JP2008292573A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 Download PDF

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Abstract

【課題】クリーニング性能に優れ、耐久性能の向上や画像欠陥の抑制を兼ね備えた電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することである。
【解決手段】電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、
少なくとも熱によりトナーを定着する定着器の定着ニップ中心と、
の離間距離が140mm以下であり、
該トナーが、少なくともトナー粒子と無機微粉体を有する電子写真装置に使用される電子写真感光体において、
該電子写真感光体は、表面に独立した凹形状部を複数有し、表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が25個以上であることを特徴とする電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
電子写真感光体としては、低価格及び高生産性等の利点から、光導電性物質(電荷発生物質や電荷輸送物質)として有機材料を用いた感光層(有機感光層)を支持体上に設けてなる電子写真感光体、いわゆる有機電子写真感光体が普及している。有機電子写真感光体としては、光導電性染料や光導電性顔料等の電荷発生物質を含有する電荷発生層と光導電性ポリマーや光導電性低分子化合物等の電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層してなる感光層、いわゆる積層型感光層を有するものが主流である。これは、高感度及び材料設計の多様性等の利点を考慮したものである。
一般に電子写真感光体は、現像材と共に、帯電、露光、現像、転写、クリーニング等からなる一連の電子写真画像形成プロセスにおいて用いられるが、電気的外力や機械的外力が直接加えられる。そのため、特にその表面層にはこれら外力よって引き起こされる多くの課題が発生する。具体的な課題の例としては、表面層の傷や磨耗の発生による耐久性能の低下、現像材の融着やフィルミング、転写効率の低下、クリーニング不良等による画像欠陥等が挙げられる。
これらの課題は、近年急速に進んでいる電子写真プロセスの高速化、カラー化、タンデム化や電子写真装置の小型化の必要性から、より困難さを極めているのが現状である。特に小型化では転写から定着までの紙搬送用部材を省略することが多く、この場合転写ニップと定着ニップの離間距離は、搬送可能な1番小さい紙サイズである「はがき」の縦方向のサイズ148mmより若干小さい140mm以下にすることになり、図10からもわかるとおり、クリーニングニップと定着ニップの離間距離も略140mm以下となる。従って、クリーニング部材と定着器の距離が著しく小さくなることで、クリーニングに対する熱の影響が顕著に現れるようになる。
これらの課題に対して、電子写真感光体においては、耐久性能の向上や画質劣化の抑制を目的とし、表面層の改良が積極的に検討されている。具体的には、表面層の高強度化、高離型性や滑り性の付与等の観点に対して、材料的側面から表面層樹脂の改良、フィラーや撥水材料の添加等が検討されている。
一方、物理的側面からのアプローチとして、表面層を適度に粗面化することにより、前述の課題を解決する検討もなされている。表面層の粗面化により期待される効果は、表面層に接触する現像材、帯電部材、転写部材やクリーニング部材等に対して、当接時の接触面積を減らすことによる離型性向上や摩擦力低減である。中でも電子写真感光体表面層とクリーニングブレードとの摩擦力は特に大きいため、そのクリーニング性能は問題となり易い。例えば、クリーニングブレードのビビリやメクレ、更にはブレードエッジのえぐれや欠けによるクリーニング不良の問題に対して、前述の粗面化は非常に効果的である。なお、クリーニングブレードのビビリとは、クリーニングブレードと電子写真感光体の周面との摩擦抵抗が大きくなることによりクリーニングブレードが振動する現象である。また、クリーニングブレードのメクレとは、電子写真感光体の移動方向にクリーニングブレードが反転してしまう現象である。
一方で、クリーニング性能の発現には、電子写真感光体とクリーニング部材の二つの要素に、現像材の影響を加味する必要があった。
一般に良好なクリーニング性能とは、転写されずに電子写真感光体表面に残存したトナー及び外添材類がクリーニングブレードと電子写真感光体の間に介在することにより発現されている状態であると考えられている。すなわち、従来技術においては、転写されずに残った主に外添材類の一部を利用することによりクリーニング性能を発揮していると考えられていた。そのバランスが崩れると、場合によっては残存する無機微粉体からなる外添材類の挙動とクリーニングブレードの設定の変化に起因するクリーニング不良等の問題が発生することがある。より具体的には、転写されずに残った外添剤類の種類や量のバランスが良い場合には、良好なクリーニング性能が発現され易い。一方で、クリーニングブレード付近の外添剤類の種類や量のバランスが悪い場合には、現像材がクリーニングブレードをすり抜けてクリーニング不良となる。
これらクリーニングブレードの課題は、一般的に電子写真感光体の表面層の機械的強度が高くなるほど、すなわち電子写真感光体の周面が摩耗し難くなるほど顕著になる傾向にある。前述の耐久性能の向上を目的とした表面層樹脂の改良による高強度化に対しては、表面層の粗面化はその弊害を解消するための非常に有効な手段の一つである。
表面層を粗面化する技術としては、例えば、特許文献1は、電子写真感光体の表面からの転写材の分離を容易にするために、電子写真感光体の表面粗さ(周面の粗さ)を規定の範囲内に収る技術を開示している。特許文献1は、表面層を形成する際の乾燥条件を制御することにより、電子写真感光体の表面をユズ肌状に粗面化する方法を開示している。
また、特許文献2は、表面層に粒子を含有させることで、電子写真感光体の表面を粗面化する技術を開示している。
また、特許文献3は、金属製のワイヤーブラシを用いて表面層の表面を研磨することによって、電子写真感光体の表面を粗面化する技術を開示している。
また、特許文献4は、特定のクリーニング手段及びトナーを用い、有機電子写真感光体の表面を粗面化する技術を開示している。これにより、特定のプロセススピード以上の電子写真装置で使用した場合に問題となるクリーニングブレードの反転(メクレ)やエッジ部の欠けを解決するとしている。
また、特許文献5は、フィルム状研磨材を用いて表面層の表面を研磨することによって、電子写真感光体の表面を粗面化する技術を開示している。
また、特許文献6は、ブラスト処理により電子写真感光体の周面を粗面化する技術を開示している。ただし、このようにして粗面化した電子写真感光体の表面の形状の詳細は不明である。
以上の従来技術による粗面化は、表面層を適度に粗らすという観点から、前述のクリーニングブレードとの摩擦力の低減に対して一定の効果は認められるものの十分ではなかった。また、その表面形状がスジ状であったり、不定形あるいは大きさのばらつきを有する凹凸であったりする点において、微視的な観点におけるクリーニング性能の制御を解決できるものではなかった。
一方で、特許文献8は、井戸型の凹凸のついたスタンパを用いて電子写真感光体の表面を圧縮成型加工する技術を開示する。この技術は、前述の特許文献1乃至6で開示したものと比較して、独立した凹凸形状を制御性良く電子写真感光体表面に形成できるという観点から、前述の課題に対して、非常に効果的であると考えられる。この方法によれば、電子写真感光体表面に10乃至3000nmの長さやピッチを有する井戸型の凹凸形状を形成することにより、トナーの離型性が向上し、クリーニングブレードのニップ圧を低減することが可能になる。その結果として感光体の磨耗を減少させることが可能であるとしている。しかしながら、このような凹凸形状を有する感光体は、低温、低湿の環境下におけるクリーニング不良が発生し易い傾向にある。また前記10乃至3000nmの長さの井戸型の凹部分に、紙粉や現像材等が埋め込まれ、それらを起点としてトナーが融着する課題が発生し易い。特にこの現象は、電子写真感光体表面と当接する現像材や部材間における付着力や摩擦力が大きくなり易い高温、高湿環境下において、顕著になる傾向がある。
また、昨今の電子写真装置は小型化が図られクリーニング手段と定着手段の距離が著しく短いために、電子写真装置使用中のクリーニング手段や感光体周辺の温度変化が大きく、クリーニング手段の設定等に、特に熱や熱変形に対する広い設計ラチチュードを要求されるが、低温、低湿、高温、高湿と種々の環境下で使用される電子写真装置において、使用中の温度変化も加味した設計を行うことはクリーニング手段の設定のみでは困難な状況であり、種々の環境下においても、十分なクリーニング性能を発揮し、弊害を誘発しない電子写真感光体の開発が必要とされる。
以上のように、従来技術によれば、耐久性能の向上やクリーニング性能の向上、画像欠陥の抑制に対して、一定の効果は認められるものの、総合的な性能を向上させるにあたって、未だ改良の余地が残されているのが現状である。
特開昭53−92133号公報 特開昭52−26226号公報 特開昭57−94772号公報 特開平1−99060号公報 特開平2−139566号公報 特開平2−150850号公報 国際公開第2005/093518号パンフレット 特開2001−66814号公報
本発明の目的は、上記従来技術を鑑みた結果、クリーニング性能に優れ、耐久性能の向上や画像欠陥の抑制を兼ね備えた電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することである。
本発明者らは、クリーニングブレードと電子写真感光体表面の当接部における無機微粉体からなる外添材類の挙動に関して鋭意検討した。その結果、電子写真感光体の表面に、所定の微細な凹形状部を有させることによって、上述の問題を効果的に改善することができることを見いだし、本発明をなすに至った。
本発明に従って、電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、
少なくとも熱によりトナーを定着する定着器の定着ニップ中心と、
の離間距離が140mm以下であり、
該トナーが、少なくともトナー粒子と無機微粉体を有する電子写真装置に使用される電子写真感光体において、
該電子写真感光体は、表面に独立した凹形状部を複数有し、表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が25個以上であることを特徴とする電子写真感光体が提供される。
また、本発明に従って、上記電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させる帯電手段、該電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段及び転写工程後の該電子写真感光体上に残余するトナーを回収するクリーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも1つの手段とを共に一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
更に、本発明に従って、電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、
少なくとも熱によりトナーを定着する定着器の定着ニップ中心と、
の離間距離が140mm以下である電子写真装置において、
該トナーは、少なくともトナー粒子と無機微粉体とを有し、
該電子写真感光体は、表面に独立した凹形状部を複数有し、表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が25個以上であることを特徴とする電子写真装置が提供される。
本発明によれば、クリーニング性能に優れ、耐久性能の向上や画質劣化の抑制を兼ね備えた電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することが出来る。
まずはじめに、本発明の電子写真感光体の表面形状について説明する。
図1には、独立した凹形状部を複数有する電子写真感光体表面の一例及び、各凹形状部の具体的な形状に関して、その表面及び断面の形状を示している。各々の凹形状部の表面の形状は、図1−bに示したように、円、楕円、正方形、長方形、三角形、六角形等の種々の形状が形成可能である。またその断面形状は、図1−cに示したように、三角形、四角形、多角形等のエッジを有するもの、連続した曲線からなる波型、前記三角形、四角形、多角形のエッジの一部あるいは全部に曲線を複合させたもの等の種々の形状が形成可能である。
電子写真感光体表面において形成される複数の凹形状部は、全てが同一の形状、大きさ、深さであってもよいし、あるいはこれらが組み合わされたものでもよい。
次に、平均長軸径について説明する。まず各凹形状における長軸径を、図1−bに示したように、各凹形状開口部を横切る直線のうち、最大となる直線の長さと定義する。例えば、円の場合は直径、楕円の場合は長径、四角形の場合は対角線のうち長い方を採用する。長軸径の測定にあたっては、例えば図1−C−3のように凹形状部と平坦部の境界が明瞭でない場合は、その断面形状も考慮した上で、粗面化する前の平滑面を基準とし、図のように凹形状部表面における最大長さを最大長軸径と定義する。更に、図1−C−6のように粗面化する前の平滑面が不明瞭である場合は、隣り合う凹部同士の断面図において中心線を設け、長軸径を定義する。このようにして得られた表面100μm四方あたりの単位面積当たりの凹形状各々の長軸径を統計処理することにより、その平均値を平均長軸径を定義する。なお、上記の100μm四方の領域は、電子写真感光体表面を電子写真感光体の回転方向に4等分し、該電子写真感光体の回転方向と直交する方向に25等分して得られる計100箇所の領域のそれぞれの中に、一辺100μmの正方形の領域を設けて測定している。
本発明においては、表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が25個以上である。また、64個以上形成されていることが好ましく、144個以上形成されていることがより好ましい。また、289個以上形成されていることがより一層好ましく、400個以上形成されていることが更に一層好ましい。凹形状部を単位面積あたり多く有することにより、良好なクリーニング特性を有する電子写真感光体となる。また、平均長軸径が0.5μm以上3.0μm未満であることが好ましい。平均長軸径が0.1μm以上3.0μm未満の場合でも、100μm四方あたりの凹形状部の個数が25個未満である場合には、電子写真感光体表面のクリーニングブレード当接位置付近の外添材類の種類や量のバランスが悪くなるため、本発明の効果が得られ難い。また、平均長軸径が3.0μm以上の場合においては、100μm四方あたりの凹形状部の個数が25個以上であっても、現像剤類のクリーニングブレードからのすり抜けが発生する。特に、高温、高湿環境下において長時間使用した場合に、この現象は顕著になる。
本発明における凹形状部の深さは、図1−cで示すように、前述した長軸径をなす直線と凹形状部底面との最大距離と定義する。
本発明においては、凹形状部の深さは、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましい。深さが0.1μmより小さい場合には、本発明の効果が得られ難い傾向にある。
本発明においては、各々の凹形状部の配置は任意であり、ランダムに配置されてもよいし、規則性を持って配置されてもよい。クリーニング性能に対する表面の均一性を高める上では、規則性を持って配置されることが好ましい。
本発明において、電子写真感光体表面の凹形状部の測定は、市販のレーザー顕微鏡により可能である。例えば、以下の機器や機器に付属した解析プログラムが利用可能である。
(株)キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡VK−8550、VK−9000
(株)菱化システム製の表面形状測定システムSurface Explorer SX−520DR
オリンパス(株)製の走査型共焦点レーザー顕微鏡OLS3000
レーザーテック(株)製のリアルカラーコンフォーカル顕微鏡オプリテクスC130
これらのレーザー顕微鏡を用いて、所定の倍率によりある視野における凹形状部の個数及び凹形状部各々の最大長軸径を計測することが出来、単位面積当たりの凹形状部の平均最大長軸径を計算により求めることが出来る。また、解析ソフトによる自動計算も可能である。
なお、光学顕微鏡、電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査プローブ顕微鏡等による観察及び測定の利用も可能である。
<電子写真感光体の凹形状部の形成方法>
次に、本発明による電子写真感光体の凹形状部の形成方法について説明する。この凹形状部の形成方法としては、上述の凹形状部に係る要件を満たし得る方法であれば、特に制限はないが、例えば、エキシマレーザー照射による加工が挙げられる。
以下の工程で放出されるレーザー光である。つまり、まず、Ar、Kr、Xe等の希ガスと、F、Cl等のハロゲンガスとの混合気体に、放電、電子ビーム、X線等でエネルギーを与えて励起して結合させる。その後、基底状態に落ちることで解離する際、エキシマレーザー光が放出される。
エキシマレーザーにおいて用いるガスとしては、ArF、KrF、XeCl、XeFが挙げられるが、いずれを用いてもよく、特にKrF、ArFが好ましい。凹形状部の形成方法としては、図2に示すような、レーザー光遮断部aとレーザー光透過部bとを適宣配列したマスクを使用する。マスクを透過したレーザー光のみがレンズで集光され、被加工物に照射されることにより、所望の形状と配列を有した凹形状部の形成が可能となる。一定面積内の多数の凹形状部を、凹みの形状、面積に関わらず瞬時に同時に加工できるため、工程は短時間で済む。マスクを用いたレーザー照射により、1回照射当たり数mmから数cmが加工される。レーザー加工においては、図3に示すように、まず、ワーク回転用モーターdにより被加工物を自転させる。自転させながら、ワーク移動装置eによりレーザー照射位置を被加工物の軸方向上にずらしていくことにより、被加工物の表面全域に効率良く凹形状部を形成することができる。凹形状部の深さは、レーザー光の照射時間や照射回数等によって、前記所望の範囲内に調整が可能である。本発明によれば、凹形状部の大きさ、形状、配列の制御性が高く、高精度且つ自由度の高い粗面加工が実現できる。
また、本発明による電子写真感光体は、同じマスクパターンを用いて上述の加工を施されてもよく、これにより、感光体表面全体における粗面均一性が高くなる。その結果、電子写真装置において使用する際のクリーニングブレードにかかる力学的負荷は均一となる。また図4に示すように、感光体の任意の周方向線上に、凹形状部h及び非凹形状部gの双方が存在する配列となるようにマスクパターンを形成することにより、クリーニングブレードにかかる力学的負荷の偏在は一層防止できる。
本発明による電子写真感光体の凹形状部の形成方法として、上述の他、所定の形状を有するモールドを電子写真感光体の表面に圧接し形状転写を行なう方法が挙げられる。
図5は、本発明におけるモールドによる圧接形状転写加工装置の概略図の例を示す図である。加圧及び解除が繰り返し行なえる加圧装置Aに所定のモールドBを取り付けた後、感光体Cに対して所定の圧力でモールドBを当接させ形状転写を行なう。その後、加圧を一旦解除し、感光体Cを回転させた後に、再度加圧そして形状転写工程を行なう。この工程を繰り返すことにより、感光体全周にわたって所定のディンプル形状を形成することが可能である。
また、例えば図6に示したように、まず、加圧装置Aに感光体Cの全周長程度の所定のモールドBを取り付ける。その後、感光体Cに対して所定の圧力をかけながら、感光体を回転、移動させることにより、感光体全周にわたって所定のディンプル形状を形成することが可能である。
他の例として、シート状のモールドをロール状の加圧装置と感光体の間に挟み、モールドシートを送りながら表面加工すること等も可能である。
なお、形状転写を効率的に行なう目的で、モールドや感光体を加熱してもよい。
モールド自体の材質や大きさ、形状は適宜選択することが出来る。材質としては、微細表面加工された金属や樹脂フィルム、シリコンウエハー等の表面にレジストによりパターンニングをしたもの、微粒子が分散された樹脂フィルム、所定の微細表面形状を有する樹脂フィルムに金属コーティングされたもの等が挙げられる。モールド形状の一例を図7に示す。
また、感光体に対して圧力の均一性を付与する目的で、モールドと加圧装置との間に弾性体を設置することも可能である。
更に、本発明による電子写真感光体表面の凹形状部の形成方法として、電子写真感光体の表面層形成時に表面を結露させた表面の形成方法が挙げられる。
電子写真感光体の表面層形成時に表面を結露させた表面の形成方法とは、下記の(a)乃至(c)の工程
(a)結着樹脂及び特定の芳香族有機溶剤を含有し、芳香族有機溶剤の含有量が表面層用塗布液中の全溶剤質量に対し50質量%以上80質量%以下で含有する表面層用塗布液を作製し、該塗布液を塗布する塗布工程、
(b)該塗布液を塗布された支持体を保持し、該塗布液を塗布された支持体の表面を結露させた支持体保持工程、
(c)支持体を加熱乾燥する乾燥工程、
により表面に各々独立した凹形状部が形成された表面層を作製することを特徴とする。
上記、支持体の表面を結露させた支持体保持工程とは、表面層塗布液を塗布された支持体を、支持体の表面が結露する雰囲気下に一定時間保持する工程を示す。この表面形成方法における結露とは、水の作用により表面層塗布液を塗布された支持体に液滴が形成されたことを指す。支持体の表面を結露させる条件は、支持体を保持する雰囲気の相対湿度及び塗布液溶剤の揮発条件(例えば気化熱)によって影響される。しかしながら、表面層塗布液中に、芳香族有機溶剤を全溶剤質量に対し50質量%以上含有しているため、塗布液溶剤の揮発条件の影響は少なく、支持体を保持する雰囲気の相対湿度に主に依存する。支持体の表面を結露させる相対湿度は、40%以上100%以下であることが好ましく、更には相対湿度70%以上であることが好ましい。支持体保持工程には、結露による液滴形成が行われるのに必要な時間があればよい。生産性の観点から好ましくは1秒以上300秒以下であり、更には10秒以上180秒以下であることが好ましい。支持体保持工程には、相対湿度が重要であるが、雰囲気温度としては20℃以上80℃以下であることが好ましい。
上記、加熱乾燥する乾燥工程により、支持体保持工程によって表面に生じた液滴を、電子写真感光体表面の凹形状部として形成できる。均一性の高い凹形状部を形成するためには、速やかな乾燥であることが重要であるため、加熱乾燥が行われる。乾燥工程における乾燥温度は、100℃以上150℃以下であることが好ましい。加熱乾燥する乾燥工程時間は、支持体上に塗布された塗布液中の溶剤及び結露工程によって形成した水滴が除去される時間があればよい。乾燥工程時間は、20分以上120分以下であることが好ましく、更には40分以上100分以下であることが好ましい。
上記、電子写真感光体の表面層形成時に表面を結露させた表面の形成方法により、電子写真感光体の表面には、各々独立した凹形状部が形成される。電子写真感光体の表面層形成時に表面を結露させた表面の形成方法は、水の作用により形成される液滴を、水との親和性の低い溶剤及び結着樹脂を用いて凹形状部を形成する方法である。この製造方法により作製された電子写真感光体表面に形成された凹形状部の個々の形は、水の凝集力により形成されるため、均一性の高い凹形状部となっている。この製造方法は、液滴あるいは液滴が十分に成長した状態から液滴を除去する工程を経る製造方法であるため、電子写真感光体の表面の凹形状部は、例えば、液滴形状あるいはハニカム形状(六角形状)の凹形状部が形成される。液滴形状の凹形状部とは、感光体表面の観察では、例えば、円形状あるいは楕円形状に観察される凹形状部であり、電子写真感光体断面の観察では、例えば、部分円状あるいは部分楕円状に観察される凹形状部を示す。また、ハニカム形状(六角形状)の凹形状部とは、例えば、電子写真感光体の表面に液滴が最密充填されたことにより形成された凹形状部である。具体的には、電子写真感光体表面の観察では、例えば、凹形状部が円状、六角形状あるいは角の円い六角形状であり、電子写真感光体断面の観察では、例えば、部分円状あるいは角柱のような凹形状部を示す。
上記、凹形状部は、製造方法で示した範囲内で製造条件の調整を行うことにより制御可能である。凹形状部は、例えば、本発明に記載の表面層塗布液中の溶剤種、溶剤含有量、支持体保持工程における相対湿度、保持工程における保持時間、加熱乾燥温度により制御可能である。
<本発明による電子写真感光体>
次に、本発明による電子写真感光体について説明する。
上述のとおり、本発明の電子写真感光体は、支持体と、この支持体上に設けられた有機感光層(以下、単に「感光層」ともいう。)とを有する。本発明による電子写真感光体は、一般的には、円筒状支持体上に感光層を形成した円筒状有機電子写真感光体が広く用いられるが、ベルト状或いはシート状等の形状も可能である。
感光層は、電荷輸送物質と電荷発生物質を同一の層に含有する単層型感光層であっても、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とに分離した積層型(機能分離型)感光層であってもよい。本発明による電子写真感光体は、電子写真特性の観点から、積層型感光層が好ましい。また、積層型感光層には、支持体側から電荷発生層、電荷輸送層の順に積層した順層型感光層であっても、支持体側から電荷輸送層、電荷発生層の順に積層した逆層型感光層であってもよい。本発明による電子写真感光体において、積層型感光層を採用する場合、また、電荷発生層を積層構造としてもよく、また、電荷輸送層を積層構成としてもよい。更に、耐久性能向上等を目的とし感光層上に保護層を設けることも可能である。
支持体の材料としては、導電性を示すもの(導電性支持体)であればよい。例えば、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、スズ、アンチモン、インジウム、クロム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属製(合金製)等が挙げられる。また、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化スズ合金等を真空蒸着によって被膜形成した層を有する上記金属製支持体やプラスチック製支持体を用いることもできる。また、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン粒子、銀粒子等の導電性粒子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や、導電性結着樹脂を有するプラスチック製の支持体等を用いることもできる。
支持体の表面は、レーザー光等の散乱による干渉縞の防止等を目的として、切削処理、粗面化処理、アルマイト処理等を施してもよい。
支持体と、後述の中間層又は感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、レーザー光等の散乱による干渉縞の防止や、支持体の傷の被覆を目的とした導電層を設けてもよい。
導電層は、カーボンブラック、導電性顔料や抵抗調節顔料を結着樹脂に分散及び/又は溶解させた導電層用塗布液を用いて形成されてもよい。導電層用塗布液には、加熱又は放射線照射により硬化重合する化合物を添加してもよい。導電性顔料や抵抗調節顔料を分散させた導電層は、その表面が粗面化される傾向にある。
導電層の膜厚は、0.2μm以上40μm以下であることが好ましく、更には1μm以上35μm以下であることがより好ましく、更には5μm以上30μm以下であることがより一層好ましい。
導電層に用いられる結着樹脂としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン等のビニル化合物の重合体/共重合体が挙げられる。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂及びエポキシ樹脂等が挙げられる。
導電性顔料及び抵抗調節顔料としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、銀、ステンレス等の金属(合金)の粒子や、これらをプラスチックの粒子の表面に蒸着したもの等が挙げられる。また、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズ等の金属酸化物の粒子でもよい。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上を組み合わせて用いる場合は、単に混合するだけでもよいし、固溶体や融着の形にしてもよい。
支持体又は導電層と感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、バリア機能や接着機能を有する中間層を設けてもよい。中間層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護等のために形成される。
中間層の材料としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース等が挙げられる。また、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、にかわ及びゼラチン等が挙げられる。中間層は、これらの材料を溶剤に溶解させることによって得られる中間層用塗布液を塗布し、これを乾燥させることによって形成することができる。
中間層の膜厚は0.05μm以上7μm以下であることが好ましく、更には0.1μm以上2μm以下であることがより好ましい。
次に、本発明における感光層について説明する。
本発明において感光層に用いられる電荷発生物質としては、例えば、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、各種の中心金属及び各種の結晶系(α、β、γ、ε、X型等)を有するフタロシアニン顔料が挙げられる。また、アントアントロン顔料や、ジベンズピレンキノン顔料や、ピラントロン顔料や、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料や、インジゴ顔料や、キナクリドン顔料や、非対称キノシアニン顔料や、キノシアニン顔料等が挙げられる。更に、アモルファスシリコンであってもよい。これら電荷発生物質は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
本発明の電子写真感光体に用いられる電荷輸送物質としては、例えば、ピレン化合物、N−アルキルカルバゾール化合物、ヒドラゾン化合物、N,N−ジアルキルアニリン化合物、ジフェニルアミン化合物、トリフェニルアミン化合物等が挙げられる。また、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物、スチルベン化合物等が挙げられる。
感光層を電荷発生層と電荷輸送層とに機能分離する場合、電荷発生層は、以下の方法で形成することができる。つまり、まず、電荷発生物質を質量比で0.3〜4倍量の結着樹脂及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター又はロールミル等を用いる方法で分散する。分散して得た電荷発生層用塗布液を塗布する。これを乾燥させることによって、電荷発生層を形成することができる。また、電荷発生層は、電荷発生物質の蒸着膜としてもよい。
電荷輸送層は、電荷輸送物質と結着樹脂とを溶剤に溶解させることによって得られる電荷輸送層用塗布液を塗布し、これを乾燥させることによって形成することができる。また、上記電荷輸送物質のうち単独で成膜性を有するものは、結着樹脂を用いずにそれ単独で成膜し、電荷輸送層とすることもできる。
電荷発生層及び電荷輸送層に用いる結着樹脂としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン等のビニル化合物の重合体及び共重合体等が挙げられる。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂及びエポキシ樹脂等が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は5μm以下であることが好ましく、更には0.1μm以上2μm以下であることがより好ましい。
電荷輸送層の膜厚は5μm以上50μm以下であることが好ましく、更には10μm以上35μm以下であることがより好ましい。
前述したように、電子写真感光体に要求される特性の一つである耐久性能の向上にあたっては、上述の機能分離型感光体の場合、表面層となる電荷輸送層の材料設計は重要である。その例としては、高強度の結着樹脂を用いたり、可塑性を示す電荷輸送物質と結着樹脂との比率をコントロールしたり、高分子電荷輸送物質を使用する等が挙げられるが、より耐久性能を発現させるためには表面層を硬化系樹脂で構成することが有効である。
本発明においては、電荷輸送層自体を硬化系樹脂で構成することが可能である。また、上述の電荷輸送層上に第二の電荷輸送層又は保護層として硬化系樹脂層を形成することが可能である。硬化系樹脂層に要求される特性は、膜の強度と電荷輸送能力の両立であり、電荷輸送材料及び重合或いは架橋性のモノマーやオリゴマーから構成されるのが一般的である。
電荷輸送材料としては、公知の正孔輸送性化合物及び電子輸送性化合物を用いることができる。重合あるいは架橋性のモノマーやオリゴマーとしては、アクリロイルオキシ基やスチレン基を有する連鎖重合系の材料、水酸基やアルコキシシリル基、イソシアネート基等を有する逐次重合系の材料が挙げられる。得られる電子写真特性、汎用性や材料設計、製造安定性等の観点から正孔輸送性化合物と連鎖重合系材料の組み合わせが好ましく、更には正孔輸送性基及びアクリロイルオキシ基の両者を分子内に有する化合物を硬化させる系が特に好ましい。
硬化手段としては、熱、光、放射線等の公知の手段が利用できる。なお、中でも放射線を用いるのが好ましい。なぜなら放射線による重合は重合開始剤を特に必要としないからである。これにより非常に高純度な三次元マトリックスの表面層を作製することができ、良好な電子写真特性を示す電子写真感光体を得ることができるからである。上記放射線とは電子線又はγ線等である。電子線を照射する場合には、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、パルス型及びラミナー型等の加速器を用いて行うことができる。
電気特性及び機械的劣化に対する耐久性を向上させた本発明にかかる電子写真感光体を得る上で、電子線の照射条件を考慮することは重要である。例えば、本発明において、加速電圧は250kV以下であると好ましく、より好ましくは150kV以下である。また照射線量は1×10Gy以上1MGy以下の範囲であると好ましく、より好ましくは5×10Gy以下の範囲である。加速電圧が上記を超えると電気特性の劣化が起り易くなる。また、照射線量が上記範囲よりも少ない場合には表面層の硬化が不十分となり、一方照射線量が多い場合には電気特性の劣化が起り易くなる。
更に、本発明では表面層をより硬化させるために、電子線による重合反応時に熱を加えてもよい。熱を加えるタイミングとしてはラジカルが存在する間に電子写真感光体が一定の温度になっていればよいため、電子線照射前、照射中、照射後、いずれの段階で加熱してもよい。加熱温度は、電子写真感光体の温度が室温以上250℃以下となるように調整すればよい。より好ましくは50℃以上150℃以下である。温度が上記範囲よりも高い場合には、電子写真感光体の材料に劣化が生じるからである。加温する時間は、その温度にもよるが、おおよそ数秒から数十分程度であるとよい。
照射及び加温時の雰囲気は、大気中、窒素及びヘリウム等の不活性ガス中、真空中のいずれの場合であっても構わない。酸素によるラジカルの失活を抑制することができるという点で、不活性ガス中あるいは真空中が好ましい。
硬化層の膜厚は、電荷輸送層の場合は前述と同様5μm以上50μm以下であることが好ましく、更には10μm以上35μm以下であることがより好ましい。第二の電荷輸送層又は保護層の場合は、0.1μm以上20μm以下であることが好ましく、更には1μm以上10μm以下であることがより好ましい。
本発明においては上述の方法により作製された表面層を有する電子写真感光体に対して、前述のレーザー加工あるいはモールドによる圧接形状転写加工を行なうことにより、所望の凹形状部を形成することが可能である。また、表面層形成時に表面を結露させることによる表面形状の形成方法を用いる場合には、前述のように表面層の製造方法を制御することにより、所望の凹形状部を形成することが可能である。
本発明による電子写真感光体は、上述の通り、特定の凹形状部をその表面に有する。この形状は、表面が摩耗し難い電子写真感光体を適用したときに最も効果的に作用する。上述のとおり、表面が摩耗し難い電子写真感光体は、高耐久である一方で、クリーニング性能や各種の画像欠陥等の問題が顕著になるからである。
本発明による表面が磨耗し難い電子写真感光体とは、その表面の弾性変形率が、40%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましく、50%以上であることがより一層好ましい。弾性変形率が40%未満である場合には、表面が磨耗し易い傾向にある。
また、本発明による電子写真感光体の表面のユニバーサル硬さ値(HU)は、150N/mm以上であることが好ましい。
弾性変形率が40%未満である場合やユニバーサル硬さ値が150N/mm未満である場合には、表面が磨耗し易い傾向にある。
以上のように表面が摩耗し難い電子写真感光体は、上記の微細表面形状が初期から繰り返し使用後まで変化が非常に小さく、或いは変化しないため、長期間繰り返し使用した場合にも初期の性能を良好に維持することができる。
本発明において、電子写真感光体の表面のユニバーサル硬さ値(HU)及び弾性変形率は、25℃/50%RHの環境下、微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて測定した値である。このフィシャースコープH100Vは、測定対象(電子写真感光体の周面)に圧子を当接し、この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することにより連続的硬さが求められる装置である。
本発明においては、圧子として対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用い、電子写真感光体の周面に圧子を押し当て、以下の条件で行った。
圧子に連続的にかける荷重の最終(最終荷重):6mN
圧子に最終荷重6mNをかけた状態を保持する時間(保持時間):0.1秒
また、測定点は273点とした。
図8は、フィシャースコープH100V(Fischer社製)の出力チャートの概略を示す図である。また、図9は、フィシャースコープH100V(Fischer社製)の出力チャートの一例を示す図である。図8及び図9において、縦軸は圧子にかけた荷重F(mN)を、横軸は圧子の押し込み深さh(μm)を示す。図8は、圧子にかける荷重を段階的に増加させて荷重が最大になった(A→B)後、段階的に荷重を減少させた(B→C)ときの結果を示す。図9は、圧子にかける荷重を段階的に増加させて最終的に荷重を6mNとし、その後、段階的に荷重を減少させたときの結果を示す。
ユニバーサル硬さ値(HU)は、圧子に最終荷重6mNをかけたときの該圧子の押し込み深さから下記式により求めることができる。なお、下記式中、HUはユニバーサル硬さ(HU)を、Ffは最終荷重を、Sfは最終荷重をかけたときの圧子の押し込まれた部分の表面積をそれぞれ示す。また、hfは最終荷重をかけたときの圧子の押し込み深さ(mm)を示す。
また、弾性変形率は、圧子が測定対象(電子写真感光体の周面)に対して行った仕事量(エネルギー)、すなわち、圧子の測定対象(電子写真感光体の周面)に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めることができる。具体的には、弾性変形仕事量Weを全仕事量Wtで除した値(We/Wt)が弾性変形率である。なお、全仕事量Wtは図8中のA−B−D−Aで囲まれる領域の面積であり、弾性変形仕事量Weは図8中のC−B−D−Cで囲まれる領域の面積である。
本発明の電子写真感光体の各層には各種添加剤を添加することができる。添加剤としては、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の劣化防止剤や、フッ素原子含有樹脂粒子等の潤滑剤等が挙げられる。
<プロセスカートリッジ及び電子写真装置>
次に、本発明によるプロセスカートリッジ及び電子写真装置について説明する。図10は、本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す図である。
図10において、1は円筒状の電子写真感光体であり、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。
回転駆動される電子写真感光体上の周面は、帯電手段(一次帯電手段:帯電ローラー等)3により、正又は負の所定電位に均一に帯電される。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段(図示せず)から出力される露光光(画像露光光)4を受ける。こうして電子写真感光体1の周面に、目的の画像に対応した静電潜像が順次形成されていく。なお、帯電手段3は、図10に示すような帯電ローラー等を用いた接触帯電手段に限られず、コロナ帯電器を用いたコロナ帯電手段であってもよいし、その他の方式の帯電手段であってもよい。
電子写真感光体1の周面に形成された静電潜像は、現像手段5の現像剤に含まれるトナーにより現像されてトナー像となる。次いで、電子写真感光体1の周面に形成担持されているトナー像が、転写手段(転写ローラー等)6からの転写バイアスによって、転写材(紙等)Pに順次転写されていく。なお、転写材Pは、転写材供給手段(不図示)から電子写真感光体1と転写手段6との間(当接部)に電子写真感光体1の回転と同期して給送されてもよい。
トナー像の転写を受けた転写材Pは、電子写真感光体1の周面から分離されて定着手段8へ導入されて像定着を受けることにより画像形成物(プリント、コピー)として装置外へプリントアウトされる。
トナー像の転写工程後の電子写真感光体1の周面は、クリーニング手段(クリーニングブレード等)7によって転写残りの現像剤(残余トナー)の除去・回収を受けて清浄面化される。更に、前露光手段(不図示)からの前露光光(不図示)により除電処理された後、繰り返し画像形成に使用される。なお、電子写真感光体1とクリーニング手段7の当接ニップ中心と、トナーを定着する定着手段8の定着ニップ中心と、の離間距離が140mm以下である。
なお、図10に示すように、帯電手段3が帯電ローラー等を用いた接触帯電手段である場合は、前露光は必ずしも必要ではない。
上述の電子写真感光体1、帯電手段3、現像手段5、転写手段6及びクリーニング手段7等の構成要素のうち、複数のものを容器に納めてプロセスカートリッジとして一体に結合して構成してもよい。このプロセスカートリッジは、複写機やレーザービームプリンター等の電子写真装置本体に対して着脱自在に構成してもよい。
以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は「質量部」を意味する。
(実施例1)
直径30mm、長さ370mmのアルミニウムシリンダーを支持体(円筒状支持体)とした。
次に、以下の成分
酸化スズの被覆層を有する硫酸バリウム粒子からなる粉体 60部
(商品名:パストランPC1、三井金属鉱業(株)製)
酸化チタン 15部
(商品名:TITANIX JR、テイカ(株)製)
レゾール型フェノール樹脂 43部
(商品名:フェノライトJ−325、大日本インキ化学工業(株)製、固形分70%)
シリコーンオイル 0.015部
(商品名:SH28PA、東レシリコーン(株)製)
シリコーン樹脂 3.6部
(商品名:トスパール120、東芝シリコーン(株)製)
2−メトキシ−1−プロパノール 50部
メタノール 50部
からなる溶液を約20時間、ボールミルで分散し導電層用塗料を調製した。このようにして調製した導電層用塗料を上記アルミニウムシリンダー上に浸漬法によって塗布し、140℃のオーブンで1時間加熱硬化し、膜厚が15μmの樹脂層を形成した。
次に、共重合ナイロン樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ(株)製)10部、メトキシメチル化6ナイロン樹脂(商品名:トレジンEF−30T、帝国化学(株)製)30部をメタノール400部/n−ブタノール200部の混合液に溶解した。この溶液を、上述の樹脂層の上に浸漬塗布し、100℃のオーブンで30分間加熱乾燥し、膜厚が0.60μmの中間層を形成した。
次に、
ヒドロキシガリウムフタロシアニン 20部
(CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.4°及び28.2°に強いピークを有する結晶形)
ポリビニルブチラール 10部
(商品名:エスレックBX−1、積水化学製)
シクロヘキサノン 600部
下記構造式(1)で示されるカリックスアレーン化合物 0.2部
を、直径1mmガラスビーズを用いたサンドミル装置で4時間分散した。その後、酢酸エチル700部を加えて電荷発生層用分散液を調製した。これを浸漬コーティング法で塗布し、80℃のオーブンで15分間加熱乾燥し、膜厚が0.170μmの電荷発生層を形成した。
次いで、下記構造式(2)で示される正孔輸送性化合物70部、
ポリカーボネート樹脂(ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)社製)100部をモノクロロベンゼン600部及びメチラール200部の混合溶媒中に溶解して電荷輸送層用塗料を調製した。これを用いて、前記電荷発生層上に電荷輸送層を浸漬塗布し、90℃のオーブンで40分間加熱乾燥し、膜厚が18μmの電荷輸送層を形成した。
次いで、分散剤として、
フッ素原子含有樹脂(商品名:GF−300、東亞合成(株)社製) 0.5部
を、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン(商品名:ゼオローラH、日本ゼオン(株)社製)20部及び1−プロパノール20部の混合溶剤に溶解した。これに、潤滑剤として4フッ化エチレン樹脂粉体(商品名:ルブロンL−2、ダイキン工業(株)製)10部を加えた。その後、これを、高圧分散機(商品名:マイクロフルイダイザーM−110EH、米Microfluidics社製)で58.8MPa(600kgf/cm)の圧力で4回の処理を施し均一に分散させた。更に、これをポリフロンフィルター(商品名:PF−040、アドバンテック東洋(株)社製)で濾過を行い、潤滑剤分散液を調製した。その後、下記式(3)で示される正孔輸送性化合物90部、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン70部及び1−プロパノール70部を潤滑剤分散液に加えた。
これを、ポリフロンフィルター(商品名:PF−020、アドバンテック東洋(株)社製)で濾過を行い、第二の電荷輸送層用塗料を調製した。
この塗料を用いて、前記電荷輸送層上に第二の電荷輸送層を塗布した後、大気中50℃のオーブンで10分間乾燥した。その後、窒素中において加速電圧70kV、ビーム電流7.0mAの条件でシリンダーを200rpmで回転させながら1.4秒間電子線照射を行った。引き続いて、窒素中において25℃から110℃まで30秒かけて昇温させ硬化反応を行った。なお、このときの電子線の吸収線量を測定したところ18kGyであった。また、電子線照射及び加熱硬化反応雰囲気の酸素濃度は15ppm以下であった。その後、これを、大気中において25℃まで自然冷却し、120℃のオーブンで24分間、大気中で、後加熱処理を行なって、膜厚が5μmの保護層(第二の電荷輸送層)を形成し、電子写真感光体を得た。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
この電子写真感光体に対して、図6に示す構成の装置において、図11に示した形状転写用のモールド(長軸径:1.5μm、間隔:18.5μm、高さ:1.0μmの円柱形状)を設置し、表面加工を行った。加工時の電子写真感光体表面の温度が120℃になるように、電子写真感光体及びモールドの温度を制御し、2.94N/mmの圧力で加圧しながら、感光体を周方向に回転させ形状転写を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、VK−9500)で拡大観察した。その結果、図12に示すように、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが18.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
<弾性変形率及びユニバーサル硬さ(HU)の測定>
得られた電子写真感光体を、23℃/50%RH環境下に24時間放置した後、弾性変形率及びユニバーサル硬さ(HU)を測定した。その結果、弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
<トナー>
本発明の評価に使用する磁性トナーの製造方法としては、一般的な製造装置を用いて、所望の粒子径が得られれば、特に限定するものでは無い。
具体的には、結着樹脂と磁性体、及び荷電制御剤又はその他の添加剤として離型剤等を加えて、ヘンシェルミキサー、ボールミルの如き混合機により乾式混合した。その後、ニーダー、ロールミル、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融・混練して樹脂類を互いに相溶せしめ、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粗粉砕し、粗粉砕物Aを得る。得られた粗粉砕物Aをジェットミル、ミクロンジェット、IDS型ミル等の衝突式気流粉砕機又はクリプトロン、ターボミル、イノマイザー等の機械式粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕品を気流式分級機等を用いて所望の粒度分布を有する分級品を得る。分級品に対して、流動化剤や研磨剤等の無機微粉体を外添混合することで本発明に使用するトナーを得ることが出来る。
本発明の評価で使用するトナーに外添する比較的大きな無機微粒子Aは、例えば焼結法によって生成し、機械粉砕した後、風力分級して、所望の粒度分布であるものを用いるのが良い。例えば、炭酸ストロンチウム600gと酸化チタン320gをボールミルにて、8時間湿式混合した後、ろ過乾燥し、この混合物を0.49N/mmの圧力で成形して1100℃で8時間仮焼した。これを、機械粉砕して、重量平均径1.1μmのチタン酸ストロンチウム微粉体を得た。無機微粒子Aは、トナー100部に対して、2部を外添した。
次に本発明の評価で使用するトナーに外添する比較的小さな無機微粒子Bは、シリカ粒子の原体を所定量バッチ内に仕込み、高速で攪拌しながら処理をバッチ内で行なうバッチ式処理方法によって得られる。無機微粒子Bは、トナー100部に対して、1部を外添した。
次に、粒度分布の測定方法に関して以下に説明する。
(粒度分布の測定)
粒度分布については、種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターのマルチサイザーを用いて行った。
測定装置としてはコールターカウンターのマルチサイザーII型(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びパーソナルコンピューターを接続し、電解液は塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。測定法としては、前記電解水溶液100ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を2ml加え、更に測定試料を15mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約2分間分散処理を行い、コールターカウンターのマルチサイザーII型により、トナー粒径を測定するときは100μmアパーチャーを用い、無機微粉末粒径を測定するときは13μmアパーチャーを用いて測定する。トナー及び無機微粉末の体積、個数を測定して、体積分布と、個数分布とを算出した。それから体積分布から求めた重量基準の重量平均径を求める。
測定の結果、無機微粉体Aの重量平均径は1.1μmであった。また、無機微粉体Bの重量平均径は0.05μmであった。
<電子写真感光体の実機評価>
上述のようにして得た電子写真感光体を、キヤノン(株)製の電子写真複写機iR4570を電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、定着器の定着ニップ中心間の距離を変更できるように改造した機械に装着し、以下のように評価を行った。このとき、電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、定着器の定着ニップ中心間の距離は140mmとした。
まず、5℃/20%RH環境下と35℃/80%RH環境下で、電子写真感光体の暗部電位(Vd)が−700V、明部電位(Vl)が−200Vになるように電位の条件を設定し、電子写真感光体の初期電位を調整した。
次に、ポリウレタンゴム製のクリーニング(CLN)ブレードを、電子写真感光体表面に対して、当接角26°、当接圧29.4N/mとなるように設定した。
その後、A4紙サイズ10枚間欠の条件で50000枚の耐久試験を行った。なお、テストチャートは、印字比率5%のものを用いて、10枚間欠のうち1枚目のみとし、残りの9枚はベタ白画像とした。耐久終了後に、電子写真感光体回転方向下流側におけるクリーニングブレードエッジを観察し、クリーニング(CLN)不良によるトナーのすり抜け状態を評価した。
◎:トナーのすり抜けなし
○:電子写真感光体長手方向の一部に、ごく軽微なトナーのすり抜けあり、画像上問題なし
△:電子写真感光体長手方向全域にトナーのすり抜けあり
また、電子写真感光体の削れ量は、フィッシャースコープ・MMS(Fischer社製:マルチシステム膜厚計)にて渦電流方式で初期膜厚と耐久後膜厚を測定した差分を耐久枚数で割って計算した。
また、電子写真感光体の傷は、表面粗さ測定器(商品名:サーフコーダSE3500型、(株)小坂研究所製)を使用して、最大深さRmaxの測定を行った。測定は、測定長:2.5mm、測定速度:0.1mm/sの条件でJIS−B0601−2001に記載の方法に準じた。
また、クリーニングブレードの設定角と侵入量は、図24に示される寸法を測定した。
また、クリーニングブレード支持部材の温度は、熱電対(タイプK)をクリーニングブレード支持材である板金の中央部に貼り付けた。この時の温度をキーエンス社製−wavethermo1000にて検出し、測定した。温度データの測定間隔は、10秒毎とした。
クリーニング性能の詳細結果を表1に示す。
表1の結果から、クリーニングブレード支持部材の温度におけるクリーニング不良によるトナーのすり抜けラチチュードが、55℃−10℃=△45℃であることがわかる。
(実施例2)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.1μm、間隔:19.9μm、高さ:0.2μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.1μm、深さ:0.1μmの円柱状の凹みが19.9μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例3)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.5μm、間隔:19.5μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.5μm、深さ:0.5μmの円柱形状の凹みが19.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例4)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:2.0μm、間隔:18.0μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:2.0μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが18.0μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例5)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:2.9μm、間隔:17.1μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:2.9μm、深さ:0.5μmの円柱形状の凹みが17.1μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例6)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.5μm、間隔:19.5μm、高さ:0.2μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.5μm、深さ:0.1μmの円柱形状の凹みが、19.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例7)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.5μm、間隔:19.5μm、高さ:0.6μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.5μm、深さ:0.3μmの円柱状の凹みが19.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例8)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.5μm、間隔:19.5μm、高さ:1.6μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.5μm、深さ:0.8μmの円柱状の凹みが19.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例9)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.5μm、間隔:19.5μm、高さ:3.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.5μm、深さ:1.5μmの円柱状の凹みが19.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例10)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:2.9μm、間隔:17.1μm、高さ:0.2μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:2.9μm、深さ:0.1μmの円柱状の凹みが17.1μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例11)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:2.9μm、間隔:17.1μm、高さ:0.6μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:2.9μm、深さ:0.3μmの円柱状の凹みが17.1μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例12)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:2.9μm、間隔:17.1μm、高さ:1.6μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:2.9μm、深さ:0.8μmの円柱状の凹みが17.1μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例13)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:2.9μm、間隔:17.1μm、高さ:3.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:2.9μm、深さ:1.5μmの円柱状の凹みが17.1μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例14)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:1.5μm、間隔:11.0μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが11.0μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
また、クリーニング性能の詳細結果を表2に示す。
(実施例15)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:1.5μm、間隔:6.8μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが6.8μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
また、クリーニング性能の詳細結果を表2に示す。
(実施例16)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:1.5μm、間隔:4.3μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが4.3μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
また、クリーニング性能の詳細結果を表2に示す。
(実施例17)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:1.5μm、間隔:3.5μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが3.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
また、クリーニング性能の詳細結果を表2に示す。
(実施例18)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、図13に示した形状転写用のモールド(長軸径:1.5μm、間隔:18.7μm、高さ:1.0μmの六角柱形状)に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、図14に示すように、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの六角柱状の凹みが18.7μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例19)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、図15に示した形状転写用のモールド(裾部長軸径:1.5μm、間隔:18.5μm、高さ:1.0μmの山形形状)に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、図16に示すように、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの山形形状の凹みが18.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例20)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、図17に示した形状転写用のモールド(長軸径:1.5μm、間隔:18.9μm、高さ:1.0μmの四角柱形状)に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、図18に示すように、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの四角柱形状の凹みが18.9μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例21)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、図19に示した形状転写用のモールド(長軸径:1.5μm、短軸径:1.0μm、間隔:18.5μm(長軸側)、19.0μm(短軸側)、高さ:1.0μmの楕円柱形状)に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、図20に示すように、長軸径:1.5μm/短軸径:1.0μm、深さ:0.5μmの楕円柱形状の凹みが、長軸側:18.5μm/短軸側:19.0μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例22)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。次にモールド圧接形状転写のかわりに、以下のレーザー加工により、電子写真感光体の表面形状加工を行った。
<エキシマレーザーによる凹みの形成>
得た電子写真感光体の最表面層にKrFエキシマレーザー(波長λ=248nm)を用いて凹みを形成した。この時、図21に示すように、直径5.2μmの円形のレーザー光透過部bが64.5μm間隔で配列するパターンを有する石英ガラス製のマスクを用いて、行った。なお、エキシマレーザーの照射エネルギーは、0.9J/cmとし、1回照射当たりの照射面積は、2mm四方とした。図3に示すように、被加工物を回転させ、照射位置を軸方向にずらしつつ照射を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、図22に示すように、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmのエッジを有さない円柱状の凹みが18.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表3に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(実施例23)
<電子写真感光体の作製及び結露法による凹形状部の形成>
電荷発生層までは実施例1と同様に作製した後、電荷輸送層を以下のように作製した。
上記式構造式(2)で示される構造を有する電荷輸送物質 10部
結着樹脂としてポリカーボネート樹脂 10部
(商品名:ユーピロンZ−400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)[粘度平均分子量(Mv)40,000]
芳香族有機溶剤としてクロロベンゼン 65部
(半経験的分子軌道計算を用いた構造最適化計算による双極子モーメント計算により求めた双極子モーメントが1.0以下)
その他の溶剤としてジメトキシメタン 35部
の混合溶媒に溶解し、電荷輸送物質を含有する表面層用塗布液を調合した。表面層用塗布液を調合する工程は、相対湿度45%及び雰囲気温度25℃の状態で行った。
以上のように調製した表面層用塗布液を18℃に冷却し、電荷発生層上に浸漬コーティングし、円筒状支持体上に表面層用塗布液を塗布する工程を行った。表面層用塗布液を塗布する工程は、相対湿度45%及び雰囲気温度25℃の状態で行った。
塗布工程終了から60秒後、予め装置内を相対湿度70%及び雰囲気温度45℃の状態にされていた円筒状支持体保持工程用装置内に、表面層用塗布液が塗布された円筒状支持体を45秒間保持した。
円筒状支持体保持工程終了から60秒後、予め装置内が120℃に加熱されていた送風乾燥機内に、円筒状支持体を入れ、乾燥工程を60分間行った。このようにして、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体を作製した。
なお、粘度平均分子量(Mv)の測定方法は以下のとおりである。まず、試料0.5gをメチレンクロライド100mlに溶解し、改良ウベローデ(Ubbelohde)型粘度計を用いて、25℃における比粘度を測定した。次に、この比粘度から極限粘度を求め、Mark−Houwinkの粘度式により、粘度平均分子量(Mv)を算出した。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、図23に示すように、長軸径:2.0μm、深さ:1.5μmの円柱状の凹みが1.0μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表3に示した通りであった。
<弾性変形率及びユニバーサル硬さ(HU)の測定>
得られた電子写真感光体を、23℃/50%RH環境下に24時間放置した後、弾性変形率及びユニバーサル硬さ(HU)を測定した。その結果、弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(比較例1)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。電子写真感光体の表面形状加工は行なわなかった。得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。また、クリーニング性能の詳細結果を表4に示す。
表4の結果からクリーニング不良によるトナーのすり抜けラチチュードが、45℃−10℃=△35℃であることがわかる。
(比較例2)
比較例1において、キヤノン(株)製の電子写真複写機iR4570を改造し、電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、定着器の定着ニップ中心間の距離を150mmにして実機評価を行った。このときの評価結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。また、クリーニング性能の詳細結果を表5に示す。
表5の結果からクリーニング不良によるトナーのすり抜けラチチュードが、45℃−10℃=△35℃であることがわかる。
(比較例3)
比較例1において、キヤノン(株)製の電子写真複写機iR4570を改造し、電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、定着器の定着ニップ中心間の距離を200mmにして実機評価を行った。このときの評価結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。また、クリーニング性能の詳細結果を表6に示す。
表6の結果からクリーニング不良によるトナーのすり抜けラチチュードが、45℃−10℃=△35℃であることがわかる。
(比較例4)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:0.05μm、間隔:19.95μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:0.05μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが19.95μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表7に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(比較例5)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:3.3μm、間隔:16.7μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:3.3μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが16.7μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表7に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(比較例6)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:1.5μm、間隔:31.8μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが31.8μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表7に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
(比較例7)
実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
<モールド圧接形状転写による凹みの形成>
実施例1で使用したモールドを、長軸径:1.5μm、間隔:23.5μm、高さ:1.0μmの円柱形状に変えた以外は、実施例1と同様に加工を行った。
<形成した凹みの観察>
得た電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−9500)で拡大観察した。その結果、長軸径:1.5μm、深さ:0.5μmの円柱状の凹みが23.5μm間隔で形成されていることがわかった。なお、100μm四方あたりの凹形状部の平均長軸径、平均深さ、個数は表7に示した通りであった。
得られた感光体は、実施例1と同様に、その他の評価を行った。結果を表7に示す。なお得られた感光体の弾性変形率値は55%、ユニバーサル硬さ(HU)値は180N/mmであった。
以上、電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、少なくとも熱によりトナーを定着する定着器の定着ニップ中心と、の離間距離が140mm以下であり、トナーが、少なくともトナー粒子と無機微粉体を有する電子写真装置において、上述の凹形状部を有する電子写真感光体は、低温、低湿、高温、高湿下の環境においても、クリーニング性能が良好であった。特に、凹形状部の平均長軸径が0.5μm以上3.0μm未満である場合に良好な結果を示した。更に、凹形状部が多いほど良好な結果を示した。詳細はまだ解明されていないが、これらの結果は、クリーニングブレード付近の無機微粒子等の外添剤類の挙動によるところが大きいと考えられる。
即ち、通常、クリーニングブレードと感光体の接するニップの回転方向の上流側にできる、現像材及び無機微粒子等の外添剤の層(以下、障壁層)の中の比較的大きな平均粒径1μm前後の外添剤類が感光体の回転に伴いきれいに対流している。これに対し、比較的小さな平均粒径0.01μm以上0.1μm以下の外添剤類が多くなると凝集性が大きくなり対流が阻害されると考えられる。比較的大きな外添剤類の対流が阻害されると障壁層として転写残トナーが電子写真感光体の回転に伴ってクリーニングブレードに衝突しすり抜けるのを阻止できなると考えられる。また、比較的小さな外添剤そのものが凝集塊となってクリーニングブレードをすり抜けたりして、不用意に帯電ローラーを汚染したり、画像欠陥の原因になるものと考えられる。
本発明における電子写真感光体表面の凹形状部の例を示す図である。 本発明におけるマスクの配列パターンの例(部分拡大図)を示す図である。 本発明におけるレーザー加工装置の概略図の例を示す図である。 本発明により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターンの例(部分拡大図)を示す図である。 本発明におけるモールドによる圧接形状転写加工装置の概略図の例を示す図である。 本発明におけるモールドによる圧接形状転写加工装置の概略図の別の例を示す図である。 本発明におけるモールドの形状の例を示す図である。 フィシャースコープH100V(Fischer社製)の出力チャートの概略を示す図である。 フィシャースコープH100V(Fischer社製)の出力チャートの一例を示す図である。 本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す図である。 実施例1で使用したモールドの形状を示す図である。 実施例1により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 実施例18で使用したモールドの形状を示す図である。 実施例18により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 実施例19で使用したモールドの形状を示す図である。 実施例19により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 実施例20で使用したモールドの形状を示す図である。 実施例20により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 実施例21で使用したモールドの形状を示す図である。 実施例21により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 実施例22で使用したマスクの配列パターンの例(部分拡大図)を示す図である。 実施例22により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 実施例23により得られた電子写真感光体表面の凹形状部の配列パターン(部分拡大図)を示す図である。 クリーニングブレードの設定角と侵入量の説明図である。
符号の説明
1 電子写真感光体
2 軸
3 帯電手段
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 クリーニング手段
8 定着手段
a レーザー光遮断部
b レーザー光透過部
c エキシマレーザー光照射器
d ワーク回転用モーター
e ワーク移動装置
f 感光体ドラム
g 非凹形状部
h 凹形状部
A 加圧装置
B モールド
C 感光体
P 転写材
D モールドにおける凸部の長軸径
E モールドにおける凸間隔
F モールドにおける凸部の高さ

Claims (9)

  1. 電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、
    少なくとも熱によりトナーを定着する定着器の定着ニップ中心と、
    の離間距離が140mm以下であり、
    該トナーが、少なくともトナー粒子と無機微粉体を有する電子写真装置に使用される電子写真感光体において、
    該電子写真感光体は、表面に独立した凹形状部を複数有し、表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が25個以上であることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 前記表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が64個以上である請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が144個以上である請求項2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が289個以上である請求項3に記載の電子写真感光体。
  5. 前記表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が400個以上である請求項4に記載の電子写真感光体。
  6. 前記凹形状部の平均長軸径が0.5μm以上3.0μm未満である請求項1乃至5に記載の電子写真感光体。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させる帯電手段、該電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段及び転写工程後の該電子写真感光体上に残余するトナーを回収するクリーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも1つの手段とを共に一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 電子写真感光体とクリーニング部材の当接ニップ中心と、
    少なくとも熱によりトナーを定着する定着器の定着ニップ中心と、
    の離間距離が140mm以下である電子写真装置において、
    該トナーは、少なくともトナー粒子と無機微粉体とを有し、
    該電子写真感光体は、表面に独立した凹形状部を複数有し、表面100μm四方あたりの平均長軸径0.1μm以上3.0μm未満の凹形状部が25個以上であることを特徴とする電子写真装置。
  9. 前記電子写真感光体が、請求項2乃至6のいずれかに記載の電子写真感光体である請求項8に記載の電子写真装置。
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