JP2013214066A - 運搬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低摩擦性オーバーコートをＢＣＲ帯電システムと共に使用しても、優れた画質および帯電性能により、感光体の耐用年数を延ばすこと。
【解決手段】画像形成装置内で使用する塗布器３５は、エラストマーのマトリクス、およびエラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料を含む。この塗布器３５のブレードは、表面３４に対して後続位置に配置され、機能性材料がエラストマーのマトリクスからこの表面３４に拡散されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本明細書は、一般には、画像化部材、感光体および光伝導体等の表面への機能性材料または潤滑剤の運搬に関する。

電子写真または電子写真印刷において、典型的には感光体として知られる電荷保持面を静電帯電させ、次いで原画像の光パターンに露光して、それに従って表面を選択的に放電させる。感光体上の得られた帯電部および放電部のパターンは、原画像に合致した潜像として知られる静電荷パターンを形成する。潜像は、それを、トナーとして知られる微細な静電誘引可能な粉末と接触させることによって現像される。トナーは、感光体表面の静電荷によって画像部上に保持される。このようにして、複写または印刷される原物の光画像に合致したトナー画像が生成される。次いで、トナー画像を基材または支持部材（例えば紙）に直接、または中間転写部材の使用を介して転写し、画像をそれに固定して、複写または印刷される画像の永久的な記録物を形成してもよい。現像に続いて、電荷保持面に残された過剰のトナーを表面から一掃する。この方法は、原物からの光レンズ複写、またはラスタ・アウトプット・スキャナ（ＲＯＳ）などによる電子的に生成もしくは記憶された原物の印刷に有用であり、帯電した表面を様々な方法で画像の様に放電させることができる。

記載の電子写真複写方法は、周知であり、原稿の光レンズ複写に広く使用されている。例えば、電子的に生成、または記憶された画像に応答して電化保持面に電荷を帯電させるデジタルレーザ印刷および複写などの他の電子写真印刷用途でも同様の方法が存在する。

感光体の表面を帯電させるために、米国特許第４，３８７，９８０号明細書および米国特許第７，５８０，６５５号明細書に開示されているような接触式帯電デバイスが使用されてきた。「バイアス帯電ロール」（ＢＣＲ）とも呼ばれる接触式帯電デバイスは、ＤＣ電圧に、ＤＣ電圧のレベルの２倍未満のＡＣ電圧が重畳された電源からの電圧が供給される導電性部材を含む。帯電デバイスは、画像担持部材（感光体）表面に接触し、この画像担持部材が帯電される部材である。

電子写真用感光体をいくつかの形で提供することができる。例えば、感光体は、例えば、ガラス状セレンなどの単一材料の均一層であってもよく、または、光伝導層と別の材料とを含有するコンポジット層であってもよい。それに加え、感光体を層状にしてもよい。多層感光体または多層画像化部材には、少なくとも層が２つあり、基材と、導電層と、場合によりアンダーコート層（時に、「電荷遮断層」または「正孔遮断層」と呼ばれる）と、場合により接着層と、光発生層（時に、「電荷発生層」、「電荷を発生する層」または「電荷発生剤の層」と呼ばれる）と、電荷輸送層と、場合によりオーバーコーティング層と、を可撓性ベルトの形態、または剛性のドラム構造のいずれかで含むことができる。この多層構造では、感光体の活性層は、電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）である。これらの層間の電荷輸送を高めると、感光体の性能が高まる。多層の可撓性感光体部材は、感光体を望ましい平坦な状態にするために、基材の裏側、つまり電気活性層の反対側にアンチカール層を備えていてもよい。

近年、有機感光体が電子写真複写の用途で幅広く使用されるようになってきた。これは、この有機感光体が、安い費用で簡単に用意でき、機械的可撓性を有し、廃棄が簡単で環境維持が可能といった長所を有するためである。しかし、繰り返し帯電する間にマイクロコロナが生成され、このマイクロコロナにより、有機光伝導体が損傷し、画像化面の急速な摩耗を引き起こし、感光体の耐用年数を縮める。

また、感光体の耐用年数をさらに延ばすために、感光体を保護し、耐摩耗性などの性能を向上させるために、オーバーコート層が使用されてきた。しかし、これらの低摩耗性オーバーコートは、摩耗速度が特定の速度まで上昇するため、多湿環境でのＡゾーン欠損による画質の劣化を招く。さらに、Ａゾーンにおける低摩擦性オーバーコートに関連する摩擦の増加により、高摩擦／トルクによるモータの故障、およびブレードの損傷などのＢＣＲ帯電システムに伴う重大な問題が発生する。そのため、低摩擦性オーバーコートをＢＣＲ帯電システムと共に使用することはいまだに課題を多く抱え、優れた画質および帯電性能により、感光体の耐用年数を延ばす方法を見出す必要がある。

本明細書では、画像形成装置内で使用する塗布器を開示する。この塗布器は、ブレード塗布器を含み、このブレード塗布器が、エラストマーのマトリクスと、このエラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料とを含む。塗布器のブレードは、表面に対して後続位置に配置され、そこから、機能性材料がエラストマーのマトリクスから表面に拡散される。

本明細書では、その上で静電潜像を現像する電荷保持面を有する画像化部材を含む画像形成装置を開示する。この画像化部材は、基材と、この基材上に配置される光伝導部材とを含む。この画像形成装置は、帯電ユニットを含み、この帯電ユニットが、画像化部材上に静電荷を帯電させて所定の電位にする。画像形成装置は、画像化部材の表面、または帯電ユニットの表面に接触して配置される塗布器を含む。この塗布器は、エラストマーのマトリクスと、このエラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料とを含むブレード塗布器とを含み、この塗布器のブレードは、画像化部材の表面、または帯電ユニットの表面に対して後続位置に配置される。

本明細書では、画像形成装置内で使用する塗布器を開示する。この塗布器は、ブレード塗布器を含み、このブレード塗布器は、エラストマーのマトリクス、およびこのエラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料を含む第１の層と、この第１の層の上に配置されたエラストマーを含む第２の層とを含み、第２の層が表面に対して後続位置に配置され、機能性材料が第２の層を介して表面に拡散される。

図１は、本発明の実施形態によるドラム形状の画像化部材の断面図である。 図２は、本発明の実施形態によるベルト形状の画像化部材の断面図である。 図３は、本発明の実施形態によるブレード塗布器を実装するシステムの断面図である。 図４は、本発明の実施形態によるブレード塗布器を実装する別のシステムの断面図である。 図５は、本発明の実施形態によるブレード塗布器を実装する別のシステムの断面図である。 図６は、本発明の実施形態によるブレード塗布器の側面図である。 図７は、本発明の実施形態によるブレード塗布器の側面図である。 図８は、本発明の実施形態によるブレード塗布器の側面図である。 図９は、本発明の種々の実施形態のブレード塗布器の先端の側面図である。 図１０は、本明細書で記載した実施形態によるシステムを用いて、印刷されたＡゾーン欠損による結果を明示するテスト印刷物の図である。

開示される実施形態は、一般に画像化部材の表面で潤滑剤として機能する機能性材料の層を塗布するための運搬塗布器に関する。機能性材料の層は、湿気および／または表面への混入物質に対するバリアとして機能し、これにより、画像化部材の表面を保護する。潤滑剤を塗布することにより、耐摩耗性が向上させ、摩擦を低減し、高湿度状態でのＡゾーン欠損による画像欠陥が削減される、これにより、画像化部材における電子写真方式の性能が向上する。

感光体（Ｐ／Ｒ）の耐用年数を延ばすことで、大幅なコスト削減が可能になる。一般に、Ｐ／Ｒの耐用年数の延長は、耐摩耗性オーバーコートを使用することで達成される。しかし、耐摩耗性オーバーコートは、Ａゾーン欠損（高湿度で生じる印刷欠陥）を招く。たいていの有機感光体材料は、Ａゾーン欠陥を抑制するために、２ｎｍ／Ｋサイクル（スコロトロン帯電システム）、または約５ｎｍ／Ｋサイクルから約１０ｎｍ／Ｋサイクル（ＢＣＲ帯電システム）の最小摩耗速度を必要とする。さらに、耐摩耗性のオーバーコート層により、高摩擦／トルクが発生し、これがモータの故障や印刷の初期段階でのブレードの損傷などの、ＢＣＲ帯電システムに伴う問題を誘発し、印刷物にトナーの縞が発生する。

図１は、ドラム形状を有する多層の電子写真用画像化部材または感光体の例示的な一実施形態である。さらに、基材は、円筒形構造であってもよい。図で確認できる通り、例示的な画像化部材は、剛性の支持基材１０と、導電性接地面１２と、アンダーコート層１４と、電荷発生層１８と、電荷輸送層２０とを含む。随意的に、電荷輸送層２０の上に配置されるオーバーコート層３２を含むことができる。基材１０は、金属、金属合金、アルミニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バナジウム、ハフニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、タングステン、モリブデン、およびこれらの混合物からなる群から選択される材料でよい。また、基材１０は、金属、重合体、ガラス、セラミック、および木材からなる群から選択される材料を含むことができる。

電荷発生層１８と、電荷輸送層２０とにより、本明細書に記載の画像化層を、２枚の分離層として形成する。この図に示されているものに代わりに、電荷発生層１８を電荷輸送層２０の上に配置さすることもできる。あるいは、これらの層の機能的要素を単一の層に統合することができることは理解されよう。

図２は、本発明の実施形態による、ベルト形状を有する画像化部材または感光体を示す。示されているように、このベルト形状では、アンチカール裏側コーティング１と、支持基材１０と、導電性接地面１２と、アンダーコート層１４と、接着層１６と、電荷発生層１８と電荷輸送層２０とを設ける。随意的に、オーバーコート層３２、および接地片１９も含むことができる。ベルト形状を有する例示的な感光体が、米国特許第５，０６９，９９３号明細書に開示されている。

上述のように、電子写真用画像化部材は一般に、基材層と、基材の上に配置された画像化層と、随意的な画像化層の上に配置されるオーバーコート層とを少なくとも含む。さらなる実施形態では、画像化層は、基材の上に配置される電荷発生層と、電荷発生層の上に配置される電荷輸送層とを含む。その他の実施形態では、アンダーコート層が含むことができ、このアンダーコート層は、一般的に、基材と画像化層の間に置かれるが、さらなる層が存在し、これらの層の間に置かれていてもよい。特定の実施形態では、画像化部材はアンチカール裏側コーティング層も含むことができる。電子写真印刷の画像化プロセスで、この画像化部材を用いることができる。最初に、導電層の上に光伝導性絶縁層を含む電子写真用平板、ドラム、ベルトなど（画像化部材または感光体）の表面を均一に静電的に帯電させる。次いで、画像化部材に所定のパターンの活性化電磁放射線、例えば、光を照射する。この放射線が、光伝導性絶縁層上の照射された領域の電荷を選択的に消散させ、静電潜像だけを後に残す。次いで、この静電潜像を現像し、光伝導性絶縁層の表面上に、極性が同じまたは反対の帯電粒子を堆積させることによって、可視化画像を作成することができる。次いで、この作成された可視化画像を、画像化部材から直接、または（例えば、転写部材または他の部材により）間接的に印刷基材（例えば、透明物または紙）に転写してもよい。再利用可能な画像化部材を用いると、画像化プロセスを多数回繰り返すことができる。

一般的な印刷品質の問題は、これらの感光体層の品質、および相互作用に強く依存する。例えば、接触帯電器と、化学重合によって得られるトナー（重合トナー）とを組み合わせて感光体を使用するとき、接触帯電によって生成される放電生成物、または清掃工程後に残る重合トナーによって、感光体表面が汚染されることによって画質が悪化する恐れがある。さらに、繰り返し何度も使用することによって、各サイクル中、画像化のために感光体を清掃、および／または調製するために用いる別の機械サブシステムの構成要素との間で、感光体の最外層が高いレベルの摩擦接触に晒される。機械サブシステムの構成要素との、周期的な機械的相互作用に繰り返し晒されると、感光体の最外側の有機感光体層の表面が摩擦によりひどく摩耗し、感光体の有用耐用年数が著しく短縮される可能性がある。最終的に、生じた摩耗が感光体の性能を悪化させ、それにより画質も悪化する。感光体のどこかで電荷が蓄積することによって、別の種類の一般的な画像欠陥が生じることも考えられる。結果的に、連続的な画像を印刷するとき、その蓄積された電荷が、その時点の印刷画像の画像密度を変えてしまい、すでに印刷された画像があらわれてしまう。電子写真方式のプロセスでは、転写ステーションからの空間的にばらつきのある量の正電荷が、感光体表面上に存在する。このばらつきが十分に大きくなると、それ自体が次の電子写真方式のサイクルで画像電位のばらつきとしてあらわれ、欠陥として出力されることになる。

感光体の耐用年数を延ばすための従来からあるアプローチは、耐摩耗性のオーバーコート層を塗布することである。バイアス帯電ローラ（ＢＣＲ）による帯電システムの場合、オーバーコート層により、Ａゾーンでの欠損（すなわち、Ａゾーン：２８℃、８５％ＲＨで生じる画像の欠陥）と感光体の摩耗速度との間で二律背反が招かれる。例えば、ほとんどの有機光伝導体（ＯＰＣ）材料の設定は、Ａゾーンでの欠損を抑制するために、ある程度の摩耗速度を必要とするため、感光体の耐用年数が制限される。しかし、本発明の実施形態では、画像欠損の減少などの感光体の画質を維持しながら、感光体の摩耗速度を低下させることが実証されている。本発明の実施形態では、ＢＣＲ帯電システムに対する、耐用年数を著しく長くした感光体技術が提供される。

機能性材料（パラフィンオイル等）を感光体の表面に連続して塗布する、ローラ型塗布器が、米国特許出願番号第１３／２７９，９８１号明細書、および米国特許出願番号１３／３２６，４１４号明細書に開示されている。薄い機能性材料の層を塗布することにより、Ａゾーン欠損に対処し、クリーニングブレードのチャタリングを緩和し、ＢＣＲ上のトナー／添加剤の汚染を削減する。しかし、このローラ型塗布器には問題を抱えている。回転中、感光体、またはＢＣＲの表面に対する、その全長に沿ったローラの接触力を制御することが難しく、これにより、運搬ローラからのオイルの拡散率に影響を及ぼし、特に、感光体またはＢＣＲの表面の両端でオイルが不均等に塗布される。その結果、数枚印刷した後、過度の量のオイルが分配されることにより、ページ全般に渡るトナー濃度が不均一となり、画像の縁が中央より暗くなる。これにより、さらにクリーニングブレードによる感光体の表面（Ｐ／Ｒ）の清掃が非効率的になるため、経時的にトナーや添加剤で運搬ローラが汚染される。トナー粒子がＢＣＲの表面に不均等に塗布され、その表面を汚染する。

本明細書では、Ｐ／Ｒ面の表面にパラフィンオイルなどの機能性材料の超薄層を塗布することができるブレード型塗布器を開示する。このブレードは、後続位置に配置される。このブレード型塗布器により、Ｐ／Ｒ表面の全長に渡りムラの少ない状態で、ブレードの接触力がより均等に分配され、ローラ型塗布器に対する問題を最小限とする。材料の力学的性質、および／または、ブレードがＰ／Ｒ表面に接触する角度を調整することで、容易に、且つ本質的に接触力に対処する。このブレードの構成は、ローラの構成に対して、次のような長所を有する。：ｉ）サイズがよりコンパクトである。ｉｉ）コストと製造の複雑さを抑える。ｉｉｉ）最適化、および他のシステムとの組合せを容易にする簡単な幾何学形状などの優位性を有する。

図３に示すブレード塗布器３５は、以下の特性を有する。ブレード塗布器３５は、感光体の表面３４に対して、後続位置に配置される。ブレード塗布器３５は、ブラケット３１、およびブレードクランプ３３などの保持機構により、後続位置に保持される。この後続位置とは、Ｐ／Ｒが回転するときＰ／Ｒの表面が、ブレード塗布器３５を引きずる位置を意味する。ブレードクランプ３３は、ブレード塗布器３５を所定の位置に固定するための鋸歯の溝を含む。金属ブレードブラケット３１は、金属またはプラスチックから作ることができ、磁気的に、または機械的にＰ／Ｒの筺体に取り付けられる。

ブレード塗布器３５は、エラストマーのマトリクスからなり、その中にはパラフィンオイルなどの機能性材料が散在する。この機能性材料は、エラストマーのマトリクスを介して、Ｐ／Ｒ表面上に拡散される。機能性材料の調量は、ブレードと、Ｐ／Ｒの表面との間の接触圧により制御することができる。

図３に示す構成では、ブレード塗布器３５により、長時間の印刷中のＡゾーン欠損、および高摩擦を抑えることができ、感光体の耐用年数を延ばしている。低摩擦性オーバーコートに覆われたＰ／Ｒにより招かれるＢＣＲ上の汚染も、ブレード塗布器３５により効果的に抑えられる。このブレード塗布器３５は、サイズがコンパクトで、安価で、容易に実装することができる。

図４には、画像形成装置内のＢＣＲ帯電システムが示される。示されているように、この画像形成装置は、感光体３４と、ＢＣＲ４６と、ブレード塗布器３５とを含む。ブレード塗布器３５は、感光体３４と接触して、機能性材料の超薄層を感光体の表面３４上に塗布する。続いて、ＢＣＲ４６により、感光体３４が、ほぼ均一に帯電されて、電子写真方式の再生プロセスを開始する。次いで、帯電感光体３４に光画像を照射して、感光部材（図示せず）上に静電潜像を生成する。続いて、この潜像は、トナー現像器４０によりに現像されて、可視化画像となる。その後、現像されたトナー画像は、感光体３４から記録媒体を介して、コピーシート、またはいくつかの別の画像支持基材に転写され、そこで原稿の再生物（図示せず）を作るためにこの画像は、永久的に貼り付けられる。次いで、感光体の表面は一般にクリーナ４２を用いて清掃され、続く画像化サイクルの調整のために感光体の表面から全ての余剰現像材料を取り除く。

図５には、別の実施形態の画像形成装置内のＢＣＲ帯電システムが示される。示されているように、この画像形成装置は、感光体３４と、ＢＣＲ４６と、ブレード塗布器３５とを含む。ブレード塗布器３５は、ＢＣＲ４６と接触し、このＢＣＲ４６が、今度は感光体３４と接触して、機能性材料の超薄層を感光体の表面３４に塗布する。ＢＣＲ４６は、ほぼ均一に感光体３４を帯電させて、電子写真方式の再生プロセスを開始する。次いで、帯電した感光体に光画像を照射して、感光部材（図示せず）上に静電潜像を形成する。続いて、この潜像が、トナー現像器４０により現像されて、可視化画像となる。その後、現像されたトナー画像は、感光体部材から記録媒体を介して、コピーシートまたはその他の画像支持基材に転写され、そこで原稿の再生物（図示せず）を作るために、この画像は、永久的に貼り付けられる。次いで、感光体の表面は一般にクリーナ４２を用いて清掃され、続く画像化サイクルの調整のために感光体の表面から全ての余剰現像材料を取り除く。

図６に示すブレード塗布器３５の一実施形態では、ブレード塗布器３５を含むシステムの構成要素には、エラストマーのマトリクス６１の単一層６３が含まれ、この単一層６３は、多孔質材料６２を有する。層６３の孔内、または多孔質材料６２内に、機能性材料が散在する。実施形態では、ブレード塗布器３５は、孔６２より、むしろ多孔質材料を含んで、機能性材料を保持する。

図７に示すブレード塗布器の一実施形態では、Ｐ／Ｒ、またはＢＣＲの表面に機能性材料を調量するための、エラストマー材料から形成された第２の層６４が示される。層６４は、Ｐ／Ｒ３４の表面に対して、後続位置に配置される。層６４は、層６３の上に配置される。図７では、ブレード塗布器３５が層６３と、孔または多孔質材料６２とを有するエラストマーのマトリクス６１を含む。機能性材料は、層６３の孔内、または多孔質材料６２内に散在する。実施形態では、ブレード塗布器３５は、孔よりむしろ多孔質材料を含んで、機能性材料を保持することができる。

図８に示すブレード塗布器の実施形態では、Ｐ／Ｒ、またはＢＣＲの表面に機能性材料を調量するための、エラストマー材料から形成された第２の層６４が示される。第２の層６４は、層６３を取り囲む。第２の層６４は感光体、またはＢＣＲの表面への機能性材料の分配を制御する。図８では、ブレード塗布器３５は、孔、または多孔質材料６２を有する層６３、およびエラストマーのマトリクス６１を含む。機能性材料は、層６３の孔内または多孔質材料６２内に散在する。機能性材料の濃度は、層６３内の方が、第２の層６４内より高い。

接触長全般に渡るＰ／Ｒの表面に接触するブレード塗布器のエッジの接触力は、制御可能である。実施形態では、約１０ｇから約６０ｇの接触力、または約１５ｇから約５０ｇの接触力、または約１５ｇから約４０ｇの接触力が実現される。ブレードと、Ｐ／Ｒとの間の接触力は、ブレードの材料の剛性、接触角度、および／または幾何学形状を変更することで容易に調整可能である。

図６、図７および図８に示す実施形態では、ブレード塗布器３５の厚さを、必要な用途に応じて変更することができる。特定な実施形態では、ブレード塗布器の厚さは、約０．１ｍｍから約５０ｍｍの間である。実施形態では、ブレード塗布器の厚さは約１ｍｍから約３０ｍｍの間、または約５ｍｍから約２５ｍｍの間である。図７および図８に示す実施形態では、層６４の厚さは、約０．０１μｍから約５ｍｍの間である。

ブレード３５の先端では幾何学形状を成形することができる。実施形態のブレード３５の先端９０の形状に関する断面図を図９に示す。これらの形状には、多角柱、三角柱、立方体、または球が含まれる。先端形状の方向は変更可能である。

実施形態では、層６３は、約１０ｎｍから約１００μｍの間のサイズの孔、または約２０ｎｍから約５０μｍの間のサイズの孔、または約５０ｎｍから約１０μｍの間のサイズの孔を有する。図７および図８に示す実施形態では、層６４は、約１μｍより小さい孔、または約５００ｎｍより小さい孔、または約３００ｎｍより小さい孔、または１００ｎｍより小さい孔、または５０ｎｍより小さい孔を有する。ブレード塗布器３５は、Ｐ／Ｒの表面と接触するブレードの先端で幾何学形状を有することができる。示されている幾何学形状は直角であるが、実施形態では先端を成形することができる。

実施形態では、層６３は、エラストマー６１内に散在する多孔質材料６２を有する。多孔質材料６２は、約５０パーセントから約９９．９パーセントの間の気孔率を有する。この多孔質材料は、機能性材料を格納するための容器として機能する。多孔質材料の孔は、約２ｎｍから約５０μまでのサイズを有する、または孔は、約１０ｎｍから約２０μまでのサイズを有する、または孔は、約１００ｎｍから約１７μまでのサイズを有する。多孔質材料の孔には、機能性材料が充填される。ブレード塗布器内に層６４が設けられると、エラストマー材料、および機能性材料を含む層からの、機能性材料の拡散の制御を、この層６４により容易にすることができる。ブレード塗布器は、機能性材料の超薄膜を感光体の表面に直接、または間接的のいずれかにより塗布し、ｉ）Ｐ／Ｒと、クリーニングブレードとの間の摩擦を抑え、ｉｉ）Ａゾーン欠損を取り除き、この両方により、画質が改善される。

個体の多孔質材料、例えば、シリカエアロゲルを組み込むことで、運搬ローラ内に格納される機能性材料（特に、エラストマーのマトリクスと互換性のない材料）の量を増加させる。パラフィンオイルとポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）とは混合せず、これにより、ＰＤＭＳのマトリクス内に散在可能なパラフィンオイルの量は、その層の約３３重量パーセントに制限される。シリカエアロゲルは、９９．９パーセントまでの気孔率を有することできるため、パラフィンオイルを吸収し、エラストマーのマトリクス内で、安定して分散させる。本明細書に記載する運搬ローラにより、運搬ローラ内に大量の機能性材料を格納し、その全般的な耐用年数を延ばす方法が提供される。

本発明の実施形態では、機能性材料の層を感光体の表面に直接、または帯電ローラを介する、いずれかで分配する運搬装置およびシステムを用いる。機能性材料は、感光体表面に塗布され、潤滑剤として、および／または、湿気および表面への混入物質に対するバリアとして機能し、例えば、Ａゾーン環境などの高湿度状態における電子写真方式の性能を改善する。超薄層は、ナノ単位または分子レベルで提供することができる。

実施形態では、感光体上に機能性材料を分配するブレード塗布器を含む画像形成装置を提供する。この装置は一般に、画像化部材と、画像化部材の表面と接触して配置される帯電ローラを含む帯電ユニットと、帯電ローラの表面と接触して配置される運搬ユニットと、を含み、ブレード塗布器が、機能性材料の層を帯電ローラの表面に塗布し、次に帯電ローラが、機能性材料の層を画像化部材の表面上に塗布する。実施形態では、ブレード塗布器が、機能性材料を画像化部材の表面に直接分配する。

本発明の実施形態では、機能性材料は、ブレード塗布器３５の層６３内の孔または多孔質材料６２に含まれ、感光体の表面（図４）に塗布される、または機能性材料はＢＣＲ４６（図５）表面に塗布される。機能性材料は、画像化部材の表面（図４）に直接転移する、またはＢＣＲの表面（図５）を介して間接的に転移する。本発明の実施形態により、十分な量の機能性材料を含んで、機能性材料の超薄層をＢＣＲの表面／感光体に連続して供給するよう製造されたブレード塗布器が示されている。

実施形態では、機能性材料は、有機化合物または無機化合物、低重合体または重合体、またはそれらの混合物でよい。機能性材料は、液体、ろう、またはゲル、およびそれらの混合した形態でよい。機能性材料はまた、潤滑性材料、疎水性材料、疎油性材料、両親媒性材料、およびそれらの混合物からなる群から選択され得る。例示の機能性材料には、例えば、炭化水素、フッ化炭素、鉱油、合成潤滑油、天然潤滑油、およびそれらの混合物からなる群から選択される液体材料が含まれ得る。機能性材料は、その機能性材料の感光体表面への吸収を促進する官能基、および、随意的には、感光体表面を化学的に変化させる反応基を含むことができる。例えば、機能性材料には、パラフィン合成物、アルカン、フルオロアルカン、アルキルシラン、フルオロアルキルシラン、アルコキシシラン、シロキサン、グリコールまたはポリグリコール、鉱油、合成潤滑油、天然潤滑油、またはそれらの混合物が含まれ得る。

実施形態では、図６または図７のブレード塗布器３５は、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリエステル、フルオロシリコーン、ポリオレフィン、フルオロエラストマー、合成ゴム、天然ゴム、およびそれらの混合物からなる群から選択される重合体で構成される。

多孔質材料４２は、ゲル粒子、セラミック粒子、重合体、発泡木材および発砲ガラスからなる群から選択される。多孔質材料４２の気孔率は約５０パーセントから約９９．９パーセントの範囲である。実施形態では、多孔質材料の気孔率は約６０パーセントから約９９パーセントまでの範囲、または約６５パーセントから約９５パーセントまでの範囲である。多孔質材料および機能性材料は、ブレード塗布器３５の約５０重量パーセントから約９０重量パーセントを含む。実施形態では、多孔質材料および機能性材料は、層６３の約５５重量パーセントから約８５重量パーセント、または層６３の多孔質材料および機能性材料は約６０重量パーセントから約８０重量パーセントを含む。

エアロゲルとは、一般的な用語では、間隙流体を取り除き、間隙流体を空気で置き換えることによって固相に乾燥されたゲルとして説明することができる。本明細書に使用される「エアロゲル」とは、主としてゲルから形成される、一般に超低密度の固体状セラミックである材料のことを指す。したがって、「エアロゲル」という用語を用いて、ゲルが乾燥時にほとんど収縮せず、その気孔率および関連する特性を維持するように乾燥されるゲルのことを示す。これに対して、「ヒドロゲル」は、間隙流体が水性液である湿性ゲルを示すために使用される。「間隙流体」という用語は、孔の要素（複数可）の形成時に孔の構造体内に含まれる液体のことを示す。超臨界乾燥などにより乾燥すると、著しい量の空気を含むエアロゲル粒子が形成され、これにより、低密度の固体、および大きな表面積がもたらされる。したがって、様々な実施形態において、エアロゲルは、質量密度が低いこと、比表面積が大きいこと、および気孔率が非常に高いことによって特徴づけられる低密度の微孔質材料である。特に、エアロゲルは、多数の小さな相互接続する孔を含む固有の構造によって特徴づけられる。溶剤を取り除いた後、重合材料を不活性雰囲気中で熱分解して、エアロゲルを形成する。

任意の好適なエアロゲル成分を使用することができる。実施形態では、エアロゲル成分を、例えば、無機エアロゲル、有機エアロゲル、炭素エアロゲル、およびそれらの混合物から選択することができる。特定の実施形態では、セラミックのエアロゲルを好適に使用することができる。これらのエアロゲルは、一般的にはシリカで構成されるが、アルミナ、チタニアおよびジルコニアなどの金属酸化物、または炭素で構成することもでき、随意的には、金属などの他の元素をドープすることができる。いくつかの実施形態では、エアロゲル成分は、ポリマーエアロゲル、コロイダルエアロゲル、およびそれらの混合物から選択されるエアロゲルを含むことができる。

実施形態のエアロゲル粒子は、約５０パーセント〜約９９．９パーセントの気孔率を有し得、エアロゲルは、９９．９パーセントの空間を含み得る。実施形態では、エアロゲル粒子は、約５０パーセント〜約９９．０パーセントの気孔率、または５０パーセント〜約９８パーセントの気孔率を有する。実施形態では、エアロゲル成分の孔は、約２ｎｍ〜約５００ｎｍの直径、または約１０ｎｍ〜約４００ｎｍの直径、または約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの直径を有し得る。特定の実施形態では、エアロゲル成分は、孔の直径が１００ｎｍ未満、さらには約２０ｎｍ未満で、５０％を超える気孔率を有し得る。例えば、ある実施形態では、エアロゲル粒子は、５〜１５μの平均粒子サイズ、９０％以上の気孔率、４０〜１００ｋｇ／ｍ^３のかさ密度、および６００〜８００ｍ^２／ｇの表面面積を有するシリカ／ケイ酸塩でよい。

特定な一例としては、市販の化学処理済み粉末である、約５〜１５μサイズを有する「Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ＶＭ−２２７０ Ａｅｒｏｇｅｌ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ」が挙げられるが、これに限定はしない。

実施形態では、ブレード塗布器３５は、ポリシロキサン、シリコーン、ポリウレタン、ポリエステル、フルオロシリコーン、ポリオレフィン、フルオロエラストマー、合成ゴム、天然ゴム、およびそれらの混合物からなる群から選択される重合体から構成されたエラストマーのマトリクスを含む。

実施形態では、図６のブレード塗布器３５は、鋳型を用いて多孔質材料６２を有するエラストマー材料を鋳造したものである。鋳造後、エラストマーのマトリクスを硬化させる。ブレード塗布器３５に、パラフィンなどの機能性材料を浸透させて充填する。硬化終了後、多孔質材料および機能性材料を含むエラストマーのマトリクスを、鋳型から取り出す。実施形態では（図７）、架橋性のエラストマー重合体を混ぜて、層６４を用意し、次いで鋳型を用いて、この混合物をブレード塗布器３５の表面上で鋳造する。次いで、このエラストマー材料を硬化させて、運搬部材を形成する。

特定の実施形態では、ブレード塗布器３５は、パラフィンが充填されたポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であり、このＰＤＭＳが、多孔質材料６２を含む。パラフィンを、架橋性ＰＤＭＳおよびエアロゲル粒子などの多孔質材料６２に混合させて、パラフィンが充填されたシリコーンのブレード塗布器３５を用意し、次いで、鋳型を用いて、この混合物を鋳造する。鋳造後、ＰＤＭＳを硬化させる。ブレード塗布器３５に、パラフィンなどの機能性材料を浸透させて充填する。硬化終了後、ブレード塗布器３５を鋳型から取り出す。実施形態では、架橋性ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を混合して層６４を用意して、次いで、鋳型を用いてこの混合物を鋳造してブレード塗布器３５を形成する。実施形態では、架橋性ＰＤＭＳの液体は、２つの成分系、すなわち、基剤および硬化剤から用意される。さらに別の実施形態では、基剤および硬化剤は、層６３と層６４の両方で、約５０：１〜約２：１の重量比、または約２０：１〜約５：１の重量比で存在する。実施形態では、層６３のエラストマー材料に対する多孔質材料および機能性材料の重量比は、約２０：１〜約１：５の重量比、または約１０：１〜約１：５の重量比、または約３：１〜約１：３の重量比である。

以下に、光伝導体の実施形態について説明する。

オーバーコート層
その他の画像化部材の層には、例えば、随意的にオーバーコート層３２が含まれ得る。所望すれば、随意的にオーバーコート層３２を電荷輸送層２０の上に配置して、画像化部材表面を保護し、その上、耐摩耗性を向上させることができる。実施形態では、オーバーコート層３２は、約０．１マイクロメートル〜約１５マイクロメートルの範囲の厚さ、または約１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有し得、特定な実施形態では、約３マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有し得る。これらのオーバーコート層は、一般に電荷輸送要素、および随意的には有機重合体、または無機重合体を含む。

基材
感光体支持基材１０は、不透明、または実質的に透明でよく、必要な力学的性質を有する任意の好適な有機材料、または無機材料を含むことができる。

接地面
導電性接地面１２は、導電性金属の層でよく、例えば、真空蒸着法などの任意の好適な塗布技術により基材１０上に形成することができる。

正孔遮断層
導電性接地面層の蒸着後、正孔遮断層１４をその上に塗布することができる。

電荷発生層
その後、電荷発生層１８をアンダーコート層１４に塗布することができる。粒子の形態をとり、膜を形成する結合剤内に散在する電荷発生／光伝導材料を含む、不活性樹脂などの、任意の好適な電荷発生結合剤を用いることができる。

電荷輸送層
ドラム感光体では、電荷輸送層は同じ組成の単一層を含む。

接着層
例えば、柔軟なウェブの構成などの特定な構成では、随意的に、分離した接着界面層を設けることができる。図１に示す実施形態では、遮断層１４と、電荷発生層１８との間に界面層が配置される。

接地片
接地片１９は、膜を形成する重合体結合剤、および導電性粒子を含むことができる。

アンチカール裏コーティング層
アンチカール裏コーティング層１は、電気絶縁性、または僅かに半導性の有機重合体、または無機重合体を含むことができる。アンチカール裏コーティング層１により、平坦度および／または摩耗耐性がもたらされる。

ブレード塗布器を製造し、試験した。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を２つの成分、市販の成分系から用意した。これらの成分を基剤に対する硬化剤の割合を１０：１で混合した。オイルに対する初期重合体の割合を１対２で、パラフィンオイルを初期重合体に加えた。３つの成分を完全に混合し、真空デジケータ内で３０分間ガス抜きをした。使い捨て注射器を用いて、生成された乳液を長方形の鋳型（アルマイト）の中に慎重に注入し、次いで、約６０℃で３時間かけて、この乳液を硬化させた。硬化終了後、ブレード塗布器をモウルドから取り出し、ブレードブラケットに取り付けた。このブレードは、厚さが約５ｍｍで、幅が約１５ｍｍ、および全長が約１３０ｍｍである。

装置の試験前に、ブレード塗布器および低摩擦性オーバーコートで被覆した感光体で修正された画像形装置をＡゾーンの条件で調整した。Ａゾーン（２８Ｃ、８５％ＲＨ）内で、Ｘｅｒｏｘ製のＤｏｃｕＣｏｌｏｒ ２５０型複写機を用いて印刷テスト実行して、画質、具体的には、Ａゾーン欠損、およびＢＣＲ汚染を評価した。Ａゾーン内の条件での装置内では、高摩擦／トルクによりモータ不具合により、オーバーコートで被覆したＰ／Ｒドラムは一般には回転しなかった。塗布器をＢＣＲ上にブレード取り付けた後、モータによりオーバーコートで被覆したドラムが回転することができ、ブレードからパラフィンオイルが供給されて、システムに潤滑油が供給されたことが確認された。ブレード塗布器は全長が約１３０ｍｍ（Ｐ／Ｒの全長よりも短い）であり、そのためパラフィンオイルは、感光体の一部分だけに塗布され、（パラフィンが塗布されない）その他の部分を照合用として用いた。これにより、パラフィンオイルが塗布された領域で現像された印刷物の画質と、塗布されない領域で現像された印刷物の画質とを比較することが可能となった。図１０には、１０ｋサイクル後の印刷テストの結果が示される。図１０では、（塗布器と接触せず、したがってパラフィンオイルが塗布されていていない）照合部には、ＢＣＲ上のトナー／添加剤の汚染およびブレードのチャタリングにより画像内にひどい縞が発生している。照合部ではまた、ひどいＡゾーン欠損も発生している（図１０の照合部では、１３ラインのうちの１０ラインまでしか確認することができない）。対照的に、パラフィンが塗布されたＰ／Ｒ表面の領域で現像された画質では、大幅な改善が見られた（図１０のこの部分では、１３ライン全てを確認することができた）。パラフィン層を塗布することで、クリーニングブレードも著しく滑らかにし、オーバーコートを被覆したＢＣＲに関連する非効率的なクリーニングにより生じるＢＣＲ上でのトナー／添加剤の汚染を抑え易くなる。添加剤が蓄積することで（低い表面帯電電圧の）ＢＣＲの帯電効率が低下する。塗布器と接触しないＢＣＲの領域が、トナーおよび添加剤でひどく汚染されていることが、これらの印刷物により確認できる。ブレード塗布器が塗布した部分に対応するＢＣＲの領域には、汚れがなく、そのため、同じ帯電条件のもとでは、これらの領域の画像は照合部の画像よりも鮮明だった。

このテストにより、ブレード型塗布器が、Ａゾーン欠損、および摩擦により生じるブレードのチャタリングを抑えるために効果的であることが明らかとなった。

上記に開示した、およびその他の特徴および機能、あるいはその代替物は、別の異なるシステム、または用途に組み込むことが可能であることを理解されたい。現時点では、予測不可能な、または予期不可能な代替物、修正物、変更物、または改良物は、当業者により今後なされ得るが、それらもまた以下の請求項に包含されるものとする。

Claims (6)

1. 画像形成装置内で使用する塗布器あって、
   エラストマーのマトリクスと、前記エラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料とを含み、表面に対して後続位置に配置され、前記機能性材料が、前記エラストマーのマトリクスから前記表面に拡散される、ブレード塗布器を含む塗布器。
2. 前記エラストマーのマトリクスが、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリエステル、フルオロシリコーン、ポリオレフィン、フルオロエラストマー、合成ゴム、天然ゴム、およびそれらの混合物からなる群から選択される重合体を含む、請求項１に記載の塗布器。
3. 前記機能性材料が、アルカン、フルオロアルカン、アルキルシラン、フルオロアルキルシランアルコキシシラン、シロキサン、グリコールまたがポリグリコール、鉱油、合成潤滑油、天然潤滑油、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の塗布器。
4. 前記エラストマーのマトリクス内に散在するエアロゲル粒子をさらに含む請求項１に記載の塗布器。
5. 画像形成装置であって、
   ａ）その上に静電潜像を現像する電荷保持面を有し、
   基材と、
   前記基材上に配置された光伝導部材と、を含む画像化部材と、
   ｂ）前記画像化部材上に静電荷を帯電させて、所定の電位にする帯電ユニットと、
   ｃ）前記画像化部材の表面、または前記帯電ユニットの表面と接触して配置され、
   エラストマーのマトリクス、および前記エラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料を含み、前記画像化部材の表面、または前記帯電ユニットの表面に対して接触し、後続位置に配置されるブレード塗布器を含む塗布器と、含む画像形成装置。
6. 画像形成装置内で使用する塗布器であって、
   エラストマーのマトリクス、および前記エラストマーのマトリクス内に散在する機能性材料を含む第１の層と、前記第１の層上に配置されるエラストマーを含む第２の層と、を含み、前記第２の層が、表面に対して後続位置に配置され、前記機能性材料が、前記第２の層を介して、前記表面に拡散される、ブレード塗布器を含む塗布器。