JP2004109754A - Device and method for forming image and process cartridge - Google Patents

Device and method for forming image and process cartridge Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device where occurrence of filming caused by a photoreceptor surface state, a twist of a blade edge with a high friction coefficient on a surface of a photoreceptor, a size of photoreceptor surface roughness, a toner particle form, a corona product and residual fine particles (paper powder, toner component and the like) is prevented and image quality of satisfactory S/N and resolution can be maintained and to provide an image forming method and a process cartridge. <P>SOLUTION: In the image forming device cleaning the residual fine particles on the photoreceptor 1, lubricant 201 is given to the surface of an electrophotographic photoreceptor 1 whose ten point average roughness Rz<SB>JIS</SB>is 0.3 to 1.0 μm and maximum height Rz is 0.4 to 1.5 μm. A cleaning brush 7-1 and a cleaning blade 7-2 are simultaneously operated. Thus, an average abrasion amount (t) of a photosensitive layer per 10,000 sheets is kept to 0.1 μm≤t≤0.5 μm (in electrophotographic photoreceptor conversion of ϕ30mm) so as to form an image. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コロナ生成物、紙粉、トナー等が感光体に固着することによって生じるフィルミング現象を未然に回避し、解像度低下、画像流れを起こさずに、良好な画像品質を維持することができる画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリ、レーザープリンター、電子写真複写機などの間接電子写真法を用いたデスクトップ型あるいはフロア型の画像形成装置には電子写真感光体(以下単に感光体と称する)を中心に、順に帯電装置、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、除電装置および定着装置が配置され画像形成が行なわれる。
感光体には従来、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系(a−Se、a−Se−Te、a−AsSeなど)、アモルファスシリコン系(a−Si:H)などの無機系感光材料が使用されてきたが、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流に使用されている。
【0003】
有機感光体の構成は、感光層が電荷輸送層と電荷発生層の2層からなる機能分離型と、電荷発生材料と電荷輸送材料が混合された層構成の感光体に分類できる。市場に流通する感光体の層構成は一部を除いて殆どが機能分離型の感光体で、感光体の基本的な層構成は、アルミニウム等の導電性支持体上に順に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の順に層構成されたものである。
【0004】
画像形成に必要な電荷を感光体表層に付与する手段には、グリッドを有するスコロトロン方式のコロナ帯電法、ブラシ、ローラ、ブレード状などの帯電部材を感光体に接触配置する接触帯電法(例えば、特許文献1参照。)、感光体との間を30〜100μm程度離して配置する非接触帯電法(近接帯電法とも称する)などがある。
帯電装置には直流電圧、若しくは交流電圧を重畳した直流電圧が印加されて、感光体は400〜800V程度に帯電される。機能分離型の有機感光体では通常マイナス(−)帯電である。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−318475号公報(第3頁第4欄第8行目〜24行目)
【0006】
帯電工程を終了した感光体には、原稿像の光書き込み(デジタル方式の場合、感光体に照射される光源としてLD(Laser Diode)、もしくはLED(Laser Emitting Diode)が使用され、ドットパターンの画像が照射される)が行なわれ、感光層中に静電潜像が形成される。
次に、静電潜像は反転現像方式(露光された部分が画像、帯電々位は背景部として表現される)の現像装置により顕像化され、転写装置によりコピー用紙に転写され、定着装置に送られ、ハードコピーとなる。一方、転写後の感光体上の残留トナーは、クリーニング装置により、感光体面が清浄化され、一連の画像形成プロセスは終了する。
【0007】
ところで、トナーをクリーニングするためのクリーニング装置では、ゴム材を使用したブレード方式のクリーニング装置が一般的である。
ブレードにはクリーニング性、耐久性の面で優れたポリウレタン系のゴムが使用される。ネオプレンゴムや、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムといったゴム材はパッキンなどに使用される様に、平滑性の高い物体に対しては密着し易い。ポリウレタンゴムも例外ではない。したがって、感光体のクリーニングブレードとして使用する場合、長方形にカットしたエッジ部が、感光体面に線接触するように押し当て固定される。
しかし、線接触するように設定されても、実際には押圧及びブレード材の弾性のために、ブレードは感光体とニップを持った接触、いわゆる面接触になるため、クリーニングブレードと感光体間は完全に密着状態になる。したがって、クリーニング性能はより一層高められるが、感光体との接触面積が大きくなるため、摩擦抵抗が大きくなり、感光体を回転させることは殆ど不可能な状態である。
【0008】
感光体を回転させるためには、ブレードの先端には感光体を装着する前に予め、トナーやポリフッ化ビニリデンの様な接触抵抗を和らげる粉末を塗布する必要がある。
しかし、それでも感光体と当接するエッジ部では微粉末が不足するため、ブレードの先端部(エッジ)が感光体の回転方向に不均一に引きずられたり、戻されたりする振動現象、すなわち、スティック−スリップ現象が起こる。このスティック−スリップ現象によって感光体との間には数μm〜十数μmの僅かな隙間が生じることがある。
このため、トナー粒径がこの隙間より小さいと、ブレードの所に次から次へと送られてくるトナーの一部がこの隙間より抜ける現象、いわゆるトナー抜け若しくはクリーニング不良が起こる。
【0009】
画像形成時の現像剤のトナーには、平均円形度が0.91〜0.94程度の形がいびつな粉砕トナー、近年高品位画像の要求に伴って採用され始めた平均円形度が0.96〜1.0と球形に近い若しくは真球の重合トナーが主に使用される。使用されるトナーの平均粒径はほぼ4〜8μm程度である。
前記した粉砕トナーは篩いで分級されるが、一定の粒径に揃えることはできず、また、破砕も起こるため、粒度分布が±3〜4μm程度と大きくなる。したがって、現像剤の中にどうしても1〜2μmの微少粒径のトナーが多く含まれる。このため、平均粒径4μmといわれるトナーでは、1〜2μm程度に微少な粒径のトナーは、感光体表面の凹凸や、ブレードの捻れなどに因る僅かな隙間からトナーが抜け、感光体、帯電部材を汚染し、画像品質の低下の要因となる。したがって、これを避けるため、粉砕トナーでは5〜8μmの少し大きめのトナーが使用されることもある。
一方、重合トナーの粒度分布は±1μm前後と小さく、粒径のバラツキが小さい。したがって、感光体表面に2μm程度の凹凸があっても、平均粒径が4μmのトナーでは抜け出ることは殆どない。しかし、形状が球形であるため、粉砕トナーに比べてブレードの下に潜り込み易く、粉砕トナーとは異なるトナー抜け現象が生じる。
【0010】
フィルミングはトナー抜けやトナー飛散が多い場合に起こりやすい。これはブレードエッジに因って、フィルミングの主たる因子であるトナーが感光体に強く押しつけられるために、ブレードの圧力と摩擦熱によって、トナーの構成物である樹脂や添加物などが感光体表面に融着することによると考えられる。但し、フィルミング現象には被転写物から出る紙粉やコロナ生成物などが関与しているため、これらの因子を排除することは重要である。
フィルミングは感光層に強固に付着しているため摩耗し難い。したがって、一度形成されるとブレードや現像剤では削り取られ難い。特に、長時間にわたって使用されたブレードはエッジ部が摩耗し、また、感光体表面が荒れて、表面粗度が大きくなっている場合には、クリーニング能力が低下するため、更にトナー抜けが起こり易くなる。したがって、次第にフィルミング膜は厚みが増すと同時に、感光体全面に拡大する。フィルミングが形成されると感光体表層の摩擦係数も上昇するため、更にフィルミングの形成が増長される。
フィルミングが感光体に形成されると、フィルミング面に付着したコロナ生成物も除去され難い。フィルミング上のコロナ生成物が大気中の水分を吸湿すると、フィルミング面は低抵抗化し、次第に画像品質の解像度低下となり、最終的には完全な画像流れに到る。また、フィルミングが感光体表層に形成されると、電荷発生層に届く光の量が少なくなり、光減衰特性に影響が生じ、ムラの目立つ画像となる。
【0011】
クリーニング装置には、前述のブレードクリーニング装置以外に、クリーニングブレードとクリーニングブラシを併用したクリーニング装置が使用される。クリーニングブラシは、ブレードでも取れにくい異物を強制的にクリーニングする働きを有するが、フィルミングのように感光体表層に強く固着した薄膜は、殆ど除去することはできない。
したがって、感光体上に形成されたフィルミングは一度形成し始めると、次第に堆積していくため、更に除去が難しくなり、画像品質に重大な影響をもたらす。
【0012】
フィルミングが起こらないようにするためには、ブレードの押圧を高めて、トナー抜けを完全に遮断したり、フィルミング膜が広がる前に、痕跡をその都度削り取る方法等があるが、ブレードの押圧を高めて長期にわたって完全にトナーを遮断するにはブレードと感光体間の摩擦抵抗が大きくなり、感光体、ブレードの双方に大きな負担となる。したがって、感光体の回転が不安定になったり、ブレードがスティック−スリップ現象を起こしやすくなるため、逆効果になることもある。研磨剤などを使用して強制的に削り取る手段では、感光層が大きく摩耗し、感光体の低寿命化を招く恐れがある。
【0013】
トナーによって生じるフィルミングなどを回避する手段を記した開示例を以下に示す。
クリーニングブレード及びクリーニングブラシからなるクリーニング装置を使用し、導電性を有するキャリア(電気抵抗不詳)を現像剤に使用し、ブレードより上流側に導電性のシール(実施例では10Ω・cm)を用い、感光体との接触幅を5〜15mmとして、200〜1000Hz、400〜1000Vの交流電圧を印加することによって、キャリアの感光体への押しつけによる傷つき、及びクリーニング不良によって生じるトナーフィルミングを改善し、長期に安定したコピー品質を得るようにする(例えば、特許文献2参照。)。
【0014】
【特許文献2】
特開平5−313540号公報(第2頁第1欄第2行目〜第10行目の請求項1)
【0015】
この方法はクリーニング装置の入口に設けられたシールによって、キャリアの除電を行ない、静電力を弱めることによって、ブレードへのキャリアの潜り込みを防止し、トナー、キャリアの効率的なクリーニングを行なうものである。
この方法ではトナー、キャリアの電荷を除電する効果はあるものの、感光体を介しての除電であるため、キャリアは充分に除電されず、キャリアの排除には改善の余地が残されている。また、一端フィルミングが起こった場合には、フィルミングを除去する手段がないため、効果としては不充分である。
【0016】
感光体、及びクリーニング部材のブレード若しくはブラシの少なくとも一方の表層に、シリコンゴム微粒子(0.05〜5.0μm、実施例では1.8μm)を付着させ被覆することによって、感光体を損傷させることなくフィルミングの防止を行なう(例えば、特許文献3参照。)。
【0017】
【特許文献3】
特開平6−337535号公報(第2頁第1欄第12行目〜第19行目の請求項3、第3頁第4欄第5行目〜第3欄第33行目、第4頁第6欄第1行目〜第22行目)
【0018】
この方法はシリコンゴム微粒子が最終的にブレードまで運ばれるが、弾性体であるため、ブレードのカット面と感光体間の隙間に押しつけられても、感光体を傷つけることない。
また、隙間を埋めることによって、トナーの堰止めを行ない、帯電部材側へのトナー抜けを防止することにより、クリーニングを良好に行なうものである。
この手段はトナーのクリーニング性という面では効果は高いが、ブレードと感光体間の摩擦抵抗が大きい場合には隙間が生じることは防止できないので、トナーより粒径の小さいシリコンゴム微粒子は、容易にこの隙間を抜け出る可能性が大きく、抜け出たシリコンゴム微粒子は帯電部材に付着したり、現像剤の中に入り込み、トナーの帯電特性が不安定になる危険性を有している。
また、シリコンゴムを添加することによって、トナーの中にシリコンゴムが多量に入り込み、画像欠陥の原因になる可能性が大きい。
【0019】
クリーニングブラシに、10点平均粗さRzが3〜20μmである回収ローラ(潤滑剤を削り、ブラシに供給するため及び、付着させた潤滑剤を回収させるためのローラ)を当接させて、その回収ローラには潤滑剤を当接させ、クリーニングブラシを介して感光体に潤滑剤を供給することによって、トナーの添加剤によって生じるフィルミングを防止する(例えば、特許文献4参照。)。
【0020】
【特許文献4】
特開平10−74028号公報(第1頁左欄第1行目〜末行の要約)
【0021】
この手段は感光体表層に潤滑剤(例えばステアリン酸亜鉛)の皮膜を形成することにより、感光体表層に対するトナーの付着力を軽減して、トナーの添加剤のクリーニング性を容易にするものである。一般的にステアリン酸亜鉛をブラシを介して塗布すると、厚く塗布されやすいため、潤滑剤中にコロナ生成物が取り込み易くなるため、画像流れが起こりやすいと云う問題点を有する。したがって、ステアリン酸亜鉛を使用する場合には、除去が行なわれやすいような極薄い膜になるような供給方法が必要である。
また、ステアリン酸亜鉛はワックスであるため、回収ローラは簡単に目詰まりを起こすため、回収ローラとしての維持ができにくい。
上記、特許文献3に記載の10点平均粗さRzは旧JIS規格であり、そのまま記載してある。本発明の表面粗度は新JIS規格にそった記号で記載してあるので、RzJISとなっている
また、感光体表面にフッ素樹脂のような潤滑性物質を感光体回転軸方向に対し、垂直乃至略垂直に方向性を有し付着させることが記載(例えば、特許文献5参照。)されている。
【0022】
【特許文献5】
特開2000−352832号公報(第2頁第1欄第2行目〜第27行目の請求項1乃至6)
【0023】
像保持部材(感光体)の表面に潤滑剤と減摩耗剤(Al,SiC,SiO,BCの何れか)を樹脂に分散含有した絶縁層を設けることによって、減摩耗剤で感光体表層に付着した低抵抗物質を削りながら、潤滑剤で感光体面の調整を行なう(例えば、特許文献6参照。)。
【0024】
【特許文献6】
特開昭56−99347号公報(第2頁右下欄第5行目〜第3頁左上欄第4行目)
【0025】
減摩剤によって感光体上に形成される低抵抗物質は除去可能であるが、上記材料は紙ヤスリに近い機能を有するため、摩耗が多いという欠点がある。また、絶縁層から外れた減摩剤が感光層中に刺さり、白点や黒点などの異常画像を起こしやすいという問題点を有する。
【0026】
クリーニングブラシに使用する繊維(導電性繊維、50〜200束/inch、2000〜20000本/inch)の構成を特定化し、放電開始以上の交流電圧を印加することによって、クリーニングブレードでは除去できにくい紙粉、コピー用紙の繊維等を効率的にクリーニングして、フィルミングをできにくくするものである(例えば、特許文献7参照。)。
【0027】
【特許文献7】
特開平9−90838号公報(第3頁第3欄第40行目〜第4欄第10行目)
【0028】
この方式ではトナーの感光体への付着力を低減化させることによって、従来に比してクリーニング性は改善されるが、ブレードに対する改善は図られていないため、ブラシを通過してブレードに到達したトナーは、ブレードでの抑止は不充分であり、現象が発生するまでの時間は遅くなるものの、フィルミングの改善は不充分である。
フィルミング現象には、感光体の表面粗度、硬度、クリーニングブレード、トナー等が関与する。次に、これらについて述べる。
【0029】
1.感光体の表面粗度
感光体の表面粗度は感光層の摩擦係数が低い場合には、表面粗度は小さい方がブレードの密着度は高まるが、密着度が高まることによって、感光体との摩擦抵抗が高くなり、ブレードが変形し易くなるため、トナー抜けが起こる確率が高くなる。したがって、良好な画像品質が得られる範囲で、トナー抜けが起こらない程度に表面粗度が大きい方が望ましい。
感光体の表面粗度には10点平均粗さRzJISや、最大高さRzなどの項目があるが、10点平均粗さRzJISの場合、解像度、シャープ性などの画像品質、最大高さRzは小粒径トナーのクリーニング性に大きな意味を持つ。
トナーには通常、平均粒径が4〜8μm程度の平均円形度が0.91〜0.94程度の粉砕トナーや、0.96〜1.0の重合トナーが使用される。例えば平均粒径が4μmの粉砕トナーでは、1μm程度に微小なトナーも含まれるため、感光体の表面粗度は少なくとも1μm以下でなければならない。使用されていない感光体の最大高さRzが1μm以上ある場合には、ブレードの捻れが起こらなくとも、1枚目のコピー時より、トナー抜けの可能性がある。ただ、実際にはブレードの押圧により、ブレードエッジの捻れにより表面の谷の部分を埋めるため、最大高さRzが1μm以上あったとしても、直ちにトナー抜けが起こるとは限らないが、抑えきれなかった場合は、トナー抜けが起こることがあり、捻れが起こった場合にはほぼ100%に近いレベルで抜け出る。
【0030】
10点平均粗さRzを規定した例に次の開示例がある。
1〜5mmの板状のJIS−A硬度が55〜75度、反発弾性率が30〜70%のゴム板を感光体に当接し、感光体は表面粗度が10点平均粗さRzで0.2〜2.0μm、好ましくは0.3〜1.5μmに規定することで、ブレードがめくれてもトナーのすり抜けが起こらないようにする(例えば、特許文献8参照。)。
【0031】
【特許文献8】
特開平11−212412号公報(第2頁第1欄第2行目〜第22行目の請求項1乃至3)
【0032】
感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗を低く押さえると、ブレードの変形は起こりにくくなるが、高い場合にはブレードのスティック−スリップ現象が生じやすく、歪みやめくれが生じた部位より1〜2μm程度の微少トナーが抜け出る現象が起こり、それがフィルミングの要因になる。
上記開示例には潤滑剤の付与がないため、感光体とブレード間の摩擦抵抗は大きくなっていると予想される。したがって、硬度が55〜75度と低いブレードを使用した場合、感光体との密着性は高まるが、摩擦係数が高い領域では歪みや潰れを生じ易く、感光体との間に隙間を生じ、微少トナーを使用した場合、トナーのすり抜けが起こりうる可能性が高い。
【0033】
2.感光体の表面硬度
感光体の表面硬度が低いと、摩耗し易いためフィルミングは発生し難いが、感光層が摩耗するため、感光体寿命が短くなり、多数枚の複写機などでは、交換を頻繁に行なうという不合理を生じる。したがって、感光体の長寿命化を図るためには、感光層は硬度が大きい方が望ましい。
感光体の表面硬度を高めるのは、感光体の長寿命化を達成させる以外に、クリーニングブレードの感光層への食い込みを少なくし、摩擦抵抗の上昇を弱めてブレードの変形を抑えるためでもある。
【0034】
有機系感光体構成には前記したように、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あり、本発明では後者の機能分離型の感光体を使用する。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)が好適に使用される。ポリカーボネート樹脂単体は硬度が大きく耐摩耗性は大きいが、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10〜30kg/mm、鉛筆硬度はB程度と小さくなり、引っ張り強度も小さくなる。一方、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るため、感光層には摺擦傷が入りやすく、磨耗し易い。さらにクリーニングブレードの摺擦によって、高周波音(振動音)が発生することがある。
【0035】
感光層の膜厚が減少すると、静電容量が大きくなり、帯電々位は低下する。このため、帯電々位と現像バイアス電位間の電位差が少なくなると、地肌汚れを起こしやすくなる。
コピー上の地肌汚れを起こさない様にするために、現像バイアス電位と帯電々位間の電位差を広げると、必然的に現像バイアス電位と画像部電位との電位差が少なくなるために、画像濃度が低くなる。これらのことから有機感光体の耐久枚数は5万枚〜8万枚程度と短い。
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る。したがって、摩耗を抑制して画像品質の安定化を図る必要がある。
【0036】
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、地肌汚れが起こる可能性が高くなる。
4連タンデム方式のカラー複写機では、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が重要である。
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。
【0037】
耐久性を向上させる手段については以下に示すいくつかの開示例がある。
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で構成することが記載されている(例えば、特許文献9、10参照。)。
【0038】
【特許文献9】
特開平06−035220号公報(第2頁第1欄第2行目〜第14行目の請求項1及び2)
【0039】
【特許文献10】
特開平08−234469号公報(第2頁第1欄第2行目〜第12行目の請求項1)
【0040】
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難しい。
【0041】
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で構成することが記載されている(例えば、特許文献11参照。)。
【0042】
【特許文献11】
特開平08−123053号公報(第3頁第3欄第42行目〜第49行目)
【0043】
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、感光体の表面粗度が大きくなり、最大値と最小値の差がトナーの粒径より大きくなり、トナーのクリーニング不良へとつながる。また、クリーニングブレードのエッジが変形し易く、トナーや、コロナ生成物のクリーニング不良を起こしやすいといった問題が生じる。
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、画像流れを起こすため、感光体を45〜55℃程度に加熱するための熱源が必ず必要となる。
【0044】
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構成することが記載されている(例えば、特許文献12参照。)。
【0045】
【特許文献12】
特開平08−234455号公報(第4頁第6欄第26行目〜第5頁第7欄第21行目)
【0046】
この手段は、大きな粒径のフィラーを使用することで、高耐摩耗性を図る手段であるが、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である。
【0047】
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で構成することが記載されている(例えば、特許文献13参照。)。また、0.05〜2μmのシリカのような無機微粒子を再表面層に含む感光体を用いた画像形成において、ゴムブレード及びブラシ状クリーニング部材により残留トナーを清掃除去することが記載されている(例えば、特許文献14参照。)。
【0048】
【特許文献13】
特開平08−146641号公報(第2頁第1欄第2行目〜第8行目の請求項1、第2欄第31行目〜第42行目)
【特許文献14】
特開平8−314175号公報(第2頁第1欄第2行目〜第14行目の請求項1乃至4)
【0049】
これらの手段は、小粒径のフィラーを使用するため、粒子による画像品質の劣化は小さく、また、高耐久化も達成可能である。但し、酸化珪素を使用した場合は、オゾンによる低抵抗化のため、ほぼ100%画像流れが起こる。粒径が小さい領域(例えば0.1μm以下)では、粒径が小さすぎるため、耐摩耗性向上が達成しにくくなる。添加量を多くすることによって、耐久性のアップが可能となるが、単に増量しただけでは残留電位の上昇をもたらし、画像品質の劣化が起る。
【0050】
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(例えば、特許文献15参照。)。
【0051】
【特許文献15】
特開平08−248663号公報(第1頁左下欄第1行目〜末行の要約)
【0052】
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ことと、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、画像流れの改善は不可能である。
【0053】
3.クリーニング装置(クリーニングブラシ及びクリーニングブレード)
クリーニング装置にはクリーニングブラシ、若しくはクリーニングブレード単独、クリーニングブラシとクリーニングブレード併用型がある。夫々一長一短があり、使用される現像剤、感光体、コピー量等に応じて使い分けがなされる。
クリーニングブラシには主として直毛状のもの(例えば、特許文献16、17、18、19参照。)、ループ状のもの(例えば、特許文献20、21参照。)の何れかに大別されるが、直毛状とループ状を併用した形式のもの(例えば、特許文献22参照。)も提案されている。
【0054】
【特許文献16】
特開平7−155222号公報(第2頁第1欄第1行目〜第8行目の特許請求の範囲、図1、図3)
【特許文献17】
特開平6−236134号公報(第2頁第1欄第2行目〜第13行目の請求項1、図4)
【特許文献18】
特開平9−22155号公報(図1)
【特許文献19】
特開平11−167224号公報(図5)
【特許文献20】
特許2793647号公報(第1頁第1欄第1行目〜第13行目の特許請求の範囲、図3)
【特許文献21】
特許2619424号公報(第1頁ぢア1欄第1行目〜第7行目の特許請求の範囲、図3)
【特許文献22】
特許2868539号公報(第1頁第1欄第2行目〜第13行目の請求項1、図4)
【0055】
いずれのブラシ形状も、感光体にブレードでは取れにくいトナーや紙粉などの異物を取り除く機能はいくらか有しているが、フィルミングのように強固に固着した異物までは除去することはできない。ブラシの材質にはナイロン系、ポリエステル系、アクリル系の繊維や、炭素繊維等が使用される。直毛状のブラシでは毛倒れという問題があり、使用していく内にクリーニング性が低下する問題があり、ループ状のブラシではクリーニングは直毛状に比べ良好であるが、繊維の間にトナーが入り込み、目詰まりを起こすことによるクリーニング低下という問題がある。クリーニングブラシとクリーニングブレードとの併用使用はクリーニング能力を高めるのに有効な手段である。
【0056】
一方、クリーニングブレードの場合は、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。
ブレードクリーニング方式は装置がブラシ方式に比べて簡易であり、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。
【0057】
クリーニングブレードには、反発弾性率が30〜60%、ゴム硬度(JIS−A硬度)が50度〜90度のもの、例えば、JIS−A硬度60〜85度のもの(特許文献23参照。)、JIS−A硬度50〜90度のもの(特許文献24参照。)、JIS−A硬度50〜80度のもの(特許文献25参照。)等を1〜5mm幅にカットした短冊状(シート状)ゴムブレードを、アルミニウムや鉄製の板状支持基体に取り付けて使用される。
【0058】
【特許文献23】
特開平08−248851号公報(第2頁第1欄第2行目〜第9行目の請求項1)
【特許文献24】
特開2001−242758号公報(第4頁第5欄第16行目〜第6欄第17行目)
【特許文献25】
特開2002−055582号公報(第4頁第5欄第50行目〜第6欄第11行目)
【0059】
トナーなどの残留粉体をクリーニングするためのブレード材料として採用されるポリウレタンゴムは、耐久性が高く、有機感光体と極めて密着性が良好であるため、クリーニング性能が高い。しかし、密着性が高いために、感光体との摩擦抵抗が高くなり、感光層を摩耗させやすい。また、感光体の回転方向にブレードの接触部が引きずられ、ブレードに捻れを起こし、捻れが恒常的に続いた場合には、復元が充分でなくなる。一方、充分に引きずられると、隙間ができるため、抵抗が軽くなり元の位置に戻るという繰り返し、いわゆるスティック−スリップ現象が起こる。
スティック−スリップ現象が起こると、ブレードが行って、戻るときに僅かに隙間ができ、その隙間からトナーの抜けが起こるが、常時同じ位置で起こると、ブレードが変形し恒常的なトナー抜けとなり、抜け出た部位では筋状のフィルミングとなる。
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接触でなくできるだけ線接触にすること)が重要である。
【0060】
4.トナー
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30〜80μm程度の樹脂被覆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、余り小さいと、現像装置の磁界よりも感光体の静電力が勝ってキャリアが感光体に付着しやすくなるため、キャリアのためにトナーの転写が邪魔され画像抜けが起こったり、感光体を傷つける要因にもなる。
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。
一方、トナーは近年、フルカラー複写装置(電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置)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、平均粒径が4〜8μmの粉砕トナーが使用されるが、近年では更なる高画像品質の要求の高まりにより、球形度が高い重合トナーが使用される様になってきた。粒度分布は粉砕トナーでは±3〜4μmと大きいため、1〜2μm程度の微粒子が数多く存在するため、S/N、転写性、シャープ性等の面で不利であるが、クリーニング性は比較的良好である。但し、微粒子が多く含まれる場合、感光体の表面粗度によっては、微粒子がトナー抜けを起こす不具合が多分にある。一方、重合トナーでは±0.5〜1μm程度と小さく粒径が比較的揃っており、画像品質、転写性等の面で粉砕トナーに比べ優れる。
【0061】
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、微粉砕して篩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、工程が複雑なため、コスト高になりやすい。
粉砕法で製造されたトナーは形状がいびつな凹凸の多い形状(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、分級により粒径が篩い分けられる。一般的に使用されるトナーでは、トナーの円形度が0.91〜0.94程度と小さい(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。
【0062】
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真球に近い球形であり、粒径が比較的揃っているため、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99%以上と高く、高解像度を得られやすく、ドット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。
【0063】
重合法で作製された球形トナーの円形度は0.96〜1.0と殆ど球形〜球形であるため、ブレードの下に潜り込みやすく、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60度〜80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トナーが抜け出る程度の僅かな隙間を生じ、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。感光体にスクラッチや、フィルミングなどで表面粗度が大きくなっている場合にはなおさらである。
このトナー抜けは引っかかりが少ない円形度が大きい球形トナーほどひどくなる傾向がある。
ブレードの当接圧を軽目に設定され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くなる。
【0064】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、感光体表面状態、感光体表面の高摩擦係数等に伴うブレードエッジの捻れに端を発し、感光体表面粗度の大きさ、トナー粒子形態、コロナ生成物、及び残留粉体(紙粉、トナー構成物等)等が作用して起こるフィルミングの生成を未然に抑止し、S/N、解像度良好な画像品質が維持できる画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジを提供することである。
【0065】
【課題を解決するための手段】
平均円形度が高い球形トナー、特には0.98〜1.0の高円形度の球形トナーは粉砕トナー用に設計されたクリーニングブレードでは、トナーがブレード下に潜り込みやすくクリーニング不良を起こしやすい。一方、粉砕トナーにあっては4〜6μm程度の粉砕トナーに混在する1〜2μm程度の微少粒径のトナーが、ブレードと感光体との間に生じた2〜3μm以下の僅かな隙間や、感光体の表面粗度がトナー径より大きい場合にブレード下に潜り込みすり抜ける。
この様なすり抜け現象が恒常的に継続されると、コロナ生成物や、紙粉などが混じり合って、次第に感光体はフィルミングが形成され、進行すると次第に画像品質の悪化を招く。
【0066】
フィルミング現象を回避するためには、トナーのすり抜けを零にする必要があるが、現実にはかなり困難である。例えば、感光体表層に局部的に摩擦係数の高いレベル(コロナ生成物の付着や、トナー構成物、被転写体の結着樹脂などによる)があると、その部位でブレードエッジが歪み、トナー抜けが起こり易くなる。また、ブレードからのトナー抜けがなくても、現像スリーブから僅かでもトナー飛散があると、感光体に付着したトナーがフィルミングの要因を作る。
したがって、このフィルミングを解決する手段に付いて鋭意検討した結果、以下の手法を講じることによって、前記課題が達成できることが判った。
【0067】
感光体表層の表面粗度をトナーの最小粒径より小さく設定することにより、トナーが自然に抜け出ることを防止する。また、感光層表層に潤滑剤を付与する(外添法若しくは内添法による手段で行なう)ことによって、感光層表層に凹凸の形成及び拡大を防止する。潤滑剤による低摩擦係数化とフィラーの添加による感光層の耐摩耗性によって、必要以上に削れが起こらないようにする。さらに、潤滑剤に因る摩擦係数の低減化を図り、感光層へのトナーの付着力を低下させ、クリーニング性を向上させる。さらに、機械的強度をアップしたクリーニングブラシと、クリーニングブレードからなるクリーニング装置で、感光体上の残留粉体をクリーニングすると共に、感光体表面を必要最小限研磨することによって付着した異物をも除去し、感光体表層にフィルミングが生成することを防止する。
これらの処置により、感光体表層には異物の付着がなく、しかも摩擦係数がないために、感光体表層は常に清浄な状態に維持される。
したがって、画像流れ、解像度低下、帯電特性等電子写真特性の低下が回避され、感光体の寿命まで、S/N良好な安定した画像品質が提供可能となる。
【0068】
すなわち、上記課題は、本発明の(1)「電子写真感光体に対向するように配置された帯電装置を構成する帯電部材に電圧を印加して、前記電子写真感光体に均一帯電を行ない、画像露光装置からの光書き込みにより静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置で顕像化し、電圧を印加された転写装置によって被転写体に転写を行ない、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードで構成されるクリーニング装置を用いて、感光体上の残留粉体をクリーニングすることによって、画像形成を行なう間接電子写真法を用いた画像形成装置において、10点平均粗さRzJISが0.3〜1.0μm、最大高さRzが0.4〜1.5μmである前記電子写真感光体の表面に、潤滑剤を付与し、且つクリーニングブラシ、及びクリーニングブレードを同時作動させることによって、(φ30mmの電子写真感光体換算で)1万枚当たりの感光層の平均摩耗量(t)を0.1μm≦t≦0.5μmに保持することにより画像形成を行なうことを特徴とする画像形成装置」、(2)「前記クリーニングブラシが、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維の内、何れか1種類の繊維から構成されるループブラシを、芯金上に固定したものであり、前記クリーニングブラシが前記電子写真感光体に均等に面接触するようにクリーニング装置内に設置されてい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)「前記ループブラシを前記芯金上に固定する手段が、短冊状にカットされたループブラシを隙間なく、芯金上に螺旋状に巻き付け固定するものであり、前記クリーニングブラシは、クリーニングブレードの手前側に、前記電子写真感光体に均等に面接触するように、クリーニング装置内に配置されることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の画像形成装置」、(4)「前記クリーニングブラシの感光体と接触する面及び内部方向に樹脂が塗布されてい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)「前記クリーニングブラシの感光体と接触する面及び内部方向への樹脂の塗布が浸漬法によって行なわれるものであることを特徴とする前記第(4)項に記載の画像形成装置」、(6)「前記クリーニングブラシにフリッカーバーが付設されていない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)「前記クリーニングブラシが、電子写真感光体の回転とは順方向に回転し、摺擦することによって、前記電子写真感光体上の残留粉体をクリーニングす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)「前記電子写真感光体を構成する感光層が電荷発生層及び電荷輸送層からなり、電荷輸送層はさらに、無機フィラーを含有しない無機フィラー非分散電荷輸送層と、無機フィラー分散電荷輸送層から構成され、無機フィラー分散電荷輸送層中に、平均粒径0.3〜0.7μmの無機フィラーが、無機フィラーを含有する全電荷輸送層の20重量%以上、35重量%以下を含有してな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)「ステアリン酸亜鉛、若しくはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の何れかの潤滑剤を前記電子写真感光体の表層に直接、若しくは間接的な塗布手段を用いて付与することによって、摩擦係数の低減化を図り、オイラーベルト方式で測定した摩擦係数が画像形成時0.20〜0.45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)「前記電子写真感光体に対する静電潜像形成時の帯電が、帯電部材を前記電子写真感光体にニップを持つ面接触で行なわれ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)「前記電子写真感光体に対する静電潜像形成時の帯電が、帯電部材と電子写真感光体間とを30〜100μm離して非接触の状態に保持して行なわれ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」、(12)「前記第(1)項乃至第(11)項のいずれかに記載の画像形成装置に用いられる電子写真感光体、帯電装置、クリーニングブレード及びクリーニングブラシから構成されるクリーニング装置、潤滑剤塗布手段を用いて、画像形成を行なうことを特徴とする間接電子写真法による画像形成方法」、(13)「前記第(1)項乃至第(11)項のいずれかに記載の画像形成装置に用いられる電子写真感光体、帯電装置、現像装置、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードとで構成されるクリーニング装置、潤滑剤付与部材より選ばれる少なくとも1つのユニットを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ」によって解決される。
【0069】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
1.画像形成装置と複写プロセス
本発明の間接電子写真方法を用いた複写プロセスを図1、または図2を使用して説明する。
図1は1本の感光体に1系統の現像装置を組み合わせた単色トナーを使用する複写装置の概略図で、感光体の帯電する手段はローラを用いた帯電部材による接触、若しくは非接触帯電方法で図示してある。図2は、図1に感光体表層に潤滑剤を付与するための潤滑剤塗布装置(200)((201)は潤滑剤、(202)は塗布ブラシを示す)を、クリーニング装置と帯電装置間に付設した図である。
なお、図示していないが、感光体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を感光体に内蔵させることができる。
【0070】
図1に示すように、一般的な複写プロセスの基本構成は感光体(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)はクリーニングブラシ(7−1)とクリーニングブレード(7−2)で構成される)、定着装置(8)及びコピー用紙(9)からなる。
本発明で使用される感光体(1)はドラム状の導電性支持体上に下引き層、ついで感光層が形成された構成で、感光層は更に電荷発生層と電荷輸送層から構成される。
電荷発生層は、画像露光装置(3)によって照射された光によって、充分な電子、正孔対が生成され、表面電荷及び支持体の電荷に応じて分離され、正孔(+)は感光体の表層のマイナス電荷に向かって移動する際に、電荷発生層と電荷輸送層の界面に正孔が飛び越えられないような高い障壁が形成されないものであれば、無機系、有機系を問わず公知の材料が使用可能である。
【0071】
一方、本発明で使用される感光体の電荷輸送層は、フィラーが分散されていないフィラー非分散電荷輸送層と、0.3〜0.7μmのαアルミナがフィラーを分散した層の全重量の20重量%以上、35重量%以下分散された無機フィラー分散電荷輸送層の2層から構成される。
フィラーを分散する理由は、感光体の耐摩耗性向上と、クリーニングブレードの感光層への食い込みを少なくして、ブレードのエッジ歪みを軽減するためであり、電荷輸送層を2層構成とするのは、耐摩耗性を達成し、残留電位の蓄積及び光の拡散、電荷移動の障害を排除し、画像劣化を生じさせないためである。
フィラー分散電荷輸送層に分散するフィラーは高硬度であり、粒状が揃っており、吸湿性が小さく、電気抵抗が1012Ω・cm以上、1014Ω・cm以下の無機フィラーが望ましく、αアルミナは最も好適な材料の1つである。
感光層の表面粗度はフィラーの粒径が大きくなるにつれ、荒れて大きくなる傾向にある。
また、コピーを行なうことによっても表面が荒れ、表面粗度が大きくなる傾向がある。したがって、クリーニング不良を起こさないようにするためには、トナー粒径よりも表面粗度が荒れて大きくならないように管理することが重要である。表面粗度の荒れは主には、現像剤中のトナーの固まりや、キャリア、紙粉中のタルクや樹脂、前記以外の金属粉等の硬い異物が、クリーニングブレードの下に潜り込み起こると考えられる。具体的には経時も含めて、10点平均粗さRzjisが0.3〜1.0μm、最大高さRzが0.4〜1.5μmに抑えることが望ましい。
これは、感光体表層の荒れ(例えば、感光体に添加したフィラー、トナー、紙粉、キャリアなどによるスクラッチ傷)によってブレードが浮き、その浮いた部位を通して、トナー抜けが起こるのを抑止するためである。また山と山の間の凹みにコロナ生成物の様な汚染物質が入り込み、ブレードでも除去されにくいことを極力少なくするためである。本発明では図2にその一例を記したように、潤滑剤を外添法で感光体表層への付与を行なうが、潤滑剤が先に凹みに入ることによって、コロナ生成物の凹みへの入り込みを回避することができる。感光体に潤滑剤を付与する手段は、図2の様に特定の装置を用いて付与する方法、トナー中に潤滑剤を添加して付与する方法、感光体表層に潤滑剤を数%〜数10%内添する方法等がある。
【0072】
潤滑剤を付与して画像形成を行なう理由は、第1に、感光層の摩擦係数を低減化させることによって、ブレードの捻れが起こりにくくするためであり、第2に、感光層が必要以上に摩耗することを抑制するためであり、第3に、感光体へのトナー付着を軽減しクリーニング性が良好に行なえる様にするためである。
更に、第4に、凹みを微量な潤滑剤で埋め、トナーのすり抜けを起こらない様にすることであり、第5に、コロナ生成物が入り込む余地を少なくし、画像品質の低下を回避するためである。
【0073】
感光体表層に摩擦係数を低減化させるための潤滑剤を微量付与することによって、ブレードエッジの歪みが緩和され、トナー抜けが改善できる。また、トナーの感光体への付着力が緩和されるため、転写効率が向上し、文字抜けの様な現象がなくなり、クリーニング性が改善され、コピー品質のS/Nを向上させることができる。過剰な付与(例えば、潤滑剤に当接したブラシの圧が強すぎた場合など)は画像品質に影響を与えるが、微量な潤滑剤の付与は帯電特性、画像特性に影響を与えることはない。
【0074】
画像形成を行なうために感光体(1)には帯電装置(2)により帯電が行なわれる。良好な作像性を得るにはコントラスト電位は少なくとも250V以上あることが望ましく、そのための帯電々位は−400V〜−800Vとするのが良い。
図1には帯電部材として帯電ローラの例で図示したが、それ以外にブラシやブレードなどの帯電部材を使用することも可能である。帯電方法には接触帯電方法と非接触帯電方法の2種類の方法があるが、本発明ではいずれの方法も使用可能である。
【0075】
帯電部材と感光体間に微少なギャップを保持して帯電する非接触帯電法は、帯電部材と感光体間のGapは30μm以上、100μm以下とすることが望ましく、さらには50〜80μmにするのが望ましい。感光体から帯電部材を離すことによって、帯電部材によって生じていた摩耗が低減し難くなり、また、クリーニングブレードからのトナー抜けがある場合、帯電部材がトナー汚れが少なくなり、放電破壊に対する余裕度が生まれる。
接触帯電方法は帯電部材のトナー汚染や、放電破壊に対する余裕度が、非接触帯電法に比べて少なくなるが、Gapが0μmであることで、印加電圧を低めに設定できるため、コロナ生成物の生成量が少なくなるというメリットがある。
帯電部材に高圧電源が接続され、直流電圧若しくは交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。接触帯電、非接触帯電共に、パッシェンの法則に従った帯電が行なわれ、帯電開始電圧Vthは接触帯電の時が最も低く、Gapが大きくなるにつれ、開始電圧Vthは高くなる。帯電電圧を−400〜−800Vにするための印加条件は、直流電圧駆動の場合は、帯電部材への印加条件が−1000V〜−2000V、交流電圧を重畳した直流電圧駆動の場合には、直流電圧が−450〜−900V、交流電圧(正弦波、三角波)が700V〜2000V/800〜2500Hzに設定される。交流電圧を重畳した直流電圧を印加するのは、感光体と帯電部材間に隙間があった場合に、帯電が不均一になり、画像ムラを防止するためであり、画像形成に必要な帯電電圧と同等、あるいは少し高めの直流電圧に、帯電開始電圧Vthの2倍以上のPeak to Peak電圧の交流電圧を重畳した直流電圧に設定する。
【0076】
ローラ方式の帯電部材は、φ5〜φ15mmのSUS製丸棒を芯金として、弾性部材が被覆される。感光体を帯電する弾性部材には、ヒドリンゴム単体、若しくはウレタンゴムやヒドリンゴムに、導電性カーボン、炭素繊維粉末、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10〜1014Ω・cmに調整したものが使用される。具体的には、接触帯電部材と非接触帯電部材で感光体に対向する面の電気抵抗が、帯電方式によって変えられる。
【0077】
非接触帯電部材では最表層面を10〜10Ω・cmに、接触帯電部材の場合は1012〜1014Ω・cmに設定される。これは帯電部材と感光体間に空隙があることによって、帯電開始電圧Vthが高い方にずれ、帯電性に違いが生じるためで、均一帯電を行なうためには帯電部材の体積抵抗は低くする必要がある。但し、あまり下げすぎると、放電破壊の要因になるため、10Ω・cm以上あることが望ましい。
更に帯電部材の表面粗度は接触帯電部材に比べ、10点平均粗さRzjisを50〜200μm程度にした方が均一帯電、帯電効率を高めるには有利である。硬度はJIS−A硬度で30〜90度程度の弾性部材を使用する。
【0078】
接触帯電法の場合、帯電効率を高めるために、ニップを大きく取った方(1〜5mm)が望ましいため、接触帯電部材では硬度の低い弾性部材を使用するが、非接触帯電部材の場合はニップが得られない分、帯電効率が悪くなるが、使用される帯電部材の硬度に限定されないという利点がある。
最終的な外形寸法はシステム条件に応じて設定されるが、通常はφ10〜φ20mm程度である。
【0079】
帯電後の感光体(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ー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若しくはその近傍の発振波長の素子が選択される。発振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。
【0080】
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、フェライト、ニッケル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、余り小さいと感光体の静電力に引かれて感光体に付着し易くなる。したがって、トナー像の転写不良(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、表面粗度を大きくし、画像品質低下や、凹凸の部分にコロナ生成物が入り込み、画像流れを起こす原因になったり、感光体の耐久性を短くする一因にもなる。
【0081】
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、重量平均粒径が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、余り小さいと、飛散した場合、健康に害を及ぼす懸念(環境破壊=公害)がある。したがって、粉砕トナーの場合はできるだけ破砕した1〜2μm程度の微粒子は排除した方が望ましい。
【0082】
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(マイナス帯電のトナーに対してはプラスの電圧)が印加され、コピー用紙(9)にトナー像が転写される。
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交流電圧を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、不均一であっても良く、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。
【0083】
一方、コピー用紙分離後の感光体上の残留トナーは、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(7−1)、ポリウレタンゴムが主であるが、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(7−2)から構成されるクリーニング装置(7)により清掃される。
【0084】
ここで一連の複写プロセスは終了するが、感光体(1)に潤滑剤を付与する場合には、例えば、図2の手段によって潤滑剤を感光体(1)に付与する。清掃後の感光体(1)に、図2に示す潤滑剤塗布装置(200)を作用させ、潤滑剤を付与する。図2の潤滑剤付与装置(200)はステアリン酸亜鉛や、ポリテトラフルオロエチレンの様な潤滑剤を専用の塗布ブラシ(202)を介して、間接的に感光体に付与する方式である。これ以外の付与する手段にはクリーニングブラシ(7−1)に潤滑剤(201)を作用させて、感光体(1)に潤滑剤を付与する方法、潤滑剤(201)を感光体(1)に直接作用させる方法、現像剤中に0.01〜0.5μm程度の粒径のステアリン酸亜鉛やポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどの潤滑剤をトナーの特性を変化しない範囲(0.01〜0.5重量%)で添加する方法もある。感光体表層中に添加する場合には潤滑剤を付与手段は必要ない。
【0085】
なお、図1及び図2で説明した複写プロセスは、フルカラー方式の画像形成装置にも応用可能である。図示していないが、フルカラー方式の電子写真複写機やカラーレーザービームプリンターでは、1本の感光体にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4系統(色)の現像装置を配した1ドラム方式の画像形成装置、図3に示すように、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の画像形成装置がある。
また、図1、図2に記載の感光体、帯電装置、現像装置、クリーニングブラシとクリーニングブラシから構成されるクリーニング装置等を、2つ、若しくはそれ以上組み合わせることによって、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにすることができる。
例えば、1)感光体と帯電装置、2)感光体とクリーニング装置及び潤滑剤塗布装置などはその例である。
【0086】
次に、感光体について述べる。
2.感光体
2−1 感光体概略
感光体の基本構成を図4に示す。有機感光体はドラム状のアルミニウム製導電性支持体上に、順に下引き層、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材料が使用される。
本発明では図5に示す様に、電荷輸送層は更にフィラー非分散電荷輸送層(通常の電荷輸送層)と、無機フィラーを分散したフィラー分散電荷輸送層から構成される。
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。
【0087】
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、フィラーを適当量添加することにより、感光体表層の硬度アップを図り、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。
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少なくすることである。
【0088】
電荷輸送層へのフィラーの添加量は、初期及び経時における解像度、1ドットパターンの均一性、硬度、及び表面粗度(10点平均粗さRzJIS、最大高さRz等)等で決定されるが、接触帯電や非接触帯電法を用いた場合、平均粒径0.3〜0.7μmのフィラーを、フィラーを添加した電荷輸送層全重量の20重量%以上、35重量%以下が好適である。
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。良好な作像性を得るためのコントラスト電位(現像バイアス電位と画像部電位との差)は少なくとも250V以上あることが望ましい。
コントラスト電位を250V以上確保するための膜厚は少なくとも、感光層の総膜厚は10μm以上あることが好ましい。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画像に現れ易く、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。
したがって、好ましい感光層膜厚tは10μm≦t≦30μmである。
【0089】
以下、本発明に使用する機能分離型の有機感光体について説明する。
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(CL)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10点平均粗さRzJISは通常10μm以下になる様にすれば、支持体の表面粗度に起因する異常画像は、実用上問題ないレベルに抑えることができる。
導電性支持体の形状はドラム状であることが望ましく、外径はφ30mm〜φ100mm程度が一般的である。
アルミニウムの肉厚は外径がφ30〜φ100mmの感光体では、0.6mm〜3mm程度のものが使用されるが、有機感光体では加熱乾燥時の温度は120〜160℃、時間として10〜60分程度であるので、この程度の温度及び時間で変形しないものであれば、薄い方が望ましい。薄くすることのメリットはコスト面で有利であり、制振部材を内蔵する場合、制振効果が高くなるためである。但し、薄いとフランジの装着時や制振部材内蔵時に変形することがあり、これらの部材の形状、寸法には充分な管理が必要である。すなわち、外径の変形により帯電及びブレードの当接時に、それらの部材と微妙なずれが生じるため、帯電の不均一や、クリーニング性に影響が出てくる。
【0090】
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(UL)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。
【0091】
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。
【0092】
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1010〜1013Ω・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0.5〜10μmである。
【0093】
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(CGL)は、電荷発生物質(CGM)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。
【0094】
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−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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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−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。通常は0.1〜0.3μmの厚さに塗布される。
膜厚が薄すぎると、感度不良が生じるが、厚すぎると、空間電荷による光減衰劣化、残留電位上昇が生じ、画像濃度低下、解像度低下などの画像品質低下につながる。
【0099】
2−5 電荷輸送層
次に電荷輸送層(CTL)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勿論使用可能であるが、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できる。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、両電荷輸送層間には明確な界面が存在しない様な構成にされる。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、例えば、光拡散、電荷分布にバラツキが生じるが、好適な範囲で添加した場合は無視できる範囲であり、実用上問題ない。
【0100】
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、指触乾燥時間(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感光体を作製できる。
【0101】
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ー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。
電荷輸送層の膜厚は10〜30μmに設定されるが、感光層全体のバラツキ(最大膜厚と最小膜厚の差)は薄いほど、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。
電荷輸送層の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。
【0102】
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、実用上問題のない作像を行なうことが可能となる。
【0103】
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。
【0104】
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1010Ω・cm以上であることが望ましい。好ましくは1012Ω・cm〜1014Ω・cmである。比抵抗が低いと電荷保持が困難となり、解像度低下、比抵抗が高すぎると、残留電位の上昇につながり、画像部電位が上昇し、コントラスト電位の低下を招き、充分な画像濃度が得られなくなり、ムラの多い画像となる。
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、均一分散の方が望ましい。
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20重量%〜35重量%が望ましい。20重量%以下では摩耗が急激に増加し、35重量%以上では残留電位の増加、感光層表面粗度の悪化や、表面粗度が大きくなる。したがって、トナー抜けが起こり易くなり、トナーフィルミングの形成から、画像流れに至る。
【0105】
フィラー分散電荷輸送層の膜厚は感光体に要求される耐久性や、画像品質特性によって、設定を変える必要がある。耐久性という面から、フィラー分散電荷輸送層は厚い方が望ましいが、厚くするにしたがい、光学特性、電気特性が悪化するため、解像度の低下や残留電位の上昇が生じ、画像品質が低下する。したがって、膜厚は要求される画像品質を維持できる範囲内に抑える必要がある。フィラーの添加量が20重量%以上、35重量%以下の範囲内においての許容できる膜厚は、約8μmであり、通常は3〜6μm程度に設定すれば良好な画像品質を維持することができる。
【0106】
電荷輸送層に使用される材料について説明する。
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。
【0107】
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−ビニルカルバゾール、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。
【0108】
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。
【0109】
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。
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。
【0110】
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害したり、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。
【0111】
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1010〜1015Ω・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。特には1012〜1014Ω・cmである。
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。
【0112】
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。アルミナはダイヤモンドに次いで高硬度であり、比較的良好な透光性を示し、樹脂に対する分散性も良好であり、酸化皮膜は強固で、比抵抗は1013〜1015Ω・cm前後である。更に、撥水性があるため、環境安定性が優れる。したがって、感光体のフィラーとして使用した場合には、長期にわたって使用したとしても安定した感光体特性を示す。
【0113】
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て分散できる。
フィラーの添加によって、感光層の表面粗度が大きくなると、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、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ーの一次粒径は電荷輸送層の光透過率や耐摩耗性、表面粗度等から決定される。
【0114】
図6〜図8に、感光体の電荷輸送層上に形成したフィラー分散電荷輸送層のフィラー粒径及び添加量と表面粗度との測定例を示す。感光層はフィラー非分散電荷輸送層が22μm、フィラー分散電荷輸送層の膜厚は約5μmで、東京精密社製サーフコム、Model1400Dを使用して測定したものである。
図6は、φ30mmのアルミニウム支持体上に形成したフィラー分散電荷輸送層(添加量25重量%)のフィラー粒径と表面粗度(最大高さRz、10点平均粗さRzJIS)を測定したグラフ、図7は同じくφ60mmの感光体のフィラー添加量(平均粒径0.3μm)と表面粗度(最大高さRz、10点平均粗さRzJIS)を測定したグラフ、図8はφ30mmの感光体のフィラー添加量(平均粒径0.3μm)と表面粗度(最大高さRz、10点平均粗さRzJIS)とを示すグラフである。
【0115】
10点平均粗さRzJIS及び、最大高さRzを規定する理由は次の通りである。
10点平均粗さRzJISを規定することによって、ブレードが歪みを生じても10点平均粗度RzJISと、ブレードの歪みによって生じた隙間との和が最小トナーより小さければ、トナー抜けを防止することが可能である。一方、Rzを規定することによって、ブレードに歪み(捻れ)が生じない場合での最小トナー粒径のトナー抜けを防止することができる。
すなわち、トナー抜けを防止するためには10点平均粗さRzJIS、最大高さRzの両項目の規定が必要である。
10点平均粗度RzJISを達成するためには、ブレードと感光体間の摩擦抵抗を軽減するための、潤滑剤による低減手段は必要不可欠である。但し、摩擦係数を下げる手段が感光体の最表面層に潤滑剤を添加する手段であっても良いし、潤滑剤に変わる手段であっても良い。
フィラー粒径が0.5μm、添加量が30重量%乃至40重量%を越えると表面粗度が急に大きくなる傾向がある(図7、図8参照)。表面粗度がトナーの最小粒径よりも大きくなると、トナー抜けが起こりやすくなり、ブレードに捻れが起こった場合には、更にトナー抜けがひどくなる。
また、感光体の表面汚染に伴う文字画像のシャープ性が低下する。トナー抜けに関してはトナーの最小粒径で決まるが、重量平均粒径が4μmのトナーを使用した場合、1μm前後の最小粒径のトナーが存在する頻度は数%程度であるので、感光体の表面粗度の内、最大高さRzは1.5μm以下あれば殆どトナー抜けが回避できる。
この数値は初期だけでなく、感光体の耐久まで有効な数値である。すなわち、トナー抜けを起こさないためには、前記数値内に維持することが必要となる。また、10点平均粗さRzJISは良好な画像品質を維持するのに重要である。
前記、10点平均粗さRzJIS及び、最大高さRzを満足するフィラー粒径、添加量は夫々約1.1μm、約45重量%となるが、残留電位やシャープ性等の電気特性、画像品質特性を加味すると、フィラー分散電荷輸送層に添加するフィラーの平均粒径は0.3μm以上、0.7μm以下、添加量は20重量%以上、35重量%以下とするのが望ましい。
電荷輸送層に添加するフィラー粒径や、添加量は前記したように、感光体表面の表面粗度だけではなしに、電気的、機械的特性にも大きな影響を及ぼすために、充分な吟味が必要である。
接触帯電や、非接触帯電法では、感光体の受ける化学的ダメージが大きいため、耐摩耗性は大きくしておく必要がある。フィラーの添加量が少ないほど、耐摩耗性が低くなり、20重量%以上では耐摩耗性は緩やかに向上し、20重量%以下、特には10重量%以下になると急激に摩耗しやすくなる傾向がある。したがって、接触帯電若しくは、非接触帯電法を使用する場合には、少なくともアルミナを使用した場合には20重量%以上添加することが望ましい。
【0116】
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特に好ましい。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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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]クリコールエステル、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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
3.クリーニング部材(クリーニングブラシ及びクリーニングブレード)
本発明では、クリーニング装置(7)は、図1、図2、図11及び図12に示す様に、クリーニングブラシ(7−1)、クリーニングブレード(7−2)から構成される。クリーニングブラシは感光体に対して均等に面接触(当接)するように設置される。感光体への食い込み量は1〜2mmを好適とする。不均一な設置は感光層のみならず、ブラシに偏摩耗を起こさせる。回転方向はカウンター方向、リーディング方向いずれでも良いが、好ましくはリーディング方向(感光体の回転方向とは逆方向)である。これは、カウンター方向であると、感光層が削れやすくなることと、不均一な削れが起こり易いためである。また、本発明ではブラシに付着したトナーを排除するために、一般に付設されるフリッカーバーは付設しないことが特徴とする。これは、フリッカーバーが付設されていると、ループブラシの場合、トナーの除去ムラを起こしやすいこと、トナーを繊維の奥に押し込めやすいこと、繊維を傷つけやすいこと等による。すなわち、感光層の削れにムラを起こしやすく、フィルミング膜の削れがムラになりやすいこと、さらに、異物の除去ムラの領域で、間々画像流れが発生することがあるためである。
【0124】
クリーニングブラシに使用されるブラシ形状には、主には直毛状とループ状の2種類があり、ループ状の方がクリーニング性、耐久性とも良好で、本発明ではループ状ブラシを使用する。
クリーニング用に供されるループブラシの材質にはナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、カーボン繊維等があり、繊維メーカーはユニチカ、東レ、カネボウ、クラレ、三菱レーヨンなどがある。
クリーニングブラシに使用される繊維の繊維径は10〜20(デニール=D=糸の重さ(g)×9000÷糸の長さ(m))、密度は24〜48フィラメント/450ループ、ループの長さ(繊維長さ)は2〜5mmである。
【0125】
図9に複数本の繊維をループ状にして基体布の縦糸横糸の繊維に織り込みの状態を示す概念図を示す。図10にループブラシローラの概略図を示す。クリーニングブラシは短冊状(ひも状)にカットしたループブラシを、芯金上に螺旋状に隙間なく巻き付け、ずれがないように固定する。固定する手段は接着剤を用いても良いし、両面粘着テープを用いて固定しても良い。この様な製法を取ることにより、ずれなく、安定した、ムラのないクリーニング性を維持できる。前記製法は簡単であり、短時間で作業が可能である。両面粘着テープを使用すれば、芯金の再使用が可能である。
【0126】
ループブラシを使用する目的は、通常の直毛のカットパイルブラシに比べて、感光体に摺擦傷を与え難いためである。一般に、硬度の低い感光体ではクリーニングブレードやブラシ、現像剤で摺擦されることによって、感光体表面には大なり小なり摺擦傷が生じるが、カットパイルブラシを使用した場合、100〜250rpm程度の回転数で回転する繊維先端部のカット面が感光体に当たるため、ループブラシに比べてスクラッチ(細かい傷)が入り易く、長期においては異常画像(白ポチ、黒ポチ)になりやすく、感光体寿命を低下させる。ループブラシの場合には繊維の腹、若しくは背の部分で摺擦するために、深いスクラッチを発生させることが少なく、浅い均一な摺擦傷になる場合が殆どである。
本発明に好適に使用できるループブラシには、アクリル系繊維として、SA−7(東レ社)、ナイロン系ベルトロン([ナイロン系繊維、カネボウ社、タイプ931、961など]、ポリエステル系ベルトロン[ポリエステル系繊維、カネボウ社、タイプB31など])がある。
【0127】
ブラシは感光体との摺擦により、摩擦帯電が起こり、トナーが付着しやすくなり、次第にクリーニング性が低下する現象が見られる。したがって、ブラシは抵抗制御されていることが望ましい。導電処理は、繊維の製造の段階で行なわれ、導電性カーボンを繊維内に充填する方法、樹脂が溶融状態時に、導電性カーボンや、錫、金、チタン等の金属微粒子を入れて繊維化される。また、繊維とされた後、導電性繊維と前記繊維を混織しても良い。
但し、抵抗が余り低いと、感光体からの放電があり、異常画像の原因になるため、抵抗は10〜1010Ω・cm程度の中〜高抵抗であることが望ましい。SA−7やベルトロンはいずれも導電性が付与されており、帯電しても自己放電能力を備えているため、トナーが静電的に吸着されても、複写終了後はブラシより離脱させることができる。ベルトロンの場合は内部にカーボンなどの導電性微粒子を内蔵しており、SA−7ではカーボンが分散されている。除電能力はベルトロンの方がSA−7より高い傾向が見られる。但し、電荷が充分に放電するには数秒から数十秒必要である。
クリーニングブラシの使用に際してはブラシと芯材(金属、若しくは導電処理された樹脂など)を電気的に結合させ、その芯材を筐体にアース(接地)するか、若しくは、電圧を印加する。通常はアースすれば良い。
【0128】
フィルミングのように硬い膜の場合には、直毛ブラシ(カットパイルブラシ)でも完全に取り除くことが不可能であり、ループブラシでは除去能力は低い。感光層に添加するフィラー量が多くなると共に、表面粗度も大きくなる傾向があるため、クリーニング装置などによる感光層の研磨能力が低下する。したがって、更にフィルミングが発生し易くなり、画像品質が悪化する。
フィルミング膜が感光層上に形成されるのを確実に阻止するには、感光層上に連続した膜に至る前に研磨することが必要である。この手段としてはクリーニングブラシを樹脂で被覆し、研磨能力を付加させることによって、深く摩耗させることなく、感光体表面に形成されるフィルミングの芽を1サイクル毎に確実につみ取る(研磨する)ことが重要である。
クリーニングブラシで感光層を研磨する平均摩耗量tは1万枚当たり0.1≦t≦0.5μm(φ30mm感光体に換算した数値、A4サイズペーパーの場合)とし、摩耗量が0.1μm以下と少ない場合には、研磨ムラによる局部的に画像流れが発生する確率が大きくなり、また、トナー中の酸化チタンやシリカの突き刺さりに因る異常画像が発生する可能性が出てくる。
一方、0.5μm以上の場合は、画像品質上の問題はないが、摩耗が大きいために、耐久性を維持し得ず、大量複写を行なっている場合には、早期交換を余儀なくされる。
画像品質が維持しうる範囲であれば、摩耗は少ない方が望ましいことは云うまでもない。
【0129】
感光層を研磨する手段は開示例にも示したが、研磨剤などを使用する様な方法では、摩耗が多く実用に供しない。研磨手段はブレードよりもブラシの方が確実に行える。ブラシに研磨手段を付加するためには、繊維の外壁に研磨強度をアップするための処理を施すことが必要である。
簡単な方法で確実にしかも、極薄膜で均一にフィルミングを研磨させるには、研磨効果が高くなる樹脂でループ繊維を被覆することが好ましい。被覆材としては摩耗しにくく、感光体に転移せず、感光体に化学的な影響を与えない材料を使用することが必要である。
例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の樹脂で被覆する方法、CVD法や真空蒸着法、スパッタリング法などで、タングステン、錫、アルミなどの金属、非晶質炭素膜、シリコンなどを被覆する方法などがある。
本発明では、主剤に粘度5〜500(mPa・S)の水系ウレタン接着剤(例えば、トーヨーポリマー社製メルシ585)、エポキシ系の硬化剤(例えば、同社製AD−C−65)の2液型が好適に使用できる。被覆方法は、ループブラシを横に寝かせ、樹脂液中に繊維を2〜3mm浸漬して、液を繊維の内部まで行き届く様に行ない、熱乾燥させればよい。上記樹脂の場合には、溶剤にイオン交換水、蒸留水などの液体を使用するため、公害の心配は全くない。
【0130】
一方、クリーニングブレードには、板厚が1.5〜3mm、JIS硬度が75度〜90度、反発弾性率が30%〜60%程度のポリウレタンゴムを短冊状(又はシート状)に裁断し、アルミニウムや鉄製の支持基体に接着剤を使用して固定したもの(図11、図13)、感光体に当接する部位が面状に当接せず、ほぼ線接触するナイフエッジ状(図12、図14)になったものなど使用可能である。ブレードは、クリーニングブラシで除去できなかった残留粉末(トナー、紙粉、コロナ生成物、フィラー、ほこり等)を完全に排除するための手段であるため、感光層上の表面状態に左右されずにクリーニングされる必要がある。
ブレードは感光体に対してカウンター方向に設置され、食い込み量が0.5〜2mm程度になる様に押圧(当接圧)を掛け、図13(短冊状のブレード使用)の様に接線に対して鋭角になる様に固定される。図13の当接角度θ2は15〜40度で、ブレード先端の自由長L2は3〜8mmである。
感光体とブレード間の摩擦抵抗が大きいと、感光体に当接するエッジ部が感光体の回転方向に引きずられて局部的に捻れを起こし、また、エッジは線接触から面接触になり易い。
このため、感光体とブレード間に僅かな隙間を生じ、トナーがブレードと感光体間に挟み付けられ、トナー抜けが起こる。これを防止するためには、好適な手段で感光層表面の摩擦係数を低減化することが必要である
【0131】
ブレードの先端部の形状は、前記した短冊状に90度にカットしたシートでも、感光体の摩擦係数を0.3前後に低減化することによって、良好なクリーニング性を維持できるが、摩擦係数が0.5以上の高い場合であっても、良好なクリーニング性を行なうためには、ブレード先端部を図14の様にナイフエッジ状にするのが有効である。
ナイフエッジ状の場合、ブレードに使用するゴム硬度は高い方が望ましく、80〜90度程度のゴムブレードを使用する。硬度が大きいと、感光層の摩耗し易くなるが、ブレードが当接する感光体面をフィラーで高硬度化することによって、感光層の耐久性を落とすことはない。図14のナイフエッジ先端部のθ1は90度以下、30度の範囲であれば良く、好適には60度〜30度である。また、自由長L1は2〜8mm、好ましくは3〜6mmである。
これらのクリーニングブレード(7−2)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方法がある。
【0132】
図14に示すナイフエッジ状のブレードの加工方法は、先端部をナイフでカットするか、金型成形によって作製される。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。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、金型でナイフエッジにカットした後、感光体に当接するエッジ部のバリを正確に直線カットして先端部の厚みが0.5mm以下になる様に整える。
この金型を使用した金型製法では金型さえ造っておけば、比較的簡単に作製が可能である。
【0133】
感光体にブレードのエッジが当接する際の当接圧(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、ブレードにJIS−A硬度が大きいブレードを使用した場合、感光体の表面粗度によっては、少しの異物があっても、クリーニングブレードと感光体間に隙間が生じ、クリーニング不良が起こる可能性がある。
25g/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。
この様な状態のクリーニングブレードを使用した場合、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、良好にクリーニングを行なうことが可能となる。
【0134】
4.帯電部材
感光体に画像形成を行なうための帯電手段には、コロナ帯電法、接触帯電法、感光体と30μm以上、100μm以下のGapを保持して帯電を行なう非接触帯電法があるが、本発明にはいずれの帯電方法も使用可能である。ただし、コロナ帯電法はオゾンが多量に発生するため、オゾン排気処理を充分に行なう必要があり、漏れ出た場合には、臭気のみならず健康上の問題があるため、オゾン処理が簡単な、接触若しくは非接触帯電法が好ましく使用される。
接触及び非接触帯電法はいずれも放電を伴う帯電法であるが、印加電圧が低いために、オゾンの発生は0.1ppm前後と少なく、機外への漏れがあったとしても、途中で分解され外部に漏れ出る臭気は皆無である。しかし、接触帯電は感光体間近での放電であるので、感光体の受ける化学的なダメージはコロナ帯電法以上に大きくなる場合がある。このため、感光層の摩耗にも影響を与え、コロナ帯電法に比べ摩耗が大きくなる傾向にある。したがって、感光体の耐摩耗性対策は必須である。
帯電部材の形状は大別すると、ローラ、ブラシ、ブレードの3形状があるが、耐久性、均一帯電性、画像品質、作業性等を考慮すると、図15に図示するようなローラ帯電方式が好ましい。
【0135】
接触帯電方式と非接触帯電方式の違いは、接触帯電法が感光体との間隔が0μm、非接触帯電法では30μm以上、100μm以下という空隙の違いだけではなしに、使用できる部材の硬度、帯電部材の抵抗値にも違いがある。30μm以上、100μm以下というGapは、好ましくは50μm以上、80μm以下である。Gapが30μm以上であれば、感光体及び帯電部材の真円度や真直度が、帯電ムラを起こす限度である20μmであっても、感光体に接触することはないし、10μm以下のトナーや紙粉の付着によって起こる汚染をある程度回避することができる。50μm以上、80μm以下の範囲は、現像剤のキャリアが平均30〜60μmであるため、1個のキャリアが感光体上に付着した場合に、帯電ローラで、感光体に押しつけられても、感光層の厚みがあるため、放電破壊に至らない最小のGapを意味している。また、Gapが大きくなるほど、帯電均一性が失われやすいため、印加電圧、周波数を高くしないといけない。したがって、Gapの上限を抑える必要があるが、80μmというGapは帯電部材に印加する電界条件を僅かに上げるだけで帯電均一性が達成される最小のGapである。
【0136】
接触帯電法では部材の硬度は、JIS−A硬度で30〜80度程度のものが主として使用されるが、非接触帯電部材ではJIS−A硬度90度程度、あるいはそれ以上のJIS−A硬度の部材まで使用可能である。すなわち、非接触帯電部材の場合には、感光体に対向する面を厚さ0.5〜5mmのゴム状、若しくは緻密なスポンジ弾性状抵抗体で構成し、それ以外の領域は金属で構成することも可能である。
【0137】
抵抗値は接触帯電法と非接触帯電法で異なり、接触帯電法に使用する部材の方が抵抗値は高めに設定する。これは感光体との距離が0μmであるため、抵抗値が高めでも帯電が充分に行なえることと、高めに設定することによって、放電破壊などの異常が発生しても、異常画像が他の領域に及ぶことが少なくすることができる。
具体的には、接触帯電部材の場合、体積抵抗は感光体に対向する面を1012〜1014Ω・cm、厚みが1〜3mm程度の高抵抗層とし、芯金と高抵抗層の間に、ニップを稼ぐための柔軟性を有する10〜10Ω・cmの中抵抗層で構成する。硬度は、中抵抗層がJIS−A硬度で30〜75度、高抵抗層が同じく60〜80度程度である。
一方、非接触帯電部材の場合には、感光体に対向する抵抗層に10〜10Ω・cmの中抵抗の弾性部材を使用する。厚みは芯金以外は全層、中抵抗層の部材としても良いし、接触帯電部材のように硬度、抵抗値が異なる部材を使用しても良い。中抵抗層の厚みを1〜3mm程度にして、それ以外を金属としても良い。硬度はJIS硬度で30〜90度の帯電部材が使用できるが、通常は60〜85度の部材を使用する。
【0138】
抵抗層の弾性部材にはウレタンゴム、ヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム製品に導電性カーボン、活性炭素繊維、錫、金、チタン等の金属粉、イオン導電剤等の抵抗制御剤を適当量添加して行なわれるが、本発明ではヒドリンゴムを使用する。ヒドリンゴムはカーボンなどを添加しなくとも、中抵抗が得られることと、カーボンを添加しないため、電気抵抗が環境に影響されにくいためである。但し、更に抵抗を下げる場合には、導電性カーボン等を添加させることが必要になる場合がある。接触帯電部材の場合には、最表層に保護層として、トナーなどが付着しにくいようにするために、ヒドリンゴムにフッ素樹脂及びシリカを添加して、離型性を改善して、電気抵抗が100VDC印加時で、1012〜1014Ω・cmに入るように設定する。
【0139】
帯電部材の表面粗さは、接触帯電法の部材の方を細かく、非接触帯電部材の方を粗くする。これは良好な帯電性を確保するためで、10点平均粗さRzJISで接触帯電部材では100μm〜10μm、非接触帯電部材の場合は200〜20μmに設定する。
接触帯電法の場合、感光体との距離が0μmであるため、非接触帯電法に比べ、帯電部材の抵抗を高くしても、帯電効率が高いために印加電圧を低めに設定できる。このため、オゾン、NOxの生成量は少なくなり、画像品質面では、ピンホールがあっても異常画像が他の部分に及ぶことが少ない。したがって、高品位の作像を行なうことが可能となる。
一方、非接触帯電法の場合には、数十μmの距離があるため、印加電圧が高くなる、そのため、オゾンの生成は接触帯電法の約3倍の0.2〜0.4ppmになるが、外部に漏れる量は殆どないため、環境上の影響はない。帯電部材との距離があるために、異物に対する影響は接触帯電法に比べて少なくなる。そのため放電破壊や帯電部材の汚染面では有利となるが、金属などの硬い異物や電界強度が高い場合には、拙速帯電法と同様の予防策は必要である。画像品質は、接触帯電法と同等である。
【0140】
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。したがって、感光体表層は傷つきにくくなり、クリーニングブレードで、トナー、キャリア等を充分に堰き止めた場合は、クリーニングブレードだけの摺擦傷になり、更に潤滑剤の塗布によって、摺擦傷は軽減することができる。
【0141】
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。)、感光層最表数ミクロンに亘って、潤滑剤を含有させる内添法の何れかで行なわれる。
内添法では潤滑剤を感光体表層に数%〜数十%添加することによって、表面の摩擦係数を下げる手段である。添加量が少ない場合(例えば、ポリテトラフルオロエチレンを5%程度添加)には、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、摩擦係数の維持は困難であるが、多量(例えば50%程度添加)に添加した場合には、0.2〜0.3程度まで下げることができ、摩擦係数の安定維持も比較的良好である。ただし、摩擦係数の維持は感光層の削れに因って行なわれるため、多量添加の場合、10万枚とか20万枚といった耐久化は困難であるが、付帯設備がいらないという面では有効な手段であり、高耐久化を必要としない場合には有利な手段となる。
【0142】
外添法の場合、常時外部より供給可能であるため、感光体を高耐久維持するためには有効な手段である。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、織り目の粗いガーゼ地の様な袋に内蔵して、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、間接的な方法には、トナー中に0.01〜0.5%分散することによって付与する方法、クリーニングブラシに潤滑剤を当接させ、ブラシで掻き取った潤滑剤の粉末を感光体に付与する方法等がある。
【0143】
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、一般的には、摩擦係数が0.3以下に下がりすぎると、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が、本発明の場合にはクリーニングブラシでコロナ生成物を除去するため、0.2程度に低下しても画像流れに至ることはない。但し、摩擦係数が下がりすぎると、現像に影響が生じ、トナーの滑りにより、文字が細くなる現象があるため、0.2以上の摩擦係数があることが望ましく、高い方では0.45以上に上昇しないようにすることが望ましい。これは感光体の耐久性を左右することと、クリーニングブレードの捻れに関係するためである。
【0144】
なお、文中に記載の摩擦係数はオイラーベルト方式(オイラーの公式を元に算出された式)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、下記式より(静止)摩擦係数(μs)を計算する。
【0145】
【数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:円周率を表わす。
なお、本測定法(オイラー・ベルト方式)については特許文献26にも記載される。
【0146】
【特許文献26】
特開平9−166919号公報
【0147】
【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3層構成の感光体の作製
評価に使用するフィラー非分散電荷輸送層を有する3層構成の感光体を以下の手段で作製した。
φ30mm、長さ340mm、肉厚0.750mmに加工された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)用塗工液で浸漬塗工した後、120℃20分乾燥し3.5μmの下引き層、ついで、下記[化1]に記載の電荷発生材を用いた電荷発生層(CGL)用塗工液で塗工した後、120℃20分間加熱乾燥して、0.2μmの電荷発生層を形成した。さらに、下記[化2]に記載の電荷輸送材を使用した電荷輸送層(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分の加熱乾燥を行ない、平均膜厚20μmの膜厚の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。
ここで言う平均膜厚とは、フィッシャー社の渦電流式膜厚計(タイプmms)を使用し、端部より50mmを起点として、20mm間隔で13ポイント測定した平均値を示す。
下記記載の「部」はいずれも重量部を表わす。
【0148】
〔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
【0149】
〔電荷発生層用塗工液〕
下記[化1]に示される構造のビスアゾ顔料         10部
【0150】
【化1】

Figure 2004109754
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
【0151】
〔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[化2]に示される構造の低分子電荷輸送物質       8部
【0152】
【化2】
Figure 2004109754
テトラヒドラフラン                   200部
【0153】
2)フィラー分散電荷輸送層の作製
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。
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0.3、0.5、0.7および1μmの4種類の下記無機フィラーを用意し、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。
【0154】
[フィラー分散電荷輸送層塗工液]
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)
下記構造式[化3]で示される電荷輸送物質           7部
【0155】
【化3】
Figure 2004109754
アルミナフィラー               5.3部〜11.4部
(住友化学工業製AA−02〜10、平均一次粒径:0.2〜1.0μm)
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(BYK−P104 ビックケミージャパン製)  0.08部
作製した感光体の一覧を表1に示す。
【0156】
【表1】
Figure 2004109754
(注)表中、RzJISは10点平均粗さ、Rzは最大高さを、フィラー粒径は平均粒径を夫々表わす。
【0157】
<帯電部材>
非接触帯電用の帯電部材
φ7mmの真鍮製ロット棒に、電気抵抗が4×10Ω・cm(100VDC印加時)となるシリカ、フッ素樹脂を分散したエピクロルヒドリンゴムを塗布したあと、研磨して、10点平均粗さが72μm、JIS−A硬度が87度の外径φ10mm×329mm(有効帯電幅:308mm)となる帯電部材を用意した。
この帯電部材の両端部から1mm内側に、厚さ49μm、幅7.5mm、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する非接触帯電部材を作製した。なお、感光体と帯電部材間の距離は平均で62μmであった。
【0158】
<感光体表層への潤滑剤の付与方法>
重量平均粒径が約4.8μm、平均円形度が0.924の粉砕トナー(流動剤としてSiO=0.7%、TiO=0.8%添加)に、平均粒径が0.3μmのステアリン酸亜鉛(SZ2000)を0.03%、若しくはテトラフルオロエチレン(PTFE、ルブロンL−2 ダイキン工業)を0.17重量%添加することによって、感光体表層に潤滑剤を付与する方法で実施した。
なお、現像剤のキャリアには、重量平均粒径58μmの磁性キャリア(FPC−300LC)を使用した。
【0159】
<クリーニング装置>
1.クリーニングブラシ
繊維径15デニール、48フィラメント/450ループ、ループ長さ3mmのナイロン繊維製のベルトロン(久保田織物製)、アクリル系繊維SA−7((株)槌屋製)の夫々を幅10mmのひも状にカットし、φ5mmの真鍮製ロッド棒に巻き付け接着剤を用いて貼り付け固定し、2種類のクリーニングブラシを各5本作製した。
つぎに、この内各2本に樹脂被覆を行ない、繊維の強度を図った。条件はトーヨーポリマー社の水系ウレタン接着剤メルシ585を主剤、同じくトーヨーポリマー社のエポキシAD−C−65を硬化剤として、粘度が41mPa・Sになる様にイオン交換水を希釈溶媒として使用し、架橋剤を主剤5部に対し、架橋剤の添加量を5重量%になる様に1.25の水を添加し得られた液体に、前記クリーニングブラシの表面より2mm浸漬させて、取り出し後160℃10分の乾燥を行なった。
【0160】
2.クリーニングブレード
JIS−A硬度が77度で、厚み2mm、幅11.6mm、長さ326mmの短冊(シート)状のポリウレタンゴムを板厚1mm、長さが363mmのL字型鉄製部材にホットメルト接着剤で取り付けられたものを使用した。自由長は8mmである。
【0161】
<評価方法>
評価用装置として4本の感光体とY、M、C、Bkの4系統の現像器、1転写ベルトを装着する、4連タンデム方式のカラーレーザープリンター(イプシオカラー8000(28枚/分)リコー製)を用意した。但し、実験にはY、M及びBkの位置にダミードラムを装着し、Cの位置にシアントナーを入れて評価した。感光体に潤滑剤を付与する手段としては、ステアリン酸亜鉛をトナーに対し0.03重量%含有させることによって行なった。
評価枚数はA4サイズ各5万枚とし、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、20mm間隔で13ポイント測定し、感光層の摩耗量(13ポイントの平均値)を評価した。
【0162】
<実施例1〜4>
表1に記載の感光体サンプルより、フィラー分散電荷輸送層中に添加したフィラー粒径の異なる、No.4、8、9、12のサンプル4本を選定し評価に使用した。各感光体の搭載位置はシアン位置のみとして、他の3カ所には、同等の特性を有するダミー感光体を搭載した。帯電には非接触帯電ローラを搭載し、帯電部材に直流電圧−770VとPeak to Peak電圧(Vp−p)1850V/1350Hzの交流電圧を重畳して印加し、帯電々位を−700〜−710Vになる様に設定した。この時の感光体の画像部電位は4本の感光体で−50〜−80Vであった。現像バイアスは−600Vに設定した。
クリーニング装置はクリーニングブレードとクリーニングブラシから構成され、クリーニングブラシの回転方向は感光体の回転とは逆回転(順方向)とし、ブラシにはフリッカーバーは非設置とした。
トナーには融点が160℃のリコー製シアントナーを使用し、潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)を0.03重量%添加し、キャリア(FCP−300LC)に対して5重量%になる様に調整した。
評価枚数はA4サイズで5万枚とした。
【0163】
評価項目は、I)摩擦係数、II)1ドットハーフトーン画像の均一性(プリンター内部パターン使用)、III)感光体外観特性(フィルミングの有無確認)、IV)感光層摩耗量(フィッシャー社膜厚計mmsを使用)、V)解像度(コダック社製図票A(JIS Z 6008)を使用)及び表面粗度(10点平均粗さRzJIS、最大高さRz)とし、潤滑剤を常時感光体に付与時の摩耗力強化を図ったナイロン製クリーニングブラシ(ベルトロンブラシ)の効果を確認した。結果を表2に示す。
【0164】
5万枚後も感光体表層は光沢を帯びており、摩擦係数はいずれも0.3台を示し良好であった。その結果、感光層の摩耗量は0.3〜0.4μmと少なく良好であり、トナーや紙粉に起因するフィルミングは画像形成領域には皆無で、画像流れ現象もなかった。
評価後、クリーニングブラシを外し、トナーを充分に取り除いた後、光学顕微鏡で樹脂の剥がれ状態を確認したが、剥がれはあるものの、まだ、充分に被覆されており、クリーニング性は充分にあることが観測された。
【0165】
【表2】
Figure 2004109754
表中、RzJIS、Rzは表面粗度を表わし、RzJISは10点平均粗さ、Rzは最大粗さを表わす。感光層摩耗量は5万枚評価後の1万枚当たりの摩耗量を表わす。1ドットハーフトーン均一性はA3サイズ画像での評価結果である。解像度は、「縦解像度/横解像度」を表わし、5.6本/mm以上あれば実用上支障はない。
判定の○は実用上問題なし、△は5万枚の評価で実用的には問題は軽微であるが今後問題となる、×は5万枚の評価で実用性が低いことを表わす。
以下の表についても同様である。
【0166】
<比較例1〜4>
評価用の感光体として、表1に記載のNo.3、5、10及びNo4と同仕様の感光体4Bを用意し、夫々をシアン用の感光体ユニットに装着した。クリーニングブラシは摩耗力強化を行わない元の状態のループ状クリーニングブラシに交換し、通常のループブラシを装着し、潤滑剤を感光体に付与したときのフィルミング生成の有無、及びフィルミングの評価を実施した。評価方法は実施例1〜4と同様である。結果を表3に示す。
摩耗力強化を行なわなかったクリーニングブラシでは、いずれも帯状のフィルミングが生じたが、特に表面粗度が大きかったNo.7(RzJIS=1.2μm、Rz=1.75μm)及びNo.10(RzJIS=0.93μm、Rz=1.63μm)の2本の感光体では、5万枚後のフィルミングが全体に広がり、帯電ローラも青白っぽい汚れが全長さに亘って認められた。その他の2本の感光体もフィルミングは認められたが、No.7及びNo.10に比べて程度は良かった。
【0167】
【表3】
Figure 2004109754
【0168】
<比較例5〜8>
評価用の感光体として、表1に記載のNo.1、2、No.8と同仕様で作製したNo.8B及びNo.15の感光体を用意し、夫々をシアン用の感光体ユニットに装着した。クリーニングブラシは摩耗力強化を行なった実施例1〜4に使用したものと同じ仕様のループ状クリーニングブラシを使用し、現像剤のシアントナーについてはステアリン酸亜鉛が添加されていないトナーを使用した。評価は実施例1〜4と同様とし、ステアリン酸亜鉛の付与がない状態での、摩耗力強化を図ったクリーニングブラシを使用したときの効果確認を実施した。結果を表4に示す。
摩耗力強化を図ったクリーニングブラシを使用せず、潤滑剤を付与しない状態では、摩擦係数が大きくなり、その結果、感光層が大きく摩耗した。摩擦係数が大きくなった結果、クリーニングブレードに歪み(捻れ)が生じ、トナーの抜けが多くなったため、フィラーを添加した感光体ではいずれも、フィルミング現象が発生したが、フィラーを分散しない感光体では、トナー抜けは生じたが、摩耗が多いためにフィルミングが発生することはなかった。
【0169】
【表4】
Figure 2004109754
【0170】
<実施例5〜8>
フィラー非分散電荷輸送層(電荷輸送層)の膜厚を10〜40μmで変化させ、摩耗力強化させたループブラシにステアリン酸亜鉛を添加したシアントナーとの組み合わせ時のフィルミングの生成、フィルミングに因る影響を評価した。評価方法は実施例1〜4に記載の内容と同様とした。結果を表5に示す。
感光層の厚みを変えても、摩耗力をアップさせたループブラシの効果は維持され、4サンプルともフィルミングの生成は皆無で、摺擦傷はあるが光沢は程良く保っており、良好な外観状態で、解像度低下も生じなかった。膜厚が厚い感光体(No.14感光体)では解像度の低下が見られ、画像流れによらない文字太りを生じ、解像度は縦5.0本/mm、横5.6本/mmであった。
【0171】
【表5】
Figure 2004109754
【0172】
<実施例9〜11>
トナーに添加する潤滑剤をステアリン酸亜鉛からポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に変え、トナー中への添加量を0.15重量%とした。評価用の感光体には表1に記載のNo.3と4と同仕様で作製した感光体No.3B、No.4CとNo.6の感光体を使用し、その他の条件は実施例1〜4と同じ内容で評価を行なった。結果を表6に示す。
潤滑剤をステアリン酸亜鉛に変えても、フィルミングは良好に抑制し、好結果であった。画像品質はステアリン酸亜鉛より、シャープ性が増し、切れの良いライン画像を呈した。摩擦係数は0.2台を示し、感光層の摩耗はステアリン酸亜鉛使用時より少ない結果となった。
【0173】
【表6】
Figure 2004109754
【0174】
<実施例12〜16>
ループブラシを摩耗強化したアクリル系繊維のSA−7に交換し、また、トナーには0.15重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を添加したシアントナーをキャリアに5重量%添加して使用した。評価用の感光体には表1に記載のNo.4、5、6、12及び1に記載の感光体と同仕様で作製した感光体No.4D、5B、6B、12B及び1Bを使用し、その他の条件は実施例1〜4に同じ内容で評価を行なった。結果を表7に示す。
結果は実施例1〜4と同じで、5サンプルともフィルミングは皆無であり、解像度低下はなかった。また、摩擦係数も低いレベルで推移し、摩耗も少なかった。但しフィラーを添加しなかったNo.1Bの感光体は、摩耗が1万枚当たり1.1μmと多くなり、フィルミングの発生はなかったが、耐久性の面では不充分となった。その他の特性は良好であった。
【0175】
【表7】
Figure 2004109754
【0176】
<実施例17〜19>
・評価用感光体の作製方法
本発明で使用する感光体を下記の要領で作製した。
φ100mm、長さ360mm、肉厚1mmのアルミニウムドラムに下記組成の下引き層(UL)用塗工液を用いて浸漬塗工を行ない、130℃30分加熱乾燥を行ない、約4μmの下引き層を形成した。
次に、電荷発生層(CGL)用塗工液を用いて浸漬塗工し、150℃25分の加熱乾燥により0.2μmの電荷発生層を形成し、更に、電荷輸送層(CTL)用塗工液を用い浸漬塗工を行ない、140℃30分の加熱乾燥により約25μm電荷輸送層を塗工し有機感光体を作製した。この感光体上に、さらにバインダー樹脂とドナー、平均粒径が0.3又は0.5又は0.7μm又は1.0μmの無機微粒子(金属酸化物)、添加剤及び溶媒を硝子ポットに入れ、ボールミルで24時間分散させ、平均粒径(堀場製作所製CAPA500で測定)約0.5μmの塗工液を作り、スプレー法を用いて4回塗布(約1.2〜1.5μm/回)し、加熱乾燥させて約5μmの被覆層を形成し電子写真感光体を完成した。
以下に記載の部はいずれも重量部を表わす。
【0177】
〔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〕
オキソチタニウムフタロシアニン顔料(リコー製)       2部
ポリビニルブチラール(UCC:XYHL)        0.2部
テトラヒドロフラン                    50部
〔電荷輸送層(無機フィラー非分散電荷輸送層)用塗工液〕
ビスフェーノールA型ポリカーボネート           10部
(帝人化成社製:Zポリカ)
下記[化4]に示す構造の低分子電荷輸送物質        12部
【0178】
【化4】
Figure 2004109754
塩化メチレン                      100部
メチルフェニルシリコーンオイル(50cs)         1部
〔フィラー分散電荷輸送層用塗工液〕
フィラー分散電荷輸送層用塗工液はバインダー樹脂と無機微粒子が重量比で20%、電荷輸送物質とバインダー樹脂の比が7/10になるように混合し、シクロヘキサノンを溶媒としてスプレー法で1〜3回のスプレーを行ない、4種の被覆層を形成した。
バインダー樹脂:ポリカーボネート樹脂           10部
(Zポリカ、帝人化成社製、Mv5万)
フィラー:アルミナ粉末                 5.7部
(AA−03、AA−05、AA−07、AA−10、住友化学工業社製)
但しAA−07については5.7部以外に11.4部添加した感光体(サンプルNo.20)に付いても作製した。
下記[化5]に示す低分子電荷輸送物質            7部
【0179】
【化5】
Figure 2004109754
分散助剤:(BYK−P104、ビックケミージャパン製) 0.1部
テトラヒドラフラン                   700部
シクロヘキサノン                    200部
作製した感光体の測定結果を表8に示す。
【0180】
【表8】
Figure 2004109754
評価装置には、帯電装置を非接触帯電ローラ用に改造したイマジオNeo600((60枚/分) リコー製)を用意した。
感光体の帯電に使用する非接触帯電部材には、前記実施例に記載と同仕様のエピクロルヒドリンゴムを使用して、φ18mmの外径寸法に仕上げた。この様にして作製した帯電ローラの両端部に幅10mmの菱形状の厚みが49μmのPET(ポリエチレンテレフタレートフィルム)を両面テープで貼り付けて、スペーサーとした。因みに感光体と帯電部材間のGapは約61μmであった。
一方、短冊状にカットした幅12mmのナイロン製ベルトロンを芯金に螺旋状に巻き付け、接着剤で固定し、外径寸法が18mm、ループ長さ約3.5mmとなるクリーニングブラシを作製した。
これらの部材を評価装置に装着し、帯電部材に−760Vの直流電圧、及び1800V/1500Hzの交流電圧を重畳させて印加し、直流電圧を微調整することによって帯電々位を−700〜−710Vに設定し、10万枚の通紙評価を実施した。因みに画像部電位は−150V〜−180Vであった。
現像剤にはイマジオNeo600用のブラックトナーにステアリン酸亜鉛を0.02%添加したトナーを使用した。結果を表9に示す。
フィルミングはいずれの感光体サンプルにおいても生成されておらず、光沢も比較的良好に保っていた。また、解像度に関しても良好であり、シャープ性については初期に比べ僅かに低下したものの、表9に示すような結果が得られ、いずれのサンプルも問題なかった。また、ループブラシの樹脂被覆層は、局所的に剥がれの部分があったが、クリーニング性を低下させる程の状況ではなかった。
【0181】
【表9】
Figure 2004109754
表中、感光層摩耗量はφ30mmの感光体に換算した1万枚当たりの摩耗を示す。
【0182】
<比較例9〜10>
評価用の感光体として表8に記載のNo.19及び20の感光体を使用し、実施例17〜19と同じ方法で評価した。結果を表10に示す。
表面粗度が大きくなる(RzJISが1.0以上、Rzが1.5以上)ことで、トナーのブレード抜けが多くなったため、クリーニングブラシでの摩耗力が不足し、局所的にフィルミングの発生が確認された。
このため、画像品質(ハーフトーン画像にムラ、解像度が局部的に低下、文字画像の太りによる潰れ)が低下した。
【0183】
【表10】
Figure 2004109754
表中、感光層摩耗量はφ30mmの感光体に換算した1万枚当たりの摩耗を示す。
【0184】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明より明らかなように、本発明の請求項1に記載の構成によって、10点平均粗さRzJISが0.3〜1.0μm、最大高さRzが0.4〜1.5μmである感光体に、潤滑剤を付与しながらクリーニングブラシとクリーニングブレードを同時に作動させ、φ30mmの感光体で1万枚当たりの感光層の摩耗量を表層より0.1〜0.5μmに保持することによって、残留粉体(トナー、紙粉、埃などによって構成される)のクリーニング不良、コロナ生成物の等の作用によって生じるフィルミング生成を防止することができ、且つ感光体表層の摩擦係数が低いレベルに維持されるため、解像度低下、画像流れ、などの画像品質低下がなくなり、また感光層の摩耗も低く抑えられるので、シャープ性の良好な、ムラのない画像を長期にわたって維持することが可能である。また、請求項2の構成によって、クリーニングブラシとしてポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維の何れかの1種類の繊維を用いて、ループブラシを構成し、感光体に面接触させ、摺擦させる様に配置させることによって、感光体上の残留粉体を長期にわたって、安定してクリーニングできると共に、繊維に強化を図ることによって、感光層上のフィルミングがムラなく均一に除去できる。また、請求項3の構成によって、クリーニングブラシは、短冊状にカットしたループブラシを芯金上に螺旋状に隙間なく巻き固定する手段を講じることによって、簡単に且つ迅速にクリーニングブラシを作製することができる。この様にして作製されたブラシはずれがなく、長期にわたって安定した残留粉体のクリーニングを保証する。また、請求項4の構成によって、少なくとも、ループ状クリーニングブラシのクリーニングに供される領域の繊維を、樹脂被覆し機械的強化を図ることによって、感光層に固着したフィルミングをクリーニングブラシの摺擦力によって、残留粉体のクリーニングは勿論のこと、生成された微少なフィルミングを小さい内に削り取り、広がりを阻止するため、高品位の画像を長期にわたって維持することが可能である。また、請求項5の構成によって、ループ状ブラシの機械的強化図る樹脂層の付与を浸漬法で行なうことによって、簡単に、確実に、充分なる樹脂コーティングを行なうことができるため、劣化が少なく、長期にわたってクリーニング性能を維持することができる。また、請求項6の構成によって、ループブラシにフリッカーバーを使用しないことによって、トナーがブラシの奥に溜まって、クリーニング機能が低下することを防止できること。また、フリッカーバーによる機械的ダメージがないため、長期にわたって良好なクリーニング性が維持できる。また、請求項7の構成によって、ループブラシの回転を感光体の回転とは逆方向に回転させることによって、感光層の削れ過ぎ及び、偏摩耗が少なくなり、感光体の長寿命が図られる。また、異常画像の発生も回避できる。また、請求項8の構成によって、感光体の電荷輸送層に耐摩耗性を図るために、0.3〜0.7μm粒径のフィラーを、20重量%以上、35重量%以下添加することによって、強化を図ったループブラシを使用しても、必要以上に感光層が摩耗することがなく、解像度、シャープ性良好な作像が行なえ、感光体の長寿命化も図ることができる。また、請求項9の構成によって、感光体表層に付与する潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛、若しくはポリテトラフルオロエチレンの何れかを使用することによって、摩擦係数が低減化でき、その摩擦係数を0.2〜0.45の間に維持することによって、シャープ性良好で、感光層の摩耗が必要以上に摩耗することを防止することができる。また、感光体表面の谷の部分に、適度に潤滑剤が入り込むため、コロナ生成物の付着が抑えられ、画像流れの抑止策になる。また、請求項10の構成によって、感光体を帯電する手段として、感光体とニップを形成する接触帯電ローラを使用することによって、低い電圧で、画像均一性の良い帯電が行なわれ、その結果、均一性の高いS/Nの高い画像品質が保証できる。また、請求項11の構成によって、感光体を帯電する手段として、感光体と帯電部材間に微少Gapを30μm以上、100μm以下に保持させることによって、帯電ローラの汚染が少なくなり、また、感光体にキャリアなどの微少金属が刺さることによるピンホールが少なくなるため、放電破壊に対する余裕度が上がる。また、安定した帯電を行なうことができる。また、請求項12の構成によって、請求項1〜請求項11に記載の何れかの電子写真感光体、帯電装置、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードから構成されるクリーニング装置、潤滑剤塗布手段を使用する間接電子写真法を用いた画像形成方法を使用することによって、フィルミングのないシャープ性良好な作像が行なわれ、しかも感光層の過剰な摩耗がないため、長期にわたって安定した画像が提供可能である。また、請求項13の構成によって、請求項1〜請求項11に記載の電子写真感光体、帯電装置、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードから構成されるクリーニング装置、潤滑剤塗布手段から選ばれる少なくとも1つのユニットを支持し、画像形成装置に着脱自在のプロセスカートリッジを構成することによって、異常画像が生じた場合や、ユニットの寿命に達した場合には、画像形成装置を短時間に取り出し、装着が可能であるため、確実に元の状態に復させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】フリッカーバーを付設しないクリーニングブラシとクリーニングブレードから構成されるクリーニング装置を備えた本発明の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】フリッカーバーを付設しないクリーニングブラシとクリーニングブレードから構成されるクリーニング装置及び、感光層表面に潤滑剤を付与する装置を備えた本発明の複写プロセスを説明する画像形成装置の別の概略図である。
【図3】感光体を4本、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの4色の現像装置を使用した4連タンデム方式のカラーレーザービームプリンターの概略図である。
【図4】本発明に使用する機能分離型の感光体構成を説明する概略図である。
【図5】図4の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の2層からなる構成される機能分離型の感光体を説明する概略図である。
【図6】感光体表層の表面粗度(10点平均粗さRzJIS、最大高さRz)のフィラー粒径依存性を説明するグラフである。
【図7】φ60mm感光体の感光体表層の表面粗度(10点平均粗さRzJIS、最大高さRz)の電荷輸送層へのフィラー添加量依存性を説明するグラフである。
【図8】φ30mm感光体の感光体表層の表面粗度(10点平均粗さRzJIS、最大高さRz)の電荷輸送層へのフィラー添加量依存性を説明するグラフである。
【図9】本発明で使用するクリーニングブラシの繊維がループ状に織られて作製されている状態を説明する概略図である。
【図10】本発明に使用するクリーニングブラシの外観図である。
【図11】短冊状のクリーニングブレードとクリーニングブラシとの組み合わせを説明するクリーニング装置の配置を示す概略図である。
【図12】ナイフエッジ状のクリーニングブレードとクリーニングブラシとの組み合わせを説明するクリーニング装置の配置を示す概略図である。
【図13】短冊状のクリーニングブレードの当接状態を示す概略図である。
【図14】ナイフエッジ状のクリーニングブレードの当接状態を示す概略図である。
【図15】本発明の使用する非接触帯電装置用の帯電ローラの概略図である。
【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:クリーニングブラシ
7−2:クリーニングブレード
8:定着装置
9:コピー用紙
20:帯電器
200:潤滑剤付与装置
201:潤滑剤
202:潤滑剤付与ブラシ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is capable of avoiding a filming phenomenon caused by a corona product, paper dust, toner, etc. sticking to a photoreceptor, maintaining a good image quality without lowering the resolution and causing image deletion. The present invention relates to an image forming apparatus, an image forming method, and a process cartridge that can be used.
[0002]
[Prior art]
Desktop or floor type image forming apparatuses using indirect electrophotography, such as facsimile machines, laser printers, and electrophotographic copiers, mainly include an electrophotographic photosensitive member (hereinafter simply referred to as a photosensitive member), a charging device, and an image forming device. An exposing device, a developing device, a transfer device, a separating device, a cleaning device, a charge removing device, and a fixing device are arranged to perform image formation.
Conventionally, photoreceptors include zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), and amorphous selenium (a-Se, a-Se-Te, a-As). 2 Se 3 Inorganic photosensitive materials such as amorphous silicon (a-Si: H) have been used, but in recent years, there are many advantages such as easy fabrication, high sensitivity design, low cost, and no pollution. Organic photoconductors are mainly used.
[0003]
The structure of the organic photoreceptor can be classified into a function-separated type in which the photosensitive layer includes a charge transport layer and a charge generation layer, and a layered structure in which a charge generation material and a charge transport material are mixed. Most of the layer structure of the photoreceptor circulating in the market is a function-separated type photoreceptor except a part, and the basic layer structure of the photoreceptor is an undercoat layer, a charge layer on a conductive support such as aluminum. It has a layer structure in the order of a generation layer and a charge transport layer.
[0004]
Means for applying the charge required for image formation to the surface of the photoreceptor include a scorotron type corona charging method having a grid, a brush, a roller, and a contact charging method in which a charging member such as a blade is disposed in contact with the photoreceptor (for example, And a non-contact charging method (also referred to as a proximity charging method) in which the photosensitive member is separated from the photosensitive member by about 30 to 100 μm.
A DC voltage or a DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied to the charging device, and the photoconductor is charged to about 400 to 800V. In the case of a function-separated type organic photoreceptor, the charge is usually negative (-).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-318475 A (page 3, column 4, lines 8 to 24)
[0006]
After the charging process is completed, an optical writing of a document image (in the case of a digital method, an LD (Laser Diode) or an LED (Laser Emitting Diode) is used as a light source for irradiating the image on the photoconductor, and the image of the dot pattern is formed. Is irradiated) to form an electrostatic latent image in the photosensitive layer.
Next, the electrostatic latent image is visualized by a developing device of a reversal developing method (an exposed portion is represented as an image, and a charged position is represented as a background portion), transferred to a copy sheet by a transfer device, and fixed by a fixing device. Sent to a hard copy. On the other hand, the residual toner on the photoconductor after the transfer is cleaned on the photoconductor surface by the cleaning device, and a series of image forming processes is completed.
[0007]
By the way, a blade-type cleaning device using a rubber material is generally used as a cleaning device for cleaning toner.
The blade is made of polyurethane rubber which is excellent in cleaning properties and durability. Rubber materials such as neoprene rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, and fluororubber are easily adhered to highly smooth objects as used for packing and the like. Polyurethane rubber is no exception. Therefore, when used as a cleaning blade for the photoreceptor, the edge portion cut into a rectangle is pressed and fixed so as to make line contact with the surface of the photoreceptor.
However, even if it is set so as to make line contact, the blade is actually in contact with the photoconductor with a nip, so-called surface contact due to the pressure and elasticity of the blade material. Completely adhered. Therefore, the cleaning performance is further enhanced, but the contact area with the photoconductor is increased, so that the frictional resistance is increased, and it is almost impossible to rotate the photoconductor.
[0008]
In order to rotate the photoconductor, it is necessary to apply a powder such as toner or polyvinylidene fluoride to reduce the contact resistance before the photoconductor is mounted on the tip of the blade.
However, the fine powder is still insufficient at the edge portion in contact with the photoconductor, so that the tip (edge) of the blade is unevenly dragged or returned in the rotation direction of the photoconductor, that is, a stick phenomenon. A slip phenomenon occurs. Due to this stick-slip phenomenon, a slight gap of several μm to several tens μm may be generated between the photoconductor and the photoconductor.
For this reason, if the toner particle size is smaller than this gap, a phenomenon in which a part of the toner sent one after another to the blade comes off from this gap, so-called toner missing or cleaning failure occurs.
[0009]
The toner used as a developer during image formation has a distorted pulverized toner having an average circularity of about 0.91 to 0.94, and has an average circularity of 0.1, which has recently begun to be used in response to the demand for high-quality images. Polymerized toner having a spherical shape or a true sphere of 96 to 1.0 is mainly used. The average particle size of the toner used is about 4 to 8 μm.
The above-mentioned pulverized toner is classified by a sieve, but cannot be adjusted to a certain particle size, and crushing occurs, so that the particle size distribution is as large as about ± 3 to 4 μm. Therefore, a large amount of toner having a very small particle size of 1 to 2 μm is contained in the developer. For this reason, in the toner having an average particle diameter of 4 μm, the toner having a small particle diameter of about 1 to 2 μm comes off from a slight gap caused by irregularities on the surface of the photoconductor and twisting of the blade, and the like. It contaminates the charging member and causes deterioration of image quality. Therefore, in order to avoid this, a slightly larger toner of 5 to 8 μm may be used as the pulverized toner.
On the other hand, the particle size distribution of the polymerized toner is as small as about ± 1 μm, and the variation of the particle size is small. Therefore, even if the surface of the photosensitive member has irregularities of about 2 μm, the toner having an average particle diameter of 4 μm hardly comes off. However, since the shape is spherical, the toner is easily sunk under the blade as compared with the pulverized toner, and a toner removal phenomenon different from that of the pulverized toner occurs.
[0010]
Filming is likely to occur when toner is missing or toner is scattered. This is because toner, which is a main factor of filming, is strongly pressed against the photoconductor due to the blade edge, and the resin and additives, which are the components of the toner, are exposed to the photoconductor surface by the blade pressure and frictional heat. It is considered to be caused by fusing. However, since the filming phenomenon involves paper dust, corona products, and the like from the transferred material, it is important to eliminate these factors.
Filming is hardly worn because it is firmly attached to the photosensitive layer. Therefore, once formed, they are difficult to be scraped off with a blade or developer. In particular, in the case of a blade used for a long time, the edge portion is worn, and when the surface of the photoreceptor is rough and the surface roughness is large, the cleaning ability is reduced, so that toner is more likely to be removed. Become. Accordingly, the filming film gradually increases in thickness and at the same time spreads over the entire surface of the photoconductor. When the filming is formed, the coefficient of friction of the surface layer of the photoreceptor also increases, so that the formation of the filming is further increased.
When filming is formed on the photoreceptor, it is difficult to remove the corona product attached to the filming surface. As the corona product on filming absorbs moisture in the atmosphere, the filming surface becomes less resistive and progressively degrades image quality resolution, eventually leading to complete image flow. Further, when filming is formed on the surface of the photoreceptor, the amount of light reaching the charge generation layer is reduced, and the light attenuation characteristics are affected, resulting in an image with noticeable unevenness.
[0011]
As the cleaning device, in addition to the blade cleaning device described above, a cleaning device using both a cleaning blade and a cleaning brush is used. The cleaning brush has a function of forcibly cleaning foreign substances that are difficult to remove even with a blade, but a thin film strongly adhered to the surface layer of the photoreceptor, such as filming, can hardly be removed.
Therefore, once the filming formed on the photoreceptor starts to be formed, it gradually accumulates, so that it becomes more difficult to remove the filming, which has a serious influence on the image quality.
[0012]
In order to prevent filming from occurring, there are methods such as increasing the pressure of the blade to completely block toner removal, and removing traces each time before the filming film spreads. In order to completely cut off the toner for a long period of time by increasing the frictional resistance between the blade and the photoconductor, the frictional resistance between the blade and the photoconductor increases. Therefore, the rotation of the photosensitive member becomes unstable, and the blade easily causes the stick-slip phenomenon, which may have an adverse effect. The means for forcibly shaving the surface using an abrasive or the like may cause abrasion of the photosensitive layer and may shorten the life of the photosensitive member.
[0013]
A disclosure example describing means for avoiding filming or the like caused by toner is described below.
A cleaning device including a cleaning blade and a cleaning brush is used. A conductive carrier (electric resistance is unknown) is used as a developer. A conductive seal (10 in this embodiment) is provided on the upstream side of the blade. 3 Ω · cm), the contact width with the photoreceptor is set to 5 to 15 mm, and an AC voltage of 200 to 1000 Hz and 400 to 1000 V is applied, thereby causing damage due to pressing of the carrier against the photoreceptor and poor cleaning. To improve toner filming and obtain stable copy quality for a long period of time (for example, see Patent Document 2).
[0014]
[Patent Document 2]
JP-A-5-313540 (Claim 1 on page 2, column 1, line 2 to line 10)
[0015]
According to this method, the carrier is neutralized by a seal provided at the entrance of the cleaning device, and the electrostatic force is weakened to prevent the carrier from sneaking into the blade, thereby efficiently cleaning the toner and the carrier. .
Although this method has the effect of removing the charge of the toner and the carrier, the charge is removed via the photoreceptor. Therefore, the charge is not sufficiently removed from the carrier, and there is room for improvement in removing the carrier. In addition, when filming occurs once, there is no means for removing the filming, and the effect is insufficient.
[0016]
Damaging the photoreceptor by attaching and covering silicon rubber microparticles (0.05 to 5.0 μm, 1.8 μm in the embodiment) on at least one surface layer of the photoreceptor and the blade or brush of the cleaning member. In addition, filming is prevented (for example, see Patent Document 3).
[0017]
[Patent Document 3]
JP-A-6-337535 (Claim 3, page 1, column 1, line 12 to line 19, page 3, column 4, line 5 to column 3, line 33, page 4) Column 6, line 1 to line 22)
[0018]
In this method, the silicon rubber fine particles are finally transported to the blade, but since the silicon rubber fine particles are elastic, they are not damaged even when pressed against the gap between the cut surface of the blade and the photoconductor.
Further, by filling the gap, the toner is blocked, and the toner is prevented from leaking to the charging member side, so that the cleaning is performed satisfactorily.
This means is highly effective in terms of toner cleaning properties, but if the frictional resistance between the blade and the photoreceptor is large, a gap cannot be prevented. There is a high possibility that the silicone rubber fine particles will fall out of the gap, and the silicone rubber fine particles that have fallen out will adhere to the charging member or enter the developer, and there is a risk that the charging characteristics of the toner may become unstable.
Further, by adding the silicone rubber, a large amount of the silicone rubber enters the toner, and there is a large possibility that the silicone rubber causes image defects.
[0019]
The cleaning brush is brought into contact with a collection roller (a roller for shaving the lubricant and supplying it to the brush and for collecting the attached lubricant) having a 10-point average roughness Rz of 3 to 20 μm. Lubricating is brought into contact with the collecting roller, and the lubricant is supplied to the photoreceptor via the cleaning brush, thereby preventing filming caused by the toner additive (for example, see Patent Document 4).
[0020]
[Patent Document 4]
JP-A-10-74028 (Summary of first page, left column, first line to last line)
[0021]
This means forms a film of a lubricant (for example, zinc stearate) on the surface of the photoreceptor, thereby reducing the adhesion of the toner to the surface of the photoreceptor and facilitating cleaning of the toner additive. . In general, when zinc stearate is applied through a brush, it is easily applied thickly, so that a corona product is easily taken into a lubricant, and thus there is a problem that image deletion is likely to occur. Therefore, when zinc stearate is used, a supply method is required to form an extremely thin film that can be easily removed.
Further, since zinc stearate is a wax, the collecting roller easily causes clogging, and thus it is difficult to maintain the collecting roller.
The 10-point average roughness Rz described in Patent Document 3 is an old JIS standard and is described as it is. Since the surface roughness of the present invention is described by a symbol according to the new JIS standard, Rz JIS Has become
Further, it is described that a lubricating substance such as a fluororesin is attached to the surface of the photoreceptor in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the rotation axis direction of the photoreceptor (for example, see Patent Document 5). .
[0022]
[Patent Document 5]
JP-A-2000-352832 (Claims 1 to 6 on page 2, column 1, line 2 to line 27)
[0023]
Lubricant and antiwear agent (Al) on the surface of the image holding member (photoreceptor) 2 O 3 , SiC, SiO 2 , B 4 C is dispersed in a resin to provide an insulating layer, whereby the surface of the photoconductor is adjusted with a lubricant while the low-resistance substance attached to the surface of the photoconductor is shaved with an anti-wear agent (for example, Patent Document 6). reference.).
[0024]
[Patent Document 6]
JP-A-56-99347 (page 5, lower right column, line 5 to page 3, upper left column, line 4)
[0025]
Although the low-resistance substance formed on the photoreceptor by the lubricant can be removed, the above-mentioned material has a function similar to that of a paper file, and thus has a drawback of abrasion. Another problem is that the lubricant removed from the insulating layer is stabbed into the photosensitive layer, and tends to cause abnormal images such as white spots and black spots.
[0026]
Fiber used for cleaning brush (conductive fiber, 50 to 200 bundles / inch) 2 , 2000 to 20000 pieces / inch 2 By specifying the configuration of (1) and applying an AC voltage equal to or higher than the discharge start, paper dust and fibers of copy paper, which are difficult to remove with a cleaning blade, are efficiently cleaned to make filming difficult. (For example, see Patent Document 7).
[0027]
[Patent Document 7]
JP-A-9-90838 (page 3, column 3, line 40 to column 4, line 10)
[0028]
In this method, the cleaning property is improved as compared with the conventional method by reducing the adhesive force of the toner to the photoreceptor. However, since no improvement has been made for the blade, the blade has passed through the brush and reached the blade. The toner is insufficiently inhibited by the blade, and the time until the phenomenon occurs is delayed, but the filming is insufficiently improved.
The filming phenomenon involves the surface roughness, hardness, cleaning blade, toner, and the like of the photoconductor. Next, these will be described.
[0029]
1. Photoreceptor surface roughness
The surface roughness of the photoreceptor, when the friction coefficient of the photosensitive layer is low, the smaller the surface roughness, the higher the adhesion of the blade, but the higher the degree of adhesion, the higher the frictional resistance with the photoreceptor, Since the blade is easily deformed, the probability of occurrence of toner loss increases. Therefore, as long as good image quality is obtained, it is desirable that the surface roughness is large enough to prevent toner loss.
The surface roughness of the photoreceptor has a 10-point average roughness Rz. JIS And items such as maximum height Rz, but 10-point average roughness Rz JIS In the case of (1), the image quality such as resolution and sharpness, and the maximum height Rz have a great significance in the cleaning performance of the small particle size toner.
As the toner, a pulverized toner having an average particle diameter of about 4 to 8 μm and an average circularity of about 0.91 to 0.94, or a polymerized toner having an average particle diameter of about 0.96 to 1.0 is used. For example, a pulverized toner having an average particle diameter of 4 μm includes toner as fine as about 1 μm, so that the surface roughness of the photoreceptor must be at least 1 μm or less. If the maximum height Rz of the unused photoreceptor is 1 μm or more, there is a possibility that toner is missing from the first copy even if the blade is not twisted. However, in fact, since the valley of the surface is filled by the blade edge twisting due to the blade pressing, even if the maximum height Rz is 1 μm or more, the toner is not necessarily immediately removed, but it cannot be suppressed. In this case, the toner may come off, and when the toner is twisted, the toner comes off at a level close to 100%.
[0030]
The following disclosure is an example in which the ten-point average roughness Rz is defined.
A rubber plate having a JIS-A hardness of 55 to 75 degrees and a rebound resilience of 30 to 70% in a 1 to 5 mm plate shape is brought into contact with the photoreceptor, and the photoreceptor has a surface roughness of 10 points and an average roughness Rz of 0. By setting the thickness to 0.2 to 2.0 μm, preferably 0.3 to 1.5 μm, it is possible to prevent the toner from slipping through even if the blade is turned up (for example, see Patent Document 8).
[0031]
[Patent Document 8]
JP-A-11-212412 (Claims 1 to 3 on page 2, column 1, line 2 to line 22)
[0032]
If the frictional resistance between the photoreceptor and the cleaning blade is kept low, deformation of the blade is unlikely to occur, but if it is high, the stick-slip phenomenon of the blade is liable to occur, and it is about 1 to 2 μm from the site where the distortion or turning over occurs. A phenomenon in which minute toner comes off occurs, which causes filming.
It is expected that the friction resistance between the photoreceptor and the blade is increased because no lubricant is applied to the above disclosed example. Therefore, when a blade having a low hardness of 55 to 75 degrees is used, the adhesion to the photoreceptor is enhanced, but distortion and crushing are liable to occur in a region where the friction coefficient is high, and a gap is formed between the photoreceptor and When the toner is used, there is a high possibility that the toner may pass through.
[0033]
2. Photoconductor surface hardness
If the surface hardness of the photoreceptor is low, filming is unlikely to occur because the photoreceptor is easily worn, but the photoreceptor layer is worn out, shortening the life of the photoreceptor. Produce rationality. Therefore, in order to extend the life of the photosensitive member, it is desirable that the photosensitive layer has a high hardness.
The reason for increasing the surface hardness of the photoconductor is to not only prolong the life of the photoconductor but also to reduce the bite of the cleaning blade into the photoconductor layer, to reduce the increase in frictional resistance, and to suppress the deformation of the blade.
[0034]
As described above, the organic photoreceptor has a single-layer structure in which the functions of the charge generation material and the charge transport material are integrally formed in the photosensitive layer, and a two-layer structure of the charge generation layer and the charge transport layer. There is a function-separated type photoreceptor, and the present invention uses the latter function-separated type photoreceptor. 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.
On the other hand, as a binder resin material which is a constituent material of the charge transport layer, a polycarbonate resin material (A type, C type, Z type, etc.) having high resistance, high transparency, and little polarity dependency is preferably used. . The polycarbonate resin alone has high hardness and high abrasion resistance, but the photosensitive layer using the polycarbonate resin has a Vickers hardness of 10 to 30 kg / mm. 2 The pencil hardness is reduced to about B, and the tensile strength is also reduced. On the other hand, corona products such as ozone and nitrogen oxides (NOx) generated at the time of charging tend to adhere, and the free surface energy (or friction coefficient) decreases. Therefore, the friction resistance with the cleaning blade is increased, so that the photosensitive layer is liable to be scratched and easily worn. Further, high frequency noise (vibration noise) may be generated by the rubbing of the cleaning blade.
[0035]
When the thickness of the photosensitive layer decreases, the capacitance increases, and the charge level decreases. For this reason, when the potential difference between the charged position and the developing bias potential is reduced, background contamination is likely to occur.
If the potential difference between the developing bias potential and the charged portion is increased to prevent background contamination on the copy, the potential difference between the developing bias potential and the image portion potential is inevitably reduced. Lower. For these reasons, the durability of the organic photoreceptor is as short as about 50,000 to 80,000.
Due to the low endurance number of sheets, a user who has a large number of copies frequently exchanges the photoconductor and members related thereto. Therefore, it is necessary to stabilize image quality by suppressing wear.
[0036]
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.
In a quadruple tandem type color copier, the wear of the four photoconductors varies depending on the color of the original, the image area, the amount of developer supplied, the amount of toner, and the like, in addition to the background contamination, so that the color uniformity is improved. And 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.
[0037]
There are several disclosed examples of the means for improving the durability.
It is described that the photosensitive layer is composed of a photosensitive layer in which conductive fine particles such as zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, antimony oxide, indium oxide, bismuth oxide, and tin-doped indium oxide are dispersed (for example, see Patent Documents 9 and 10). .).
[0038]
[Patent Document 9]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-035220 (Claims 1 and 2 on page 2, column 1, line 2 to line 14)
[0039]
[Patent Document 10]
JP-A-08-234469 (Claim 1 on page 2, column 1, line 2 to line 12)
[0040]
Abrasion resistance can be improved by dispersing an appropriate amount of conductive particles having high hardness in the photosensitive layer. The use of low-resistance fine particles is effective for charge injection charging, but when a hazardous contact charging method is used, image deletion is likely to occur, and it is difficult to achieve both resistance to image quality deterioration.
[0041]
0.02 to 5 μm (preferably 0.07 to 2.0 μm) inorganic compound particles, for example, metal oxides such as silica, aluminum oxide, zinc oxide and aluminum nitride, metal sulfides, metal nitrides and butadiene-based charges It is described that the photosensitive layer comprises a photosensitive layer containing a transport material (for example, see Patent Document 11).
[0042]
[Patent Document 11]
JP-A-08-123053 (page 3, column 3, line 42 to line 49)
[0043]
This means can improve abrasion resistance and secure charging ability by dispersing high-resistance inorganic compound particles other than silica in the photosensitive layer. 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. . Also, when a filler having a large particle diameter is used, the sharpness of a line image is reduced. On the other hand, the surface roughness of the photoconductor is increased, and the difference between the maximum value and the minimum value is larger than the particle diameter of the toner. Cleaning failure. Further, there is a problem that the edge of the cleaning blade is easily deformed, and the cleaning of the toner and the corona product is likely to be defective.
When silica is used, the oxidizing action of ozone causes a rapid decrease in the resistance of the photosensitive layer, and causes image deletion even in a normal humidity environment of about 60% RH. A heat source for heating to a certain degree is necessarily required.
[0044]
Silicone resin, phenolic resin, SiO 2 having a particle size of 1 to 3 μm is formed on the charge transport layer having a thickness of 12 μm or less. 2 (Silica), Al 2 O 3 (Alumina), TiO 2 (Titanium oxide) and a photosensitive layer in which ZnO (zinc oxide) is dispersed are described (for example, see Patent Document 12).
[0045]
[Patent Document 12]
JP-A-08-234455 (Page 4, column 6, line 26 to page 5, column 7, line 21)
[0046]
This means is to achieve high abrasion resistance by using a filler having a large particle diameter.However, since the particle diameter of the particles is large, the surface roughness of the surface layer of the photoreceptor becomes large, and the sharpness of the image edge is reduced. Lacking. Further, when the blade cleaning method is used, the edge is distorted, toner is lost, and the image quality of the copy paper is likely to be reduced and the background is easily stained. Furthermore, the blade edge is insufficient, and the durability of the cleaning blade cannot be maintained.
[0047]
It is described that a photosensitive layer in which fine particles of an inorganic compound such as titanium oxide, aluminum oxide, and silicon oxide having an average particle diameter of 0.02 to 0.5 μm are dispersed in one or two kinds of polycarbonate resins ( For example, see Patent Document 13.) Further, it is described that, in image formation using a photoreceptor containing inorganic fine particles such as silica of 0.05 to 2 μm in a re-surface layer, residual toner is cleaned and removed by a rubber blade and a brush-like cleaning member ( For example, see Patent Document 14.)
[0048]
[Patent Document 13]
JP-A-08-146641 (Claim 1 on page 2, column 1, line 2 to line 8, claim 2 on column 2, line 31 to line 42)
[Patent Document 14]
JP-A-8-314175 (Claims 1 to 4 on page 2, column 1, line 2 to line 14)
[0049]
Since these means use a filler having a small particle diameter, deterioration of image quality due to particles is small, and high durability can be achieved. However, when silicon oxide is used, almost 100% of image deletion occurs due to low resistance due to ozone. In a region where the particle size is small (for example, 0.1 μm or less), the particle size is too small, so that it becomes difficult to improve the wear resistance. By increasing the amount of addition, the durability can be increased, but simply increasing the amount causes an increase in the residual potential, thereby deteriorating the image quality.
[0050]
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 is coated with inorganic fine particles (hydrophobic particles) having an average particle size of 0.05 to 0.5 μm. (Patent Document 15) describes dispersing silica (chemically treated silica) over a thickness of 0.05 to 15 μm.
[0051]
[Patent Document 15]
JP-A-08-248663 (Summary of the first line to the last line of the lower left column on page 1)
[0052]
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 inorganic fine particles that have been subjected to the hydrophobic treatment that has come out of the surface of the photosensitive layer are rubbed by a blade or the like, and the coating is scraped, and the resistance of silica is reduced by the action of ozone. Impossible.
[0053]
3. Cleaning device (cleaning brush and cleaning blade)
The cleaning device includes a cleaning brush, a cleaning blade alone, and a cleaning brush and cleaning blade combined type. Each has advantages and disadvantages, and can be used properly depending on the developer, photoreceptor, copy amount, and the like to be used.
Cleaning brushes are roughly classified into either straight-haired brushes (for example, see Patent Literatures 16, 17, 18, and 19) and loop-shaped brushes (for example, see Patent Literatures 20 and 21). Also, a type in which both straight hairs and loops are used (for example, see Patent Document 22) has been proposed.
[0054]
[Patent Document 16]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-155222 (claims on page 2, column 1, line 1 to line 8; FIGS. 1, 3)
[Patent Document 17]
JP-A-6-236134 (Claim 1, FIG. 4 on page 2, column 1, line 2 to line 13)
[Patent Document 18]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-22155 (FIG. 1)
[Patent Document 19]
JP-A-11-167224 (FIG. 5)
[Patent Document 20]
Japanese Patent No. 2793647 (Claims on page 1, column 1, line 1 to line 13; FIG. 3)
[Patent Document 21]
Japanese Patent No. 2619424 (Claims in the first to seventh lines of page 1, page 1, column 1, FIG. 3)
[Patent Document 22]
Japanese Patent No. 2,868,539 (Claim 1, FIG. 4 on page 1, column 1, line 2 to line 13)
[0055]
Each of the brush shapes has a function of removing foreign matters such as toner and paper dust which are difficult to remove from the photoreceptor with a blade, but cannot remove foreign matter firmly fixed like filming. Nylon-based, polyester-based, acrylic-based fibers, carbon fibers, and the like are used as the brush material. A straight-haired brush has a problem of hair falling, and there is a problem that the cleaning property deteriorates as the brush is used.The cleaning of a loop-shaped brush is better than that of a straight-haired brush. And there is a problem that cleaning is reduced due to clogging. The combined use of a cleaning brush and a cleaning blade is an effective means for increasing the cleaning ability.
[0056]
On the other hand, in the case of a cleaning blade, there are two methods 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.
The blade cleaning method is simpler than the brush method, and is an advantageous method for reducing the size of the image forming apparatus. Therefore, the blade cleaning method 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.
[0057]
The cleaning blade has a rebound resilience of 30 to 60% and a rubber hardness (JIS-A hardness) of 50 to 90 degrees, for example, a JIS-A hardness of 60 to 85 degrees (see Patent Document 23). , With a JIS-A hardness of 50 to 90 degrees (see Patent Document 24), a JIS-A hardness of 50 to 80 degrees (see Patent Document 25), etc. ) A rubber blade is used by attaching it to a plate-like support base made of aluminum or iron.
[0058]
[Patent Document 23]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-248851 (Claim 1 on page 2, column 1, line 2 to line 9)
[Patent Document 24]
JP 2001-242758 A (page 4, column 5, line 16 to column 6, line 17)
[Patent Document 25]
JP-A-2002-055582 (page 4, column 5, line 50 to column 6, line 11)
[0059]
Polyurethane rubber used as a blade material for cleaning residual powder such as toner has high durability and extremely good adhesion to an organic photoreceptor, and therefore has high cleaning performance. However, since the adhesiveness is high, the frictional resistance with the photoreceptor is increased, and the photosensitive layer is easily worn. In addition, when the contact portion of the blade is dragged in the rotation direction of the photoconductor, the blade is twisted, and if the twist is constantly continued, the restoration is not sufficient. On the other hand, when dragged sufficiently, a gap is formed, so that the resistance becomes light and returns to the original position, a so-called stick-slip phenomenon occurs.
When the stick-slip phenomenon occurs, a small gap is created when the blade goes and returns, and toner escapes from the gap, but when it always occurs at the same position, the blade deforms and constant toner escape occurs, A streak-like filming occurs at the part that has escaped.
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 as much as possible during driving, rather than in surface contact).
[0060]
4. toner
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 resin-coated magnetic powder of about 30 to 80 μm containing a charge control agent such as iron powder, ferrite, and magnetite is used. When the particle size is small, high resolution is easily obtained, but when the particle size is too small, the electrostatic force of the photoconductor overcomes the magnetic field of the developing device and the carrier easily adheres to the photoconductor. Can be disturbed, causing image omission or damaging the photoreceptor.
Therefore, it is necessary to select a carrier suitable for the copying system.
On the other hand, in recent years, with the spread of full-color copying machines (image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines and printers), higher definition and higher image reproducibility have been increasingly required, and the average particle size has been increasing. However, in recent years, polymerized toner having high sphericity has come to be used due to the demand for higher image quality. The particle size distribution of the pulverized toner is as large as ± 3 to 4 μm, and there are many fine particles of about 1 to 2 μm, which is disadvantageous in terms of S / N, transferability, sharpness, etc., but the cleaning property is relatively good. It is. However, when a large amount of fine particles is contained, there is a large problem that the fine particles may cause toner dropout depending on the surface roughness of the photoconductor. On the other hand, the polymerized toner has a relatively small particle size of about ± 0.5 to 1 μm, and is superior to the pulverized toner in terms of image quality and transferability.
[0061]
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 be high because the process is complicated.
The toner produced by the pulverization method has an irregular shape with many irregularities (irregular shape). A rounding step is further added to obtain a toner for a developer, and the particle size is sieved by classification. In a commonly used toner, the circularity of the toner is as small as about 0.91 to 0.94 (square), so that it is difficult to uniformly charge the particles and easily cause transfer failure. 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.
[0062]
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 have a spherical shape close to a true sphere, and have relatively uniform particle diameters. Therefore, it is easy to make charging uniform and adhere to a latent image almost faithfully. Therefore, the transfer efficiency is as high as 99% or more, high resolution can be easily obtained, and dot 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.
[0063]
The spherical toner produced by the polymerization method has a circularity of about 0.96 to 1.0, which is almost spherical or spherical, so that it easily penetrates under the blade, and the blade cleaning method tends to cause poor cleaning.
Conventional cleaning blades that have been used with conventional pulverized toners use a relatively soft rubber blade with a blade hardness of about 60 to 80 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, to the extent that the toner escapes, and the toner staying on the cleaning blade passes through the gap between the blades, so-called toner loss occurs. This is especially true when the surface roughness of the photosensitive member is large due to scratching, filming, or the like.
This toner loss tends to be more severe for a spherical toner having a small circularity and a small degree of catch.
In a cleaning device in which the contact pressure of the blade is set to a small value, the cleaning is hardly performed in some cases, and the photoconductor having a softer surface layer of the photoconductor is more difficult to perform cleaning.
[0064]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is to start with the photoreceptor surface state, the twist of the blade edge due to the high friction coefficient of the photoreceptor surface, the size of the photoreceptor surface roughness, toner particle morphology, corona product, and An image forming apparatus, an image forming method, and a process cartridge that can suppress the generation of filming caused by the action of residual powders (paper powder, toner constituents, etc.) and maintain S / N and good image quality with good resolution. It is to provide.
[0065]
[Means for Solving the Problems]
Spherical toners having a high average circularity, particularly spherical toners having a high circularity of 0.98 to 1.0, are apt to sink under the blade of a cleaning blade designed for pulverized toner, and to cause poor cleaning. On the other hand, in the case of the pulverized toner, toner having a small particle size of about 1 to 2 μm mixed with the pulverized toner of about 4 to 6 μm has a small gap of 2 to 3 μm or less generated between the blade and the photoconductor, When the surface roughness of the photoreceptor is larger than the toner diameter, the photoreceptor slips under the blade and slips through.
If such a slip-through phenomenon is continuously continued, corona products and paper powder are mixed, and the photoreceptor is gradually filmed, and the image quality gradually deteriorates as the photoreceptor proceeds.
[0066]
In order to avoid the filming phenomenon, it is necessary to make toner slip through to zero, but it is actually quite difficult. For example, if the surface of the photoreceptor has a locally high level of friction coefficient (due to the adhesion of corona products, toner components, binder resin of the transfer receiving body, etc.), the blade edge is distorted at that site, and toner is removed. Is more likely to occur. In addition, even if there is no toner removal from the blade, even if toner is slightly scattered from the developing sleeve, the toner attached to the photoreceptor causes filming.
Therefore, as a result of earnestly studying the means for solving this filming, it was found that the above-mentioned problem can be achieved by taking the following method.
[0067]
By setting the surface roughness of the photoconductor surface layer smaller than the minimum particle size of the toner, the toner is prevented from spontaneously falling out. Further, by applying a lubricant to the surface layer of the photosensitive layer (performed by means of an external addition method or an internal addition method), the formation and enlargement of unevenness on the surface layer of the photosensitive layer are prevented. The lowering of the friction coefficient due to the lubricant and the wear resistance of the photosensitive layer due to the addition of the filler prevent unnecessary shaving. Further, the friction coefficient due to the lubricant is reduced, the adhesion of the toner to the photosensitive layer is reduced, and the cleaning property is improved. In addition, a cleaning device consisting of a cleaning brush with improved mechanical strength and a cleaning blade cleans residual powder on the photoreceptor and removes adhering foreign matter by polishing the photoreceptor surface as much as necessary. In addition, filming is prevented from being formed on the surface of the photoconductor.
As a result of these measures, there is no foreign matter attached to the photoconductor surface layer and there is no coefficient of friction, so that the photoconductor surface layer is always kept clean.
Therefore, a reduction in electrophotographic characteristics such as image deletion, resolution reduction, and charging characteristics is avoided, and stable image quality with good S / N can be provided until the life of the photoreceptor.
[0068]
That is, the above object is achieved by (1) applying a voltage to a charging member constituting a charging device disposed to face the electrophotographic photosensitive member to uniformly charge the electrophotographic photosensitive member, Forming an electrostatic latent image by optical writing from an image exposure device, visualizing the electrostatic latent image with a developing device, transferring the electrostatic latent image to a transfer target by a transfer device to which a voltage is applied, a cleaning brush and a cleaning blade In the image forming apparatus using indirect electrophotography, which forms an image by cleaning the residual powder on the photoreceptor by using the cleaning device composed of: JIS Applying a lubricant to the surface of the electrophotographic photosensitive member having a height of 0.3 to 1.0 μm and a maximum height Rz of 0.4 to 1.5 μm, and simultaneously operating a cleaning brush and a cleaning blade. Image formation is performed by maintaining the average wear amount (t) of the photosensitive layer per 10,000 sheets (in terms of an electrophotographic photosensitive member of φ30 mm) within a range of 0.1 μm ≦ t ≦ 0.5 μm. Image forming apparatus ", (2) wherein the cleaning brush has a loop brush composed of any one of polyester fiber, nylon fiber and acrylic fiber fixed on a metal core, (3) The image forming apparatus according to (1), wherein a cleaning brush is installed in the cleaning device such that the cleaning brush makes uniform surface contact with the electrophotographic photosensitive member. "The means for fixing the loop brush on the metal core is such that the strip-shaped loop brush is spirally wound around the metal core without any gap, and the cleaning brush is a cleaning blade of the cleaning blade. (1) The image forming apparatus according to the above (1) or (2), wherein the image forming apparatus is disposed in the cleaning device so as to be in uniform surface contact with the electrophotographic photosensitive member. (4) The image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (3), wherein a resin is applied to a surface of the cleaning brush that comes into contact with the photoreceptor and an internal direction. (5) The image forming apparatus according to (4), wherein the application of the resin to the surface of the cleaning brush that contacts the photoconductor and to the inside thereof is performed by an immersion method. " 6) The image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (5), wherein a flicker bar is not attached to the cleaning brush. The above (1) to (6), wherein the rotation of the electrophotographic photosensitive member is rotated in a forward direction, and the powder remaining on the electrophotographic photosensitive member is cleaned by rubbing. Item 8), wherein the photosensitive layer constituting the electrophotographic photosensitive member comprises a charge generation layer and a charge transport layer, and the charge transport layer further comprises an inorganic filler containing no inorganic filler. A non-dispersed charge transport layer and an inorganic filler-dispersed charge transport layer, wherein the inorganic filler having an average particle size of 0.3 to 0.7 μm is contained in the inorganic filler-dispersed charge transport layer; 20. An image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (7), characterized in that it contains at least 20% by weight and at most 35% by weight. Or a polytetrafluoroethylene (PTFE) lubricant is applied directly or indirectly to the surface layer of the electrophotographic photosensitive member using a coating means to reduce the friction coefficient, and The image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (8), wherein the coefficient of friction measured by the method is 0.20 to 0.45 at the time of image formation. ”, (10) (1) through (9), wherein the charging of the electrophotographic photosensitive member at the time of forming the electrostatic latent image is performed by surface contact of the charging member with a nip on the electrophotographic photosensitive member. The image forming apparatus according to any one of the above items. (11) "Charging of the electrophotographic photosensitive member at the time of forming an electrostatic latent image is performed by keeping the charging member and the electrophotographic photosensitive member in a non-contact state with a distance of 30 to 100 [mu] m. (12) "The image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (11)". An image forming method by an indirect electrophotographic method, wherein an image is formed using an electrophotographic photoreceptor, a charging device, a cleaning device including a cleaning blade and a cleaning brush, and a lubricant applying unit, (13) “The electrophotographic photosensitive member, the charging device, the developing device, the cleaning brush, and the cleaning blade used in the image forming apparatus according to any one of the above items (1) to (11). The process cartridge is characterized in that at least one unit selected from a cleaning device and a lubricant applying member is integrally supported and is detachably attached to the image forming apparatus main body.
[0069]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Image forming equipment and copying process
A copying process using the indirect electrophotographic method of the present invention will be described with reference to FIG. 1 or FIG.
FIG. 1 is a schematic view of a copying apparatus using a single color toner in which one photosensitive member is combined with one developing device. The photosensitive member is charged by a charging member using a roller or a non-contact charging method. Is shown in FIG. FIG. 2 shows a lubricant application device (200) ((201) denotes a lubricant, and (202) denotes an application brush) for applying a lubricant to the surface layer of the photoconductor in FIG. FIG.
Although not shown, a damping member for suppressing a vibration sound (high-frequency sound) generated when an AC voltage is superimposed on the charging device can be incorporated in the photoconductor.
[0070]
As shown in FIG. 1, the basic configuration of a general copying process is centered on a photoreceptor (1), a charging device (2), an image exposing device (3), a developing device (4), a transfer device (5), Separating device (6), cleaning device (7) (cleaning device (7) is composed of cleaning brush (7-1) and cleaning blade (7-2)), fixing device (8) and copy paper (9) Consists of
The photoreceptor (1) used in the present invention has a constitution in which an undercoat layer and a photosensitive layer are formed on a drum-shaped conductive support, and the photosensitive layer further comprises a charge generation layer and a charge transport layer. .
In the charge generation layer, sufficient electrons and hole pairs are generated by light irradiated by the image exposure device (3), and are separated according to the surface charge and the charge of the support. As long as it does not form a high barrier such that holes cannot jump over the interface between the charge generation layer and the charge transport layer when moving toward the negative charge of the surface layer of the inorganic or organic type, Can be used.
[0071]
On the other hand, the charge transporting layer of the photoreceptor used in the present invention has a filler non-dispersed charge transporting layer in which no filler is dispersed and a total weight of 0.3 to 0.7 μm α-alumina in which the filler is dispersed. It is composed of two layers of an inorganic filler-dispersed charge transport layer dispersed in an amount of 20% by weight or more and 35% by weight or less.
The reason for dispersing the filler is to improve the wear resistance of the photoreceptor and to reduce the edge of the blade by reducing the penetration of the cleaning blade into the photosensitive layer. The reason for this is to achieve abrasion resistance, eliminate obstacles to accumulation of residual potential, diffusion of light, and charge transfer, and to prevent image deterioration.
The filler dispersed in the filler-dispersed charge transport layer has a high hardness, a uniform granularity, a low hygroscopicity, and an electric resistance of 10%. 12 Ω · cm or more, 10 14 An inorganic filler of Ω · cm or less is desirable, and α-alumina is one of the most suitable materials.
The surface roughness of the photosensitive layer tends to be rough and large as the particle size of the filler increases.
Also, the copying tends to roughen the surface and increase the surface roughness. Therefore, in order to prevent the occurrence of cleaning failure, it is important to manage the surface roughness so that it does not become larger than the toner particle size. It is considered that the roughness of the surface roughness is mainly caused by agglomeration of the toner in the developer and hard foreign substances such as the carrier, talc and resin in the paper powder, and metal powders other than the above-described ones sneaked under the cleaning blade. . Specifically, the ten-point average roughness Rz including aging jis Is desirably suppressed to 0.3 to 1.0 μm and the maximum height Rz to 0.4 to 1.5 μm.
This is to prevent the surface of the photoreceptor from being roughened (for example, scratches caused by fillers, toner, paper powder, carriers, etc. added to the photoreceptor), thereby preventing the blade from floating and causing toner to escape through the floating portion. is there. Another reason is to minimize the possibility that contaminants such as corona products enter into the recesses between the peaks and are difficult to be removed by the blade. In the present invention, as shown in FIG. 2, a lubricant is applied to the surface of the photoreceptor by an external addition method. However, when the lubricant enters the depression first, the corona product enters the depression. Can be avoided. As a means for applying a lubricant to the photoreceptor, a method of applying the lubricant using a specific device as shown in FIG. 2, a method of adding a lubricant to the toner, and applying a lubricant to the surface There is a method of adding 10% internally.
[0072]
The reason for forming an image by adding a lubricant is that, first, the friction coefficient of the photosensitive layer is reduced so that twisting of the blade is less likely to occur. Thirdly, it is to reduce toner adhesion to the photoreceptor and to achieve good cleaning performance.
Fourth, the dents are filled with a small amount of lubricant to prevent toner from slipping through. Fifth, in order to reduce the room for corona products to enter, and to avoid deterioration in image quality. It is.
[0073]
By adding a small amount of a lubricant for reducing the coefficient of friction to the surface of the photoreceptor, distortion of the blade edge can be reduced, and toner loss can be improved. Further, since the adhesion of the toner to the photoreceptor is reduced, the transfer efficiency is improved, the phenomenon such as missing characters is eliminated, the cleaning property is improved, and the S / N of the copy quality can be improved. Excessive application (for example, when the pressure of the brush in contact with the lubricant is too high) affects image quality, but application of a small amount of lubricant does not affect charging characteristics and image characteristics. .
[0074]
In order to form an image, the photoconductor (1) is charged by a charging device (2). It is desirable that the contrast potential be at least 250 V or more in order to obtain good image forming properties, and the charging potential for that purpose is preferably -400 V to -800 V.
Although FIG. 1 shows an example of a charging roller as a charging member, a charging member such as a brush or a blade may be used. There are two types of charging methods, a contact charging method and a non-contact charging method, and any of these methods can be used in the present invention.
[0075]
In the non-contact charging method in which charging is performed while maintaining a small gap between the charging member and the photoconductor, the gap between the charging member and the photoconductor is preferably 30 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 50 to 80 μm. Is desirable. By separating the charging member from the photoreceptor, the wear caused by the charging member becomes difficult to reduce, and when toner is removed from the cleaning blade, the charging member becomes less contaminated with toner, and the margin for discharge breakdown is reduced. to be born.
The contact charging method has a smaller margin for toner contamination and discharge breakdown of the charging member than the non-contact charging method.However, since the gap is 0 μm, the applied voltage can be set lower. There is an advantage that the generation amount is reduced.
A high voltage power supply is connected to the charging member, and a DC voltage or a DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied. In both contact charging and non-contact charging, charging is performed according to Paschen's law, the charging start voltage Vth is the lowest at the time of contact charging, and the starting voltage Vth increases as Gap increases. The application conditions for setting the charging voltage to −400 to −800 V are as follows: in the case of DC voltage driving, the application condition to the charging member is −1000 V to −2000 V, and in the case of DC voltage driving in which AC voltage is superimposed, DC is applied. The voltage is set to -450 to -900 V, and the AC voltage (sine wave, triangular wave) is set to 700 V to 2000 V / 800 to 2500 Hz. The application of the DC voltage on which the AC voltage is superimposed is intended to prevent uneven charging and uneven image formation when there is a gap between the photosensitive member and the charging member. The DC voltage is set to a DC voltage obtained by superimposing an AC voltage of Peak to Peak voltage twice or more of the charging start voltage Vth on a DC voltage equivalent to or slightly higher than that of the charging start voltage Vth.
[0076]
The roller type charging member is covered with an elastic member using a SUS round bar of φ5 to φ15 mm as a core metal. The elastic member for charging the photoreceptor is made of hydrin rubber alone or urethane rubber or hydrin rubber, to which a resistance controlling material such as conductive carbon, carbon fiber powder, or ionic conductive agent is added. Add a liquid agent to increase the specific resistance to 10 5 -10 14 The one adjusted to Ω · cm is used. Specifically, the electric resistance of the surface of the contact charging member and the surface of the non-contact charging member facing the photoreceptor can be changed depending on the charging method.
[0077]
For the non-contact charging member, the outermost surface is 10 5 -10 8 Ω · cm, 10 for contact charging member 12 -10 14 Ω · cm. This is because the gap between the charging member and the photoreceptor causes the charging start voltage Vth to shift to the higher side, resulting in a difference in charging properties. For uniform charging, it is necessary to lower the volume resistance of the charging member. There is. However, if it is lowered too much, it may cause discharge breakdown. 5 Desirably, it is Ω · cm or more.
Furthermore, the surface roughness of the charging member is 10 points average roughness Rz compared to the contact charging member. jis Is preferably about 50 to 200 μm, which is advantageous for improving uniform charging and charging efficiency. An elastic member having a hardness of about 30 to 90 degrees in JIS-A hardness is used.
[0078]
In the case of the contact charging method, it is desirable to increase the nip (1 to 5 mm) in order to increase the charging efficiency. Therefore, an elastic member having a low hardness is used as the contact charging member. Is not obtained, the charging efficiency is degraded, but there is an advantage that the hardness is not limited to the hardness of the charging member used.
The final external dimensions are set according to the system conditions, but are usually about φ10 to φ20 mm.
[0079]
The charged photoreceptor (1) receives one or a plurality of LD (Laser Diode) elements or a digital image transmitted from a personal computer or the like on a document image read by a CCD (Charge Coupled Device) or 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 oscillation wavelength in or near the highest sensitivity region of the photoconductor is selected. Since the spot diameter can be narrowed as the oscillation 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.
[0080]
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 used.
Carriers of the two-component developer include, for example, polyfluorocarbon, polyvinyl chloride in order to improve chargeability, charge stability, durability and the like of powders (magnetic powder) having magnetism such as iron, ferrite, and nickel. And those coated with a resin such as polyvinylidene chloride. 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 carrier, the better the resolution. However, if the carrier is too small, the carrier is attracted by the electrostatic force of the photoconductor and easily adheres to the photoconductor. Therefore, if a transfer failure (transfer loss) of the toner image occurs or the toner image is transported to the cleaning unit, the blade is pressed against the photoconductor, thereby damaging the surface of the photoconductor, increasing the surface roughness, deteriorating the image quality, and causing unevenness of the image. The corona product may enter the portion, which may cause image deletion or shorten the durability of the photoreceptor.
[0081]
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 an average particle size 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 scattered (environmental destruction = pollution). Therefore, in the case of the pulverized toner, it is desirable to remove the crushed fine particles of about 1 to 2 μm as much as possible.
[0082]
When the development is completed, a voltage having a polarity opposite to the charge held by the toner (a positive voltage with respect to the negatively charged toner) is applied by using the transfer device (5), and the toner image is formed on the copy paper (9). Is transcribed.
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 an AC voltage or an AC voltage obtained by superimposing a DC voltage to a metal wire or a sawtooth electrode. The electric field intensity applied to the photoreceptor via the copy paper may be such that the copy paper is separated from the photoreceptor, so that the amount of corona products generated is small and may be non-uniform, causing photoreceptor damage. Not as much. 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.
[0083]
On the other hand, the residual toner on the photoreceptor after separation of the copy paper is mainly a cleaning brush (7-1) made of fiber such as polyethylene, nylon, or carbon fiber, or polyurethane rubber, but silicone rubber or neoprene rubber. Cleaning is performed by a cleaning device (7) including a cleaning blade (7-2) made of a material such as fluorine rubber.
[0084]
Here, a series of copying processes is completed, but when the lubricant is applied to the photoconductor (1), the lubricant is applied to the photoconductor (1) by, for example, the means of FIG. A lubricant is applied to the cleaned photoreceptor (1) by a lubricant applying device (200) shown in FIG. The lubricant applying device (200) in FIG. 2 is a system in which a lubricant such as zinc stearate or polytetrafluoroethylene is indirectly applied to the photoreceptor via a dedicated application brush (202). A method for applying a lubricant to the photoreceptor (1) by causing the lubricant (201) to act on the cleaning brush (7-1) is another method for applying the lubricant (201) to the photoreceptor (1). A lubricant such as zinc stearate, polytetrafluoroethylene, or polyvinylidene fluoride having a particle size of about 0.01 to 0.5 μm in a developer in a range where the characteristics of the toner are not changed (0.01 to 0.5 μm). -0.5% by weight). When added to the surface of the photoreceptor, there is no need to provide a lubricant.
[0085]
The copying process described with reference to FIGS. 1 and 2 can be applied to a full-color image forming apparatus. Although not shown, in a full-color electrophotographic copying machine or a color laser beam printer, one photoconductor has four systems (colors) of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk). ), A one-drum type image forming apparatus provided with a developing device, as shown in FIG. 3, four photoconductors and four photoconductors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) There is an image forming apparatus of a four-tandem tandem type using a system (color) developing device.
The photoreceptor, the charging device, the developing device, and the cleaning device including the cleaning brush and the cleaning brush shown in FIGS. 1 and 2 can be detachably attached to the image forming apparatus main body by combining two or more of them. And a simple process cartridge.
For example, 1) a photoconductor and a charging device, 2) a photoconductor, a cleaning device, a lubricant application device, and the like are examples thereof.
[0086]
Next, the photoconductor will be described.
2. Photoconductor
2-1 Photoconductor outline
FIG. 4 shows the basic configuration of the photoconductor. The organic photoreceptor is a photoreceptor formed on a drum-shaped aluminum conductive support in this order of an undercoat layer, a charge generation layer, and a charge transport layer. The charge transport layer uses at least an organic material.
In the present invention, as shown in FIG. 5, the charge transport layer further includes a filler non-dispersed charge transport layer (normal charge transport layer) and a filler dispersed charge transport layer in which an inorganic filler is dispersed.
The charge transport layer composed of the non-filler-dispersed charge transport layer and the filler-dispersed charge 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, etc., or a polymer. The film thickness and the layer structure can be set according to the required quality of the photoreceptor.
[0087]
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. By increasing the abrasion, the life of the photoreceptor is extended 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.
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, it is to reduce the distortion and deformation of the blade edge.
[0088]
The amount of the filler added to the charge transport layer depends on the initial and temporal resolution, the uniformity of the dot pattern, the hardness, and the surface roughness (10-point average roughness Rz). JIS , The maximum height Rz, etc.). When a contact charging method or a non-contact charging method is used, a filler having an average particle size of 0.3 to 0.7 μm is added to the total weight of the charge transport layer to which the filler is added. 20 wt% or more and 35 wt% or less are suitable.
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. It is desirable that the contrast potential (difference between the developing bias potential and the image portion potential) for obtaining good image forming properties is at least 250 V or more.
It is preferable that the film thickness for ensuring a contrast potential of 250 V or more is at least, and the total thickness of the photosensitive layer is 10 μm or more. 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 tends to appear in the image, 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.
Therefore, the preferable thickness t of the photosensitive layer is 10 μm ≦ t ≦ 30 μm.
[0089]
Hereinafter, the function-separated type organic photoreceptor used in the present invention will be described.
2-2 Conductive support
First, the conductive support will be described.
Materials that can be used as the conductive support (CL) of the photoreceptor include metals such as stainless steel, copper, and brass that satisfy various electrical, mechanical, and chemical properties, as well as compressed paper, resin, and glass. Examples include a conductive layer on which aluminum, platinum, chromium, or the like is deposited or sputtered, and a conductive layer on which fine particles such as carbon or tin are dispersed. Taking into account the fact that thin-wall cutting is easy, 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. 10-point average roughness Rz of the support JIS If the thickness is usually 10 μm or less, an abnormal image due to the surface roughness of the support can be suppressed to a level that does not cause any practical problem.
The shape of the conductive support is desirably a drum shape, and the outer diameter is generally about 30 mm to 100 mm.
The thickness of aluminum is about 0.6 mm to 3 mm for a photoreceptor having an outer diameter of φ30 to φ100 mm, but the temperature at the time of heating and drying is 120 to 160 ° C., and the time is 10 to 60 for an organic photoreceptor. Since it is on the order of minutes, a thinner one is preferable if it is not deformed at such a temperature and time. The advantage of thinning is advantageous in terms of cost, and when a damping member is incorporated, the damping effect is enhanced. However, if it is thin, it may be deformed when the flange is mounted or when the vibration damping member is built in, and the shape and dimensions of these members require sufficient management. In other words, when the charging and the blade contact each other due to the deformation of the outer diameter, a slight shift occurs between the members and the charging roller, which causes uneven charging and affects the cleaning performance.
[0090]
2-3 Undercoat layer
Next, the undercoat layer will be described.
An undercoat layer (UL) 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. Therefore, an undercoat layer is indispensable. However, 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 the undercoat layer as described in the specific example of the present invention is not necessarily required. Or a semiconductor film that blocks hole injection.
[0091]
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 to be coated with a photosensitive layer using a solvent, it is preferable that the undercoat layer be a resin having high solubility resistance to general organic solvents. Examples of such a resin include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, casein, and sodium polyacrylate, alcohol-soluble resins such as copolymerized nylon and methoxymethylated nylon, polyurethane, melamine resin, alkyd-melamine resin, and epoxy resin. And a curable resin forming a three-dimensional network structure. 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.
[0092]
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), SnO 2 , TiO 2 , CeO 2 Inorganic substances such as are provided by a vacuum thin film manufacturing method. 10 -10 Thirteen A thin film having an electric 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 0.5 to 10 μm.
[0093]
2-4 Charge generation layer
Next, the charge generation layer will be described.
The charge generation layer (CGL) is a layer containing a charge generation substance (CGM) 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.
[0094]
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 bisstillene skeleton, azo pigments having a distyryl oxadiazol 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.
[0095]
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.
[0096]
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.
[0097]
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.
[0098]
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. Usually, it is applied to a thickness of 0.1 to 0.3 μm.
If the film thickness is too small, sensitivity is poor, but if it is too thick, light attenuation and residual potential increase due to space charge, resulting in image quality deterioration such as image density reduction and resolution reduction.
[0099]
2-5 Charge transport layer
Next, the charge transport layer (CTL) will be described.
The charge transport layer is formed to secure a surface potential required for image formation. The charge transport layer can of course be used alone with an organic photosensitive layer. However, in order to maintain the durability of the photoreceptor and maintain the image quality, the surface of the organic photosensitive layer (non-filled charge transport layer) should have a higher hardness. To form a filler-dispersed charge transport layer to which an appropriate amount of ultrafine inorganic filler particles is added. In the present invention, as shown in FIG. 5, the charge transport layer is composed of a non-filler-dispersed charge transport layer and a filler-dispersed charge transport layer, and is configured such that no clear interface exists between both charge transport layers. By avoiding the formation of a clear interface, of the holes and electron pairs generated by image exposure, most of the holes that move toward the surface move to the surface without being captured near the interface and become charged. 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 due to the amount of dispersion of the filler, the particle size, etc., for example, light diffusion, variation in charge distribution occurs, but when added in a suitable range, it can be ignored. And there is no practical problem.
[0100]
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 first, wait for a touch drying time (several minutes), and then continue the filler dispersion. What is necessary is just to apply a charge 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, a filler-dispersed charge transporting layer is formed within a relatively short time, and the entire photoreceptor is heated and dried at a temperature of 130 to 160 ° C. for about 10 to 60 minutes to prepare a photoreceptor.
[0101]
The charge transporting layer (filler non-dispersed charge transporting layer + filler dispersed charge transporting layer) is required after dissolving or dispersing a mixture or copolymer mainly composed of a charge transporting component and a binder component in an appropriate solvent. It can be formed by coating to a desired thickness and drying.
The thickness of the charge transport layer is set to 10 to 30 μm. However, the smaller the variation (the difference between the maximum thickness and the minimum thickness) of the entire photosensitive layer is, the more easily the influence of coating unevenness occurs. Desirably, the distance is set within a range of ± 1 μm for 10 μm and ± 2 μm for 30 μm.
The smaller the thickness of the charge transport layer, the greater the capacitance, and thus the higher the electric field strength, but 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.
[0102]
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, the contrast potential can be secured to about 250 V to 300 V, and it is possible to perform an image without practical problems. .
[0103]
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.
[0104]
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%. 10 It is preferable that the resistance is Ω · cm or more. Preferably 10 12 Ω · cm-10 14 Ω · cm. If the specific resistance is low, it is difficult to hold the charge, and if the specific resistance is too high, the resolution is lowered.If the specific resistance is too high, the residual potential is increased, the image portion potential is increased, the contrast potential is reduced, and a sufficient image density cannot be obtained. , Resulting in an image with many irregularities.
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 more desirable.
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 20% by weight to 35% by weight based on the total weight of the filler-dispersed charge transport layer. If it is less than 20% by weight, abrasion increases rapidly, and if it is more than 35% by weight, residual potential increases, photosensitive layer surface roughness deteriorates, and surface roughness increases. As a result, toner loss is likely to occur, leading to formation of toner filming, leading to image deletion.
[0105]
It is necessary to change the setting of the film thickness of the filler-dispersed charge transport layer depending on the durability required for the photoreceptor and the image quality characteristics. From the viewpoint of durability, it is desirable that the filler-dispersed charge transport layer is thicker. However, as the thickness increases, the optical characteristics and electric characteristics deteriorate, so that the resolution and the residual potential increase, and the image quality deteriorates. Therefore, it is necessary to keep the film thickness within a range that can maintain the required image quality. When the amount of the filler added is in the range of 20% by weight or more and 35% by weight or less, an acceptable film thickness is about 8 μm. Normally, when the thickness is set to about 3 to 6 μm, good image quality can be maintained. .
[0106]
The material used for the charge transport layer will be described.
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.
[0107]
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-vinylcarbazole, JP-A-50-82056, JP-A-54-9632, There are 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.
[0108]
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.
[0109]
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.
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.
[0110]
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, inhibit 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.
[0111]
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 10 -10 Fifteen It is desirable that the material has a specific resistance of about Ω · cm, has water repellency, and maintains its function. Especially 10 12 -10 14 Ω · cm.
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.
[0112]
In particular, titanium oxide or alumina can be desirably used in the present invention, but alumina (particularly α-type) is more preferable. Alumina has the second highest hardness after diamond, exhibits relatively good light transmission, has good dispersibility in resin, has a strong oxide film, and has a specific resistance of 10%. Thirteen -10 Fifteen It is around Ω · cm. Furthermore, since it has water repellency, environmental stability is excellent. Therefore, when used as a filler for a photoreceptor, stable photoreceptor characteristics are exhibited even when used for a long time.
[0113]
The filler material can be dispersed together with a charge transport substance, a binder resin, a solvent, and the like using an appropriate disperser.
When the surface roughness of the photosensitive layer is increased by the addition of the filler, the edges of the character become jagged, and the cleaning properties of the residue such as toner and paper powder are deteriorated, resulting in a problem of poor cleaning. Contaminants such as corona products remain in areas where the blades do not contact, causing image bleeding, toner filming and even chipping of the edges of the cleaning blade, making the photosensitive layer more susceptible to damage. 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 determined by the light transmittance, abrasion resistance, surface roughness and the like of the charge transport layer.
[0114]
FIGS. 6 to 8 show measurement examples of the particle diameter and the amount of the filler and the surface roughness of the filler-dispersed charge transport layer formed on the charge transport layer of the photoreceptor. The photosensitive layer has a filler non-dispersed charge transporting layer of 22 μm and a thickness of the filler dispersed charge transporting layer of about 5 μm, and was measured using Surfcom Model 1400D manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
FIG. 6 shows the filler particle size and the surface roughness (maximum height Rz, 10-point average roughness Rz) of the filler-dispersed charge transport layer (addition amount: 25% by weight) formed on an aluminum support having a diameter of 30 mm. JIS FIG. 7 also shows the amount of filler (an average particle diameter of 0.3 μm) and the surface roughness (maximum height Rz, 10-point average roughness Rz) of a photoreceptor of φ60 mm. JIS FIG. 8 shows the amount of filler (an average particle diameter of 0.3 μm) and the surface roughness (maximum height Rz, 10-point average roughness Rz) of a photosensitive member having a diameter of 30 mm. JIS ).
[0115]
10-point average roughness Rz JIS The reason for defining the maximum height Rz is as follows.
10-point average roughness Rz JIS Stipulates that the 10-point average roughness Rz JIS Is smaller than the minimum toner, it is possible to prevent toner loss. On the other hand, by defining Rz, it is possible to prevent the toner with the minimum toner particle diameter from falling off when no distortion (twist) occurs in the blade.
In other words, in order to prevent toner loss, it is necessary to define both the 10-point average roughness RzJIS and the maximum height Rz.
10 point average roughness Rz JIS In order to achieve the above, a means for reducing the frictional resistance between the blade and the photoreceptor by a lubricant is indispensable. However, the means for lowering the friction coefficient may be a means for adding a lubricant to the outermost surface layer of the photoreceptor, or a means for replacing the lubricant.
When the filler particle size is 0.5 μm and the added amount exceeds 30% by weight to 40% by weight, the surface roughness tends to suddenly increase (see FIGS. 7 and 8). When the surface roughness is larger than the minimum particle size of the toner, toner detachment is likely to occur, and when the blade is twisted, the toner detachment is further increased.
Further, the sharpness of a character image due to surface contamination of the photoreceptor decreases. Toner loss is determined by the minimum particle size of the toner. When a toner having a weight average particle size of 4 μm is used, the frequency of existence of the toner having the minimum particle size of about 1 μm is about several percent. If the maximum height Rz of the roughness is 1.5 μm or less, the toner can be almost prevented from being removed.
This value is a value that is effective not only in the initial stage but also for the durability of the photoconductor. That is, it is necessary to maintain the value within the above-mentioned value in order to prevent toner loss. In addition, 10-point average roughness Rz JIS Is important to maintain good image quality.
The 10-point average roughness Rz JIS The filler particle size and the amount of addition satisfying the maximum height Rz are about 1.1 μm and about 45% by weight, respectively. It is desirable that the average particle diameter of the filler added to the transport layer is 0.3 μm or more and 0.7 μm or less, and the addition amount is 20% by weight or more and 35% by weight or less.
As described above, the filler particle size and the amount added to the charge transport layer not only affect the surface roughness of the photoreceptor surface, but also have a great influence on electrical and mechanical properties. is necessary.
In the contact charging and the non-contact charging method, the photoreceptor suffers large chemical damage, so that the abrasion resistance needs to be increased. As the amount of the filler is smaller, the abrasion resistance is lower. When the amount is 20% by weight or more, the abrasion resistance is gradually improved. is there. Therefore, when using contact charging or non-contact charging, it is desirable to add at least 20% by weight when using alumina at least.
[0116]
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, but 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.
[0117]
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.
[0118]
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.
[0119]
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] Crychol 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.
[0120]
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.
[0121]
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.
[0122]
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.
[0123]
3. Cleaning member (cleaning brush and cleaning blade)
In the present invention, the cleaning device (7) includes a cleaning brush (7-1) and a cleaning blade (7-2) as shown in FIGS. 1, 2, 11, and 12. The cleaning brush is installed so as to make uniform surface contact (contact) with the photoconductor. The bite amount into the photoconductor is preferably 1 to 2 mm. Non-uniform installation causes uneven wear not only on the photosensitive layer but also on the brush. The rotation direction may be either the counter direction or the reading direction, but is preferably the reading direction (the direction opposite to the rotation direction of the photoconductor). This is because, in the counter direction, the photosensitive layer is easily shaved and uneven shaving is likely to occur. Further, the present invention is characterized in that a flicker bar, which is generally provided, is not provided in order to remove toner attached to the brush. This is because, when the flicker bar is provided, in the case of the loop brush, the toner is likely to be unevenly removed, the toner is easily pushed into the interior of the fiber, and the fiber is easily damaged. That is, the shaving of the photosensitive layer is apt to cause unevenness, the shaving of the filming film is apt to be uneven, and furthermore, the image is sometimes removed in the area of the unevenness in removing the foreign matter.
[0124]
There are mainly two types of brush shapes used for the cleaning brush, a straight hair shape and a loop shape. The loop shape has better cleaning properties and durability, and the present invention uses a loop brush.
The material of the loop brush used for cleaning includes nylon fiber, acrylic fiber, polyester fiber, carbon fiber, and the like, and fiber manufacturers include Unitika, Toray, Kanebo, Kuraray, and Mitsubishi Rayon.
The fiber diameter of the fiber used for the cleaning brush is 10 to 20 (denier = D = weight of thread (g) × 90009length of thread (m)), density is 24 to 48 filaments / 450 loops, The length (fiber length) is 2 to 5 mm.
[0125]
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a state in which a plurality of fibers are looped and woven into the warp and weft fibers of the base cloth. FIG. 10 shows a schematic view of the loop brush roller. As the cleaning brush, a loop brush cut in a strip shape (string shape) is spirally wound around a core metal without any gap, and fixed so as not to be displaced. As a fixing means, an adhesive may be used, or a double-sided adhesive tape may be used. By adopting such a manufacturing method, it is possible to maintain stable, uniform cleaning performance without deviation. The above manufacturing method is simple and can be performed in a short time. If a double-sided adhesive tape is used, the core metal can be reused.
[0126]
The purpose of using a loop brush is to make it less likely to cause abrasion on the photoreceptor as compared with a normal straight-hair cut pile brush. In general, a photosensitive member having a low hardness is rubbed with a cleaning blade, a brush, or a developer, so that the surface of the photosensitive member is more or less rubbed, but when a cut pile brush is used, it is about 100 to 250 rpm. The cut surface of the fiber tip that rotates at the number of rotations hits the photoreceptor, so scratches (small scratches) are more likely to occur than with a loop brush, and in the long term, abnormal images (white spots, black spots) are more likely to occur. Reduce life. In the case of a loop brush, since the rubbing is performed at the antinode or back of the fiber, a deep scratch is rarely generated, and a shallow and uniform rubbing scratch is almost always generated.
The loop brush that can be preferably used in the present invention includes, as acrylic fibers, SA-7 (Toray), nylon-based beltrons ([nylon-based fibers, Kanebo, types 931 and 961, etc.]), polyester-based beltrons [polyester-based] Fiber, Kanebo, type B31, etc.]).
[0127]
When the brush is rubbed with the photoreceptor, triboelectric charging occurs, toner easily adheres to the brush, and a phenomenon that the cleaning property gradually decreases is observed. Therefore, it is desirable that the brush is resistance-controlled. Conductive treatment is carried out at the stage of fiber production, a method of filling conductive carbon into fibers, when the resin is in a molten state, conductive carbon or tin, gold, titanium, etc. You. After the fibers are formed, the conductive fibers and the fibers may be mixed and woven.
However, if the resistance is too low, there is a discharge from the photoconductor, which causes an abnormal image. 5 -10 10 It is desirable for the resistance to be medium to high about Ω · cm. Both SA-7 and Bertlon are provided with conductivity and have a self-discharge ability even when charged, so even if toner is electrostatically attracted, it can be removed from the brush after copying is completed. it can. In the case of Beltron, conductive fine particles such as carbon are incorporated inside, and in SA-7, carbon is dispersed. It can be seen that Bertron has a higher static elimination ability than SA-7. However, it takes several seconds to several tens of seconds to sufficiently discharge the electric charge.
When the cleaning brush is used, the brush and a core material (metal or resin subjected to conductive treatment) are electrically coupled, and the core material is grounded (grounded) or a voltage is applied to the housing. Usually, it is sufficient to ground.
[0128]
In the case of a hard film such as filming, it is impossible to completely remove even a straight hair brush (cut pile brush), and the removal ability is low with a loop brush. As the amount of filler added to the photosensitive layer increases and the surface roughness tends to increase, the polishing ability of the photosensitive layer by a cleaning device or the like decreases. Therefore, filming is more likely to occur, and the image quality deteriorates.
In order to reliably prevent the filming film from being formed on the photosensitive layer, it is necessary to polish the film before reaching a continuous film on the photosensitive layer. As this means, by coating the cleaning brush with a resin and adding polishing ability, filming buds formed on the surface of the photoreceptor are reliably picked up (polished) every cycle without being worn deeply. This is very important.
The average abrasion amount t for polishing the photosensitive layer with a cleaning brush is 0.1 ≦ t ≦ 0.5 μm per 10,000 sheets (a value converted to a φ30 mm photoreceptor, in the case of A4 size paper), and the abrasion amount is 0.1 μm or less. If the number is too small, there is a high probability that image deletion occurs locally due to uneven polishing, and there is a possibility that an abnormal image is generated due to sticking of titanium oxide or silica in the toner.
On the other hand, when the thickness is 0.5 μm or more, there is no problem in image quality, but durability is not maintained due to large abrasion, and when mass copying is performed, early replacement is inevitable.
Needless to say, as long as the image quality can be maintained, it is desirable that the wear is small.
[0129]
The means for polishing the photosensitive layer is also described in the disclosed examples, but a method using an abrasive or the like causes abrasion and is not practical. The polishing means can be more reliably performed with a brush than with a blade. In order to add a polishing means to the brush, it is necessary to perform a treatment for increasing the polishing strength on the outer wall of the fiber.
In order to surely and uniformly polish filming with an extremely thin film by a simple method, it is preferable to coat the loop fiber with a resin having a high polishing effect. It is necessary to use a material that does not easily wear, does not transfer to the photoreceptor, and does not chemically affect the photoreceptor.
For example, a metal such as tungsten, tin, and aluminum, an amorphous carbon film, silicon, and the like are coated by a method of coating with an acrylic, epoxy, or urethane-based resin, a CVD method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. There are methods.
In the present invention, two liquids of an aqueous urethane adhesive having a viscosity of 5 to 500 (mPa · S) (for example, Mersi 585 manufactured by Toyo Polymer Co., Ltd.) and an epoxy-based curing agent (for example, AD-C-65 manufactured by the company) are used as the main components. A mold can be suitably used. The coating method may be such that the loop brush is laid down sideways, the fiber is immersed in the resin liquid by 2 to 3 mm, the liquid reaches the inside of the fiber, and heat drying is performed. In the case of the above resin, since a liquid such as ion-exchanged water or distilled water is used as a solvent, there is no concern about pollution.
[0130]
On the other hand, a polyurethane blade having a plate thickness of 1.5 to 3 mm, a JIS hardness of 75 to 90 degrees, and a rebound resilience of about 30% to 60% is cut into strips (or sheets) on the cleaning blade. An aluminum or iron support base fixed with an adhesive (FIGS. 11 and 13), a knife edge shape (FIG. 12, FIG. 14) can be used. The blade is a means for completely removing the residual powder (toner, paper powder, corona product, filler, dust, etc.) that could not be removed by the cleaning brush, so the blade is not affected by the surface condition on the photosensitive layer. Need to be cleaned.
The blade is installed in the counter direction with respect to the photoreceptor, and is pressed (contact pressure) so that the bite amount is about 0.5 to 2 mm, and is applied to the tangent line as shown in FIG. 13 (using a strip-shaped blade). It is fixed so that it becomes an acute angle. The contact angle θ2 in FIG. 13 is 15 to 40 degrees, and the free length L2 of the blade tip is 3 to 8 mm.
If the frictional resistance between the photoreceptor and the blade is large, the edge portion contacting the photoreceptor is dragged in the rotation direction of the photoreceptor and locally twisted, and the edge tends to change from line contact to surface contact.
For this reason, a slight gap is generated between the photoconductor and the blade, and the toner is pinched between the blade and the photoconductor, and toner is removed. In order to prevent this, it is necessary to reduce the friction coefficient of the photosensitive layer surface by a suitable means.
[0131]
The shape of the tip of the blade can maintain good cleaning performance by reducing the friction coefficient of the photoreceptor to about 0.3 even with a sheet cut into a strip shape at 90 degrees as described above. Even in the case of a high value of 0.5 or more, it is effective to make the blade tip portion into a knife edge shape as shown in FIG. 14 in order to perform good cleaning performance.
In the case of a knife edge shape, the rubber hardness used for the blade is desirably high, and a rubber blade of about 80 to 90 degrees is used. If the hardness is large, the photosensitive layer is easily worn, but the durability of the photosensitive layer is not reduced by increasing the hardness of the photosensitive member surface with which the blade contacts with the filler. The angle θ1 at the tip of the knife edge in FIG. 14 may be 90 degrees or less, and may be in the range of 30 degrees, and is preferably 60 degrees to 30 degrees. The free length L1 is 2 to 8 mm, preferably 3 to 6 mm.
As means for fixing these cleaning blades (7-2), metals such as aluminum, phosphor bronze, iron and brass, resins such as polycarbonate, vinyl chloride, delrin and polyethylene terephthalate, and ceramic members such as alumina are used for plates and casings. It can be processed and a cleaning blade can be attached, but from the viewpoint of workability, toughness, no temperature deformation, rust, etc., a metal plate with a thickness of about 1 mm to 3 mm like a chromium-plated iron plate or aluminum plate It is suitable. The means for processing the support base and attaching the blade is a method of fitting and fixing the support base in a casing shape, bending a metal plate, and applying an adhesive (double-sided tape, one-part or two-part adhesive, hot melt (For example, an adhesive).
[0132]
In the method for processing a knife-edge-shaped blade shown in FIG. 14, the tip is cut with a knife or is formed by die molding. Polyurethane rubber is mainly composed of a polyol, an isocyanate, and a curing agent. A dehydrating polyol and an isocyanate are mixed, a curing agent is added to a prepolymer obtained by reacting at a temperature of 70 to 140 (° C.) for about 100 minutes, and a molding machine heated to 140 to 160 ° C. in advance. 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 cutting machine or cut into a knife edge with a mold, and then the burrs on the edge that comes in contact with the photoreceptor are accurately cut straight and the thickness of the tip is reduced. Is adjusted to 0.5 mm or less.
In a mold manufacturing method using this mold, the manufacture can be made relatively easily as long as the mold is made.
[0133]
The contact pressure (linear pressure) when the edge of the blade contacts the photoconductor is preferably set to 15 g / cm to 40 g / cm, but in consideration of the cleaning property, the scratch applied to the photoconductor, and the like, 15 g / cm. It is preferably set to not less than 25 cm / cm and not more than 25 g / cm. At 15 g / cm or less, when a blade having a high JIS-A hardness is used as a blade, a gap is generated between the cleaning blade and the photoconductor even if there is a small amount of foreign matter depending on the surface roughness of the photoconductor, resulting in poor cleaning. Can happen.
When the setting is higher than 25 g / 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.
When the cleaning blade in such a state is used, it is possible to perform satisfactory cleaning even with a spherical toner having an average circularity of 0.95 or more, particularly 0.98 or more.
[0134]
4. Charging member
The charging means for forming an image on the photoreceptor includes a corona charging method, a contact charging method, and a non-contact charging method in which the photoreceptor is charged while holding a gap of 30 μm or more and 100 μm or less. Can use any charging method. However, since the corona charging method generates a large amount of ozone, it is necessary to sufficiently perform ozone exhaust treatment. If leakage occurs, there is a problem of not only odor but also health. A contact or non-contact charging method is preferably used.
Both the contact and non-contact charging methods are charging methods involving discharge, but because the applied voltage is low, the generation of ozone is as low as about 0.1 ppm, and even if there is leakage outside the machine, it is decomposed on the way. There is no odor leaked out. However, since contact charging is a discharge in the vicinity of the photoconductor, chemical damage to the photoconductor may be larger than that of the corona charging method. For this reason, it also affects the abrasion of the photosensitive layer, and the abrasion tends to increase as compared with the corona charging method. Therefore, measures for the wear resistance of the photoconductor are indispensable.
The shape of the charging member can be roughly classified into three shapes: a roller, a brush, and a blade. In consideration of durability, uniform charging, image quality, workability, and the like, a roller charging system as illustrated in FIG. 15 is preferable. .
[0135]
The difference between the contact charging method and the non-contact charging method is that the contact charging method has a gap between the photoreceptor of 0 μm, and the non-contact charging method has a gap of 30 μm or more and 100 μm or less. There are also differences in the resistance values of the members. The gap of 30 μm or more and 100 μm or less is preferably 50 μm or more and 80 μm or less. When the gap is 30 μm or more, even if the roundness or straightness of the photoconductor and the charging member is 20 μm, which is a limit for causing charging unevenness, the photoconductor and the toner do not contact the toner or paper of 10 μm or less. To some extent, contamination caused by powder adhesion can be avoided. In the range of 50 μm or more and 80 μm or less, the average carrier of the developer is 30 to 60 μm. Therefore, when one carrier adheres to the photoreceptor, even if the carrier is pressed against the photoreceptor by the charging roller, the photosensitive layer Means the minimum gap that does not lead to discharge breakdown. Further, as the gap becomes larger, the charging uniformity is more likely to be lost. Therefore, the applied voltage and the frequency must be increased. Therefore, it is necessary to suppress the upper limit of the gap. However, the gap of 80 μm is the minimum gap in which uniform charging can be achieved by slightly increasing the electric field condition applied to the charging member.
[0136]
In the contact charging method, the hardness of the member is mainly about 30 to 80 degrees in JIS-A hardness, but in the case of the non-contact charging member, the JIS-A hardness is about 90 degrees or higher. It can be used up to members. That is, in the case of a non-contact charging member, the surface facing the photoreceptor is formed of a rubber-like or dense sponge elastic resistor having a thickness of 0.5 to 5 mm, and the other regions are formed of metal. It is also possible.
[0137]
The resistance value differs between the contact charging method and the non-contact charging method, and the members used for the contact charging method are set to have higher resistance values. This is because the distance from the photoreceptor is 0 μm, so that charging can be sufficiently performed even if the resistance value is high. Coverage of the area can be reduced.
Specifically, in the case of a contact charging member, the volume resistance is 10 12 -10 14 Ω · cm, a high-resistance layer with a thickness of about 1 to 3 mm, with flexibility between the core metal and the high-resistance layer to gain a nip 10 5 -10 9 It is composed of a medium resistance layer of Ω · cm. The hardness of the medium resistance layer is about 30 to 75 degrees in JIS-A hardness, and that of the high resistance layer is about 60 to 80 degrees.
On the other hand, in the case of a non-contact charging member, a resistance layer 10 5 -10 8 Use a medium resistance elastic member of Ω · cm. The thickness may be a member of all layers other than the core metal, a medium resistance layer, or a member having a different hardness and resistance value such as a contact charging member. The thickness of the medium resistance layer may be about 1 to 3 mm, and the other may be metal. A charging member having a JIS hardness of 30 to 90 degrees can be used, but a member having a hardness of 60 to 85 degrees is normally used.
[0138]
The elastic material of the resistance layer is a rubber product such as urethane rubber, hydrin rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, or fluoro rubber, and resistance control of conductive carbon, activated carbon fiber, metal powders such as tin, gold, and titanium, and ionic conductive agents. This is carried out by adding an appropriate amount of an agent. In the present invention, hydrin rubber is used. The reason is that the hydrin rubber can provide a medium resistance without adding carbon or the like, and the electric resistance is hardly affected by the environment because carbon is not added. However, in order to further reduce the resistance, it may be necessary to add conductive carbon or the like. In the case of a contact charging member, as a protective layer on the outermost layer, a fluororesin and silica are added to hydrin rubber in order to make it difficult for toner and the like to adhere thereto, thereby improving the releasability and increasing the electric resistance to 100 VDC. When applying, 10 12 -10 14 Set to be within Ω · cm.
[0139]
The surface roughness of the charging member is finer for a member of the contact charging method and rougher for a non-contact charging member. This is to ensure good chargeability, and the 10-point average roughness Rz JIS The thickness is set to 100 μm to 10 μm for a contact charging member, and to 200 to 20 μm for a non-contact charging member.
In the case of the contact charging method, since the distance from the photosensitive member is 0 μm, even if the resistance of the charging member is increased, the applied voltage can be set lower because the charging efficiency is high as compared with the non-contact charging method. For this reason, the generation amount of ozone and NOx is reduced, and in terms of image quality, even if there is a pinhole, the abnormal image is unlikely to reach other parts. Therefore, it is possible to perform high-quality image formation.
On the other hand, in the case of the non-contact charging method, since there is a distance of several tens of μm, the applied voltage is high. Therefore, the generation of ozone is about three times that of the contact charging method, that is, 0.2 to 0.4 ppm. Since there is almost no leakage to the outside, there is no environmental impact. Since there is a distance from the charging member, the influence on the foreign matter is reduced as compared with the contact charging method. This is advantageous in terms of discharge destruction and contamination of the charging member. However, in the case of a hard foreign substance such as a metal or a high electric field strength, the same precautionary measures as in the rapid charging method are required. The image quality is equivalent to the contact charging method.
[0140]
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. Therefore, the surface layer of the photoreceptor is less likely to be damaged, and when the cleaning blade sufficiently blocks toner, carrier and the like, the cleaning blade becomes only abrasion, and the application of a lubricant can reduce the abrasion. it can.
[0141]
As a 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); The method is carried out by any one of internal addition methods in which a lubricant is contained.
In the internal addition method, a lubricant is added to the surface layer of the photoreceptor by several percent to several tens percent to lower the friction coefficient of the surface. When the addition amount is small (for example, about 5% of polytetrafluoroethylene is added), the corona product acts on the surface layer of the photoreceptor and sometimes blocks the action of the lubricant, so that it is difficult to maintain the friction coefficient. However, when it is added in a large amount (for example, about 50% addition), it can be reduced to about 0.2 to 0.3, and the stable maintenance of the friction coefficient is relatively good. However, the maintenance of the coefficient of friction is carried out by scraping the photosensitive layer, so it is difficult to increase the durability to 100,000 sheets or 200,000 sheets in the case of adding a large amount, but it is an effective means in that no additional equipment is required. This is an advantageous means when high durability is not required.
[0142]
In the case of the external addition method, since it can be supplied from the outside at all times, it is an effective means for maintaining high durability of the photoreceptor. 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 means of applying a powdery lubricant by incorporating it into a bag such as a coarse-textured gauze ground, or by rubbing a sheet-like lubricant on the surface of the photoreceptor, an indirect method And a method in which a lubricant is applied by dispersing the toner in a toner by 0.01 to 0.5%, a method in which a lubricant is brought into contact with a cleaning brush, and a powder of the lubricant scraped off by the brush is applied to the photoreceptor. is there.
[0143]
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, in general, if the coefficient of friction is too low, the corona product attached to the photoreceptor will not be scraped off, causing image deletion or causing toner to adhere to the film of the corona product. As a result, toner filming is likely to occur, which may lead to image deletion. In the case of the present invention, however, since the corona product is removed by the cleaning brush, even if the toner concentration is reduced to about 0.2, image deletion occurs. Never. However, if the friction coefficient is too low, the development is affected, and there is a phenomenon in which the character becomes thin due to the slip of the toner. Therefore, it is preferable that the friction coefficient is 0.2 or more, and the friction coefficient is 0.45 or more. It is desirable not to rise. This is because it affects the durability of the photoconductor and the twist of the cleaning blade.
[0144]
The friction coefficient described in the text is calculated using the Euler belt method (an equation calculated based on 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.
[0145]
(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 Patent Document 26.
[0146]
[Patent Document 26]
JP-A-9-166919
[0147]
【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 a photoconductor having a three-layer structure having a filler non-dispersed charge transport layer
A three-layer photoconductor having a filler non-dispersed charge transport layer used for evaluation was prepared by the following means.
A JIS3003 aluminum alloy drum processed to a diameter of 30 mm, a length of 340 mm, and a thickness of 0.750 mm was used as a conductive support, and was dipped with a coating liquid for an undercoat layer (UL) having the following composition and then heated at 120 ° C. 20 After drying with a 3.5 μm undercoat layer, and then coating with a coating solution for a charge generation layer (CGL) using the charge generation material described in the following [Chemical Formula 1], it was dried by heating at 120 ° C. for 20 minutes. Thus, a 0.2 μm charge generation layer was formed. Further, a charge transport layer (CTL) using the charge transport material described in the following [Chemical Formula 2] was applied by dip coating, and the lifting speed conditions were changed to coat a filler non-dispersed charge transport layer. Thereafter, the resultant was dried by heating at 130 ° C. for 20 minutes to produce an organic photoreceptor having a filler non-dispersed charge transport layer having an average thickness of 20 μm.
The term "average film thickness" as used herein refers to an average value obtained by using an eddy current film thickness meter (type mms) manufactured by Fischer and measuring 13 points at 20 mm intervals starting from 50 mm from the end.
All "parts" described below represent parts by weight.
[0148]
(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
[0149]
(Coating solution for charge generation layer)
10 parts of a bisazo pigment having the structure shown in the following [Formula 1]
[0150]
Embedded image
Figure 2004109754
Polyvinyl butyral 2 parts
200 parts of 2-butanone
Cyclohexanone 400 parts
[0151]
(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 a low molecular charge transport material having the structure shown in the following [Chemical Formula 2]
[0152]
Embedded image
Figure 2004109754
200 parts of tetrahydrafuran
[0153]
2) Preparation of 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.
On the filler non-dispersed charge transport layer, the following four types of binder resin (bisphenol Z-type polycarbonate resin) and low molecular charge transport material (donor), primary particle diameters of 0.3, 0.5, 0.7 and 1 μm Prepare the following inorganic filler, put each inorganic filler and dispersing aid and solvent in a glass pot, disperse for 24 hours in a ball mill to make a coating solution, and reciprocate 1 to 5 times using a spray method, filler A dispersed charge transport layer was applied. 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.
[0154]
[Filler-dispersed charge transport layer coating liquid]
Bisphenol Z-type polycarbonate 10 parts
(Made by Teijin Chemicals: Z-Polyka Mv50,000)
7 parts of a charge transport material represented by the following structural formula [Formula 3]
[0155]
Embedded image
Figure 2004109754
Alumina filler 5.3 parts to 11.4 parts
(AA-02-10 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., average primary particle size: 0.2 to 1.0 μm)
400 parts of tetrahydrofuran
Cyclohexanone 200 parts
0.08 parts of dispersing aid (BYK-P104 made by Big Chemie Japan)
Table 1 shows a list of the produced photoreceptors.
[0156]
[Table 1]
Figure 2004109754
(Note) In the table, Rz JIS Represents a 10-point average roughness, Rz represents a maximum height, and a filler particle diameter represents an average particle diameter.
[0157]
<Charging member>
Charging member for non-contact charging
φ7mm brass lot rod, electric resistance 4 × 10 6 An epichlorohydrin rubber in which silica and fluororesin dispersed at Ω · cm (when 100 VDC is applied) is applied, polished and polished, and has a 10-point average roughness of 72 μm, a JIS-A hardness of 87 degrees and an outer diameter φ10 mm × 329 mm ( A charging member having an effective charging width of 308 mm) was prepared.
A non-contact charging member having a spacer of 49 mm in thickness, 7.5 mm in width and 31 mm in length cut into a diamond (PET) (polyethylene terephthalate) 1 mm inward from both ends of the charging member was prepared. The distance between the photosensitive member and the charging member was 62 μm on average.
[0158]
<Method of Applying Lubricant to Photoconductor Surface Layer>
A pulverized toner having a weight average particle size of about 4.8 μm and an average circularity of 0.924 (SiO 2 as a fluidizing agent) 2 = 0.7%, TiO 2 = 0.8%), 0.03% of zinc stearate (SZ2000) having an average particle diameter of 0.3 µm, or 0.17% by weight of tetrafluoroethylene (PTFE, Lubron L-2 Daikin Industries) is added. Thus, the method was performed by a method of applying a lubricant to the surface layer of the photoreceptor.
Note that a magnetic carrier (FPC-300LC) having a weight average particle diameter of 58 μm was used as a carrier of the developer.
[0159]
<Cleaning device>
1. Cleaning brush
Cut nylon fiber Bertron (made by Kubota Textile) and acrylic fiber SA-7 (made by Tsuchiya Co., Ltd.) with a fiber diameter of 15 denier, 48 filaments / 450 loops, and a loop length of 3 mm into a string with a width of 10 mm. Then, it was wound around a brass rod rod having a diameter of 5 mm and stuck and fixed using an adhesive, and five types of two cleaning brushes were produced.
Next, two of these were coated with resin to improve the fiber strength. The conditions are as follows: Toyo Polymer's water-based urethane adhesive Mersi 585 is used as the main agent, and similarly, Toyo Polymer's epoxy AD-C-65 is used as a curing agent, and ion exchange water is used as a diluting solvent so that the viscosity becomes 41 mPa · S. The cross-linking agent was immersed 2 mm from the surface of the cleaning brush in a liquid obtained by adding 1.25 water to 5 parts by weight of the main agent so that the addition amount of the cross-linking agent was 5% by weight. Drying was performed at 10 ° C. for 10 minutes.
[0160]
2. Cleaning blade
A strip (sheet) polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a thickness of 2 mm, a width of 11.6 mm and a length of 326 mm is applied to an L-shaped iron member having a thickness of 1 mm and a length of 363 mm with a hot melt adhesive. The attached one was used. The free length is 8 mm.
[0161]
<Evaluation method>
As a device for evaluation, a four-tandem color laser printer (Epsio Color 8000 (28 sheets / min.) Equipped with four photoconductors, four developing units of Y, M, C, and Bk and one transfer belt. Made). However, in the experiment, a dummy drum was mounted at the positions of Y, M, and Bk, and cyan toner was put at the position of C, and the evaluation was performed. As a means for applying a lubricant to the photoconductor, zinc stearate was contained at 0.03% by weight based on the toner.
The evaluation number was 50,000 sheets for each A4 size. The initial photosensitive layer thickness and the film thickness after 50,000 sheets were measured at 13 points at intervals of 20 mm using an eddy current film thickness meter (type mms, manufactured by Fisher). The abrasion loss of the photosensitive layer (average value at 13 points) was evaluated.
[0162]
<Examples 1 to 4>
As compared with the photoreceptor samples described in Table 1, the particle diameters of the fillers added in the filler-dispersed charge transporting layer differed from those of the photoreceptor samples. Four samples of 4, 8, 9, and 12 were selected and used for evaluation. The mounting position of each photoconductor was only the cyan position, and dummy photoconductors having equivalent characteristics were mounted at the other three locations. For charging, a non-contact charging roller is mounted, and a direct current voltage of -770 V and a peak-to-peak voltage (Vp-p) of 1850 V / 1350 Hz AC voltage are applied to the charging member in a superimposed manner, and the charging position is -700 to -710 V. It was set to become. At this time, the image portion potential of the photoconductor was -50 to -80 V for the four photoconductors. The developing bias was set at -600V.
The cleaning device was composed of a cleaning blade and a cleaning brush. The rotation direction of the cleaning brush was opposite to the rotation of the photoconductor (forward direction), and the brush was not provided with a flicker bar.
Ricoh cyan toner having a melting point of 160 ° C. was used as the toner, and a lubricant (zinc stearate) was added in an amount of 0.03% by weight to adjust to 5% by weight with respect to the carrier (FCP-300LC). .
The number of evaluation sheets was 50,000 sheets of A4 size.
[0163]
Evaluation items were I) coefficient of friction, II) uniformity of 1-dot halftone image (using internal pattern of printer), III) photoreceptor appearance characteristics (confirmation of filming), IV) abrasion amount of photosensitive layer (Fischer film) Thickness mms), V) Resolution (using Kodak A (JIS Z6008)) and surface roughness (10-point average roughness Rz) JIS , The maximum height Rz), and the effect of a nylon cleaning brush (Beltron brush), which is intended to enhance the abrasion force when the lubricant is constantly applied to the photoreceptor, was confirmed. Table 2 shows the results.
[0164]
After 50,000 sheets, the surface layer of the photoreceptor was still glossy, and the coefficient of friction was 0.3, which was good. As a result, the abrasion amount of the photosensitive layer was as small as 0.3 to 0.4 μm, which was good. Filming caused by toner and paper dust was not found in the image forming area, and there was no image bleeding phenomenon.
After the evaluation, the cleaning brush was removed, and after removing the toner sufficiently, the state of peeling of the resin was confirmed by an optical microscope.Although there was peeling, the resin was still sufficiently covered and the cleaning property was sufficient. Observed.
[0165]
[Table 2]
Figure 2004109754
In the table, Rz JIS , Rz represent the surface roughness, and Rz JIS Represents a 10-point average roughness, and Rz represents a maximum roughness. The photosensitive layer abrasion amount represents the abrasion amount per 10,000 sheets after the evaluation of 50,000 sheets. One-dot halftone uniformity is an evaluation result for an A3 size image. The resolution indicates “vertical resolution / horizontal resolution”, and there is no practical problem if the resolution is 5.6 lines / mm or more.
In the judgment, there is no problem in practical use, and in the case of evaluation of 50,000 sheets, the problem is practically small, but it will be a problem in the future, and in the case of evaluation of 50,000 sheets, the practicality is low.
The same applies to the following tables.
[0166]
<Comparative Examples 1-4>
As a photoconductor for evaluation, No. 1 shown in Table 1 was used. Photoconductors 4B having the same specifications as Nos. 3, 5, 10, and No. 4 were prepared, and each was mounted on a photoconductor unit for cyan. Replace the cleaning brush with the original cleaning brush that does not enhance the abrasion force, attach a normal loop brush, and apply film lubricant to the photoreceptor. Was carried out. The evaluation method is the same as in Examples 1 to 4. Table 3 shows the results.
In all of the cleaning brushes in which the abrasion force was not strengthened, band-like filming occurred. 7 (Rz JIS = 1.2 μm, Rz = 1.75 μm) and No. 10 (Rz JIS (0.93 .mu.m, Rz = 1.63 .mu.m), the filming after 50,000 sheets spread over the entire surface, and pale whitish stains were observed over the entire length of the charging roller. Filming was also observed in the other two photoconductors. 7 and No. 7 The degree was better than 10.
[0167]
[Table 3]
Figure 2004109754
[0168]
<Comparative Examples 5 to 8>
As a photoconductor for evaluation, No. 1 shown in Table 1 was used. 1, 2, No. No. 8 manufactured with the same specifications as No. 8. 8B and No. Fifteen photoconductors were prepared, and each was mounted on a photoconductor unit for cyan. The cleaning brush used was a loop-shaped cleaning brush having the same specifications as those used in Examples 1 to 4 in which the abrasion force was enhanced, and a cyan toner as a developer to which zinc stearate was not added was used. The evaluation was performed in the same manner as in Examples 1 to 4, and the effect was confirmed when a cleaning brush with an enhanced abrasion force was used in a state where zinc stearate was not applied. Table 4 shows the results.
When the cleaning brush for enhancing the abrasion force was not used and the lubricant was not applied, the coefficient of friction was large, and as a result, the photosensitive layer was greatly worn. As a result of an increase in friction coefficient, distortion (twisting) of the cleaning blade occurred, and the amount of toner detachment increased. Therefore, in all of the photoconductors to which the filler was added, a filming phenomenon occurred. In this case, although toner was removed, filming did not occur because of abrasion.
[0169]
[Table 4]
Figure 2004109754
[0170]
<Examples 5 to 8>
Filming generation and filming when the thickness of the non-dispersed charge transporting layer (charge transporting layer) is changed in the range of 10 to 40 μm and the toner is combined with a cyan toner in which zinc stearate is added to a loop brush with enhanced abrasion. The effect due to was evaluated. The evaluation method was the same as that described in Examples 1 to 4. Table 5 shows the results.
Even if the thickness of the photosensitive layer is changed, the effect of the loop brush with increased abrasion is maintained, and no filming is generated in all four samples. In this state, the resolution did not decrease. In the photoreceptor having a large film thickness (No. 14 photoreceptor), a decrease in the resolution is observed, and the character is thickened regardless of the image deletion, and the resolution is 5.0 lines / mm vertically and 5.6 lines / mm wide. Was.
[0171]
[Table 5]
Figure 2004109754
[0172]
<Examples 9 to 11>
The lubricant added to the toner was changed from zinc stearate to polytetrafluoroethylene (PTFE), and the amount added to the toner was 0.15% by weight. Nos. Shown in Table 1 were used for the photoconductors for evaluation. Photoconductor Nos. 3 and 4 manufactured with the same specifications. 3B, no. 4C and No. The photoconductor of No. 6 was used, and the other conditions were evaluated in the same manner as in Examples 1 to 4. Table 6 shows the results.
Even if the lubricant was changed to zinc stearate, filming was successfully suppressed, and the result was good. The image quality was sharper than zinc stearate, and a sharp line image was exhibited. The coefficient of friction was 0.2, indicating that the wear of the photosensitive layer was less than when zinc stearate was used.
[0173]
[Table 6]
Figure 2004109754
[0174]
<Examples 12 to 16>
Replace the loop brush with abrasion reinforced acrylic fiber SA-7, and use 5% by weight of cyan toner with 0.15% by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) added to the carrier. did. Nos. Shown in Table 1 were used for the photoconductors for evaluation. Nos. 4, 5, 6, 12, and 1 were manufactured with the same specifications as the photoconductors described in Nos. 4, 5, 6, 12, and 1. 4D, 5B, 6B, 12B and 1B were used, and other conditions were evaluated in the same manner as in Examples 1 to 4. Table 7 shows the results.
The results were the same as in Examples 1 to 4, and no filming was observed in any of the five samples, and there was no reduction in resolution. The coefficient of friction also remained at a low level, and the wear was small. However, no. The photoreceptor 1B had abrasion increased to 1.1 μm per 10,000 sheets, and no filming occurred, but the durability was insufficient. Other characteristics were good.
[0175]
[Table 7]
Figure 2004109754
[0176]
<Examples 17 to 19>
・ Method of manufacturing photoconductor for evaluation
The photoreceptor used in the present invention was produced in the following manner.
An aluminum drum having a diameter of 100 mm, a length of 360 mm, and a thickness of 1 mm is subjected to dip coating using a coating liquid for an undercoat layer (UL) having the following composition, and then dried by heating at 130 ° C. for 30 minutes to form an undercoat layer of about 4 μm. Was formed.
Next, dip coating is performed using a coating liquid for a charge generation layer (CGL), and a 0.2 μm charge generation layer is formed by heating and drying at 150 ° C. for 25 minutes. Dip coating was performed using a working solution, and a charge transport layer of about 25 μm was coated by heating and drying at 140 ° C. for 30 minutes to produce an organic photoreceptor. On this photoreceptor, further put a binder resin and a donor, inorganic fine particles (metal oxide) having an average particle diameter of 0.3 or 0.5 or 0.7 μm or 1.0 μm, additives and a solvent into a glass pot, Dispersed in a ball mill for 24 hours to prepare a coating liquid having an average particle diameter of about 0.5 μm (measured by CAPA500 manufactured by HORIBA, Ltd.), and applied four times (approximately 1.2 to 1.5 μm / time) using a spray method. The resultant was dried by heating to form a coating layer having a thickness of about 5 μm, thereby completing an electrophotographic photosensitive member.
All parts described below represent parts by weight.
[0177]
(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)
Oxo titanium phthalocyanine pigment (Ricoh) 2 parts
0.2 parts of polyvinyl butyral (UCC: XYHL)
50 parts of tetrahydrofuran
[Coating liquid for charge transport layer (non-inorganic filler non-dispersed charge transport layer)]
Bisphenol A type polycarbonate 10 parts
(Z-Polyka manufactured by Teijin Chemicals Limited)
12 parts of a low-molecular-weight charge transport material having the structure shown in the following [Formula 4]
[0178]
Embedded image
Figure 2004109754
100 parts of methylene chloride
1 part of methylphenyl silicone oil (50cs)
(Coating liquid for filler-dispersed charge transport layer)
The coating liquid for the filler-dispersed charge transport layer is prepared by mixing the binder resin and the inorganic fine particles in a weight ratio of 20% and the charge transport material to the binder resin in a ratio of 7/10, and using cyclohexanone as a solvent by a spray method. Three sprays were performed to form four coating layers.
Binder resin: 10 parts of polycarbonate resin
(Z Polyka, Teijin Chemicals, Mv50,000)
Filler: 5.7 parts of alumina powder
(AA-03, AA-05, AA-07, AA-10, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
However, for AA-07, a photoconductor (sample No. 20) in which 11.4 parts were added in addition to 5.7 parts was prepared.
7 parts of a low molecular charge transport material shown in the following [Formula 5]
[0179]
Embedded image
Figure 2004109754
Dispersing aid: (BYK-P104, manufactured by BYK Japan) 0.1 part
700 parts of tetrahydrafuran
Cyclohexanone 200 parts
Table 8 shows the measurement results of the produced photoreceptor.
[0180]
[Table 8]
Figure 2004109754
As an evaluation device, Imagio Neo600 ((60 sheets / min) manufactured by Ricoh) was prepared by modifying the charging device for a non-contact charging roller.
The non-contact charging member used for charging the photoreceptor was made of epichlorohydrin rubber having the same specification as that described in the above embodiment, and finished to an outer diameter of φ18 mm. A 10 mm wide rhombic PET (polyethylene terephthalate film) having a thickness of 49 μm was attached to both ends of the charging roller thus produced with a double-sided tape to form a spacer. Incidentally, the gap between the photosensitive member and the charging member was about 61 μm.
On the other hand, a nylon beltlon having a width of 12 mm cut into a strip shape was spirally wound around a metal core and fixed with an adhesive to prepare a cleaning brush having an outer diameter of 18 mm and a loop length of about 3.5 mm.
These members are mounted on an evaluation device, and a DC voltage of -760 V and an AC voltage of 1800 V / 1500 Hz are superimposed and applied to the charging member, and the DC voltage is finely adjusted so that the charging position is -700 to -710 V. , And a 100,000 sheet passing evaluation was performed. Incidentally, the image portion potential was -150 V to -180 V.
As a developer, a toner obtained by adding 0.02% of zinc stearate to a black toner for Imagio Neo600 was used. Table 9 shows the results.
Filming was not generated in any of the photoreceptor samples, and the gloss was kept relatively good. In addition, the resolution was good, and the sharpness was slightly lowered compared to the initial stage, but the results shown in Table 9 were obtained, and all samples had no problem. In addition, although the resin coating layer of the loop brush was partially peeled off, it was not in such a condition as to deteriorate the cleaning property.
[0181]
[Table 9]
Figure 2004109754
In the table, the abrasion amount of the photosensitive layer indicates the abrasion per 10,000 sheets converted to a photoreceptor having a diameter of 30 mm.
[0182]
<Comparative Examples 9 to 10>
As a photoreceptor for evaluation, No. 1 shown in Table 8 was used. Using the photoconductors of Nos. 19 and 20, evaluation was made in the same manner as in Examples 17 to 19. Table 10 shows the results.
Surface roughness increases (Rz JIS Is 1.0 or more and Rz is 1.5 or more), the toner blade detachment is increased, the abrasion force of the cleaning brush is insufficient, and filming is locally observed.
For this reason, the image quality (unevenness in the halftone image, locally reduced resolution, and crushing of the character image due to fatness) was reduced.
[0183]
[Table 10]
Figure 2004109754
In the table, the abrasion amount of the photosensitive layer indicates the abrasion per 10,000 sheets converted to a photoreceptor having a diameter of 30 mm.
[0184]
【The invention's effect】
As apparent from the detailed and specific description above, the configuration according to claim 1 of the present invention allows the ten-point average roughness Rz JIS The cleaning brush and the cleaning blade are simultaneously operated while applying a lubricant to a photosensitive member having a diameter of 0.3 to 1.0 μm and a maximum height Rz of 0.4 to 1.5 μm. By keeping the abrasion amount of the photosensitive layer per sheet at 0.1 to 0.5 μm from the surface layer, poor cleaning of residual powder (consisting of toner, paper dust, dust, etc.), corona product, etc. Filming caused by the action can be prevented, and the coefficient of friction of the surface layer of the photoreceptor is maintained at a low level, so that there is no degradation in image quality such as resolution reduction, image deletion, etc., and the wear of the photosensitive layer is also low. As a result, it is possible to maintain an image with good sharpness and no unevenness for a long period of time. According to the second aspect of the present invention, a loop brush is formed by using any one of polyester fiber, nylon fiber, and acrylic fiber as a cleaning brush, and is brought into surface contact with the photoreceptor and rubbed. By arranging, the residual powder on the photoreceptor can be stably cleaned for a long period of time, and by strengthening the fiber, filming on the photosensitive layer can be uniformly removed. In the cleaning brush according to the third aspect of the present invention, the cleaning brush can be easily and quickly manufactured by taking a means for spirally winding and fixing the loop brush cut into a strip shape on the core bar without any gap. Can be. The brush produced in this manner does not slip off and guarantees stable cleaning of the residual powder over a long period of time. According to the fourth aspect of the present invention, at least the fibers in the area used for cleaning the loop-shaped cleaning brush are coated with a resin and mechanically strengthened, so that the filming fixed to the photosensitive layer is rubbed by the cleaning brush. The force not only cleans the residual powder, but also removes the fine filming generated to a small extent to prevent spreading, so that a high-quality image can be maintained for a long period of time. According to the fifth aspect of the present invention, by applying the resin layer for mechanically reinforcing the loop-shaped brush by the dipping method, it is possible to easily and surely perform sufficient resin coating. The cleaning performance can be maintained for a long time. Further, according to the configuration of the sixth aspect, by not using the flicker bar for the loop brush, it is possible to prevent the toner from accumulating inside the brush and lowering the cleaning function. Further, since there is no mechanical damage due to the flicker bar, good cleaning properties can be maintained for a long time. Further, by rotating the loop brush in a direction opposite to the rotation of the photoconductor, excessive shaving of the photoconductive layer and uneven wear are reduced, and a long life of the photoconductor is achieved. Further, occurrence of an abnormal image can be avoided. According to the eighth aspect of the present invention, a filler having a particle size of 0.3 to 0.7 μm is added in an amount of 20% by weight or more and 35% by weight or less in order to achieve abrasion resistance in the charge transport layer of the photoreceptor. Even if a reinforced loop brush is used, the photosensitive layer will not be unnecessarily abraded, an image with good resolution and sharpness can be formed, and the life of the photosensitive member can be extended. According to the ninth aspect of the present invention, the coefficient of friction can be reduced by using either zinc stearate or polytetrafluoroethylene as the lubricant to be applied to the surface of the photoreceptor. By maintaining the value between 2 and 0.45, the sharpness is good and the photosensitive layer can be prevented from being unnecessarily worn. Further, since the lubricant enters the valley portion of the photoreceptor surface appropriately, the adhesion of the corona product is suppressed, which is a measure for suppressing the image deletion. Further, by using a contact charging roller that forms a nip with the photoconductor as a means for charging the photoconductor, charging with low voltage and good image uniformity is performed. High S / N image quality with high uniformity can be guaranteed. According to the configuration of claim 11, as a means for charging the photoreceptor, by maintaining a small gap between the photoreceptor and the charging member at 30 μm or more and 100 μm or less, contamination of the charging roller is reduced, and Since pinholes due to a small metal such as a carrier piercing the carrier are reduced, the margin for discharge breakdown is increased. In addition, stable charging can be performed. According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an electrophotographic photosensitive member according to any one of the first to eleventh aspects, a charging device, a cleaning device including a cleaning brush and a cleaning blade, and an indirect method using a lubricant applying unit. By using an image forming method using electrophotography, an image with good sharpness without filming is formed, and since there is no excessive wear of the photosensitive layer, a stable image can be provided for a long time. . Further, according to the structure of claim 13, at least one unit selected from the electrophotographic photosensitive member according to claim 1 to claim 11, a charging device, a cleaning device including a cleaning brush and a cleaning blade, and a lubricant application unit. The image forming apparatus can be removed and mounted in a short time when an abnormal image occurs or the unit reaches the end of its life by configuring a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus. Because of this, it is possible to reliably return to the original state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus illustrating a copying process of the present invention including a cleaning device including a cleaning brush and a cleaning blade without a flicker bar.
FIG. 2 is another schematic diagram of an image forming apparatus illustrating a copying process of the present invention including a cleaning device including a cleaning brush and a cleaning blade without a flicker bar and a device for applying a lubricant to the surface of a photosensitive layer. FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a four-tandem tandem type color laser beam printer using four photoconductors and developing devices of four colors of magenta, cyan, yellow and black.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a function-separated type photoconductor used in the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a function-separated type photoconductor in which the charge transport layer in FIG. 4 is composed of two layers, a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer.
FIG. 6 shows the surface roughness (10-point average roughness Rz) of the photoconductor surface layer. JIS , Is a graph illustrating the dependence of the maximum height Rz) on the filler particle size.
FIG. 7 shows the surface roughness (10-point average roughness Rz) of the surface layer of a photoreceptor of a φ60 mm photoreceptor. JIS 4 is a graph illustrating the dependency of the maximum height Rz) on the amount of filler added to the charge transport layer.
FIG. 8 shows the surface roughness (10-point average roughness Rz) of the surface layer of a photoreceptor of a φ30 mm photoreceptor. JIS 4 is a graph illustrating the dependency of the maximum height Rz) on the amount of filler added to the charge transport layer.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a state in which fibers of a cleaning brush used in the present invention are woven in a loop shape.
FIG. 10 is an external view of a cleaning brush used in the present invention.
FIG. 11 is a schematic view showing an arrangement of a cleaning device for explaining a combination of a strip-shaped cleaning blade and a cleaning brush.
FIG. 12 is a schematic diagram showing an arrangement of a cleaning device for explaining a combination of a knife-edge-shaped cleaning blade and a cleaning brush.
FIG. 13 is a schematic view showing a contact state of a strip-shaped cleaning blade.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a contact state of a knife-edge-shaped cleaning blade.
FIG. 15 is a schematic view of a charging roller for a non-contact charging device used in the present invention.
[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 brush
7-2: Cleaning blade
8: Fixing device
9: Copy paper
20: Charger
200: Lubricant application device
201: Lubricant
202: Brush with lubricant

Claims (13)

電子写真感光体に対向するように配置された帯電装置を構成する帯電部材に電圧を印加して、前記電子写真感光体に均一帯電を行ない、画像露光装置からの光書き込みにより静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置で顕像化し、電圧を印加された転写装置によって被転写体に転写を行ない、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードで構成されるクリーニング装置を用いて、感光体上の残留粉体をクリーニングすることによって、画像形成を行なう間接電子写真法を用いた画像形成装置において、10点平均粗さRzJISが0.3〜1.0μm、最大高さRzが0.4〜1.5μmである前記電子写真感光体の表面に、潤滑剤を付与し、且つクリーニングブラシ、及びクリーニングブレードを同時作動させることによって、(φ30mmの電子写真感光体換算で)1万枚当たりの感光層の平均摩耗量(t)を0.1μm≦t≦0.5μmに保持することにより画像形成を行なうことを特徴とする画像形成装置。A voltage is applied to a charging member constituting a charging device arranged so as to face the electrophotographic photosensitive member to uniformly charge the electrophotographic photosensitive member, and an electrostatic latent image is formed by optical writing from an image exposure device. Formed, the electrostatic latent image is visualized by a developing device, transferred to a transfer target by a transfer device to which a voltage is applied, and is transferred onto a photosensitive member by using a cleaning device including a cleaning brush and a cleaning blade. In the image forming apparatus using indirect electrophotography, which forms an image by cleaning the residual powder, the 10-point average roughness Rz JIS is 0.3 to 1.0 μm and the maximum height Rz is 0.4. By applying a lubricant to the surface of the electrophotographic photosensitive member having a diameter of about 1.5 μm and simultaneously operating a cleaning brush and a cleaning blade, (φ30 An image forming apparatus for forming an image by maintaining an average wear amount (t) of a photosensitive layer per 10,000 sheets (in terms of an electrophotographic photosensitive member of 0.1 mm) within a range of 0.1 μm ≦ t ≦ 0.5 μm. . 前記クリーニングブラシが、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維の内、何れか1種類の繊維から構成されるループブラシを、芯金上に固定したものであり、前記クリーニングブラシが前記電子写真感光体に均等に面接触するようにクリーニング装置内に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The cleaning brush is one in which a loop brush composed of any one of polyester fiber, nylon fiber and acrylic fiber is fixed on a cored bar, and the cleaning brush is attached to the electrophotographic photosensitive member. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is installed in the cleaning device so as to make uniform surface contact. 前記ループブラシを前記芯金上に固定する手段が、短冊状にカットされたループブラシを隙間なく、芯金上に螺旋状に巻き付け固定するものであり、前記クリーニングブラシは、クリーニングブレードの手前側に、前記電子写真感光体に均等に面接触するように、クリーニング装置内に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。The means for fixing the loop brush on the metal core is such that the strip-shaped loop brush is spirally wound around the metal core without any gap, and the cleaning brush is located on the front side of the cleaning blade. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is disposed in a cleaning device so as to make uniform surface contact with the electrophotographic photosensitive member. 前記クリーニングブラシの感光体と接触する面及び内部方向に樹脂が塗布されてい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。4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a resin is applied to a surface of the cleaning brush that comes into contact with the photoconductor and an inner direction of the cleaning brush. 5. 前記クリーニングブラシの感光体と接触する面及び内部方向への樹脂の塗布が浸漬法によって行なわれるものであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4, wherein the resin is applied to a surface of the cleaning brush that contacts the photoconductor and to an inside of the cleaning brush by an immersion method. 前記クリーニングブラシにフリッカーバーが付設されていない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 image forming apparatus according to claim 1, wherein a flicker bar is not provided on the cleaning brush. 前記クリーニングブラシが、電子写真感光体の回転とは順方向に回転し、摺擦することによって、前記電子写真感光体上の残留粉体をクリーニングす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。7. The cleaning brush according to claim 1, wherein the cleaning brush rotates in a forward direction with respect to the rotation of the electrophotographic photosensitive member, and rubs the cleaning brush to remove the residual powder on the electrophotographic photosensitive member. An image forming apparatus according to any one of the above. 前記電子写真感光体を構成する感光層が電荷発生層及び電荷輸送層からなり、電荷輸送層はさらに、無機フィラーを含有しない無機フィラー非分散電荷輸送層と、無機フィラー分散電荷輸送層から構成され、無機フィラー分散電荷輸送層中に、平均粒径0.3〜0.7μmの無機フィラーが、無機フィラーを含有する全電荷輸送層の20重量%以上、35重量%以下を含有してな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。The photosensitive layer constituting the electrophotographic photoreceptor includes a charge generation layer and a charge transport layer, and the charge transport layer further includes an inorganic filler non-dispersed charge transport layer containing no inorganic filler, and an inorganic filler dispersed charge transport layer. The inorganic filler dispersed in the charge transport layer, wherein the inorganic filler having an average particle size of 0.3 to 0.7 μm comprises 20% by weight or more and 35% by weight or less of the entire charge transport layer containing the inorganic filler. The image forming apparatus according to claim 1, wherein: ステアリン酸亜鉛、若しくはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の何れかの潤滑剤を前記電子写真感光体の表層に直接、若しくは間接的な塗布手段を用いて付与することによって、摩擦係数の低減化を図り、オイラーベルト方式で測定した摩擦係数が画像形成時0.20〜0.45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。By applying either a zinc stearate or a polytetrafluoroethylene (PTFE) lubricant to the surface layer of the electrophotographic photoreceptor using a direct or indirect coating means, the friction coefficient can be reduced. 9. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a coefficient of friction measured by an Euler belt method is 0.20 to 0.45 during image formation. 前記電子写真感光体に対する静電潜像形成時の帯電が、帯電部材を前記電子写真感光体にニップを持つ面接触で行なわれ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 image according to any one of claims 1 to 9, wherein charging of the electrophotographic photosensitive member at the time of forming an electrostatic latent image is performed by surface contact of a charging member having a nip with the electrophotographic photosensitive member. Forming equipment. 前記電子写真感光体に対する静電潜像形成時の帯電が、帯電部材と電子写真感光体間とを30〜100μm離して非接触の状態に保持して行なわれ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。4. The method according to claim 1, wherein the charging of the electrophotographic photosensitive member at the time of forming the electrostatic latent image is performed by keeping a charging member and the electrophotographic photosensitive member in a non-contact state with a distance of 30 to 100 [mu] m. 10. The image forming apparatus according to any one of 9 above. 請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成装置に用いられる電子写真感光体、帯電装置、クリーニングブレード及びクリーニングブラシから構成されるクリーニング装置、潤滑剤塗布手段を用いて、画像形成を行なうことを特徴とする間接電子写真法による画像形成方法。12. Forming an image using an electrophotographic photoreceptor, a charging device, a cleaning device including a cleaning blade and a cleaning brush, and a lubricant applying unit used in the image forming apparatus according to claim 1. An image forming method by an indirect electrophotographic method, characterized by comprising: 請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成装置に用いられる電子写真感光体、帯電装置、現像装置、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードとで構成されるクリーニング装置、潤滑剤付与部材より選ばれる少なくとも1つのユニットを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。An at least one selected from an electrophotographic photosensitive member, a charging device, a developing device, a cleaning device including a cleaning brush and a cleaning blade, and a lubricant applying member used in the image forming apparatus according to claim 1. A process cartridge which integrally supports two units and is detachable from an image forming apparatus main body.
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