the present invention, an inorganic filler composed of alumina (α type) is particularly preferably used) is to increase the hardness of the surface layer of the photoreceptor by adding an appropriate amount of the filler. Pencil hardness Hp is HB ≦ Hp <2H) By increasing abrasion resistance, the life of the photoconductor is prolonged and the image quality is stabilized. However, a significant increase in hardness may cause image deterioration such as image deletion in order to reduce wear of the photosensitive layer.
In addition, using a pencil scratch tester (surface property measuring device HEIDON-14 type manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) manufactured based on JIS K 5401 and a JIS standard pencil (Mitsubishi pencil "Uni"), weight 100 g ( (Measured weight) is defined as the pencil hardness in the present invention.
[0045]
Means for measuring hardness include scratch hardness, Vickers hardness, Knoop hardness, and the like, in addition to pencil hardness. For a filler-dispersed charge transport layer in a dispersion system, abrasion such that the photosensitive layer is rubbed by a blade ( (Abrasive wear), it is a desirable method to make a determination using a pencil hardness measurement method. High pencil hardness means that the amount of filler added is large or the particle size is large, that is, the surface roughness is large, and the image quality is reduced, and foreign substances such as corona products are easily attached. Therefore, it is not desirable that the hardness is too high.
[0046]
The second purpose is to disperse a small particle size filler on the surface of the photosensitive layer to set a suitable hardness, to suppress a large increase in the coefficient of friction, and to suppress the cleaning blade edge from penetrating into the layer. Thus, the distortion and deformation of the blade edge are reduced as much as possible, and the toner not blocked by the cleaning blade (particularly a spherical toner produced by a polymerization method having a high sphericity) is prevented from coming off the blade as much as possible. .
If the surface of the photosensitive layer is a resin layer to which no filler is added, the coefficient of friction (or free surface energy) increases due to the action of corona products, paper powder, toner components, atmospheric moisture, etc., and cleaning is performed. At this time, the blade edge cuts into the photoconductor, and is dragged in the rotation direction of the photoconductor, causing deformation and local distortion, creating a gap between the photoconductor and a factor that causes toner loss. In addition, the crushed blade presses the toner against the photoreceptor, causing further stagnation of the toner, which further increases the toner loss. However, when the surface energy (or coefficient of friction) of the surface layer of the photoreceptor is reduced by a lubricant or the like, toner loss is improved, but reduction of the surface energy alone is not sufficient.
In order to minimize this deformation and distortion, a filler is dispersed in the photosensitive layer to prevent an extreme increase in the coefficient of friction and to suppress biting.
However, since toner loss is not sufficient only by using the above-described filler-containing photoconductor, in order to improve the cleaning performance of spherical toner to a level close to 100%, even if the photoconductor is rotating, The task can be achieved by using a specific cleaning blade that maintains line contact without crushing or distortion of the blade edge and does not cause the toner to be crushed by the blade. Further, if necessary, a lubricant is applied to the surface of the photoreceptor to reduce the coefficient of friction of the surface of the photoreceptor, thereby ensuring long-term stable cleaning performance and maintaining the durability of the cleaning blade.
It should be noted that a method of changing a low-molecular-weight charge-transporting substance, which is a constituent substance of the charge-transporting layer, to a high-molecular-weight charge-transporting substance is also one means for improving abrasion resistance.
[0047]
The thickness of the photosensitive layer is desirably set to a value enough to obtain a sufficient contrast image and a thickness that can secure a contrast potential. If the contrast potential (difference between the developing bias potential and the image portion potential) is 100 V, a character image can be formed at a relatively good level, but a photographic image is not practical because of insufficient density. Not a target. In order to obtain good image forming properties, it is desirable to secure a contrast potential of at least 250 V or more.
It is preferable that the total film thickness of the photosensitive layer is set to 10 μm or more as a film thickness at which a contrast potential can be secured. If the film thickness is reduced to 10 μm or less, it is difficult to secure a sufficient charge level, and it is difficult to obtain a sufficient contrast potential. Further, unevenness in the thickness of the photosensitive layer is easily reflected on the image as it is, resulting in non-uniform image quality. On the other hand, if the thickness is too large, the dot pattern spreads in the layer, causing a reduction in sharpness and resolution, making it difficult to achieve a high-quality image.
In order to obtain an image having a higher contrast, the thickness is usually about 10 μm to 50 μm, preferably 10 μm to 30 μm.
[0048]
Hereinafter, the configuration of the photoconductor will be described.
2-2. Conductive support
First, the conductive support will be described.
Materials that can be used as the conductive support of the photoconductor include metals such as stainless steel, copper, and brass that satisfy various electrical, mechanical, and chemical properties, as well as gold, aluminum, and platinum on compressed paper, resin, and glass. And a conductive layer on which chromium or the like is deposited or sputtered, or a conductive layer in which fine particles of carbon, tin, or the like are dispersed. In view of the fact that thin cutting is easy to perform, light, advantageous for reproduction, easy to form a blocking layer, easy to obtain, and the like, aluminum, particularly an aluminum alloy such as JIS3003 is preferable.
The technologies for processing the surface of aluminum include cutting, honing, and blasting.The drum-shaped aluminum tube is cut to the required length, cut to the target outer diameter, and then super-finished. , Mirror finish, etc., to make the surface roughness 10 points average roughness Rz JIS And then sufficiently washed until the washing solution is completely removed, and used as a conductive support for an electrophotographic photosensitive member. The roughness of the support is covered to some extent by the undercoat layer. However, if the surface roughness is as large as 10 μm or more, the undercoat layer cannot cover the unevenness. Charge injection occurs, and abnormal images such as streak patterns, white spots, and black spots on the image are likely to appear on the entire copy sheet.
Aluminum is an oxide film (Al 2 O 3 ) Is easy to form, but the electrical resistance for maintaining the electrophotographic characteristics is 10 6 There is no particular problem as long as the value is on the order of Ω · cm or less.
The conductive support has a drum shape and an outer diameter of about φ30 to φ80 (mm) is generally used. However, in the case of a large-sized image forming apparatus, in order to cope with durability and large-volume copying, Those having an outer diameter of φ80 mm or more are used.
The thickness of aluminum is about 0.6 mm to 3 mm for a photoreceptor having an outer diameter of φ30 to φ80 (mm). Therefore, if it is not deformed at such a temperature, conductive support is required if the vibration damping member is incorporated as a means for suppressing cost and charging when using the DC voltage of the AC voltage superimposed. It is desirable that the body thickness is thin. By reducing the wall thickness, the vibration generated by the charging can be quickly transmitted to the vibration damping member, so that the vibration damping function can be effectively exhibited.
[0049]
2-3. Undercoat layer
Next, the undercoat layer will be described.
An undercoat layer is provided between the conductive support and the photosensitive layer, if necessary. The form of the undercoat layer may vary depending on the wavelength range used for the light source. For example, when used for a light source such as an LD element or an LED array having an oscillation wavelength in a long wavelength region of 650 to 780 nm, moiré occurs due to reflection of light from aluminum, so that an undercoat layer or a similar layer is used. The formation of an anti-reflection thin film is indispensable, but when an LD element having an oscillation wavelength of about 400 to 420 nm is used, the absorption near the surface layer increases, so that a lower layer as described in a specific example of the present invention is used. The pulling layer is not necessarily required, and may be a thin film having a thickness of 1 μm or less, such as alumina, or a semiconductor film that prevents hole injection. The following description is for the case where a light source having an oscillation wavelength in a long wavelength region (infrared region) is used.
The reason for forming the undercoat layer is to prevent charge injection from the support side, stabilize charging characteristics, improve adhesion, prevent moiré, improve coatability of the upper layer, reduce residual potential, etc. With the goal. Therefore, a method may be adopted in which a semiconductor film is formed to prevent injection of holes (holes) and allow electrons (electrons) to pass therethrough, and further form an intermediate layer or an undercoat layer thereon. In general, the undercoat layer is formed of a thin film containing a resin as a main component and having a high resistance so that potential decay hardly occurs within a unit time. Considering that the undercoat layer is coated with a photosensitive layer using a solvent, it is preferable that the undercoat layer be a resin having high resistance to dissolution in general organic solvents. As such a resin, polyvinyl alcohol, casein, water-soluble resin such as sodium polyacrylate, copolymerized nylon, alcohol-soluble resin such as methoxymethylated nylon, polyurethane, melamine resin, alkyd-melamine resin, epoxy resin, etc. Curable resins that form a three-dimensional network structure are exemplified. Further, fine powders of metal oxides such as titanium oxide, silica, alumina, zirconium oxide, tin oxide, indium oxide and the like, or metal sulfides and metal nitrides may be dispersed and contained. These undercoat layers can be formed using a suitable solvent and a coating method.
Further, as the undercoat layer of the present invention, a metal oxide layer formed by using a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a chromium coupling agent, or the like by a sol-gel method or the like is also useful.
In addition, as the undercoat layer of the present invention, Al 2 O 3 , An organic substance such as polyparaxylylene (Parylene = trade name of Union Carbide Co.), SnO 2 , TiO 2 , CeO 2 Inorganic substances such as are provided by a vacuum thin film manufacturing method. 10 -10 13 A thin film having an electrical resistance on the order of (Ω · cm) can be used favorably. The thickness of the undercoat layer is suitably from 0.1 to 20 μm, and preferably from 1 to 10 μm.
[0050]
2-4. Charge generation layer
Next, the charge generation layer will be described.
The charge generation layer is a layer containing a charge generation substance as a main component, and a binder resin is used as necessary. As the charge generation substance, there are an inorganic material and an organic material.
Examples of the inorganic material include crystalline selenium, amorphous selenium, selenium-tellurium, selenium-tellurium-halogen, selenium-arsenic compound, and amorphous silicon. As amorphous silicon, a material in which a dangling bond is terminated with a hydrogen atom or a halogen atom, or a material in which a dangling bond is doped with a boron atom, a phosphorus atom, or the like is preferably used.
[0051]
On the other hand, as the organic material, a known material can be used. For example, phthalocyanine-based pigments such as metal phthalocyanine and metal-free phthalocyanine, azulhenium salt pigment, methine squaric acid pigment, azo pigment having a carbazole skeleton, azo pigment having a triphenylamine skeleton, azo pigment having a diphenylamine skeleton, dibenzothiophene skeleton Azo pigments having a fluorenone skeleton, azo pigments having an oxadiazole skeleton, azo pigments having a bis-stilbene skeleton, azo pigments having a distyryl oxadiazole skeleton, azo pigments having a distyryl carbazole skeleton, perylene Pigments, anthraquinone or polycyclic quinone pigments, quinone imine pigments, diphenylmethane and triphenylmethane pigments, benzoquinone and naphthoquinone pigments, cyanine and azomethine pigments, Njigoido based pigments, and bisbenzimidazole pigments. These charge generating substances can be used alone or as a mixture of two or more kinds.
[0052]
As the binder resin used as necessary for the charge generation layer, polyamide, polyurethane, epoxy resin, polyketone, polycarbonate, polyarylate, silicone resin, acrylic resin, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl ketone, polystyrene, poly-N- Vinyl carbazole, polyacrylamide and the like are used. These binder resins can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, a low molecular charge transport material may be added as needed.
[0053]
Examples of the electron transporting substance include chloranil, bromanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 2,4 , 5,7-Tetranitroxanthone, 2,4,8-trinitrothioxanthone, 2,6,8-trinitro-4H-indeno [1,2-b] thiophen-4-one, 1,3,7-trione An electron accepting substance such as nitrodibenzothiophene-5,5-dioxide is exemplified. These electron transport materials can be used alone or as a mixture of two or more.
[0054]
Examples of the hole transport material include the electron donating materials shown below and are preferably used.
For example, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, 9- (p-diethylaminostyrylanthracene), 1,1-bis- (4-dibenzylaminophenyl) propane, styrylanthracene, styrylpyrazoline Phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, benzofuran derivatives, benzimidazole derivatives, thiophene derivatives and the like. These hole transporting substances can be used alone or as a mixture of two or more.
The charge generation layer contains a charge generation substance, a solvent, and a binder resin as main components, and may include any additives such as a sensitizer, a dispersant, a surfactant, and a silicone oil. good.
[0055]
As a method for forming the charge generation layer, a vacuum thin film preparation method and a casting method from a solution dispersion system are largely mentioned. For the former method, a vacuum evaporation method, a glow discharge decomposition method, an ion plating method, a sputtering method, a reactive sputtering method, a CVD method, or the like is used, and the above-mentioned inorganic material and organic material can be favorably formed. In addition, in order to provide a charge generation layer by a casting method, if necessary, the above-mentioned inorganic or organic charge generation material is used together with a binder resin together with a binder resin such as tetrahydrofuran, cyclohexanone, dioxane, dichloroethane, butanone, or a ball mill, an attritor, or the like. It can be formed by dispersing with a sand mill or the like, diluting the dispersion liquid appropriately and applying. The coating can be performed by a dip coating method, a spray coating method, a bead coating method, or the like.
The thickness of the charge generation layer provided as described above is suitably about 0.01 to 5 μm, and preferably 0.05 to 2 μm.
[0056]
2-5. Charge transport layer
Next, the charge transport layer will be described.
The charge transport layer is formed to secure a surface potential required for image formation. The charge transport layer can be used in the present invention even if the organic photosensitive layer alone is used. However, in order to maintain durability and image quality of the photoreceptor, an organic photosensitive layer (non-filler dispersed charge transport layer) is further provided on the outermost surface. It is desirable to form a filler-dispersed charge transport layer to which an appropriate amount of ultrafine inorganic filler particles of high hardness is added. In the present invention, as shown in FIG. 5, the charge transporting layer is composed of a filler non-dispersed charge transporting layer and a filler dispersed charge transporting layer, and is configured such that no clear interface is formed between both charge transporting layers. By preventing a clear interface from being formed, most of the holes / electron pairs (hole / electron pairs) generated by image exposure that have moved toward the surface layer are not captured near the interface. In addition, the charge transferred to the surface layer and given by the charge can be canceled without loss of time. That is, since the optical attenuation characteristic hardly deteriorates, high-definition image quality can be reproduced. However, since the filler is dispersed, a slight loss occurs due to the amount of dispersion of the filler, the particle size, and the like.
When an interface is formed between the two charge transport layers, the movement of holes is restricted, so that the light attenuation characteristic is degraded and the residual potential is increased, so that the contrast potential is reduced and the afterimage is easily caused.
The coating means for preventing the formation of the interface can be prepared by a spray coating method when the thickness of the charge transport layer is as thin as about 10 μm. Inject the liquid and the filler-dispersed charge transport layer liquid in the other, apply the filler non-dispersed charge transport layer on the charge generation layer, and wait for the finger dry time (several minutes). What is necessary is just to apply a transport layer. When the charge transport layer is as thick as 25 μm or 30 μm, and when the filler non-dispersed charge transport layer is as thick as 20 μm, first, the filler non-dispersed charge transport layer is formed, touch dried, and further dried by heating at 120 to 130 ° C. Thereafter, the filler-dispersed charge transport layer is formed within a relatively short time, and the entire photoconductor is heated and dried at a temperature of 130 to 160 ° C. for about 10 to 60 minutes, whereby the photoconductor can be manufactured without any problem.
The charge transporting layer (filler non-dispersed charge transporting layer + filler dispersed charge transporting layer) is formed by dissolving or dispersing a mixture or copolymer containing a charge transporting component and a binder component as main components in a suitable solvent. It can be formed by coating to a required thickness and drying.
[0057]
The thickness of the charge transport layer is set to 10 to 50 μm, preferably 10 to 30 μm. The variation in the entire photosensitive layer (difference between the maximum film thickness and the minimum film thickness) is desirably set fine because the thinner the photosensitive layer is, the more easily the influence of coating unevenness is produced. Therefore, ± 10 μm for 10 μm and ± 1 μm for 30 μm Is preferably set within a range of ± 2 μm. Among these, unless the filler non-dispersed charge transport layer and the filler-dispersed charge transport layer do not have a clear interface, the tightening ratio (occupancy) of the filler-dispersed charge transport layer thickness is preferably 6.7% to 80%. It is.
As the thickness of the photosensitive layer decreases, the capacitance increases, and the electric field intensity increases. However, it is difficult to secure a high charge level. If the charge of the toner is small, the developing ability can be increased even with a photoreceptor with a small film thickness, but voltage development is inevitable for toners of small particle diameter currently used in the market at present. Therefore, a certain or more surface potential is required.
When the thickness of the photosensitive layer is reduced, the distortion of the charge transfer is reduced, so that a high-quality image can be reproduced. On the other hand, as the thickness increases, the capacitance decreases, so that a high charge level can be secured. However, when the charge moves, the charge tends to be distorted upon input of light, and the resolution tends to decrease.
When the thickness of the photosensitive layer is set to about 10 μm, the charged portion is charged only at about −450 V at most. However, if the residual potential is suppressed to about −50 V to −100 V and the developing bias potential is set to −350 V, a contrast potential of about 250 V to 300 V can be secured, so that practically problem-free image formation can be performed. It is.
The charge transport layer is formed on the charge generation layer in the order of the filler non-dispersed charge transport layer and the filler dispersed charge transport layer. This is because, when the filler-dispersed charge transport layer is in direct contact with the charge generation layer, abnormal movement of charges occurs between the filler-dispersed charge transport layer and the charge generation layer, so that a speckle pattern appears on the image. Therefore, in the region in contact with the charge generation layer, it is desirable that the charge transport layer does not disperse the filler, and it is desirable that the film thickness be at least 2 μm or more.
For the coating film, a dip coating method, a spray coating method, or the like can be used.
[0058]
The filler added to the filler-dispersed charge transport layer is spherical and has high hardness, has optical transparency, and has an electric resistance of 10%. 12 -10 13 (Ω · cm). This improves the abrasion resistance of the photosensitive layer, and the light image illuminated on the surface layer must reach the charge generation layer without scattering, while the charge does not diffuse in the horizontal direction during charging, and This is to avoid the flow and the accumulation of the residual potential as much as possible.
The filler in the filler-dispersed charge transport layer is preferably uniformly dispersed in the charge transport layer, or a layer configuration in which the concentration gradient is increased toward the surface layer, but from the viewpoint of maintaining durability, Uniform dispersion is preferred.
The amount of filler dispersed in the charge transport layer depends on the required durability (depending on abrasion, chemical and physical deterioration), and image quality (depending on the aging characteristics such as charge level, sensitivity and residual potential). To 10% by weight or more and 40% by weight or less based on the total weight of the filler-dispersed charge transport layer. When the content is less than 10% by weight, the abrasion increases rapidly. When the content is more than 40% by weight, the residual potential increases, the surface roughness of the photosensitive layer deteriorates, and toner filming easily occurs due to the surface roughness. Is suppressed, and image deletion is easily caused.
The thickness of the filler-dispersed charge transporting layer depends on the particle size and amount of the filler dispersed in the photosensitive layer, and needs to be changed depending on the durability required for the photoreceptor and image quality characteristics. From the viewpoint of durability, it is desirable that the filler-dispersed charge transport layer be thicker. However, when the amount of the filler is in the range of 10% by weight or more and 40% by weight or less, when the thickness is increased to 8 μm or more, a sharp increase in the residual potential may occur. And the image quality is affected.
On the other hand, when the film thickness is reduced, the resolution tends to be improved, but the durability is lowered. It is desirable to set the film thickness to at least 2 μm or more.
From the viewpoint of the distribution of the thickness of the filler non-dispersed charge transport layer and the filler-dispersed charge transport layer, when the charge transport layer is set within the range of 10 to 30 μm, the filler non-dispersed charge transport layer and the filler dispersed charge transport layer The thickness of the filler-dispersed charge transport layer is desirably 6.7% to 80% of the charge transport layer, unless the layer has no clear layer interface.
FIG. 6 is a graph showing a preferable thickness ratio of the charge transport layer. Good characteristics can be obtained within a line of 10 to 30 (μm) and a frame surrounded by two curves shown in FIG.
[0059]
The materials used for the charge transport layer are as follows.
Oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidal derivatives, triphenylamine derivatives, α-phenylstilbene derivatives, toniphenyl methane derivatives, anthracene derivatives, and the like can be used as the low-molecular-weight charge transport material constituting the charge transport layer.
On the other hand, as the polymer charge transporting substance, the following known polymer charge transporting materials can be used. For example,
1) Polymers having a carbazole ring in the main chain and / or side chain include, for example, poly-N-vinyl carbazole, JP-A-50-82056, JP-A-54-9632, There are the compounds described in JP-A-54-11737 and JP-A-4-183719.
2) Polymers having a hydrazone structure in the main chain and / or side chain include, for example, compounds described in JP-A-57-78402 and JP-A-3-50555.
3) Examples of the polysilylene polymer include compounds described in JP-A-63-285552, JP-A-5-19497, and JP-A-5-70595.
4) Polymers having a tertiary amine structure in the main chain and / or side chain include, for example, N, N-bis (4-methylphenyl) -4-aminopolystyrene, JP-A-1-13061, JP-A-1-19049, JP-A-1-1728, JP-A-1-105260, JP-A-2-167335, JP-A-5-66598, and compound described in JP-A-5-40350 Etc.
5) Other polymers include, for example, formaldehyde polycondensates of nitropyrene and compounds described in JP-A-51-73888 and JP-A-56-150749.
[0060]
The polymer having an electron donating group used in the present invention is not only the above-mentioned polymer, but also a copolymer of a known monomer, a block polymer, a graft polymer, a star polymer, and, for example, It is also possible to use a crosslinked polymer having an electron donating group as disclosed in JP-A-3-109406.
As the polymer charge transporting material in the present invention, a polycarbonate having a triarylamine structure in the main chain and / or side chain is effectively used.
On the other hand, examples of the high molecular compound that can be used as the binder component include polystyrene, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / maleic anhydride copolymer, polyester resin, polyvinyl chloride, and chloride. Vinyl / vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polyarylate resin, polycarbonate resin (bisphenol A type, bisphenol C type, bisphenol Z type or a copolymer thereof), cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl Thermoplastic or heat of butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, acrylic resin, silicone resin, fluorine resin, epoxy resin, melamine resin, urethane resin, phenol resin, alkyd resin, etc. Including but of resin, but is not limited thereto. These polymer compounds can be used singly or as a mixture of two or more kinds, or copolymerized with a charge transport material.
[0061]
Examples of dispersion solvents that can be used when preparing the charge transport layer coating liquid include, for example, methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ketones such as cyclohexanone, dioxane, tetrahydrofuran, ethers such as ethyl cellosolve, toluene, xylene and the like. Examples thereof include aromatics, halogens such as chlorobenzene and dichloromethane, and esters such as ethyl acetate and butyl acetate. However, it is desirable to avoid using a halogen-based solvent in consideration of environmental destruction.
[0062]
Next, the filler dispersed in the charge transport layer will be described.
The filler used in the present invention is an oxide insulator, and when dispersed in a binder resin, traps are easily formed at the interface between the particles and the binder resin. Therefore, when the photoreceptor is used repeatedly, the residual potential accumulates and the potential of the image portion is increased, so that the image density and the resolution are easily reduced. Therefore, an additive can be added to improve the dispersibility, uniformize the photosensitive layer, prevent the formation of traps, or reduce the trap density.
Means for imparting electric charge to the photoreceptor during image formation is performed by a charging device that is in contact with or close to the photoreceptor, and corona products such as ozone and nitrogen oxides generated during charging are applied to the photoreceptor. It attaches to the surface layer or penetrates into the photosensitive layer, lowering the electrical resistance and causing deterioration in image quality such as resolution. In order to solve this, a small amount of an antioxidant and a plasticizer can be added. However, these additives are not always necessary, and may be omitted when the charge transport layer is thin, when the amount of the filler added is small, or depending on the image system.
In the charge transporting layer to which the filler is added, a coating liquid in which a suitable amount of the filler is dispersed in a binder resin is applied to a target film thickness by using a coating method such as a spray method or a dipping method.
Filler is 10 12 -10 14 (Ω · cm), desirably having water repellency and maintaining its function.
[0063]
The filler material includes an organic filler material and an inorganic filler material. Examples of the organic filler material include a fluororesin powder such as polytetrafluoroethylene, a silicone resin powder, and an amorphous carbon powder. Materials include metal powders such as copper, tin, aluminum, and indium, silica, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, alumina, indium oxide, antimony oxide, bismuth oxide, calcium oxide, tin oxide and tin doped with antimony. Metal oxides such as doped indium oxide; metal fluorides such as tin fluoride, calcium fluoride, and aluminum fluoride; and inorganic materials such as potassium titanate and boron nitride. Among these fillers, it is advantageous to use an inorganic material from the viewpoint of the hardness of the filler for improving the wear resistance.
In particular, titanium oxide or alumina can be desirably used in the present invention, but alumina (particularly α-type) is more preferable. These fillers can be used alone or as a mixture.
The filler material can be dispersed by using a suitable disperser together with a charge transporting substance, a binder resin, a solvent, and the like.
[0064]
If the surface roughness of the photosensitive layer increases due to the addition of the filler, the edges of the characters become jagged, and the cleaning properties of residues such as toner and paper dust deteriorate, resulting in defective cleaning. Contaminants such as corona products remain in areas where the blade does not come into contact, causing image deletion, toner filming, and chipping of the edge of the cleaning blade, and the photosensitive layer is easily damaged. Therefore, it is necessary to select a filler having a particle size with good dispersibility so that the target abrasion resistance can be achieved and good image quality can be obtained. The primary particle size of the filler dispersed in the photosensitive layer is selected from the light transmittance, abrasion resistance, surface roughness and the like of the charge transport layer.
[0065]
For example, FIG. 7 shows a measurement example of the average primary particle diameter and the average surface roughness (measured using Surfcom 1400D, Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). The measurement sample was a photosensitive member having a diameter of 30 mm, and the charge transport layer was composed of a 22 μm non-dispersed charge transport layer and a 5 μm filler-dispersed charge transport layer in which α-alumina filler was dispersed at 25% by weight. As shown in FIG. 7, when the primary particle size of the filler is 0.2 μm to 0.7 μm, the 10-point average roughness (Rz JIS ) And the maximum roughness Rp are both 1 μm or less, and show good numerical values in image formation and toner cleaning.
However, when the primary particle size exceeds 0.7 μm, the surface roughness tends to suddenly increase. When a filler having a primary particle size of 1.0 μm is dispersed, the 10-point average roughness (Rz JIS ) Is 1.2 (μm) and the maximum roughness Rz is 1.5 (μm), which is a level at which the character thickening, the resolution is reduced, and the edge of the cleaning blade is slightly affected.
For this reason, it is desirable to use alumina having a particle size of 0.7 μm or less as the primary particle size to be added to the photosensitive layer. It is possible to secure.
If the surface roughness of the photoreceptor surface is too small, the cleaning blade easily adheres to the surface of the photoreceptor, and the rotation of the photoreceptor causes the blade edge to be dragged. Distortion occurs, which is a factor that causes toner loss.
In addition, the filler concentration is highest on the outermost surface side of the charge transport layer and the filler concentration gradient is provided so that the support side is lower, or the charge transport layer is formed of a plurality of layers, and the filler concentration is increased from the support side to the surface side. It is also possible to adopt a configuration in which the height is increased sequentially. When the filler is added to the charge transport layer, the amount of the filler to be added to the photosensitive layer needs to be changed depending on the required number of printing presses and image quality, the copying process used, the developer component, and the like.
[0066]
In FIG. 8, a 22 μm filler non-dispersed charge transport layer is formed on an φ30 μm aluminum drum via an undercoat layer, and an alumina filler (α-alumina) having a primary average particle size of 0.3 μm is added thereon. An example of the evaluation results of the abrasion of the photosensitive layer and the image rank in the photosensitive member having the filler-dispersed charge transport layer of about 5 μm formed by changing the amount is shown. The evaluation conditions were such that a voltage obtained by superimposing a DC voltage of -740 and an AC voltage of 1600 V / 1350 Hz was applied to the charging member for contact charging of the Ricoh Imagio MF2200 machine, and the surface potential at the developing unit position was set to -700 V. And 100,000-sheet running.
The abrasion of the photosensitive layer increases sharply as the amount of filler added decreases, and the image quality ranks (rank 5 is good, rank 1 is unacceptable, and the evaluation target is resolution, sharpness, and dot reproducibility). Has a tendency to drop below 30% by weight, but at 40% by weight, the image quality still maintains Rank 4. For this reason, the amount of the filler added to the filler-dispersed charge transport layer is desirably 40% by weight or less. The durability of more than 10,000 sheets is maintained. However, it has been confirmed that when the paper is further passed, the filming phenomenon is likely to occur from about 40% by weight. Therefore, the amount of the filler added to the photosensitive layer should be 10% by weight or more and 40% by weight or less. It is desirable to select by.
[0067]
As a means for eliminating roughness of the photosensitive layer surface and smoothing it, for example, adding a leveling agent to the charge transport layer according to the invention is an effective means. As the leveling agent, a known material can be used. However, a silicone oil-based leveling agent, which can impart a high level of smoothness in a small amount and has a small effect on electrostatic characteristics, is particularly preferable. Examples of silicone oils include dimethyl silicone oil, methyl phenyl silicone oil, methyl hydrogen polysiloxane, cyclic dimethyl polysiloxane, alkyl-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, alcohol-modified silicone oil, fluorine-modified silicone oil, and amino-modified silicone oil. Examples include silicone oil, mercapto-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, higher fatty acid-modified silicone oil, and higher fatty acid-containing silicone oil. In addition, it is possible to reduce unevenness depending on conditions at the time of coating and the like. For example, in dip coating, after lifting the photoreceptor, if the coating surface is still wet, cover it with a hood so that the surface is not disturbed by wind flow etc. Is done. Also, if the solvent near the surface of the coating film evaporates rapidly, only the surface is hardened and the inside of the coating film becomes fluid, and the coating film inside this film may sag and form irregularities. In a wet state, a vapor layer of a solvent is formed around the photoreceptor, and the solvent is gently volatilized, whereby leveling progresses, and unevenness is reduced and smoothed.
[0068]
Also, in spray coating, when forming a coating film by air spray, by controlling the air pressure and the air flow rate to an appropriate amount, the surface of the coating film in a fluid state is suppressed and irregularities are suppressed. It is necessary to control. Here, if the air pressure and air flow rate are too large, the surface of the coating film will be disturbed by the flow of air, while if too small, the droplets of the coating liquid will not be uniform or the atomization will be insufficient. As a result, the uniformity of the coating film is reduced. After the charge transport layer is formed, the solvent is volatilized while being rotated. If the rotation speed is too high, centrifugal force is applied to the coating film which still contains the solvent and has fluidity, so that unevenness is emphasized. On the other hand, if the rotation speed is too low, the effect of sagging due to gravity is greater than the leveling due to rotation, which may cause unevenness. Therefore, it is necessary to set the rotation speed of the photoconductor in a wet state of the coating film to an appropriate value.
Further, in spray coating, it is important that the supply of a pump for supplying a coating liquid is constant. In other words, if the supply of the liquid is not constant and has a pulsation, the pulsation directly affects the discharge amount of the liquid, so that the adhesion amount becomes uneven. Therefore, as a pump for supplying the liquid to the spray, it is preferable to use a multiple plunger pump in which pulsation is suppressed, a syringe-type super-precision discharge device, or the like.
These methods may be used alone, but by combining a plurality of them, a more effective leveling is performed and a charge transport layer with reduced unevenness is formed.
Furthermore, when the leveling is insufficient, it is also possible to wear and smooth the convex portions of the charge transport layer as a method of reducing unevenness. For example, a method in which a convex portion is detected by a film thickness meter and the portion is polished to eliminate the convex portion can be considered.
[0069]
In the present invention, in order to improve environmental resistance, and to prevent a decrease in sensitivity and a rise in residual potential, oxidation of each layer such as a charge generation layer, a charge transport layer, an undercoat layer, a protective layer, and an intermediate layer is performed. Inhibitors, plasticizers, lubricants, UV absorbers, and low molecular charge transport materials can be added. Representative materials of these compounds are described below.
[0070]
Examples of the antioxidant that can be added to each layer include the following, but are not limited thereto.
(A) Phenolic compound
2,6-di-t-butyl-p-cresol, butylated hydroxyanisole, 2,6-di-t-butyl-4-ethylphenol, n-octadecyl-3- (4′-hydroxy-3 ′, 5 '-Di-t-butylphenol), 2,2'-methylene-bis- (4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-methylene-bis- (4-ethyl-6-t-butylphenol) 4,4'-thiobis- (3-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-butylidenebis- (3-methyl-6-t-butylphenol), 1,1,3-tris- ( 2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, Tetrakis- [methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] methane, bis [3,3′-bis (4′-hydroxy-3′-t-butylphenyl) butyric acid] Clichol esters, tocopherols and the like.
(B) paraphenylenediamines
N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine, N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine, N-phenyl-N-sec-butyl-p-phenylenediamine, N, N'- Di-isopropyl-p-phenylenediamine, N, N'-dimethyl-N, N'-di-tert-butyl-p-phenylenediamine and the like.
(C) Hydroquinones
2,5-di-t-octylhydroquinone, 2,6-didodecylhydroquinone, 2-dodecylhydroquinone, 2-dodecyl-5-chlorohydroquinone, 2-t-octyl-5-methylhydroquinone, 2- (2-octadecenyl ) -5-methylhydroquinone and the like.
(D) Organic sulfur compounds
Dilauryl-3,3'-thiodipropionate, distearyl-3,3'-thiodipropionate, ditetradecyl-3,3'-thiodipropionate and the like. (E) Organic phosphorus compounds
Triphenylphosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, tri (dinonylphenyl) phosphine, tricresylphosphine, tri (2,4-dibutylphenoxy) phosphine and the like.
[0071]
Examples of the plasticizer that can be added to each layer include the following, but are not limited thereto.
(A) Phosphate ester plasticizer
Triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trioctyl phosphate, octyl diphenyl phosphate, trichloroethyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, tributyl phosphate, tri-2-ethylhexyl phosphate, triphenyl phosphate and the like.
(B) Phthalate ester plasticizer
Dimethyl phthalate, diethyl phthalate, diisobutyl phthalate, dibutyl phthalate, diheptyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, diisooctyl phthalate, di-n-octyl phthalate, dinonyl phthalate, dinononyl phthalate, phthalic acid Diisodecyl, diundecyl phthalate, ditridecyl phthalate, dicyclohexyl phthalate, butyl benzyl phthalate, butyl lauryl phthalate, methyl oleyl phthalate, octyl decyl phthalate, dibutyl fumarate, dioctyl fumarate and the like.
(C) Aromatic carboxylate plasticizer
Trioctyl trimellitate, tri-n-octyl trimellitate, octyl oxybenzoate and the like.
(D) Aliphatic dibasic ester plasticizer
Dibutyl adipate, di-n-hexyl adipate, di-2-ethylhexyl adipate, di-n-octyl adipate, n-octyl adipate-n-decyl, diisodecyl adipate, dicapry adipate, diazellate -2-ethylhexyl, dimethyl sebacate, diethyl sebacate, dibutyl sebacate, di-n-octyl sebacate, di-2-ethylhexyl sebacate, di-2-ethoxyethyl sebacate, dioctyl succinate, diisodecyl succinate, Dioctyl tetrahydrophthalate, di-n-octyl tetrahydrophthalate and the like.
(E) Fatty acid ester derivatives
Butyl oleate, glycerin monooleate, methyl acetyl ricinoleate, pentaerythritol ester, dipentaerythritol hexaester, triacetin, tributyrin and the like.
(F) Oxyacid ester plasticizer
Methyl acetyl ricinoleate, butyl acetyl ricinoleate, butyl phthalyl butyl glycolate, tributyl acetyl citrate and the like.
(G) Epoxy plasticizer
Epoxidized soybean oil, epoxidized linseed oil, butyl epoxystearate, decyl epoxystearate, octyl epoxystearate, benzyl epoxystearate, dioctyl epoxyhexahydrophthalate, didecyl epoxyhexahydrophthalate, and the like.
(H) Dihydric alcohol ester plasticizer
Diethylene glycol dibenzoate, triethylene glycol di-2-ethyl butyrate and the like.
(I) Chlorine-containing plasticizer
Chlorinated paraffin, chlorinated diphenyl, chlorinated fatty acid methyl, methoxy chlorinated fatty acid methyl and the like.
(J) Polyester plasticizer
Polypropylene adipate, polypropylene sebacate, polyester, acetylated polyester, etc.
(K) sulfonic acid derivative
P-toluenesulfonamide, O-toluenesulfonamide, P-toluenesulfonethylamide, O-toluenesulfonethylamide, toluenesulfone-N-ethylamide, P-toluenesulfon-N-cyclohexylamide and the like.
(L) Citric acid derivative
Triethyl citrate, acetyl triethyl citrate, tributyl citrate, acetyl tributyl citrate, acetyl tri-2-ethylhexyl acetyl citrate, n-octyldecyl acetyl citrate and the like.
(M) Other
Terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, camphor, 2-nitrodiphenyl, dinonylnaphthalene, methyl abietate and the like.
[0072]
In the present invention, a lubricant can be added to each layer. Examples include, but are not limited to, the following.
(A) Hydrocarbon compounds
Liquid paraffin, paraffin wax, microwax, low-polymerized polyethylene, etc.
(B) fatty acid compound
Lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, etc.
(C) Fatty acid amide compound
Stearyl amide, palmityl amide, olein amide, methylene bis stearoamide, ethylene bis stearoamide and the like.
(D) Ester compound
Lower alcohol esters of fatty acids, polyhydric alcohol esters of fatty acids, and fatty acid polyglycol esters.
(E) Alcohol compounds
Cetyl alcohol, stearyl alcohol, ethylene glycol, polyethylene glycol, polyglycerol and the like.
(F) Metal soap
Lead stearate, cadmium stearate, barium stearate, calcium stearate, zinc stearate, magnesium stearate and the like.
(G) Natural wax
Carnauba wax, Candelilla wax, beeswax, whale wax, Ibota wax, Montan wax, etc.
(H) Other
Silicone compounds, fluorine compounds, etc.
[0073]
Examples of the ultraviolet absorber that can be added to each layer include the following, but are not limited thereto.
(A) Benzophenone type
2-hydroxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,2 ′, 4-trihydroxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4-methoxybenzophenone and the like.
(B) salicylate
Phenyl salicylate, 2,4-di-t-butylphenyl 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzoate and the like.
(C) Benzotriazole type
(2′-hydroxyphenyl) benzotriazole, (2′-hydroxy5′-methylphenyl) benzotriazole, (2′-hydroxy5′-methylphenyl) benzotriazole, (2′-hydroxy-3′-tert-butyl) -5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole
(D) cyanoacrylate-based
Ethyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylate, methyl-2-carbomethoxy-3- (paramethoxy) acrylate and the like.
(E) Quencher (metal complex salt)
Nickel (2,2′-thiobis (4-t-octyl) phenolate) normal butylamine, nickel dibutyl dithiocarbamate, nickel dibutyl dithiocarbamate, cobalt dicyclohexyl dithiophosphate, and the like.
(F) HALS (Hindered amine)
Bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, 1- [2- [3- (3, 5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] ethyl] -4- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] -2,2,6 6-tetramethylpyridine, 8-benzyl-7,7,9,9-tetramethyl-3-octyl-1,3,8-triazaspiro [4,5] undecane-2,4-dione, 4-benzoyloxy- 2,2,6,6-tetramethylpiperidine and the like.
There is.
[0074]
3. Roundness and straightness
As one of the factors for obtaining high quality image quality, the roundness and straightness of the photoconductor are important.
If the roundness is large, that is, if it is a distorted cylinder, the photoreceptor will rotate eccentrically, causing poor charging, poor transfer, and poor cleaning.If the straightness is large, uneven charging will occur. This causes image density and color unevenness to occur easily. In particular, in the case of a non-contact charging method in which charging is performed while maintaining a small gap around 50 μm, the method is particularly susceptible to the influence. Also, in the contact charging method, when charging is performed only by direct current, the gap between the photoconductor and the charging member immediately affects the discharge condition, and the larger the gap, the more easily charging unevenness occurs. Management of roundness and straightness is particularly important.
It is desirable that the roundness and the straightness be as small as possible, but it is not necessary that the roundness and the straightness be smaller than necessary. It is desirable that the roundness is suppressed to 0 to 20 (μm) and the straightness is controlled to ± 20 μm.
The roundness and straightness depend on the cutting of the conductive support, the heating and drying after the application of the photosensitive layer, the mounting of the flange, the built-in vibration damping member, and the like. In the method of charging the photosensitive member by superimposing an AC voltage on the charging member, a high-frequency sound (hereinafter referred to as a vibration sound) sensitive to the ear is generated at the time of charging. As one means for improving the vibration noise, a vibration damping member is built in so as to be in close contact with the inner wall of the photoconductor. In order to transmit this vibration noise to the vibration damping member without delay, the vibration of the photoconductor is required. It is desirable that the thickness of the conductive support be as thin as possible. However, there is a problem in that when the vibration damping member is built in, the mechanical strength is reduced due to the reduction in thickness.
When the conductive support is thin, it deforms due to deformation during processing, temperature during drying of the photosensitive layer, built-in vibration damping member, press-fitting when mounting the flange, etc., so that roundness and straightness cannot be guaranteed. Problems occur in image quality.
It is desirable that the roundness and straightness are small. However, according to the study results of the present invention, if the roundness is 20 μm or less and the straightness is within ± 20 μm, the charging is not performed when the contact charging member is used. Uniformization can be avoided to a level where there is no problem, and even when the cleaning brush is used, even if the toner has a large sphericity (average circularity of 0.97 or more), the cleaning property is improved to a level close to 100%. It becomes possible.
[0075]
The average circularity is, for example, selected from toner having a size of 5 μm or more, measured using a FRIP-1000 manufactured by Sysmex Corporation, and calculated by the following equation.
Average circularity = {(perimeter of a circle having the same projected area as the particle image / perimeter of particle projection imaging)} number of measured particles
The number of particles to be measured was 1,000 or more, and a particle having a diameter of 5 μm or more was used for calculation.
[0076]
9 and 11 show measurement examples of straightness measured at 13 locations in the longitudinal direction and four locations every 90 degrees in the circumferential direction of the photoreceptor having a diameter of 30 mm, and FIGS. 10 and 12 show examples of measured roundness measured at 13 locations in the longitudinal direction. Each of these photoconductors has a built-in butyl rubber-based columnar vibration damping member. In the state of a raw tube (aluminum raw tube) before the photosensitive layer is applied, the roundness is 0 to 20 μm and the straightness is straight. The degree was within ± 20 μm. 9 shows an example in which the numerical value falls within the range of ± 20 μm, FIG. 10 shows an example in which the numerical value falls within the range of 0 to 20 μm, and FIG. The straightness in FIG. 9 is within ± 20 μm and the roundness in FIG. 10 is within 20 μm, and there is no problem in image quality.
Although the straightness in FIG. 11 shows a maximum of about 40 μm at the position of 160 °, when a non-contact charging member designed to have a gap of 50 μm is used, the closest contact with the photoconductor is reduced to 10 μm. As a result, streak-like unevenness contamination occurs in the charging member, and the charging characteristics are affected. As the ramp increases, the non-contact charging member causes local contact with the photoreceptor, and when it becomes even larger, the charging member lifts up, causing the charging roller to rotate in a distorted manner, and the image quality is likely to be uneven. become.
[0077]
4. Cleaning member
For the shape of the cleaning blade generally used, a strip-shaped elastic body (polyurethane rubber) having a plate thickness of about 1.5 to 3 mm is used in view of cost, and the rubber hardness is about 75 degrees in JIS hardness. The disadvantage of this cleaning blade is that since the rubber hardness of the portion in contact with the photoreceptor is low, the blade edge is dragged in the rotating direction of the photoreceptor when sliding on the photoreceptor, so that line contact is likely to occur. For this reason, the tip of the blade is crushed, deformed, distorted, etc., and a slight gap is generated between the photoconductor and the blade, so that the toner is pinched between the blade and the photoconductor and is sent to the charging device. Occurs. That is, cleaning failure occurs. In such a situation, even if the pulverized toner has an irregular shape, the toner tends to be removed. FIG. 13 is a schematic diagram of toner loss.
[0078]
As described above, the cause of toner loss is caused by the cleaning blade edge penetrating into the photosensitive layer due to insufficient photoconductor hardness, deformation due to insufficient cleaning blade hardness, the shape and hardness of the cleaning blade, and the friction coefficient of the photoconductor surface layer. The toner pressure contact with the photoconductor at the time of sliding contact, the roundness of the photoconductor, a change in the contact pressure of the blade caused by the straightness, the sphericity of the toner, and the like.
The improvement means viewed from the cleaning blade for eliminating the toner loss, that is, the cleaning failure, is to set the shape and hardness of the cleaning blade to a suitable value, and to always keep the line contact with the photoreceptor. The goal is to make no gaps between you and your body.
Therefore, the cleaning blade needs to have a high hardness so as to maintain its shape, and a desirable numerical value is 80 to 90 degrees in JIS-A hardness.
[0079]
Abrasion of the photoreceptor contributes more when hard foreign matter such as toner, carrier, and paper powder (such as talc) is pressed by the blade or slips through the blade.
There is a concern that abrasion of the photosensitive layer may be accelerated by increasing the hardness of the cleaning blade. However, this is not due to the hardness of the cleaning blade, but rather the movement of the photoconductor, the vibration of the cleaning blade, and the penetration of toner and carrier. It seems that the factor caused by the phenomenon is large. This is when a record player is placed on a poorly-accurate record player and the diamond stylus is turned with a load of about 2 gr. When the turn is performed with extremely high precision and almost no deflection, the above-mentioned load is applied to the diamond stylus. When a load several times the load is applied, the latter is said to have much less wear on the record disc, despite the large load. In the former case, the diamond needle vibrates vigorously to the left and right, which causes the diamond needle to cut the molecules of the record with the diamond needle, which promotes wear, causing the blade to vibrate violently. In such a case, it can be interpreted that a similar phenomenon is occurring.
[0080]
In order to increase the cleaning efficiency using the current strip-shaped cleaning blade, it is possible, but not sufficient, to cope with the problem by increasing the hardness of the tip (edge) of the cleaning blade in contact with the photoconductor. In order to perform the cleaning satisfactorily, the edge shape of the cleaning blade in contact with the photoreceptor should be sharply cut into a V-shape or a knife-edge shape, and the cut angle should be θ1 as shown in FIG. A blade with a knife edge shape sharply cut at an acute angle of 15 to 40 (degrees) (a shape rotated by 180 degrees) or a blade shown in FIG. A good cleaning can be easily achieved by forming the blade in the shape of a square.
The toner stays at the blade edge, but it is important that the structure does not allow the toner to sneak under the blade. The knife-edge shape and the V-shape make the adhesion to the photoreceptor good, and even if there is a stagnation of the toner, the blade will not be crushed and will not cover the toner, so it will not sink under the blade. In addition, the blade of the toner hardly comes off.
[0081]
It is preferable that the edge portion in contact with the photoreceptor has as little width as possible, but the shape is sharply cut from the side, and the width W of the portion in contact with the photoreceptor is up to 0.5 mm. It is acceptable. That is, 0 <W ≦ 0.5 (mm). If the width is 0.5 mm or more, a small gap is formed between the photosensitive member and the photosensitive member, so that there is an opportunity for toner to sneak into the photosensitive member.
[0082]
The thickness (maximum width) of the blade used for the cleaning blade is preferably 2 to 5 mm, and the lengths L1 and L2 of the oblique cut surfaces shown in FIGS. 14 and 15 are 3 to 8 mm, preferably 3 to 8 mm. The free length L4 from the tip of the support base to the edge of the blade shown in FIGS. 16, 17 and 22 is desirably set to 3 to 6 mm. These dimensions are determined based on the installation space and the set position, but it is preferable to use a member as thick as possible from the viewpoint of maintaining the cleaning property and the cleaning property.
[0083]
As a means of fixing these tip-shaped blades, metals such as aluminum, phosphor bronze, iron and brass, resins such as polycarbonate, vinyl chloride, delrin, polyethylene terephthalate, and ceramic members such as alumina are processed into plates and casings. A cleaning blade can be attached, but a metal plate having a thickness of about 1 mm to 3 mm, such as a chromium-plated iron plate or an aluminum plate, is preferable from the characteristics of workability, toughness, no temperature deformation, and rust resistance. . As shown in FIGS. 16 to 18, means for processing the support base and attaching the blade include a method of fitting and fixing the support base in a casing shape, performing a bending process on a metal plate, and using an adhesive (double-sided tape, one-pack type). Or a two-component adhesive, hot melt adhesive, or the like), or a method of attaching a holding plate from above the blade as shown in FIGS. 19 and 20.
[0084]
As the elastic body used for the cleaning blade, there are polyurethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber, chloroprene rubber, neoprene rubber, and the like. However, polyurethane rubber is preferably used from the viewpoint of durability, repelling resilience and cleaning properties. Polyurethane rubber is mainly composed of a polyol, an isocyanate, and a curing agent.
The polyurethane rubber is prepared by mixing a dehydrated polyol and an isocyanate, reacting the mixture at a temperature of 70 to 140 (° C.) for about 100 minutes, adding a curing agent to the prepolymer, and heating the prepolymer to 140 to 160 ° C. in advance. Place in the mold of the placed molding machine and cure for 50-60 minutes. Then, it is obtained by taking out from a metal mold | die and cutting with a cutting machine to required size.
The polyurethane rubber used for the cleaning blade is cut obliquely with a cutter or molded into a shape as shown in FIGS. 14 and 15 with a mold, and then the burrs at the portion contacting the photoreceptor are cut as shown in FIG. Then, there is a method of adjusting the thickness of the tip portion to be 0.5 mm or less.
The reason why the thickness is set to 0.5 mm or less is to minimize the penetration of the toner under the blade by expanding the surface contact, and to maintain the line contact even while the photosensitive member is rotating.
[0085]
The contact state of the cleaning blade of the shape shown in FIGS. 14, 16 and 20 fixed to the supporting base with the photoconductor is shown in FIG. 22, and the cleaning blade of the shape shown in FIGS. FIG. 23 shows the state of contact with the body. The cleaning blade is installed in a counter direction (a direction opposite to the rotation of the photoconductor) with respect to the photoconductor. By installing in the counter direction, it works so as to sneak into the photoreceptor, so that the chance of toner passing through is reduced. The contact angle θ3 (FIG. 22) to the cleaning blade photosensitive member having the shape shown in FIGS. 14, 16, and 20 can be set to an angle of 5 to 85 degrees, preferably 5 to 30 degrees. Degrees.
[0086]
On the other hand, the contact angle θ4 (FIG. 23) to the cleaning blade photoreceptor having the shape shown in FIGS. 15 and 17 can be set to an angle of 40 to 85 degrees, but is preferably 40 to 75 degrees. It is. These contact angles are appropriately set according to the size of the photoconductor and the width of the blade.
[0087]
Since the contact pressure (linear pressure) at which the edge of the blade contacts the photoconductor is higher than the hardness of a commonly used blade, the contact pressure (linear pressure) is set to 15 g / cm to 40 g / cm. However, in consideration of the cleaning property and the scratch imparted to the photoreceptor, it is preferably set to 15 g / cm or more and 25 g / cm or less. If it is 15 g / cm or less, cleaning failure may occur because the blade is hard. If the setting is higher than 25 / cm, the photoreceptor may be scratched by the blade because the hardness is higher than that of the conventional product. However, even if the setting is higher than 40 g / cm, the scratch occurs. The increased likelihood does not necessarily mean that a shallow abrasion will usually occur, but that the photoreceptor will not be immediately usable except in the case where a hard foreign matter is stuck and the blade edge is damaged.
If the roundness and straightness of the photoreceptor are within the specified values, no foreign matter adheres to the photoreceptor, and the above-mentioned condition is satisfied, the average circularity of the toner is 0.95 or more, and particularly, 0. Even with a spherical toner having a particle size of 98 or more, cleaning can be performed satisfactorily so as not to cause a practical problem.
[0088]
5. Coefficient of friction of photoreceptor and reduction method
Maintaining the friction coefficient of the photosensitive layer surface at a low level is effective for improving the wear resistance of the photosensitive layer, improving the transferability of a visualized toner image, and improving the cleaning property with a cleaning blade. That is, an effect of reducing the sliding friction pressure of the cleaning blade against the photoconductor and relaxing the adhesion of the toner to the photoconductor is provided.
As means for reducing the friction coefficient, an external addition method of applying a lubricant to the surface layer of the photoreceptor (an example of applying a lubricant scraped off with a brush to the photoreceptor is shown in FIG. 2. 202) is a coating brush) is carried out by any of the internal addition methods in which a lubricant is contained in the photosensitive layer, but the latter means that the corona product acts on the surface of the photosensitive member and seals the action of the lubricant. Therefore, the former method is superior in terms of effect. In the external addition method, a substance having lubricity, such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or zinc stearate, can be applied to the surface of the photoreceptor by direct or indirect means. As a direct method, a powdery lubricant is incorporated in a bag, or a sheet-like lubricant is applied while being rubbed on the surface of the photoreceptor. There is a method of dispersing about 0.2% or arranging a lubricant, a brush, and a photoreceptor in this order, and applying a lubricant scraped off with a brush to the photoreceptor.
[0089]
When a lubricant is applied to the photoreceptor, the coefficient of friction of 0.6 can be easily reduced to 0.2 or less with polytetrafluoroethylene. However, if the coefficient of friction is too low, the corona product adhered to the photoreceptor will not be scraped off, causing image deletion or toner adhering to the corona product film, making toner filming more likely. , Image flow may occur. Therefore, the coefficient of friction for preventing image deletion is 0.3 to 0.5 in the initial value set in the image forming apparatus, and the coefficient of friction after 100 copies is at least 0.3 or more. The upper limit is desirably 0.45 or less from the viewpoints of maintenance of cleaning properties, improvement of abrasion resistance, and maintenance of high-quality images. Of course, even if it temporarily exceeds 0.45, there is no practical problem.
[0090]
When the lubricant is not applied, the friction coefficient sharply increases even with the photoreceptor having about 0.2 at the initial stage, and the friction coefficient reaches nearly 0.6 in 20 to 30 sheets. This is because not only abrasion of the photosensitive layer but also cleaning failure and transfer failure are likely to occur.
Normally, in the case of an organic photoreceptor or a photoreceptor having a filler content of 10% by weight or less without a lubricant, the friction coefficient is about 50 sheets from the start of copying. Although it increases, the tendency is seen that the friction coefficient is less than 0.6 as the filler amount increases and the particle size increases. When the lubricant is externally added to the photoreceptor, the friction coefficient largely fluctuates due to the application means. However, if the lubricant is normally supplied and the control performance is good, the friction coefficient which has once increased also starts to decrease, and 100 to 200 sheets Can be maintained at a substantially stable level between the two. Therefore, if the coefficient of friction specifies 100 sheets, the trend of the coefficient of friction after that can be predicted to some extent.
[0091]
The coefficient of friction described in the text is calculated using the Euler belt method (an equation calculated from Euler's formula).
A photoreceptor for measurement was fixed to a pedestal, and high-quality paper (manufactured by Ricoh Co., Ltd., type 6200 paper, using vertical meshes) cut to 30 mm in width and 290 mm in length was prepared as a belt, and the high-quality paper was exposed to light. Attach a 100 gr weight to one end of the belt, attach a digital force gauge for weight measurement to the other end, slowly pull the digital force gauge, The weight is read, and the (static) coefficient of friction μs is calculated from the following equation.
(Equation 1)
μs = 2 / π × ln (F / W)
Here, μs: static friction coefficient, F: reading load, W: weight of weight, π: pi.
This measurement method (Euler-belt method) is also described in JP-A-9-166919.
[0092]
6. Method of damping photoconductor
When a DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied to the charging member to charge the photoconductor, the photoconductor vibrates, and a high-frequency sound called keen is generated. Further, when the friction coefficient of the photosensitive member is high, the frictional resistance with the cleaning blade increases, so that a vibration noise (sliding noise) is also generated. Since these sounds are in the frequency band (800 to 2500 Hz) most sensitive to the human ear, they pose a noise problem. Means for improving these vibration sounds can be achieved by taking measures to prevent the photosensitive member from vibrating. Means having a large vibration damping effect include a damping member having a loss tangent tan δ of 0.5 or more, preferably 0.6 or more, more preferably 0.8 or more and a thickness of 4 mm or more inside the photoreceptor. If it is closely attached to the inner wall of the photoreceptor so as to occupy 70% or more of the space length, it is possible to suppress the vibration to the extent that it does not matter. FIG. 25 shows an example of installation. FIG. 25 shows a combination of a tapered cylindrical damping member made of butyl rubber and a similarly tapered cylindrical damping member, which is easy to remove. Therefore, both the photosensitive member and the damping member can be recycled. In the example of FIG. 25, when the background noise in the evaluation room is 46 dB, the noise can be suppressed to 48 dB, and an improvement effect of 6 dB can be achieved as compared with the case where the vibration damping member is not built in (54 dB).
[0093]
The vibration sound measuring means is configured to directly superimpose a roller-shaped charging member on the photoreceptor, apply a voltage obtained by superposing an AC voltage of 1500 V / 1350 Hz on a DC voltage of -800 V, and apply a noise meter (for example, It can be confirmed by arranging an accord sound level meter type 6224) and reading the oscillation sound. Normally, if the sound pressure difference is 4 dB or less, the difference can be reduced to a level that does not matter.
In order to enhance the vibration damping effect, a member having a large loss tangent tan δ (not limited to the above-mentioned butyl rubber) is closely inserted into the inner wall of the photoreceptor so as to occupy 70% or more in the length direction and is recycled. is important.
As an improvement method other than the above, there is a method in which a liquid or gel-like object is put in a balloon-like bag and set so as to be in close contact with the inner wall of the photosensitive body.
[0094]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<Electrophotographic photoreceptor for evaluation>
1) Preparation of photoreceptor having filler non-dispersed charge transport layer
The photoreceptor having the filler non-dispersed charge transport layer for evaluation was prepared by the following means.
Using a JIS3003 aluminum alloy drum having a diameter of 30.0 mm, a length of 340 mm and a thickness of 0.750 mm as a conductive support, a coating liquid for an undercoat layer (UL) and a coating for a charge generation layer (CGL) having the following composition: Dip coating was performed in order with the liquid, and each layer was heated and dried at 120 ° C. for 20 minutes to form a 3.5 μm undercoat layer and a 0.2 μm charge generation layer. Furthermore, after dip coating with a coating liquid for a charge transport layer (CTL), changing the pulling speed conditions, and coating the filler non-dispersed charge transport layer, heating and drying at 130 ° C. for 20 to 30 minutes was performed. An organic photoreceptor having a filler non-dispersed charge transporting layer having a thickness varied between 2 μm and 28 μm was prepared. All "parts" described below represent parts by weight.
[0095]
(Coating liquid for undercoat layer)
Alkyd resin 6 parts
(Beccosol 1307-60-EL, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)
Melamine resin 4 parts
(Super Beckamine G-821-60, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)
Titanium oxide (CR-EL, manufactured by Ishihara Sangyo) 40 parts
200 parts of methyl ethyl ketone
(Coating solution for charge generation layer)
Bisazo pigment of the following structure 10 parts
[0096]
Embedded image
Figure 2004061560
Polyvinyl butyral 2 parts
200 parts of 2-butanone
Cyclohexanone 400 parts
(Filler non-dispersed charge transport layer coating solution)
Bisphenol Z-type polycarbonate 10 parts
(Made by Teijin Chemicals: Z-Polyka Mv50,000)
8 parts of low molecular charge transport material having the following structure
[0097]
Embedded image
Figure 2004061560
200 parts of tetrahydrafuran
[0098]
2) Production of photoreceptor having filler-dispersed charge transport layer
The organic photoreceptor coated with the filler non-dispersed charge transport layer was dried by heating and then cooled, and subsequently, the filler dispersed charge transport layer was applied to a thickness of 2 to 10 μm by a spray coating method.
The reason why the filler-dispersed charge transport layer was subsequently applied after cooling was that the interface was dissolved by the solvent and a clear interface was not formed, but there was almost no problem if left overnight. However, if left for several weeks, oxidation causes a local barrier, which tends to adversely affect image quality.
On the filler non-dispersed charge transport layer, a binder resin (bisphenol Z-type polycarbonate resin) described below and a low molecular charge transport material (donor) having a primary particle size of 0.2, 0.3, 0.5, 0.7 And 5 μm of inorganic filler (α-alumina) of 1 μm are prepared, each inorganic filler, a dispersing aid and a solvent are put into a glass pot, and dispersed for 24 hours by a ball mill to prepare a coating liquid, and a spray method is used. And reciprocated 1 to 5 times to apply a filler-dispersed charge transport layer. After touch drying, the coating was dried by heating at 150 ° C. for 20 minutes to prepare an electrophotographic photosensitive member for evaluation having a filler-dispersed charge transport layer.
[0099]
[Filler-dispersed charge transport layer coating liquid] (Examples of filler addition amount of 25% by weight)
Bisphenol Z-type polycarbonate 10 parts
(Made by Teijin Chemicals: Z-Polyka Mv50,000)
7 parts of charge transport material of the following structural formula
[0100]
Embedded image
Figure 2004061560
5.7 parts of alumina filler (25% by weight)
(Sumitomo Chemical Industries AA-02 to AA-10,
Average primary particle size: 0.2 to 1.0 μm, specific resistance ≒ 2.5 × 10 12 Ω ・ cm)
400 parts of tetrahydrofuran
Cyclohexanone 200 parts
Dispersing aid 0.08 parts
(BYK-P104 made by Big Chemie Japan)
Table 1 shows a list of characteristics of the produced photoreceptor.
[0101]
[Table 1]
Figure 2004061560
[0102]
<Charging member>
1) Charging member for contact charging
In the charging member according to the embodiment of the present invention, carbon was uniformly dispersed in a 6 mm brass lot rod, and the electric resistance was 6 × 10 5 Epichlorohydrin rubber adjusted to Ω · cm (when 100 VDC is applied) is applied so as to have a thickness of 3 mm and polished, and carbon, silica and fluororesin are dispersed on the epichlorohydrin rubber to form an electric resistance of (3 to 5) x 10 8 Epichlorohydrin rubber prepared so as to have a resistivity of Ω · cm (when 100 VDC is applied) is uniformly applied to a thickness of 1 mm to form a shape of φ14 mm × 314 mm (effective charging width: 312 mm). (Used for electrophotocopier Imagio MF2200)
[0103]
2) Charging member for non-contact charging
8mm brass lot rod with electric resistance (4-6) × 10 5 Epichlorohydrin rubber in which carbon, silica, and fluororesin dispersed at Ω · cm (when 100 VDC is applied) is applied to a brass lot rod having a diameter of 6 mm so that the thickness becomes 1 mm. Φ10 mm × 327 mm (effective charging width: 308 mm) Was prepared. A non-contact charging member was prepared in which 1.5 mm inward from both ends of the charging member was attached with PET (polyethylene terephthalate) cut into a rhombus having a thickness of 49 μm, a width of 8 mm and a length of 31 mm, and used as a spacer. The distance between the photosensitive member and the charging member was 53 μm on average. (Used for the color laser beam printer IPSIOR 8000)
[0104]
<Damping member>
A butyl rubber having a loss tangent tan δ of 0.8 was used as a material of the vibration damping material, and was manufactured by die molding.
The dimensions of the elastic body A after the formation are cylindrical with a thick part of φ24.7 mm, a thin part of φ12.7 mm, and a concave part (φ22 mm, depth 6 mm) for a flange electrode in the center of the thick part. The elastic member B was a cylindrical damping member having a thin portion of 2 mmt, a thick portion of 8 mmt, and an outer shape of 28.2 mm. The length of each of the elastic bodies A and B was 312 mm. The inner diameter of the photoconductor is 28.5 mm.
Before being inserted into the photoreceptor, a fluorine-based lubricant (PTFE powder, manufactured by Lubron L-5, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is applied to the nonwoven fabric on the outer side of the elastic body A and the outer side of the elastic body B, and is applied almost uniformly to the nonwoven fabric. The elastic body B was inserted into the photoreceptor on which was set, and then the elastic body A was inserted. After completely inserting the elastic body A while tapping lightly, the opposite flange was set. The setting state on the photoconductor is as shown in FIG.
[0105]
<Method of reducing friction coefficient of photoconductor surface layer>
In the present invention, a method is employed in which 0.02% by weight of zinc stearate is added to the toner to provide a lubricant to the surface layer of the photoreceptor via the developer.
[0106]
<Developer = carrier + toner>
As the carrier, a magnetic carrier (FPC-300LC) having a weight average particle size of 58 μm was used.
Spherical toner (yellow, magenta, cyan, black) having a weight average particle size of about 4.6 μm and an average circularity of 0.981 to 0.987 produced by an emulsion polymerization method is referred to as a toner [1].
The toner having a weight average particle size of 6.3 μm and an average circularity of 0.914 produced by a pulverization method is referred to as a toner [2].
These toners were added at a ratio of 5% by weight to the carrier to form a developer.
These toners contain 0.02% by weight of zinc stearate as a means for reducing the friction coefficient of the photoconductor surface layer.
[0107]
<Cleaning blade>
Cleaning blade [1]
Four types of polyurethane rubber cleaning blades having JIS-A hardnesses of 74 degrees, 81 degrees, 87 degrees, and 92 degrees were produced by molding. The dimensions after the formation are a trapezoidal shape (the shape is as shown in FIG. 21) having a plate thickness of 2.8 mm, a height of 15 mm, a length of 320 mm, and a length of the oblique cut portion of 4 mm. The burr at the contact portion with the photoreceptor was cut, and the width of the cut portion was about 0.3 mm. The measurement of JIS-A hardness used TECLOCK GS-701N manufactured according to JIS K6301.
Two-part epoxy adhesive with a diagonally cut portion facing upstream (transfer device side) in the rotation direction of the photoconductor on a 363 mm long iron plate obtained by bending the blade to a thickness of 0.8 mm and an angle of 8 degrees. An adhesive (Araldite 8254-01 Bantico) was used to bond the free length to 5 mm to complete the cleaning member. (Used for electrophotocopier Imagio MF2200)
[0108]
Cleaning blade [2]
A polyurethane rubber cleaning blade having a JIS-A hardness of 87 degrees was produced by a mold. The dimensions after the formation are a trapezoidal shape having a plate thickness of 2.8 mm, a height of 10 mm, a length of 325 mm, and a length of the oblique cut portion of 3 mm. The edge of the contact portion with the photoconductor was cut off burrs, and the width of the cut portion was about 0.2 mm. The shape is as shown in FIG. The measurement of JIS-A hardness used TECLOCK GS-701N manufactured according to JIS K6301.
An obliquely cut portion of the blade is rotated in the direction of rotation of the photoreceptor using a two-part epoxy adhesive (Araldite 8254-01 Bantico) on a 325 mm iron plate obtained by bending the blade at a right angle with a plate thickness of 0.8 mm. The cleaning member was completed by bonding so that the free length was 4.5 mm in the upstream direction (toward the transfer device). (Used for the color laser beam printer IPSIOR 8000)
[0109]
<Evaluation method>
As an evaluation machine for the photoconductor and the cleaning blade, a dry charging type incorporating a process unit in which a photoconductor, a developing device, and a cleaning blade are integrated with a contact charging system using an LD element with an oscillation wavelength of a light source of 655 nm. An electrophotographic copier (Imagio MF2200, manufactured by Ricoh) and a non-contact charging type, a quadruple tandem type color laser beam printer [CLBP] (Ipsiocolor 8000, with a built-in process unit integrating a photoconductor and a cleaning blade) Ricoh) was prepared.
The electrophotographic copier (Imagio MF2200, manufactured by Ricoh) prepared for evaluation uses a high-voltage power supply (type HV-255, manufactured by Nagano Aichi Electric Co.) that can superimpose an AC voltage because the high-voltage power supply to the charging device is a DC voltage. It was prepared separately and evaluated while switching to the standard setting DC power supply.
When applying an AC superimposed DC voltage to the charging member, the AC voltage was fixed at 1500 V / 1350 Hz, the DC voltage was adjusted, and the dark portion potential at the developing device position was set.
The color laser beam printer was used in the standard setting (default) state and evaluated.
The evaluation number was 50,000 sheets (A4 size) for each A4 size, and the film thickness of the initial photosensitive layer and the film thickness after 50,000 sheets were measured using an eddy current film thickness meter (Fisher type MMS). The wear amount of the layer was evaluated.
Pencil hardness was measured by using a pencil scratch tester (surface property measuring device HEIDON-14 type, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) and a JIS standard pencil (Mitsubishi Pencil "Uni") manufactured based on JIS K5401. Using a weight of 100 g, the photoreceptor prepared for measurement was cut into a size of 50 × 80 (mm) and measured.
The roundness and straightness were measured using a surface roughness contour shape integrated measuring instrument (Surfcom 1400D, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) at 13 locations in the longitudinal direction of the photoreceptor and at 4 locations every 90 degrees in the circumferential direction.
The coefficient of friction was measured by fixing the photoreceptor to be measured to a pedestal and using a high-quality paper (manufactured by Ricoh Co., Ltd., type 6200 paper, using vertical grain) as a belt with a width of 30 mm, a length of 290 mm and a thickness of 85 μm Is placed in the circumferential direction of the photoreceptor, a 100 gr weight is attached to one end of the belt, a digital force gauge for weight measurement is attached to the other end, and the digital force gauge is slowly pulled to move the belt. The weight at the start was read, and the (static) friction coefficient μs was calculated from the following equation derived from Euler's method.
μs = 2 / π × ln (F / W)
Where μs: coefficient of static friction, F: reading load, W: weight of weight, π: pi
When the image quality evaluation is performed using an electrophotographic copying machine, the image quality evaluation uses a test sheet (manufactured by Kodak) prepared in accordance with JISZ 6008 to evaluate the resolution, and a Ricoh test prepared separately. The reproducibility of the dot pattern and the evaluation of the background stain were carried out on the chart.
On the other hand, in the case of evaluation using a color laser beam printer, various patterns input to a separately prepared personal computer were used to evaluate the resolution, the reproducibility of the dot pattern, noise, color unevenness, and the like.
The originals during paper running other than during the evaluation use an image pattern with an image area of 6% in both evaluation machines, and paper running was performed in an environment of 22 to 24 (° C.) / 58 to 65 (% RH).
The evaluation was carried out at the initial stage, after 100 sheets (measurement of friction coefficient only), and after 50,000 sheets.
[0110]
Examples 1-4
As a photoconductor for evaluation, No. 1 shown in Table 1 was used. 4 (Example 1), 5 (Example 2), No. 5 6 (Example 3), 7 (Example 4) was used. Each of the photoconductors mounted on the electrophotographic copying machine prepared for evaluation has a vibration damping member having a high loss tangent tan δ of 0.8 as shown in FIG. The degree and straightness satisfy 0 to 20 μm and ± 20 μm, respectively.
The electric field strength at the position of the developing device applied to the photosensitive member 4.5 × 10 for 4 samples 5 V / cm, No. 3.04 × 10 for 5 samples 5 V / cm, No. 2.33 × 10 for 6 samples 5 V / cm, No. 7 × 2 × 10 5 V / cm, 50,000 sheets of paper running were performed.
The photoreceptor sample was formed on a non-dispersed charge transporting layer coated with four different film thicknesses between 2 and 28 (μm) on the charge generation layer. Alumina was added so as to be 25% by weight of the filler-dispersed charge transport layer, and laminated to a thickness of 2 to 8 μm.
The ratio of the film thickness of the filler-dispersed charge transport layer to the charge transport layer is 80% to 6.7%. The 10-point average roughness of the photoreceptor was on the order of 0.48 μm, and the pencil hardness was HB to H.
[0111]
A cleaning blade prepared by adjusting the hardness of these photoconductors to 81 degrees is mounted on the photoconductor unit of the electrophotographic copying machine for evaluation so that the contact pressure against the photoconductor becomes 24.0 g / cm. I set it.
As the toner, a black toner having an average circularity of 0.981 to 0.987 was used, and 5% by weight was mixed with the carrier. The lubricant (zinc stearate) was not added to the toner.
Table 2 shows the evaluation results.
[0112]
In each of the samples in which the ratio of the film thickness of the filler-dispersed charge transport layer used in the examples was 6.7% to 80%, the image quality was good, and although not described in the table, 7.1 to 9 A high resolution of 0.0 lines / mm was exhibited, and the halftone reproducibility was also good. On the other hand, when a toner having a high average circularity was used, leakage was observed to such an extent that the charging member was slightly stained, but no effect was observed on the image, and no practical problem occurred. In addition, since the effect of using a high-hardness blade is high in cleaning properties, the toner passing under the blade may be blocked, so that a light abrasion scratch caused by the blade which does not appear on the image on the photoreceptor may be prevented. Although it occurred, no deep scratch was observed.
[0113]
[Table 2]
Figure 2004061560
* In the table, μ represents the friction coefficient, and the suffix “0” indicates initial, 0.1K indicates 100 sheets, and 50K indicates 50,000 sheets. The abrasion amount is a value obtained by subtracting the film thickness after 50,000 sheets from the initial film thickness of the photosensitive layer, and is an average value at 13 points (the same applies to the following examples). ○ in the judgment indicates good (the same applies to the following examples).
[0114]
Examples 5 to 6
Photoconductor sample No. 5 (Example 5) and No. 5 Using the sample of Example 6 (Example 6) and the pulverized toner having an average circularity of 0.91, the same evaluation as in Examples 1 to 4 was performed. The electric field intensity applied to the photoreceptor 3.04 × 10 at 5 5 V / cm, No. 2.33 × 10 for 6 5 V / cm. Table 3 shows the results.
[0115]
When the pulverized toner having a low circularity was used, the blade of the toner was hardly removed, and extremely good cleaning property was exhibited. In addition, the resolution was as good as 6.3 to 8 lines / mm, and there was no density unevenness. Although the abrasion of the photosensitive layer was slightly larger than when the polymerized toner was used, the use of the 8 μm filler-dispersed charge transporting layer enabled high image quality and high durability.
[0116]
[Table 3]
Figure 2004061560
◎ in the judgment indicates excellent (the same applies to the following examples).
[0117]
Examples 7 to 9
A toner obtained by adding 0.03% by weight of zinc stearate having an average particle diameter of 0.3 μm as a lubricant to a black toner having an average circularity of 0.981 to 0.987 produced by an emulsion polymerization method, and a carrier (FPC- 300LC) was used in an amount of 5% by weight. On the other hand, as a photoreceptor, No. 1 having no built-in damping member 5 (Example 7); 6 (Example 8), Using Example 7 (Example 9), photoreceptor evaluation was performed in the same manner as in Examples 1 to 4. Table 4 shows the results. Each of these photoconductors has a roundness of 0 to 20 μm and a straightness of ± 20 μm.
[0118]
By adding a very small amount of lubricant to the toner, the effect of reducing the friction coefficient of the photoconductor was brought about. As a result, the adhesion of the toner to the photoreceptor is weakened, the image quality is improved, especially the transfer efficiency is increased, the residual toner on the photoreceptor is reduced, and good cleaning performance is obtained. Showed that the improvement effect was further improved than the results of Examples 2 to 4. The resolution was the same as in Examples 2 to 4, but sharper. The wear of the photosensitive layer was improved because the coefficient of friction was reduced, and the wear was further reduced.
[0119]
[Table 4]
Figure 2004061560
[0120]
Comparative Examples 1 to 5
No. 1 described in Table 1. 1 (Comparative Example 1) and No. 1 No. 2 (Comparative Example 2), a photoconductor of the filler non-dispersed charge transport layer, No. 3 (Comparative Example 3), 6 (Comparative Example 4) and No. 6 Using the sample No. 7 (Comparative Example 5), a cleaning blade was used as a strip-shaped polyurethane blade (width 2 mm × 13 mm × 320 mm, free length) which is standardly installed in an electrophotographic copying machine for evaluation having a JIS-A hardness of 77 degrees. 8.5 mm), and 50,000 sheets of paper running were performed.
The electric field strength at the developing device position with respect to the photoconductor 3.18 × 10 for 1 5 V / cm, No. 2.86 × 10 for 2 5 V / cm, No. 5.8 × 10 for 3 5 V / cm, No. 2.33 × 10 for 6 5 V / cm, No. 7 is 2 × 10 5 V / cm was set respectively. The toner used for the developer is a lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987, and uses a developer added at 5% by weight to a carrier (FPC-300LC). did.
Other conditions were performed by the methods described in Examples 1 to 4. Table 5 shows the results.
[0121]
No. In the case where the thickness ratio of the filler-dispersed charge transport layer is as large as 0.83 as in the case of the photoconductor of No. 3, the resolution and the residual potential must be controlled unless the thickness of the filler-dispersed charge transport layer is at most 8 μm. Therefore, the film thickness of the filler non-dispersed charge transport layer must be reduced. In such a situation, the electric field strength increases due to the increase in the capacitance, the surface potential required for image formation decreases, the image density is low, and the cleaning property is insufficient. This resulted in poor image quality.
No. In the photoreceptors other than the photoreceptor 3, the spherical toner produced by the emulsion polymerization method having a high average filler sphericity is insufficiently cleaned by a strip-shaped cleaning blade. In particular, the photoreceptor (No. In Nos. 1 and 2), there was a tendency for the cleaning failure to worsen. Due to the cleaning failure, a remarkable stain was formed on the charging member in a belt shape, and a slight streak was confirmed in the halftone image.
It is considered that the photoreceptor having only the filler non-dispersed charge transport layer has a low photosensitive layer hardness (B in pencil hardness) and a high friction coefficient (0.6 or more). It is understood that the reason why the cleaning failure occurred even in the photoreceptor having the photoconductor was due to the distortion of the blade edge as described above.
In addition, No. 1 of only the filler non-dispersed charge transport layer. 1 and No. The photoreceptor No. 2 suffers from abrasion and insufficient durability. In addition, the silica or titanium oxide added as a fluidizing agent for the toner in the developer penetrates into the photosensitive layer (sticks). This caused unevenness in the halftone image.
[0122]
[Table 5]
Figure 2004061560
In the table, x means that it has no practicality due to poor cleaning and poor image quality.
[0123]
Examples 10 to 13
A photoconductor for evaluation was prepared by changing the amount of filler dispersion in the filler-dispersed charge transport layer. The photoreceptor samples used were No. 1 in Table 1. 8 to No. In No. 13, the amount of filler dispersion in the filler-dispersed charge transporting layer was no. In No. 8, 10% by weight (HB) (Example 10); In No. 9, 20% by weight (HB) (Example 11). In No. 10, 30% by weight (H) (Example 12); In No. 11, the content was 40% by weight (H) (Example 13). The value in parentheses is the pencil hardness. These photoconductors have built-in vibration damping members made of butyl rubber having a loss tangent tan δ of 0.8, and the roundness and straightness are both within a range of 20 μm and ± 20 μm.
Α-Alumina having an average particle size of 0.5 μm was used as a filler for improving pencil hardness, the thickness of the charge transport layer was 27 μm, and the thickness of the filler-dispersed charge transport layer was 5 μm. At this time, the electric field intensity at the developing device position is 2.2 × 10 5 V / cm.
A lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is used as a toner, and a developer added to a carrier (FPC-300LC) in an amount of 5% by weight is charged into a developing unit. did. As the cleaning blade, a blade of the type shown in FIG. 20 sharply cut at an acute angle of JIS-A hardness of 81 degrees is set at a contact pressure (linear pressure) of 24 g / cm, and 50,000 sheets of paper are passed by an electrophotographic copying machine. A running evaluation was performed.
As shown in Table 1, the surface roughness of the sample satisfies a 10-point average surface roughness of 0.4 to 0.8. Table 6 shows the results.
The cleaning property is slightly poor when the filler dispersion amount is about 10% by weight, but when the filler dispersion amount is 20% by weight, the cleaning property is maintained to an extent that there is almost no problem. The image quality is preferably 20 or 30% by weight, and if the amount of filler dispersion is small, the charging roller is contaminated due to a decrease in cleaning properties. If the filler is 40% by weight, abrasion is suppressed. Was not sufficient, and a local decrease in resolution (4.0 to 4.5 lines / mm) occurred.
That is, it is determined that the preferable range of the filler addition amount is good except for 10% by weight and 40% by weight.
[0124]
[Table 6]
Figure 2004061560
In the table, Δ means that there is a slight problem in cleaning properties and image quality at the time of evaluation of 50,000 sheets. (The same applies to the following examples)
[0125]
Examples 14 to 17
A photoreceptor for evaluation having a primary average particle size of 0.2 to 0.7 μm dispersed in the filler-dispersed charge transport layer was prepared. The photoreceptor samples used were No. 1 in Table 1. 12-No. In No. 15, the primary particle size of the α-alumina filler in the filler-dispersed charge transporting layer was No. 1, respectively. In No. 12, 0.2 μm (HB) (Example 14). In No. 13, 0.3 μm (H) (Example 15). In No. 14, 0.5 μm (HB) (Example 16). In No. 15, the thickness was 0.7 μm (H) (Example 17). The value in parentheses is the pencil hardness. These photoconductors have built-in vibration damping members made of butyl rubber having a loss tangent tan δ of 0.8, and the roundness and straightness are all within the range of 0 to 20 μm and ± 20 μm.
The amount of the filler added was 25% by weight, the thickness of the charge transport layer was 27 μm, and the thickness of the filler-dispersed charge transport layer was 5 μm. At this time, the electric field intensity at the developing device position is 2.2 × 10 5 V / cm. As for the surface roughness, the 10-point average roughness is 0.4 μm to 0.8 μm, and the maximum roughness is 1.0 μm or less.
A lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is used as a toner, and a developer added to a carrier (FPC-300LC) in an amount of 5% by weight is charged into a developing unit. did. As the cleaning blade, a blade of the type shown in FIG. 22 sharply cut at an acute angle of JIS-A hardness of 81 degrees is set at a contact pressure (linear pressure) of 24 g / cm, and 50,000 sheets of paper are passed by an electrophotographic copying machine. A running evaluation was performed. Table 7 shows the evaluation results.
By changing the primary average particle size in the filler-dispersed charge transport layer, the surface roughness changes, but all of the samples within the above range of the surface roughness have good cleaning properties and image quality.
[0126]
[Table 7]
Figure 2004061560
[0127]
Comparative Examples 6 to 8
Photoconductors for evaluation were prepared in which the dispersion amount of the primary average particle size of 1.0 μm dispersed in the filler-dispersed charge transport layer was changed to 20, 30, and 40% by weight. The photoreceptor samples used were No. 1 in Table 1. 16-No. In No. 18, the amount of dispersion of the α-alumina filler in the filler-dispersed charge transporting layer was no. No. 16, 20% by weight (H) (Comparative Example 6); No. 17, 30% by weight (2H) (Comparative Example 7); In No. 18, the content was 40% by weight (2H) (Comparative Example 8). The value in parentheses is the pencil hardness. These photoconductors have built-in vibration damping members made of butyl rubber having a loss tangent tan δ of 0.8, and the roundness and straightness are both within a range of 20 μm and ± 20 μm.
The amount of the filler added was 25% by weight, the thickness of the charge transport layer was 27 μm, and the thickness of the filler-dispersed charge transport layer was 5 μm. At this time, the electric field intensity at the developing device position is 2.2 × 10 5 V / cm. Regarding the surface roughness, the 10-point average roughness is 0.8 μm or more and the maximum roughness is 1.0 μm or more.
A lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is used as a toner, and a developer added at 5% by weight to a carrier (FPC-300LC) is charged into a developing unit. did. As the cleaning blade, a blade of the type shown in FIG. 23 sharply cut at an acute angle of JIS-A hardness of 81 degrees is set at a contact pressure (linear pressure) of 24 g / cm, and 50,000 sheets of paper are passed by an electrophotographic copying machine. A running evaluation was performed. Table 8 shows the evaluation results.
Even if the primary average particle size of the filler is 1.0 μm, there is a tendency that the surface roughness is suppressed to a low level by reducing the dispersion amount. In addition, both the image quality and the image quality tend to be affected. Further, as the amount of dispersion increased, the surface roughness increased, and the cleaning property and the image quality deteriorated.
[0128]
[Table 8]
Figure 2004061560
[0129]
Examples 18 to 19
No. 1 described in Table 1. Two photosensitive members equivalent to 15 were prepared, and a polyurethane rubber blade having a JIS hardness of 81 degrees (Example 18) and 87 degrees (Example 19) was set on the photosensitive member unit, and the contact pressure (linear pressure) was set. Was set to 24 g / cm, and a running evaluation of 50,000 sheets was performed by an electrophotographic copying machine.
The filler in the filler-dispersed charge transport layer has an average particle size of 0.7 μm α-alumina, the amount added is 25% by weight, the thickness of the charge transport layer is 27 μm, and the thickness of the filler-dispersed charge transport layer is 5 μm. The electric field intensity applied to the photoconductor at the position of the developing device was 2.2 × 10 5 V / cm. Regarding the surface roughness, the 10-point average roughness is 0.8 μm or more and the maximum roughness is 1.0 μm or more.
A lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is used as a toner, and a developer added at 5% by weight to a carrier (FPC-300LC) is charged into a developing unit. did. Table 9 shows the evaluation results.
With both the JIS-A hardness blades of 81 and 87 degrees, almost no toner loss was confirmed, and there was no effect on the image, and the image quality was good.
[0130]
[Table 9]
Figure 2004061560
[0131]
Comparative Examples 8 to 9
No. 1 described in Table 1. Two photosensitive members equivalent to 15 were prepared, and a polyurethane rubber blade having a JIS hardness of 74 degrees (Comparative Example 8) and 92 degrees (Comparative Example 9) was set on the photosensitive member unit, and the contact pressure (linear pressure) was set. Was set to 24 g / cm, and a running evaluation of 50,000 sheets was performed by an electrophotographic copying machine.
The filler in the filler-dispersed charge transport layer was α-alumina having an average particle size of 0.7 μm, the amount added was 25% by weight, the thickness of the charge transport layer was 27 μm, and the thickness of the filler-dispersed charge transport layer was 5 μm. is there. The electric field intensity applied to the photoconductor at the position of the developing device was 2.2 × 10 5 V / cm. Regarding the surface roughness, the 10-point average roughness is 0.8 μm or more and the maximum roughness is 1.0 μm or more.
A lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is used as a toner, and a developer added at 5% by weight to a carrier (FPC-300LC) is charged into a developing unit. did. Table 10 shows the evaluation results.
As a result of the evaluation, the blades having JIS-A hardness of 74 degrees and 92 degrees were not good results. When the hardness was low, the cleaning blade was better than the conventional strip-shaped cleaning blade. However, a toner detachment phenomenon occurred, toner adhered to the charging roller, and a slight streak pattern occurred in the halftone image.
On the other hand, when the hardness is as large as 92 degrees, the toner removal is better than that of the blade having a hardness of 74 degrees, but the toner adheres slightly on the photoreceptor and the toner adheres thinly on the charging member. However, at the point of time of 50,000 sheets, the influence on the image was so small that a halftone image had a slight difference in shading.
[0132]
[Table 10]
Figure 2004061560
[0133]
Example 20
No. 1 in Table 1 was used as a photoconductor for evaluation. Four photoconductors 6 (for magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (Bk)) were prepared. As the cleaning blade, a blade having a JIS-A hardness of 87 and having a sharp cut shape as shown in FIG. 20 was attached to the photoreceptor unit at a contact pressure (linear pressure) of 21.5 g / cm.
0.03% by weight of zinc stearate having an average particle diameter of 0.3 μm added to M, Y, C, and Bk toners manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987, Used a magnetic powder (FPC-300LC) having a weight average particle size of 58 μm, and a developer having a concentration of 5% by weight was charged into the developing unit.
The photoconductor unit and the developing device are mounted on a color laser beam printer prepared for evaluation, and the electric field intensity applied to the photoconductor at the developing position is 2.5 × 10 5 The running evaluation of 50,000 sheets was performed with V / cm. Table 11 shows the results. The results for magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (Bk) are shown from the top of the table.
Since all of the toner contained a lubricant, the cleaning property of the toner was good and no sign of toner filming was observed. One dot reproducibility was also good, and there was no bleeding between dots, showing good color reproducibility.
[0134]
[Table 11]
Figure 2004061560
[0135]
Comparative Examples 10 to 12
As a photoreceptor sample for evaluation, No. 1 shown in Table 1 was used. 19 (Comparative Example 10); 20 (Comparative Example 11); 21 (Comparative Example 12) was prepared. No. Measurement results of the straightness and roundness of the 19 photoconductors are shown in FIGS. 26 and 27. Although the roundness satisfies 0 to 20 (μm), the straightness greatly deviates from +20 μm and indicates +35 μm. No. 20, no. Although not shown, the photoreceptor 21 has a roundness of 22 to 24 μm and a straightness of +30 to 45 μm, which is far from +20 μm.
As the cleaning blade, a polyurethane rubber blade having a JIS hardness of 87 degrees and having a shape shown in FIG. 22 (width of the tip end edge: 0.2 mm) is set on the photoconductor unit, and the contact pressure (linear pressure) is reduced to 30 g / cm. After setting, the running evaluation of 50,000 sheets was performed by the electrophotographic copying machine.
The filler in the filler-dispersed charge transport layer is α-alumina having an average particle size of 0.3 μm (No. 19, 20) and 0.5 μm (No. 21), and the added amount is 25% by weight. The film thickness was 20 μm (No. 19) and 27 μm (No. 20, 21), and the film thickness of the filler-dispersed charge transport layer was 5 μm. The electric field intensity at the position of the developing device applied to this photoconductor is represented by 19 × 3 × 10 samples 5 V / cm, No. 2.2 × 10 samples of 20, 21 5 V / cm. The surface roughness is about 0.5 μm in terms of 10-point average roughness, and the maximum roughness is about 0.7 μm.
A lubricant non-dispersed black toner manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is used as a toner, and a developer added to a carrier (FPC-300LC) in an amount of 5% by weight is charged into a developing unit. did. Table 12 shows the evaluation results.
When the roundness and straightness of the photoreceptor are large, it means that the photoreceptor is distorted.However, since the distance between the photoreceptor and the charging member and the distance between the photoreceptor and the cleaning member become uneven, charging unevenness is caused. In addition, it causes cleaning failure (toner missing). In the sample of Comparative Example 10, the roundness is in the range of 0 to 20 μm. However, since the straightness was greatly changed, toner loss occurred locally, and filming and abrasion occurred in a streak shape. In addition, the charging roller was stained, and the image was slightly uneven. On the other hand, in Comparative Examples 11 and 12, since both roundness and straightness were large, poor cleaning properties and light density unevenness occurred on the copied image, and there was a locally low resolution area of 5.6 lines / area. Further, a slight background stain was observed.
[0136]
[Table 12]
Figure 2004061560
[0137]
Examples 21 to 22
No. 1 described in Table 1. No. 1 photoconductor (Example 21—no filler added, film thickness 22 μm); The photoreceptor No. 2 (Example 22-no filler added) was used. The pencil hardness was B in all cases. These photoconductors do not have a built-in damping member. Both roundness and straightness are within the range of 20 μm and ± 20 μm.
The electric field strength at the position of the developing device applied to the photoreceptor is no. 2.7 × 10 for one sample 5 V / cm, No. 2.14 × 10 for 2 samples 5 V / cm. This is the electric field strength corresponding to the surface potential of the photoconductor -600V.
A black toner in which 0.03% of a lubricant manufactured by an emulsion polymerization method having an average circularity of 0.981 to 0.987 is dispersed, and 5% by weight is added to a carrier (FPC-300LC). Was put into the developing unit. As the cleaning blade, a blade of the type shown in FIG. 20 sharply cut at an acute angle of JIS-A hardness of 87 degrees is set at a contact pressure (linear pressure) of 22 g / cm, and 50,000 sheets of paper are passed by an electrophotographic copying machine. A running evaluation was performed.
As shown in Table 1, the surface roughness of the sample was 0.09 to 0.1 in terms of 10-point average surface roughness. Table 13 shows the results.
When the charge transport layer is a filler non-dispersed charge transport layer to which no filler is added, the surface of the photosensitive layer is in a soft state. It was clearly in a better condition than the conventional strip-shaped cleaning blade.
[0138]
[Table 13]
Figure 2004061560
[0139]
【The invention's effect】
As apparent from the detailed and specific description above, according to the configuration of claims 1 to 3 of the present invention, the filler non-dispersed charge transport layer in which the filler is not dispersed and the filler dispersed charge transport layer in which the filler is dispersed. The ratio of the film thickness of the filler-dispersed charge transport layer to the film thickness of the photosensitive layer is 6.7% to 80%, and the tip of the cleaning member used for cleaning is sharply cut at an acute angle. Combined with an elastic body having a part, toner can be sent to the charging member by surface contact, which was a problem in the conventional strip shape, and local distortion can be ignored, so cleaning failure is practical It can be improved to a level where there is no problem. Further, according to the configuration of claim 4, since the filler concentration in the filler-dispersed charge transport layer is set to 10% by weight or more and 40% by weight or less of the total weight of the filler-dispersed charge transport layer, the filler can be used while being appropriately worn, Contaminants adhering to the photoreceptor are also appropriately shaved and abnormal adhesion is suppressed. As a result, compared to the conventional photoreceptor without a filler-dispersed charge transport layer, high durability (abrasion resistance of the photosensitive layer and difficulty in generating scratches) can be achieved, and a stable image without density unevenness can be obtained. Quality can be provided for a long time. In addition, the increase in the hardness of the photosensitive layer relieves the biting of the edge of the cleaning blade. In addition, since a cleaning blade having a high hardness is used, the toner has a large average circularity due to a small edge distortion. However, there is an advantage that the toner is hardly removed. According to the constitution of claim 5, when an alumina filler having a primary particle size of 0.2 to 0.7 μm is dispersed in the filler-dispersed charge transport layer, the 10-point average roughness of the photosensitive layer is 0.4 to 0.8 μm. When the maximum roughness is within 1.0 μm, the edge of the blade is prevented from penetrating into the photosensitive layer, so that local distortion of the edge is less likely to occur. In addition, since the surface layer of the photosensitive layer is flat, a gap is hardly formed between the blade and the photosensitive layer. Therefore, even a spherical toner produced by a polymerization method having a high average circularity can be cleaned well. Since the cleaning edge has less pain, the durability of the cleaning blade is also improved. According to the structure of the sixth aspect, by lowering the friction coefficient of the surface layer of the photosensitive layer, the adhesion of the toner to the photosensitive layer is reduced, so that the cleaning property of the toner is improved and the transfer efficiency of the toner image is improved. Therefore, local image omission is eliminated. Further, since the load on the cleaning blade is reduced, the durability of the cleaning blade can be extended. Further, since the frictional resistance between the cleaning blade and the photosensitive member is reduced, the vibration noise is reduced, and the noise is eliminated. According to the configuration of claim 7, by setting the hardness of the filler-dispersed charge transporting layer to HB ≦ Hp <2H in pencil hardness Hp, appropriate wear resistance is achieved. Although this improves the durability of the photoreceptor, the photoreceptor has a small amount of abrasion, and even if a low-resistance substance such as a corona product adheres to it, the abrasion is moderate. It is possible to minimize the deterioration of the image, which is caused by the accompanying or the corona product adhesion. According to the eighth and ninth aspects of the present invention, when the roundness at the time of image formation is 0 to 20 (μm) and the straightness is ± 20 μm, even when a contact charging member and a non-contact charging member are used, Stable charging can be performed, and an image with uniformity can be provided. Further, the total thickness of the photosensitive layer is set to 10 μm or more and 30 μm or less, and the electric field strength is set to 1.3 × 10 5. 5 ~ 4.0 × 10 5 (V / cm), it is possible to obtain a copy image with good sharpness and resolution and no background stain. In addition, the image quality is stable because discharge breakdown is difficult. Further, by setting the hardness of the cleaning blade at a JIS-A hardness of 80 to 90 degrees higher than usual by the configuration of claim 11, the blade is less likely to be distorted or vibrated, so that the cleaning blade is in close contact with the photoreceptor. Nature is achieved. As a result, the frequency of the toner passing under the blade is greatly reduced, so that the cleaning property can be improved, and the stability and the image quality can be maintained satisfactorily. Further, by setting the contact pressure (linear pressure) of the cleaning blade to 20 to 25 (g / cm) according to the configuration of the twelfth aspect, even if a cleaning blade having a high hardness is used, the photosensitive member is deeply damaged. It is possible to maintain good cleaning performance without adding a mark. Further, since there is no damage, wear of the blade edge is small and high durability can be maintained. According to the structure of the thirteenth aspect, by setting the edge of the leading end of the cleaning blade in contact with the photosensitive layer to 0 to 0.5 mm, uniform adhesion to the photosensitive member can be achieved, so that good cleaning can be achieved. It can demonstrate its properties. Further, by fixing the cleaning member to a hard metal support, a stable contact with the photoconductor can be guaranteed, so that a stable image quality can be obtained. According to the configuration of the fifteenth aspect, the photosensitive member and the cleaning blade described above can be used in a four-tandem color image forming apparatus without any problem. The photoconductor and the cleaning blade according to the present invention are configured as a process unit in which the photoconductor and the cleaning blade are integrally configured, and a process unit in which the photoconductor, the cleaning blade, and the developing device are integrally configured. Since it can be incorporated in the image forming apparatus, the work efficiency of assembling and the like is improved, and it is advantageous in maintenance and reproduction such as parts replacement and cleaning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus illustrating a copying process used in the present invention.
FIG. 2 is another schematic view of the image forming apparatus illustrating a copying process used in the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a quadruple tandem type color laser beam printer of the present invention.
FIG. 4 shows an example of a process unit of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of an electrophotographic photosensitive member used in the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a preferable thickness ratio of a filler-dispersed charge transport layer constituting the charge transport layer.
FIG. 7 is an example of a graph showing the dependency of the surface roughness of the filler-dispersed charge transport layer on the average primary particle size of the inorganic filler (α-alumina).
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the photosensitive layer wear amount and the image quality rank depending on the amount of filler added to the filler-dispersed charge transport layer.
FIG. 9 is an example of measuring the straightness of a photosensitive member having a built-in vibration damping member.
FIG. 10 is an example of measuring the roundness of a photosensitive member having a built-in vibration damping member.
FIG. 11 is another example of straightness measurement of a photoreceptor incorporating a vibration damping member.
FIG. 12 is another example of the roundness measurement of the photoconductor incorporating the vibration damping member.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating toner removal by a conventional cleaning blade.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the cleaning blade as viewed from the side.
FIG. 15 is another cross-sectional view of the cleaning blade as viewed from the side.
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a state in which a cleaning blade is fixed to a support base.
FIG. 17 is another schematic diagram illustrating a state in which the cleaning blade is fixed to a support base.
FIG. 18 is another schematic diagram illustrating a state in which the cleaning blade is fixed to a support base.
FIG. 19 is another schematic view illustrating a state in which the cleaning blade is fixed to the supporting base.
FIG. 20 is another schematic diagram illustrating a state in which the cleaning blade is fixed to a support base.
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a situation in which burrs on a contact surface of a cleaning blade manufactured by die molding with a photoconductor are cut.
FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a state in which a cleaning blade is in contact with a photoconductor and a free length from a support base to a tip of the blade.
FIG. 23 is another schematic diagram illustrating a state in which the cleaning blade is in contact with the photoconductor and a free length from the support base to the tip of the blade.
FIG. 24 is a schematic diagram illustrating a state of toner cleaning by the cleaning blade of the present invention.
FIG. 25 is a schematic view showing a state in which a vibration damping member is built in the photoconductor.
FIG. 26 shows the results of measuring the straightness of a photoconductor including a vibration damping member used in Comparative Example 10.
FIG. 27 shows a result of measuring the roundness of a photoconductor incorporating a vibration damping member used in Comparative Example 10.
[Explanation of symbols]
1: Photoreceptor for electrophotography (photoreceptor)
2: Charging device
3: Image exposure device
4: Developing device
5: transfer device
6: Separation device
7: Cleaning device
7-1: Cleaning blade
8: Fixing device
9: Copy paper
10: Damping member
200: Lubricant application device
201: Lubricant
202: Lubricant application brush

Claims (17)

電子写真感光体、帯電装置、画像露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、及び定着装置が、好適な位置に配置され画像形成が行なわれる間接電子写真法を用いた画像形成装置において、導電性支持体上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層が積層され、該電荷輸送層が少なくとも有機感光層である電子写真感光体、該電子写真感光体に当接しトナークリーニングに供せられる先端部がV字若しくはナイフエッジ状に鋭角の形状を有し、前記電子写真感光体に対してカウンター当接、配置される弾性クリーニングブレードとを具備してなることを特徴とする画像形成装置。An electrophotographic photoreceptor, a charging device, an image exposing device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, and a fixing device are arranged at suitable positions to form an image. An undercoat layer, a charge generation layer, and a charge transport layer are laminated on a porous support, and the charge transport layer is at least an organic photosensitive layer, and is in contact with the electrophotographic photosensitive member and is subjected to toner cleaning. An image forming apparatus comprising: a resilient cleaning blade having a V-shaped or knife-edge-shaped tip having a sharp angle, and a counter-contact and disposed with respect to the electrophotographic photosensitive member. 前記電子写真感光体を構成する電荷輸送層が、フィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層との2層構成を有し、フィラー分散電荷輸送層は電荷輸送層全膜厚の6.7%〜80%を占めることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The charge transport layer constituting the electrophotographic photosensitive member has a two-layer structure of a non-filler-dispersed charge transport layer and a filler-dispersed charge transport layer, and the filler-dispersed charge transport layer has a total thickness of 6.7 of the charge transport layer. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus occupies about 80% to 80%. 前記電子写真感光体を構成する電荷輸送層が、フィラー非分散電荷輸送層とフィラー分散電荷輸送層との2層構成を有し、該両層間には明確な界面が存在しないことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The charge transport layer constituting the electrophotographic photoreceptor has a two-layer structure of a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer, and a clear interface does not exist between both layers. The image forming apparatus according to claim 1. 前記フィラー分散電荷輸送層中に添加されるフィラーの量が、フィラー分散電荷輸送層全重量の10重量%以上、40重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。The amount of the filler added to the filler-dispersed charge transport layer is 10% by weight or more and 40% by weight or less of the total weight of the filler-dispersed charge transport layer. Image forming apparatus. フィラーの平均粒径が0.2μm〜0.7μmのアルミナであり、アルミナを分散した電荷輸送層最表面の画像形成時における10点平均粗さが0.4μm〜0.8μm、最大粗さが1.0μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。The filler has an average particle diameter of 0.2 μm to 0.7 μm, and has a 10-point average roughness of 0.4 μm to 0.8 μm at the time of image formation on the outermost surface of the charge transport layer in which the alumina is dispersed. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the thickness is 1.0 μm or less. 電子写真感光体の画像形成開始時における静止摩擦係数が0.3〜0.5であり、潤滑剤付与時の画像形成100枚以降の平均摩擦係数が0.3〜0.45であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。The static friction coefficient at the start of image formation of the electrophotographic photosensitive member is 0.3 to 0.5, and the average friction coefficient after 100 sheets of image formation when the lubricant is applied is 0.3 to 0.45. The image forming apparatus according to claim 1, wherein: 前記フィラー分散電荷輸送層の表層における鉛筆硬度(Hp)はHB≦Hp<2Hであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein a pencil hardness (Hp) in a surface layer of the filler-dispersed charge transport layer satisfies HB ≦ Hp <2H. 画像形成時の電子写真感光体の真直度が(±)20μm、真円度が0〜20μmであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。8. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a straightness of the electrophotographic photosensitive member during image formation is (±) 20 μm and a roundness is 0 to 20 μm. 前記電子写真感光体が制振部材を内蔵して、画像形成時の電子写真感光体の真直度が(±)20μm、真円度が20μm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の画像形成装置。9. The electrophotographic photosensitive member according to claim 1, wherein the electrophotographic photosensitive member has a built-in vibration damping member, and has a straightness of (±) 20 μm and a circularity of 20 μm or less during image formation. An image forming apparatus according to any one of the above. 前記電荷輸送層の総膜厚が10μm以上、30μm以下であり、現像時の、現像位置における電子写真感光体の保持する電界強度が(−)1.3×10〜4.5×10(V/cm)であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成装置。The total thickness of the charge transport layer is 10 μm or more and 30 μm or less, and the electric field strength held by the electrophotographic photosensitive member at the development position during development is (−) 1.3 × 10 5 to 4.5 × 10 5. (V / cm). The image forming apparatus according to claim 1, wherein 前記感光体と当接するクリーニング部材のエッジ角度が鋭角であり、JIS−A硬度80〜90度のゴム状弾性体であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an edge angle of the cleaning member in contact with the photoconductor is an acute angle, and the cleaning member is a rubber-like elastic body having a JIS-A hardness of 80 to 90 degrees. 前記ゴム状弾性体の電子写真感光体と当接するエッジの当接圧(線圧)が15g/cm以上、25g/cm以下であることを特徴とする請求項1又は11に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein a contact pressure (linear pressure) of an edge of the rubber-like elastic body that contacts the electrophotographic photosensitive member is 15 g / cm or more and 25 g / cm or less. . 前記ゴム状弾性体の感光体に当接する先端部のエッジ幅をWとすると、0<W≦0.5mmであることを特徴とする請求項1又は請求項10乃至12のいずれかに記載の画像形成装置。13. The image forming apparatus according to claim 1, wherein, when an edge width of a front end portion of the rubber-like elastic body contacting the photoconductor is W, 0 <W ≦ 0.5 mm. Image forming device. 前記ゴム状弾性体が金属製支持基体に固定されたクリーニング部材であることを特徴とする請求項1又は請求項10乃至13のいずれかに記載の画像形成装置。14. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the rubber-like elastic body is a cleaning member fixed to a metal supporting base. 請求項1乃至10のいずれかに記載の電子写真感光体、直流電圧、若しくは交流電圧重畳の直流電圧が印加可能な接触若しくは非接触帯電装置、単色光で電子写真感光体に光書き込みを行なう画像露光装置、4色トナーからなる現像装置、請求項11乃至14のいずれかに記載のクリーニング部材を使用したクリーニング装置、トナー像を転写するベルトタイプ中間転写装置1系統が夫々配設され、画像形成が行なわれることを特徴とする4連タンデムカラー複写方式の画像形成装置。An electrophotographic photoreceptor according to any one of claims 1 to 10, a contact or non-contact charging device to which a DC voltage or a DC voltage superimposed with an AC voltage can be applied, and an image to be photo-written on the electrophotographic photoreceptor with monochromatic light. 15. An image forming apparatus comprising: an exposure device; a developing device including four color toner; a cleaning device using the cleaning member according to claim 11; and a belt-type intermediate transfer device for transferring a toner image. Tandem color copying system image forming apparatus. 請求項1乃至10のいずれかに記載の内容の電子写真用感光体と、請求項11乃至14のいずれかに記載の内容のクリーニングブレードとを有することを特徴とする画像形成プロセスユニット。An image forming process unit comprising: the electrophotographic photosensitive member according to any one of claims 1 to 10; and the cleaning blade according to any one of claims 11 to 14. 請求項1乃至10のいずれかに記載の電子写真用感光体、請求項11乃至14のいずれかに記載のクリーニングブレードおよび現像装置とを有することを特徴とする画像形成プロセスユニット。An image forming process unit comprising: the electrophotographic photosensitive member according to claim 1; and the cleaning blade and the developing device according to claim 11.
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