JP2014186192A - 電子写真感光体および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高い耐久性および電位特性を有し、また、ブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングされる場合においても、ブレードのビビリやメクレの発生、ブレードの摩耗を抑制することのできる電子写真感光体およびこの電子写真感光体を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】導電性支持体上に感光層が形成され、この感光層上に表面層が形成されてなる電子写真感光体において、前記表面層は、硬化樹脂中に、硫酸バリウムよりなる芯材の表面に導電性金属酸化物が付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子が含有されてなるものであり、前記表面層の十点平均粗さRzJISが0.2μm以上1.5μm以下であり、かつ、当該表面層のピークカウントの数をn、前記複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径をdとしたとき、式(n×d)の値が10,000(個・nm)以上200,000(個・nm)以下であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる電子写真感光体および画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置において用いられる電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)としては、無機感光体および有機感光体が知られている。ここにいう「電子写真方式」とは一般に、光導電性の感光体をまず暗所で、例えばコロナ放電によって帯電させ、次いで像露光し、露光部のみの電荷を選択的に逸散させて静電潜像を得て、この潜像部を染料、顔料などの着色剤および樹脂材料などで構成されるトナーで現像し、可視化して画像を形成する画像形成プロセスである。
有機感光体は、無機感光体に比べ、感光波長域の自由度、成膜性、可撓性、膜の透明性、量産性、毒性やコスト面等において利点を持つため、現在ではほとんどの感光体には有機感光体が用いられている。
そして、この電子写真方式の画像形成プロセスにおいて繰り返し使用される感光体には、感度、受容電位、電位保持性、電位安定性、残留電位、分光感度特性に代表される静電特性が優れていることが要求される。
このような感光体においては、クリーニング性向上のため、感光体表面を粗面化する方法が知られている。例えば、特許文献1および2には、感光体表面を粗面化する方法として、感光体の表面層に有機微粒子や無機フィラーを添加することが開示されている。
しかしながら、このような感光体にあっては、膜強度の低下や、電位上昇を引き起こすという問題がある。また、クリーニング手段として例えばブレードを用いる場合において、感光体表面に粗大粒子が存在すると、感光体とブレードとの間の摩擦力またはトルクが増加することによって、ブレードのビビリ(スティックスリップ)やメクレ(反転)が発生し、さらにはブレードが摩耗するという問題がある。
特開昭52−26226号公報 特開2003−5394号公報
本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、高い耐久性および電位特性を有し、また、ブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングされる場合においても、ブレードのビビリやメクレの発生、ブレードの摩耗を抑制することのできる電子写真感光体およびこの電子写真感光体を備えた画像形成装置を提供することにある。
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に感光層が形成され、この感光層上に表面層が形成されてなる電子写真感光体において、
前記表面層は、硬化樹脂中に、硫酸バリウムよりなる芯材の表面に導電性金属酸化物が付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子が含有されてなるものであり、
前記表面層の十点平均粗さRzJISが0.2μm以上1.5μm以下であり、かつ、当該表面層のピークカウントの数をn、前記複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径をdとしたとき、式(n×d)の値が10,000(個・nm)以上200,000(個・nm)以下であることを特徴とする。
本発明の電子写真感光体においては、前記複合硫酸バリウム微粒子が、数平均一次粒径が50〜500nmのものであることが好ましい。
本発明の電子写真感光体においては、前記複合硫酸バリウム微粒子が、重合性官能基を有する表面処理剤によって表面処理されてなるものであることが好ましい。
本発明の電子写真感光体においては、前記複合硫酸バリウム微粒子における導電性金属酸化物が、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニアおよび酸化インジウムスズから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
本発明の画像形成装置は、電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、当該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを備え、
前記電子写真感光体が上記の電子写真感光体であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置においては、前記クリーニング手段が、ブレードであることが好ましい。
本発明の電子写真感光体によれば、硬化樹脂中に複合硫酸バリウム微粒子が含有されてなる表面層において、当該表面層の十点平均粗さRzJISが特定の範囲内であると共に、式(表面層のピークカウントの数n×複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径d)の値が特定の範囲内、すなわち複合硫酸バリウム微粒子が表面層に露出した個数および大きさの程度が特定の範囲内であることにより、高い耐久性および電位特性が得られ、また、ブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングされる場合においても、感光体とブレードとの間の摩擦力またはトルクが低減されて、ブレードのビビリやメクレの発生、ブレードの摩耗を抑制することができる。
本発明の画像形成装置によれば、上記電子写真感光体を備えることにより、長期間にわたって高画質な画像を形成することができる。
本発明の感光体の製造方法に用いられる円形スライドホッパー塗布装置の構成の一例を示す説明用断面図である。 図1に示す円形スライドホッパー塗布装置の斜視断面図である。 本発明の画像形成装置の一例における構成を示す説明用断面図である。 本発明の画像形成装置におけるクリーニング手段の一例における構成を示す説明用断面図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
〔電子写真感光体〕
本発明の感光体は、導電性支持体上に、感光層および表面層がこの順に積層されてなるものであれば特に限定されないが、具体的には下記(1)および(2)の層構成が挙げられる。
(1)導電性支持体上に、中間層、感光層として電荷発生層および電荷輸送層、並びに表面層がこの順に積層されてなる層構成。
(2)導電性支持体上に、中間層、感光層として電荷発生物質および電荷輸送物質を含む単層、並びに表面層がこの順に積層されてなる層構成。
本発明の感光体は、有機感光体であり、有機感光体とは電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能および電荷輸送機能の少なくとも一方の機能が有機化合物によって発現される電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質または有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能とを高分子錯体で構成した感光体などを含むものとする。
〔表面層〕
本発明の感光体を構成する表面層は、感光層上に形成されるものであり、硬化樹脂中に硫酸バリウムよりなる芯材の表面に導電性金属酸化物が付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子が含有されてなるものである。
本発明の感光体において、表面層の主成分が硬化樹脂であることにより、基本的に高い膜強度が得られ、従って、高い耐久性が得られ、また、この硬化樹脂中に含有される複合硫酸バリウム微粒子を構成する導電性金属酸化物により高い電位特性が得られる。
表面層の十点平均粗さRzJISは、0.2μm以上1.5μm以下とされ、より好ましくは0.3μm以上0.7μm以下とされる。そして、表面層のピークカウントの数をn、複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径をdとしたとき、式(n×d)の値が、10,000(個・nm)以上200,000(個・nm)以下とされ、より好ましくは20,000(個・nm)以上150,000(個・nm)以下とされる。
表面層の十点平均粗さRzJISが上記範囲内であると共に、式(n×d)の値が上記範囲内であること、すなわち、表面層の十点平均粗さRzJISが特定の範囲内において、当該表面層の表面に露出した複合硫酸バリウム微粒子の個数と大きさの程度が特定の範囲内であることにより、ブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングされる場合においても、感光体とブレードとの間の摩擦力またはトルクが低減されて、ブレードのビビリやメクレの発生、ブレードの摩耗を抑制することができ、クリーニング性が向上する。
表面層の十点平均粗さRzJISが0.2μm未満、または、式(n×d)の値が10,000(個・nm)未満である場合においては、ブレードの摩耗量が大きくなり、クリーニング性が損なわれる。一方、表面層の十点平均粗さRzJISが1.5を超える、または、式(n×d)の値が200,000(個・nm)を超える場合においては、感光体とブレードとの間の摩擦力またはトルクが増加することによって、ブレードの摩耗量が大きくなり、クリーニング性が損なわれる。
本発明において、表面層の十点平均粗さRzJISは、以下のようにして測定される。
ここで、十点平均粗さRzJISとは、JIS B0601(2001年)の付属書に記載の表記であり、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、もっとも低い谷底から5番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル(μm)で表したものをいう。本発明においては、基準長さλc=0.08mm、評価長さL=8mm、測定速度=0.15mm/secの条件で測定されたものである。測定は表面粗さ測定機「サーフコム1400D」(東京精密社製)を用いて行った。
また、本発明において、表面層のピークカウントの数(n)は、以下のようにして測定される。
ピークカウントの数(n)は、アメリカ機械工学会 ASME B46.1(1995年)に定義され、負基準レベル−Hを超えてから正基準レベル+Hを超えたとき1山とする方法で計数する評価長さ中の山数を意味する。本発明においては、長さ8.0mm当たりの山数をカウントしたもので、ここではH=±0.02mmとして測定した値を用いた。測定は表面粗さ測定機「サーフコム1400D」(東京精密社製)を用いて行った。
なお、本発明において、表面層のピークカウントの数(n)は、長さ8.0mm当たり20〜1000個が好ましく、より好ましくは100〜600個である。
(硬化樹脂)
表面層を構成する硬化樹脂は、重合性化合物を硬化して得られるものであり、具体的には、紫外線や電子線などの活性線の照射により、重合性化合物を重合し、硬化することにより得られるものである。
本発明において、重合性化合物としては、重合性官能基を2個以上有するものを用いることが好ましく、重合性官能基を1個有するものを併用することもできる。具体的には、重合性化合物としては、例えば、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、N−ビニルピロリドン系モノマーなどが挙げられる。
重合性化合物としては、少ない光量あるいは短い時間での硬化が可能であることから、重合性官能基としてアクリロイル基(CH2 =CHCO−)またはメタクリロイル基(CH2 =CCH3 CO−)を2個以上有するアクリル系モノマーまたはこれらのオリゴマーであることが特に好ましい。
本発明においては、重合性化合物は単独で用いても、混合して用いてもよい。また、これらの重合性化合物は、モノマーを用いてもよいが、オリゴマー化して用いてもよい。
以下、重合性化合物の具体例を示す。
ただし、上記の例示化合物(M1)〜(M14)を示す化学式において、Rはアクリロイル基(CH2 =CHCO−)を示し、R’はメタクリロイル基(CH2 =CCH3 CO−)を示す。
(複合硫酸バリウム微粒子)
表面層には、硫酸バリウムよりなる芯材の表面に導電性金属酸化物が付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子が含有されている。この複合硫酸バリウム微粒子は、芯材としての硫酸バリウムの表面の一部または全部を被覆材としての導電性金属酸化物が被覆してなるコアシェル構造のものである。
複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径(d)は、50〜500nmであることが好ましく、より好ましくは75〜300nmである。
複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径(d)が上記範囲内であることにより、表面層の十点平均粗さRzJISおよび式(n×d)の値を上記範囲内とすることができる。
本発明において、複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径(d)は、以下のようにして測定される。
複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径(d)は、複合硫酸バリウム微粒子を透過型電子顕微鏡により、観察、撮影された写真画像より算出するもので、顕微鏡の倍率を10000倍に設定して写真撮影を行い、写真画像上よりランダムに100個の微粒子を抽出して算出する。具体的には、画像解析処理により100個の微粒子の水平方向フェレ径を測定し平均値を算出し、これを数平均一次粒径とするものである。なお、前記画像解析処理は、たとえば、透過型電子顕微鏡測定装置に内蔵されているプログラムを駆動させることにより自動的に行うことができる。本発明では、微粒子の粒径測定には、透過型電子顕微鏡「JEM−2000FX」(日本電子(株)製)を用いた。
複合硫酸バリウム微粒子は、表面層中、硬化樹脂100質量部に対して10〜200質量部の割合で含有されることが好ましい。
複合硫酸バリウム微粒子の含有割合が上記範囲内であることにより、表面層の十点平均粗さRzJISおよび式(n×d)の値を上記範囲内とすることができる。
本発明においては、複合硫酸バリウム微粒子を構成する芯材として、硫酸バリウムが用いられることにより、表面層の透明性が確保される。
複合硫酸バリウム微粒子を構成する導電性金属酸化物は、導電性の金属酸化物であれば特に限定されないが、例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニア、酸化インジウムスズなどが挙げられる。
被覆材である導電性金属酸化物の芯材である硫酸バリウムに対する付着方法としては、例えば、特開2009−255042号公報などに開示されている。
複合硫酸バリウム微粒子としては、例えば、市販品の「パストラン−IV」(三井金属化学社製)などを用いることができる。
複合硫酸バリウム微粒子は、重合性官能基を有する表面処理剤によって表面処理されてなるものであることが好ましい。
具体的には、複合硫酸バリウム微粒子を構成する導電性金属酸化物が重合性官能基を有する表面処理剤によって表面処理されることにより、複合硫酸バリウム微粒子表面に重合性官能基が導入されたものとすることが好ましい。
複合硫酸バリウム微粒子が重合性官能基を有する表面処理剤によって表面処理されてなるものであることにより、表面層の膜強度が十分に得られると共に電位安定性が得られ、高い耐久性および電位特性の両立を図ることができる。また、硬化樹脂中での複合硫酸バリウム微粒子に高い分散性が得られる。
表面処理剤における重合性官能基としては、例えば、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。このような重合性官能基は、硬化樹脂を形成する重合性化合物とも反応して強固な表面層を形成することができる。重合性官能基を有する表面処理剤としては、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などの重合性官能基を有するシランカップリング剤が好ましい。
以下、表面処理剤の具体例として、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する表面処理剤を示す。
S−1:CH2 =CHSi(CH3 )(OCH3 2
S−2:CH2 =CHSi(OCH3 3
S−3:CH2 =CHSiCl3
S−4:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(OCH3 2
S−5:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(OCH3 3
S−6:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(OC2 5 )(OCH3 2
S−7:CH2 =CHCOO(CH2 3 Si(OCH3 3
S−8:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )Cl2
S−9:CH2 =CHCOO(CH2 2 SiCl3
S−10:CH2 =CHCOO(CH2 3 Si(CH3 )Cl2
S−11:CH2 =CHCOO(CH2 3 SiCl3
S−12:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 Si(CH3 )(OCH3 2
S−13:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 Si(OCH3 3
S−14:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(CH3 )(OCH3 2
S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(OCH3 3
S−16:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 Si(CH3 )Cl2
S−17:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 SiCl3
S−18:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(CH3 )Cl2
S−19:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 SiCl3
S−20:CH2 =CHSi(C2 5 )(OCH3 2
S−21:CH2 =C(CH3 )Si(OCH3 3
S−22:CH2 =C(CH3 )Si(OC2 5 3
S−23:CH2 =CHSi(OCH3 3
S−24:CH2 =C(CH3 )Si(CH3 )(OCH3 2
S−25:CH2 =CHSi(CH3 )Cl2
S−26:CH2 =CHCOOSi(OCH3 3
S−27:CH2 =CHCOOSi(OC2 5 3
S−28:CH2 =C(CH3 )COOSi(OCH3 3
S−29:CH2 =C(CH3 )COOSi(OC2 5 3
S−30:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(OC2 5 3
S−31:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 2 (OCH3
S−32:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(OCOCH3 2
S−33:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(ONHCH3 2
S−34:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(OC6 5 2
S−35:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(C1021)(OCH3 2
S−36:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH2 6 5 )(OCH3 2
また、表面処理剤としては、上記例示化合物(S−1)〜(S−36)に示すもの以外でも、ラジカル重合可能な反応性有機基を有するシラン化合物を用いてもよい。
表面処理剤は1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
表面処理剤の処理量は、複合硫酸バリウム微粒子100質量部に対して0.1〜200質量部であることが好ましく、より好ましくは7〜70質量部である。
表面処理剤の複合硫酸バリウム微粒子に対する処理方法としては、例えば、複合硫酸バリウム微粒子と表面処理剤とを含むスラリー(固体粒子の懸濁液)を湿式解砕する方法が挙げられる。この方法により、複合硫酸バリウム微粒子の再凝集を防止すると同時に複合硫酸バリウム微粒子の表面処理が進行する。その後、溶媒を除去して粉体化する。
表面処理装置としては、例えば湿式メディア分散型装置が挙げられる。この湿式メディア分散型装置は、容器内にメディアとしてビーズを充填し、さらに回転軸と垂直に取り付けられた撹拌ディスクを高速回転させることにより、複合硫酸バリウム微粒子の凝集粒子を砕いて粉砕・分散する工程を有する装置であり、その構成としては、複合硫酸バリウム微粒子に表面処理を行う際に複合硫酸バリウム微粒子を十分に分散させ、かつ表面処理できる形式であれば限定されず、例えば、縦型・横型、連続式・回分式など、種々の様式が採用できる。具体的には、サンドミル、ウルトラビスコミル、パールミル、グレンミル、ダイノミル、アジテータミル、ダイナミックミルなどが使用できる。これらの分散型装置は、ボール、ビーズなどの粉砕媒体(メディア)を使用して衝撃圧壊、摩擦、せん断、ズリ応力などにより微粉砕、分散が行われる。
湿式メディア分散型装置で用いるビーズとしては、ガラス、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、スチール、フリント石などを原材料としたボールが使用可能であるが、特にジルコニア製やジルコン製のものが好ましい。また、ビーズの大きさとしては、通常、直径1〜2mm程度のものを使用するが、本発明においては0.1〜1.0mm程度のものを用いることが好ましい。
湿式メディア分散型装置に使用するディスクや容器内壁には、ステンレス製、ナイロン製、セラミック製など種々の素材のものが使用できるが、本発明では特にジルコニアまたはシリコンカーバイドといったセラミック製のディスクや容器内壁が好ましい。
本発明に係る表面層には、硬化樹脂および複合硫酸バリウム微粒子の他に他の成分が含有されていてもよく、例えば各種の酸化防止剤や、各種の滑剤粒子を加えることもできる。例えば、フッ素原子含有樹脂粒子を加えることができる。フッ素原子含有樹脂粒子としては、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂、およびこれらの共重合体の中から1種あるいは2種以上を適宜選択することが好ましいが、特に四フッ化エチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂が好ましい。
表面層の層厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜6μmである。
以下、表面層以外の感光体の構成につき、上記(1)の層構成である場合について説明する。
〔導電性支持体〕
本発明の感光体を構成する導電性支持体は、導電性を有するものであればよく、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属をドラムまたはシート状に成形したもの、アルミニウムや銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム、酸化スズなどをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独またはバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルムおよび紙などが挙げられる。
〔中間層〕
本発明の感光体においては、導電性支持体と感光層の間にバリアー機能と接着機能を有する中間層を設けることもできる。種々の故障防止などを考慮すると、中間層を設けることが好ましい。
このような中間層は、例えば、バインダー樹脂(以下、「中間層用バインダー樹脂」ともいう。)および必要に応じて導電性粒子や金属酸化物粒子が含有されてなるものである。
中間層用バインダー樹脂としては、例えば、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンなどが挙げられる。これらのなかでもアルコール可溶性のポリアミド樹脂が好ましい。
中間層には、抵抗調整の目的で各種の導電性粒子や金属酸化物粒子を含有させることができる。例えば、アルミナ、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、酸化ビスマスなどの各種金属酸化物粒子を用いることができる。スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズおよび酸化ジルコニウムなどの超微粒子を用いることができる。
このような金属酸化物粒子の数一次平均粒径は、0.3μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以下である。
これら金属酸化物粒子は1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を混合した場合には、固溶体または融着の形をとってもよい。
導電性粒子または金属酸化物粒子の含有割合は、バインダー樹脂100質量部に対して20〜400質量部であることが好ましく、より好ましくは50〜350質量部である。
中間層の層厚は、0.1〜15μmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜10μmである。
〔電荷発生層〕
本発明の感光体を構成する感光層における電荷発生層は、電荷発生物質およびバインダー樹脂(以下、「電荷発生層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
電荷発生物質としては、例えば、スーダンレッド、ダイアンブルーなどのアゾ原料、ピレンキノン、アントアントロンなどのキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ顔料、ピランスロン、ジフタロイルピレンなどの多環キノン顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、多環キノン顔料、チタニルフタロシアニン顔料が好ましい。これらの電荷発生物質は1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生層用バインダー樹脂としては、公知の樹脂を用いることができ、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、並びにこれらの樹脂の内2つ以上を含む共重合体樹脂(例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂)、ポリ−ビニルカルバゾール樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有割合は、電荷発生層用バインダー樹脂100質量部に対して1〜600質量部であることが好ましく、よりに好ましくは50〜500質量部である。
電荷発生層の層厚は、電荷発生物質の特性、電荷発生層用バインダー樹脂の特性、含有割合などにより異なるが、0.01〜5μmであることが好ましく、より好ましくは0.05〜3μmである。
〔電荷輸送層〕
本発明の感光体を構成する感光層における電荷輸送層は、電荷輸送物質およびバインダー樹脂(以下、「電荷輸送層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
電荷輸送層の電荷輸送物質としては、電荷(正孔)を輸送する物質として、例えば、トリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物などが挙げられる。
電荷輸送層用バインダー樹脂は、公知の樹脂を用いることができ、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂などが挙げられるが、ポリカーボネート樹脂が好ましい。さらにはBPA(ビスフェノールA)型、BPZ(ビスフェノールZ)型、ジメチルBPA型、BPA−ジメチルBPA共重合体型のポリカーボネート樹脂などが耐クラック、耐磨耗性、帯電特性の点で好ましい。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有割合は、電荷輸送層用バインダー樹脂100質量部に対して10〜500質量部であることが好ましく、よりに好ましくは20〜250質量部である。
電荷輸送層の層厚は、電荷輸送物質の特性、電荷輸送層用バインダー樹脂の特性および含有割合などによって異なるが、5〜40μmであることが好ましく、よりに好ましくは10〜30μmである。
電荷輸送層中には、酸化防止剤、電子導電剤、安定剤、シリコーンオイルなどを添加してもよい。酸化防止剤については特開2000−305291号公報、電子導電剤は特開昭50−137543号公報、同58−76483号公報などに開示されているものが好ましい。
以上のような感光体によれば、硬化樹脂中に複合硫酸バリウム微粒子が含有されてなる表面層において、当該表面層の十点平均粗さRzJISが特定の範囲内であると共に、式(n×d)の値が特定の範囲内、すなわち複合硫酸バリウム微粒子が表面層に露出した個数および大きさの程度が特定の範囲内であることにより、高い耐久性および電位特性が得られ、また、ブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングされる場合においても、感光体とブレードとの間の摩擦力またはトルクが低減されて、ブレードのビビリやメクレの発生、ブレードの摩耗を抑制することができる。
〔感光体の製造方法〕
本発明の感光体の製造方法としては、例えば、下記工程を経ることにより製造することができる。
工程(1):導電性支持体の外周面に中間層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより、中間層を形成する工程。
工程(2):導電性支持体上に形成された中間層の外周面に電荷発生層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより電荷発生層を形成する工程。
工程(3):中間層上に形成された電荷発生層の外周面に電荷輸送層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより電荷輸送層を形成する工程。
工程(4):電荷発生層上に形成された電荷輸送層の外周面に、表面層形成用の塗布液を塗布して塗膜を形成し、この塗膜を硬化処理することにより、表面層を形成する工程。
〔工程(1):中間層の形成〕
中間層は、溶媒中に中間層用バインダー樹脂を溶解させて塗布液(以下、「中間層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、必要に応じて導電性粒子や金属酸化物粒子を分散させた後、当該塗布液を導電性支持体上に一定の膜厚に塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
中間層形成用塗布液中に導電性粒子や金属酸化物粒子を分散する手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ホモミキサーなどを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
中間層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、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、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法などの公知の方法が挙げられる。
塗膜の乾燥方法は、溶媒の種類、膜厚に応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
中間層の形成工程において使用する溶媒としては、導電性粒子や金属酸化物粒子を良好に分散し、中間層用バインダー樹脂、特にポリアミド樹脂を溶解するものが好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノールなどの炭素数1〜4のアルコール類が、ポリアミド樹脂の溶解性と塗布性能に優れ好ましい。また、保存性、粒子の分散性を向上するために、前記溶媒と併用でき、好ましい効果を得られる助溶媒としては、ベンジルアルコール、トルエン、メチレンクロライド、シクロヘキサノン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
中間層形成用塗布液中の中間層用バインダー樹脂の濃度は、中間層の層厚や生産速度に合わせて適宜選択される。
〔工程(2):電荷発生層の形成〕
電荷発生層は、溶媒中に電荷発生層用バインダー樹脂を溶解させた溶液中に、電荷発生物質を分散して塗布液(以下、「電荷発生層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、当該塗布液を中間層上に一定の膜厚に塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
電荷発生層形成用塗布液中に電荷発生物質を分散する手段としては、例えば、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ホモミキサーなどが使用できるが、これらに限定されるものではない。
電荷発生層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、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、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法などの公知の方法が挙げられる。
塗膜の乾燥方法は、溶媒の種類、膜厚に応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
電荷発生層の形成に用いられる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸t−ブチル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン、ジエチルアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
〔工程(3):電荷輸送層の形成〕
電荷輸送層は、溶媒中に電荷輸送層用バインダー樹脂および電荷輸送物質を溶解させた塗布液(以下、「電荷輸送層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、当該塗布液を電荷発生層上に一定の膜厚に塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
電荷輸送層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、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、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法などの公知の方法が挙げられる。
塗膜の乾燥方法は、溶媒の種類、膜厚に応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
電荷輸送層の形成に用いられる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン、ジエチルアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
〔工程(4):表面層の形成〕
表面層は、硬化樹脂を形成すべき重合性化合物、重合開始剤、複合硫酸バリウム微粒子および必要に応じて他の成分を公知の溶媒に添加して塗布液(以下、「表面層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、この表面層形成用塗布液を工程(3)により形成された電荷輸送層の外周面に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を乾燥し、紫外線や電子線などの活性線を照射することによって塗膜中の重合性化合物成分を重合反応させて硬化することにより表面層を形成することができる。
表面層は、塗布、乾燥、硬化の過程で、重合性化合物間の反応や、複合硫酸バリウム微粒子が重合性官能基を有する表面処理剤によって表面処理されてなるものである場合には、当該表面処理剤の重合性官能基と重合性化合物との反応などが進行することにより、架橋型硬化樹脂として形成される。
表面層形成用塗布液中に複合硫酸バリウム微粒子を分散する手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ホモミキサーなどを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
なお、表面層の十点平均粗さRzJISやピークカウントの数は、複合硫酸バリウム微粒子の分散時間によって制御することもできる。
表面層の形成に用いられる溶媒としては、重合性化合物および複合硫酸バリウム微粒子を溶解または分散させることができればいずれのものも使用でき、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジンおよびジエチルアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
表面層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、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、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法などの公知の方法が挙げられる。
表面層形成用塗布液は、円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布することが好ましい。
以下、円形スライドホッパー塗布装置を用いて表面層形成用塗布液を塗布する方法について具体的に説明する。
図1および図2に示すように、円形スライドホッパー塗布装置は、円筒状の基材251と、その周囲を取り囲むように設けられた環状の塗布ヘッド260と、塗布液Lを貯留する貯留タンク254とから構成される。
ここでいう基材251は、表面層形成用塗布液が塗布されるべき基材であり、例えば導電性支持体上に中間層および感光層が形成された状態のもの(表面層が形成されていないもの)である。
塗布ヘッド260には、基材251側に開口する塗布液流出口261を有する幅狭の塗布液分配スリット262が基材251の長手方向に垂直な方向に沿って環状の塗布ヘッド260の全周にわたって形成されている。この塗布液分配スリット262は、環状の塗布液分配室263に連通し、この塗布液分配室263は、貯留タンク254内の塗布液Lが圧送ポンプ255により供給管264を介して供給されるよう形成されている。
塗布液分配スリット262の塗布液流出口261の下側には、連続して下方に傾斜し基材251の外寸よりやや大なる寸法で終端をなすように形成されたスライド面265が形成されており、さらに、このスライド面265終端より下方に延びる唇状部(ビード;液溜まり部)266が形成されている。
このような円形スライドホッパー塗布装置においては、基材251を矢印方向に移動させる過程で、塗布液Lを塗布液分配スリット262から押し出し、スライド面265に沿って流下させると、スライド面265終端に至った塗布液Lは、そのスライド面265終端と、基材251の外周面との間にビードを形成した後、基材251表面に塗布されて塗膜Fが形成され、過剰な塗布液Lは排出口267から排出される。
このような円形スライドホッパー塗布装置を用いる塗布方法では、スライド面終端と基材は、ある間隙(約2μm〜2mm)を持って配置されているため基材を傷つけることなく、また性質の異なる層を多層形成させる場合においても、既に塗布された層を損傷することなく塗布できる。さらに性質が異なり同一溶媒に溶解する層を多層形成させる際にも、浸漬コーティング方法と比べて溶媒中に存在する時間がはるかに短いので、下層成分が上層側へ殆ど溶出せず、塗布槽にも溶出することなく塗布できるので、例えば複合硫酸バリウム微粒子の分散性を劣化させずに塗布することができる。
塗膜は、乾燥しないで硬化処理を行ってもよいが、自然乾燥または熱乾燥を行った後、硬化処理を行うことが好ましい。
乾燥の条件は、溶媒の種類、膜厚などのよって適宜選択できる。乾燥温度は、好ましくは室温〜180℃であり、特に好ましくは80〜140℃である。乾燥時間は、好ましくは1分間〜200分間であり、特に好ましくは5分間〜100分間である。
重合性化合物を反応させる方法としては、電子線開裂で反応する方法、ラジカル重合開始剤を添加して、光、熱で反応する方法などが挙げられる。ラジカル重合開始剤は光重合開始剤、熱重合開始剤のいずれも使用することができる。また、光重合開始剤および熱重合開始剤を併用することもできる。
ラジカル重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましく、中でも、アルキルフェノン系化合物、またはフォスフィンオキサイド系化合物が好ましい。特に、α−ヒドロキシアセトフェノン構造、または、アシルフォスフィンオキサイド構造を有する化合物が好ましい。
以下、光重合開始剤としてアシルフォスフィンオキサイド系化合物の具体例を示す。
重合開始剤は1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
重合開始剤の添加割合は、重合性化合物100質量部に対して0.1〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜10質量部である。
硬化処理として塗膜に活性線を照射し、ラジカルを発生させて重合し、かつ分子間および分子内で架橋反応による架橋結合を形成して硬化することにより、硬化樹脂が生成される。活性線としては紫外線や電子線がより好ましく、紫外線が使用しやすく特に好ましい。
紫外線光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、フラッシュ(パルス)キセノンなどを用いることができる。
照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、活性線の照射量は、通常5〜500mJ/cm2 、好ましくは5〜100mJ/cm2 である。
ランプの電力は、好ましくは0.1kW〜5kWであり、特に好ましくは、0.5kW〜3kWである。
電子線源としては、電子線照射装置に格別の制限はなく、一般にはこのような電子線照射用の電子線加速機として、比較的安価で大出力が得られるカーテンビーム方式のものが有効に用いられる。電子線照射の際の加速電圧は、100〜300kVであることが好ましい。吸収線量は、0.5〜10Mradであることが好ましい。
必要な活性線の照射量を得るための照射時間としては、0.1秒間〜10分間が好ましく、作業効率の観点から0.1秒間〜5分間がより好ましい。
表面層の形成の工程においては、活性線を照射する前後、および活性線を照射中に乾燥を行うことができ、乾燥を行うタイミングはこれらを組み合わせて適宜選択できる。
〔画像形成装置〕
本発明の画像形成装置は、感光体と、感光体の表面を帯電させる帯電手段と、当該感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を転写材に転写する転写手段と、転写材に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、感光体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを備え、感光体として本発明の感光体が用いられてなるものである。そして、クリーニング手段として、その先端が感光体に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレードを用いる構成とすることが好ましい。
図3は、本発明の画像形成装置の一例における構成を示す説明用断面図である。
この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、4組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7と、給紙搬送手段21および定着手段24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、ドラム状の感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、ドラム状の感光体1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、ドラム状の感光体1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Bkは、ドラム状の感光体1Bk、帯電手段2Bk、露光手段3Bk、現像手段4Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。本発明の画像形成装置は、感光体1Y、1M、1C、1Bkとして、上記の本発明の感光体を用いる。本発明の感光体は、上記説明したように、高い耐久性および電位特性を有し、また、ブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングされる場合においても、感光体とブレードとの間の摩擦力またはトルクが低減されて、ブレードのビビリやメクレの発生、ブレードの摩耗を抑制することができる。
前記4組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体1Y、1M、1C、1Bkを中心に、帯電手段2Y、2M、2C、2Bkと、露光手段3Y、3M、3C、3Bkと、回転する現像手段4Y、4M、4C、4Bk、および、感光体1Y、1M、1C、1Bkをクリーニングするクリーニング手段6Y、6M、6C、6Bkより構成されている。
前記画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体1Y、1M、1C、1Bkにそれぞれ形成するトナー画像の色が異なるだけで、同じ構成であり、画像形成ユニット10Yを例にして詳細に説明する。
画像形成ユニット10Yは、像形成体である感光体1Yの周囲に、帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、クリーニング手段6Yを配置し、感光体1Y上にイエロー(Y)のトナー画像を形成するものである。また、本実施の形態においては、この画像形成ユニット10Yのうち、少なくとも感光体1Y、帯電手段2Y、現像手段4Y、クリーニング手段6Yを一体化するように設けている。
帯電手段2Yは、感光体1Yに対して一様な電位を与える手段であって、本実施の形態においては、感光体1Yにコロナ放電型の帯電器が用いられている。
露光手段3Yは、帯電手段2Yによって一様な電位を与えられた感光体1Y上に、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段であって、この露光手段3Yとしては、感光体1Yの軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいは、レーザー光学系などが用いられる。
現像手段4Yは、例えばマグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブおよび感光体とこの現像スリーブとの間に直流および/または交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置よりなるものである。
定着手段24は、例えば、内部に加熱源を備えた加熱ローラと、この加熱ローラに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラとにより構成されてなる熱ローラ定着方式のものが挙げられる。
クリーニング手段6Yは、クリーニングブレードと、このクリーニングブレードより上流側に設けられたブラシローラーとにより構成される。
具体的には、図4に示すように、クリーニング手段6は、先端が感光体1表面に当接するよう設けられたクリーニングブレード66Aと、このクリーニングブレードより上流側に設けられた、感光体1表面に接触するブラシローラー66Cとにより構成される。
クリーニングブレード66Aは、感光体1に付着した残留トナーを除去する機能と共に、感光体1表面を擦過する機能を有する。
クリーニングブレード66Aは、支持部材66Bによって支持されている。クリーニングブレード66Aの材質としては、ゴム弾性体が用いられ、その材料としてはウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロピレンゴム、ブタジエンゴムなどが知られているが、これらのうち、ウレタンゴムは他のゴムに比して摩耗特性が優れている点で特に好ましい。
支持部材66Bは、板状の金属部材やプラスチック部材により構成されている。金属部材としては、ステンレス鋼板、アルミ板、制震鋼板等が挙げられる。
本発明において、感光体1表面に当接するクリーニングブレード66Aの先端部は、感光体1の回転方向と反対方向(カウンター方向)に向けて負荷をかけた状態で当接することが好ましい。図4に示すように、クリーニングブレード66Aの先端部は感光体1と当接するときに、当接面を形成することが好ましい。
クリーニングブレード66Aの感光体1への当接荷重P、当接角θの好ましい値としては、P=5〜40N/m、θ=5〜35°である。
当接荷重Pはクリーニングブレード66Aをドラム状の感光体1に当接させたときの当接力P′の法線方向ベクトル値である。
また、当接角θは感光体1の当接点Aにおける接線Xと変形前のブレードとのなす角を表す。
66Eは支持部材66Bを回転可能にする回転軸であり、66Gは荷重バネである。
自由長Lは、6〜15mmであることが好ましい。
クリーニングブレード66Aの自由長Lとは、図4に示すように、支持部材66Bの端部Bの位置から変形前のクリーニングブレード66Aの先端点の長さをいう。
クリーニングブレード66Aの厚さtは、0.5〜10mmであることが好ましい。
ここで、クリーニングブレード66Aの厚さtとは、図4に示すように、支持部材66Bの接着面に対して垂直な方向の長さをいう。
ブラシローラー66Cは、感光体1に付着した残留トナーの除去、クリーニングブレード66Aで除去された残留トナーの回収機能と共に、感光体1表面を擦過する機能を有する。すなわち、ブラシローラー66Cは、感光体1表面と接触し、その接触部においては、感光体1と進行方向が同方向に回転し、感光体1上の残留トナーや紙粉を除去すると共に、クリーニングブレード66Aで除去された残留トナーを搬送し、搬送スクリュー66Jに回収する。そして、感光体1表面を削り取り、リフレッシュさせる。
ブラシローラー66Cに除去手段としてのフリッカ66Iを当接させることにより、感光体1からブラシローラー66Cに転移した残留トナーなどの除去物を除去することが好ましい。更にこのフリッカ66Iに付着したトナーをスクレーパ66Dで除去し、トナーを搬送スクリュー66Jに回収する。回収されたトナーは廃棄物として外部に取り出されるか、またはトナーリサイクル用のリサイクルパイプ(図示せず)を経由して現像器に搬送され再利用される。
フリッカ66Iは、ステンレス、アルミニウムなどの金属管が好ましく用いられる。
スクレーパ66Dは、リン青銅板、ポリエチレンテレフタレート板、ポリカーボネート板などの弾性板が用いられ、先端がフリッカ66Iの回転方向に対し鋭角を形成するカウンター方式で当接させることが好ましい。
酸化防止剤の固形材料(酸化防止剤とステアリン酸亜鉛などとの固形剤量)66Kはブラシローラー66Cに荷重バネ66Sで押圧されて取り付けられており、ブラシローラー66Cは回転しながら、酸化防止剤の固形材料66Kを擦過して、感光体1表面に酸化防止剤を供給する。
ブラシローラー66Cとしては、導電性または半導電性のブラシローラーが用いられる。ブラシローラー66Cのブラシ構成素材は、任意のものを用いることができるが、疎水性で、かつ誘電率が高い繊維形成性高分子重合体を用いることが好ましい。このような高分子重合体としては、例えば、レーヨン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、メタクリル酸樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリビニルアセタール(例えばポリビニルブチラール)などが挙げられる。これらの樹脂は単独であるいは2種以上の混合物として用いることができる。特に、好ましくはレーヨン、ナイロン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリプロピレンである。
ブラシローラー66Cは、導電性または半導電性のものを用いることもでき、構成素材にカーボンなどの低抵抗物質を含有させ、任意の比抵抗に調整したものを使用することができる。
ブラシローラー66Cに用いるブラシ毛1本の太さは、5〜20デニールが好ましい。5デニール未満であると、十分な擦過力が無いため表面付着物を除去することができない。一方、20デニールより大きいと、ブラシが剛直になるため感光体1の表面を傷つける上に摩耗を進行させ、感光体1の寿命を低下させる。
「デニール」とは、ブラシローラー66Cを構成するブラシ毛(繊維)の長さ9000mの質量をg(グラム)単位で測定した数値である。
ブラシローラー66Cのブラシ毛密度は、4.5×102 /cm2 〜2.0×104 /cm2 (1平方センチあたりのブラシ毛数)である。
ブラシ毛密度が4.5×102 /cm2 未満であると、剛直度が低く擦過力が弱い上に、擦過にムラができ、付着物を均一に除去することができない。2.0×104 /cm2 より大きいと、剛直になって擦過力が強くなるために感光体1を過度に摩耗させ、感度低下によるカブリや傷による黒スジなどの不良画像が発生する。
ブラシローラー66Cの感光体1に対する食い込み量は0.4〜1.5mmに設定されることが好ましい。
この食い込み量は、感光体1ドラムとブラシローラー66Cの相対運動によって発生するブラシローラー66Cにかかる負荷を意味する。この負荷は、感光体1ドラムから見れば、ブラシローラー66Cから受ける擦過力に相当し、その範囲を規定することは、感光体1が適度な力で擦過されることが必要であることを意味する。
また、食い込み量とは、ブラシローラー66Cを感光体1に当接させたとき、ブラシ毛が感光体1表面で曲がらずに、直線的に内部に進入したと仮定した時の内部への食い込み長さをいう。
ブラシローラー66Cに用いられるローラー部の芯材としては、主としてステンレス、アルミニウムなどの金属、紙、プラスチックなどが用いられるが、これらにより限定されるものではない。
ブラシローラー66Cは、その当接部分が感光体1の表面と同方向に移動するように回転するのが好ましい。当接部分が逆方向に移動すると、感光体1の表面に過剰なトナーが存在した場合に、ブラシローラー66Cにより除去されたトナーがこぼれて記録紙や装置を汚す場合がある。
感光体1とブラシローラー66Cとが、同方向に移動する場合に、両者の表面速度比は1対1.1〜1対2の範囲内の値であることが好ましい。
本発明の画像形成装置としては、上述の感光体と、現像手段、クリーニング手段などの構成要素をプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)として一体に結合して構成し、この画像形成ユニットを装置本体に対して着脱自在に構成しても良い。また、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、およびクリーニング手段の少なくとも1つを感光体とともに一体に支持してプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)を形成し、装置本体に着脱自在の単一画像形成ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在の構成としても良い。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkより形成された各色の画像は、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材(定着された最終画像を担持する画像支持体:例えば普通紙、透明シートなど)Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5bに搬送され、転写材P上に二次転写してカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。ここで、中間転写体や転写材などの感光体上に形成されたトナー画像の転写支持体を総称して転写媒体と云う。
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5bにより転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6bにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは常時、感光体1Bkに当接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに当接する。
二次転写ローラ5bは、ここを転写材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に当接する。
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とから成る。
画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Bkの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73、74を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bk、およびクリーニング手段6bとから成る。
なお、図3に示す画像形成装置では、カラーのレーザプリンタを示したが、モノクローのレーザプリンタやコピーにも同様に適用可能である。また、露光光源もレーザー以外の光源、例えばLED光源を用いてもよい。
以上のような画像形成装置によれば、本発明の感光体が備えられていることにより、長期間にわたって高画質な画像を形成することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、下記中「部」とは「質量部」を示す。
〔感光体の作製例1〕
直径60mmのアルミニウム製の円筒体の表面を切削加工し、表面を細かく粗面にした導電性支持体〔1〕を用意した。
(中間層の形成)
下記組成の分散液を下記溶媒と同じ溶媒にて二倍に希釈し、一夜静置後に濾過(フィルター;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルター使用)し、中間層形成用塗布液〔1〕を調製した。
バインダー樹脂:ポリアミド樹脂「CM8000」(東レ社製) 1部
金属酸化物粒子:酸化チタン「SMT500SAS」(テイカ社製) 3部
溶媒:メタノール 10部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
中間層形成用塗布液〔1〕を用いて導電性支持体〔1〕上に、浸漬コーティング法で塗布し、乾燥膜厚2μmの中間層〔1〕を形成した。
(電荷発生層の形成)
電荷発生物質:下記顔料(CG−1)20部、バインダー樹脂:ポリビニルブチラール樹脂「#6000−C」(電気化学工業社製)10部、溶媒:酢酸t−ブチル700部、溶媒:4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン300部を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層形成用塗布液〔1〕を調製した。この電荷発生層形成塗布液〔1〕を中間層〔1〕上に浸漬コーティング法で塗布し、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層〔1〕を形成した。
<顔料(CG−1)の合成>
(1)無定形チタニルフタロシアニンの合成
1,3−ジイミノイソインドリン;29.2部をo−ジクロロベンゼン200部に分散し、チタニウムテトラ−n−ブトキシド;20.4部を加えて窒素雰囲気下に150〜160℃で5時間加熱した。放冷後、析出した結晶を濾過し、クロロホルムで洗浄、2%塩酸水溶液で洗浄、水洗メタノール洗浄して、乾燥後、26.2部(収率91%)の粗チタニルフタロシアニンを得た。
次いで、粗チタニルフタロシアニンを5℃以下において濃硫酸250部中で1時間攪拌して溶解し、これを20℃の水5000部に注いだ。析出した結晶をろ過し、充分に水洗してウエットペースト品225部を得た。
このウエットペースト品を冷凍庫にて凍結し、再度解凍した後、ろ過、乾燥して無定形チタニルフタロシアニン24.8部(収率86%)を得た。
(2)(2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニン(CG−1)の合成
上記無定形チタニルフタロシアニン10.0部と(2R,3R)−2,3−ブタンジオール0.94部(0.6当量比)(当量比はチタニルフタロシアニンに対する当量比、以後同じ)をオルトクロロベンゼン(ODB)200部中に混合し60〜70℃で6.0時間加熱撹拌した。一夜放置後、該反応液にメタノールを加えて生じた結晶を濾過し、濾過後の結晶をメタノールで洗って((2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニンを含有する顔料)CG−1:10.3部を得た。顔料(CG−1)のX線回折スペクトルでは、8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークがある。マススペクトルにおいて576と648にピークがあり、IRスペクトルでは970cm-1付近のTi=O、630cm-1付近にO−Ti−Oの両吸収が現れる。また熱分析(TG)では390〜410℃に約7%の質量減少があることから、チタニルフタロシアニンと(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と非付加体(付加していない)チタニルフタロシアニンの混合物と推定される。
得られた顔料(CG−1)のBET比表面積を流動式比表面積自動測定装置(マイクロメトリックス・フローソープ型:島津製作所)で測定したところ、31.2m2 /gであった。
(電荷輸送層の形成)
電荷輸送物質:下記化合物A225部、バインダー樹脂:ポリカーボネート樹脂「Z300」(三菱ガス化学社製)300部、酸化防止剤:「Irganox1010」(日本チバガイギー社製)6部、溶媒:THF(テトラヒドロフラン)1600部、溶媒:トルエン400部、シリコーンオイル「KF−50」(信越化学社製)1部を混合し、溶解して電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を調製した。
この電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を電荷発生層〔1〕の上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布し、乾燥膜厚20μmの電荷輸送層〔1〕を形成した。
(表面層の形成)
(1)複合硫酸バリウム微粒子の作製
硫酸バリウムよりなる芯材の表面に酸化スズが付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子「パストラン−IV」(三井金属化学社製:数平均一次粒径(d)=200nm)に、表面処理剤として上記例示化合物(S−15)を用い、以下に示すように表面処理を行い、複合硫酸バリウム微粒子〔1〕を作製した。
まず、酸化スズが付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子100部、表面処理剤(例示化合物(S−15):CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(OCH3 3 )30部、トルエン/イソプロピルアルコール=1/1(質量比)の混合溶媒300部の混合液を、ジルコニアビーズとともにサンドミルに入れ約40℃で、回転速度1500rpmで撹拌することにより表面処理を行った。さらに、上記処理混合物を取り出し、ヘンシェルミキサーに投入して回転速度1500rpmで15分間撹拌した後、120℃で3時間乾燥することによって表面処理を終了し、表面処理済み複合硫酸バリウム微粒子〔1〕を得た。
(2)表面層の形成
表面処理済み複合硫酸バリウム微粒子〔1〕80部、重合性化合物:上記例示化合物(M1)100部、溶媒:2−ブタノール320部、溶媒:テトラヒドロフラン80部を遮光下で混合し、分散機としてサンドミルを用いて5時間分散した後、重合開始剤:上記例示化合物(P2)10部を加え、遮光下で撹拌して溶解させ、表面層形成用塗布液〔1〕を調製した。この表面層形成用塗布液〔1〕を電荷輸送層〔1〕上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布して塗膜を形成し、メタルハライドランプを用いて紫外線を1分間照射して、乾燥膜厚5.0μmの表面層〔1〕を形成し感光体〔1〕を作製した。
得られた感光体〔1〕の表面形状につき、表面層の十点平均粗さRzJISは0.5μmであり、表面層のピークカウントの数(n)は150〔個〕であった。
〔感光体の作製例2〜7,9〜13〕
感光体の作製例1における表面層の形成において、用いる複合硫酸バリウム微粒子の種類および添加量、並びに表面処理剤の種類を表1に従って変更したことの他は同様にして、感光体〔2〕〜〔7〕,〔9〕〜〔13〕を作製した。
〔感光体の作製例8〕
感光体の作製例1における表面層の形成において、表面処理済み複合硫酸バリウム微粒子〔1〕を、表面処理を施していない複合硫酸バリウム微粒子〔8〕(「パストラン−IV」(三井金属化学社製:数平均一次粒径(d)=200nm))に変更し、サンドミルでの分散時間を10時間に変更したことの他は同様にして、感光体〔8〕を作製した。
〔感光体の作製例14〕
感光体の作製例1における表面層の形成において、表面処理済み複合硫酸バリウム微粒子の添加量を50部に変更し、サンドミルでの分散時間を10時間に変更したことの他は同様にして、感光体〔14〕を作製した。
〔感光体の作製例15〕
感光体の作製例1における表面層の形成において、表面処理済み複合硫酸バリウム微粒子の添加量を150部に変更し、サンドミルでの分散時間を2時間に変更したことの他は同様にして、感光体〔15〕を作製した。
〔実施例1〜8、比較例1〜7〕
基本的に図3に示す画像形成装置の構成と同様の評価機「bizhub PRO C6501」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製)に、感光体〔1〕〜〔15〕をそれぞれ搭載し評価を行った。評価機「bizhub PRO C6501」の露光光源としては、波長780nmの半導体レーザーを用いた。
温度30℃、湿度85%の高温高湿環境下で、画像比率6%の文字画像をA4横送りで各300,000枚両面連続プリントを行う耐久試験を実施し、感光体の耐摩耗性、電位安定性およびクリーニング性の評価を行った。
(1)耐摩耗性の評価
耐久試験前後における感光体の表面層の膜厚減耗量により評価した。
具体的には、表面層の膜厚は、均一膜厚部分(塗布の先端部および後端部の膜厚変動部分を膜厚プロフィールを作製して除く)をランダムに10ヶ所測定し、その平均値を表面層の膜厚とする。膜厚測定器は渦電流方式の膜厚測定器「EDDY560C」(HELMUT FISCHER GMBTE CO社製)を用い、耐久試験前後の表面層の膜厚の差を膜厚減耗量(μm)として算出した。膜厚減耗量が4μm未満であれば実用可能と評価した。
(2)電位安定性の評価
耐久試験前後における露光部電位の電位変動の大きさにより評価した。
具体的には、初期の帯電電位を600±50Vに調整し、耐久試験前と300,000枚後の露光部電位の変化量(ΔV)を算出した。露光部電位の変化量が100V以下であれば実用可能と評価した。
(3)クリーニング性の評価
耐久試験前後におけるクリーニングブレードの摩耗幅により評価した。
ブレードの摩耗幅が30μm未満であれば実用可能と評価した。
1,1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
5Y、5M、5C、5Bk 一次転写ローラ
5b 二次転写ローラ
6,6Y、6M、6C、6Bk、6b クリーニング手段
7 中間転写体ユニット
8 筐体
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
21 給紙手段
20 給紙カセット
22A、22B、22C、22D 中間ローラ
23 レジストローラ
24 定着手段
25 排紙ローラ
26 排紙トレイ
66A クリーニングブレード
66B 支持部材
66C ブラシローラー
66D スクレーパ
66E 回転軸
66G 荷重バネ
66I フリッカ
66J 搬送スクリュー
66S 荷重バネ
66K 固形材料
70 無端ベルト状中間転写体
71、72、73、74 ローラ
82L、82R 支持レール
P 転写材
251 基材
254 貯留タンク
255 圧送ポンプ
260 塗布ヘッド
261 塗布液流出口
262 塗布液分配スリット
263 塗布液分配室
264 供給管
265 スライド面
266 唇状部
267 排出口
L 塗布液
F 塗膜

Claims (6)

  1. 導電性支持体上に感光層が形成され、この感光層上に表面層が形成されてなる電子写真感光体において、
    前記表面層は、硬化樹脂中に、硫酸バリウムよりなる芯材の表面に導電性金属酸化物が付着されてなる複合硫酸バリウム微粒子が含有されてなるものであり、
    前記表面層の十点平均粗さRzJISが0.2μm以上1.5μm以下であり、かつ、当該表面層のピークカウントの数をn、前記複合硫酸バリウム微粒子の数平均一次粒径をdとしたとき、式(n×d)の値が10,000(個・nm)以上200,000(個・nm)以下であることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 前記複合硫酸バリウム微粒子が、数平均一次粒径が50〜500nmのものであることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記複合硫酸バリウム微粒子が、重合性官能基を有する表面処理剤によって表面処理されてなるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記複合硫酸バリウム微粒子における導電性金属酸化物が、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニアおよび酸化インジウムスズから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電子写真感光体。
  5. 電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、当該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを備え、
    前記電子写真感光体が請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置。
  6. 前記クリーニング手段が、ブレードであることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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