JP2011053406A - 電子写真装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】苛酷な条件で保管した後も初期から耐久後まで、帯電横スジによる画像欠陥が発生しない電子写真装置を提供する。
【解決手段】電子写真装置の電子写真感光体の導電層が導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子を含有し、導電性金属酸化物の被覆率が非導電性無機粒子の質量に対して10質量%以上25質量%未満であり、下記式(1)から求められる周波数fHzにおける該電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.020以上0.500以下である。
f=P/X (1)
(式(1)中、Xは、該ローラー状の帯電部材と該電子写真感光体とのニップ幅(mm)を示し、Pは、該電子写真装置のプロセススピード(mm/sec)を示す。)
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真感光体、接触帯電手段、露光手段、接触現像手段および転写手段を有する電子写真装置に関する。
近年、電子写真感光体に接触配置した帯電部材(接触帯電部材)に電圧を印加し、電子写真感光体を帯電する接触帯電方式を採用した電子写真装置が普及している。特に、ローラー状の帯電部材である帯電ローラーを用い、帯電ローラーを電子写真感光体の表面に接触させ、これに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することにより電子写真感光体の帯電を行う方式(AC/DC接触帯電方式)、あるいは、これに直流電圧のみの電圧を印加することにより電子写真感光体の帯電を行う方式(DC接触帯電方式)が主流となっている。
AC/DC接触帯電方式は、DC接触帯電方式の場合に比べて、直流電源および交流電源が必要となるため、電子写真装置自体のコストアップを招く、電子写真装置のサイズが大きくなるという課題、および、交流電流を多量に消費することによって帯電ローラーおよび電子写真感光体の耐久性が低下するという課題がある。
したがって、電子写真装置のコスト削減および小型化ならびに高耐久性を考慮すると、DC接触帯電方式がより好ましいといえる。
しかしながら、DC接触帯電方式を採用した電子写真装置は、AC/DC接触帯電方式を採用した電子写真装置に比べて、帯電時の電子写真感光体の表面電位の均一性(帯電均一性)が劣る傾向にある。したがって、ハーフトーン画像で帯電ムラに起因する電子写真感光体の長手方向(周方向に直交する方向)のスジムラ状の不良画像(以下「帯電横スジ」ともいう。)が問題となりやすい。
特許文献1に記載されているように、接触帯電部材としては、ローラー形状のものが一般的であり、例えばこの場合には、導電性芯金の周りに、順に導電性弾性層、抵抗制御層、表面層が積層された構造になっている場合が多い。弾性体層に必要な抵抗値に応じ、例えば、カーボンブラック、カーボン繊維、金属酸化物、金属粉、過塩素酸塩のような固体電解質や界面活性剤等の導電性付与材を添加した抵抗を制御する方法がある。
抵抗制御層の材料としては、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、フッ素、ポリビニルアルコール、シリコン、NBR、EPDM、CR、IR、BR、ヒドリンゴムのような樹脂やゴム類があり、そこに例えば、導電性あるいは絶縁性のフィラーや添加剤を混合したものがある。上記のような材料を使用し、帯電部材の電気抵抗値を1×10 〜1×1010Ωにすることが提案されている。
特許文献2では、帯電部材の抵抗制御として、通常カーボンブラック、酸化スズ、酸化チタンのような微粒子系導電材が使用されている。カーボンブラックについては、粉体抵抗が10−2Ωcm、粒子径が0.02μm程度であり、酸化スズ、および酸化チタンについては粉体抵抗が10〜10Ωcm、粒子径が0.2μm程度のものを用いることが多いとされているが、帯電部材自体の体積抵抗率は規定されていない。
特許文献3には、帯電部材の体積抵抗値としては10〜1012Ωcm、特には10〜1010Ωcmの範囲が好ましいとの記載があり、非常に広い範囲が規定されている。実施例においては交流電圧と直流電圧の合成電圧を印加しているため、直流成分のみの電圧を印加する帯電ローラー帯電特有の問題については記載されていない。
これら特許文献1〜3には、記載されている帯電部材を使用した場合の帯電横スジに関する記載は無い。また、特に直流成分のみの電圧を印加する帯電ローラー帯電における問題としての帯電横スジや白ポチについては記載が無く、電子写真感光体の誘電損失tanδも記載されておらず不明であり、それら関係も明らかではない。
電子写真感光体の誘電損失tanδは、電子写真感光体を帯電し暗部電位を保持させるためには、通常低い方が好ましいと考えられてきた。特許文献4においては、電子写真感光体の体積抵抗値Rおよび/または電子写真感光体の損失係数Dを測定し電子写真感光体の劣化具合を判定する特性診断方法が述べられており、電子写真感光体の損失係数Dは100kHz、5VACで測定した時、0.009〜0.015が正常との記載が有る。
また、特許文献5には電子写真感光体の誘電損失tanδではないが保護層に用いられる物質のtanδが低いとの記載がある。特許文献6には、電子写真感光体の誘電損失tanδではないが周波数20Hzで測定した時の電荷輸送層のε=3.4以下、Tanδ=0.001〜0.03が良いとされている。
しかしながら、特許文献4〜6においても電子写真感光体の誘電損失tanδが帯電横スジに及ぼす影響、また帯電ローラーの体積抵抗率との関連性は不明である。特に、体積抵抗率が高い帯電ローラーでの帯電横スジに関する記載は全く無い。
特許文献7には、電子写真感光体の導電層中に酸素欠損型酸化スズを被覆した酸化チタンが含有されると帯電横スジが良化する記載があるものの、電子写真感光体を苛酷な条件で保管した後の帯電横スジについては不明である。また、電子写真感光体の誘電損失tanδの記載が無い。帯電ローラーの体積抵抗率が高い場合(1010Ωcm〜1012Ωcm)についての記載もないため、電子写真感光体の誘電損失tanδと帯電横スジとの関係、また、帯電ローラーの体積抵抗率と苛酷保管後の帯電横スジの関係はいずれも不明である。
特許文献8には、電子写真感光体の中間層に酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子を含有させるという記載があるが、電子写真感光体の誘電損失tanδは記載されておらず不明である。また、帯電手段については明記されておらず、直流成分のみの電圧を印加する帯電ローラー帯電特有の問題については導き出すことすらできない。
特許文献9には、直流成分のみのバイアスを印加して電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、現像バイアスの印加によりトナーを前記電子写真感光体上の静電潜像に転移させて現像する非接触ジャンピング現像方式を用いる現像手段を有する電子写真装置において、該電子写真感光体が支持体上に導電層、中間層、感光層をこの順に設けてなる電子写真感光体であって、該導電層が結着樹脂および導電性粒子を含有し、該導電性粒子が酸素欠損型SnOを被覆したTiO粒子であり、該導電層の体積抵抗率が1×10Ω・cm以上1×1011Ω・cm以下であることを特徴とする電子写真装置が記載されているが、その効果は、非接触ジャンピング現像方式を用いる現像手段を有する電子写真装置に置いて特有の問題である現像バイアスの印加による電子写真感光体の帯電ムラに対する効果であり、DC接触帯電方式でかつ接触現像方式において発生する問題である帯電横スジに対する効果ではない。また、電子写真感光体の誘電損失tanδは記載されておらず不明である。
特開平08−160709号公報 特開平08−137194号公報 特登録2584873号公報 特開平04−178649号公報 特開平05−232735号公報 特開2003−131406号公報 特開2007−047736号公報 特登録3118129号公報 特開2007−017876号公報
電子写真感光体にニップを持って接触させた帯電ローラーに直流電圧のみを印加して電子写真感光体を帯電する接触帯電手段により帯電した場合は、特に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加して電子写真感光体を帯電する帯電手段により帯電した場合に比べて、帯電時の電子写真感光体の表面電位の均一性(帯電均一性)が劣る傾向にある。したがって、ハーフトーン画像で帯電ムラに起因する電子写真感光体の長手方向(周方向に直交する方向)のスジムラ状の不良画像(以下「帯電横スジ」ともいう。)が問題となりやすい。また、接触現像方式を用いる現像手段を有する電子写真装置においては、その帯電横スジの問題はより顕著に表れるためより深刻である。
本発明の目的は、帯電手段が、電子写真感光体にニップを持って接触させた帯電ローラーに直流電圧のみを印加して電子写真感光体を帯電する帯電手段であり、現像手段が、現像剤を担持させた現像剤担持体を電子写真感光体に接触させることにより現像を行う接触現像手段である電子写真装置において、苛酷な条件で保管した後でも初期から耐久後まで帯電横スジによる画像欠陥が発生しない電子写真装置を提供することにある。
本発明は、電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有する電子写真装置であって、該帯電手段が、該電子写真感光体にニップを持って接触させたローラー状の帯電部材に直流電圧のみを印加して該電子写真感光体を帯電する接触帯電手段であり、該現像手段が、現像剤を担持させた現像剤担持体を該電子写真感光体に接触させることにより現像を行う接触現像手段である電子写真装置において、該ローラー状の帯電部材の体積抵抗率が、1010Ωcm以上1012Ωcm以下であり、該電子写真感光体が、支持体上に導電層、中間層および感光層をこの順に設けてなり、該導電層が、導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子を含有し、該導電性金属酸化物の被覆率が、該非導電性無機粒子の質量に対して10質量%以上25質量%未満であり、
下記式(1)から求められる周波数fHzにおける該電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.020以上0.500以下である
ことを特徴とする電子写真装置である。
f=P/X (1)
(式(1)中、Xは、該ローラー状の帯電部材と該電子写真感光体とのニップ幅(mm)を示し、Pは、該電子写真装置のプロセススピード(mm/sec)を示す。)
本発明によれば、帯電手段が、電子写真感光体にニップを持って接触させた帯電ローラーに直流電圧のみを印加して電子写真感光体を帯電する接触帯電手段であり、現像手段が、現像剤を担持させた現像剤担持体を電子写真感光体に接触させることにより現像を行う接触現像手段である電子写真装置において、苛酷な条件で保管した後でも初期から耐久後まで、帯電横スジによる画像欠陥が発生しない電子写真装置を提供することができる。
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。 本発明の電子写真感光体を有する中間転写方式のカラー電子写真装置の概略構成の一例を示す。 本発明の電子写真感光体を有するインライン方式のカラー電子写真装置の概略構成の一例を示す。 本発明の帯電ローラーの概略構成の一例を示す。 本発明の帯電ローラーを含む帯電装置の概略構成の一例を示す。 本発明の帯電ローラーの体積抵抗率の測定装置概略図の一例を示す。
まず、本発明の電子写真装置に用いられる電子写真感光体の構成について説明する。
本発明の電子写真装置に用いられる電子写真感光体は、支持体上に導電層、中間層および感光層をこの順に設けてなる電子写真感光体である。
支持体としては、導電性を有するもの(導電性支持体)であればよく、アルミニウム、ステンレスのような金属製の支持体や、金属、紙またはプラスチックの上に導電性を付与する層を設けた支持体が挙げられる。支持体の形状としては、例えば、円筒状、ベルト状が挙げられる。
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)であってもよいが、電子写真特性の観点からは積層型が好ましい。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と、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があるが、電子写真特性の観点からは順層型が好ましい。
本発明においては、支持体の傷を被覆することを目的として、また、露光光がレーザー光の場合、散乱による干渉縞を抑制することを目的として、支持体上に導電層を設ける。なお、切削処理、アルマイト処理、乾式ブラスト処理、湿式ブラスト処理などによって支持体の表面を処理することによっても、干渉縞を抑制することができる。また、導電層は、導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子を含有する。導電層は、該粒子を結着樹脂に分散させて形成することができる。ここで、導電性金属酸化物とは、10Ωcm以下の体積抵抗率を持つ金属酸化物を示す。例えば、酸化アンチモンをドープした酸化スズ、酸化スズをドープした酸化インジウムのような金属または金属酸化物をドープした金属酸化物や、還元法により金属酸化物の酸素を欠損させた酸素欠損型金属酸化物である酸素欠損型酸化スズが挙げられる。ドープする酸化アンチモンまたは酸化スズのドープ量は、導電性金属酸化物に対して0.01〜30重量%、さらには0.1〜10重量%が好ましい。
非導電性無機粒子とは、10〜1010Ωcmの体積抵抗率を持つ無機粒子を示す。例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムが挙げられる。非導電性無機粒子としては、帯電横スジに対する効果が最も現れる硫酸バリウムが好ましい。
本発明において、導電性金属酸化物と非導電性無機粒子の体積抵抗率は、三菱油化製の抵抗測定装置ロレスタAP(Loresta Ap)を用いて測定した。測定対象の粉体は、500kg/cmの圧力で固めてコイン状のサンプルとして上記測定装置に装着した。
導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子の導電性金属酸化物の被覆率とは、非導電性無機粒子を被覆する導電性金属酸化物の質量割合を示し、該無機粒子の質量に対する該導電性金属酸化物の質量%で表す。本発明において、電子写真感光体の誘電損失tanδを0.020以上0.500以下にするために必要な被覆率は、10質量%以上25質量%未満であり、好ましくは10質量%以上20質量%未満である。
本発明において、粒子の平均粒径は遠心沈降法により測定した値である。
導電層の結着材料としては、例えば、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルアセタール、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステルのような樹脂(結着樹脂)が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。また、各種樹脂の中でも、他層へのマイグレーション(溶け込み)の抑制、支持体への密着性、導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子の分散性・分散安定性、成膜後の耐溶剤性の観点から、導電層の結着樹脂は硬化性樹脂が好ましく、さらには熱硬化性樹脂がより好ましい。具体的には、熱硬化性のフェノール樹脂やポリウレタンが好ましい。導電層の結着樹脂として硬化性樹脂を用いる場合、導電層用塗布液に含有させる結着材料は、該硬化性樹脂のモノマーおよび/またはオリゴマーとなる。
分散方法としては、例えば、前記の導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子を結着樹脂および溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、またはロールミルを用いて分散する方法が挙げられる。導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子は、電子写真感光体の誘電損失tanδを制御するために高シェアで分散することが好ましく、その点からサンドミルで分散することが好ましい。また、サンドミルの回転数は高いほうが好ましく、900rpm以上が好ましい。
ササクレ状の凸状欠陥のような支持体の表面欠陥を隠蔽するという観点から、導電層の膜厚は5〜40μmであることが好ましく、特には10〜30μmであることがより好ましい。
本発明においては、導電層の上に、接着機能やバリア機能を有する中間層を設ける。中間層は、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、カゼイン、ポリウレタン、ポリエーテルウレタンのような樹脂を適当な溶剤に溶解させ、これを導電層上に塗布し、これを乾燥させることにより形成することができる。
中間層の膜厚は0.05〜5μmであることが好ましく、特には0.3〜1μmであることがより好ましい。
感光層が順層型感光層である場合、中間層の上には電荷発生層が設けられる。
電荷発生物質としては、例えば、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム染料、フタロシアニン、アントアントロン、ジベンズピレンキノン、トリスアゾ、シアニン、アゾ(トリスアゾ、ジスアゾ、モノアゾ)、インジゴ、キナクリドン、非対称キノシアニンが挙げられる。
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のようなビニル化合物の重合体および共重合体、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、ケイ素樹脂およびエポキシ樹脂が挙げられる。
電荷発生層は、電荷発生物質を、その0.3〜4倍量(質量比)の結着樹脂および溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散機、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、または液衝突型高速分散機を用いてよく分散処理して得られた電荷発生層用塗布液を塗布し、これを乾燥させることにより形成することができる。なお、結着樹脂を電荷発生物質の分散後投入してもよいし、電荷発生物質に成膜性があれば結着樹脂を使用しなくてもよい。電荷発生層の膜厚は5μm以下であることが好ましく、特には0.1〜2μmであることがより好ましい。
感光層が順層型感光層である場合、電荷発生層の上には、電荷輸送層が設けられる。電荷輸送物質としては、例えば、トリアリールアミン化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾール化合物、トリアリルメタン化合物、チアゾール化合物が挙げられる。
電荷輸送層は、電荷輸送物質および結着樹脂を溶剤に溶解させて得られた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り形成することができる。また、電荷輸送層が電子写真感光体の表面層である場合は、電荷輸送物質および結着樹脂に加えて上記ジオルガノポリシロキサンを溶剤で溶解させて得られた電荷輸送層用塗布液を、塗布・乾燥することにより形成することができる。電荷輸送物質と結着樹脂との質量比は5:1〜1:5であることが好ましく、特には3:1〜1:3であることがより好ましい。電荷輸送層の膜厚は5〜50μmであることが好ましく、10〜30μmがより好ましい。
電荷輸送層の結着樹脂としては、熱可塑性樹脂および硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、フェノキシ樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、または、これらの樹脂の繰り返し構造単位のうち2つ以上を含む共重合体、例えば、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマーが挙げられる。また、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレンのような有機光導電性ポリマーからも選択できる。
有機光導電性物質である電荷発生物質、電荷輸送物質などは、一般に紫外線、オゾン、オイルによる汚れ、金属に弱いため、感光層を保護することを目的として、感光層上に保護層を設け、これを電子写真感光体の表面層としてもよい。
電子写真感光体の表面層となる保護層は、各種結着樹脂を溶剤に溶解させて得られる保護層用塗布液を塗布し、乾燥することによって形成することができる。保護層に用いる結着樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、シロキサン樹脂、不飽和樹脂が挙げられる。特には、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シロキサン樹脂が好ましい。
また、保護層の結着樹脂として縮合系モノマーや不飽和基をもつラジカル重合系モノマーから得られる樹脂を用いる場合は、塗布液を塗布した後、熱や紫外線のようなエネルギー光を照射して硬化させて、保護層を形成してもよい。
保護層の膜厚は0.5〜7μmであることが好ましく、特には0.5〜5.5μmであることが好ましい。
本発明の電子写真感光体の表面層には、必要に応じて、金属、導電性金属酸化物のような導電性粒子や電荷輸送物質をさらに含有させてもよい。
上記各層のうち、電子写真感光体の表面層となる層には、フッ素原子含有樹脂粒子を含有させることも可能である。フッ素原子含有樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂、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および二フッ化二塩化エチレン樹脂や、これらの共重合体や、各分子鎖の片末端に重合性の官能基を有する分子量が1000〜10000のオリゴマーからなるマクロモノマーとフッ素系重合性モノマーとを共重合して得られるフッ素系グラフトポリマーが挙げられる。
電子写真感光体の表面層となる層には、側鎖にシリコーンユニットをグラフトさせたアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルと、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレンのようなビニル重合性モノマーとを共重合して得られる樹脂を含有させることが好ましい。
電子写真感光体の表面層となる層には、酸化防止剤を含有させてもよい。酸化防止剤としては、例えば、プラスチック、ゴム、石油、油脂類の酸化防止剤が挙げられるが、特にヒンダードアミン化合物やヒンダードフェノール化合物が好ましい。
上記各層の塗布液を塗布する際には、例えば、浸漬塗布法(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、ブレードコーティング法のような塗布方法を用いることができる。
本発明のtanδの測定方法を以下に示す。
まず、電子写真感光体の誘電損失(tanδ)測定用に、別途、約50μmの膜厚のアルミニウムシートを巻きつけた支持体上に上記に示した方法と同様に電子写真感光体1を作製した。その後、導電層、中間層および感光層が順に塗布されたアルミニウムシートを剥がし、該アルミニウムシートを適当な大きさに切断し、これを誘電損失(tanδ)測定用試料とした。この測定用試料上に、SANYU DENSHI社製のスパッタリング装置(商品名:SC−708AT QUICK COATER)にて面積5.31×10−4、厚さ600±100nmの金(電極)を蒸着した。その後、常温常湿(温度23℃/湿度50%RH)下で24時間放置し、誘電損失(tanδ)を測定した。
誘電損失(tanδ)は、常温常湿(温度23℃/湿度50%RH)環境下、ソーラトロン社製のインピーダンスアナライザー(商品名:周波数応答アナライザー1260型、誘電率インターフェイス1296型)を用い、印加電圧100mV、下記式(1)から求められる周波数fHzの条件で測定した。
f=P/X (1)
上記式(1)中、Xは、帯電ローラーと電子写真感光体とのニップ幅(mm)を示し、Pは、電子写真装置のプロセススピード(mm/sec)を示す。
本発明において、tanδは帯電の遅れを意味する。帯電ローラー(ローラー状の帯電部材)を用いた直流成分のみの接触帯電においては、帯電ローラーと電子写真感光体の接触部分(ニップ)の前後での放電ギャップ部分で放電を用いた帯電が行われる。電子写真感光体の回転方向に対してニップを通過する前の側を上流と呼び、ニップ通過した後の側を下流と呼ぶ。帯電ローラーの上流と下流での帯電性が影響しているため、帯電ローラーのニップ幅を通過する時間が大きなファクターとなる。そのため、帯電ローラーのニップ幅と、帯電ローラーのニップ幅を通過するスピードすなわち電子写真装置のプロセススピードから求められる周波数でのtanδ(帯電の遅れ)が影響し、帯電横スジに関与することを本発明者らは見出した。
本発明においては、上記式(1)から求められる周波数fHzにおける該電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.020以上0.500以下である。0.020以下の場合は本発明の効果が現れず、0.500以上の場合は本発明の効果が乏しくなるとともに、帯電性が悪くなる。好ましくは0.035以上0.300以下であり、より好ましくは0.050以上0.100以下である。
本発明の帯電手段について詳細を示す。
本発明の帯電手段は、電子写真感光体に接触配置した帯電部材(接触帯電部材)に電圧を印加し、電子写真感光体を帯電する接触帯電方式である。詳しくは、帯電ローラーを電子写真感光体の表面に接触させ、これに直流電圧のみの電圧を印加することにより電子写真感光体の帯電を行う方式(DC接触帯電方式)である。用いられる帯電部材としての構成を以下に示す。
図4は本発明の帯電ローラーの構成概略図を示し、図5は本発明の帯電ローラーを用いた帯電手段と被帯電体とから構成される画像形成装置の部分の該略図である。
帯電ローラー201は、該帯電ローラーの抵抗を制御する中抵抗の表面層(帯電層)201−1と、被帯電体である電子写真感光体の表面と均一なニップを形成するために必要な弾性を有する導電性弾性層201−2と、支持部材(芯金)である導電性支持体201−3とで形成される(図4)。導電性弾性層201−2は、EPDM、アクリルゴム、ウレタンゴムのようなソリッドなゴムにカーボンブラックのような導電性物質を分散させて形成される。表面層201−1は、中抵抗層であり、ナイロン、ウレタンのような樹脂にカーボンブラックのような導電性物質を分散させて形成される。該帯電部材の抵抗値は、その使用される環境、帯電効率あるいは該電子写真感光体の電気的耐圧特性に応じて適宜選択されることが好ましい。
被帯電体である電子写真感光体と帯電ローラー201の中心の距離は、電子写真感光体の回転方向における帯電ローラー201の接触域幅(=ニップ)を安定に制御するため、導電性弾性層201−2の硬度調整および該帯電ローラー201を電子写真感光体202に加圧当接するバネ201−4の強度調整がなされることが好ましい。他にコロ(不図示)やスペーサー(不図示)等を用いて適切な距離に設定してもよい。その他にニップ調整用の機構を設けてもよい。ニップ調整用機構としては、帯電部材と被帯電体である電子写真感光体の表面との距離を制御する方法がある。
帯電ローラーの体積抵抗率は1010Ωcm以上1012Ωcm以下である。帯電ローラーの体積抵抗率が1010Ω未満では本発明の効果は顕著ではない。また、帯電ローラーの体積抵抗率が1012Ωcm以上では本発明の効果が薄れるとともに、帯電性が低下する。
本発明における帯電ローラーの体積抵抗率の測定方法を以下に示す。
帯電ローラーの体積抵抗率の測定は図6に示すような方法で行った。図6中、2は帯電ローラー、15はステンレススチール製の円筒電極、16は抵抗、17はレコーダーを示す。これらの間の押圧力は用いられる電子写真装置と同様にし、円筒電極と測定するべき帯電ローラーを電子写真装置内での電子写真感光体と帯電ローラーのニップ幅と同じになるようにした。このような接触状態のまま、円筒電極を電子写真装置内での動作と同じ速度(プロセススピード)で回転させ、またその回転につれて帯電ローラーも同じ速度で回転するようにした上で、外部電源3から円筒電極に−200Vを印加した際の体積抵抗率を帯電ローラーの体積抵抗率として測定した。
図1に、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1において、1はドラム状の本発明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1の周面(表面)は、後述のローラー形状の帯電器を有する帯電手段(一次帯電手段)3により、直流成分のみの高圧電圧が印加され、正また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などの露光手段(不図示)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。
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のトナーにより現像されてトナー画像となる。この現像手段5には後述のように接触現像方式の手段が用いられる。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画像が、転写手段(転写ローラー)6からの転写バイアスによって、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の回転と同期して取り出されて給送された転写材(紙など)Pに順次転写されていく。
トナー画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。
トナー画像転写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)7によって転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し画像形成に使用される。クリーニング手段の後にさらに前露光手段(不図示)からの前露光光(不図示)により除電処理される場合もある。
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およびクリーニング手段7などの構成要素のうち、複数のものを容器に納めて一体に結合してプロセスカートリッジとして構成する。このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンターなど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。図1では、電子写真感光体1と、帯電手段3、現像手段5およびクリーニング手段7とを一体に支持し、電子写真装置本体のレールなどの案内手段10を用いて電子写真装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ9として構成している。
電子写真感光体の表面の高い離型性を長期にわたり維持し、転写電流を強くすることなく転写効率を十分に高くすること、また、シャープな静電潜像を得ることは電子写真装置全般に要求されることであるが、カラー電子写真装置(多重転写方式、中間転写方式、インライン方式など)にはより高次元で達成されることが要求されるため、本発明の電子写真感光体は、カラー電子写真装置用の電子写真感光体として特に好適である。
以下、カラー電子写真装置を、中間転写方式のカラー電子写真装置およびインライン方式のカラー電子写真装置を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において、4色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)を例として挙げたが、本発明における「カラー」とは、4色に限定されるものではなく、多色、すなわち2種以上の色である。
図2に、本発明の電子写真感光体を有する中間転写方式のカラー電子写真装置の概略構成の一例を示す。
図2において、1はドラム状の本発明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1の周面(表面)は、帯電手段3により、正または負の所定電位に均一に帯電され、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの露光手段(不図示)から出力される露光光(画像露光光)4を受ける。この際の露光光は、目的のカラー画像の第1色成分像(例えばイエロー成分像)に対応した露光光である。こうして電子写真感光体1の周面に、目的のカラー画像の第1色成分像に対応した第1色成分静電潜像(イエロー成分静電潜像)が順次形成されていく。
張架ローラー12および二次転写対向ローラー13によって張架された中間転写体(中間転写ベルト)11は、矢印方向に電子写真感光体1とほぼ同じ周速度(例えば電子写真感光体1の周速度に対して97〜103%)で回転駆動される。
電子写真感光体1の周面に形成された第1色静電潜像は、第1色成分現像手段(イエロー成分現像手段)5Yの第1色トナー(イエロートナー)により現像されて第1色トナー画像(イエロートナー画像)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第1色トナー画像が、一次転写手段6pからの一次転写バイアスによって、電子写真感光体1と一次転写手段(一次転写ローラー)6pとの間を通過する中間転写体11の周面に順次一次転写されていく。
第1色トナー画像転写後の電子写真感光体1の周面は、クリーニング手段7によって一次転写残トナーの除去を受けて清浄面化された後、次色の画像形成に使用される。
第2色トナー画像(マゼンタトナー画像)、第3色トナー画像(シアントナー画像)、第4色トナー画像(ブラックトナー画像)も、第1色トナー画像と同様にして電子写真感光体1の周面に形成され、中間転写体11の周面に順次転写される。こうして中間転写体11の周面に目的のカラー画像に対応した合成トナー画像が形成される。第1色〜第4色の一次転写の間は、二次転写手段(二次転写ローラー)6s、電荷付与手段(電荷付与ローラー)7rは中間転写体11の周面から離れている。
中間転写体11の周面に形成された合成トナー画像は、二次転写手段6sからの二次転写バイアスによって、転写材供給手段(不図示)から二次転写対向ローラー13(中間転写体11を介して)と二次転写手段6sとの間(当接部)に中間転写体11の回転と同期して取り出されて給送された転写材(紙など)Pに順次二次転写されていく。
合成トナー画像の転写を受けた転写材Pは、中間転写体11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カラー画像形成物(プリント、コピー)として装置外へプリントアウトされる。
合成トナー画像転写後の中間転写体11の周面には電荷付与手段7rが当接される。電荷付与手段7rは、中間転写体11の周面の二次転写残トナーに一次転写時と逆極性の電荷を付与する。一次転写時と逆極性の電荷が付与された二次転写残トナーは、電子写真感光体1と中間転写体11との当接部およびその近傍において、電子写真感光体1の周面に静電的に転写される。こうして合成トナー画像転写後の中間転写体11の周面は、転写残トナーの除去を受けて清浄面化される。電子写真感光体1の周面に転写された二次転写残トナーは、電子写真感光体1の周面の一次転写残トナーとともに、クリーニング手段7によって除去される。中間転写体11から電子写真感光体1への二次転写残トナーの転写は、一次転写と同時に行うことができるため、スループットの低下を生じない。
また、クリーニング手段7による転写残トナー除去後の電子写真感光体1の周面を、前露光手段からの前露光光により除電処理してもよいが、図2に示すように、帯電手段3が帯電ローラーなど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。
図3に、本発明の電子写真感光体を有するインライン方式のカラー電子写真装置の概略構成の一例を示す。
図3において、1Y、1M、1C、1Kはドラム状の本発明の電子写真感光体(第1色〜第4色用電子写真感光体)であり、それぞれ軸2Y、2M、2C、2Kを中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。
回転駆動される第1色用電子写真感光体1Yの周面(表面)は、第1色用帯電手段(第1色用一次帯電手段)3Yにより、正または負の所定電位に均一に帯電され、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの露光手段(不図示)から出力される露光光(画像露光光)4Yを受ける。露光光4Yは、目的のカラー画像の第1色成分像(例えばイエロー成分像)に対応した露光光である。こうして第1色用電子写真感光体1Yの周面に、目的のカラー画像の第1色成分像に対応した第1色成分静電潜像(イエロー成分静電潜像)が順次形成されていく。
張架ローラー12によって張架された転写材搬送部材(転写材搬送ベルト)14は、矢印方向に第1色〜第4色用電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kとほぼ同じ周速度(例えば第1色〜第4色用電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの周速度に対して97〜103%)で回転駆動される。また、転写材供給手段(不図示)から給送された転写材(紙など)Pは、転写材搬送部材14に静電的に担持(吸着)され、第1色〜第4色用電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kと転写材搬送部材との間(当接部)に順次搬送される。
第1色用電子写真感光体1Yの周面に形成された第1色成分静電潜像は、第1色用現像手段5Yのトナーにより現像されて第1色トナー画像(イエロートナー画像)となる。次いで、第1色用電子写真感光体1Yの周面に形成担持されている第1色トナー画像が、第1色用転写手段(第1色用転写ローラー)6Yからの転写バイアスによって、第1色用電子写真感光体1Yと第1色用転写手段6Yとの間を通過する転写材搬送部材14に担持された転写材Pに順次転写されていく。
第1色トナー画像転写後の第1色用電子写真感光体1Yの周面は、第1色用クリーニング手段(第1色用クリーニングブレード)7Yによって転写残トナーの除去を受けて清浄面化された後、繰り返し第1色トナー画像形成に使用される。
第1色用帯電手段3Y、第1色用露光手段4Y、第1色用現像手段5Y、第1色用転写手段6Yをまとめて第1色用画像形成部と称する。
第2色用帯電手段3M、第2色用露光手段4M、第2色用現像手段5M、第2色用転写手段6Mを有する第2色用画像形成部、第3色用帯電手段3C、第3色用露光手段4C、第3色用現像手段5C、第3色用転写手段6Cを有する第3色用画像形成部、第4色用帯電手段3K、第4色用露光手段4K、第4色用現像手段5K、第4色用転写手段6Kを有する第4色用画像形成部の動作は、第1色用画像形成部の動作と同様であり、転写材搬送部材14に担持され、第1色トナー画像が転写された転写材Pに、第2色トナー画像(マゼンタトナー画像)、第3色トナー画像(シアントナー画像)、第4色トナー画像(ブラックトナー画像)が順次転写されていく。こうして転写材搬送部材14に担持された転写材Pに目的のカラー画像に対応した合成トナー画像が形成される。
合成トナー画像が形成された転写材Pは、転写材搬送部材14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カラー画像形成物(プリント、コピー)として装置外へプリントアウトされる。
また、第1色〜第4色用クリーニング手段7Y、7M、7C、7Kによる転写残トナー除去後の第1色〜第4色用電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの周面を、前露光手段からの前露光光により除電処理してもよいが、前露光は必ずしも必要ではない。
次に、中間転写体について説明する。
中間転写体としては、張架ローラー(駆動ローラー、テンションローラを含む)によって張架される無端状の中間転写ベルトが挙げられる。中間転写ベルトの体積抵抗率は10〜1012Ω・cmであることが好ましい。中間転写ベルトの体積抵抗率が低すぎると、一次転写を受けた部分とそうでない部分とで中間転写ベルトの抵抗値に大きな差ができてしまうため、2色目以降のトナーを効率よく転写することができなくなってしまい、目的とする色合いの画像が得られなくなってしまう。また、中間転写ベルトの抵抗値が高すぎると、2色目以降のトナーを一次転写する際、それ以前に一次転写を終了したトナーが電子写真感光体に戻ってしまう場合がある。
また、中間転写ベルトの材料としては、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂のような樹脂や、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴムのような弾性材料が挙げられ、フッ素樹脂、ポリイミドおよびポリエチレンテレフタレートが強度や電子写真特性の観点から好ましい。抵抗調整は、上記樹脂や弾性材料にカーボンブラックや金属粒子(酸化チタン粒子、酸化スズ粒子など)のような導電性粒子を分散させて行うことができる。導電性粒子の量を増やすことにより、体積抵抗率を下げることができる。
中間転写ベルトの張力に関して、伸び率が1%以内になるように設定して、中間転写ベルトの破断や永久歪みが発生しないようにすることが好ましい。また、中間転写ベルトの厚さは10〜200μmであることが好ましい。
次に、転写材搬送部材について説明する。
転写材搬送部材としては、張架ローラー(駆動ローラー、テンションローラを含む)によって張架される無端状の転写材搬送ベルトが挙げられる。転写材搬送ベルトの体積抵抗率は10〜1013Ω・cmであることが好ましく、特には10〜1012Ω・cmであることがより好ましい。体積抵抗率が大きすぎると、転写材搬送ベルトに付着したトナーの除去を行う際、転写時における電荷蓄積が悪影響を与える場合があり、一方、小さすぎると、転写材の吸着が不安定となる場合がある。
また、転写材搬送ベルトの材料としては、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂のような樹脂や、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴムのような弾性材料が挙げられ、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体など)、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド樹脂が転写性、転写材の吸着性の観点から好ましい。抵抗調整は、上記樹脂や弾性材料にカーボンブラックや金属粒子(酸化チタン粒子、酸化スズ粒子など)のような導電性粒子を分散させて行うことができる。導電性粒子の量を増やすことにより、体積抵抗率を下げることができる。
転写材搬送ベルトの張力に関して、伸び率が1%以内になるように設定して、転写材搬送ベルトの破断や永久歪みが発生しないようにすることが好ましい。また、転写材搬送ベルトの厚さは10〜200μmであることが好ましい。
転写材搬送ベルト上の電荷蓄積が、転写性や転写材の吸着性に悪影響を与えるのを防止するために、転写材搬送ベルトを次色のトナー画像転写よりも前に除電手段により除電する方法が挙げられる。しかしながら、転写材搬送ベルト上にトナーが付着した状態で、除電器の部分を通過させることは、除電器のトナーによる汚染やトナーのチャージアップ(または電荷消失)、場合によっては、転写材搬送ベルトの放電破壊などの原因となこともある。
転写材搬送ベルトの周面(転写材を担持する側の面)の表面粗さRzは、5μm以下であることが好ましく、特には3μm以下であることがより好ましい。表面粗さRzが5μmを越えると、汚染トナーと転写材搬送ベルト表面の密着性が高まり、汚染トナーの除去が困難となる場合がある。
一方、転写材搬送ベルトの表面粗さRzは、0.05μm以上であることが好ましい。トナーには、その単位面積あたりの帯電電荷量を制御するために、粒径0.001〜0.05μm程度のシリカ粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子などの無機粒子を外添されている。このようなサブミクロン粒子は転写材搬送ベルトに対する静電吸着力が強いため、転写材搬送ベルト表面からの除去は困難である。したがって、搬送ベルトの表面粗さRzをこれらの外添剤の粒径(直径)よりも大きくして、それらが搬送ベルトにある程度埋め込まれることが好ましい。
本発明において、中間転写ベルト、転写材搬送ベルトの体積抵抗率は、JIS−K6911に準拠した測定プローブを用い、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340にて100Vを印加して得た測定値を、中間転写ベルト、転写材搬送ベルトの厚さで正規化した値である。
中間転写ベルトや転写材搬送ベルトの周面の表面粗さを上記範囲内にするには、例えば、ベルトを型内で加熱成形する方法を用い、このときの型のベルトと接触する面の表面粗さを上記値よりも十分小さくする方法、あるいは、成形後のベルト表面を研磨などの後加工により平滑化する方法が挙げられる。
次に、トナーについて説明する。
本発明の電子写真感光体は、より小粒子径のトナーを用いた場合に、転写効率向上の効果が顕著に現れ、磁性体を含有しない非磁性トナーを用いた場合に、さらに顕著に現れる。
トナーとしては、結着樹脂、着色剤、荷電制御剤および低軟化物質を含有している非磁性1成分トナーが好適に用いられる。
トナーの結着樹脂としては、通常用いられているものでよく、例えば、スチレン−ポリエステル、スチレン−ブチルアクリレートのようなスチレン系共重合体やポリエステル樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
着色剤は、通常用いられているものでよく、例えば、イエロートナー用としては、ベンジン黄色顔料、フォロンイエロー、アセト酢酸アニリド不溶性アゾ顔料、モノアゾ染料、アゾメチン色素が挙げられる。
マゼンタトナー用としては、キサンテンマゼンタ染料のリンタングステンモリブテン酸レーキ顔料、2,9−ジメチルキナクリドン、ナフトール不溶性アゾ顔料、アントラキノン染料、キサンテン染料と有機カルボン酸とからなる色材、チオインジゴ、ナフトール不溶性アゾ顔料が挙げられる。
シアントナー用としては、銅フタロシアニン顔料が挙げられる。
荷電制御剤としては、通常用いられているものでよく、例えば、負電荷制御剤としては、アルキルサリチル酸の金属錯体、ジガルボン酸の金属錯体、多環体サリチル酸金属塩が挙げられ、正電荷制御剤としては、4級アンモニウム塩、ベンゾチアゾール誘導体、グアナミン誘導体、ジブチルチンオキサイド、その他の含窒素化合物が挙げられる。
低軟化物質としては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロピッシュワックスのようなポリメチレンワックスや、アミドワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、エステルワックス、および、これらのグラフト化合物、ブロック化合物のような誘導体が挙げられ、トナー全質量に対して5〜30質量%の含有量が好ましい。
また、トナーの円相当個数平均径(D1)は、2〜10μmであることが好ましい。トナーの平均円形度は0.920〜0.995であることが好ましく、0.950〜0.995であることがより好ましく、さらには0.970〜0.990であることがより一層好ましい。トナーの円形度標準偏差は0.040未満であることが好ましく、特には0.035未満であることがより好ましく、一方、0.015以上であることが好ましい。
本発明において、円相当個数平均径(D1)、円形度、平均円形度、円形度標準偏差とは、それぞれ、フロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける、相当個数平均径(D1)、円形度、平均円形度、円形度標準偏差である。
本発明においては、前述のように現像手段には接触現像方式の手段が用いられる。
一般的に現像方法は、非磁性トナーについては、ブレードで現像スリーブ(現像剤担持体)上にトナーをコーティングし、磁性トナーについては磁気力によってトナーをコーティングして、現像スリーブの回転によりトナーを電子写真感光体に搬送し、トナーを電子写真感光体に施与して現像する。
トナーを電子写真感光体に施与して現像する1成分現像と、トナーと磁性キャリアとの混合物を現像剤として用いて現像する2成分現像とがあり、それぞれに対してさらに接触現像と非接触現像とがある。
つまり、(1)トナーを非接触状態で電子写真感光体に施与して現像する1成分非接触現像と、(2)トナーを接触状態で電子写真感光体に施与して現像する1成分接触現像法と、(3)非磁性トナーと磁性キャリアとのを混合物を現像剤として用い、この現像剤を現像スリーブ上に磁気力によって担持して電子写真感光体に搬送し、現像剤を非接触状態で電子写真感光体に施与して現像する2成分非接触現像方法と、(4)現像剤を接触状態で電子写真感光体に施与して現像する2成分接触現像方法の4種類に大別される。
上記4つの現像方法のなかで、現像スリーブ(現像剤担持体)を電子写真感光体に接触させる方法(以後、接触現像方法と称す。)、すなわち1成分接触現像法と2成分接触現像法を使用し、これら接触現像方法が高解像度でかつ良好な濃度諧調特性が得られやすいことから高画質を要求されるような画像形成方法に適す。
本発明においては、上述の1成分接触現像法または2成分接触現像法を用いた現像手段を用いる。
以下に、具体的な実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は「質量部」を意味する。
(帯電ローラーの作製例)
(帯電ローラー1−1の作製)
まず、弾性層を以下の方法で作製した。
エピクロルヒドリンゴム三元共重合体 100部
(エピクロルヒドリン:エチレンオキサイド:アリルグリシジルエーテル
=40mol%:56mol%:4mol%)
軽質炭酸カルシウム 30部
脂肪族ポリエステル系可塑剤 5部
ステアリン酸亜鉛 1部
老化防止剤MB(2−メルカプトベンズイミダゾール) 0.5部
酸化亜鉛 5部
下記構造式で示される四級アンモニウム塩 2部
Figure 2011053406
カーボンブラック(表面未処理品)(平均粒径:0.2μm、体積抵抗率:0.1Ω・cm) 5部
以上の材料を温度50℃に調節した密閉型ミキサーにて10分間混練し、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドに原料のゴムのエピクロルヒドリンゴム100部に対し、加硫剤としての硫黄1部、加硫促進剤としてのDM(ジベンゾチアジルスルフィド)1部およびTS(テトラメチルチウラムモノスルフィド)0.5部を加え、20℃に冷却した二本ロール機にて10分間混練した。
混練にて得られたコンパウンドを、直径6mm(φ6mm)ステンレス製の芯金に外径φ15mmのローラー状になるように押し出し成型機にて成型し、加熱蒸気加硫した後、外径が10mmになるように研磨加工を行い、弾性層(導電性弾性層)を有するローラーを得た。この際、研磨加工においては、幅広研磨方式を採用した。ローラー長は232mmとした。
前記弾性層の上に表面層を被覆形成した。表面層は下記に示す表面層用塗布液を浸漬塗布して形成した。浸漬塗布回数は2回とした。
まず、表面層用塗布液の材料として、
カプローラクトン変性アクリルポリオール溶液 100部
メチルイソブチルケトン 250部
導電性酸化スズ粒子(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン処理品)(平均粒径:0.05μm、体積抵抗率:10Ω・cm) 130部
疎水性シリカ(ジメチルポリシロキサン処理品)(平均粒径:0.02μm、体積抵抗率:1016Ω・cm) 3部
変性ジメチルシリコーンオイル 0.08部
架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(平均粒径:4.98μm) 80部
を用い、ガラス瓶を容器として混合溶液を作製した。これに、分散メディアとして、ガラスビーズ(平均粒径0.8mm)を充填率80%になるように充填し、ペイントシェーカー分散機を用いて18時間分散した。得られた分散溶液にヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)とイソホロンジイソシアネート(IPDI)の各ブタノンオキシムブロック体1:1(質量比)の混合物を、
NCO/OH=1.0
となるように添加し、浸漬塗布用の表面層用塗布液を調製した。
前記弾性層の表面上に表面層用塗布液を2回浸漬塗布し、風乾させた後、温度160℃にて1時間乾燥させ、帯電ローラー(ローラー状の帯電部材)1−1を作製した。
なお、表面層用塗布液に添加する粒子の粒度分布の測定は、島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−7000を用いて行った。測定可能な粒径の範囲は0.015〜500μmである。
(帯電ローラー1−2の作製)
表面層用塗布液に添加する導電性酸化スズ粒子の量を155部とした以外は、帯電ローラー1−1の作製と同様にして帯電ローラー1−2を作製した。
(帯電ローラー1−3の作製)
表面層用塗布液に添加する導電性酸化スズ粒子の量を75部とした以外は、帯電ローラー1−1の作製と同様にして帯電ローラー1−3を作製した。
(帯電ローラー1−4の作製)
表面層用塗布液に添加する導電性酸化スズ粒子の量を180部とした以外は、帯電ローラー1−1の作製と同様にして帯電ローラー1−4を作製した。
(帯電ローラー1−5の作製)
表面層用塗布液に添加する導電性酸化スズ粒子の量を55部とした以外は、帯電ローラー1−1の作製と同様にして帯電ローラー1−5を作製した。
(電子写真感光体の製造例)
〈導電層用塗布液の調製例〉
(導電層用塗布液Aの調製)
酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)55部、結着樹脂としてのフェノール樹脂(商品名:プライオーフェンJ−325、大日本インキ化学工業(株)製、樹脂固形分60%)36.5部、溶剤としてのメトキシプロパノール35部を、直径0.5mmのガラスビーズを用いたサンドミルでディスク回転数1200rpmで3.5時間分散して、分散液を調製した。
この分散液に、表面粗し付与材としてのシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、GE東芝シリコーン(株)製、平均粒径2μm)3.9部、レベリング剤としてのシリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)0.001部を添加して攪拌し、導電層用塗布液Aを調製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.35μmであった。
(導電層用塗布液Bの調製)
SnOの被覆率(質量比率)を10%に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Bを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.35μmであった。
(導電層用塗布液Cの調製)
SnOの被覆率(質量比率)を25%に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Cを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.35μmであった。
(導電層用塗布液Dの調製)
酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)をインジウムドープ型SnO被覆TiO粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Dを作製した。
この導電層用塗布液における酸化スズドープ型酸化インジウム被覆TiO粒子の平均粒径は0.35μmであった。
(導電層用塗布液Eの調製)
SnOの被覆率(質量比率)を10%に変更した以外は導電層用塗布液Dと同様の操作で導電層用塗布液Eを作製した。
この導電層用塗布液における酸化スズドープ型酸化インジウム被覆TiO粒子の平均粒径は0.35μmであった。
(導電層用塗布液Fの調製)
酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)を酸素欠損型SnO被覆TiO粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Fを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆TiO粒子の平均粒径は0.20μmであった。
(導電層用塗布液Gの調製)
酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)をフッ素ドープ型SnO被覆酸化カルシウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Gを作製した。
この導電層用塗布液におけるフッ素ドープ型SnO被覆酸化カルシウム粒子の平均粒径は0.20μmであった。
(導電層用塗布液Hの調製)
酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)をタンタルドープ型SnO被覆酸化ジルコニウム粒子(SnOの被覆率(質量比率)は15%)に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Hを作製した。
この導電層用塗布液におけるタンタルドープ型SnO被覆酸化ジルコニウム粒子の平均粒径は0.20μmであった。
(導電層用塗布液Iの調製)
サンドミルのディスク回転数を1000rpmに変更した以外は導電層用塗布液Cと同様の操作で導電層用塗布液Iを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Jの調製)
サンドミルのディスク回転数を900rpmに変更した以外は導電層用塗布液Cと同様の操作で導電層用塗布液Jを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Kの調製)
サンドミルのディスク回転数を800rpmに変更した以外は導電層用塗布液Cと同様の操作で導電層用塗布液Kを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Lの調製)
サンドミルのディスク回転数を1000rpmに変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Lを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Mの調製)
サンドミルのディスク回転数を1100rpmに変更した以外は導電層用塗布液Bと同様の操作で導電層用塗布液Mを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Nの調製)
サンドミルのディスク回転数を1000rpmに変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Nを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Oの調製)
サンドミルのディスク回転数を900rpmに変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Oを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Pの調製)
サンドミルのディスク回転数を800rpmに変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Pを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Qの調製)
SnOの被覆率(質量比率)を5%に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Qを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
(導電層用塗布液Rの調製)
SnOの被覆率(質量比率)を30%に変更した以外は導電層用塗布液Aと同様の操作で導電層用塗布液Rを作製した。
この導電層用塗布液における酸素欠損型SnO被覆硫酸バリウム粒子の平均粒径は0.57μmであった。
〈電子写真感光体の作製例〉
(電子写真感光体2−1の作製)
押し出し工程および引き抜き工程を含む製造方法にて製造された、長さ257mm、直径24mmのアルミニウムシリンダー(JIS−A3003、アルミニウム合金)を支持体とした。
導電層用塗布液Aを、温度23℃/湿度60%RH環境下で、支持体上に浸漬塗布し、これを30分間140℃で乾燥および熱硬化させることによって、膜厚が30μmの導電層を形成した。
次に、N−メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF−30T、帝国化学産業(株)製)4.5部および共重合ナイロン樹脂(アミランCM8000、東レ(株)製)1.5部を、メタノール65部/n−ブタノール30部の混合溶媒に溶解させて得られた中間層用塗布液を導電層上に浸漬塗布し、これを10分間温度100℃で乾燥させることによって、膜厚が0.6μmの中間層を形成した。
次に、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.5°、9.9°、16.3°、18.6°、25.1°、28.3°に強いピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン10部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX−1、積水化学工業(株)製)5部およびシクロヘキサノン250部を、直径1mmのガラスビーズを用いたサンドミル装置で1時間分散し、次に、酢酸エチル250部を加えて電荷発生層用塗布液を調製した。
この電荷発生層用塗布液を、中間層上に浸漬塗布し、これを10分間温度100℃で乾燥させることによって、膜厚が0.16μmの電荷発生層を形成した。
次に、下記式で示される構造を有するアミン化合物10部、および、
Figure 2011053406
ポリカーボネート樹脂(商品名:Z400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)10部を、ジメトキシメタン30部/クロロベンゼン70部の混合溶媒に溶解させて、電荷輸送層用塗布液を調製した。
この電荷輸送層用塗布液を、電荷発生層上に浸漬塗布し、これを30分間温度120℃で乾燥させることによって、膜厚が18μmの電荷輸送層を形成した。
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2−1を作製した。
また、別途、このアルミニウムシリンダー上に50μmのアルミニウム箔を巻きつけて固定し、その上に上記と同様に導電層、中間層、電荷発生層および電荷輸送層をこの順に形成したものを用いて、電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−1を作製した。
(電子写真感光体2−2の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Bに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−2および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−2を作製した。
(電子写真感光体2−3の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Cに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−3および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−3を作製した。
(電子写真感光体2−4の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Dに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−4および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−4を作製した。
(電子写真感光体2−5の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Eに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−5および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−5を作製した。
(電子写真感光体2−6の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Fに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−6および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−6を作製した。
(電子写真感光体2−7の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Gに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−7および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−7を作製した。
(電子写真感光体2−8の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Hに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−8および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−8を作製した。
(電子写真感光体2−9の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Iに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−9および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−9を作製した。
(電子写真感光体2−10の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Jに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−10および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−10を作製した。
(電子写真感光体2−11の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Kに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−11および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−11を作製した。
(電子写真感光体2−12の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Lに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−12および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−12を作製した。
(電子写真感光体2−13の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Mに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−13および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−13を作製した。
(電子写真感光体2−14の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Nに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−14および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−14を作製した。
(電子写真感光体2−15の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Oに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−15および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−15を作製した。
(電子写真感光体2−16の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Pに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−16および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−16を作製した。
(電子写真感光体2−17の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Qに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−17および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−17を作製した。
(電子写真感光体2−18の作製)
導電層用塗布液Aを導電層用塗布液Rに変更した以外は、電子写真感光体2−1の作製と同様にして電子写真感光体2−18および電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプル2−18を作製した。
(実施例1〜22および比較例1〜12)
上記の方法により作製した帯電ローラーおよび電子写真感光体をHP(株)製レーザービームプリンターHP Color LaserJet CP3505n Printerを、プロセススピードを変更できるように改造した改造機に装着して、15℃/10%RHの環境下にて通紙耐久テストを行い、初期と5000枚通紙耐久後の画像の評価を行った。また、帯電ローラーと電子写真感光体は同一の方法でもう一つのサンプルを作製し、電子写真感光体のみ温度55℃湿度95RH%の環境下にて30日間保管し、該帯電ローラーと該電子写真感光体をHP(株)製レーザービームプリンターのHP Color LaserJet CP3505n Printerの改造機に装着して、温度15℃/湿度10%RHの環境下にて通紙耐久テストを行い、初期と5000枚通紙耐久後の画像の評価を行った。
詳しくは以下のとおりである。
HP Color LaserJet CP3505n Printerを、プロセススピード250mm/sになるように改造した。この改造機を用いて、HP Color LaserJet CP3505n Printerのシアン色用のプロセスカートリッジに作製した電子写真感光体および帯電ローラーを装着し、このカートリッジをシアンのプロセスカートリッジのステーションに装着し、評価を行った。電子写真感光体および帯電ローラーは表1に記載のものを用いた。また電子写真感光体の導電層に用いた導電性金属酸化物の種類と被覆率、非導電性無機粒子の種類、導電層用塗布液調整時の分散回転数と評価に用いた電子写真装置のプロセススピードを表3に記載した。電子写真感光体および帯電ローラーを装着した際に、ニップ幅を測定した。ニップ幅の測定方法としては、一例としてカーボン感圧紙による方法がある。
カーボン感圧紙によるニップ幅測定方法とは、電子写真感光体と、帯電ローラーをプロセスカートリッジに装着する際に、ニップ部分に約25μmのカーボン感圧紙を挟み、帯電ローラーの長手方向を5分割し、対応する箇所の変色部分の幅を測定し、その平均値をニップ幅とする測定方法である。カーボン感圧紙によるニップ幅を測定後、一旦、プロセスカートリッジから、電子写真感光体と帯電ローラーを取外し、再度プロセスカートリッジに電子写真感光体および帯電ローラーを装着して評価する。ニップ幅の測定結果を表2に示す。
前述の帯電ローラーの体積抵抗率の測定方法に従い、使用する帯電ローラーの体積抵抗率を測定した。帯電ローラーの体積抵抗率の測定結果を表2に示す。
通紙時は各色の印字率2%の文字画像をレター紙にて20秒毎に2枚出力する間欠モードでフルカラープリント操作を行い、5000枚の画像出力を行った。
そして、耐久テスト開始時と5000枚終了後に3枚(1ドット桂馬パターンのハーフトーン画像)の画像評価用のサンプルを出力した。
なお、画像の評価は、温度15℃/湿度10%RHの環境下の耐久テストおよび温度55℃湿度95RH%の環境下にて30日間保管後の温度15℃/湿度10%RHの環境下の耐久テストにおいて帯電スジについての評価を行った。評価結果を表4に示す。
画像の評価の基準は以下のとおりである。
帯電スジに関しては、1ドット桂馬パターンのハーフトーン画像に対して下記の基準にしたがって評価した:
5:帯電スジが全くなし、
4:帯電スジがほとんどなし、
3:帯電スジがわずかに観測される、
2:帯電スジが観測される、
1:帯電スジがはっきりわかる。
また、各実施例、比較例における帯電ローラーと電子写真感光体のニップ幅を前述のように測定し、該ニップ幅と該電子写真装置のプロセススピード(mm/sec)とから下記式(1)より求められる周波数fHzにおける該電子写真感光体の誘電損失tanδを電子写真感光体の誘電損失tanδ測定用サンプルを用いて、前述の電子写真感光体の誘電損失tanδ測定方法に従い測定した。測定結果を表3に示す。
f=P/X (1)
上記式(1)中、Xは、帯電ローラーと電子写真感光体とのニップ幅(mm)を示し、Pは、電子写真装置のプロセススピード(mm/sec)を示す。
(実施例23〜26)
帯電ローラーを電子写真感光体に押し当てるバネのバネ圧を変化させ、表2に示すようにニップ幅を変更した。また、HP(株)製レーザービームプリンターHP Color LaserJet CP3505n Printerのプロセススピードを表1のように変更した。評価に用いた電子写真装置のプロセススピードを表3に記載した。これらニップ幅と、プロセススピードの変更以外は実施例1と同様に評価した。その結果を表1〜4に示す。
以上のように、帯電ローラーの体積抵抗率が1010Ωcm以上1012Ωcm以下であり、また、電子写真感光体が、支持体上に導電層、中間層および感光層をこの順に有し、該導電層が導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子を含有し、該導電性金属酸化物の被覆率が該無機粒子の質量に対して10質量%以上25質量%未満であり、上記式(1)から求められる周波数fHzにおける該電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.020以上0.500以下である電子写真装置において、苛酷な条件で保管した後でも初期から耐久後まで、帯電横スジによる画像欠陥が発生しない電子写真装置を提供することができる。
実施例に記載のように、電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.035以上0.300以下の場合には、より効果があり、さらには電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.050以上0.100以下の場合にはより効果が顕著に現れた。
また、電子写真装置のプロセススピードが変わっても本発明の効果は得られた。
Figure 2011053406
Figure 2011053406
Figure 2011053406
Figure 2011053406
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(転写ローラー)
7 クリーニング手段(クリーニングブレード)
8 定着手段
9 プロセスカートリッジ
10 案内手段
P 転写材(紙など)
201 帯電部材(帯電ローラー)
201−1 表面層
201−2 導電性弾性層
201−3 支持部材(導電性支持体)
201−4 加圧当接用バネ
202 被帯電体(電子写真感光体)
2 帯電ローラー
3 帯電バイアス印加電源
15 ステンレススチール製の円筒電極
16 抵抗
17 レコーダー

Claims (4)

  1. 電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有する電子写真装置であって、該帯電手段が、該電子写真感光体にニップを持って接触させたローラー状の帯電部材に直流電圧のみを印加して該電子写真感光体を帯電する接触帯電手段であり、該現像手段が、現像剤を担持させた現像剤担持体を該電子写真感光体に接触させることにより現像を行う接触現像手段である電子写真装置において、
    該ローラー状の帯電部材の体積抵抗率が、1010Ωcm以上1012Ωcm以下であり、
    該電子写真感光体が、支持体上に導電層、中間層および感光層をこの順に設けてなり、
    該導電層が、導電性金属酸化物を非導電性無機粒子に被覆させてなる粒子を含有し、
    該導電性金属酸化物の被覆率が、該非導電性無機粒子の質量に対して10質量%以上25質量%未満であり、
    下記式(1)から求められる周波数fHzにおける該電子写真感光体の誘電損失tanδが、0.020以上0.500以下である
    ことを特徴とする電子写真装置:
    f=P/X (1)
    (式(1)中、Xは、該ローラー状の帯電部材と該電子写真感光体とのニップ幅(mm)を示し、Pは、該電子写真装置のプロセススピード(mm/sec)を示す。)。
  2. 前記誘電損失tanδが、0.035以上0.300以下である請求項1に記載の電子写真装置。
  3. 前記誘電損失tanδが、0.050以上0.100以下である請求項1に記載の電子写真装置。
  4. 前記非導電性無機粒子が、硫酸バリウムである請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真装置。
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