JP2004258588A

JP2004258588A - Image forming apparatus and process cartridge

Info

Publication number: JP2004258588A
Application number: JP2003052281A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagame; 宏永目; Katsuichi Ota; 勝一大田; Hidetoshi Kami; 英利紙
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus equipped with a photoreceptor having a frictional resistance suitable to suppress defective cleaning in the case of using spherical toner having high average roundness and pulverized toner including fine particles, and suitable to attain an image of good quality free from surface staining, and a process cartridge. <P>SOLUTION: By setting the photoreceptor 1 having the frictional resistance of ≥45gf and ≤200gf, and having such a surface performance that a ten-point average roughness RzJIS is ≥0.1μm and ≤1.5μm, or the maximum height Rz is 2.5μm in the image forming apparatus and forming the image, deformed toner and the spherical toner can be efficiently cleaned, and surface staining on a copied sheet is prevented. Besides, by making a lubricant applied on the photoreceptor 1, not a uniform film, but a non-uniform film, the abnormal reduction of the frictional resistance is prevented, then, the deterioration of the image is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適正な摩擦抵抗に維持された電子写真感光体を搭載した間接電子写真方式を用いた画像形成装置及び前記画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジに関するものである。
【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では、電子写真感光体である感光体を中心に、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−Ａｓ_２Ｓｅ_３など）、アモルファスシリコン系（ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−Ｓｉ：Ｇｅ：Ｈなど）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として使用されている。
【０００３】
有機感光体の構成は、感光層が電荷輸送層及び電荷発生層の２層より構成される機能分離型感光体と、電荷発生材料及び電荷輸送材料が混合された単層より構成される感光体とに分類できる。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。
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、感光体との間を３０μｍ以上１００μｍ以下に離して配置する非接触帯電法等がある。前記非接触帯電法は近接帯電法とも称されている。
帯電装置には直流電圧、または交流電圧を重畳した直流電圧が印加されて、感光体は４００Ｖ以上８００Ｖ以下に帯電される。機能分離型の有機感光体では通常マイナス帯電である。
【０００４】
帯電工程を終了した感光体には、原稿像の光書き込みが行われ、感光層中に静電潜像が形成される。デジタル方式の場合、感光体に照射される光源としてＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）素子またはＬＥＤ（ＬａｓｅｒＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）アレイが使用され、ドットパターンの画像が照射される。静電潜像は、反転現像方式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。反転現像方式は、露光された部分が画像、帯電々位部は背景部として表現されるので画像のＳＮ比を得るのに有効である。
【０００５】
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。
トナーをクリーニングするために使用されるクリーニング装置は、小型化という面で有利なゴム材を使用したクリーニングブレード方式が一般的である。クリーニングブレードの材料には、ポリウレタンゴム、ネオプレンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等があるが、クリーニング性及び耐久性等に優れたポリウレタンゴムが多く使用される。
クリーニング部材は金属支持体にホットメルトなどで板状のゴムシートであるゴムブレードを固定したもので、感光体上に残留するトナーや紙粉その他の異物などから成る残留粉体をスクイズして除去するように、ブレードエッジ部が感光体面に線接触するように取り付けられる。ブレードエッジ部が感光体に当接する設置方向は、感光体の回転する方向に設置する順方向設置又は逆方向設置のいずれかであるが、本発明ではスクイズ性の高い逆方向つまりカウンター方向での設置が望ましい。
【０００６】
回転する感光体とブレードエッジとの間に常に隙間が生じないように当接させる事によって、感光体上の残留粉体は１００％クリーニングされる。
しかし、感光体、特に有機感光体にはポリウレタンゴムが密着しやすい性質があるため、無垢の状態で、カウンター方向にクリーニングブレードを当接した場合には、摩擦抵抗が極めて大きくなるため、ブレードが感光体に強く食い込み、感光体が回転出来なくなる事態に陥る。
【０００７】
この様な状態でトナーを感光体、クリーニングブレードの双方にまぶす事によって、感光体の回転を容易にさせることができるが、感光体表層全域に亘って十分に摩擦抵抗を下げることはできないため、局部的にブレードのエッジ部が感光体の回転方向に引きずられては戻る、所謂スティックスリップ現象を生じる。この現象が生じると、感光体とブレード間に数μｍから数十μｍの隙間が生じるため、現像に使用しているトナー径が比較的大きなトナーであっても、トナー抜けが起こり帯電部材のみ成らず、画像品質も低下させる要因となる。通常、トナーの重量平均粒径は４〜８μｍ程度で有るが、粉砕トナーの場合粒度分布が大きいため、１μｍや２μｍ程度の小粒径トナーも含まれる。平均円形度が０．９８以上１．０以下とほぼ真円のトナー、例えば、重合法で造られたトナーの場合は、粒径が比較的揃っており、粒度分布が粉砕トナーに比べて狭いので微小粒径が混入する割合は少ない。
【０００８】
一方、感光体及びクリーニングブレードは長期間にわたって使用すると、感光体はクリーニングブレードの摺擦、キャリア、トナーの固まり等で、また、クリーニングブレードは感光体上に付着した異物及びオゾンや窒素酸化物等で構成されるコロナ生成物でエッジ部が劣化し摩耗や欠損を生じる。一定以上の欠損が生じた場合にクリーニング不良を起こし易くなる。この場合でも感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦抵抗が大きく関与する。摩擦抵抗が小さいほど欠損の許容範囲が広がり、クリーニング性は良好に維持される。
【０００９】
感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗に言及した特許文献としては、次のようなものがある。
特許文献１によれば、光受容部材表面の摩擦抵抗が上昇するとクリーニングブレードの劣化を促進し、残留トナーのクリーニング性が低下してクリーニング不良が発生する。
特許文献２によれば、クリーニングブレードは弾性に優れているが、表面摩擦抵抗が大きいために、感光体ドラムへの圧着力と感光体ドラムとの摩擦力の相関によってはクリーニング先端が感光体ドラムの回転方向に折れ曲がってしまう所謂「めくれ」が生じて、正常なクリーニングが出来なくなる。
特許文献３によれば、有機感光体は残留トナーの除去に用いられるクリーニングブレードとの摩擦抵抗が大きく、前記感光体表面のクリーニングにより摩耗したり、あるいは感光体表面を傷つけてしまう。
【００１０】
特許文献４によれば、クリーニング時の感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗が上昇し、ブレードの反転が起こりやすくなる。
特許文献５によれば、感光体の摩擦係数が上昇し、クリーニング部材間の摩擦抵抗が上昇することによって、クリーニング部材の感光体面での微振動やよじれ、トナーのクリーニング不良が起こりやすくなる、その結果感光層の摩耗が促進され感光体寿命が低下する。
残留粉体のクリーニング性を良くし、クリーニング性を維持するためには、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗を出来るだけ小さくし、クリーニングブレードのエッジが捲れないようにすること、感光体表層の１０点平均粗さや最大高さなどを示す表面粗度をトナー粒径、特に微小粒径以上の大きさにしないこと、及びクリーニングブレードエッジが感光体の構成物や硬い異物によって、トナー抜けが生じるような欠損ができないようにすることが重要である。摩擦抵抗を出来るだけ小さく抑えることができれば、クリーニングブレードの捲れが抑えられるため、トナー径より大きい表面粗度であってもトナー抜けを抑止することも可能となる。
【００１１】
摩擦抵抗を規定した特許文献には以下の例がある。
特許文献６は、ａ−Ｓｉ系の感光体について記載しており、光受容部材表面の摩擦抵抗を０．１ｇｆ以上１５０ｇｆ以下の範囲であるシリコン原子を母体とする層構成とする事により摩擦で発生するブレードのビビリが少なく、ブレードの劣化を抑えることが出来る。この事により優れたクリーニング性、使用できるトナーの種類も格段に広げることが出来る。
なお、この特許文献は、感光層に使用されるシリコン原子を母体とし、水素原子及び炭素原子を含む非単結晶又は非単結晶水素化炭素膜によって良好なクリーニング性を可能にするものであり、外部から潤滑剤を付与する事によって摩擦抵抗を下げる事は記載していない。
【００１２】
この摩擦抵抗の測定手段は、例えば、ＨＥＩＤＯＮ社の動歪み測定器を用い、スチレンを主成分とする平均粒径６．５μｍの現像剤を介し、幅５ｃｍでＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下の弾性ゴムブレードを２０ｇ／ｃｍの押圧で圧接した状態で、光受容部材を４００ｍｍ／ｓｅｃのスピードで移動させる事により測定するものである。
感光層表面の摩擦抵抗を好適な範囲にすることによりクリーニング性を向上させることができるが、ａ−Ｓｉ感光体の場合、有機感光体とは表面物性が異なるため、有機感光体にはその数値をそのまま適用することはできない。また、測定法は本発明中に記載の方法とは異にする。
ａ−Ｓｉ系感光体はオゾンの影響を受けて低抵抗のＳｉＯ_２が形成されやすいため、感光体表層の摩擦抵抗は次第に上昇する傾向があり、使用中に規定の摩擦抵抗を逸脱する危険性がある。
【００１３】
特許文献７は、感光体の回転トルクの測定、または感光体に当接する回転体の回転トルクの測定による方法で、トナーの無い状態で感光体にブレード状ウレタンなどの弾性部材を当接し、感光体を回転させるときに負荷のかかったトルクを測定する方法である。この方法も、摩擦抵抗を測定する有効な方法の１つであるが、この方法は感光体にかなりの負荷がかかるため、測定の安定性に問題があり、本発明中に記載の測定方法とは異なり、また、測定値も記載されていない。
感光体とクリーニングとの間の摩擦抵抗が増大すると、クリーニングブレードのエッジ部が感光体の回転方向に引っ張られては戻るというスティックスリップ現象が起こり易くなり、１〜３μｍ程度の微粒子を含み、平均円形度が０．９１〜０．９４程度の異形状のトナー、例えば、粉砕法で作製されるトナーや、平均円形度が０．９８〜１．０程度に大きい球形トナー、例えば、重合法で作製されるトナーは、クリーニングされにくくなり、コピー用紙は地肌汚れのある画像品質となる。
【００１４】
また、感光体へのクリーニングブレードの食い込み力が高くなるため、感光体表面が傷つき表面粗度である１０点平均粗さＲｚ_ＪＩＳ、や最大高さＲｚ等が大きくなり、画像品質に筋ムラなどが起こりやすくなる。更に、感光体へのクリーニングブレードの食い込み力が高くなるため、感光層の摩耗が促進されスクラッチが発生し、表面粗度が大きくなり、感光体の耐久性が維持できないため寿命が短く成る。
また、感光体へのクリーニングブレードの食い込み力で、クリーニングブレードエッジが摩耗したり、欠けが生じ易くなり、筋状にクリーニング不良が生じたり、全面的なクリーニング不良が起こり易くなる。
また、感光層へのコロナ生成物の付着力が抑制されるため、コロナ生成物が除去されず、感光体表層の表面摩擦抵抗率が低下し、画像流れなどの画像品質の悪化が起こりやすくなる。
【００１５】
また、コロナ生成物のクリーニングブレードへの付着が生じるため、ブレードの化学的劣化による硬化、ブレードエッジの欠けなどが起こりやすくなる。ブレードの寿命が短く成り、さらにクリーニング不良が生じ画像上に筋状模様が生じやすくなる。
また、クリーニングブレードの感光体への食い込み力が高まり、不快感を伴う所謂ドラム鳴きも起こる事がある。
このように、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗が大きくなることによって様々な問題が発生し、画像品質の低下のみならず、感光体、クリーニング部材の寿命低下をもたらす。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−１６２８０２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４２３７１号公報
【特許文献３】
特開２００１−２６５０３９号公報
【特許文献４】
特開２００１−６６９６３号公報
【特許文献５】
特開２００２−２５８６６６号公報
【特許文献６】
特開平１１−２４９３２８号公報
【特許文献７】
特開平８−４４２４５号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑み、平均円形度の高い球形トナーや、微粒子を含む粉砕トナーなどを使用したときに生じるクリーニング不良を抑止し、地肌汚れのない画像品質が提供可能な、好適な摩擦抵抗を有する感光体を搭載した画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の本発明は、電子写真感光体に帯電装置を用いて均一帯電を行った後、ＬＤ素子若しくはＬＥＤアレイを光源とするデジタル光書き込みにより静電潜像を形成して、トナーとキャリアから成る２成分現像剤で顕像化し、顕像後のトナー像を転写装置で被転写体に転写し、残った残留粉体をブレード方式のクリーニング装置でクリーニングする、間接電子写真方式を用いた画像形成装置において、前記画像形成装置は、摩擦抵抗を測定する手段が、一定の幅のポリウレタン平型ベルトを非回転状態に固定した感光体の円周方向に沿って、一定の接触面積を持つように垂らし、ベルトの一方に荷重を掛け、もう一方にフォースゲージをセットして、前記ポリウレタン平型ベルトの引っ張り荷重を測定する事によって行われるものであり、１０点平均粗さＲｚ_ＪＩＳが０．１μｍ以上１．５μｍ以下、若しくは最大高さＲｚが２．５μｍ以下の表面粗度を有し、且つＪＩＳ−Ａ硬度７０度以上８０以下、幅５ｍｍ、長さ３２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、自重４．５８ｇのポリウレタン平型ベルトに１００ｇの荷重を掛け、円周方向の接触長さを３ｍｍ及び接触面積を１５ｍｍ^２としたときに測定される引っ張り荷重である摩擦抵抗Ｒｆが、４５ｇｆ＜Ｒｆ＜２００ｇｆとなる表面性を有する電子写真感光体を使用して画像形成を行う事を特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、クリーニングブレードが当接する電子写真感光体表面層の全領域にわたって、潤滑剤が不均一に付与される事を特徴とする画像形成装置である。
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、クリーニングブレードが１０ｇ／ｃｍ以上２５ｇ／ｃｍ以下の当接圧で電子写真感光体表面に当接するポリウレタンゴムである事を特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、クリーニングブレードの前記電子写真感光体と当接するエッジ部の最大谷深さＲｖが４０μｍ以下である事を特徴とする画像形成装置である。
請求項５に記載の本発明は、請求項３または４に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、クリーニングブレードの前記電子写真感光体と当接するエッジ部の最大谷深さＲｖが３０μｍ以下である事を特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
請求項６に記載の本発明は、帯電装置、現像装置又はクリーニング装置より選ばれる少なくとも１つの装置と電子写真感光体とを一体に支持し、間接電子写真方式で画像形成を行うための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おいて、前記プロセスカートリッジは、１０点平均粗さＲｚ_ＪＩＳが０．１μｍ以上１．５μｍ以下、もしくは最大高さＲｚが最大で２．５μｍであり、且つＪＩＳ−Ａ硬度７０度以上８０度以下、幅５ｍｍ、長さ３２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、自重４．５８ｇのポリウレタン平型ベルトに１００ｇの荷重を掛けて、円周方向の接触長さを３ｍｍ及び接触面積を１５ｍｍ^２とするときに測定される静止状態での引っ張り荷重である摩擦抵抗Ｒｆが、４５ｇｆ＜Ｒｆ＜２００ｇｆとなる表面性を有する電子写真感光体を搭載した事を特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２２】
請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、クリーニングブレードが当接する電子写真感光体の全領域にわたって潤滑剤が不均一に付与されている事を特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、クリーニングブレードが１０ｇ／ｃｍ以上２５ｇ／ｃｍ以下の当接圧で前記電子写真感光体表面に当接するポリウレタンゴムである事を特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２３】
請求項９に記載に本発明は、請求項８に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、クリーニングブレードの前記電子写真感光体と当接するエッジ部の最大谷深さＲｖが４０μｍ以下である事を特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
平均円形度が０．９６以上１．０以下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４μｍ以上６μｍ以下の粉砕トナーに混在する１μｍ以上２μｍ以下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２μｍ以上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。
このよう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。
【００２５】
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有るが、現実にはかなり困難である。例えば、感光体表層において、局部的に摩擦係数がコロナ生成物の付着、トナー構成物又は被転写体の結着樹脂などにより高いレベルにあると、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無くても、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。
上述したように、微粒子を多く含有する粉砕法で作製されたトナーや、重合法で作製された平均円形度の高い重合トナーは、初期より、あるいは長期に使用することによって、クリーニング不良を起こりやすくする。このクリーニング不良の主たる要因として、感光体の表面粗度、摩擦抵抗、クリーニングブレードエッジの谷深さ若しくは欠け、またはブレードの当接圧若しくは線圧があり、これらの要因が大きく掛かり合って起こる事が、本発明者等の検討で明らかになった。
すなわち、上記した項目を好適な範囲に設定することで、クリーニング不良が抑止でき、地肌汚れのない画像品質を提供できる最善の手段であると確認することができて発明に到った。
【００２６】
以下、発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
間接電子写真方法を用いた画像形成装置の概略図を図１に示す。
画像形成装置の基本構成は、図１に示すように、感光層膜厚が１０μｍ以上３０μｍ以下の感光体１を中心に感光体に帯電電位が４００Ｖ以上１０００Ｖ以下の範囲になる様に電荷を与えるための、接触帯電、非接触帯電、コロナ帯電方式のうち何れかの帯電装置２、原稿をＣＣＤ（電荷結合素子）で読みとり、帯電後の感光体に静電潜像である静電コントラストを形成するためのＬＤ素子、またはＬＥＤアレイを光源とする画像露光装置３、静電潜像を現像するための１成分現像剤である磁性トナーまたは２成分現像剤であるトナーとキャリアとからなる現像剤が、投入されたバイアスを印加された磁気ブラシ方式の現像装置４、感光体上のトナー像をコピー用紙に転写するためのトナーとは逆極性の電圧を印加された転写装置５、感光体とコピー用紙を静電的に引き離すための分離装置６、感光体上の残留粉体を清掃するための、クリーニングブレード７２単体で構成されるか、さらには直毛状またはループ状のクリーニングブラシ７１を併用して構成されるクリーニング装置７、トナー像をハードコピー化するためのヒーターを有する定着装置８及びコピー用紙９が配置された構成である。
【００２７】
図２及び図３はプロセスカートリッジの概略図である。図２は感光体、帯電装置及びクリーニング装置より構成されるプロセスカートリッジの概略図であり、図３は、感光体、帯電装置、クリーニング装置及び現像装置より構成されるプロセスカートリッジの概略図である。プロセスカートリッジは画像形成装置から着脱自由で画像形成装置を構成する一部とすることができる。
感光体と帯電装置、クリーニング装置、現像装置等を組み合わせて、プロセスカートリッジ化するメリットは、メンテナンスの面で有利であり、上記した部品または装置に起因した故障を起こした場合、プロセスカートリッジを交換するだけで、早期に現状回復させることが出来るため、サービス時間の短縮が行えることが出来る点にある。
【００２８】
本発明で使用される感光体１は図４に示されるような層構成を有し、例えば、肉厚が０．６ｍｍ以上３ｍｍ以下の、ＪＩＳ規定の３００３系アルミニウム合金製ドラムを導電性支持体として、順に下引き層、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とから構成される。
下引き層は残留電位が増大しないような材料が用いられ、画像形成に必要な帯電電位、静電コントラスト及びモアレ防止、ドットパターンの再現など均一画像を確保するために形成される。
【００２９】
下引き層に使用される樹脂には、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、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。また、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を分散し含有させてもよい。これらの下引き層は、適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。
更に本発明の下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えばゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層も有用である。
【００３０】
電荷発生層は、画像露光装置３によって照射された書き込み光によって、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有れば、無機系、有機系を問わずいずれの材料も使用可能である。
無機系材料の電荷発生材としては結晶セレン、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・シリコンなどがある。
【００３１】
また、有機系の電荷発生材には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−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−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−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−ル系顔料などがある。
【００３２】
電荷発生層に必要に応じて用いられるバインダ−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−ボネ−ト、ポリアリレート、シリコ−ン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラ−ル、ポリビニルホルマ−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−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−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出来る。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。
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出来る。
【００３３】
正孔輸送物質としては、以下に記載す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−ル誘導体、オキサジアゾ−ル誘導体、イミダゾ−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−ル誘導体、トリアゾ−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−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出来る。
【００３４】
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。
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−放電分解法、イオンプレ−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出来る。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−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−ルミル、アトライタ−、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、形成出来る。塗布は、浸漬塗工法やスプレ−塗工法、ビ−ドコ−ト法などを用いて行うことが出来る。
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、０．０１μｍ以上５μｍ以下が適当であり、好ましくは０．０５以上２μｍ以下である。通常は０．１以上０．３μｍ以下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。
【００３５】
電荷輸送層は十分な帯電電位と、画像形成に必要な十分なコントラスト電位を確保するために形成される。電荷輸送層には一般的に極性依存性が少なく、１０^１４（Ω・ｃｍ）以上１０^１８（Ω・ｃｍ）以下の体積抵抗率を有するポリカーボネート系の材料がバインダー樹脂として多く使用され、ドナー、酸化防止剤などの材料が添加される。
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出来る。
【００３６】
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。
１）主鎖および、または側鎖にカルバゾ−ル環を有する重合体には、例えば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾ−ル、Ｎ−アクリルメチルカルバゾール等の化合物がある。
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、ポリスチレン誘導体、フタロシアニン誘導体等の化合物がある。
３）ポリシリレン重合体には、例えば、ポリ−メチルフェニルシリレン、ポリ−Ｎ−プロピルメチルシリレン等の化合物がある。
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、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（４−フェニルアミノ）フェニル−ｐ−フェニレンジアミン等の化合物がある。
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、キノキサリン誘導体等の化合物がある。
【００３７】
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、ブロック重合体、グラフト重合体、スタ−ポリマ−又は電子供与性基を有する架橋重合体等を用いることも可能である。
また、本発明における高分子電荷輸送物質として、主鎖および、または側鎖にトリアリールアミン構造を有するポリカーボネートが有効に使用される。
一方、バインダー成分として用いることのできる高分子化合物としては、例えば、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂（ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＣタイプ、ビスフェノールＺタイプ或いはこれらの共重合体）、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂などの熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの高分子化合物は単独または２種以上の混合物として、また、電荷輸送物質と共重合化して用いることができる。
【００３８】
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。膜厚は１０μｍ以上３０μｍ以下程度である。
本発明で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出来る。
【００３９】
図５は、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との２層から構成されていることを示す。
電荷輸送層の最表層には感光体の耐久性向上のために、図５に示すように、体積抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍ以上１０^１４Ω・ｃｍ以下で、平均１次粒径が０．３μｍ以上１．０μｍ以下のアルミナや酸化チタンなどの無機フィラーを１重量％以上４０重量％以下に分散することが出来る。
添加するフィラーの粒径や量は画像品質を劣化させない範囲の添加に限定される。
【００４０】
感光層は浸積塗工法やスプレー法などの方法で塗工されるが、感光層の表面状態は画像品質に影響を与える。１０点平均粗さＲｚ_ｊｉｓ、最大高さＲｚなどの表面粗度が大き過ぎると画像の均一性が不良になり、転写後の残留粉体のクリーニング性が低下する。一方、０．１μｍ以下と余りに小さいと感光体とブレードとの間の密着性が良くなりすぎて、回転に支障がでることがあるため、感光体の表面粗度は初期から、寿命まで一定の範囲に維持されることが望ましい。
表面粗度が所定の範囲を越えると、トナー、紙粉及びキャリア等、転写後の残留粉末のクリーニング不良を生じやすくなり、画像品質の低下のみならず、クリーニングブレードの摩耗促進やエッジの欠けなどを起こしやすくなる。クリーニング不良を起こさないためには、１０点平均粗さＲｚ_ｊｉｓは０．１μｍ以上１．５μｍ以下、または最大高さＲｚは２．５μｍ以下に抑える事が必要である。これは粉砕トナーのように、重量平均粒径が４μｍのトナーであっても１μｍ程度のトナーが多数混入しているため、表面祖度が大きいと感光体とトナーとの間の隙間を抜けて、クリーニング不良を起こすためである。比較的粒径がそろっているといわれる重合法で作製されたトナーの場合には、転がりながら少しの隙間にも入り込んでいくため、粉砕トナー以上にクリーニング不良が起こりやすい。表面粗度はクリーニング不良を起こす重要な要因の１つであるが、クリーニング不良を起こす別の要因としては感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦抵抗がある。有機感光体とポリウレタン系のゴムブレードとは密着性が高く、摩擦抵抗がめて高い。
【００４１】
したがって、感光体に一定の荷重をかけ当接した状態ではクリーニングはもとより、駆動を与えても感光体を回転させる事は出来ない。現像に使用するトナーを感光体表面にまぶす事によって、感光体に回転を与えることが可能となるが、感光体間に粒子が介在した事による摩擦抵抗の緩和であって、依然として摩擦抵抗は高い状態にある。
【００４２】
本発明には、クリーニングブレードとしてＪＩＳ−Ａ硬度が７０度以上９０度以下、肉厚が１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のポリウレタンゴムを使用する事が出来る。通常肉厚は１．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。感光体に当接するブレードのエッジは短冊状にカットした平型形状でも、ナイフエッジ状でも良い。
ゴムブレードは剛性ではないためブレードエッジが感光体の回転方向に引きずられ、戻る現象、所謂スティックスリップ現象を生じるが、この引きずられる度合いは感光体とブレードとの間の摩擦抵抗の大きさに依存する。ブレードが感光体の回転方向に引きずられ戻る際に、感光体とブレードとの間に隙間が生じると、その隙間の大きさに応じたクリーニング不良が発生する。すなわち、摩擦抵抗が低いと感光体との間で滑りを生じるため、ブレードエッジが引かれることが無くなるため、クリーニング不良は改善される方向にある。すなわち、感光体とブレードとの間の摩擦抵抗は低いことが重要である。
【００４３】
摩擦抵抗を減じて、維持する手段には、感光体表層から略１μｍ以上１０μｍ以下の深さ方向に潤滑剤を添加する内添法、クリーニングブラシや専用のブラシを用いて、潤滑剤を間接的に付与する方法、または潤滑剤を粉末の状態、フィルムの状態で直接付与する方法、エアー状の潤滑剤を感光体表面に吹き付ける方法である外添法等があり、本発明では使用されるシステムに応じていずれかひとつの方法が選択して使用される。潤滑剤の付与目的は摩擦抵抗を減じる以外に、感光体の表面粗度、クリーニングブレードエッジの谷深さ若しくは欠けを出来るだけ劣化させないようにする保護手段も意図する。
潤滑剤は感光体表層の画像品質低下、耐久性等の影響を及ぼさないものであれば、ほとんどの潤滑剤が使用可能であるが、特にはポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛などが有効に使用できる。
【００４４】
写真１は、潤滑剤を感光体上に不均一に塗布したときの状態を示す。
潤滑剤を感光体に付与する場合には、写真１に示すように不均一に塗布される事が望ましい。
写真は、ＰＨＩ社のＱｕａｎｔｕｍ２０００型走査型Ｘ線光電子分光装置、Ｘ線源にＡｌＫαを用いてＦ元素についてマッピング分析したもので、筋状の部分すなわち山の部分がＦ元素の多いところに相当する。なお、観察用の感光体サンプルはリコー製イマジオＭＦ２２００機のプロセスカートリッジのブレードクリーニング部に、弾性部材（イノアック社製ウレタンフォーム）を内蔵した厚みが２００μｍのフッ素樹脂シート（ニチアス社、タイプ９００１）を感光体に均等に当接するように設置して、２万枚の通紙ランニングを行うことによって作製した。
【００４５】
写真２は、潤滑剤を感光体上に均一に塗布したときの状態を示す。
潤滑剤は、塗布開始時は殆どの場合、不均一の状態であり、次第に全面につながった膜状に進行するが、ブレードの当接圧が軽い場合、付与量が多い場合には切れ目が少なくなり写真２の様に全面膜状に成りやすい。この様な状態では摩擦抵抗が低下しすぎとなり、帯電時のコロナ生成物の削り取られが出来なくなり、益々感光体表面の表面抵抗率の低抵抗化が進み画像品質が悪化する。
潤滑剤を写真１のように不均一に付与させるようにする事によって、コロナ生成物の連続膜を断ち切り、コロナ生成物を削り取りやすくする事が出来る。不均一に付与する手段は潤滑剤の付与量をコントロールしたり、クリーニングブレードの当接圧の好適化、付与手段の適正化などによって行う。付与手段としては、潤滑剤のブラシに当接する力をコントロールして、ブラシを介して潤滑剤を感光体に付与する方法を用いて、現像剤に潤滑剤を適当量添加して、感光体に付与する。
【００４６】
本発明で摩擦抵抗を測定する方法、および規定は次の方法で行う。測定法の概略図を図６に示す。
幅５ｍｍ程度にカットしたポリウレタンゴム、またはクリーニングブレードに使用する平型状のゴムを、ある角度で固定した感光体の円周方向に垂らし、感光体との接触長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で接触するように設定し、一方にはベルトが感光体に密着させるための荷重、例えば分銅をかけ、もう一方端には、ベルトを引っ張った時の荷重を読みとるためのデジタルフォースゲージを取り付ける。
本発明では摩擦抵抗はデジタルフォースゲージを引っ張り、ベルトが動いたときの読みとり数値（Ｆ）から分銅の荷重（Ｗ）を引いた値（Ｆ−Ｗ）を摩擦抵抗（Ｒｆ）と規定する。すなわち、
Ｒｆ＝Ｆ−Ｗ（ｇｆ）
である。
ベルトと感光体との接触長さ若しくは接触面積が大きいほど引っ張るときの荷重が大きくなり、測定誤差も大きくなる。ベルトの幅を５ｍｍとするならば、接触面積は４０ｍｍ^２程度が限度で、好ましくは１０ｍｍ^２以上２０ｍｍ^２以下が好ましい。
【００４７】
以下に具体的な測定例を示す。
ＪＩＳ−Ａ硬度が７０度以上８０度以下、幅５ｍｍ、長さ３２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、自重４．５８ｇのポリウレタン平型ベルトに１００ｇの荷重を掛けて、引っ張り上げる角度θを４０度に設定すると、ウレタン平型ベルトの円周方向の接触長さは３ｍｍ及び接触面積は１５ｍｍ^２となる。また、θが５５度の時、接触長さは７ｍｍ及び接触面積は３５ｍｍ^２である。
この場合荷重は１００ｇが好適で、軽いと感光体との接触が不均一になり、重いと感光体に対する押圧が増加するため、摩擦抵抗に暴れが大きくなり、測定上の信頼性が失われる。引っ張り速度は５ｍｍ／ｓｅｃ以上１５ｍｍ／ｓｅｃ以下である。
ＪＩＳ−Ａ硬度は７０度以上８０度以下で有れば良く、８０度を超えると柔軟性に乏しくなり、感光体への均一な密着性が低下し、７０度未満では、感光体に対する負荷が大きくなるため、測定上バラツキが生じやすい。
【００４８】
図７は、ポリウレタン平型ベルトと感光体との接触面積を１５ｍｍ^２と３５ｍｍ^２とに設定したときの摩擦抵抗の関係を示している。摩擦抵抗は５点の平均値である。
関係式は、
Ｙ＝５．００７５Ｘ−１８５．９５（Ｒ^２＝０．９８）
である。
ただし、Ｙ：接触面積３５ｍｍ^２Ｘ：接触面積１５ｍｍ^２
接触面積１５ｍｍ^２と３５ｍｍ^２との間の相関性が極めて高いため、測定は接触面積が１５ｍｍ^２又は３５ｍｍ^２のいずれの接触面積を用いても良いが、下記の記載内容から、１５ｍｍ^２の方が望ましい。
【００４９】
感光体表面には滑り性が必要で、摩擦抵抗をコントロールする手段はＰＴＦＥフィルム、例えば、ニチアス社製ＴＯＭＢＯ９００１、粉末状ＰＴＦＥ、例えば、ダイキン工業製ルブロンＬ−２、又はシリコーンオイル等の潤滑剤を直接もしくは、塗布ブラシを使用して間接的に付与する方法、又は感光体表層に潤滑剤を分散する方法等があるが、不均一付与という見地からすると液体より粉体を、それも塗布ブラシを介して、５０μｍ以上２００μｍ以下のＰＴＦＥフィルムを弾性部材を内包させて直接付与するのが望ましい。
摩擦抵抗測定の際にポリウレタン平型ベルトを使用するのはクリーニング部材にポリウレタンゴムを使用している関係上、実際に即した方法と言える。
【００５０】
横軸Ｘに摩擦抵抗、縦軸Ｙにオイラーベルト方式を用いた摩擦係数の関係を図８に示す。
摩擦係数の測定法は次の通りである。
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、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、式１より静止摩擦係数μｓを計算する。
μｓ＝２／π×ｌｎ（Ｆ／Ｗ）−−−−−−−−−− 式１
但し、μｓ：静止摩擦係数、Ｆ：読みとり荷重、
Ｗ：分銅の重さ、π：円周率
摩擦抵抗が大きくなるにつれ、摩擦係数はなだらかになり、接触面積が大きいほど測定できる範囲が狭くなるという傾向が見られる。図８では３５ｍｍ^２である。この事は測定される範囲が狭い事を意味する。
摩擦抵抗が大きくなるとブレードに掛かる感光体の負担が大きくなるため、感光体ブレード双方とも傷つきやすく、摩耗しやすくあるいはブレード、感光層に歪みを起こしやすくなる。すなわち、摩擦係数が０．３以上０．４以下と比較的低いレベルで有っても、ブレードは歪みを起こしやすいということを意味する。したがって、残留粉体のクリーニング性を良好に行うためには摩擦抵抗は出来るだけ低い方が好ましいことが判る。
【００５１】
画像形成装置における摩擦抵抗は残留粉体のクリーニング性で決定される。
図９及び図１０に１０点平均粗さＲｚ_ＪＩＳをパラメータとして、接触面積を１５ｍｍ^２としたときの摩擦抵抗とクリーニング性との関係を示す。クリーニング性は５段階表示である。但し、図９はクリーニングブレードエッジ部の最大谷深さＲｖが１０μｍ以下、図１０は４０μｍ以上６０μｍ以下の場合を示す。クリーニング性ランクはコピー画面上の地肌汚れランクを表す。
５段階表示とは、地汚れのないクリーニング性良好な場合をランク５、実用上は問題ないが、点状に少し生じた場合をランク４とし、以下濃度、幅共大きくなるにつれランクは低下し、最低をランク１とする。ランクは４以上が望ましく、好ましくはランク５で有る。高品位画像を達成するためにはランク５であることが必要である。
使用したトナーは重合法で作製された球形トナー（Ｘ社１６１６トナー）、画像形成装置はリコー社製イマジオＭＦ２２００である。
最大谷深さＲｖは、規定した長さの領域のブレードエッジの凹みである谷を光学顕微鏡で測定した数値を読みとる。
【００５２】
残留粉体のクリーニング性は、感光体の表面粗度又はクリーニングブレードエッジの状態に依存する。摩擦抵抗が低いほど、クリーニング性は良好であり、摩擦抵抗が高いほど悪化する事が判る。
以上の事から、摩擦抵抗Ｒｆに許容できる範囲は、
４５（ｇｆ）＜Ｒｆ＜２００（ｇｆ）
である事が好ましい。
【００５３】
すなわち、４５ｇｆ以下ではクリーニング性に関しては良好であるが、作像性に関してはトナーの滑りや、画像流れを誘因する事から好ましくなく、２００ｇｆ以上では作像性は問題ないが、クリーニング性に関して、スティックスリップ現象が起こり易いレベルに入るため、クリーニング不良を起こす確率が高くなり好ましくない。
クリーニングブレードは、使用するほど感光体と当接するエッジ部が摩耗したり欠けたりする。均一に摩耗する場合は何も問題ないが、欠けが生じた場合、その大きさに応じてクリーニング不良が発生する。摩擦抵抗が５０ｇｆ若しくは６０ｇｆと比較的小さい場合には、ブレードエッジの谷深さの許容幅が広くなるが、摩擦抵抗が大きくなると許容幅は狭くなる。クリーニングを良好に行うためには摩擦抵抗は２００ｇｆ以下であることが望ましく、最大谷深さは図９及び図１０などから４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下であることが残留粉体を良好にクリーニングする為に必要である。一方、クリーニングブレードの谷深さの好ましい最小値は０μｍである。但し、表面粗度が０．１以上０．２以下と十分に小さく、摩擦抵抗が４５ｇｆと十分に低ければ、最大谷深さは９０μｍ程度であっても、十分なクリーニング性を有するが、この状態での安定した維持は難しい。
【００５４】
残留粉体のクリーニング性を左右する要因として、前記した項目以外にクリーニングブレードの硬度、反発弾性率、感光体に対する当接圧がある。クリーニングブレードのゴム硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で７０度以上９０度以下、反発弾性率は３０％以上７０％以下のものが使用される。
平均円形度が０．９８以上１．０以下の球形度の高いトナーの場合、回転によると考えられるブレード下への潜り込みが有るため、ブレードエッジは捻れ難いものが望ましく、感光体とブレード間の隙間が完全に遮断されるような設置を行った上、ＪＩＳ−Ａ硬度は８０度以上９０度以下に硬いブレードを使用した方が好結果を得られ易い。
【００５５】
感光体に対する当接圧が高いと、ブレード自体の劣化を促進させ、感光体に摺擦傷を与え、また捻れを増長させるために好ましくない。
通常当接圧または線圧は３０ｇ／ｃｍ前後あるいはそれ以上に設定されるが、本発明では１０ｇ／ｃｍ以上２５ｇ／ｃｍ以下であることが好ましい。１０ｇ／ｃｍ以下では、長時間の使用ではブレードの摩耗や、コロナ生成物による化学劣化などで感光体の緩やかな凹凸を吸収出来ない場合が有り、感光体とブレード間に僅かに隙間を生じ、クリーニング不良を起こす場合がある。
一方、有機感光体に対する線圧が２５ｇ／ｃｍより５ｇ／ｃｍ程度オーバーしても直ちに感光体及びブレードエッジが劣化することは無いが、それ以上に高くすると長時間の使用により当接圧の影響が次第に現れる。当接圧の影響でブレードの摩耗が促進されたり、不特定の位置に捻れ等が起こり、局部的に感光体に深い摺擦傷を起こしやすくなる。また、硬い異物等がクリーニングブレードで強く抑えられると、感光体にスクラッチが起こるばかりか、ブレードにも傷が入り、エッジに欠けを生じやすくなる。すなわち、感光体、ブレードとも耐久性が短くなる。
【００５６】
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。
【実施例】
評価に使用する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０．７５ｍｍに加工されたＪＩＳ規定３００３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、（化１）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、電荷輸送層を塗工した後、１３０℃２０分の加熱乾燥を行い、平均膜厚２８μｍの膜厚の有機感光体を作製した。平均膜厚は、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。
【００５７】
下記記載の「部」はいずれも重量部を表す。

【００５８】
【化１】

【００５９】
（実施例１、２及び３）
評価用の画像形成装置としてプロセスカートリッジ組み込みのリコー製イマジオＭＦ２２００を用意した。感光体にはφ３０ｍｍの３層構成の感光体を用意し、感光体表面には予めＰＴＦＥの粉末（ダイキン工業製、ルブロンＬ−２）を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦する事によって摩擦抵抗を減じる手段を講じ、３台用意したプロセスカートリッジ夫々に装着した。
プロセスカートリッジを構成する現像装置部には、重量平均粒径が約４．８μｍ、平均円形度が０．９２４の粉砕トナーに流動剤としてＳｉＯ_２を０．７％、ＴｉＯ_２を０．８％添加し、重量平均粒径が０．３μｍのステアリン酸亜鉛（ＳＺ２０００）を実施例１として０．０４％、実施例２として０．０３％及び実施例３として０．０２％添加した現像剤を各々投入した。現像剤のキャリアは、重量平均粒径６３μｍの磁性キャリア（ＦＰＣ−３００ＬＣ）である。ステアリン酸亜鉛は感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗を低減化するための調整材である。
【００６０】
クリーニングブレードにはＪＩＳ−Ａ硬度が７７度、肉厚が２ｍｍ、長さが３２０ｍｍ、支持体からエッジ部までの自由長が８ｍｍのポリウレタンゴムを使用し、ブレードの先端部にはポリフッ化ビニリデンの粉体をまぶした。クリーニングブレードの当接圧は２５ｇ／ｃｍに調節されたものを使用した。
プロセスカートリッジを画像形成装置に装着し、気温２２℃以上２５℃以下及び、相対湿度５６％ＲＨ以上６２％ＲＨ以下の環境において、Ａ−４サイズコピー用紙で５万枚の通紙ランニングを実施し、クリーニング性能にともなう画像品質、特に地肌部のトナー汚れについて評価した。評価位置はクリーニングブレードエッジ、感光体表面粗度の観測の関係から、感光体の中心域の幅５０ｍｍとした。
表面粗度の測定装置には東京精密社のサーフコム１４００Ｄ（ピックアップ：Ｅ−ＤＴ−Ｓ０２Ａ）、ブレード先端部の谷深さＲｖはキーエンス社の超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を各々使用し、観測位置は中央部の幅５０ｍｍとした。
通紙ランニング前後の表面粗度を１０点平均粗さＲｚ_ＪＩＳ及び最大高さＲｚで、摩擦抵抗Ｒｆ及びブレードの谷深さ（欠け）Ｒｖの結果を表１に示す。
【００６１】
評価した３例とも表面粗度の変化は少なく低いレベルにあり、クリーニング不良を起こすレベルではなかった。一方、摩擦抵抗は実施例３では５万枚の通紙ランニングで摩擦抵抗が約１３８ｇｆ迄上昇したが、クリーニングブレードの捻れや、スティックスリップ現象は起こらず、微小粒径のトナーも殆どクリーニングされており、クリーニング性に問題はなかった。その結果コピー上では、地肌汚れは確認されなかった。その他の画像品質も良好で、コントラスト良好な画像品質が再現された。
【００６２】
なお、潤滑剤の付与状態を確認したところ、写真１に示すように、Ｆ（フッ素）原子に濃淡が見られ、明らかに不均一な塗布に成っていることが確認された。
評価に使用した感光体の実施例１及び２のサンプルに付いて、気温２８℃、相対湿度９０％ＲＨの環境に４時間暗順応させて作像を行ったが、解像度が縦、横で５．６〜７．１（本／ｍｍ）を示し、ほぼ実用上問題のない良好な結果であった。
【００６３】
【表１】

【００６４】
（実施例４、５及び６）
感光体には、上記仕様により作製されたφ３０ｍｍの３層構成の感光体を用意し、感光体表面には予め前出ＰＴＦＥの粉末を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦する事によって摩擦抵抗を減じる手段を講じ、３台用意したプロセスカートリッジに各々装着した。
プロセスカートリッジに投入するトナーとして平均円形度が０．９８６、重量平均粒径が６．２μｍの懸濁重合法で作製されたリコー製重合トナー（試作品）に変えた以外、実施例１、２及び３に記載に同等の感光体を使用し評価を実施した。トナーの添加量は５重量％とした。
平均円形度の高い重合トナーを使用し、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗のレベルを実施例４、実施例５及び実施例６と変化させて、残留粉体のクリーニング性を評価した。結果を表２に示す。
【００６５】
球形度の高いトナーの場合には、球形度の低い粉砕トナーよりも摩擦抵抗に対する余裕度が低くなるが、実施例６において摩擦抵抗が１１６ｇｆと高くなった場合、詳細に確認した結果、微かに細線状に筋模様が確認された。表面粗度のレベルでは問題なかったが、ブレードに歪みが生じて、僅かに隙間が出来たためと思われる。ただし、このレベルでは実用性に問題があるレベルには到っていないと判断された。それ以外の条件では何ら問題なかった。
表面粗度、摩擦抵抗を低く設定する事により、平均円形度が高い球形トナーでも良好にクリーニングする事が確認できた。
【００６６】
【表２】

【００６７】
（比較例１及び２）
感光体にはφ３０ｍｍの３層構成の感光体を用意し、感光体表面には予め前出ＰＴＦＥの粉末を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦する事によって摩擦抵抗を減じる手段を講じ、プロセスカートリッジに装着した。プロセスカートリッジの現像装置部に投入するトナーとして、平均円形度が０．９８６、重量平均粒径が６．２μｍの懸濁重合法で作製されたリコー製重合トナー（試作品）に重量平均粒径が０．３μｍのステアリン酸亜鉛（ＳＺ２０００）を比較例１として０．０１％及び比較例２として０．０１５％を添加した現像剤を各々投入した。現像剤のキャリアは、重量平均粒径５８μｍの磁性キャリア（ＢＲ−０２１）である。
クリーニングブレードにはＪＩＳ−Ａ硬度が７７度、肉厚が２ｍｍ、長さが３２０ｍｍ、支持体からエッジ部までの自由長が８ｍｍのポリウレタンゴムを使用し、ブレードの先端部にはポリフッ化ビニリデンの粉体をまぶした。クリーニングブレードの当接圧は２５ｇ／ｃｍに調節し、摩擦抵抗の効果を確認した。
評価方法は実施例１ないし６に記載の方法と同じにした。評価結果を表３に示す。
潤滑剤のトナー中への投入量を減らし摩擦抵抗の低減効果を減らした結果、表面粗度はクリーニング不良を起こすレベルまでには到らなかったが、摩擦抵抗が大幅に上昇した。
その結果、開始３０枚前後からクリーニングブレードエッジが歪んだ為と思われるクリーニング不良が生じ、枚数を重ねる毎に多数の黒帯が生じ、コピー画像全面的に薄くトナー汚れが生じた。
【００６８】
【表３】

【００６９】
（実施例７及び８）
感光体には、φ３０ｍｍの３層構成の感光体を用意し、感光体表面には予め前出ＰＴＦＥの粉末を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦することによって摩擦抵抗を減じる手段を講じプロセスカートリッジに装着した。
プロセスカートリッジを構成する現像装置部には、重量平均粒径が約４．８μｍ、平均円形度が０．９２４の粉砕トナーに流動剤としてＳｉＯ_２を０．７％、ＴｉＯ_２を０．８％添加し、重量平均粒径が０．３μｍのステアリン酸亜鉛（ＳＺ２０００）を０．０３％添加した現像剤を投入した。現像剤のキャリアは、重量平均粒径６３μｍの磁性キャリア（ＦＰＣ−３００ＬＣ）である。
ブレードクリーニングの部材にはＪＩＳ−Ａ硬度が７７度、肉厚が２ｍｍ、長さが３２０ｍｍのポリウレタンゴムを、厚さ１ｍｍのクロムメッキした鉄板製の支持体に、感光体とクリーニングブレードの当接圧（線圧）が実施例７として１０ｇ／ｃｍ、実施例８として２０ｇ／ｃｍに設定できるように、ホットメルト接着剤を使用して貼り付けられたものを使用した。ブレードの先端部には前記したように、ポリフッ化ビニリデンの粉体をまぶし、回転スタート時に、ブレードに捻れや捲れなどの歪みが生じないようにした。結果を表４に示す。
ブレードの当接圧を低く設定する事によって、表面粗度、摩擦抵抗とも変化が少なく良好なレベルに抑制されており、クリーニングブレードの当接圧を前記実施例よりもさらに低い１０ｇ／ｃｍ及び２０ｇ／ｃｍにしても、地肌レベルはランク的に５〜４．５レベルで、図９及び１０を参照にしても良好な結果であった。ただ、当接圧が１０ｇ／ｃｍではランクレベルが５レベルと実用的には問題ないレベルであったが、評価位置より外れた位置でランク４．５レベルと微かに筋模様が確認された。したがって、当接圧を１０ｇ／ｃｍ以下にする事は不可と思われる。一方、２０ｇ／ｃｍの場合はクリーニング性に全く問題は無く、コントラスト良好な画像品質が得られた。
【００７０】
【表４】

【００７１】
（比較例３及び４）
感光体にはφ３０ｍｍの３層構成の感光体を用意し、感光体表面には予め前出ＰＴＦＥの粉末を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦する事によって摩擦抵抗を減じる手段を講じ、プロセスカートリッジに装着した。
プロセスカートリッジを構成する現像装置部には、重量平均粒径が約４．８μｍ、平均円形度が０．９２４の粉砕トナーに流動剤としてＳｉＯ_２を０．７％、ＴｉＯ_２を０．８％添加し、重量平均粒径が０．３μｍのステアリン酸亜鉛（ＳＺ２０００）を０．０３％添加した現像剤を投入した。現像剤のキャリアは、重量平均粒径６３μｍの磁性キャリア（ＦＰＣ−３００ＬＣ）である。
ブレードクリーニングの部材にはＪＩＳ−Ａ硬度が７７度、肉厚が２ｍｍ、長さが３２０ｍｍのポリウレタンゴムを、厚さ１ｍｍのクロムメッキした鉄板製の支持体に、感光体とクリーニングブレードの当接圧（線圧）が比較例３として４５ｇ／ｃｍ及び比較例４として７０ｇ／ｃｍになるように、ホットメルト接着剤を使用して貼り付けられたものを使用した。
ブレードの先端部には前記したように、ポリフッ化ビニリデンの粉体をまぶし、回転スタート時に、ブレードに捻れや捲れなどの歪みが生じないようにした。
評価結果を表５に示す。
【００７２】
クリーニングブレードの当接圧が高くなると、ステアリン酸亜鉛の付与効果が少なくなり、クリーニングブレードによる削れが目立ち、ブレードエッジ先端の捻れなどで表面粗度が３μｍ前後と大幅に悪化した。その結果、微小なトナーのクリーニング下を通過する量が増加し、４５ｇ／ｃｍ、７０ｇ／ｃｍのいずれの当接圧においても、クリーニング不良が発生した。
【００７３】
【表５】

【００７４】
（実施例９及び１０）
感光体には上記仕様で作製したφ３０ｍｍの３層構成の感光体を用意し、感光体表面に予め前出ＰＴＦＥの粉末を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦する事によって摩擦抵抗を減じる手段を講じ、プロセスカートリッジに装着した。プロセスカートリッジの現像装置部に投入するトナーとして、平均円形度が０．９８６、重量平均粒径が６．２μｍの懸濁重合法で作製されたリコー製重合トナーに重量平均粒径が０．３μｍの粉末状ＰＴＦＥ（ダイキン工業製、ルブロンＬ−５）を０．０２５％添加した現像剤を投入した。
現像剤のキャリアは、重量平均粒径５８μｍの磁性キャリア（ＢＲ−０２１）である。
クリーニングブレードにはＪＩＳ−Ａ硬度が７７度、肉厚が２ｍｍ、長さが３２０ｍｍ、支持体からエッジ部までの自由長が８ｍｍのポリウレタンゴムを使用し、ブレードの先端部にはポリフッ化ビニリデンの粉体をまぶした。クリーニングブレードの当接圧は２５ｇ／ｃｍに調節した。但し、確認に用いたクリーニングブレードは、一度使用したブレードエッジの谷深さＲｖが大きくなったもので評価を行った。ブレードの中央部幅１００ｍｍの最大谷深さＲｖは、実施例９では１８．４μｍであり、実施例１０では２４．７μｍであった。また、測定した谷深さの範囲は、実施例９では６．３μｍ以上１８μｍ以下であり、実施例１０では８．２μｍ以上２４．７μｍ以下であった。
クリーニングブレードエッジの最大深さによる影響を評価した結果を表６に示す。
【００７５】
通紙ランニング後も表面粗度、摩擦抵抗とも規定内に入っており、問題ないレベルである為と推測されるが、通紙ランニング後のブレードエッジの最大谷深さが実施例１０では４２μｍになっても、谷の部分では隙間が生じることなく、ほぼ良好なクリーニング性が得られた。但し、初期に測定した位置とは異なる。但し、微かでは有るが点状に２〜３本程度の筋模様が確認された。それ以下の最大谷深さの場合には十分なクリーニング性があり、コピー上での地肌汚れは皆無であった。
一度使用されたブレードを使用したため、ブレードエッジが少し脆くなっているか、キャリアのような異物混入が考えられる。
【００７６】
【表６】

【００７７】
（比較例５及び６）
感光体には上記仕様で作製され、一度使用されて、表面に付着したトナー等の異物を取り除き清浄化したφ３０ｍｍの３層構成の感光体を２本用意した。この感光体表面に予め前出ＰＴＦＥの粉末を不織布に付け、感光体の長手方向に軽く摺擦する事によって摩擦抵抗を減じる手段を講じ、プロセスカートリッジに装着した。プロセスカートリッジの現像装置部に投入するトナーとして、平均円形度が０．９８６、重量平均粒径が６．２μｍの懸濁重合法で作製されたリコー製重合トナーに重量平均粒径が０．３μｍのステアリン酸亜鉛（（ＳＺ２０００）を０．０３％添加した現像剤を投入した。
現像剤のキャリアは、重量平均粒径５８μｍの磁性キャリア（ＢＲ−０２１）である。
クリーニングブレードにはＪＩＳ−Ａ硬度が７７度、肉厚が２ｍｍ、長さが３２０ｍｍ、支持体からエッジ部までの自由長が８ｍｍのポリウレタンゴムを使用し、ブレードの先端部にはポリフッ化ビニリデンの粉体をまぶした。クリーニングブレードの当接圧は２５ｇ／ｃｍに調節した。但し、クリーニングブレードには２５万枚程度使用したブレードである最大谷深さが、比較例５で４５μｍのものと、比較例６で７８μｍのものとに交換し最大谷深さの効果を評価した。結果を表７に示す。
【００７８】
摩擦抵抗は感光体表面にスクラッチが無数に有るため、前記した実施例のように十分に下げることは出来なかったが、規定値に入っておりクリーニング不良を起こすレベルには無いと考えられる。しかし、表面粗度が大きくクリーニングブレードの谷深さが大きいため、トナーのせき止めが十分に出来ず、初期数枚よりクリーニング不良が、黒筋状の地汚れがコピー上に多数確認されたため、１００枚で評価を中止した。
【００７９】
【表７】

【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明で提案した摩擦抵抗の測定法は、実際に即した測定法であることが確認された。本発明に記載の測定法を使用して得られた４５ｇｆ以上２００ｇｆ以下の摩擦抵抗と、１０点平均粗さＲｚＪＩＳが０．１μｍ以上１．５μｍ以下若しくは最大高さＲｚが２．５μｍの表面性を有する感光体を画像形成装置にセットして画像形成を行うと、一般的に使用されるＪＩＳ−Ａ硬度が７０度以上９０度以下、反発弾性率が３０％以上７０％以下のポリウレタンブレードを使用しても、平均円形度が０．９１以上０．９４以下と低く、小粒径のトナーを多数含む粉砕方式で作製されるトナー等の異形トナーや、平均円形度が０．９８以上の重合法で作製されるトナー等の球形状のトナーを効率よくクリーニング出来、コピー上の地肌汚れを発生させることがなくなる。
【００８１】
本発明により、感光体に付与する潤滑剤が一様な膜構成に成らず、不均一な膜にする事によって、摩擦抵抗が異常に下がることを防止し、画像劣化が抑制される。
本発明により、クリーニングブレードの感光体に対する当接圧を１０ｇ／ｃｍ以上２５ｇ／ｃｍ以下に設定することで、クリーニングブレードによるスクラッチや全体的な摩耗増加による感光体の異常な削れを抑制できる。その結果、表面粗度が大きく成ることが無いため、残留粉体のクリーニング性が良好に維持され、また、クリーニングブレードエッジの劣化である欠けが生じ谷深さが大きくなることも少なくて済む。
【００８２】
本発明により、クリーニングブレードエッジの最大谷深さを４０μｍ以上に成らないようにすることで、残留粉体のクリーニング性を良好に維持することが可能となる。
本発明により、クリーニングブレードエッジの最大谷深さをさらに３０μｍ以上に成らないようにすることで、残留粉体のクリーニング性に対する余裕度が増大し、摩擦係数が増加しても良好にクリーニング性能を維持することが可能となる。
本発明により、１０点平均粗さＲｚＪＩＳが０．１μｍ以上１．５μｍ以下若しくは最大高さＲｚが２．５μｍであり、摩擦抵抗が４５ｇｆ以上２００ｇｆ以下となる表面性を有する感光体を搭載したプロセスカートリッジを画像形成装置に装着することで、メンテナンスが容易で、しかも残留粉体のクリーニング性が良好なため常に地肌汚れのない画像品質が提供できる。
【００８３】
本発明により、摩擦抵抗を低減化するために感光体面に付与する潤滑剤の膜を不均一に付与することで、付与されたところと付与されていないところで電気的な連続性が遮断されるため、画像劣化の頻度が少なくなり、画像品質の安定化が図れる。
本発明により、クリーニングブレードの感光体との当接圧を１０ｇ／ｃｍ以上２５ｇ／ｃｍ以下にしたシステムをプロセスカートリッジに組み込むことで、交換容易性は元よりのこと、感光体及びクリーニングブレードの劣化が少ないため、安定した地肌汚れの無い、均一画像良好な作像性が保持され、また、交換頻度が少ないためプロセスカートリッジ自体の痛みも少ないというメリットがある。
本発明により、最大谷深さが４０μｍ以下に管理されたクリーニングブレードをプロセスカートリッジに組み込むことで、ブレードによるクリーニング不良が抑制され、かつブレードによる感光体の傷つきが少なくなるため、コピー上にトナーによる地肌汚れが無く、感光体の寿命低下も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】感光体、ローラ帯電方式の帯電装置およびブレード方式のクリーニング装置から構成されるプロセスカートリッジを説明する概略図である。
【図３】感光体、ローラ帯電方式の帯電装置、ブレード方式のクリーニング装置および現像装置から構成されるプロセスカートリッジを説明する概略図である。
【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との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】摩擦抵抗の測定方法を説明する概略図である。
【図７】接触面積が１５ｍｍ^２と３５ｍｍ^２とで測定した摩擦係数の相関性を示すグラフである。
【図８】摩擦抵抗とオイラーベルト方式で測定した摩擦係数との関係を接触面積が１５ｍｍ^２の時と３５ｍｍ^２の時とで説明するグラフである。
【図９】クリーニングブレードエッジの最大粗さが１０μｍ以下の時の、感光体の表面粗度（Ｒｚ）別の接触面積が１５ｍｍ^２の時のクリーニング性ランクを示すグラフである。
【図１０】クリーニングブレードエッジの最大粗さが４０μｍ以上６０μｍ以下の時の、感光体の表面粗度（Ｒｚ）別の接触面積が１５ｍｍ^２の時のクリーニング性ランクを示すグラフである。
【写真１】潤滑剤を感光体上に不均一に塗布したときの状態を示す写真である。
【写真２】潤滑剤が感光体上に均一に塗布された状態を示す写真である。
【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
７１クリーニングブラシ
７２クリーニングブレード
８定着装置
９コピー用紙[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an indirect electrophotographic method equipped with an electrophotographic photosensitive member maintained at an appropriate frictional resistance, and a process cartridge detachable from the image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a desktop or floor type image forming apparatus using an indirect electrophotography such as a facsimile, a laser printer, and an electrophotographic copying machine, a charging device, an image exposing device, and a developing device are arranged in the order of a photoconductor, which is an electrophotographic photoconductor. An apparatus, a transfer device, a separation device, a cleaning device, a static elimination device, and a fixing device are arranged to form an image.
Conventionally, photoreceptors include zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), and amorphous selenium (a-Se, a-Se-Te, a-As).₂Se₃Inorganic photosensitive materials such as amorphous silicon (a-Si: H, a-Si: Ge: H, etc.) have been used, but in recent years they are easy to manufacture, can be designed with high sensitivity, can be manufactured at low cost, Organic photoreceptors having many merits such as no pollution are mainly used.
[0003]
The configuration of the organic photoreceptor includes a function-separated type photoreceptor in which the photosensitive layer is composed of a charge transport layer and a charge generation layer, and a photoreceptor which is composed of a single layer in which a charge generation material and a charge transport material are mixed. Can be classified as 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.
Means for applying the charge required for image formation to the surface of the photoreceptor include a corona charging method of a scorotron system having a grid, a contact charging method of placing a charging member such as a brush, a roller, and a blade in contact with the photoreceptor, A non-contact charging method, etc., in which the distance between the electrodes is set to 30 μm or more and 100 μm or less. The non-contact charging method is also called a proximity charging method.
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 400 V or more and 800 V or less. In the case of a function-separated type organic photoreceptor, the charge is usually negative.
[0004]
After the charging step, the original image is optically written on the photoconductor, and an electrostatic latent image is formed in the photoconductive layer. In the case of the digital method, an LD (Laser Diode) element or an LED (Laser Emitting Diode) array is used as a light source for irradiating the photoconductor, and an image of a dot pattern is emitted. The electrostatic latent image is visualized by a developing device of a reversal developing system, transferred to a copy sheet by a transfer device, sent to a fixing device, and becomes a hard copy. The reversal development method is effective in obtaining an SN ratio of an image because an exposed portion is represented as an image and a charged portion is represented as a background portion.
[0005]
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.
The cleaning device used for cleaning the toner is generally a cleaning blade system using a rubber material which is advantageous in terms of miniaturization. Examples of the material of the cleaning blade include polyurethane rubber, neoprene rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, and fluorine rubber, and polyurethane rubber excellent in cleaning property and durability is often used.
The cleaning member is made by fixing a rubber blade, which is a plate-like rubber sheet, to a metal support with a hot melt or the like, and squeezes and removes residual powder consisting of toner, paper dust, and other foreign substances remaining on the photoreceptor. So that the blade edge portion is in line contact with the photoreceptor surface. The installation direction in which the blade edge portion is in contact with the photoconductor is either a forward installation or a reverse installation in which the photoconductor rotates, but in the present invention, the squeezing property in the reverse direction, that is, in the counter direction, is high. Installation is desirable.
[0006]
By keeping the rotating photoconductor and the blade edge in contact with each other so that no gap is formed, 100% of the residual powder on the photoconductor is cleaned.
However, since the photoreceptor, especially the organic photoreceptor, has a property that the polyurethane rubber easily adheres, if the cleaning blade is brought into contact with the cleaning blade in a solid state, the frictional resistance becomes extremely large. The photoreceptor is strongly bitten, and the photoreceptor cannot rotate.
[0007]
By spraying the toner on both the photoconductor and the cleaning blade in such a state, the rotation of the photoconductor can be facilitated, but the frictional resistance cannot be sufficiently reduced over the entire surface layer of the photoconductor. A so-called stick-slip phenomenon occurs in which the edge of the blade is locally dragged and returned in the rotation direction of the photoconductor. When this phenomenon occurs, a gap of several μm to several tens μm is generated between the photoconductor and the blade. Therefore, even if the toner used for development has a relatively large toner diameter, the toner is removed and only the charging member is formed. The image quality is also reduced. Normally, the toner has a weight average particle size of about 4 to 8 μm. However, since a pulverized toner has a large particle size distribution, a small particle size toner of about 1 μm or 2 μm is also included. In the case of a toner having an average circularity of 0.98 or more and not more than 1.0 and having a substantially perfect circle, for example, a toner produced by a polymerization method, the particle diameter is relatively uniform, and the particle size distribution is narrower than that of the pulverized toner. Therefore, the mixing ratio of the fine particle size is small.
[0008]
On the other hand, if the photoreceptor and the cleaning blade are used for a long period of time, the photoreceptor is rubbed by the cleaning blade, the carrier and the toner are agglomerated, and the cleaning blade is caused by foreign matters adhering to the photoreceptor, such as ozone and nitrogen oxides. The edge part is deteriorated by the corona product composed of and causes abrasion and chipping. When a certain amount or more of defects occurs, cleaning failure tends to occur. Even in this case, the frictional resistance between the photoreceptor and the cleaning blade is greatly involved. The smaller the friction resistance, the wider the allowable range of the defect, and the better the cleaning performance.
[0009]
There are the following patent documents referring to the frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade.
According to Patent Literature 1, when the frictional resistance on the surface of the light receiving member increases, the deterioration of the cleaning blade is promoted, and the cleaning performance of the residual toner is reduced, resulting in poor cleaning.
According to Patent Literature 2, the cleaning blade has excellent elasticity, but has a large surface frictional resistance. Therefore, depending on the correlation between the pressure force applied to the photosensitive drum and the frictional force with the photosensitive drum, the cleaning tip is exposed to the photosensitive drum. This causes a so-called "turn-up" which is bent in the rotation direction of the lens, so that normal cleaning cannot be performed.
According to Patent Document 3, the organic photoreceptor has a large frictional resistance with a cleaning blade used for removing residual toner, and is worn or damaged by the cleaning of the photoreceptor surface.
[0010]
According to Patent Literature 4, the frictional resistance between the photosensitive member and the cleaning blade during cleaning increases, and the blade is likely to be inverted.
According to Patent Literature 5, the friction coefficient of the photoconductor increases, and the frictional resistance between the cleaning members increases, so that the microvibration and kinking of the cleaning member on the photoconductor surface and toner cleaning failure easily occur. As a result, abrasion of the photosensitive layer is promoted, and the life of the photosensitive member is shortened.
In order to improve the cleaning performance of the residual powder and maintain the cleaning performance, minimize the frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade so that the edge of the cleaning blade does not turn over, Surface roughness, such as 10-point average roughness and maximum height, must not be greater than the toner particle size, especially the fine particle size, and toner removal may occur due to the components of the photoreceptor or hard foreign particles on the cleaning blade edge. It is important to avoid such defects. If the frictional resistance can be kept as small as possible, the curling of the cleaning blade can be suppressed, so that even if the surface roughness is larger than the diameter of the toner, it is possible to prevent toner removal.
[0011]
There are the following examples in the patent documents specifying the friction resistance.
Patent Document 6 describes an a-Si-based photoreceptor, and has a frictional resistance on the surface of a light-receiving member by forming a layer having silicon atoms in a range of 0.1 gf or more and 150 gf or less based on silicon atoms. The generated chatter of the blade is small, and the deterioration of the blade can be suppressed. As a result, excellent cleaning properties and types of toner that can be used can be significantly expanded.
This patent document is based on silicon atoms used for the photosensitive layer as a base, and enables non-single-crystal or non-single-crystal hydrogenated carbon films containing hydrogen atoms and carbon atoms to enable good cleaning properties. No mention is made of reducing the frictional resistance by applying a lubricant from the outside.
[0012]
As a means for measuring the frictional resistance, for example, a dynamic strain measuring device manufactured by HEIDON is used, and a JIS hardness of 70 to 80 degrees is used at a width of 5 cm through a developer containing styrene as a main component and having an average particle diameter of 6.5 μm. Is measured by moving the light receiving member at a speed of 400 mm / sec in a state in which the elastic rubber blade is pressed with a pressure of 20 g / cm.
The cleaning property can be improved by adjusting the frictional resistance of the photosensitive layer surface to a suitable range. However, in the case of the a-Si photosensitive member, the surface physical properties are different from those of the organic photosensitive member. Cannot be applied as it is. The measuring method is different from the method described in the present invention.
The a-Si photoreceptor has a low resistance SiO 2 under the influence of ozone.₂Is easily formed, the frictional resistance of the surface layer of the photoreceptor tends to gradually increase, and there is a risk that the frictional resistance may deviate from a specified frictional resistance during use.
[0013]
Patent Document 7 discloses a method of measuring the rotational torque of a photoreceptor or measuring the rotational torque of a rotatable member in contact with a photoreceptor. This is a method of measuring the torque applied when rotating the body. This method is also one of the effective methods for measuring the frictional resistance, but this method has a problem in the stability of the measurement because a considerable load is applied to the photoreceptor. Are different and no measurements are given.
When the frictional resistance between the photoconductor and the cleaning increases, the stick-slip phenomenon that the edge of the cleaning blade is pulled and returned in the rotation direction of the photoconductor is likely to occur, and contains fine particles of about 1 to 3 μm. Toners of different shapes having a circularity of about 0.91 to 0.94, for example, toners produced by a pulverization method, and spherical toners having an average circularity of about 0.98 to about 1.0, for example, a polymerization method The produced toner is difficult to be cleaned, and the copy paper has an image quality with a background stain.
[0014]
Further, since the power of the cleaning blade biting into the photoreceptor is increased, the surface of the photoreceptor is damaged, and the 10-point average roughness Rz, which is the surface roughness, is obtained._JIS,And the maximum height Rz and the like become large, and line unevenness or the like easily occurs in image quality. Further, the power of the cleaning blade biting into the photoreceptor is increased, so that the abrasion of the photoreceptor layer is promoted, scratches are generated, the surface roughness is increased, and the durability of the photoreceptor cannot be maintained.
In addition, the cleaning blade edge is liable to be worn or chipped by the biting force of the cleaning blade into the photoreceptor.
Further, since the adhesion of the corona product to the photosensitive layer is suppressed, the corona product is not removed, the surface frictional resistivity of the surface layer of the photoreceptor is reduced, and deterioration of image quality such as image deletion is likely to occur. .
[0015]
Further, since the corona product adheres to the cleaning blade, hardening due to chemical deterioration of the blade, chipping of the blade edge, and the like are likely to occur. The service life of the blade is shortened, cleaning failure occurs, and a streak pattern easily occurs on an image.
Further, the power of the cleaning blade biting into the photoconductor is increased, and so-called drum squealing with discomfort may occur.
As described above, various problems occur due to an increase in the frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade, which not only deteriorates the image quality but also shortens the life of the photoconductor and the cleaning member.
[0016]
[Patent Document 1]
JP 2000-162802 A
[Patent Document 2]
JP 2001-142371 A
[Patent Document 3]
JP 2001-265039 A
[Patent Document 4]
JP 2001-66963 A
[Patent Document 5]
JP-A-2002-258666
[Patent Document 6]
JP-A-11-249328
[Patent Document 7]
JP-A-8-44245
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, the present invention suppresses poor cleaning caused when a spherical toner having a high average circularity or a pulverized toner containing fine particles is used, and provides a suitable friction capable of providing an image quality free from background contamination. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus equipped with a photoconductor having resistance and a process cartridge.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 performs an electrostatic charge on an electrophotographic photosensitive member by using a charging device and then performing digital light writing using an LD element or an LED array as a light source. A latent image is formed, visualized with a two-component developer composed of a toner and a carrier, the developed toner image is transferred to a transfer target by a transfer device, and the remaining powder is cleaned by a blade-type cleaning device. In the image forming apparatus using an indirect electrophotographic method for cleaning, in the image forming apparatus, a unit for measuring a frictional resistance is a circumferential direction of a photosensitive member in which a polyurethane flat belt having a fixed width is fixed in a non-rotating state. Along with a constant contact area, apply a load to one of the belts, set a force gauge on the other, and measure the tensile load of the polyurethane flat belt. It is intended to be performed by the event, 10-point average roughness Rz_JISHas a surface roughness of 0.1 μm or more and 1.5 μm or less, or a maximum height Rz of 2.5 μm or less, and a JIS-A hardness of 70 or more and 80 or less, a width of 5 mm, a length of 325 mm, a thickness of 2 mm, A load of 100 g was applied to a polyurethane flat belt having its own weight of 4.58 g, and the circumferential contact length was 3 mm and the contact area was 15 mm.²An image forming apparatus is characterized in that an image is formed using an electrophotographic photosensitive member having a surface property such that a frictional resistance Rf, which is a tensile load measured when the following conditions are satisfied, is 45 gf <Rf <200 gf.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the image forming apparatus is configured such that the lubricant is unevenly applied over the entire area of the electrophotographic photosensitive member surface layer with which the cleaning blade contacts. This is an image forming apparatus characterized by being performed.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the image forming apparatus is configured such that the cleaning blade contacts the surface of the electrophotographic photosensitive member at a contact pressure of 10 g / cm to 25 g / cm. An image forming apparatus comprising a polyurethane rubber in contact with the image forming apparatus.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third aspect, the image forming apparatus has a maximum valley depth Rv of an edge portion of the cleaning blade in contact with the electrophotographic photosensitive member is 40 μm or less. An image forming apparatus characterized in that there is a certain point.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third or fourth aspect, the image forming apparatus has a maximum valley depth Rv of an edge portion of the cleaning blade in contact with the electrophotographic photosensitive member is 30 μm. An image forming apparatus is characterized by the following.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for integrally supporting at least one device selected from a charging device, a developing device, and a cleaning device and an electrophotographic photosensitive member to form an image by an indirect electrophotographic method. In a process cartridge detachable from the apparatus main body, the process cartridge has a 10-point average roughness Rz._JISHas a maximum height Rz of at most 2.5 μm, a JIS-A hardness of 70 to 80 degrees, a width of 5 mm, a length of 325 mm, a thickness of 2 mm, and a weight of 3. A load of 100 g was applied to a 58 g polyurethane flat belt, and the circumferential contact length was 3 mm and the contact area was 15 mm.²A process cartridge comprising an electrophotographic photosensitive member having a surface property satisfying 45 gf <Rf <200 gf, which is a tensile load in a stationary state measured when the following condition is satisfied.
[0022]
According to a seventh aspect of the present invention, in the process cartridge according to the sixth aspect, the process cartridge is configured such that the lubricant is non-uniformly applied to the entire area of the electrophotographic photosensitive member with which the cleaning blade contacts. A process cartridge characterized by the following.
According to an eighth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the seventh aspect, the cleaning blade of the process cartridge contacts the surface of the electrophotographic photosensitive member at a contact pressure of 10 g / cm to 25 g / cm. A process cartridge characterized by being polyurethane rubber.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the eighth aspect, in the process cartridge, a maximum valley depth Rv of an edge portion of the cleaning blade in contact with the electrophotographic photosensitive member is 40 μm or less. Is a process cartridge characterized by the above-mentioned.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Spherical toner having an average circularity of 0.96 or more and 1.0 or less and having a high circularity is easily sunk under the blade by a cleaning blade designed for pulverized toner, and cleaning is likely to occur. On the other hand, in the case of the pulverized toner, the toner having a small particle diameter of 1 μm or more and 2 μm or less mixed in the pulverized toner of 4 μm or more and 6 μm or less has a small gap of 2 μm or more and 3 μm or less generated between the blade and the photosensitive member, 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 dusts are mixed, and the photoconductor is gradually formed with filming. As the film proceeds, image quality gradually deteriorates.
[0025]
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 coefficient of friction is locally high on the surface of the photoreceptor due to the adhesion of corona products, the toner components or the binder resin of the transfer receiving body, the blade edge will be distorted at that portion, causing toner loss. It will be easier. In addition, even if there is no toner removal from the blade, if toner scatters even slightly from the developing sleeve, the toner adhered to the photoreceptor causes filming.
As described above, a toner produced by a pulverization method containing a large amount of fine particles or a polymerized toner having a high average circularity produced by a polymerization method is liable to cause poor cleaning by being used from the beginning or for a long time. I do. The main causes of this cleaning failure are the surface roughness of the photoreceptor, frictional resistance, the valley depth or chipping of the cleaning blade edge, or the contact pressure or linear pressure of the blade. However, the present inventors have made it clear.
That is, by setting the above-mentioned items in a suitable range, it is possible to suppress defective cleaning and confirm that this is the best means for providing an image quality free from background stains, and has arrived at the invention.
[0026]
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of an image forming apparatus using the indirect electrophotographic method.
As shown in FIG. 1, the basic structure of the image forming apparatus is to apply a charge to the photoconductor such that the charging potential is in the range of 400 V to 1000 V, centering on the photoconductor 1 having a photosensitive layer thickness of 10 μm to 30 μm. Charging device 2, one of contact charging, non-contact charging, and corona charging, reads an original with a CCD (Charge Coupled Device) and forms an electrostatic latent image as an electrostatic latent image on the charged photoconductor. Exposure device 3 using an LD element or an LED array as a light source, a magnetic toner as a one-component developer or a toner as a two-component developer and a carrier for developing an electrostatic latent image However, a magnetic brush type developing device 4 to which a bias is applied, a transfer device 5 to which a voltage having a polarity opposite to that of the toner for transferring the toner image on the photoreceptor onto copy paper, and a photoreceptor A separation device 6 for electrostatically separating the copy paper, and a cleaning blade 72 for cleaning residual powder on the photoreceptor, or a straight or loop-shaped cleaning brush 71 In this configuration, a cleaning device 7, a fixing device 8 having a heater for hardening a toner image, and a copy sheet 9 are arranged.
[0027]
2 and 3 are schematic views of the process cartridge. FIG. 2 is a schematic diagram of a process cartridge including a photoconductor, a charging device, and a cleaning device. FIG. 3 is a schematic diagram of a process cartridge including a photoconductor, a charging device, a cleaning device, and a developing device. The process cartridge can be detachable from the image forming apparatus and can be a part of the image forming apparatus.
The merit of forming a process cartridge by combining a photoreceptor with a charging device, a cleaning device, a developing device, and the like is advantageous in terms of maintenance. In the event of a failure caused by the above-described parts or devices, the process cartridge is replaced. Thus, the present situation can be recovered at an early stage, and the service time can be reduced.
[0028]
The photoreceptor 1 used in the present invention has a layer configuration as shown in FIG. 4, for example, a drum made of a 3003 series aluminum alloy specified by JIS having a thickness of 0.6 mm or more and 3 mm or less and a conductive support. The underlayer and the photosensitive layer are sequentially formed, and the photosensitive layer further includes a charge generation layer and a charge transport layer.
The undercoat layer is made of a material that does not increase the residual potential, and is formed in order to secure a uniform image such as charging potential, electrostatic contrast, moiré prevention, and dot pattern reproduction necessary for image formation.
[0029]
Examples of the resin used for the undercoat layer include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, casein, and sodium polyacrylate, alcohol-soluble resins such as copolymerized nylon and methoxymethylated nylon, polyurethane resins, melamine resins, and alkyd-melamine. Curable resins that form a three-dimensional network structure, such as resins and epoxy resins, may be used. Further, fine powders of metal oxides such as titanium oxide, silica, alumina, zirconium oxide, tin oxide, indium oxide and the like, or metal sulfides and metal nitrides may be dispersed and contained. These undercoat layers can be formed using a suitable solvent and a coating method.
Further, as the undercoat layer of the present invention, a metal oxide layer formed by using a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a chromium coupling agent, or the like by a sol-gel method or the like is also useful.
[0030]
In the charge generation layer, sufficient electrons and hole pairs are generated by the writing light irradiated by the image exposure device 3 and separated according to the surface charge and the charge of the support. Regardless of whether it is inorganic or organic, it does not form a high barrier at the interface between the charge generation layer and the charge transport layer so that holes cannot jump over when moving toward the negative charge on the surface layer. Can also be used.
Examples of the inorganic charge generating material include crystalline selenium, amorphous selenium, selenium-tellurium, selenium-tellurium-halogen, selenium-arsenic compounds, and amorphous silicon.
[0031]
Further, organic charge generating materials include metal phthalocyanines, phthalocyanine pigments such as metal-free phthalocyanines, azulhenium salt pigments, methine squaric acid pigments, azo pigments having a carbazole skeleton, azo pigments having a triphenylamine skeleton, Azo pigment having a diphenylamine skeleton, azo pigment having a dibenzothiophene skeleton, azo pigment having a fluorenone skeleton, azo pigment having an oxadiazol skeleton, azo pigment having a bisstilbene skeleton, azo pigment having a distyryl oxadiazol skeleton Azo pigments having a distyrylcarbazole skeleton, perylene pigments, anthraquinone or polycyclic quinone pigments, quinone imine pigments, diphenylmethane and triphenylmethane pigments, benzoquinone and naphthoquinone pigments, cyanine and the like. Azomethine pigments, indigoid pigments, bisbenzimidazo - there and Le pigments.
[0032]
Binder resins used as needed in the charge generation layer include polyamide, polyurethane, epoxy resin, polyketone, polycarbonate, polyarylate, silicone resin, acrylic resin, polyvinyl butyral, and polyvinyl formal. , Polyvinyl ketone, polystyrene, poly-N-vinyl carbazole, polyacrylamide, and the like. 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.
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.
[0033]
Examples of the hole transport material include the electron donating materials described below, and are preferably used.
For example, oxazole derivatives, oxadiazol derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, 9- (p-diethylaminostyrylanthracene), 1,1-bis- (4-dibenzylaminophenyl) propane, styrylanthracene , Styryl pyrazolines, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, benzofuran derivatives, benzimidazole derivatives, thiophene derivatives and the like. These hole transport materials can be used alone or as a mixture of two or more.
[0034]
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.
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. . Further, in order to provide a charge generation layer by a casting method, if necessary, a ball mill using a solvent such as tetrahydrofuran, cyclohexanone, dioxane, dichloroethane, butanone together with a binder resin, if necessary, using the above-mentioned inorganic or organic charge generation substance, It can be formed by dispersing with an attritor, 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 from 0.01 μm to 5 μm, and preferably from 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.
[0035]
The charge transport layer is formed to secure a sufficient charging potential and a sufficient contrast potential required for image formation. The charge transport layer generally has low polarity¹⁴(Ωcm) or more 10¹⁸A polycarbonate-based material having a volume resistivity of (Ω · cm) or less is often used as a binder resin, and materials such as a donor and an antioxidant are added.
Oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidal derivatives, triphenylamine derivatives, α-phenylstilbene derivatives, toniphenylmethane derivatives, anthracene derivatives, and the like can be used as the low-molecular-weight charge transporting material constituting the charge transporting layer.
[0036]
On the other hand, as the polymer charge transporting substance, the following known polymer charge transporting materials can be used.
1) Examples of the polymer having a carbazole ring in a main chain and / or a side chain include compounds such as poly-N-vinyl carbazole and N-acrylmethyl carbazole.
2) Examples of the polymer having a hydrazone structure in a main chain and / or a side chain include compounds such as a polystyrene derivative and a phthalocyanine derivative.
3) Examples of the polysilylene polymer include compounds such as poly-methylphenylsilylene and poly-N-propylmethylsilylene.
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, N, N'-diphenyl-p- There are compounds such as phenylenediamine, N-phenyl-N '-(4-phenylamino) phenyl-p-phenylenediamine.
5) Other polymers include, for example, compounds such as formaldehyde polycondensates of nitropyrene and quinoxaline derivatives.
[0037]
The polymer having an electron donating group used in the present invention includes not only the above polymer, but also a copolymer of a known monomer, a block polymer, a graft polymer, a star polymer or an electron donating group. It is also possible to use a crosslinked polymer having the same.
Further, as the polymer charge transporting material in the present invention, a polycarbonate having a triarylamine structure in a main chain and / or a side chain is effectively used.
On the other hand, examples of the high molecular compound that can be used as the binder component include polystyrene, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / maleic anhydride copolymer, polyester resin, polyvinyl chloride, and chloride. Vinyl / vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polyarylate resin, polycarbonate resin (bisphenol A type, bisphenol C type, bisphenol Z type or a copolymer thereof), cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl Thermoplastic or heat of butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, acrylic resin, silicone resin, fluorine resin, epoxy resin, melamine resin, urethane resin, phenol resin, alkyd resin, etc. Including but of resin, but is not limited thereto. These polymer compounds can be used singly or as a mixture of two or more kinds, or copolymerized with a charge transport material.
[0038]
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. The thickness is about 10 μm or more and about 30 μm or less.
In the present invention, an antioxidant is added to each layer such as a charge generation layer, a charge transport layer, an undercoat layer, a protective layer, and an intermediate layer for the purpose of improving environmental resistance and for preventing a decrease in sensitivity and an increase in residual potential. , A plasticizer, a lubricant, an ultraviolet absorber, and a low-molecular charge transport material.
[0039]
FIG. 5 shows that the charge transport layer of FIG. 4 is composed of two layers, a filler non-dispersed charge transport layer and a filler dispersed charge transport layer.
As shown in FIG. 5, the outermost layer of the charge transport layer has a volume resistivity of 10 to improve the durability of the photoreceptor.¹⁰Ω · cm or more 10¹⁴An inorganic filler such as alumina or titanium oxide having an average primary particle diameter of 0.3 μm or more and 1.0 μm or less at Ω · cm or less can be dispersed at 1% by weight or more and 40% by weight or less.
The particle size and amount of the filler to be added are limited to the addition in a range that does not deteriorate the image quality.
[0040]
The photosensitive layer is applied by a dip coating method or a spray method, but the surface condition of the photosensitive layer affects image quality. 10-point average roughness Rz_jisOn the other hand, if the surface roughness such as the maximum height Rz is too large, the uniformity of the image becomes poor, and the cleaning property of the residual powder after transfer is reduced. On the other hand, if it is too small, such as 0.1 μm or less, the adhesion between the photoconductor and the blade becomes too good, which may hinder rotation. Therefore, the surface roughness of the photoconductor is constant from the initial stage to the life. It is desirable to be maintained within the range.
When the surface roughness exceeds a predetermined range, poor cleaning of residual powder after transfer, such as toner, paper powder and carrier, tends to occur, not only deteriorating the image quality but also promoting abrasion of the cleaning blade and chipping of the edge. Easily occur. In order to prevent cleaning failure, 10 points average roughness Rz_jisIs required to be 0.1 μm or more and 1.5 μm or less, or the maximum height Rz must be suppressed to 2.5 μm or less. This is because even a toner having a weight average particle diameter of 4 μm contains a large amount of toner of about 1 μm like a pulverized toner. If the surface roughness is large, the toner passes through the gap between the photoconductor and the toner. This causes cleaning failure. In the case of a toner produced by a polymerization method, which is said to have a relatively uniform particle diameter, the toner enters a small gap while rolling, and thus cleaning failure is more likely to occur than a pulverized toner. Surface roughness is one of the important factors that cause cleaning failure, and another factor that causes cleaning failure is frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade. The organic photoreceptor and the polyurethane rubber blade have high adhesion and high friction resistance.
[0041]
Therefore, in a state where a predetermined load is applied to the photosensitive member and the photosensitive member is brought into contact with the photosensitive member, the photosensitive member cannot be rotated even if the photosensitive member is driven in addition to cleaning. Spraying the toner used for development on the photoreceptor surface makes it possible to impart rotation to the photoreceptor, but the frictional resistance is reduced due to the interposition of particles between the photoreceptors, and the frictional resistance is still high In state.
[0042]
In the present invention, a polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 70 to 90 degrees and a wall thickness of 1.5 to 3 mm can be used as the cleaning blade. Usually, the thickness is 1.5 mm or more and 2 mm or less. The edge of the blade in contact with the photoconductor may be a flat shape cut into a strip shape or a knife edge shape.
Rubber blades are not rigid, so the blade edge is dragged in the direction of rotation of the photoconductor, causing a phenomenon called stick-slip, but the degree of drag depends on the magnitude of the frictional resistance between the photoconductor and the blade. I do. If a gap is formed between the photoconductor and the blade when the blade is dragged and returned in the rotation direction of the photoconductor, a cleaning failure corresponding to the size of the gap occurs. That is, if the frictional resistance is low, slippage occurs with the photoreceptor, and the blade edge is not pulled, so that the cleaning failure tends to be improved. That is, it is important that the frictional resistance between the photoconductor and the blade is low.
[0043]
Means for reducing and maintaining the frictional resistance include an internal addition method of adding a lubricant in a depth direction of about 1 μm or more and 10 μm or less from the surface of the photoreceptor, indirect use of a lubricant using a cleaning brush or a special brush. The method used in the present invention includes a method of applying a lubricant, a method of directly applying a lubricant in a powder state and a film state, and a method of spraying an air-like lubricant on the surface of a photoreceptor. Any one method is selected and used according to the conditions. The purpose of applying the lubricant is not only to reduce the frictional resistance, but also to protect the surface roughness of the photoconductor, the valley depth or chipping of the cleaning blade edge as much as possible.
Most lubricants can be used as long as they do not affect the image quality of the surface layer of the photoreceptor, durability, etc., especially polytetrafluoroethylene, zinc stearate, etc. are used effectively. it can.
[0044]
Photo 1 shows the condition when the lubricant is applied unevenly on the photoreceptor.
When a lubricant is applied to the photoreceptor, it is desirable that the lubricant be applied non-uniformly as shown in Photo 1.
The photo is a Quantum 2000 type scanning X-ray photoelectron spectrometer manufactured by PHI, which is a mapping analysis of the F element using AlKα as the X-ray source. . A 200 μm-thick fluororesin sheet (Nichias Corporation, Type 9001) incorporating an elastic member (urethane foam manufactured by Inoac Corporation) was used as a photoreceptor sample for observation in the blade cleaning section of the process cartridge of the Ricoh Imagio MF2200 machine. It was prepared by placing the paper so as to evenly contact the photoreceptor and running 20,000 sheets.
[0045]
Photo 2 shows the state when the lubricant is uniformly applied on the photoreceptor.
In most cases, the lubricant is in a non-uniform state at the start of application, and gradually progresses into a film connected to the entire surface.However, when the contact pressure of the blade is light, when the application amount is large, there are few cuts. As shown in Photo 2, the entire surface is easily formed into a film. In such a state, the frictional resistance becomes too low, so that the corona product cannot be scraped off at the time of charging, and the surface resistivity of the surface of the photoreceptor further decreases, and the image quality deteriorates.
By making the lubricant non-uniformly applied as shown in Photo 1, it is possible to cut off the continuous film of the corona product and to easily remove the corona product. The means for applying the unevenness is performed by controlling the amount of the applied lubricant, optimizing the contact pressure of the cleaning blade, and optimizing the applying means. As the applying means, a method of controlling the force of the lubricant in contact with the brush and applying the lubricant to the photoreceptor through the brush is used. Give.
[0046]
In the present invention, the method and the method for measuring the frictional resistance are performed by the following method. FIG. 6 shows a schematic diagram of the measurement method.
Hang a polyurethane rubber cut to a width of about 5 mm or a flat rubber used for a cleaning blade in the circumferential direction of the photoreceptor fixed at a certain angle and make contact with the photoreceptor when the contact length is 1 mm or more and 10 mm or less. A load, such as a weight, for applying the belt to the photosensitive member is applied to one side, and a digital force gauge for reading the load when the belt is pulled is attached to the other end.
In the present invention, the friction resistance is defined as a value obtained by subtracting the weight (W) of the weight from the reading value (F) obtained when the belt is moved by pulling the digital force gauge and moving the belt as the friction resistance (Rf). That is,
Rf = FW (gf)
It is.
The greater the contact length or contact area between the belt and the photoreceptor, the greater the load when pulling and the greater the measurement error. If the width of the belt is 5 mm, the contact area is 40 mm²To the limit, preferably 10mm²More than 20mm²The following is preferred.
[0047]
A specific measurement example is shown below.
When a 100 g load is applied to a polyurethane flat belt having a JIS-A hardness of 70 degrees or more and 80 degrees or less, a width of 5 mm, a length of 325 mm, a thickness of 2 mm, and a weight of 4.58 g, and the pulling angle θ is set to 40 degrees. The contact length in the circumferential direction of the urethane flat belt is 3 mm and the contact area is 15 mm²Becomes When θ is 55 degrees, the contact length is 7 mm and the contact area is 35 mm²It is.
In this case, the load is preferably 100 g. If the load is light, the contact with the photoreceptor becomes uneven, and if the load is heavy, the pressure on the photoreceptor increases, so that the frictional resistance increases and the reliability in measurement is lost. The pulling speed is 5 mm / sec or more and 15 mm / sec or less.
The JIS-A hardness should be 70 degrees or more and 80 degrees or less, and if it exceeds 80 degrees, the flexibility becomes poor, and the uniform adhesion to the photoreceptor decreases. Since it is large, the measurement is likely to vary.
[0048]
FIG. 7 shows that the contact area between the polyurethane flat belt and the photoconductor is 15 mm.²And 35mm²9 shows the relationship between the frictional resistances when they are set to. The friction resistance is an average value of five points.
The relation is
Y = 5.0075X-185.95 (R²= 0.98)
It is.
However, Y: contact area 35 mm² X: contact area 15 mm²
Contact area 15mm²And 35mm²Is very high, the contact area is 15 mm²Or 35mm²Any contact area may be used, but from the following description, 15 mm²Is more desirable.
[0049]
The surface of the photoreceptor is required to have a slippery property, and a means for controlling the frictional resistance is a PTFE film, for example, TOMBO9001 manufactured by Nichias, a powdered PTFE, for example, Lubron L-2 manufactured by Daikin Industries, or a lubricant such as silicone oil. Directly or indirectly using a coating brush, or a method of dispersing a lubricant on the surface of the photoreceptor, etc. It is desirable to directly apply a PTFE film having a thickness of 50 μm or more and 200 μm or less with an elastic member included therein.
The use of a polyurethane flat belt for the measurement of frictional resistance can be said to be a practical method in view of the use of polyurethane rubber for the cleaning member.
[0050]
FIG. 8 shows the relationship between the frictional resistance on the horizontal axis X and the coefficient of friction using the Euler belt method on the vertical axis Y.
The measuring method of the friction coefficient is as follows.
A photoreceptor for measurement was fixed to a pedestal, and high-quality paper (type 6200 paper, manufactured by Ricoh Co., Ltd., type 6200 paper, cut to 30 mm in width and 290 mm in length, used as a belt) was used as a belt. 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, and measure the weight at the start of belt movement. Then, the static friction coefficient μs is calculated from Equation (1).
μs = 2 / π × ln (F / W) Formula 1
Here, μs: coefficient of static friction, F: reading load,
W: Weight of weight, π: Pi
As the frictional resistance increases, the coefficient of friction becomes gentler, and the larger the contact area, the smaller the measurable range tends to be. In FIG. 8, 35 mm²It is. This means that the range to be measured is narrow.
When the frictional resistance increases, the load on the photoreceptor applied to the blade increases, so that both the photoreceptor blades are easily damaged and abraded, or the blades and the photosensitive layer are easily distorted. That is, even if the coefficient of friction is at a relatively low level of 0.3 or more and 0.4 or less, it means that the blade is liable to be distorted. Therefore, it is understood that it is preferable that the frictional resistance be as low as possible in order to clean the residual powder satisfactorily.
[0051]
The friction resistance in the image forming apparatus is determined by the cleaning property of the residual powder.
9 and 10 show 10-point average roughness Rz._JISThe contact area is 15 mm²The relationship between the frictional resistance and the cleaning performance when the above condition is satisfied is shown. The cleaning property is indicated by five levels. 9 shows a case where the maximum valley depth Rv of the cleaning blade edge is 10 μm or less, and FIG. 10 shows a case where the maximum valley depth is 40 μm or more and 60 μm or less. The cleaning rank indicates the background dirt rank on the copy screen.
The five-level display means rank 5 when the cleaning property is good and there is no problem in the background, but ranks 4 when there is little problem in practical use, but the rank decreases as both the density and the width increase. , The lowest is rank 1. The rank is desirably 4 or more, and preferably rank 5. In order to achieve a high quality image, it is necessary that the rank is 5.
The used toner is a spherical toner (1616 toner of Company X) produced by a polymerization method, and the image forming apparatus is Imagio MF2200 manufactured by Ricoh Company.
As the maximum valley depth Rv, a numerical value obtained by measuring a valley, which is a dent of the blade edge in a region of a specified length, with an optical microscope is read.
[0052]
The cleaning ability of the residual powder depends on the surface roughness of the photoconductor or the state of the cleaning blade edge. It can be seen that the lower the friction resistance, the better the cleaning property, and the higher the friction resistance, the worse the cleaning resistance.
From the above, the allowable range of the frictional resistance Rf is:
45 (gf) <Rf <200 (gf)
It is preferred that
[0053]
That is, although the cleaning property is good at 45 gf or less, the image forming property is not preferable because it causes toner slippage and image deletion. At 200 gf or more, there is no problem with the image forming property. Since the slip phenomenon is likely to occur, the probability of causing a cleaning failure increases, which is not preferable.
As the cleaning blade is used, the edge portion in contact with the photoconductor is worn or chipped. There is no problem in the case of uniform wear, but in the case of chipping, cleaning failure occurs according to the size. When the frictional resistance is relatively small, such as 50 gf or 60 gf, the allowable width of the valley depth of the blade edge increases, but the allowable width decreases as the frictional resistance increases. For good cleaning, the friction resistance is desirably 200 gf or less, and the maximum valley depth is 40 μm or less, preferably 30 μm or less according to FIGS. It is necessary for On the other hand, a preferable minimum value of the valley depth of the cleaning blade is 0 μm. However, if the surface roughness is sufficiently small as 0.1 or more and 0.2 or less and the frictional resistance is sufficiently low as 45 gf, sufficient cleaning properties can be obtained even if the maximum valley depth is about 90 μm. It is difficult to maintain a stable condition.
[0054]
Factors that affect the cleaning performance of the residual powder include the hardness, the rebound resilience, and the contact pressure against the photosensitive member of the cleaning blade, in addition to the items described above. The cleaning blade has a rubber hardness of 70 to 90 degrees in JIS-A hardness and a rebound resilience of 30 to 70%.
In the case of a toner having a high sphericity having an average circularity of 0.98 or more and 1.0 or less, there is a dive under the blade, which is considered to be caused by rotation. It is easier to obtain a good result by setting the blade so that the gap is completely blocked and using a hard blade having a JIS-A hardness of 80 to 90 degrees.
[0055]
If the contact pressure against the photoconductor is high, it is not preferable because the blade itself deteriorates, the photoconductor is rubbed, and the torsion is increased.
Usually, the contact pressure or the linear pressure is set to around 30 g / cm or more, but in the present invention, it is preferably from 10 g / cm to 25 g / cm. If it is 10 g / cm or less, the blade may not be able to absorb gently unevenness of the photoreceptor due to abrasion of the blade or chemical deterioration due to corona products when used for a long time, and a slight gap is generated between the photoreceptor and the blade. Cleaning failure may occur.
On the other hand, even if the linear pressure applied to the organic photoreceptor exceeds 25 g / cm by about 5 g / cm, the photoreceptor and the blade edge do not deteriorate immediately. Gradually appears. The abrasion of the blade is promoted by the influence of the contact pressure, and twisting or the like occurs at an unspecified position. Further, if hard foreign substances and the like are strongly suppressed by the cleaning blade, not only scratches occur on the photoreceptor, but also the blades are damaged, and chipping is likely to occur at edges. That is, the durability of both the photoconductor and the blade is reduced.
[0056]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【Example】
A photoreceptor having a three-layer structure used for evaluation was prepared by the following means.
After immersion coating with a coating liquid for an undercoat layer (UL) having the following composition, using a JIS-specified 3003 aluminum alloy drum processed to a diameter of 30 mm, a length of 340 mm, and a thickness of 0.75 mm as a conductive support, At 20 ° C. for 20 minutes, followed by coating with a 3.5 μm undercoat layer, and a coating solution for a charge generating layer (CGL) using the following charge generating material. Was formed. Further, the coating was applied to the charge transport layer (CTL) using the charge transport material described in (Chemical Formula 1) by dip coating, the pulling speed conditions were changed, and the charge transport layer was coated. Heat drying was performed for 20 minutes to prepare an organic photoreceptor having an average film thickness of 28 μm. The average film thickness is an average value obtained by measuring 13 points at intervals of 20 mm using an eddy current film thickness meter (type mms) manufactured by Fisher Co., starting from 50 mm from the end.
[0057]
All "parts" described below represent parts by weight.

[0058]
Embedded image

[0059]
(Examples 1, 2, and 3)
Ricoh's Imagio MF2200 incorporating a process cartridge was prepared as an image forming apparatus for evaluation. A photoreceptor having a three-layer configuration of 30 mm in diameter is prepared for the photoreceptor, and PTFE powder (Rublon L-2, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is previously applied to the nonwoven fabric on the photoreceptor surface, and lightly rubbed in the longitudinal direction of the photoreceptor. Means were taken to reduce the frictional resistance in each case, and the three process cartridges were mounted.
The developing device constituting the process cartridge is provided with a pulverized toner having a weight average particle size of about 4.8 μm and an average circularity of 0.924 as a fluidizing agent.₂0.7%, TiO₂0.8%, and zinc stearate (SZ2000) having a weight average particle diameter of 0.3 μm was 0.04% as Example 1, 0.03% as Example 2, and 0.02% as Example 3. Each of the added developers was charged. The carrier of the developer is a magnetic carrier (FPC-300LC) having a weight average particle diameter of 63 μm. Zinc stearate is an adjusting material for reducing the frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade.
[0060]
The cleaning blade is made of polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a wall thickness of 2 mm, a length of 320 mm, and a free length of 8 mm from the support to the edge. The tip of the blade is made of polyvinylidene fluoride. Powder dusted. The cleaning blade whose contact pressure was adjusted to 25 g / cm was used.
The process cartridge was mounted on the image forming apparatus, and 50,000 sheets of A-4 size copy paper were run in an environment at a temperature of 22 ° C. to 25 ° C. and a relative humidity of 56% RH to 62% RH. Then, the image quality associated with the cleaning performance, particularly the toner stain on the background was evaluated. The evaluation position was set to a width of 50 mm in the central area of the photoconductor from the relationship between the cleaning blade edge and the observation of the photoconductor surface roughness.
The surface roughness was measured using a surfcom 1400D (pickup: E-DT-S02A) manufactured by Tokyo Seimitsu Co., and a valley depth Rv at the tip of the blade was measured using an ultra-depth shape measuring microscope VK8500 manufactured by KEYENCE. The width at the center was 50 mm.
The surface roughness before and after running the paper is measured by 10-point average roughness Rz._JISTable 1 shows the results of the frictional resistance Rf and the valley depth (chipping) Rv of the blade at the maximum height Rz.
[0061]
In all of the three evaluated cases, the change in surface roughness was small and at a low level, and was not at a level at which cleaning failure occurred. On the other hand, in Example 3, the frictional resistance was increased to about 138 gf by running 50,000 sheets. However, the twisting of the cleaning blade and the stick-slip phenomenon did not occur, and the toner having a small particle diameter was almost completely cleaned. There was no problem with the cleaning properties. As a result, no background stain was confirmed on the copy. Other image qualities were also good, and an image quality with good contrast was reproduced.
[0062]
When the state of application of the lubricant was confirmed, as shown in Photo 1, shading was observed in the F (fluorine) atom, and it was confirmed that the coating was clearly uneven.
The samples of Examples 1 and 2 of the photoreceptors used for the evaluation were subjected to dark adaptation for 4 hours in an environment of a temperature of 28 ° C. and a relative humidity of 90% RH. 6.6 to 7.1 (lines / mm), which was a good result with practically no problem.
[0063]
[Table 1]

[0064]
(Examples 4, 5, and 6)
Prepare a photoreceptor with a diameter of 30 mm and a three-layer structure prepared according to the above specifications. Apply the above-mentioned PTFE powder to the nonwoven fabric on the photoreceptor surface in advance, and rub lightly in the longitudinal direction of the photoreceptor. In order to reduce the frictional resistance, three process cartridges were mounted.
Examples 1 and 2 except that the toner to be charged into the process cartridge was changed to a polymerized toner (prototype) manufactured by Ricoh manufactured by a suspension polymerization method having an average circularity of 0.986 and a weight average particle diameter of 6.2 μm. The evaluation was performed using the same photoreceptor as described in Examples 3 and 3. The amount of toner added was 5% by weight.
Using a polymerized toner having a high average circularity, the level of frictional resistance between the photoreceptor and the cleaning blade was changed from Example 4, Example 5, and Example 6, and the cleaning property of the residual powder was evaluated. Table 2 shows the results.
[0065]
In the case of the toner having a high sphericity, the margin for the frictional resistance is lower than that of the pulverized toner having the low sphericity. However, when the frictional resistance is increased to 116 gf in Example 6, as a result of detailed confirmation, A fine line pattern was confirmed. Although there was no problem with the surface roughness level, it is considered that the blade was distorted and a slight gap was formed. However, it was judged that this level did not reach the level where there was a problem in practicality. There was no problem under other conditions.
By setting the surface roughness and the frictional resistance low, it was confirmed that even a spherical toner having a high average circularity can be cleaned well.
[0066]
[Table 2]

[0067]
(Comparative Examples 1 and 2)
A photoreceptor having a three-layer structure of 30 mm in diameter is prepared for the photoreceptor, a means for reducing the frictional resistance by rubbing lightly in the longitudinal direction of the photoreceptor on the surface of the photoreceptor by applying the above-mentioned PTFE powder to the nonwoven fabric in advance. And attached to the process cartridge. As the toner to be charged into the developing device of the process cartridge, a polymerized toner (prototype) manufactured by Ricoh manufactured by a suspension polymerization method having an average circularity of 0.986 and a weight average particle diameter of 6.2 μm was used. And 0.35 μm of zinc stearate (SZ2000) as Comparative Example 1 and 0.015% as Comparative Example 2, respectively. The carrier of the developer is a magnetic carrier (BR-021) having a weight average particle size of 58 μm.
The cleaning blade is made of polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a wall thickness of 2 mm, a length of 320 mm, and a free length of 8 mm from the support to the edge. The tip of the blade is made of polyvinylidene fluoride. Powder dusted. The contact pressure of the cleaning blade was adjusted to 25 g / cm, and the effect of frictional resistance was confirmed.
The evaluation method was the same as the method described in Examples 1 to 6. Table 3 shows the evaluation results.
As a result of reducing the amount of the lubricant introduced into the toner and reducing the effect of reducing the frictional resistance, the surface roughness did not reach the level at which cleaning failure occurred, but the frictional resistance increased significantly.
As a result, the cleaning blade was considered to be defective due to distortion of the cleaning blade edge from around 30 sheets, and a large number of black bands were generated each time the number of sheets was increased.
[0068]
[Table 3]

[0069]
(Examples 7 and 8)
A photoreceptor having a diameter of 30 mm and a three-layered photoreceptor is prepared. The surface of the photoreceptor is previously coated with a PTFE powder on a non-woven fabric, and lightly rubbed in the longitudinal direction of the photoreceptor to reduce frictional resistance. Was attached to the process cartridge.
The developing device constituting the process cartridge is provided with a pulverized toner having a weight average particle size of about 4.8 μm and an average circularity of 0.924 as a fluidizing agent.₂0.7%, TiO₂Was added, and a developer containing 0.03% of zinc stearate (SZ2000) having a weight average particle diameter of 0.3 μm was added. The carrier of the developer is a magnetic carrier (FPC-300LC) having a weight average particle diameter of 63 μm.
The blade cleaning member is made of polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a thickness of 2 mm, and a length of 320 mm, and a photosensitive member and a cleaning blade are brought into contact with a 1 mm-thick chromium-plated iron plate support. The adhesive applied using a hot melt adhesive was used so that the pressure (linear pressure) could be set at 10 g / cm in Example 7 and 20 g / cm in Example 8. As described above, the tip of the blade was dusted with polyvinylidene fluoride powder to prevent the blade from being twisted or twisted when starting rotation. Table 4 shows the results.
By setting the contact pressure of the blade low, both the surface roughness and the frictional resistance are suppressed to a good level with little change, and the contact pressure of the cleaning blade is further reduced to 10 g / cm and 20 g, which are lower than those in the above embodiment. / Cm, the background level was 5 to 4.5 in terms of rank, and good results were obtained with reference to FIGS. However, when the contact pressure was 10 g / cm, the rank level was 5 level, which was not a practical problem, but at a position outside the evaluation position, a rank 4.5 level was slightly observed, indicating a streak pattern. Therefore, it seems impossible to reduce the contact pressure to 10 g / cm or less. On the other hand, in the case of 20 g / cm, there was no problem in the cleaning property, and an image quality with good contrast was obtained.
[0070]
[Table 4]

[0071]
(Comparative Examples 3 and 4)
A photoreceptor having a three-layer structure of 30 mm in diameter is prepared for the photoreceptor, a means for reducing the frictional resistance by rubbing lightly in the longitudinal direction of the photoreceptor on the surface of the photoreceptor by applying the above-mentioned PTFE powder to the nonwoven fabric in advance. And attached to the process cartridge.
The developing device constituting the process cartridge is provided with a pulverized toner having a weight average particle size of about 4.8 μm and an average circularity of 0.924 as a fluidizing agent.₂0.7%, TiO₂Was added, and a developer containing 0.03% of zinc stearate (SZ2000) having a weight average particle diameter of 0.3 μm was added. The carrier of the developer is a magnetic carrier (FPC-300LC) having a weight average particle diameter of 63 μm.
The blade cleaning member is made of polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a thickness of 2 mm, and a length of 320 mm, and a photosensitive member and a cleaning blade are brought into contact with a 1 mm-thick chromium-plated iron plate support. What was attached using the hot melt adhesive so that pressure (linear pressure) became 45 g / cm as Comparative Example 3 and 70 g / cm as Comparative Example 4 was used.
As described above, the tip of the blade was dusted with polyvinylidene fluoride powder to prevent the blade from being twisted or twisted when starting rotation.
Table 5 shows the evaluation results.
[0072]
When the contact pressure of the cleaning blade was increased, the effect of applying the zinc stearate was reduced, the shaving by the cleaning blade was conspicuous, and the surface roughness was significantly deteriorated to about 3 μm due to the twist of the tip of the blade edge. As a result, the amount of fine toner passing under the cleaning increased, and cleaning failure occurred at any contact pressure of 45 g / cm and 70 g / cm.
[0073]
[Table 5]

[0074]
(Examples 9 and 10)
For the photoreceptor, a photoreceptor having a φ30 mm three-layer structure prepared according to the above specifications was prepared, and the above-mentioned PTFE powder was previously applied to a non-woven fabric on the photoreceptor surface, and lightly rubbed in the longitudinal direction of the photoreceptor. And a process cartridge was mounted on the process cartridge. As a toner to be charged into the developing device of the process cartridge, a RICOH polymerized toner produced by a suspension polymerization method having an average circularity of 0.986 and a weight average particle diameter of 6.2 μm has a weight average particle diameter of 0.3 μm. Of PTFE (Lubron L-5, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was added.
The carrier of the developer is a magnetic carrier (BR-021) having a weight average particle size of 58 μm.
The cleaning blade is made of polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a wall thickness of 2 mm, a length of 320 mm, and a free length of 8 mm from the support to the edge. The tip of the blade is made of polyvinylidene fluoride. Powder dusted. The contact pressure of the cleaning blade was adjusted to 25 g / cm. However, the cleaning blade used for confirmation was evaluated in the case where the valley depth Rv of the blade edge used once became large. The maximum valley depth Rv at the center width of the blade of 100 mm was 18.4 μm in Example 9 and 24.7 μm in Example 10. Further, the range of the measured valley depth was 6.3 μm or more and 18 μm or less in Example 9, and was 8.2 μm or more and 24.7 μm or less in Example 10.
Table 6 shows the results of evaluating the effect of the maximum depth of the cleaning blade edge.
[0075]
The surface roughness and the frictional resistance are also within the specified values even after the paper passing running, and it is assumed that the level is not a problem. However, the maximum valley depth of the blade edge after the paper passing running is 42 μm in Example 10. Even at this point, no gap was formed in the valley portion, and substantially good cleaning properties were obtained. However, it differs from the position measured at the beginning. However, about 2 to 3 stripes were observed in a dotted pattern, albeit slightly. When the maximum valley depth was less than that, sufficient cleaning properties were obtained, and there was no background stain on the copy.
Since the blade once used is used, the blade edge may be slightly fragile or foreign matter such as a carrier may be mixed.
[0076]
[Table 6]

[0077]
(Comparative Examples 5 and 6)
Two photoreceptors having a φ30 mm three-layered photoreceptor prepared according to the above specifications, used once, and cleaned by removing foreign matters such as toner adhered to the surface were prepared. The surface of the photoreceptor was previously coated with the above-mentioned PTFE powder on a non-woven fabric, and rubbed lightly in the longitudinal direction of the photoreceptor to reduce the frictional resistance. As a toner to be charged into the developing device of the process cartridge, a RICOH polymerized toner produced by a suspension polymerization method having an average circularity of 0.986 and a weight average particle diameter of 6.2 μm has a weight average particle diameter of 0.3 μm. Of zinc stearate ((SZ2000)) was added.
The carrier of the developer is a magnetic carrier (BR-021) having a weight average particle size of 58 μm.
The cleaning blade is made of polyurethane rubber having a JIS-A hardness of 77 degrees, a wall thickness of 2 mm, a length of 320 mm, and a free length of 8 mm from the support to the edge. The tip of the blade is made of polyvinylidene fluoride. Powder dusted. The contact pressure of the cleaning blade was adjusted to 25 g / cm. However, the maximum valley depth, which is a blade used for about 250,000 cleaning blades, was changed to 45 μm in Comparative Example 5 and 78 μm in Comparative Example 6, and the effect of the maximum valley depth was evaluated. . Table 7 shows the results.
[0078]
The frictional resistance could not be reduced sufficiently as in the above-described embodiment due to the myriad of scratches on the photoreceptor surface, but it was considered to be at a specified value and not at a level that would cause cleaning failure. However, since the surface roughness is large and the valley depth of the cleaning blade is large, the toner is not sufficiently dammed, and poor cleaning and a large number of black streak-like background stains are found on the copy from the initial few sheets. The evaluation was stopped with one sheet.
[0079]
[Table 7]

[0080]
【The invention's effect】
As described above, it has been confirmed that the friction resistance measurement method proposed in the present invention is a practical measurement method. A frictional resistance of 45 gf or more and 200 gf or less obtained by using the measurement method according to the present invention, and a surface property having a 10-point average roughness Rz JIS of 0.1 μm or more and 1.5 μm or less or a maximum height Rz of 2.5 μm When a photoreceptor having JIS-A is set in an image forming apparatus and an image is formed, a commonly used polyurethane blade having a JIS-A hardness of 70 to 90 degrees and a rebound resilience of 30 to 70% is used. Even when used, the average circularity is as low as 0.91 or more and 0.94 or less, and a deformed toner such as a toner produced by a pulverization method including a large number of small particle size toners or an average circularity of 0.98 or more. A spherical toner such as a toner produced by a polymerization method can be efficiently cleaned, and a background stain on a copy does not occur.
[0081]
According to the present invention, the lubricant applied to the photoreceptor does not have a uniform film configuration and is made to be a non-uniform film, so that the friction resistance is prevented from abnormally lowering and image deterioration is suppressed.
According to the present invention, by setting the contact pressure of the cleaning blade with respect to the photoreceptor at 10 g / cm or more and 25 g / cm or less, it is possible to suppress abnormal scratching of the photoreceptor due to scratching by the cleaning blade and increase in overall wear. As a result, since the surface roughness does not become large, the cleaning property of the residual powder is maintained satisfactorily, and the valley depth becomes small due to chipping which is the deterioration of the cleaning blade edge.
[0082]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to maintain the cleaning property of residual powder satisfactorily by preventing the maximum valley depth of a cleaning blade edge from becoming 40 micrometers or more.
According to the present invention, by making the maximum valley depth of the cleaning blade edge not more than 30 μm or more, the margin for the cleaning property of the residual powder is increased, and even if the friction coefficient is increased, the cleaning performance is favorably improved. It can be maintained.
According to the present invention, a process in which a photoreceptor having a surface property having a 10-point average roughness Rz JIS of 0.1 μm or more and 1.5 μm or less or a maximum height Rz of 2.5 μm and a frictional resistance of 45 gf or more and 200 gf or less is mounted. By mounting the cartridge in the image forming apparatus, maintenance is easy, and since the cleaning property of the residual powder is good, it is possible to always provide an image quality free from background contamination.
[0083]
According to the present invention, the electrical continuity is interrupted between the position where the lubricant is applied and the position where the lubricant is not applied by unevenly applying the lubricant film to be applied to the photoreceptor surface in order to reduce the frictional resistance. In addition, the frequency of image deterioration is reduced, and image quality can be stabilized.
According to the present invention, the system in which the contact pressure of the cleaning blade with the photosensitive member is set to 10 g / cm or more and 25 g / cm or less is incorporated into the process cartridge, so that the ease of replacement and the deterioration of the photosensitive member and the cleaning blade are improved. Therefore, there is an advantage that a stable image free of a background stain and a uniform image with good image forming properties are maintained, and the frequency of replacement is small, so that the process cartridge itself has less pain.
According to the present invention, by incorporating a cleaning blade having a maximum valley depth of 40 μm or less into the process cartridge, cleaning failure by the blade is suppressed and the photoconductor is not easily damaged by the blade. There is no background contamination, and a reduction in the life of the photoconductor can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus illustrating a copying process according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process cartridge including a photosensitive member, a charging device of a roller charging type, and a cleaning device of a blade type.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process cartridge including a photosensitive member, a charging device of a roller charging type, a cleaning device of a blade type, and a developing device.
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 is a schematic diagram illustrating a method for measuring frictional resistance.
FIG. 7: Contact area is 15 mm²And 35mm²6 is a graph showing the correlation between the friction coefficients measured by and.
FIG. 8 shows the relationship between the frictional resistance and the coefficient of friction measured by the Euler belt method when the contact area is 15 mm.²Time and 35mm²It is a graph demonstrated at the time of.
FIG. 9 shows that when the maximum roughness of the cleaning blade edge is 10 μm or less, the contact area for each surface roughness (Rz) of the photoconductor is 15 mm.²6 is a graph showing the cleaning performance rank at the time of FIG.
FIG. 10 shows a contact area of 15 mm for each surface roughness (Rz) of the photosensitive member when the maximum roughness of the cleaning blade edge is 40 μm or more and 60 μm or less.²6 is a graph showing the cleaning performance rank at the time of FIG.
Photo 1 is a photograph showing a state when a lubricant is applied unevenly on a photoreceptor.
Photo 2 is a photograph showing a state where the lubricant is uniformly applied on the photoreceptor.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor for electrophotography (photoconductor)
2 Charging device
3 Image exposure equipment
4 Developing device
5 Transfer device
6 Separation device
7 Cleaning device
71 Cleaning brush
72 Cleaning blade
8 Fixing device
9 Copy paper

Claims

After uniformly charging the electrophotographic photoreceptor using a charging device, an electrostatic latent image is formed by digital light writing using an LD element or an LED array as a light source, and developed with a two-component developer including toner and carrier. In an image forming apparatus using an indirect electrophotographic method, an image is formed, and the developed toner image is transferred to a transfer target body by a transfer device, and the remaining powder is cleaned by a blade type cleaning device.
In the image forming apparatus, the means for measuring frictional resistance hangs a polyurethane flat belt having a fixed width along a circumferential direction of the photoreceptor fixed in a non-rotating state so as to have a fixed contact area, It is performed by applying a load to one of the belts, setting a force gauge on the other, and measuring the tensile load of the polyurethane flat belt,
10-point average roughness Rz _JIS has a surface roughness of 0.1 μm or more and 1.5 μm or less, or a maximum height Rz of 2.5 μm or less, and JIS-A hardness 70 degrees or more and 80 degrees or less, width 5 mm, A tensile load is a load measured when a load of 100 g is applied to a polyurethane flat belt having a length of 325 mm, a thickness of 2 mm, and a weight of 4.58 g, and a circumferential contact length of 3 mm and a contact area of 15 mm ^2. An image forming apparatus, wherein an image is formed using an electrophotographic photosensitive member having a surface property such that a frictional resistance Rf satisfies 45 gf <Rf <200 gf.

The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus is characterized in that the lubricant is unevenly applied over the entire area of the electrophotographic photosensitive member surface layer with which the cleaning blade contacts.

The image forming apparatus according to claim 2,
The image forming apparatus is characterized in that the cleaning blade is a polyurethane rubber that comes into contact with the surface of the electrophotographic photosensitive member at a contact pressure of 10 g / cm to 25 g / cm.

The image forming apparatus according to claim 3,
The image forming apparatus is characterized in that a maximum valley depth Rv of an edge portion of the cleaning blade in contact with the electrophotographic photosensitive member is 40 μm or less.

The image forming apparatus according to claim 3, wherein
The image forming apparatus is characterized in that a maximum valley depth Rv of an edge portion of the cleaning blade in contact with the electrophotographic photosensitive member is 30 μm or less.

A charging device, a developing device or a cleaning device, which integrally supports at least one device selected from an electrophotographic photosensitive member and a process cartridge detachable from an image forming apparatus main body for performing image formation by an indirect electrophotographic method;
The process cartridge has a 10-point average roughness Rz _JIS of 0.1 μm or more and 1.5 μm or less, or a maximum height Rz of 2.5 μm at the maximum, and a JIS-A hardness of 70 to 80 degrees and a width of 5 mm. A static state measured when a load of 100 g is applied to a polyurethane flat belt having a length of 325 mm, a thickness of 2 mm and a weight of 4.58 g to give a circumferential contact length of 3 mm and a contact area of 15 mm ^2. A process cartridge comprising an electrophotographic photosensitive member having a surface property such that a frictional resistance Rf, which is a tensile load at 45 g, satisfies 45 gf <Rf <200 gf.

The process cartridge according to claim 6, wherein
The process cartridge is characterized in that the lubricant is unevenly applied over the entire area of the electrophotographic photosensitive member with which the cleaning blade contacts.

The process cartridge according to claim 7, wherein
The process cartridge is characterized in that the cleaning blade is a polyurethane rubber which comes into contact with the surface of the electrophotographic photosensitive member at a contact pressure of 10 g / cm or more and 25 g / cm or less.

The process cartridge according to claim 8, wherein
The process cartridge is characterized in that a maximum valley depth Rv of an edge portion of the cleaning blade in contact with the electrophotographic photosensitive member is 40 μm or less.