JP2005164775A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子写真画像形成装置に関する。より詳しくは電子写真感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、感光体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、現像剤担持体に担持させた現像剤によって感光体の静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、感光体のトナー像を被転写部材に転写させる転写手段と、トナー像転写後の感光体面の残留トナー粒子を回収するクリーニング手段とを有する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus. More specifically, the electrophotographic photosensitive member, the charging means for charging the photosensitive member, the information writing means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the photosensitive member, and the developer carried on the developer carrying member, An image having a developing unit that develops the electrostatic latent image as a toner image, a transfer unit that transfers the toner image on the photosensitive member to a transfer member, and a cleaning unit that collects residual toner particles on the surface of the photosensitive member after the toner image is transferred. The present invention relates to a forming apparatus.
電子写真装置や静電記録装置等に用いられる画像形成方法において、電子写真感光体・静電記録誘電体等の感光体上に潜像を形成する方法についても様々な方法が知られている。 In an image forming method used for an electrophotographic apparatus, an electrostatic recording apparatus, and the like, various methods are known as a method for forming a latent image on a photosensitive member such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric.
例えば、電子写真法では、潜感光体としての光導電性物質を利用した感光体上を所要の極性・電位に一様に帯電処理した後に、画像パターン露光を施すことにより電気的潜像を形成し、トナーを現像して顕像化し、これを紙などの転写媒体に転写・定着する方法が一般的である。 For example, in electrophotography, an electrical latent image is formed by uniformly charging a photoconductor using a photoconductive material as a latent photoconductor to the required polarity and potential, and then performing image pattern exposure. In general, the toner is developed and visualized, and this is transferred and fixed to a transfer medium such as paper.
従来この種の画像形成方法の中に、最表面層に保護層を設けることにより、磨耗や傷の発生に対して優れた耐久性を有し、高品位の画質を保つことのできる電子写真感光体を用いるものが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。 Conventionally, in this type of image forming method, by providing a protective layer on the outermost surface layer, an electrophotographic photosensitive member that has excellent durability against wear and scratches and can maintain high quality image quality. The thing using a body is proposed (for example, refer to patent documents 1 and patent documents 2).
特に硬化型樹脂による保護層を有する感光体はHU(ユニバーサル硬さ値)を大きく保ったまま弾性を大きくすることができる。この種の堅さと弾性の両方を有する感光体は、削れに対して強く、高耐久性を有している。このような感光体を用いる画像形成方法では、クリーニングブレード等での摺擦に強いため、感光体の耐久寿命、電位変化を抑えられ、長期にわたって安定した画像出力性能を得ることができる。 In particular, a photoreceptor having a protective layer made of a curable resin can increase elasticity while maintaining a large HU (Universal Hardness Value). This type of photoreceptor having both rigidity and elasticity is strong against abrasion and has high durability. In such an image forming method using a photoconductor, since it is resistant to rubbing with a cleaning blade or the like, the durable life and potential change of the photoconductor can be suppressed, and stable image output performance can be obtained over a long period of time.
一方、電子写真方式の画像形成方法では、感光体を帯電させる際の帯電エネルギーによってNOx、SOx、オゾン等々の種々の帯電による放電生成物が発生することが知られている。これらの放電生成物は、感光体上に付着し感光体表面の滑り性を悪化させる原因となる。このために感光体に当接されたクリーニングブレードと感光体の間で摩擦力が大きくなり、感光体駆動トルクアップ、捲れ、ブレードビビリ(振動)を引きおこし、クリーニング不良につながる。 On the other hand, in an electrophotographic image forming method, it is known that discharge products due to various charges such as NOx, SOx, ozone, and the like are generated by the charging energy when charging a photoreceptor. These discharge products adhere to the photoreceptor and cause the slippage of the photoreceptor surface to deteriorate. For this reason, a frictional force is increased between the cleaning blade in contact with the photosensitive member and the photosensitive member, causing the photosensitive member driving torque to be increased, drooping, and blade chatter (vibration), leading to defective cleaning.
特に前記したような削れにくい高耐久性の感光体を用いると、感光体表面が削られてリフレッシュされ難いために、表面帯電性生物が付着して蓄積しやすく、そのため初期の滑り性が良くても、画像形成の繰り返しによりクリーニングが破綻する事が起こる。特に塑性変形が小さくてもトータル変形量の大きい、すなわちゴム的な挙動を有している高耐久性を有する感光体の場合は特にクリーニングブレードとの摩擦が著しく大きくなる。その結果、ブレードやドラムの破壊につながりやすく、そういった面で耐久寿命が短くなってしまう。さらに高温環境に置いてはクリーニングブレードの温度特性によりブレード硬度がやわらかくなり、クリーニングブレードめくれといった重大な問題が発生しやすい。 In particular, when using a highly durable photoreceptor that is difficult to scrape as described above, the surface of the photoreceptor is difficult to be refreshed, and surface chargeable organisms are likely to adhere and accumulate, so that the initial slipperiness is good. However, cleaning may fail due to repeated image formation. In particular, even when the plastic deformation is small, the total deformation amount is large, that is, in the case of a highly durable photoreceptor having a rubber behavior, the friction with the cleaning blade is particularly large. As a result, blades and drums are easily broken, and the durability life is shortened in that respect. Furthermore, in a high temperature environment, the blade hardness is soft due to the temperature characteristics of the cleaning blade, and serious problems such as turning over the cleaning blade are likely to occur.
これに対し、感光体表面へ脂肪酸金属塩を供給する手段を設けることで、脂肪酸金属塩がクリーニングブレードと感光体表面の間に介在させ、クリーニング部での滑り性悪化によるクリーニングブレードないしはドラムの破壊・劣化を抑制するものが提案されている(例えば、特許文献3)。 In contrast, by providing means for supplying the fatty acid metal salt to the surface of the photoreceptor, the fatty acid metal salt is interposed between the cleaning blade and the surface of the photoreceptor, and the cleaning blade or the drum is destroyed due to deterioration of slipperiness at the cleaning portion. -The thing which suppresses deterioration is proposed (for example, patent document 3).
またクリーニングブレードのゴム硬度を大きくすることにより、ブレード破壊・めくれを防止する方法もある。さらにクリーニングブレード自身の滑り性を向上させることでも、クリーニングブレードの破壊・めくれを防ぐことができる。イソシアネート化合物を用いて、クリーニングブレードの表面に硬化層を形成し、クリーニングブレード表面の摩擦係数を低下させ、高度を向上させることが行われている。例えば、イソシアネート化合物によりクリーニングブレードの表面を処理する事、すなわち、ポリウレタン樹脂の表面上でイソシアネート化合物と空気中の水分やポリウレタン樹脂自身とを反応させて、ポリウレタン樹脂の表面に0.01〜0.6mm硬化薄膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献4、特許文献5参照)。 There is also a method of preventing blade breakage and turning by increasing the rubber hardness of the cleaning blade. Furthermore, it is possible to prevent the cleaning blade from being destroyed or turned up by improving the sliding property of the cleaning blade itself. An isocyanate compound is used to form a hardened layer on the surface of the cleaning blade, to reduce the coefficient of friction on the surface of the cleaning blade, and to improve the altitude. For example, the surface of the cleaning blade is treated with an isocyanate compound, that is, the isocyanate compound is reacted with moisture in the air or the polyurethane resin itself on the surface of the polyurethane resin, so that the surface of the polyurethane resin is 0.01 to 0.00. It has been proposed to form a 6 mm cured thin film (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5).
さらに、ブレードエッジ部のみに硬化層を形成させることによりブレード自由長の運動性を維持しつつ、摩擦係数を低下させて良好なクリーニング性能を得る方法が提案されている(例えば、特許文献6参照)。
しかしながら、感光体表面の弾性変形率Woが44%以上65%以下の感光体のクリーニングにおいては、脂肪酸金属塩を感光体表面に付着させることによってクリーニングブレードの振動を安定化させてクリーニング性能を向上させようとすると、特に低湿環境下においてはでトナーが脂肪酸金属塩と一緒にすり抜けやすくなって出力画像に影響を及ぼしてしまった。さらに高湿環境下では潤滑性能と脂肪酸金属塩の保護膜による画像流れ抑止効果を十分に得ることができなかった。 However, in cleaning a photoconductor having an elastic deformation rate Wo of 44% or more and 65% or less on the surface of the photoconductor, the cleaning blade vibration is stabilized by attaching a fatty acid metal salt to the surface of the photoconductor to improve the cleaning performance. In this case, the toner easily slips through with the fatty acid metal salt particularly in a low humidity environment, which affects the output image. Furthermore, in a high humidity environment, the lubrication performance and the effect of suppressing image blur due to the protective film of the fatty acid metal salt could not be obtained sufficiently.
またブレードのゴム硬度を大きくすることによってブレードの掻き取り能力・耐久性を向上させようとすると、感光体の弾性変形にエッジが追従せずビビリを生じて逆にトナーが抜けやすくなった。 Further, if the blade rubber hardness is increased to improve the scraping ability and durability of the blade, the edge does not follow the elastic deformation of the photosensitive member and chatter occurs, and the toner is easily removed.
そこで本発明の目的は、高硬度高弾性を有する高耐久感光体表面をクリーニングする際に、前記のような環境変化によるクリーニング性能の低下による画像形成不良をおこさない高画質かつ高耐久・長寿命の画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high image quality, high durability, and long service life that does not cause defective image formation due to a decrease in cleaning performance due to environmental changes as described above when cleaning the surface of a highly durable photoconductor having high hardness and high elasticity. An image forming apparatus is provided.
本発明は前記目的を達成するため、以下(1)〜(7)に示す構成を有する画像形成装置である。 In order to achieve the above object, the present invention is an image forming apparatus having the following configurations (1) to (7).
(1)25℃湿度50%の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重6mNで押し込んだ時のHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率Woが44%以上65%以下である表面を有する電子写真感光体を有し、感光体に潜像を形成する手段と、潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像されたトナーを転写材に転写する転写手段と、転写後に感光体上に残留したトナーをクリーニングブレードによって除去するクリーニング手段を有する画像形成装置において、感光体表面に対して脂肪酸金属塩を供給する脂肪酸金属塩供給手段を有し、且つクリーニングブレードのゴム硬度が78度以上99度以下である画像形成装置。 (1) A hardness test was performed using a Vickers square pyramid diamond indenter in an environment of 25 ° C. and 50% humidity, and the HU (universal hardness value) when pressed at a maximum load of 6 mN was 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 And an electrophotographic photosensitive member having a surface with an elastic deformation rate Wo of 44% or more and 65% or less, a means for forming a latent image on the photosensitive member, and a developing means for developing the latent image with toner And a transfer unit that transfers the developed toner to a transfer material, and a cleaning unit that removes toner remaining on the photoconductor after the transfer with a cleaning blade. An image forming apparatus having a fatty acid metal salt supply means for supplying and having a cleaning blade having a rubber hardness of 78 degrees to 99 degrees.
(2)クリーニングブレードのPETシートに対する動摩擦係数が0.2以上1.2以下である上記(1)に記載の画像形成装置。 (2) The image forming apparatus according to (1), wherein the cleaning blade has a dynamic friction coefficient of 0.2 or more and 1.2 or less with respect to the PET sheet.
(3)クリーニングブレードの感光体との当接部表面部分のイソシアネート基の濃度がブレード内部のイソシアネート基の濃度よりも大きい上記(1)又は(2)に記載の画像形成装置。 (3) The image forming apparatus according to (1) or (2), wherein the concentration of the isocyanate group in the surface portion of the cleaning blade in contact with the photosensitive member is greater than the concentration of the isocyanate group in the blade.
(4)クリーニングブレードのゴム硬度をHとしたときに、次式
H / Wo < 2
を満足する上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の画像形成装置。
(4) When the rubber hardness of the cleaning blade is H, the following formula H / Wo <2
The image forming apparatus according to any one of (1) to (3), wherein:
(5)感光体は保護層を有し、保護層が硬化性フェノール樹脂及び、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアルコキシ基または置換基を有してもよいヒドロキシフェニル基からなる群より選択される基の少なくとも一つを有する電荷輸送物質を含有する上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像形成装置。 (5) The photoreceptor has a protective layer, and the protective layer is at least a group selected from the group consisting of a curable phenol resin and a hydroxyalkyl group, a hydroxyalkoxy group, or a hydroxyphenyl group which may have a substituent. The image forming apparatus according to any one of the above (1) to (4), comprising a charge transport material having one.
(6)脂肪酸金属塩塗布手段が現像手段と兼ねる上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像形成装置。 (6) The image forming apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the fatty acid metal salt coating unit also serves as the developing unit.
(7)脂肪酸金属塩塗布手段がクリーニング手段の上流側に設けられたクリーニング補助手段と兼ねる上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像形成装置。 (7) The image forming apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the fatty acid metal salt coating unit also serves as a cleaning auxiliary unit provided upstream of the cleaning unit.
本発明者らの鋭意検討の結果、表面が25℃湿度50%の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重6mNで押し込んだ時のHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率Woが44%以上65%以下である高耐久性を有する電子写真感光体を有する画像形成装置において、上記のように構成すれば、低湿あるいは高湿環境であっても良好なクリーニング性能を発揮することを見出した。 As a result of intensive studies by the present inventors, a hardness test was conducted using a Vickers square pyramid diamond indenter in an environment with a surface of 25 ° C. and a humidity of 50%, and the HU (Universal Hardness Value) when pressed at a maximum load of 6 mN. An image forming apparatus having an electrophotographic photosensitive member having a high durability of 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less and having an elastic deformation rate Wo of 44% or more and 65% or less is configured as described above. For example, it has been found that good cleaning performance is exhibited even in a low or high humidity environment.
請求項1の発明に関して、感光体表面に脂肪酸金属塩を供給する手段を設け、かつクリーニングブレードのゴム硬度が78度以上99度以下であれば、脂肪酸金属塩の感光体塗布によるクリーニングブレードエッジと感光体表面の十分な密着性が得られることにより、高弾性高硬度の感光体と高ゴム硬度のブレードのビビリを抑え、さらに高いゴム硬度のブレードによる感光体当接部分の圧力分布のピーク値が高くなって、感光体表面の脂肪酸金属塩膜ごと転写残トナーや放電生成物付着物を掻き取りやすくなり、高弾性高硬度の感光体表面のクリーニング性において飛躍的に向上する。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a means for supplying a fatty acid metal salt to the surface of the photoreceptor, and if the rubber hardness of the cleaning blade is 78 degrees or more and 99 degrees or less, By providing sufficient adhesion on the surface of the photoconductor, chattering between the high-elasticity and high-hardness photoconductor and the blade with high rubber hardness is suppressed, and the peak value of the pressure distribution at the contact area of the photoconductor with the blade with higher rubber hardness As a result, it becomes easier to scrape transfer residual toner and discharge product deposits together with the fatty acid metal salt film on the surface of the photosensitive member, and the cleaning property of the surface of the photosensitive member with high elasticity and high hardness is greatly improved.
請求項2の発明に関して、上記発明に加えてクリーニングブレードのPETシートに対する動摩擦係数が0.2以上1.2以下であれば、脂肪酸金属塩が感光体表面を被覆した際に滑り性が適正となり、感光体上の脂肪酸金属塩をクリーニングブレードの耐久性とトナーのクリーニング性を両立することができる。
Regarding the invention of
請求項3の発明に関して、上記発明に加えてクリーニングブレードの感光体との当接部表面部分のイソシアネート基の濃度がブレード内部のイソシアネート基の濃度よりも大きければ、ブレードゴム本体の振動追従性とブレード表面の滑り性という点で機能分離が行えるためにクリーニング性能を維持しつつ、摩擦係数を低下させることができる。 With respect to the invention of claim 3, in addition to the above invention, if the concentration of the isocyanate group in the surface portion of the cleaning blade in contact with the photosensitive member is larger than the concentration of the isocyanate group inside the blade, Since the function can be separated in terms of the sliding property of the blade surface, the friction coefficient can be lowered while maintaining the cleaning performance.
請求項4の発明に関して、クリーニングブレードのゴム硬度をHとしたときに、次式
H / Wo < 2
を満足させることにより、ブレード摩擦による鳴きを防止することができる。これに関してはメカニズム詳細が明らかでないが、高弾性変形率の感光体と高ゴム硬度のクリーニングブレードは共に固めのバネごとく考えることができ、特に感光体の振動について、なるべく発生させない、あるいは吸収しやすくするのが良く、上記式範囲にて適正な振動発生防止・吸収が行われると考えられる。
In the invention of claim 4, when the rubber hardness of the cleaning blade is H, the following formula H / Wo <2
By satisfying the above, squeal due to blade friction can be prevented. Although the details of the mechanism are not clear in this regard, both the high elastic deformation rate photoconductor and the high rubber hardness cleaning blade can be considered as a firm spring, and in particular, the vibration of the photoconductor is not generated or absorbed as much as possible. It is considered that proper vibration generation prevention / absorption is performed within the above formula range.
以上示したように本発明によれば、感光体表面に脂肪酸金属塩を供給し、ゴム硬度78度以上99度以下であるクリーニングブレードを用いることにより、最大荷重6mNで押し込んだ時のHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率Woが44%以上65%以下である感光体に当接されたクリーニングブレードを安定化させて良好なクリーニングを行い、長寿命・高画質の画像形成を行える。 As described above, according to the present invention, a fatty acid metal salt is supplied to the surface of the photoreceptor, and a cleaning blade having a rubber hardness of 78 degrees or more and 99 degrees or less is used. (Hardness value) is 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less and the elastic deformation rate Wo is 44% or more and 65% or less, stabilizing the cleaning blade in contact with the photosensitive member, and good cleaning To achieve long-life and high-quality image formation.
<画像形成工程>
図1に本発明に係る画像形成装置の一例を示す。なお、同図は、デジタル方式の複写機の概略構成を示す縦断面図である。同図に示す複写機は、感光体としてドラム型の電子写真感光体101を備えている。この感光体101は、駆動手段(不図示)によって矢印方向に回転駆動される。感光体101の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電手段である帯電ローラ102、露光手段103、現像器(現像手段)104、転写帯電器(転写手段)105が配設されている。さらに、転写材111の搬送方向(矢印方向)の転写帯電器105の下流側(同図中の左側)には、定着器106が配設されている。感光体101表面は、一次帯電器102により一様帯電される。次いで、露光手段103から発せられるレーザ光により、イメージ露光が行なわれ、レーザ光照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。感光体101上の静電潜像は、現像器104の帯電したトナーによって現像される。現像された感光体101上のトナー像は、矢印方向に搬送される転写材111に、転写帯電器105によって転写される。トナー像転写後の転写材111は定着器106に搬送され、ここで加熱・加圧を受けて、表面にトナー像が定着される。転写後に感光体101に残った転写残トナーはクリーニング装置107のドラムにカウンターに当接された弾性を有するクリーニングブレードにより回収除去される。
<Image forming process>
FIG. 1 shows an example of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a digital copying machine. The copying machine shown in the figure includes a drum-type electrophotographic
クリーニング装置107はトナー転写後に感光体101に残った転写残トナーを回収・清掃する手段である。本発明における感光体上のトナーのクリーニングは、主にポリウレタンゴムからなる弾性ブレードを感光体の回転に対し図1に示すようにカウンターで当接させることにより行われる。クリ−ニングブレードにて掻き取られたトナーや潤滑剤はすくいシートにより受け取られ、トナー送り羽根やブラシローラ、スクリュー等によって廃トナーボックスに送られる。
The
<脂肪酸金属塩>
脂肪酸金属塩は感光体表面に皮膜を形成しやすく、感光体表面への適度な供給によりクリーニングブレードと感光体の間に介在し、クリーニングを助ける役目を果たす。
<Fatty acid metal salt>
The fatty acid metal salt easily forms a film on the surface of the photoreceptor, and is interposed between the cleaning blade and the photoreceptor by appropriate supply to the surface of the photoreceptor, and plays a role of assisting in cleaning.
ブレード摩耗、感光体摩耗を防止する観点から脂肪酸酸カルシウム塩が特に好ましく用いられる。脂肪酸カルシウム塩の具体例としては、ウンデシル酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、トリデシル酸カルシウム、ドデシル酸カルシウム、ミリスチン酸カルシウム、パルミチン酸カルシウム、ペンタデシル酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、ベヘン酸カルシウム、ヘプタデシル酸カルシウム、アラキン酸カルシウム、モンタン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム、リノール酸カルシウム、アラキドン酸カルシウム、ベヘン酸カルシウムなどの長鎖脂肪酸カルシウムがあげられるが、ステアリン酸カルシウムが特に好ましい。脂肪酸成分は、単一または混合脂肪酸である。その他具体的な脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸ストロンチウム、ラウリン酸ストロンチウム、ステアリン酸バリウム、ラウリン酸バリウムなどがあげられる。金属が1価のものは帯電などの放電により劣化しやすく、画像流れの原因になりやすいため、2価以上の金属の脂肪酸金属塩が良い。 Fatty acid calcium salt is particularly preferably used from the viewpoint of preventing blade wear and photoreceptor wear. Specific examples of fatty acid calcium salts include calcium undecylate, calcium laurate, calcium tridecylate, calcium dodecylate, calcium myristate, calcium palmitate, calcium pentadecylate, calcium stearate, calcium behenate, calcium heptadecylate, calcium arachidate Long chain fatty acid calcium such as calcium montanate, calcium oleate, calcium linoleate, calcium arachidate and calcium behenate, and calcium stearate is particularly preferred. The fatty acid component is a single or mixed fatty acid. Other specific fatty acid metal salts include zinc stearate, zinc laurate, strontium stearate, strontium laurate, barium stearate, barium laurate and the like. A monovalent metal is liable to be deteriorated by discharge such as charging, and is liable to cause an image flow.
脂肪酸金属塩の遊離脂肪酸量は0.01〜2.0質量%が好ましく、0.05〜1.0質量%が特に好ましい。2.0質量%より多すぎると、現像剤や現像ローラ、帯電部材を汚染したり、感光体表面に強固に付着してブレードめくれや画像流れにつながる。少なすぎても、むしろブレード摩耗が増加する傾向がありクリーニングブレードの寿命を縮めることがある。 The free fatty acid content of the fatty acid metal salt is preferably 0.01 to 2.0% by mass, particularly preferably 0.05 to 1.0% by mass. When the amount is more than 2.0% by mass, the developer, the developing roller, and the charging member are contaminated or firmly adhered to the surface of the photosensitive member, leading to turning of the blade and image flow. If too little, the blade wear tends to increase rather, and the life of the cleaning blade may be shortened.
感光体への供給方法はクリーニング補助であるファーブラシローラに脂肪酸金属塩を固めて成形したものを当接してファーブラシローラの回転により削り取って感光体上に供給する、あるいはトナーに外添するものなどがある。 The method of supplying to the photosensitive member is to contact a fur brush roller, which is a cleaning aid, which is formed by solidifying a fatty acid metal salt, scraping it off by rotation of the fur brush roller and supplying it to the photosensitive member, or externally adding to the toner and so on.
<クリーニングブレード>
クリーニングブレードの特性を定める種々の物性値のうち、本発明に関わる硬度と摩擦係数について述べる。
<Cleaning blade>
Of various physical properties that determine the characteristics of the cleaning blade, the hardness and friction coefficient according to the present invention will be described.
一般的にはクリーニングブレードの硬度が高いと感光体の磨耗または損傷が大きくなり、硬度が低いとクリーニングブレードの感光体表面との摺擦部(エッジ部)の磨耗または損傷が大きくなる。したがって従来から、硬度は下記に示す種々の条件を考慮して適切な値に定められている。クリーニングブレードの硬度の適切な範囲は、使用する感光体の硬度、トナーの種類、または、画像形成装置の構成によって異なる。例えば、トナーが磁性粉を含むときは、磁性粉を擦り取るために、含まないときに比べて、クリーニングブレードの硬度の適切な範囲は高くなる。また、使用する紙からタルクが離脱する場合には、紙から離脱して感光体表面に付着したタルクを感光体表面から取り除くために、クリーニングブレードの硬度の適切な範囲は高くなる。なお、本発明におけるブレードの硬度は、JIS−AスケールでのHsゴム硬度のことである。 Generally, when the hardness of the cleaning blade is high, the photoconductor is worn or damaged, and when the hardness is low, the wear or damage of the rubbing portion (edge portion) with the surface of the photoconductor of the cleaning blade is increased. Therefore, conventionally, the hardness is set to an appropriate value in consideration of various conditions shown below. The appropriate range of the hardness of the cleaning blade varies depending on the hardness of the photoconductor used, the type of toner, or the configuration of the image forming apparatus. For example, when the toner includes magnetic powder, the appropriate range of hardness of the cleaning blade is higher than when the toner does not include magnetic powder. Further, when talc is detached from the paper to be used, an appropriate range of hardness of the cleaning blade is increased in order to remove talc that has detached from the paper and adhered to the surface of the photosensitive member from the surface of the photosensitive member. In addition, the hardness of the blade in this invention is Hs rubber hardness in a JIS-A scale.
摩擦係数が高いとクリーニングブレードおよび感光体の寿命が短くなるので、摩擦係数を小さくする必要がある。また摩擦係数が小さすぎても、トナーのすり抜けに不利になる。感光体表層に潤滑剤を添加したり、クリーニングブレード表層を改質することによって摩擦係数を適正な範囲に抑えることができる。なお本発明における摩擦係数は動摩擦係数のことであり、クリーニングブレードの動摩擦係数(μ)の測定は、HEIDON社製の表面試験機(型式HEIDON−14)により測定される。ブレードを一定の荷重(g)でポリエチレンテレフタレート(PET)シートに押し当て、PETシート面と平行に動いている時に加わる力を測定する。本発明における動摩擦係数はブレードが動いている時の、{PETシートに加わる力(g)}/{ブレードに加えた荷重(g)}、で得られる。ブレードを荷重20〜100g/cm、当接角度22.5°にて測定した。クリーニングブレード固定装置の概略断面図を図2に示す。動摩擦係数測定は表面試験機本体の検出部に接続されたクリーニングブレード固定部材203で固定されたクリーニングブレード202をPETシート201に当接させた後、PETシート201を平行移動させる装置(不図示)にセットし矢印方向に移動させ、PETシート201に加わる力を検出する事より行う。検出された動摩擦係数のデータが振れている場合には平均値をとる。
If the friction coefficient is high, the life of the cleaning blade and the photosensitive member is shortened, so that it is necessary to reduce the friction coefficient. Further, if the friction coefficient is too small, it is disadvantageous for toner slipping. By adding a lubricant to the surface of the photoreceptor or modifying the surface of the cleaning blade, the friction coefficient can be suppressed within an appropriate range. The friction coefficient in the present invention is a dynamic friction coefficient, and the dynamic friction coefficient (μ) of the cleaning blade is measured with a surface tester (model HEIDON-14) manufactured by HEIDON. The blade is pressed against a polyethylene terephthalate (PET) sheet with a constant load (g), and the force applied while moving parallel to the PET sheet surface is measured. The dynamic friction coefficient in the present invention is obtained by {force applied to the PET sheet (g)} / {load applied to the blade (g)} when the blade is moving. The blade was measured at a load of 20 to 100 g / cm and a contact angle of 22.5 °. A schematic sectional view of the cleaning blade fixing device is shown in FIG. The coefficient of dynamic friction is measured by a device (not shown) that moves the
<クリーニングブレードの表面処理による改質>
イソシアネート化合物を用いて、クリーニングブレードの表面に硬化層を形成し、クリーニングブレード表面の摩擦係数を低下させ、高度を向上させることが行われている。
<Modification by surface treatment of cleaning blade>
An isocyanate compound is used to form a hardened layer on the surface of the cleaning blade, to reduce the coefficient of friction on the surface of the cleaning blade, and to improve the altitude.
本発明における硬化層は、ポリウレタン樹脂よりなるクリーニングブレードの表面に、活性水素化合物を含浸させることなく、少なくともイソシアネート化合物を所定時間含浸させた後、イソシアネート化合物とポリウレタン樹脂とを反応させることにより形成される。すなわち、クリーニングブレードを形成するポリウレタン樹脂中には活性水素を有するウレタン結合が存在しており、本発明においては、このウレタン結合と含浸されたイソシアネート化合物とを反応させアロファネート結合を形成することにより硬化層が作製される。また、イソシアネート化合物の多量化反応も同時に進行し、硬化層の形成に寄与するものと考えられる。 The cured layer in the present invention is formed by impregnating the surface of a cleaning blade made of polyurethane resin with at least an isocyanate compound for a predetermined time without impregnating with an active hydrogen compound, and then reacting the isocyanate compound with the polyurethane resin. The That is, the polyurethane resin forming the cleaning blade has a urethane bond having active hydrogen, and in the present invention, the urethane bond is reacted with the impregnated isocyanate compound to form an allophanate bond. A layer is created. In addition, it is considered that the multimerization reaction of the isocyanate compound proceeds simultaneously and contributes to the formation of the cured layer.
この場合、活性水素化合物が含浸されないため、クリーニングブレードの表面付近に硬化薄膜が形成されず、イソシアネート化合物が十分深くまで浸透し、十分の厚みを有する硬化層を形成することができる。この結果、クリーニングブレード表面の摩擦係数は十分に低下され、硬度は十分に向上され、クリーニングブレードの耐久性を改良することができる。また、たとえ、クリーニングブレードの表面が摩耗したとしても、硬化層が厚いため、クリーニングブレードの表面の良好な特性は長期間維持される。 In this case, since the active hydrogen compound is not impregnated, a cured thin film is not formed in the vicinity of the surface of the cleaning blade, and the isocyanate compound penetrates deep enough to form a cured layer having a sufficient thickness. As a result, the friction coefficient on the surface of the cleaning blade is sufficiently reduced, the hardness is sufficiently improved, and the durability of the cleaning blade can be improved. Even if the surface of the cleaning blade is worn, the hardened layer is thick, so that the good characteristics of the surface of the cleaning blade are maintained for a long time.
なお、ここで言う活性水素化合物とは、イソシアネート化合物のイソシアネート基と反応しウレタン結合形成に関与する水素を有する反応基を含有する化合物を意味しており、例えば、ポリオール類、ポリアミン類、アルカノールアミン類、ポリカルボン酸類等を意味している。 Here, the active hydrogen compound means a compound containing a reactive group having a hydrogen which reacts with the isocyanate group of the isocyanate compound and participates in urethane bond formation. For example, polyols, polyamines, alkanolamines. Meaning polycarboxylic acids and the like.
また、ポリウレタン樹脂のイソシアネート基含有量(NCO%)は、良好な弾性特性を実現するために、5%以上20%以下が好ましい。 Further, the isocyanate group content (NCO%) of the polyurethane resin is preferably 5% or more and 20% or less in order to realize good elastic properties.
ウレタン樹脂の原料であるプレポリマー又はセミプレポリマーとしては、活性水素化合物としての高分子ポリオール、ポリイソシアネート及び架橋剤を反応させたものを用いることができる。 As the prepolymer or semi-prepolymer which is a raw material of the urethane resin, a product obtained by reacting a polymer polyol, a polyisocyanate and a crosslinking agent as an active hydrogen compound can be used.
活性水素化合物としての高分子ポリオールの具体例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、カプロラクトンエステルポリオール、ポリカーボネートエステルポリオール、シリコーンポリオール等を挙げることができ、これらの重量平均分子量は通常500以上5000以下である。 Specific examples of the polymer polyol as the active hydrogen compound include polyester polyols, polyether polyols, caprolactone ester polyols, polycarbonate ester polyols, silicone polyols, and the like. These weight average molecular weights are usually 500 or more and 5000 or less. is there.
ポリイソシアネートの具体例としては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等を挙げることができる。
また、セミプレポリマー法においては、架橋剤に前記高分子ポリオールを混合して使用する。
Specific examples of the polyisocyanate include diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI), naphthalene diisocyanate (NDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and the like.
In the semi-prepolymer method, the polymer polyol is mixed with a crosslinking agent.
なお、イソシアネート基含有量(NCO%)とは、ウレタン樹脂の原料であるプレポリマー又はセミプレポリマー100g中に含まれるイソシアネート官能基(NCO、分子量は42として計算する)の質量%である。 In addition, isocyanate group content (NCO%) is the mass% of the isocyanate functional group (NCO, molecular weight is calculated as 42) contained in 100 g of prepolymers or semi-prepolymers that are raw materials for urethane resins.
架橋剤の具体例としては、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン等を挙げることができる。 Specific examples of the crosslinking agent include 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, ethylene glycol, trimethylolpropane and the like.
なお、高分子ポリオール、ポリイソシアネート及び架橋剤を反応させる際には、ポリウレタン樹脂の形成に用いられる通常の触媒を添加する場合もある。このような触媒の具体例としては、トリエチレンジアミン等を挙げることができる。 In addition, when making high molecular polyol, polyisocyanate, and a crosslinking agent react, the normal catalyst used for formation of a polyurethane resin may be added. Specific examples of such a catalyst include triethylenediamine.
硬化層形成前のクリーニングブレードの成形方法としては、高分子ポリオール、ポリイソシアネート、架橋剤及び触媒等を一度に混合して、金型または遠心成形円筒金型に注型して成形するワンショット法;高分子ポリオールおよびポリイソシアネートを予備反応させてプレポリマーとし、その後架橋剤や触媒等を混合して、金型または遠心成形円筒金型に注型して成形するプレポリマー法;ポリイソシアネートに高分子ポリオールを反応させたセミプレポリマーと、架橋剤に高分子ポリオールを添加した硬化剤を反応させて、金型または遠心成形円筒金型に注型して成形するセミワンショット法等を挙げることができる。 As a molding method of the cleaning blade before forming the hardened layer, a one-shot method in which polymer polyol, polyisocyanate, cross-linking agent, catalyst, etc. are mixed at once and cast into a mold or a centrifugal molded cylindrical mold. A prepolymer method in which a high-molecular polyol and a polyisocyanate are pre-reacted to form a prepolymer, and then a cross-linking agent, a catalyst, and the like are mixed and cast into a mold or a centrifugal molded cylindrical mold; Examples include a semi-one-shot method in which a semi-prepolymer reacted with a molecular polyol is reacted with a curing agent obtained by adding a polymer polyol to a cross-linking agent, and cast into a mold or a centrifugal molded cylindrical mold. Can do.
このブレードの作製方法におけるポリウレタン樹脂に含浸されるイソシアネート化合物は、分子中に1個以上のイソシアネート基を有するものである。 The isocyanate compound impregnated in the polyurethane resin in this blade manufacturing method has one or more isocyanate groups in the molecule.
1個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、オクタデシルイソシアネート(ODI)等の脂肪族モノイソシアネート、芳香族モノイソシアネート等を挙げることができる。 Examples of the isocyanate compound having one isocyanate group include aliphatic monoisocyanates such as octadecyl isocyanate (ODI), aromatic monoisocyanates, and the like.
上記の様な1個のイソシアネート基を持つイソシアネート化合物のイソシアネート基がウレタン基と反応してアロファネート結合を生成すると、イソシアネート化合物のイソシアネート基の存在していない末端が、クリーニングブレード表面に向かって配向し、未反応のポリウレタン樹脂とトナー担持体とが直接接触することが抑制され、摩擦係数が低下する。 When the isocyanate group of an isocyanate compound having one isocyanate group as described above reacts with a urethane group to form an allophanate bond, the end of the isocyanate compound where the isocyanate group does not exist is oriented toward the surface of the cleaning blade. The direct contact between the unreacted polyurethane resin and the toner carrier is suppressed, and the friction coefficient is reduced.
2個のイソシアネートを基を有するイソシアネート化合物としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、m−フェニレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4′,4″−トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4′,4″−ビフェニルトリイソシアネート、2,4,4″−ジフェニルメタントリイソシアネート等を挙げることができる。 Examples of isocyanate compounds having two isocyanate groups include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), m-phenylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexa Examples include methylene diisocyanate, 4,4 ′, 4 ″ -triphenylmethane triisocyanate, 2,4 ′, 4 ″ -biphenyl triisocyanate, and 2,4,4 ″ -diphenylmethane triisocyanate.
また、3個以上のイソシアネートを基を有するイソシアネート化合物や、2個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物の誘導体、変性体、多量体等を使用することもできる。 In addition, isocyanate compounds having 3 or more isocyanate groups, derivatives, modified products, multimers, etc. of isocyanate compounds having 2 or more isocyanate groups can also be used.
2個以上のイソシアネート基を持つイソシアネート化合物をポリウレタン樹脂に含浸させポリウレタン樹脂と反応させた場合、本発明においては活性水素化合物が含浸されないため、ポリウレタン樹脂と反応しない余剰のイソシアネート化合物が自己重合体を生成したり、環境中の水と反応してウレア結合を有する重合体を生成する。このため、イソシアネート化合物とポリウレタン樹脂とよりなる架橋構造に加え、イソシアネート化合物の重合体よりなる網目構造が更に硬化層中に形成される。この結果、硬化層の耐久性は更に良好なものとなる。 When the polyurethane resin is impregnated with an isocyanate compound having two or more isocyanate groups and reacted with the polyurethane resin, the active hydrogen compound is not impregnated in the present invention. Therefore, an excess isocyanate compound that does not react with the polyurethane resin forms a self-polymer. It produces or reacts with water in the environment to produce a polymer having a urea bond. For this reason, in addition to the crosslinked structure comprising an isocyanate compound and a polyurethane resin, a network structure comprising an isocyanate compound polymer is further formed in the cured layer. As a result, the durability of the cured layer is further improved.
以上に例示したイソシアネート化合物の中で、立体障害の少ない脂肪族イソシアネート化合物や、分子量の小さいイソシアネート化合物は浸透性に優れるため、得られる硬化層の厚みが制御し易い。一方、分子量の大きいイソシアネート化合物は浸透性に劣るものの長鎖であるため、硬化層形成後に硬化層の表面から分子鎖が飛び出した形となり、摩擦係数が効果的に低減される。 Among the isocyanate compounds exemplified above, an aliphatic isocyanate compound having a small steric hindrance and an isocyanate compound having a small molecular weight are excellent in permeability, so that the thickness of the resulting cured layer can be easily controlled. On the other hand, since the isocyanate compound having a large molecular weight is inferior in permeability but is a long chain, the molecular chain protrudes from the surface of the cured layer after forming the cured layer, and the friction coefficient is effectively reduced.
イソシアネート化合物の重合反応を促進するために、イソシアネート化合物に加え、イソシアネート化合物の重合触媒もポリウレタン樹脂に含浸させる場合がある。 In order to accelerate the polymerization reaction of the isocyanate compound, the polyurethane resin may be impregnated with a polymerization catalyst of the isocyanate compound in addition to the isocyanate compound.
例えば、イソシアネート化合物と併せて、イソシアネート化合物の重合触媒をポリウレタン樹脂に所定時間含浸させる。 For example, together with the isocyanate compound, a polyurethane resin is impregnated with a polymerization catalyst of the isocyanate compound for a predetermined time.
イソシアネート化合物と共に用いる重合触媒の例としては、第4級アンモニウム塩、カルボン酸酸塩等を挙げることができる。第4級アンモニウム塩としては、DABCO社製のTMR触媒、NCX211(三共エアプロダクツ製)、NCX212(三共エアプロダクツ製)等を例示することができる。これらの重合触媒は水酸基を含むが、重合触媒の機能はイソシアネート化合物を重合させるものであり、それ自体が架橋構造に関与するものではなく、本発明でいう活性水素化合物とは異なるものである。カルボン酸酸塩としては、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、例えば、三共エアプロダクツ製P−15及びk−15等を例示することができる。 Examples of the polymerization catalyst used together with the isocyanate compound include a quaternary ammonium salt and a carboxylate. Examples of the quaternary ammonium salt include DABCO TMR catalyst, NCX211 (Sankyo Air Products), NCX212 (Sankyo Air Products) and the like. Although these polymerization catalysts contain a hydroxyl group, the function of the polymerization catalyst is to polymerize the isocyanate compound, and does not participate in the crosslinked structure itself, and is different from the active hydrogen compound in the present invention. Examples of the carboxylate include potassium acetate and potassium octylate such as P-15 and k-15 manufactured by Sankyo Air Products.
これらの重合触媒は非常に粘調であったり、含浸時に固体であったりするので、予め溶剤に溶解してからイソシアネート化合物に添加し、ポリウレタン樹脂に含浸することが好ましい。溶剤としては、イソシアネート化合物と反応しうる活性水素を持たないものが使用され、具体的には、MEK、トルエン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等を挙げることができる。希釈倍率は、質量比で1.5倍以上15倍以下が好ましい。また、イソシアネート化合物に対する重合触媒の添加率は、終濃度で1質量ppm以上1000質量ppm以下が好ましい。なお、イソシアネート化合物と重合触媒とを混合すると、重合反応が開始されるため、イソシアネート化合物と重合触媒との混合は、イソシアネート化合物の含浸直前に行うことが好ましい。 Since these polymerization catalysts are very viscous or solid at the time of impregnation, they are preferably dissolved in a solvent in advance and then added to an isocyanate compound and impregnated in a polyurethane resin. As the solvent, those having no active hydrogen capable of reacting with an isocyanate compound are used, and specific examples include MEK, toluene, tetrahydrofuran, ethyl acetate and the like. The dilution ratio is preferably 1.5 to 15 times in terms of mass ratio. Moreover, the addition rate of the polymerization catalyst with respect to the isocyanate compound is preferably 1 ppm by mass or more and 1000 ppm by mass or less at the final concentration. In addition, since a polymerization reaction is started when an isocyanate compound and a polymerization catalyst are mixed, the mixing of the isocyanate compound and the polymerization catalyst is preferably performed immediately before impregnation of the isocyanate compound.
イソシアネート化合物をクリーニングブレードに含浸させる際には、クリーニングブレードはそれ単体の状態でも良く、支持部材に接合された状態でも構わない。また、クリーニングブレードを裁断する前のシートにイソシアネート化合物を含浸し反応した後、シートを切断してクリーニングブレードとすることもできる。 When the cleaning blade is impregnated with the isocyanate compound, the cleaning blade may be in a single state or may be bonded to the support member. Alternatively, the sheet before cutting the cleaning blade may be impregnated with the isocyanate compound and reacted, and then the sheet may be cut to form a cleaning blade.
イソシアネート化合物を含浸させるクリーニングブレードの領域は、少なくともクリーニングブレードとトナー担持体が接する端部分を含む。 The region of the cleaning blade impregnated with the isocyanate compound includes at least an end portion where the cleaning blade and the toner carrier are in contact with each other.
イソシアネート化合物のクリーニングブレードへの含浸は、例えば、イソシアネート化合物が液体である温度で、イソシアネート化合物の液体中にクリーニングブレードを浸漬させることにより行われる。即ち、トナー担持体当接部の所定領域のみを、活性水素化合物を含まずイソシアネート化合物より主になる浴に所定時間、浸漬する。 The impregnation of the cleaning blade with the isocyanate compound is performed, for example, by immersing the cleaning blade in the liquid of the isocyanate compound at a temperature at which the isocyanate compound is a liquid. That is, only a predetermined region of the toner carrier contact portion is immersed in a bath that does not contain an active hydrogen compound and is mainly made of an isocyanate compound for a predetermined time.
また、繊維質状の部材や多孔質の部材にイソシアネート化合物を含浸させ、クリーニングブレードに塗布する方法や、スプレーにより塗布する方法を例示することもできる。 Moreover, a method of impregnating a fibrous member or a porous member with an isocyanate compound and applying it to a cleaning blade, or a method of applying by spraying can also be exemplified.
なお、クリーニングブレードの当接部のみにイソシアネート化合物を含浸させる方法としては、含浸させたくない部分を耐薬品性テープ等でマスキングすることを例示することができる。即ち、トナー担持体当接部の所定領域のみが露出する様に、クリーニングブレードの表面にマスク部材を配置し、マスク部材が配置されていない部分の表面のみに、活性水素化合物を含浸させることなく、少なくともイソシアネート化合物を所定時間含浸させる。 In addition, as a method of impregnating only the contact portion of the cleaning blade with the isocyanate compound, masking a portion that is not desired to be impregnated with a chemical resistant tape or the like can be exemplified. That is, a mask member is disposed on the surface of the cleaning blade so that only a predetermined region of the toner carrier contact portion is exposed, and only the surface of the portion where the mask member is not disposed is impregnated with the active hydrogen compound. Then, at least an isocyanate compound is impregnated for a predetermined time.
以上の様にして、イソシアネート化合物をクリーニングブレードに所定の時間含浸後、クリーニングブレード表面に残存するイソシアネート化合物を拭き取る。そして、含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂との反応を進行させる。 As described above, the isocyanate compound is impregnated in the cleaning blade for a predetermined time, and then the isocyanate compound remaining on the surface of the cleaning blade is wiped off. Then, the reaction between the impregnated isocyanate compound and the polyurethane resin is allowed to proceed.
最終的に得られるクリーニングブレードの硬化層の厚みを所望の範囲とするためには、イソシアネート化合物の含浸時間は6分以上とすることが好ましく、8分以上がより好ましく、10分以上が更に好ましく、120分以下が好ましく、100分以下がより好ましく、80分以下が更に好ましい。 In order to make the thickness of the cured layer of the finally obtained cleaning blade within a desired range, the impregnation time of the isocyanate compound is preferably 6 minutes or more, more preferably 8 minutes or more, and further preferably 10 minutes or more. 120 minutes or less is preferable, 100 minutes or less is more preferable, and 80 minutes or less is still more preferable.
また、含浸温度は、イソシアネート化合物が液体である温度以上であればよく、具体的には10℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましく、30℃以上が更に好ましい。また、イソシアネート化合物の熱劣化の観点から、100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましく、90℃以下が更に好ましい。 Moreover, the impregnation temperature should just be more than the temperature which an isocyanate compound is a liquid, specifically 10 degreeC or more is preferable, 20 degreeC or more is more preferable, and 30 degreeC or more is still more preferable. Moreover, from a viewpoint of the thermal deterioration of an isocyanate compound, 100 degrees C or less is preferable, 95 degrees C or less is more preferable, and 90 degrees C or less is still more preferable.
含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂との反応時間は、反応効率とポリウレタン樹脂の熱劣化の観点から、5分以上とすることが好ましく、8分以上がより好ましく、10分以上が更に好ましく、120分以下が好ましく、100分以下がより好ましく、80分以下が更に好ましい。また、反応温度は、30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましく、160℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましく、140℃以下が更に好ましい。 The reaction time between the impregnated isocyanate compound and the polyurethane resin is preferably 5 minutes or more, more preferably 8 minutes or more, further preferably 10 minutes or more, from the viewpoint of reaction efficiency and thermal degradation of the polyurethane resin. Minutes or less are preferable, 100 minutes or less are more preferable, and 80 minutes or less are still more preferable. The reaction temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, further preferably 50 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and still more preferably 140 ° C. or lower.
以上に説明したクリーニングブレードにおいては、トナー担持体との当接部に十分な厚みの硬化層が形成されているため、摩擦係数が低く、硬度が高く、良好な摺動特性と耐久性が実現される。 In the cleaning blade described above, a hardened layer with sufficient thickness is formed at the contact part with the toner carrier, so the friction coefficient is low, the hardness is high, and good sliding characteristics and durability are achieved. Is done.
<感光体製造方法>
本発明で用いる表面が25℃湿度50%の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重6mNで押し込んだ時のHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率Woが44%以上65%以下である高耐久性を有する電子写真感光体について作製方法を含めて詳細に記述する。
<Photoreceptor manufacturing method>
The surface used in the present invention is subjected to a hardness test using a Vickers square pyramid diamond indenter in an environment of 25 ° C. and 50% humidity, and the HU (Universal Hardness Value) when pressed at a maximum load of 6 mN is 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less, and is described in detail, including a manufacturing method for an electrophotographic photosensitive member having high durability elastic deformation rate Wo is not more than 65% or more 44%.
本発明の電子写真感光体は、主に積層構造を有することが好ましい。本発明の電子写真感光体は、支持体の上に電荷発生層、電荷輸送層が順に設けており、さらに最表面に保護層を設けている。また、支持体と電荷発生層の間に、結着層、さらには干渉縞防止などを目的とする下引き層を設けてもよい。 The electrophotographic photoreceptor of the present invention preferably has mainly a laminated structure. In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, a charge generation layer and a charge transport layer are provided in this order on a support, and a protective layer is provided on the outermost surface. Further, an undercoat layer for the purpose of preventing interference fringes or the like may be provided between the support and the charge generation layer.
支持体としては、支持体自身が導電性を持つもの、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金またはステンレスなどを用いることができ、その他にアルミニウム、アルミニウム合金または酸化インジウム−酸化スズ合金などを真空蒸着によって被膜形成された層を有する前記支持体やプラスチック、導電性微粒子(例えば、カーボンブラック、酸化スズ、酸化チタンおよび銀粒子など)を適当な結着樹脂と共にプラスチックや紙に含浸した支持体、導電性結着樹脂を有するプラスチックなどを用いることができる。 The support itself can be conductive, for example, aluminum, aluminum alloy, or stainless steel. In addition, aluminum, aluminum alloy, or indium oxide-tin oxide alloy is formed by vacuum deposition. The support having the layer formed, the plastic, the conductive fine particles (for example, carbon black, tin oxide, titanium oxide, silver particles, etc.) and the appropriate support resin impregnated into the plastic or paper, the conductive binder A plastic having a resin can be used.
また、支持体と感光層の間には、バリアー機能と接着機能を持つ結着層(接着層)を設けることができる。結着層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良および感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。結着層には、カゼイン、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド、変性ポリアミド、ポリウレタン、ゼラチンまたは酸化アルミニウムなどによって形成できる。結着層の膜厚は、5μm以下が好ましく、特には0.1〜3μmが好ましい。 Further, a binder layer (adhesive layer) having a barrier function and an adhesive function can be provided between the support and the photosensitive layer. The binder layer is used to improve the adhesion of the photosensitive layer, improve the coatability, protect the support, cover defects on the support, improve the charge injection from the support, and protect against electrical breakdown of the photosensitive layer. It is formed. The binder layer can be formed of casein, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose, ethylene-acrylic acid copolymer, polyamide, modified polyamide, polyurethane, gelatin, aluminum oxide, or the like. The film thickness of the binder layer is preferably 5 μm or less, and particularly preferably 0.1 to 3 μm.
本発明に用いられる電荷発生物質としては、(1)モノアゾ、ジスアゾおよびトリスアゾなどのアゾ系顔料、(2)金属フタロシアニンおよび非金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、(3)インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ系顔料、(4)ペリレン酸無水物およびペリレン酸イミドなどのペリレン系顔料、(5)アンスラキノンおよびピレンキノンなどの多環キノン系顔料、(6)スクワリリウム色素、(7)ピリリウム塩およびチアピリリウム塩類、(8)トリフェニルメタン系色素、(9)セレン、セレン−テルルおよびアモルファスシリコンなどの無機物質、(10)キナクリドン顔料、(11)アズレニウム塩顔料、(12)シアニン染料、(13)キサンテン色素、(14)キノンイミン色素、(15)スチリル色素、(16)硫化カドミウムおよび(17)酸化亜鉛などが挙げられる。 Examples of the charge generating substance used in the present invention include (1) azo pigments such as monoazo, disazo and trisazo, (2) phthalocyanine pigments such as metal phthalocyanine and nonmetal phthalocyanine, and (3) indigo compounds such as indigo and thioindigo. Pigments, (4) perylene pigments such as perylene anhydride and perylene imide, (5) polycyclic quinone pigments such as anthraquinone and pyrenequinone, (6) squarylium dyes, (7) pyrylium salts and thiapyrylium salts ( 8) Triphenylmethane dyes, (9) inorganic substances such as selenium, selenium-tellurium and amorphous silicon, (10) quinacridone pigments, (11) azulenium salt pigments, (12) cyanine dyes, (13) xanthene dyes, 14) Quinone imine dye, (15) Su Lil dyes, and (16) cadmium sulfide and (17) zinc oxide.
電荷発生層に用いる結着樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂および塩過ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、単独・混合あるいは共重合体ポリマーとして1種または2種以上用いることができる。 Examples of the binder resin used for the charge generation layer include polycarbonate resin, polyester resin, polyarylate resin, butyral resin, polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, diallyl phthalate resin, acrylic resin, methacrylic resin, vinyl acetate resin, phenol resin, Examples thereof include, but are not limited to, silicone resins, polysulfone resins, styrene-butadiene copolymer resins, alkyd resins, epoxy resins, urea resins, and vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resins. These can be used alone or as a mixture or as a copolymer polymer.
電荷発生層用塗料に用いる溶剤は、使用する樹脂や電荷発生物質の溶解性や分散安定性から選択されるが、有機溶剤としては、アルコール類、スルホキシド類、ケトン類、エーテル類、エステル類、脂肪族ハロゲン化炭化水素類または芳香族化合物などを用いることができる。 The solvent used for the charge generation layer coating is selected from the solubility and dispersion stability of the resin used and the charge generation material, but examples of the organic solvent include alcohols, sulfoxides, ketones, ethers, esters, Aliphatic halogenated hydrocarbons or aromatic compounds can be used.
電荷発生層は、前記の電荷発生物質を質量基準で0.3〜4倍量の結着樹脂および溶剤と共に、ホモジナイザー、超音波、ボールミル、サンドミル、アトライターまたはロールミルなどの方法でよく分散し、塗布、乾燥されて形成される。その厚みは、5μm以下が好ましく、特には0.01〜1μmの範囲が好ましい。 The charge generation layer is well dispersed by a method such as a homogenizer, ultrasonic wave, ball mill, sand mill, attritor or roll mill, together with a binder resin and a solvent in an amount of 0.3 to 4 times the mass of the charge generation material, It is formed by coating and drying. The thickness is preferably 5 μm or less, and particularly preferably in the range of 0.01 to 1 μm.
また、電荷発生層には、種々の増感剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤および公知の電荷発生物質を必要に応じて添加することもできる。 In addition, various sensitizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, plasticizers, and known charge generating substances can be added to the charge generation layer as necessary.
用いられる電荷輸送物質としては、各種トリアリールアミン系化合物、各種ヒドラゾン系化合物、各種スチリル系化合物、各種スチルベン系化合物、各種ピラゾリン系化合物、各種オキサゾール系化合物、各種チアゾール系化合物および各種トリアリールメタン系化合物などが挙げられる。 The charge transport materials used include various triarylamine compounds, various hydrazone compounds, various styryl compounds, various stilbene compounds, various pyrazoline compounds, various oxazole compounds, various thiazole compounds, and various triarylmethane compounds. Compound etc. are mentioned.
電荷輸送層を形成するのに用いられる結着樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂および不飽和樹脂などから選ばれる樹脂が好ましい。特に好ましい樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリカーボネート樹脂およびジアリルフタレート樹脂が挙げられる。 Examples of the binder resin used for forming the charge transport layer include acrylic resin, styrene resin, polyester, polycarbonate resin, polyarylate, polysulfone, polyphenylene oxide, epoxy resin, polyurethane resin, alkyd resin, and unsaturated resin. The resin chosen is preferred. Particularly preferred resins include polymethyl methacrylate, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, polycarbonate resin and diallyl phthalate resin.
電荷輸送層は、一般的には前記の電荷輸送物質と結着樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成する。電荷輸送物質と結着樹脂との混合割合(質量比)は、2:1〜1:2程度である。溶剤としては、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸メチルや酢酸エチルなどのエステル類、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素類、クロロベンゼン、クロロホルムおよび四塩化炭素などの塩素系炭化水素類、テトラヒドロフランやジオキサンなどのエーテル類などが用いられる。この溶液を塗布する際には、例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法およびスピンナーコーティング法などのコーティング法を用いることができ、乾燥は10℃〜200℃が好ましく、より好ましくは20℃〜150℃の範囲の温度で、5分〜5時間が好ましく、より好ましくは10分〜2時間の時間で送風乾燥または静止乾燥下で行うことができる。 The charge transport layer is generally formed by dissolving the charge transport material and the binder resin in a solvent and applying them. The mixing ratio (mass ratio) of the charge transport material and the binder resin is about 2: 1 to 1: 2. Solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, chlorinated hydrocarbons such as chlorobenzene, chloroform and carbon tetrachloride, tetrahydrofuran, Ethers such as dioxane are used. When this solution is applied, for example, a coating method such as a dip coating method, a spray coating method and a spinner coating method can be used, and drying is preferably 10 ° C to 200 ° C, more preferably 20 ° C to 150 ° C. The temperature is in the range of 5 minutes to 5 hours, and more preferably 10 minutes to 2 hours.
電荷輸送層は、上述の電荷発生層と電気的の接続されており、電界の存在下で電荷発生層から注入された電荷キャリアを受け取ると共に、これらの電荷キャリアを保護層との界面まで輸送する機能を有している。この電荷輸送層は、電荷キャリアを輸送する限界があるので必要以上に膜厚を厚くすることができないが、5〜40μmが好ましく、特には7〜30μmの範囲が好ましい。 The charge transport layer is electrically connected to the above-described charge generation layer, receives charge carriers injected from the charge generation layer in the presence of an electric field, and transports these charge carriers to the interface with the protective layer. It has a function. Since this charge transport layer has a limit to transport charge carriers, the film thickness cannot be increased more than necessary, but it is preferably 5 to 40 μm, and particularly preferably 7 to 30 μm.
さらに、電荷輸送層中に酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤および公知の電荷輸送物質を必要に応じて添加することもできる。 Furthermore, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a plasticizer, and a known charge transport material can be added to the charge transport layer as necessary.
本発明ではさらに、この電荷輸送層の上に前記保護層を塗布、硬化させて成膜することで、表面が25℃湿度50%の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重6mNで押し込んだ時のHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率Woが44%以上65%以下の感光体が完成される。 In the present invention, furthermore, the protective layer is applied on the charge transport layer and cured to form a film, and a hardness test is performed using a Vickers square pyramid diamond indenter in an environment where the surface is 25 ° C. and a humidity of 50%. A photoreceptor having a HU (Universal Hardness Value) of 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less when pressed with a maximum load of 6 mN and an elastic deformation rate Wo of 44% or more and 65% or less is completed. .
<保護層形成方法1>
上記条件を満足させる電子写真感光体の保護層として、下記(化学式1)で示すような同一分子内に2つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を重合した化合物を含有する保護層がある。
<Protective layer forming method 1>
As a protective layer for an electrophotographic photoreceptor satisfying the above conditions, a compound obtained by polymerizing a hole transporting compound having two or more chain polymerizable functional groups in the same molecule as shown in the following (Chemical Formula 1) is contained. There is a protective layer.
前記同一分子内に二つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を重合させることで、その保護層中において、正孔輸送能を有する化合物は少なくとも二つ以上の架橋点をもって3次元架橋構造の中に共有結合を介して取り込まれる。前記正孔輸送性化合物はそれのみを重合させる、または他の連鎖重合性基を有する化合物と混合させることのいずれもが可能であり、その種類/比率はすべて任意である。ここでいう他の連鎖重合性基を有する化合物とは、連鎖重合性基を有する単量体またはオリゴマー/ポリマーのいずれもが含まれる。正孔輸送性化合物の官能基とその他の連鎖重合性化合物の官能基が同一の基または互いに重合可能な基である場合には、両者は共有結合を介した共重合3次元架橋構造をとることが可能である。両者の官能基が互いに重合しない官能基である場合には、感光層は少なくとも二つ以上の3次元硬化物の混合物または主成分の3次元硬化物中に他の連鎖重合性化合物単量体またはその硬化物を含んだ物として構成されるが、その配合比率/製膜方法をうまくコントロールすることで、IPN(Inter Penetrating Network)すなわち相互進入網目構造を形成することも可能である。 By polymerizing a hole transporting compound having two or more chain-polymerizable functional groups in the same molecule, the compound having a hole transporting ability in the protective layer has at least two or more crosslinking points. It is incorporated into the dimensional cross-linked structure via a covalent bond. The hole transporting compound can be either polymerized alone or mixed with a compound having another chain polymerizable group, and the kind / ratio is arbitrary. As used herein, the compound having another chain polymerizable group includes any monomer or oligomer / polymer having a chain polymerizable group. When the functional group of the hole transporting compound and the functional group of the other chain polymerizable compound are the same group or a group that can be polymerized with each other, they both take a copolymerized three-dimensional crosslinked structure via a covalent bond. Is possible. When both functional groups are functional groups that do not polymerize with each other, the photosensitive layer is a mixture of at least two or more three-dimensional cured products or other chain-polymerizable compound monomers in the three-dimensional cured product as a main component. Although it is comprised as the thing containing the hardened | cured material, it is also possible to form an IPN (Inter Penetrating Network), ie, an interpenetrating network structure, by controlling the compounding ratio / film forming method well.
本発明において、保護層には潤滑材としてフッ素原子含有樹脂、フッ化カーボン、ポリオレフィン樹脂からなる群のなかから選ばれた少なくとも一種を含有させるが、その好ましい化合物としては以下のものが挙げられる。ただし、これらの化合物に限定されるものではない。 In the present invention, the protective layer contains at least one selected from the group consisting of a fluorine atom-containing resin, carbon fluoride, and polyolefin resin as a lubricant, and preferred compounds include the following. However, it is not limited to these compounds.
フッ素原子含有樹脂として好ましいものはビニルフルオライド、ビニリデンフルオロライド、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルより選ばれる化合物の重合体もしくは共重合体樹脂および樹脂微粒子が挙げられる。 Preferred as the fluorine atom-containing resin is a polymer or copolymer resin of a compound selected from vinyl fluoride, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, and Examples include resin fine particles.
フッ化カーボンは(CF)n、(C2F)nで表される化合物が挙げられる。 Examples of the carbon fluoride include compounds represented by (CF) n and (C2F) n.
ポリオレフィン系樹脂として好ましいものは、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂等のホモポリマー樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体等のコポリマー樹脂および樹脂粉体が挙げられる。 Preferred examples of the polyolefin resin include homopolymer resins such as polyethylene resin, polypropylene resin and polybutene resin, copolymer resins such as ethylene-propylene copolymer and ethylene-butene copolymer, and resin powder.
これらの潤滑材はそれぞれ単独でも2種以上を任意の割合で用いることも可能である。 These lubricants can be used alone or in combination of two or more at any ratio.
また、保護層には前記潤滑材の分散剤、分散助剤、その他の各種添加剤、界面活性剤等を含有してもよい。 The protective layer may contain a dispersant for the lubricant, a dispersion aid, other various additives, a surfactant, and the like.
保護層に潤滑材としてフッ素原子含有樹脂、フッ化カーボン、ポリオレフィン系樹脂のうち少なくとも1種を含有させることにより感光体の表面の滑り性、撥水性を高めることができ、繰り返し使用時の帯電、現像、転写等による表面層の化学的劣化に伴う転写効率や滑り性の低下、さらには感度低下、電位低下などの電気特性の劣化を防ぎ、繰り返し使用時においてもフィルミング、融着、クリーニング不良、画像ボケ/流れ等の画像不良の発生を抑えることが可能となる。特に好ましくはフッ素含有樹脂であると更に好適な結果が得られる。 By containing at least one of fluorine atom-containing resin, carbon fluoride, and polyolefin resin as a lubricant in the protective layer, the surface slipperiness and water repellency of the photoreceptor can be improved, and charging during repeated use, Deterioration of transfer efficiency and slipperiness due to chemical deterioration of the surface layer due to development, transfer, etc., and further deterioration of electrical properties such as sensitivity reduction and potential reduction are prevented. Filming, fusing, and cleaning failure even during repeated use It is possible to suppress the occurrence of image defects such as image blur / flow. Particularly preferable results are obtained when the fluorine-containing resin is used.
本発明において保護層に含有させる潤滑材の割合は、表面層となる層の全重量に対し、1〜70%が好ましく、より好ましくは5〜50%である。潤滑材が70%より多いと表面層となる層の機械的強度が低下しやすく、1%より少ないと表面層となる層の撥水性、滑り性が充分ではなくなることがある。 In the present invention, the proportion of the lubricant contained in the protective layer is preferably 1 to 70%, more preferably 5 to 50%, based on the total weight of the layer to be the surface layer. When the amount of the lubricant is more than 70%, the mechanical strength of the layer serving as the surface layer tends to be lowered, and when it is less than 1%, the water repellency and slipperiness of the layer serving as the surface layer may not be sufficient.
本発明においては、前記連鎖重合性基を有する正孔輸送性化合物の硬化物を含有する保護層に、電荷輸送物質を含有させることも可能である。 In the present invention, a charge transport material can be contained in the protective layer containing the cured product of the hole transporting compound having the chain polymerizable group.
前記保護層の形成方法は、前記正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合反応をさせるのが一般的であるが、前もって該正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させて硬化物を得た後に、再度溶剤中に分散または溶解させて、保護層を形成することも可能である。これらの溶液を塗布する方法は、例えば、浸漬コーティング法、スプレ−コーティング法、カーテンコーティング法およびスピンコーティング法などが知られているが、効率性/生産性の点からは浸漬コーティング法が好ましい。 The protective layer is generally formed by applying a solution containing the hole transporting compound and then carrying out a polymerization reaction, but a cured product obtained by reacting a solution containing the hole transporting compound in advance. After obtaining the above, it is possible to form a protective layer by dispersing or dissolving in the solvent again. As a method for applying these solutions, for example, a dip coating method, a spray coating method, a curtain coating method, a spin coating method, and the like are known, but the dip coating method is preferable from the viewpoint of efficiency / productivity.
本発明において連鎖重合性基を有する正孔輸送性化合物は放射線により重合させることが好ましい。放射線による重合の最大の利点は重合開始剤を必要としない点であり、これにより非常に高純度な三次元感光層の作製が可能となり、良好な電子写真特性が確保される点である。また、短時間でかつ効率的な重合反応であるがゆえに生産性も高く、さらには放射線の透過性のよさから、厚膜時や添加剤などの遮蔽物質が膜中に存在する際の硬化阻害の影響が非常に小さいことなどが挙げられる。ただし、連鎖重合性基の種類や中心骨格の種類によっては重合反応が進行しにくい場合があり、その際には影響のない範囲内での重合開始剤の添加は可能である。この際使用する放射線とは電子線およびγ線である。電子線照射をする場合、加速器としてはスキャニング型、エレクトロカーテン型、ブロードビーム型、パルス型およびラミナー型などいずれの形式も使用することができる。電子線を照射する場合に、本発明の感光体においては電気特性および耐久性能を発現させる上で照射条件が非常に重要である。 In the present invention, the hole transporting compound having a chain polymerizable group is preferably polymerized by radiation. The greatest advantage of polymerization by radiation is that a polymerization initiator is not required, which makes it possible to produce a very high-purity three-dimensional photosensitive layer and to ensure good electrophotographic characteristics. In addition, because it is a short and efficient polymerization reaction, it is highly productive, and because of its high radiation permeability, it inhibits curing when thick films and additives such as additives are present in the film. The influence of the is very small. However, depending on the type of the chain polymerizable group and the type of the central skeleton, the polymerization reaction may not easily proceed, and in this case, it is possible to add a polymerization initiator within a range that does not affect the reaction. The radiation used at this time is an electron beam and a gamma ray. In the case of electron beam irradiation, any type of accelerator such as a scanning type, an electro curtain type, a broad beam type, a pulse type, and a laminar type can be used. When irradiating with an electron beam, the irradiation conditions are very important in the photoreceptor of the present invention in order to develop electric characteristics and durability.
本発明において、加速電圧は250kV以下が好ましく、最適には150kV以下である。また線量は好ましくは10kGy〜1000kGyの範囲である。 In the present invention, the acceleration voltage is preferably 250 kV or less, and optimally 150 kV or less. The dose is preferably in the range of 10 kGy to 1000 kGy.
加速電圧が上記を越えると、感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。また、線量が上記範囲よりも少ない場合には硬化が不十分となりやすく、線量が多い場合には感光体特性の劣化がおこりやすい。 When the accelerating voltage exceeds the above, the electron beam irradiation damage tends to increase on the characteristics of the photoreceptor. Further, when the dose is less than the above range, the curing tends to be insufficient, and when the dose is large, the photoreceptor characteristics are likely to be deteriorated.
<保護層形成方法2>
さらに、本発明での条件を満足する電子写真感光体保護層として、硬化性フェノール樹脂及び、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアルコキシ基または置換基を有してもよいヒドロキシフェニル基からなる群より選択される基の少なくとも一つを有する電荷輸送物質を含有する保護層がある。
<Protective
Furthermore, the electrophotographic photoreceptor protective layer that satisfies the conditions of the present invention is selected from the group consisting of a curable phenol resin and a hydroxyphenyl group that may have a hydroxyalkyl group, a hydroxyalkoxy group, or a substituent. There is a protective layer containing a charge transport material having at least one of the groups.
前記保護層に用いる結着樹脂である硬化性フェノール樹脂は、一般的にフェノール類とホルムアルデヒドの反応によって得られる樹脂である。フェノール樹脂には2つのタイプがあり、フェノール類に対してホルムアルデヒドを過剰にしてアルカリ触媒で反応させて得られるレゾール型と、ホルムアルデヒドに対しフェノール類を過剰にして酸触媒で反応させて得られるノボラック型にわけられる。 The curable phenol resin, which is a binder resin used for the protective layer, is generally a resin obtained by a reaction between phenols and formaldehyde. There are two types of phenolic resins: a resole type obtained by reacting with phenol with an excess of formaldehyde and an alkali catalyst, and a novolak obtained by reacting with phenol and an excess of phenol with formaldehyde. Divided into molds.
レゾール型は、アルコール類およびケトン類の溶媒にも可溶であり、加熱することで3次元的に架橋重合して硬化物となる。一方、ノボラック型は、一般にそのまま加熱しても硬化はしないが、パラホルムアルデヒドやヘキサメチレンテトラミンなどのホルムアルデヒド源を加えて加熱することで硬化物を生成する。 The resol type is also soluble in alcohol and ketone solvents, and is three-dimensionally crosslinked and polymerized by heating to form a cured product. On the other hand, the novolak type generally does not cure even when heated as it is, but forms a cured product by adding a formaldehyde source such as paraformaldehyde or hexamethylenetetramine and heating.
一般的に工業的には、レゾール型は塗料、接着剤、注型品および積層品用のワニスとして利用され、ノボラック型は主として成形材料や結合剤として利用されている。 In general, the resol type is used as a varnish for paints, adhesives, cast products and laminates, and the novolak type is mainly used as a molding material or a binder.
本発明における結着樹脂として利用されるフェノール樹脂は、上記のレゾール型およびノボラック型のどちらでも利用可能であるが、硬化剤を加えることなく硬化することや、塗料としての操作性などからレゾール型を用いることが好ましい。 The phenolic resin used as the binder resin in the present invention can be used in either the above-mentioned resol type or novolak type, but it is a resol type from the viewpoint of curing without adding a curing agent and operability as a paint. Is preferably used.
本発明では、これらのフェノール樹脂を1種類または2種類以上混合して用いることができ、またレゾール型とノボラック型を混合して用いることも可能である。 In the present invention, these phenol resins can be used singly or in combination of two or more, and a resol type and a novolac type can also be mixed and used.
例えば、ヒドロキシメチル基2個以上を有するポリヒドロキシメチル化されたビスフェノール化合物を用いて保護層を形成させることができる。 For example, the protective layer can be formed using a polyhydroxymethylated bisphenol compound having two or more hydroxymethyl groups.
上述のビスフェノール化合物の骨格は、下記式(化学式2)で示される構造を有する。 The skeleton of the above-described bisphenol compound has a structure represented by the following formula (Chemical Formula 2).
このポリヒドロキシメチルビスフェノール化合物は、加熱処理を施すことにより、ヒドロキシメチル基同士の縮合反応によりエーテル結合、若しくは更に縮合反応が進みメチレン結合を形成したり、あるいはヒドロキシメチル基とフェノール性水酸基のオルト位やパラ位の水素原子との縮合反応によりメチレン結合を形成するが、これらの縮合反応が種々の分子間で起こることにより、架橋密度の高い三次元硬化膜を得ることができる。これらの縮合反応は、本質的に空気中の水分や酸素により阻害されることもなく、また電荷輸送材料を添加した系においても十分に進行する反応である。ポリヒドロキシメチルビスフェノール化合物の加熱処理による架橋反応においては、熱硬化性に一般的に用いられるような硬化触媒を特に添加する必要が無いという特徴を有する。従って、本発明の化合物を電子写真感光体表面層として用いる場合には、残留硬化触媒に起因する残留電位の上昇や最表面層の抵抗低下といった問題も発生しない。 This polyhydroxymethyl bisphenol compound is subjected to heat treatment to form an ether bond or a further methylene bond by a condensation reaction between hydroxymethyl groups, or to form an ortho position between the hydroxymethyl group and the phenolic hydroxyl group. A methylene bond is formed by a condensation reaction with a hydrogen atom in the para position, and a three-dimensional cured film having a high crosslinking density can be obtained by the occurrence of these condensation reactions between various molecules. These condensation reactions are essentially reactions that are not hindered by moisture and oxygen in the air, and proceed sufficiently even in a system to which a charge transport material is added. The crosslinking reaction by heat treatment of the polyhydroxymethyl bisphenol compound has a feature that it is not necessary to add a curing catalyst generally used for thermosetting. Therefore, when the compound of the present invention is used as a surface layer of an electrophotographic photoreceptor, problems such as an increase in residual potential and a decrease in resistance of the outermost surface layer due to the residual curing catalyst do not occur.
また、本発明のポリヒドロキシメチルビスフェノール化合物は、硬化触媒を加える必要が無いことや、ヒドロキシメチル基自体が、イソシアネートやシリコーン樹脂とは異なり水分に対する安定性も十分にあるため、塗工液の安定性においても優れている。 In addition, the polyhydroxymethyl bisphenol compound of the present invention does not require the addition of a curing catalyst, and the hydroxymethyl group itself is sufficiently stable against moisture unlike isocyanates and silicone resins. It is also excellent in sex.
本発明の保護層は、硬化性フェノール樹脂を溶剤などで溶解または希釈して得た塗料を感光層上に塗工して成形するが、塗工後に重合反応が起こり硬化層を形成する。重合の形態として、熱による付加および縮合反応により進行し、保護層を塗工後、加熱することで重合反応を起こし高分子硬化層を生成する。 The protective layer of the present invention is formed by applying a coating obtained by dissolving or diluting a curable phenolic resin with a solvent or the like onto a photosensitive layer, and a polymerization reaction occurs after coating to form a cured layer. As a form of polymerization, it proceeds by addition and condensation reaction with heat, and after coating the protective layer, it is heated to cause a polymerization reaction to produce a polymer hardened layer.
また、本発明のヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアルコキシ基または置換基を有してもよいヒドロキシフェニル基を有する電荷輸送物質は、トリフェニルアミン誘導体であることが好ましい。 The charge transport material having a hydroxyalkyl group, a hydroxyalkoxy group or a hydroxyphenyl group which may have a substituent of the present invention is preferably a triphenylamine derivative.
なお、上記ヒドロキシフェニル基が有してもよい置換基としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素などのハロゲン原子、置換基を有してもよいメチル基、エチル基、プロピル基およびブチル基などのアルキル基、置換基を有してもよいメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基およびブトキシ基などのアルコキシ基、置換基を有してもよいフェニル基、ナフチル基、アンスリル基およびピレニル基などのアリール基、または置換基を有してもよいピリジル基、チエニル基、フリル基およびキノリル基などの複素環基が挙げられる。 Examples of the substituent that the hydroxyphenyl group may have include halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine, and optionally substituted methyl, ethyl, propyl and butyl groups. Alkyl groups, alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group and butoxy group which may have a substituent, aryl groups such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group and pyrenyl group which may have a substituent Or heterocyclic groups such as pyridyl group, thienyl group, furyl group and quinolyl group which may have a substituent.
本発明に用いられる電荷輸送物質のうち、ヒドロキシアルキル基またはヒドロキシアルコキシ基を有する電荷輸送物質は、下記(化学式3)で表される特定の構造を有する化合物であることが好ましい。 Among the charge transport materials used in the present invention, the charge transport material having a hydroxyalkyl group or a hydroxyalkoxy group is preferably a compound having a specific structure represented by the following (Chemical Formula 3).
また、本発明に用いられる電荷輸送物質は、該保護層を作製するための塗料中に均一に溶解または分散させ、塗布して形成する。本発明の電荷輸送物質と硬化性フェノール樹脂の混合割合は、質量比で、電荷輸送物質/硬化性フェノール樹脂=0.1/10〜20/10が好ましく、特には0.5/10〜10/10が好ましい。硬化性フェノール樹脂に対して電荷輸送物質が少なすぎると残留電位低下の効果が小さくなり、多すぎると保護層の強度を弱める可能性がある。 In addition, the charge transport material used in the present invention is formed by uniformly dissolving or dispersing in a coating material for producing the protective layer and applying it. The mixing ratio of the charge transporting material and the curable phenolic resin of the present invention is preferably a mass ratio of charge transporting material / curable phenolic resin = 0.1 / 10-20 / 10, particularly 0.5 / 10-10. / 10 is preferred. If the amount of the charge transport material is too small relative to the curable phenol resin, the effect of lowering the residual potential is reduced, and if it is too much, the strength of the protective layer may be reduced.
本発明において用いられる保護層は、本質的に抵抗体として電荷の移動をさせるものではなく、保護層中に含有させた電荷輸送物質により電荷を移動させて保護層を施した電子写真感光体の感度を維持し、残留電位を低下させるものである。したがって、抵抗体としての体積抵抗率は低く設定する必要はなく、その体積抵抗率として、1×1012(Ω・cm)以上にすることにより、形成された静電潜像の流れなどを高い次元で抑制することができる。 The protective layer used in the present invention does not essentially transfer charges as a resistor, but is an electrophotographic photosensitive member in which charges are transferred by a charge transport material contained in the protective layer and a protective layer is applied. The sensitivity is maintained and the residual potential is lowered. Therefore, it is not necessary to set the volume resistivity as a resistor low, and by setting the volume resistivity to 1 × 10 12 (Ω · cm) or more, the flow of the formed electrostatic latent image is a high dimension. Can be suppressed.
上記の保護層を有する電子写真感光体において、さらにフッ素原子含有樹脂微粒子を含有させることによって、電子写真感光体表面の離型性の向上をより高い次元で達成できる。 In the electrophotographic photosensitive member having the protective layer described above, by further containing fluorine atom-containing resin fine particles, the releasability on the surface of the electrophotographic photosensitive member can be improved at a higher level.
フッ素原子含有樹脂微粒子としては、四フッ化エチレン、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂およびこれらの共重合体の中から1種あるいは2種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に、四フッ化エチレン樹脂およびフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。樹脂粒子の分子量分布や粒径は、適宜選択することができ、特に制限されるものではない。 Examples of the fluorine atom-containing resin fine particles include ethylene tetrafluoride, ethylene trifluoride chloride resin, hexafluoroethylene propylene resin, vinyl fluoride resin, vinylidene fluoride resin, ethylene difluoride dichloride resin, and copolymers thereof. Of these, it is preferable to select one or more types as appropriate, and particularly preferred are tetrafluoroethylene resin and vinylidene fluoride resin. The molecular weight distribution and particle size of the resin particles can be appropriately selected and are not particularly limited.
最表面層の塗工液を作製する溶剤としては、本発明のポリヒドロキシメチルビスフェノール化合物並びに電荷輸送材料を十分に溶解し、更に、最表面層の塗工液と接触する下層の電荷輸送層若しくは電荷発生層等に悪影響を与えない溶剤が好ましい。 As the solvent for preparing the outermost surface layer coating solution, the polyhydroxymethylbisphenol compound of the present invention and the charge transporting material are sufficiently dissolved, and further, the lower layer charge transporting layer in contact with the outermost surface layer coating solution or A solvent that does not adversely affect the charge generation layer or the like is preferable.
従って、溶剤としては、メタノール、エタノール及び2−プロパノール等のアルコール類、アセトン、シクロヘキサノン及びメチルエチルケトン等のケトン類、酢酸メチル及び酢酸エチル等のエステル類、テトラヒドロフラン及びジオキサン等のエーテル類、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素類、クロロベンゼン及びジクロロメタン等のハロゲン系炭化水素類等が使用可能であり、更にこれらを混合して用いてもよい。これらの中でも本発明の形態に最も好適な溶剤は、メタノール、エタノール及び2−プロパノール等のアルコール類である。 Therefore, as solvents, alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, ketones such as acetone, cyclohexanone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, toluene and xylene, etc. Aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene and dichloromethane, and the like may be used in combination. Among these, the most suitable solvents for the form of the present invention are alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol.
従来、公知の電荷輸送材料は一般的にアルコール類の溶剤には不溶又は難溶であり、本発明のポリヒドロキシメチルビスフェノール化合物への均一な溶解は困難であるが、電荷輸送材料としてヒドロキシ基を含有する場合にはアルコール類を主成分とする溶剤に可溶であり、電荷輸送層等の下層に対する影響も少ない。 Conventionally, known charge transport materials are generally insoluble or hardly soluble in alcohol solvents, and uniform dissolution in the polyhydroxymethylbisphenol compound of the present invention is difficult. When contained, it is soluble in a solvent containing alcohol as a main component, and has little influence on the lower layer such as a charge transport layer.
本発明の最表面層の塗布方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ローラーコーティング法、マイヤーバーコーティング法及びブレードコーティング法等の一般的な塗工方法を用いることができる。 As a method for applying the outermost surface layer of the present invention, general coating methods such as a dip coating method, a spray coating method, a spinner coating method, a roller coating method, a Meyer bar coating method and a blade coating method can be used.
本発明においては、前記最表面層中に、帯電時に発生するオゾンやNOx等の活性物質の付着による表面層の劣化等を防止する目的で、酸化防止剤の添加材を加えてもよい。 In the present invention, an additive for an antioxidant may be added to the outermost surface layer for the purpose of preventing deterioration of the surface layer due to adhesion of active substances such as ozone and NOx generated during charging.
<感光体表面物性評価方法>
前述のとおり作成した硬度試験用の感光体を25℃湿度50%の環境下に24時間放置した後、前述した微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて、Hu及び弾性変形率Woを求めた。
<Method for evaluating physical properties of photoreceptor surface>
After the hardness test photoreceptor prepared as described above is left in an environment of 25 ° C. and 50% humidity for 24 hours, Hu and elastic deformation are performed using the above-described microhardness measuring device Fischerscope H100V (Fischer). The rate Wo was determined.
本発明におけるHU(ユニバーサル硬さ値)、及び弾性変形率Woは、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて測定した。圧子は対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重6mNまで段階的に(各点0.1sの保持時間で273点)測定した。 The HU (universal hardness value) and elastic deformation rate Wo in the present invention are the microhardness measuring device Fischer that continuously applies a load to the indenter and directly reads the indentation depth under the load to obtain the continuous hardness. Measurement was performed using a scope H100V (Fischer). The indenter used was a Vickers square pyramid diamond indenter with a face angle of 136 °. The load conditions were measured stepwise up to a final load of 6 mN (273 points with a holding time of 0.1 s for each point).
出力チャートの概略を図3に、本発明の電子写真感光体を測定した例を図4に示す。縦軸は荷重(mN)で横軸は押し込み深さh(μm)であり、段階的に荷重を増加させ6mNまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた結果である。 An outline of the output chart is shown in FIG. 3, and an example in which the electrophotographic photosensitive member of the present invention is measured is shown in FIG. The vertical axis represents the load (mN) and the horizontal axis represents the indentation depth h (μm), which is the result of increasing the load stepwise and applying the load to 6 mN, and then decreasing the load stepwise in the same manner.
HU(ユニバーサル硬さ値:以下HUと呼ぶ)は、6mNで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式(1)によって規定される。 HU (universal hardness value: hereinafter referred to as HU) is defined by the following formula (1) from the indentation depth under the same load when indented at 6 mN.
弾性変形率Wo=We/Wt×100(%) (2)
前述の如く、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。
Elastic deformation rate Wo = We / Wt × 100 (%) (2)
As described above, the performance required for the organic electrophotographic photosensitive member includes improved durability against mechanical deterioration. In general, the hardness of the film is higher as the amount of deformation with respect to external stress is smaller, and it is considered that the electrophotographic photosensitive member having higher pencil hardness or Vickers hardness naturally improves durability against mechanical deterioration. However, the high hardness obtained by these measurements has not always been expected to improve durability.
我々は鋭意検討の末、HUと弾性変形率Woの値が、ある範囲の場合に特に高温厚湿度環境下において感光体表面層の機械的劣化が起こり難くなることを見出し、本発明に至った。すなわち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重6mNで押し込んだ時のHUが150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率Woが44%以上65%以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。また、更なる特性の向上にはHU値が160N/mm2以上200N/mm2以下であることがより好ましい。 As a result of intensive studies, we have found that mechanical deterioration of the surface layer of the photoreceptor is less likely to occur particularly in a high temperature, high humidity environment when the values of HU and elastic deformation rate Wo are within a certain range, leading to the present invention. . That is, a hardness test is performed using a Vickers square pyramid diamond indenter, the HU when pressed at a maximum load of 6 mN is 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less, and the elastic deformation rate Wo is 44% or more and 65%. The use of the following electrophotographic photosensitive member has improved dramatically. Also, the further improvement of properties and is more preferably HU value is 160 N / mm 2 or more 200 N / mm 2 or less.
HUと弾性変形率Woを切り離してとらえることはできないが、例えばHUが220N/mm2を超えるものであるとき、高温下などでクリーニングブレードとの摩擦が大きくなったときなどにおいて、弾性変形率Woが44%未満であると感光体の弾性力が不足しているが故に、弾性変形率Woが65%より大きいと弾性変形率は高くても弾性変形量は小さくなってしまうが故に、結果として局部的に大きな圧力がかかって深い傷が発生してしまう。よって、HUが高いものが必ずしも感光体として最適ではないと考えられる。 Although the HU and the elastic deformation rate Wo cannot be separated, for example, when the HU exceeds 220 N / mm 2 or when the friction with the cleaning blade increases at high temperatures, the elastic deformation rate Wo If the elastic deformation rate Wo is larger than 65%, the elastic deformation amount is small even if the elastic deformation rate is high. Deep pressure is generated due to high local pressure. Therefore, it is considered that the one with a high HU is not necessarily optimal as the photosensitive member.
また、HUが150N/mm2未満で弾性変形率Woが65%を超えるもの場合、たとえ弾性変形率が高くても塑性変形量も大きくなってしまいクリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが擦られることで削れたり細かい傷が発生したりしてしまう。 Further, when the HU is less than 150 N / mm 2 and the elastic deformation rate Wo exceeds 65%, even if the elastic deformation rate is high, the amount of plastic deformation increases, and the paper dust sandwiched between the cleaning blade and the charging roller If the toner is rubbed, it may be scraped off or fine scratches may occur.
本実施例では2種類の保護層を形成させ、2種類の感光体を得た。 <感光体製造例1>
長さ260.5mm、直径30mmのアルミニウムシリンダー(JIS A3003アルミニウム合金)を支持体として、この上にポリアミド樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ製)の5質量%メタノール溶液を浸漬法で塗布し、膜厚が0.5μmの下引き層を形成した。
In this example, two types of protective layers were formed to obtain two types of photoreceptors. <Photoreceptor Production Example 1>
Using an aluminum cylinder (JIS A3003 aluminum alloy) having a length of 260.5 mm and a diameter of 30 mm as a support, a 5% by mass methanol solution of polyamide resin (trade name: Amilan CM8000, manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied thereon by a dipping method. An undercoat layer having a thickness of 0.5 μm was formed.
次に、電荷発生材料としてCuKαのX線回折における回折角2θ±0.2が28.1°に最も強いピークを有するるヒドロキシガリウムフタロシアニンの結晶3部とポリビニルブチラール2部をシクロヘキサノン100部に添加し、1mmφガラスビーズを用いたサンドミルで1時間分散し、これにメチルエチルケトン100部を加えて希釈して電荷発生層用塗料を調製し、上記下引き層上に、この電荷発生層用塗料を浸漬塗布し、90℃で10分間乾燥して、膜厚0.17μmの電荷発生層を形成した。 Next, 3 parts of hydroxygallium phthalocyanine crystal and 2 parts of polyvinyl butyral having the strongest peak at a diffraction angle 2θ ± 0.2 of 28.1 ° in X-ray diffraction of CuKα as a charge generating material are added to 100 parts of cyclohexanone. Disperse in a sand mill using 1 mmφ glass beads for 1 hour, add 100 parts of methyl ethyl ketone and dilute it to prepare a charge generation layer coating, and immerse this charge generation layer coating on the undercoat layer This was applied and dried at 90 ° C. for 10 minutes to form a charge generation layer having a thickness of 0.17 μm.
次いで、下記(化学式4)の電荷輸送材料化合物7部 Next, 7 parts of the charge transport material compound of the following (Chemical Formula 4)
本実施例では反転現像を用いており、感光体は直径30mmのアルミシリンダー上に前述したように3層を重ねた後、表面保護層として下記(化学式5)の正孔輸送性化合物を電子線照射により重合させた化合物を含有する表層を塗工し硬化させた有機感光体である。 In this embodiment, reversal development is used, and the photoreceptor is formed by stacking three layers on an aluminum cylinder having a diameter of 30 mm as described above, and then using a hole transporting compound represented by the following (Chemical Formula 5) as an electron beam. It is an organic photoreceptor in which a surface layer containing a compound polymerized by irradiation is applied and cured.
<保護層製造例2>
次に2種類目の保護層について作製方法も含めて以下に詳細に述べる。
<Protective layer production example 2>
Next, the second type of protective layer will be described in detail below including the manufacturing method.
感光体製造例1と同じ3層の感光体上に、保護層の結着樹脂である硬化性フェノール樹脂として、以下の(化学式6)で示されるビスフェノールのフェノール性水酸基のオルト位水素原子が全てヒドロキシメチル基で置換されたテトラキスヒドロキシメチル−ビスフェノール化合物100部、及び以下の(化学式7)で表される電荷輸送材料70部を、テトラフルオロエチレン微粒子を42部、エタノールを150部を混合し、高圧分散機(マイクロフルイタイザー、Microfluidics社製)にて分散させた溶剤に溶解させて塗工液を作製し、前記電荷輸送層の上に浸漬塗布し、145℃で1時間熱風乾燥し、膜厚が3μmの最表面層を設けた。ここで、最表面層の膜厚は、干渉膜厚計(大塚電子(株)製)を用いて行った。 All the ortho-position hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl group of bisphenol represented by the following (Chemical Formula 6) as the curable phenol resin as the binder resin of the protective layer on the same three-layered photoreceptor as in photoreceptor production example 1. 100 parts of a tetrakishydroxymethyl-bisphenol compound substituted with a hydroxymethyl group and 70 parts of a charge transport material represented by the following (Chemical Formula 7), 42 parts of tetrafluoroethylene fine particles, and 150 parts of ethanol are mixed, A coating liquid is prepared by dissolving in a solvent dispersed with a high-pressure disperser (microfluidizer, manufactured by Microfluidics), dip-coated on the charge transport layer, and dried with hot air at 145 ° C. for 1 hour, An outermost surface layer having a thickness of 3 μm was provided. Here, the film thickness of the outermost surface layer was measured using an interference film thickness meter (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
得られた感光体A及び感光体Bの表面のHu及びWoの値を表1に示す。 Table 1 shows the values of Hu and Wo on the surfaces of the obtained photoreceptor A and photoreceptor B.
さらに本発明に使用する硬度・摩擦係数を変化させたポリウレタン樹脂のクリーニングブレードA〜Iの硬度・摩擦係数を表2に示す。
Further, Table 2 shows the hardness and friction coefficient of the polyurethane resin cleaning blades A to I used in the present invention in which the hardness and friction coefficient are changed.
なお、ブレードをEはDのブレードのエッジ表層にイソシアネートを含浸・硬化(ID処理)させたものである。具体的には、重量平均分子量2000のエチレンブチレンアジペート系ポリエステルポリオールと4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとより製造したNCO%が7.0%のプレポリマーに、1,4−ブタンジオール及びトリメチロールプロパンが質量比で65:35に混合されたトリエチレンジアミン触媒を含む架橋剤を、水酸基/イソシアネート基のモル比が0.9になるように混合し、熱硬化性ポリエステル系ポリウレタン樹脂製ブレードを作製した。得られたポリウレタン樹脂製ブレードを、耐薬品性テープよりなるマスク部材41で、感光体と当接するエッジ部分のみ硬化層を形成するようマスキングし、80℃のイソシアネート(MDI)浴に10分間浸漬後、MDI浴よりポリウレタン樹脂製ブレードを引き上げ、余分なMDIを拭き取り、マスキングを取り外した。その後、130℃のオーブンで60分の間、含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂とを反応し、クリーニングブレードEを作製した。 The blade E is obtained by impregnating and curing (ID treatment) isocyanate on the edge surface layer of the blade D. Specifically, 1,4-butanediol and trimethylolpropane were added to a prepolymer having an NCO% of 7.0% and produced from an ethylene butylene adipate polyester polyol having a weight average molecular weight of 2000 and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate. Was mixed with a cross-linking agent containing a triethylenediamine catalyst mixed in a mass ratio of 65:35 so that the molar ratio of hydroxyl group / isocyanate group was 0.9, to produce a thermosetting polyester polyurethane resin blade. . The obtained polyurethane resin blade was masked with a mask member 41 made of a chemical-resistant tape so as to form a cured layer only at the edge portion in contact with the photoreceptor, and immersed in an isocyanate (MDI) bath at 80 ° C. for 10 minutes. The blade made of polyurethane resin was pulled up from the MDI bath, the excess MDI was wiped off, and the masking was removed. Thereafter, the impregnated isocyanate compound and the polyurethane resin were reacted in an oven at 130 ° C. for 60 minutes to prepare a cleaning blade E.
<評価方法>
キヤノン製デジタル複写機GP405改造機により評価した。GP405改造機はクリーニングブレードの上流側に、感光体と従動回転するファーローラブラシを設けてある。
<Evaluation method>
Evaluation was performed using a Canon digital copying machine GP405 remodeling machine. The GP405 remodeling machine is provided with a fur roller brush that rotates following the photosensitive member on the upstream side of the cleaning blade.
脂肪酸金属塩の供給は、現像装置の中のトナーにステアリン酸カルシウムを0.1%外添し、現像装置から脂肪酸金属塩が感光体に供給されるようにした構成、あるいはファーブラシローラに接触する形でステアリン酸カルシウムを固めた棒状の固体を取り付けて、ファーブラシローラの回転によってステアリン酸カルシウム棒から粉体としてかき取って、感光体表面に付着させる構成の2通りでおこなった。実施環境は温度23℃湿度5%の低湿環境(N/L)および温度30℃湿度80%の高湿環境(H/H)でおこなった。画出し条件は、連続通紙で2%の横線原稿を8000枚とした。 The fatty acid metal salt is supplied by adding 0.1% of calcium stearate to the toner in the developing device so that the fatty acid metal salt is supplied from the developing device to the photoreceptor, or in contact with the fur brush roller. A rod-like solid obtained by solidifying calcium stearate in a form was attached, and the powder was scraped off as powder from the calcium stearate rod by rotation of a fur brush roller and adhered to the surface of the photoreceptor. The working environment was a low humidity environment (N / L) with a temperature of 23 ° C. and a humidity of 5% and a high humidity environment (H / H) with a temperature of 30 ° C. and a humidity of 80%. The image output conditions were 8000 sheets of 2% horizontal line originals with continuous paper feeding.
評価項目はブレード鳴き、ブレード欠け、トナーすり抜け、画像流れの4点である。 There are four evaluation items: blade squeal, blade chipping, toner slippage, and image flow.
クリーニングブレード鳴きは、H/H環境で実機にて以下の基準で評価することより行った。 The cleaning blade squeal was performed by evaluating the actual machine in the H / H environment according to the following criteria.
◎ 鳴きはほとんどなし
○ 鳴きがあるが小さく、気にならない程度
△ 感光体回転停止時のみわずかに鳴きあり
× クリーニングブレード鳴きの音が大きく、実機から離れても聞こえてしまう
クリーニングブレード欠けは、H/H環境で実機にて以下の基準でにて評価することより行った。
◎ There is almost no squeak. ○ There is squeal, but it is small and is not worrisome. △ Slight squeal only when the photoconductor rotation is stopped. × The sound of the cleaning blade is loud and can be heard even if you leave the actual machine. The evaluation was performed based on the following criteria on an actual machine in the / H environment.
◎ 全く欠け無し
○ クリーニングは問題なく行われているがブレードエッジの抉れや変形がある
△ エッジが欠けて、わずかにトナーすり抜けがあるが、出力画像でその影響は目立たない
× ブレードエッジが欠けており、すり抜けたトナーにより出力画像に汚れが目立つ すり抜けは、N/L環境で実機にて以下の基準で評価することより行った。
◎ No chipping ○ Cleaning is done without any problem, but blade edge is curled or deformed △ The edge is chipped and the toner slips slightly, but the effect is not noticeable in the output image × The blade edge is chipped In the N / L environment, the image was evaluated by the following criteria using an actual machine.
◎ すり抜けがほとんどない
○ わずかにすりぬけるものの画像には影響なし
△ すり抜けが少しあるが、帯電手段がわずかに汚れるだけで出力画像では目立たない
× すり抜けがひどく、画像を汚す
画像流れは、H/H環境で8000枚画出し後、朝一で出力画像を実機にて以下の基準で評価することより行った。
◎ There is almost no slip-through. ○ Slightly passes, but there is no effect on the image. △ There is a little slip-through, but the charging means is slightly dirty and is not noticeable in the output image. × Slip-through is bad and the image is stained. After printing 8000 sheets in the environment, the output image was evaluated in the morning in the actual machine based on the following criteria.
◎ 全く画像流れがない
○ ハーフトーンでわずかに画像流れが見られる程度
△ よく見ると文字がわずかにボケている程度
× 文字が完全にボケて読めない
以上の構成および、評価項目で評価した実施例及び比較例の結果を表3に示す。
◎ No image flow ○ Slight image flow is seen in halftone △ Characters are slightly blurred when viewed closely × Characters are completely blurred and cannot be read Implementation evaluated with the above configuration and evaluation items The results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 3.
実施例1〜20で示されるように、クリーニングブレードのPETシートに対する動摩擦係数を0.2以上1.2以下とすることで、特にクリーニングブレード欠け低減とトナーすり抜け防止が両立でき、問題の無い画像形成が行えた。 As shown in Examples 1 to 20, by setting the dynamic friction coefficient of the cleaning blade to the PET sheet to be 0.2 or more and 1.2 or less, particularly, it is possible to achieve both reduction of the cleaning blade chip and prevention of toner slipping, and no problem image. Formation was possible.
実施例3,8,13,18で示されるように、ID処理を行い、クリーニングブレードの感光体との当接部表面部分のイソシアネート基の濃度がブレード内部のイソシアネート基の濃度よりも大きくすることで、クリーニングブレードのエッジ欠けがなくなり、クリーニング性能を損なうことのない高い耐久性が得られた。 As shown in Examples 3, 8, 13, and 18, the ID treatment is performed, and the concentration of the isocyanate group on the surface portion of the cleaning blade in contact with the photosensitive member is made larger than the concentration of the isocyanate group inside the blade. As a result, the edge of the cleaning blade was eliminated and high durability without impairing the cleaning performance was obtained.
実施例1〜8,11〜18で示されるように、感光体表面の弾性変形率をWo、クリーニングブレードのゴム硬度をH、としたときに、H/Wo<2の関係式を満足させる構成とすることにより、よりブレード鳴きを抑制できる。 As shown in Examples 1 to 8 and 11 to 18, when the elastic deformation rate of the photoreceptor surface is Wo and the rubber hardness of the cleaning blade is H, the configuration satisfying the relational expression of H / Wo <2. By doing so, blade squeal can be further suppressed.
実施例6〜10,16〜20で示されるように、感光体の保護層が硬化性フェノール樹脂及び、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアルコキシ基または置換基を有してもよいヒドロキシフェニル基からなる群より選択される基の少なくとも一つを有する電荷輸送物質を含有することで、高弾性・高耐久性を維持しつつ、高湿における画像流れをより抑制できる。 As shown in Examples 6 to 10 and 16 to 20, the protective layer of the photoreceptor is made of a curable phenol resin and a hydroxyphenyl group, a hydroxyalkoxy group, or a hydroxyphenyl group which may have a substituent. By containing a charge transport material having at least one selected group, it is possible to further suppress image flow at high humidity while maintaining high elasticity and high durability.
実施例1〜10で示されるように、トナーに脂肪酸金属塩を外添して脂肪酸供給手段が現像手段と兼ねる構成とすることにより、脂肪酸供給手段を新たに設ける必要がなく、低コスト省スペースが達成できる。 As shown in Examples 1 to 10, the fatty acid metal salt is externally added to the toner so that the fatty acid supply means also serves as the developing means, so that it is not necessary to newly provide the fatty acid supply means, and low cost and space saving. Can be achieved.
実施例11〜20で示されるように、脂肪酸供給手段がクリーニング補助手段と兼ねることにより、クリーニングブレードエッジ部分に対して脂肪酸金属塩をロスなく十分に感光体表面に供給でき、クリーニング性能を向上させることができる。 As shown in Examples 11 to 20, when the fatty acid supply unit also serves as the cleaning auxiliary unit, the fatty acid metal salt can be sufficiently supplied to the surface of the photoreceptor without loss to the cleaning blade edge portion, and the cleaning performance is improved. be able to.
101 感光体
102 帯電ローラ(一次帯電器)
103 露光手段
104 現像器(現像手段)
105 転写帯電器(転写手段)
106 定着器
107 クリーニング装置
111 転写材
201 PETシート
202 クリーニングブレード
203 クリーニングブレード固定部材
101
103
105 Transfer charger (transfer means)
106
Claims (7)
H / Wo < 2
を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。 When the rubber hardness of the cleaning blade is H, the following formula H / Wo <2
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fatty acid metal salt coating unit also serves as a cleaning auxiliary unit provided upstream of the cleaning unit.
Priority Applications (1)
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