JP2010217598A - 画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 感光体における感光層の膜削れや傷に対する耐久性を向上し、感光層の薄膜化を図る。
【解決手段】 感光体１と、上記感光体１の表面を帯電する帯電手段２と、露光光を照射することより、上記感光体１の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して上記感光体の表面に現像剤像を形成する現像手段４と、上記感光体１の表面に圧接させて、該感光体１の表面の転写残現像剤を除去するクリーニング手段６とを備える画像形成ユニット９である。上記感光体１の最表面層は、マルテンス硬さ値が１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２であり、弾性変形率が３５〜４８％であり、静止摩擦係数が０．５３５以下である。
【選択図】 図１
【解決手段】 感光体１と、上記感光体１の表面を帯電する帯電手段２と、露光光を照射することより、上記感光体１の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して上記感光体の表面に現像剤像を形成する現像手段４と、上記感光体１の表面に圧接させて、該感光体１の表面の転写残現像剤を除去するクリーニング手段６とを備える画像形成ユニット９である。上記感光体１の最表面層は、マルテンス硬さ値が１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２であり、弾性変形率が３５〜４８％であり、静止摩擦係数が０．５３５以下である。
【選択図】 図１
Description
本発明は、電子写真プロセスを使用した画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。
近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等、電子写真プロセスを経て画像を形成する画像形成装置では、高画質化（高解像度化）、高速化に加え、消耗品のプロセスカートリッジの高寿命化が要求されるようになってきている。特に、電子写真プロセスにおいて、感光体ドラムの表面に帯電ローラを接触させてドラム表面を帯電する接触帯電方式や、１成分非磁性トナーによる接触現像方式や、クリーニングブレードによる残トナーのクリーニング方式等を採用した画像形成装置では、感光体における感光層の膜削れや傷がプロセスカートリッジの寿命を左右する大きな要因となっており、プロセスカートリッジの高寿命化傾向にあって、該感光体の膜削れや傷の発生に対する耐久性の向上が要求されている（例えば、特許文献１参照）。
このような、プロセスカートリッジの耐久性の問題に対し、従来では、電子写真プロセスにおいて感光層の膜削れが生じることを想定して、予め、感光層の初期膜厚を厚目に形成したり、膜削れ量を少なくするために、感光層の表面にコーティングやアモルファスシリコン等のオーバーコート層（無機感光層）を形成したりする対策が実施されていた。
しかしながら、感光層の表面にオーバーコート層を形成することは、コストアップの要因になると共に、性能面においては、感光体の感度が低下する等の問題がある。また、感光体については、特に、機能分離積層型有機感光体の場合は、感光層の初期膜厚は１０〜２５μｍが好ましい（より好ましくは２０μｍ以下）とされており、従って、高解像度化の面より感光層の初期膜厚を無闇に厚くすることはできなかった。
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、感光体における感光層の膜削れや傷に対する耐久性を向上し、感光層の薄膜化を図った画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することを目的としている。
すなわち、本発明は、感光体と、上記感光体の表面を帯電する帯電手段と、露光光を照射することより上記感光体の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して上記感光体の表面に現像剤像を形成する現像手段と、上記感光体の表面に圧接させて、該感光体の表面の残現像剤を除去するクリーニング手段とを備え、上記感光体の最表面層は、マルテンス硬さ値が１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２ であり、弾性変形率が３５〜４８％であり、静止摩擦係数が０．５３５以下であることを特徴とする画像形成ユニットである。
また、本発明は、上記構成の画像形成ユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、感光体の最表面層のマルテンス硬さ値を１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２とし、弾性変形率を３５〜４８％とし、静止摩擦係数を０．５３５以下としたので、最表面層の耐久性が向上し、最表面層の初期膜厚を薄膜化しても、膜削れや傷に対する優れた耐久性を有する感光体を実現することができ、これにより、高解像度化、高寿命化を実現した画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することができる。
以下、図面に基づき、本発明に係る画像形成装置の実施形態を説明する。
本実施形態による画像形成装置は、感光体ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、該トナー像を印字媒体に転写すると共に、転写されたトナー像を熱と圧力により定着させて印字画像を得るカラープリンタである。
本実施形態による画像形成装置は、感光体ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、該トナー像を印字媒体に転写すると共に、転写されたトナー像を熱と圧力により定着させて印字画像を得るカラープリンタである。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置（カラープリンタ）の概略構成を示す図、図２は、該画像形成装置に用いられる画像形成ユニットの概略構成を示す図である。
図１において、符号１００は画像形成装置を示し、この画像形成装置１００の底部に印字媒体２０が収容される給紙カセット１３が配設されている。この給紙カセット１３の繰り出し側には、給紙カセット１３内に収容された印字媒体２０を１枚ずつ繰り出す給紙ローラ１４が設けられ、その下流側には、給紙ローラ１４により繰り出された印字媒体２０を搬送経路３０に沿って画像形成ユニット９へと送り出す搬送ローラ１５、１６が設けられている。
図１において、符号１００は画像形成装置を示し、この画像形成装置１００の底部に印字媒体２０が収容される給紙カセット１３が配設されている。この給紙カセット１３の繰り出し側には、給紙カセット１３内に収容された印字媒体２０を１枚ずつ繰り出す給紙ローラ１４が設けられ、その下流側には、給紙ローラ１４により繰り出された印字媒体２０を搬送経路３０に沿って画像形成ユニット９へと送り出す搬送ローラ１５、１６が設けられている。
上記画像形成ユニット９は、図２に示すように、トナー２９（例えば、１成分非磁性トナー）が充填されたトナーカートリッジ７とドラムカートリッジ８を備える。
また、ドラムカートリッジ８には、円筒状の感光体ドラム１、この感光体ドラム１の表面を帯電する帯電ローラ２、露光ＬＥＤヘッド３の露光により感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像をトナー２９によりトナー現像する現像ローラ４、この現像ローラ４上のトナー層の厚さを規制し、均一にする現像ブレード２８、トナー２９を攪拌して帯電させるスポンジローラ５、感光体ドラム１の表面に圧接し、転写後の感光体ドラム１上に残留するトナー（残トナー）２９をクリーニング（除去）するクリーニングブレード６等が一体的に内包されている。
また、ドラムカートリッジ８には、円筒状の感光体ドラム１、この感光体ドラム１の表面を帯電する帯電ローラ２、露光ＬＥＤヘッド３の露光により感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像をトナー２９によりトナー現像する現像ローラ４、この現像ローラ４上のトナー層の厚さを規制し、均一にする現像ブレード２８、トナー２９を攪拌して帯電させるスポンジローラ５、感光体ドラム１の表面に圧接し、転写後の感光体ドラム１上に残留するトナー（残トナー）２９をクリーニング（除去）するクリーニングブレード６等が一体的に内包されている。
上記クリーニングブレード６は、図６に示すように、ＳＵＳ製の板金支持板６１と、この板金支持板６１に固定されたウレタンゴム板６２とから成り、ウレタンゴム板６２の自由端が感光体ドラム１の周面に所定の圧接力で圧接するように配設されている。
尚、上記圧接力とは、クリーニングブレード６の自由端先端が感光体ドラム１に接触している位置（図６の点Ｐ）における接線に対して垂直方向に加わる力のことである。
尚、上記圧接力とは、クリーニングブレード６の自由端先端が感光体ドラム１に接触している位置（図６の点Ｐ）における接線に対して垂直方向に加わる力のことである。
また、上記露光ＬＥＤヘッド３は、画像形成装置１００本体側に取り付けられており、ドラムカートリッジ８の所定の位置から、内包された感光体ドラム１の表面に露光光を照射できるようになっている。
ブラック（Ｋ）、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）シアン（Ｃ）の各色のトナー像を形成する上記構成の画像形成ユニット９が搬送経路３０の上流側より順に４台配設されている。また、駆動ローラ３１の回転により駆動する転写ベルト１１を挟み、これら画像形成ユニット９の各感光体ドラム１に対向して転写ローラ１０が配設されている。転写の際、各転写ローラ１０には、トナー像の帯電極性と逆極性の高電圧が、図示しない電圧発生部より印加されるようになっている。
転写ベルト１１にて搬送される印字媒体２０が各画像形成ユニット９の感光体ドラム１を通過する際、転写ローラ１０との接触部において、上記高電圧で生じるクーロン力により、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が各色の画像形成ユニット９毎に印字媒体２０上に転写される。
転写ベルト１１にて搬送される印字媒体２０が各画像形成ユニット９の感光体ドラム１を通過する際、転写ローラ１０との接触部において、上記高電圧で生じるクーロン力により、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が各色の画像形成ユニット９毎に印字媒体２０上に転写される。
画像形成ユニット９の下流部には、転写ローラ１０により印字媒体２０に転写された各色のトナー像を、熱と圧力により印字媒体２０に定着させる定着装置１２が配設されている。
上記定着装置１２は、図示しない定着熱発生体（例えば、ハロゲンランプ）が内蔵された定着ローラ１２ａと、図示しない押圧手段により定着ローラ１２ａの周面に押圧された加圧ローラ１２ｂとを備える。
上記定着装置１２は、図示しない定着熱発生体（例えば、ハロゲンランプ）が内蔵された定着ローラ１２ａと、図示しない押圧手段により定着ローラ１２ａの周面に押圧された加圧ローラ１２ｂとを備える。
また、上記定着装置１２の出口付近には、搬送ローラ１７が、また、その下流側には、排出ローラ１８が設けられ、定着装置１２から送り出された定着済みの印字媒体２０が、これら搬送ローラ１７、１８を経て排出部１９に排出されるようになっている。
上記構成の画像形成装置１００では、各画像形成ユニット９において、外部画像信号に基づく露光ＬＥＤヘッド３の露光光により、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像がＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナー２９により現像されて感光体ドラム１上にトナー像が形成される。トナー像は、転写ローラにより、搬送ローラ１５、１６、転写ベルト１１等を経て、給紙カセット１３から搬送されて来る印字媒体２０に転写される。この際、転写後の残トナーは、クリーニングブレード６により除去される。印字媒体２０に転写されたトナー像は、定着装置１２において熱と押圧力により印字媒体２０に定着された後、排出ローラ１８より排出部１９に排出される。
次に、図３に基づき、本実施形態による感光体ドラム１について説明する。図３は、感光体ドラム１の構成を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の感光体ドラム１は、表面に感光層２３が形成された円筒型の導電性支持体２４と、その両端に設けられたドラムギア２１とドラムフランジ２２とで構成される。ドラムギア２１には、図示しない駆動系が連結されており、印字の際は、該駆動系を介して感光体ドラム１が回転駆動されるようになっている。
上記感光層２３は、導電性支持体２４の表面から順に、ブロッキング層２５、電荷発生層２６、最表面層の電荷輸送層２７とで成る積層構造を有する。
図３に示すように、本実施形態の感光体ドラム１は、表面に感光層２３が形成された円筒型の導電性支持体２４と、その両端に設けられたドラムギア２１とドラムフランジ２２とで構成される。ドラムギア２１には、図示しない駆動系が連結されており、印字の際は、該駆動系を介して感光体ドラム１が回転駆動されるようになっている。
上記感光層２３は、導電性支持体２４の表面から順に、ブロッキング層２５、電荷発生層２６、最表面層の電荷輸送層２７とで成る積層構造を有する。
次に、図４に基づき、感光体ドラム１の製造方法を説明する。図４は、上記感光体ドラム１の製造工程を示す流れ図である。
先ず、Ｓｔｅｐ１において、導電性支持体２４の原材料として、アルミ合金ピレット（本実施例では、アルミニウムに珪素等を混合したＪＩＳ−Ａ３０００系のアルミニウム合金を使用）を、ポートホール法にて押出管に加工・成型する。
先ず、Ｓｔｅｐ１において、導電性支持体２４の原材料として、アルミ合金ピレット（本実施例では、アルミニウムに珪素等を混合したＪＩＳ−Ａ３０００系のアルミニウム合金を使用）を、ポートホール法にて押出管に加工・成型する。
次に、Ｓｔｅｐ２において、上記押し出し管を所定の肉厚と外形寸法の円筒に切削加工する。本実施例では、切削加工により、表面研磨された外形３０ｍｍ、長さ２４６ｍｍ、肉厚０．７５ｍｍの導電性支持体２４（アルミ素管２４）を作製した。
次に、Ｓｔｅｐ３において、前工程において作製されたアルミ素管２４を、洗浄槽に入れて表面洗浄し、表面の油分や空気中の各種塵埃等を除去し、乾燥させる。
次に、Ｓｔｅｐ４において、洗浄処理したアルミ素管２４の表面にブロッキング層２５を形成する。本実施形態では、アルミ素管２４の表面に陽極酸化（アルマイト）処理を施した後、酢酸ニッケルを主成分とする封孔処理（アルマイト処理で生じる微細孔の封孔処理）を行い、約６μｍの陽極酸化被膜（アルマイト層）によるブロッキング層２５を形成した。
次に、Ｓｔｅｐ５において、前工程において形成されたブロッキング層２５上に電荷発生層２６を形成する。この電荷発生層２６は、予め調合された電荷発生層用塗布液で満たされた液槽にブロッキング層２５が形成されたアルミ素管２４を浸して塗布する浸漬塗布方法にて形成する。本実施形態では、約０．３μｍの電荷発生層２６が形成されるように電荷発生層用塗布液を塗布した。
また、上記電荷発生層塗布液として、オキソチタニウムフタロシアニン１０部（質量部）を１，２−ジメトキシエタン１５０部に加え、サンドグラインドミルにて粉砕分散処理して作製した顔料分散液１６０部に、ポリビニルブチラール５部を１，２−ジメトキシエタン９５部に溶解した固形分濃度５％のバインダー溶液１００部を混合し、最終的に固形分濃度４％で、１，２−ジメトキシエタンと４−メトキシ−４−メチルペンタノン−２の質量比が９：１となるように調整・調合した液体を使用した。
また、上記電荷発生層塗布液として、オキソチタニウムフタロシアニン１０部（質量部）を１，２−ジメトキシエタン１５０部に加え、サンドグラインドミルにて粉砕分散処理して作製した顔料分散液１６０部に、ポリビニルブチラール５部を１，２−ジメトキシエタン９５部に溶解した固形分濃度５％のバインダー溶液１００部を混合し、最終的に固形分濃度４％で、１，２−ジメトキシエタンと４−メトキシ−４−メチルペンタノン−２の質量比が９：１となるように調整・調合した液体を使用した。
次に、Ｓｔｅｐ６において、ブロッキング層２５上に電荷発生層２６が塗布されたアルミ素管２４を乾燥させて電荷発生層内の余分な溶媒を除去することにより、ブロッキング層２５上に電荷発生層２６を定着させる。
次に、Ｓｔｅｐ７において、電荷発生層２６上に電荷輸送層２７を形成する。この電荷輸送層２７は、予め調合された電荷輸送層用塗布液で満たされた液槽に電荷発生層２６が形成されたアルミ素管２４を浸して塗布する浸漬塗布方法にて形成する。本実施形態では、約１８μｍの電荷輸送層２７が形成されるように電荷輸送用塗布液を塗布した。
次に、Ｓｔｅｐ８において、電荷発生層２６上に電荷輸送層２７が塗布されたアルミ素管２４を乾燥させて電荷輸送層内の余分な溶媒を除去することで、電荷発生層２６上に電荷輸送層２７を定着させる。
これで、図３に示す感光体ドラム１の製造が完了する。
これで、図３に示す感光体ドラム１の製造が完了する。
上記Ｓｔｅｐ７の電荷輸送層浸漬塗布工程において、後述する電荷輸送層塗布液サンプル１〜１６を使用して、複数の感光体ドラム１を作製すると共に、各感光体ドラムサンプル１〜１６について、最表面層（すなわち、電荷輸送層２７）のマルテンス硬さ値と弾性変形率と静止摩擦係数を測定した。
マルテンス硬さ値と弾性変形率については、微小硬さ測定装置を使用し、圧子に連続的に荷重をかけた際の押し込み深さを直読することにより測定する。実施例１では、微小硬さ測定装置として、ＨＭ２０００（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用い、最終荷重１０ｍＮの条件にて測定した。
また、静止摩擦係数については、図６に示すように、感光体ドラム１の周面にクリーニングブレード６を圧接した状態で感光体ドラム１を回転し、その際のウレタンゴム板６２の感光体ドラム１への圧接力値と回転トルク値より算出した。
また、静止摩擦係数については、図６に示すように、感光体ドラム１の周面にクリーニングブレード６を圧接した状態で感光体ドラム１を回転し、その際のウレタンゴム板６２の感光体ドラム１への圧接力値と回転トルク値より算出した。
尚、ウレタンゴム板６２の厚さＴは２．１ｍｍ、自由端長ｌは６．９ｍｍ、硬さ（Ｈｓ）は７４、ヤング率は７０ｋｇｆ／ｃｍ２、反撥弾性は２０％であり、ウレタンゴム板６２の感光体ドラム１への当接角度θは１１°、ウレタンゴム板６２の感光体ドラム１への食い込み量は１．２４ｍｍである。
１―１〈電荷輸送層塗布液サンプル１〉
バインダー樹脂として、樹脂Ａ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液として使用した。樹脂Ａは、図５の構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：１のポリカーボネート樹脂である。
１−２〈電荷輸送層塗布液サンプル２〉
バインダー樹脂として、樹脂Ａ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ａは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：１のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−３〈電荷輸送層塗布液サンプル３〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｂ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｂは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：２のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−４〈電荷輸送層塗布液サンプル４〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｂ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｂは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：２のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−５〈電荷輸送層塗布液サンプル５〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｃ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｃは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：３のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−６〈電荷輸送層塗布液サンプル６〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｃ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｃは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：３のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−７〈電荷輸送層塗布液サンプル７〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−８〈電荷輸送層塗布液サンプル８〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−９〈電荷輸送層塗布液サンプル９〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｅ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｅは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝７：３のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−１０〈電荷輸送層塗布液サンプル１０〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｅ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｅは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝７：３のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−１１〈電荷輸送層塗布液サンプル１１〉
バインダー樹脂として、樹脂Ａ；１００部、電荷輸送物質ｂ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ａは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：１のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｂは構造式４の物質である。
１−１２〈電荷輸送層塗布液サンプル１２〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｂ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは、構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｂは構造式４の物質である。
１−１３〈電荷輸送層塗布液サンプル１３〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｃ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式３の物質である。
１−１４〈電荷輸送層塗布液サンプル１４〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｅ；１００部、電荷輸送物質ｃ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｅは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝７：３のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−１５〈電荷輸送層塗布液サンプル１５〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｄ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｄは構造式６の物質である。
１−１６〈電荷輸送層塗布液サンプル１６〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｃ；１００部、電荷輸送物質ｄ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｃは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：３のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｄは構造式６の物質である。
バインダー樹脂として、樹脂Ａ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液として使用した。樹脂Ａは、図５の構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：１のポリカーボネート樹脂である。
１−２〈電荷輸送層塗布液サンプル２〉
バインダー樹脂として、樹脂Ａ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ａは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：１のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−３〈電荷輸送層塗布液サンプル３〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｂ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｂは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：２のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−４〈電荷輸送層塗布液サンプル４〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｂ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｂは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：２のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−５〈電荷輸送層塗布液サンプル５〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｃ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｃは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：３のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−６〈電荷輸送層塗布液サンプル６〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｃ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｃは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：３のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−７〈電荷輸送層塗布液サンプル７〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−８〈電荷輸送層塗布液サンプル８〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−９〈電荷輸送層塗布液サンプル９〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｅ；１００部、電荷輸送物質ｃ；４５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｅは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝７：３のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−１０〈電荷輸送層塗布液サンプル１０〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｅ；１００部、電荷輸送物質ａ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｅは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝７：３のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ａは構造式３の物質である。
１−１１〈電荷輸送層塗布液サンプル１１〉
バインダー樹脂として、樹脂Ａ；１００部、電荷輸送物質ｂ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ａは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：１のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｂは構造式４の物質である。
１−１２〈電荷輸送層塗布液サンプル１２〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｂ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは、構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｂは構造式４の物質である。
１−１３〈電荷輸送層塗布液サンプル１３〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｃ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式３の物質である。
１−１４〈電荷輸送層塗布液サンプル１４〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｅ；１００部、電荷輸送物質ｃ；６０部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｅは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝７：３のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｃは構造式５の物質である。
１−１５〈電荷輸送層塗布液サンプル１５〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｄ；１００部、電荷輸送物質ｄ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｄは構造式２の物質で、ｘ：ｙ＝５：５のポリエステル樹脂、電荷輸送物質ｄは構造式６の物質である。
１−１６〈電荷輸送層塗布液サンプル１６〉
バインダー樹脂として、樹脂Ｃ；１００部、電荷輸送物質ｄ；３５部を、テトラヒドロフラン：トルエン＝８０：２０の混合溶媒に溶解させた液体を電荷輸送層用塗布液とした。樹脂Ｃは構造式１の物質で、ｎ：ｍ＝１：３のポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質ｄは構造式６の物質である。
ここで、上記バインダー樹脂Ａ〜Ｅについては、粘度平均分子量が３００００以上、または重量平均分子量が１５００００以上の樹脂を使用した。
上記電荷輸送層塗布液サンプル１〜１６を用いて作製した感光体ドラムサンプル１〜１６について、図１に示す画像形成装置１００を用いて以下の条件（１）〜（３）にて連続印字評価を行った。
（１）Ａ４サイズの印字媒体を使用し、連続印字用の印字パターンにて、１日１００００枚ずつ、４日間、計４００００枚を連続印字する。
尚、印字パターンは、図７に示すように、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色から成る横棒パターンを３％で印字したものである。３％の印字とは、各色毎に印字媒体の面積の３％をベタ印字することである。
尚、印字パターンは、図７に示すように、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色から成る横棒パターンを３％で印字したものである。３％の印字とは、各色毎に印字媒体の面積の３％をベタ印字することである。
（２）連続印字の際、印字開始時と２００００枚毎に下記２種の印字サンプルを印字・採取し、これら印字サンプルの画像品質を目視にて評価する。
尚、印字サンプルは、図８で示すような、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色による２５％のハーフトーン印字、及び、図９に示すような、印字媒体全面のベタ印字である。２５％のハーフトーン印字とは、印字媒体全面に、１ドットおきに１ドットの印字を行うことである。
尚、印字サンプルは、図８で示すような、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色による２５％のハーフトーン印字、及び、図９に示すような、印字媒体全面のベタ印字である。２５％のハーフトーン印字とは、印字媒体全面に、１ドットおきに１ドットの印字を行うことである。
（３）連続印字終了後、画像形成ユニット９から感光体ドラム１を取り出し、感光層の膜厚を測定することで、電荷輸送層２７の初期膜厚（１８μｍ）からの膜削れ量を調査した。
図１０は、実施例１による連続印字の評価結果を示している。尚、画像品質の評価については、画像不具合が確認されなかったものを○、画像不具合が確認されたものを×、画像不具合は軽微であるが許容されないものを△とした。
図１０によれば、サンプルＮｏ７〜９、１２、１５のように、マルテンス硬さ値が１９６Ｎ／ｍｍ２ 以下、且つ弾性変形率が４８％以下、且つ静止摩擦係数が０．５３５以下の場合は、連続印字後の感光層（電荷輸送層２７）の膜削れ量は３〜５μｍと極めて少なく、画像品質も良好であった。
ところが、サンプルＮｏ１６のように、マルテンス硬さ値１９６Ｎ／ｍｍ２ 以下で、且つ弾性変形率が４８％以下であっても、静止摩擦係数が大きい場合は、感光層の膜削れ量も多く、濃度ムラ等の画像不良（△）が確認されている。
また、サンプルＮｏ５、１０、１４のように、弾性変形率が４８％以下で、静止摩擦係数が０．５３５以下であっても、マルテンス硬さ値が大きい場合は、感光層の膜削れ量も多く、感光体ドラム１上に深い傷が生じており、画像不良（△）が確認されている。
さらに、サンプルＮｏ１１のように、マルテンス硬さ値が１９６Ｎ／ｍｍ２以下であっても、弾性変形率と静止摩擦係数が大きい場合は、感光層の膜削れ量も多く、感光体ドラム上に細かい筋傷が生じており、画像不良（△）が確認されている。
ところが、サンプルＮｏ１６のように、マルテンス硬さ値１９６Ｎ／ｍｍ２ 以下で、且つ弾性変形率が４８％以下であっても、静止摩擦係数が大きい場合は、感光層の膜削れ量も多く、濃度ムラ等の画像不良（△）が確認されている。
また、サンプルＮｏ５、１０、１４のように、弾性変形率が４８％以下で、静止摩擦係数が０．５３５以下であっても、マルテンス硬さ値が大きい場合は、感光層の膜削れ量も多く、感光体ドラム１上に深い傷が生じており、画像不良（△）が確認されている。
さらに、サンプルＮｏ１１のように、マルテンス硬さ値が１９６Ｎ／ｍｍ２以下であっても、弾性変形率と静止摩擦係数が大きい場合は、感光層の膜削れ量も多く、感光体ドラム上に細かい筋傷が生じており、画像不良（△）が確認されている。
以上の結果より、感光体ドラムの電荷輸送層２７のマルテンス硬さ値を１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２に、弾性変形率を３５〜４８％に、静止摩擦係数を０．５３５以下に規定することにより、電荷輸送層２７の初期膜厚を１５μｍと薄膜化した場合でも、最大膜削れ量５μｍが発生しても、好ましい初期膜厚の下限値１０μｍを保証できることが明らかになった。
また、電荷輸送層２７のバインダー樹脂として、ポリカーボネート樹脂を用いたものに比べ、ポリエステル樹脂を用いたものの方が耐久性に優れることが明らかになった。
また、電荷輸送層２７のバインダー樹脂として、ポリカーボネート樹脂を用いたものに比べ、ポリエステル樹脂を用いたものの方が耐久性に優れることが明らかになった。
以上、実施例１によれば、感光体ドラムの最表面層（電荷輸送層２７）のマルテンス硬さ値を１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２に、弾性変形率を３５〜４８％に、静止摩擦係数を、０．５３５以下に規定することにより、電荷輸送層２７の膜削れや傷に対する耐久性が向上するため、近年の高解像度化の要求に対応する感光層膜厚の薄膜化（例えば、１５μｍ）が可能となり、高解像度化、高寿命化を実現した画像形成ユニット及び画像形成装置を実現することができる。
上述したように、クリーニングブレード６は、先端部が感光体ドラム１の表面に圧接するように設けられて、その摩擦により感光体ドラム１上の残留トナーを掻き落とす構造であるが、感光体ドラム１への圧接力が小さ過ぎると、残トナーのクリーニング不良やドラムフィルミング（感光体ドラム１上にトナーが固着する現象）に起因する画像不良が発生し易くなる。逆に、上記圧接力が大き過ぎると、感光層（電荷輸送層２７）の膜削れ量が増大し、ユニットの寿命を短くする原因となると共に、感光体ドラム１の表面に圧痕が生じると画像品質の低下を招く。
実施例２では、クリーニングブレード６の圧接力による感光体ドラム１への影響を調査するため、図６のクリーニングブレード６について、硬さ（Ｈｓ）が７４、ヤング率が７０ｋｇｆ／ｃｍ２ 、反撥弾性２０％のウレタンゴム板を用い、感光体ドラム１への当接角度θを１１°として、以下に示すゴム板厚Ｔと自由端長ｌと圧接力によるクリーニングブレードサンプル１〜６を作製した。
尚、図６において、クリーニングブレード６と感光体ドラム１の中心との距離Ｌは一定であるため、ウレタンゴム板６２の厚さＴ（ｍｍ）とウレタンゴム板６２の自由端長ｌ（ｍｍ）より、感光体ドラム１とウレタンゴム板６２の当接角θと接触点Ｐにおけるウレタンゴム板６２の圧接力［ｇｆ・ｃｍ］は一意的に定まる。
尚、図６において、クリーニングブレード６と感光体ドラム１の中心との距離Ｌは一定であるため、ウレタンゴム板６２の厚さＴ（ｍｍ）とウレタンゴム板６２の自由端長ｌ（ｍｍ）より、感光体ドラム１とウレタンゴム板６２の当接角θと接触点Ｐにおけるウレタンゴム板６２の圧接力［ｇｆ・ｃｍ］は一意的に定まる。
２−１〈クリーニングブレードサンプル１〉
ゴム板厚：１．７ｍｍ、自由端長：７．５ｍｍ （圧接力：１５．６ｇｆ・ｃｍ）
２−２〈クリーニングブレードサンプル２〉
ゴム板厚：１．８ｍｍ、自由端長：７．７ｍｍ （圧接力：２３．３ｇｆ・ｃｍ）
２−３〈クリーニングブレードサンプル３〉
ゴム板厚：１．９ｍｍ、自由端長：７．５ｍｍ （圧接力：３０．６ｇｆ・ｃｍ）
２−４〈クリーニングブレードサンプル４〉
ゴム板厚：２．０ｍｍ、自由端長：７．７ｍｍ （圧接力：３８．３ｇｆ・ｃｍ）
２−５（クリーニングブレードサンプル５）
ゴム板厚：２．１ｍｍ、自由端長：７．７ｍｍ （圧接力：４７．８ｇｆ・ｃｍ）
２−６〈クリーニングブレードサンプル６〉
ゴム板厚：２．１ｍｍ、自由端長：７．５ｍｍ （圧接力：４９．２ｇｆ・ｃｍ）
ゴム板厚：１．７ｍｍ、自由端長：７．５ｍｍ （圧接力：１５．６ｇｆ・ｃｍ）
２−２〈クリーニングブレードサンプル２〉
ゴム板厚：１．８ｍｍ、自由端長：７．７ｍｍ （圧接力：２３．３ｇｆ・ｃｍ）
２−３〈クリーニングブレードサンプル３〉
ゴム板厚：１．９ｍｍ、自由端長：７．５ｍｍ （圧接力：３０．６ｇｆ・ｃｍ）
２−４〈クリーニングブレードサンプル４〉
ゴム板厚：２．０ｍｍ、自由端長：７．７ｍｍ （圧接力：３８．３ｇｆ・ｃｍ）
２−５（クリーニングブレードサンプル５）
ゴム板厚：２．１ｍｍ、自由端長：７．７ｍｍ （圧接力：４７．８ｇｆ・ｃｍ）
２−６〈クリーニングブレードサンプル６〉
ゴム板厚：２．１ｍｍ、自由端長：７．５ｍｍ （圧接力：４９．２ｇｆ・ｃｍ）
上記クリーニングブレードサンプル１〜６に対し、実施例１による感光体ドラムサンプルの内、画像不具合が確認されなかった５種類の感光体ドラム（ドラムサンプルＮｏ７、８、９、１２、１５）を用いて、実施例１と同様の条件（１）〜（３）にて連続印字評価を実施した。
図１１は、実施例２による連続印字の評価結果を示す。画像品質の評価については、実施例１と同様、画像不具合が確認されなかったものを○、画像不具合が確認されたものを×、画像不具合は軽微であるが許容されないものを△とした。
図１１によれば、クリーニングブレードサンプル１のように、クリーニングブレードの圧接力が１５．６ｇｆ・ｃｍと小さい場合は、４００００枚の連続印字の際の感光層の膜削れ量は少ないものの、連続印字中にトナーのすり抜けやフィルミングによる画像不具合が発生し、高い画像品質を確保できなかった。
また、クリーニングブレードサンプル２〜４のように、クリーニングブレードの圧接力が２３．３〜３８．３ｇｆ・ｃｍの場合は、４００００枚の連続印字において画像不具合は確認されず、高い画像品質を確保できた。
さらに、クリーニングブレードサンプル５、６のように、クリーニングブレードの圧接力が４７．８３ｇｆ・ｃｍ以上と大きい場合は、４００００枚の連続印字において感光層の膜削れ量が多く、これに起因する画像不具合が確認され、高い画像品質を確保できなかった。
尚、上記結果は、ドラムサンプル７、８、９、１２、１５の全てについて同じ傾向であった。
また、クリーニングブレードサンプル２〜４のように、クリーニングブレードの圧接力が２３．３〜３８．３ｇｆ・ｃｍの場合は、４００００枚の連続印字において画像不具合は確認されず、高い画像品質を確保できた。
さらに、クリーニングブレードサンプル５、６のように、クリーニングブレードの圧接力が４７．８３ｇｆ・ｃｍ以上と大きい場合は、４００００枚の連続印字において感光層の膜削れ量が多く、これに起因する画像不具合が確認され、高い画像品質を確保できなかった。
尚、上記結果は、ドラムサンプル７、８、９、１２、１５の全てについて同じ傾向であった。
以上の結果より、最表面層（電荷輸送層２７）のマルテンス硬さ値を１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２ 、弾性変形率を３５〜４８％、静止摩擦係数を０．５３５以下とした実施例１の感光体ドラムに対し、さらに、クリーニングブレード６の圧接力を２３．３〜３８．３ｇｆ・ｃｍの範囲に設定すると、感光層の耐久性向上に対してより有効的であることが明らかになった。
以上、実施例２によれば、感光体ドラムの最表面層（電荷輸送層２７）のマルテンス硬さ値を１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２ に、弾性変形率を３５〜４８％に、静止摩擦係数を０．５３５以下に規定し、さらに、クリーニングブレード６の圧接力を２３．３〜３８．３ｇｆ・ｃｍに規定することにより、実施例１よりも更に耐久性を向上した画像形成ユニット及び画像形成装置を実現することができる。
本実施例では、プリンタについて説明したが、電子写真方式による複写機、ファクシミリ、あるいは、これらの装置の機能を複合させたＭＰＦ（Ｍｕｌｔｉ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等の画像形成装置にも適用可能である。
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等の画像形成装置にも適用可能である。
１ 感光体ドラム（感光体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像ローラ（現像手段）
６ クリーニングブレード（クリーニング手段）
９ 画像形成ユニット
１００ 画像形成装置
２ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像ローラ（現像手段）
６ クリーニングブレード（クリーニング手段）
９ 画像形成ユニット
１００ 画像形成装置
Claims (4)
- 感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
露光光を照射することより、前記感光体の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記感光体の表面に現像剤像を形成する現像手段と、
前記感光体の表面に圧接させて、該感光体の表面の残現像剤を除去するクリーニング手段とを備え、
前記感光体の最表面層は、
マルテンス硬さ値が１７５〜１９６Ｎ／ｍｍ２ であり、
弾性変形率が３５〜４８％であり、
静止摩擦係数が０．５３５以下である
ことを特徴とする画像形成ユニット。 - 前記感光体の最表面層に使用されるバインダー樹脂は、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
- 前記クリーニング手段は、弾性ゴムブレードであって、該弾性ゴムブレードの前記感光体表面への圧接力は、２３．３〜３８．３ｇｆ・ｃｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成ユニット。
- 請求項１から請求項３までの何れかに記載の画像形成ユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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