JP3939696B2 - 耐スクラッチ性を有する有機受光体 - Google Patents

Description

本発明は、イメージングシステムの分野に関し、詳細には、イメージングシステムにおける受光体のスクラッチの防止に関する。

電子イメージングの分野で繰り返し発生する問題の１つは、受光体のスクラッチの問題である。この問題は一般に、印刷画像またはコピー画像内の通常は白い線として現れる。これらのスクラッチは一般に、紙繊維または他の比較的硬質材料が回転している受光体の表面に押し付けられるときに、スキージブレードまたはクリーニングブレードにより、ローラー式受光体の周辺に沿って発生する。

ＰＣＴ公開第ＷＯ９６／０７９５５号および同第ＷＯ９７／３９３８５号では、ドラムに取り付けて回転式受光体を形成する、長方形シートの形状のさまざまな有機受光体を記載しており、その内容は参照によってここに組み込まれる。多くの有機受光体と同様に、ここで開示される受光体は３つの主要層、すなわち受光体に強度を与えるマイラー等の支持層と、この支持層の上に重ねる導電層と、導電層の上に重ねる光導電層（複数の下層から構成されることもある）とから形成される。任意に、支持層の下に基層が設けられる。この層は、目の粗い布などの布、または紙であってもよい。基層を設けない場合、支持層の下に捕獲された粒子により、受光体の表面がわずかに隆起し、画像斑点および受光体の損傷を引き起こすことがある。基層の機能は粒子を捕獲して、粒子が支持層を圧迫しないようにすることである。基層は支持層に貼り付けるか、またはその上に受光体を取り付けるドラムに貼り付けることもできる。当技術分野で公知のように、有機受光体は接着剤層（支持層の下）または保護層（光導電層の上）などの追加層を有することができる。

前述の参照特許公開に記載されているように、特定の層はシートの最終製品から取り除いてもよい。

図１（Ａ）および１（Ｂ）は、ロック機構１４を用いてドラム１０に取り付けられた受光体シート１２を示す。シートはロック機構１４に挿入される第１端１６と、この第１端の上に重ねてトナーおよび粒子の侵入からロック機構を保護する第２端１８とを有する。図２（Ａ）ないし２（Ｄ）に詳細に示すように、シートは作用部分１５０内に、布等の基層１５１、支持層１５２、導電層１５４および光導電層１５６を有する。図２（Ｃ）に詳細に示すように、端１６では、光導電層１５６が取り除かれ、導電層１５４（支持層１５２により支持されている）が露出している。この端をロック機構１４に挿入すると、カム１４４が導電層を、（導電）ドラム１０の一部である表面２０に押し付ける。いくつかの実施形態では、カムはカンチレバー式加圧素子で構成される。このように、ドラムの接地（または帯電）の結果、導電層が接地（または帯電）される。

受光体の端１８は光導電層１５６および導電層１５４の両方が取り除かれ、マイラーの支持層が露出している。これらの層を取り除くことにより、ドラム上の受光体の表面は、端１８にすべての層が存在する場合ほどには高く突出しない。図１および２に示す構造と同一の一般構造を有する別の実施形態が、参照資料では開示されている。詳細には、露出した導電層にコーティング（例えば、ポリマー材料を用いて）を施し、受光体の帯電の間および帯電したスキージ部材が受光体と接触している間に問題が発生しないようにするのが望ましい。

また図１に示すように、受光体上に現像された画像が中間転写部材の紙などの別の表面に転写された後に受光体１２上に残る、トナーおよび／または紙粒子のような他の粒子を除去するのに用いられるスクレーバブレード２２（一般に、大きいクリーニングシステムの一部として）を有する。

この従来技術の受光体（および関連の取付けシステム）は詳細に記載されるが、これは、従来の受容体が本質的に本発明の一部を形成する理由ではなく、本発明の動機の一部との前提で、従来の受容体を変更することを試みるためである。本発明において、受光体を保持および帯電する別の方法が利用可能なことは、注意されるべきである。

本発明のいくつかの実施形態の態様は、受光体、特に有機受光体上のスクラッチを防止する方法および装置に関する。本発明は、本発明のいくつかの実施形態ではドラム取付け受光体シートに関連して述べるが、本発明のいくつかの実施形態では、コーティングされた連続ドラム形受光体およびベルト形受光体などの別の構成も有効である。

受光体シートの構造を簡単化する試みにおいて、光導電層および導電層は受光体１２の端１８から削除しなかった。これは、結果として追加の突出高さを伴う大きな問題にならないことを確認して決定した。ただし、この変更を実施すると、ブレード２２（または、クリーニングシステムの他の部分）に下に捕獲された粒子により、光導電層１５６の表面に周辺スクラッチが発生した。さらに、端１８に光導電層および導電層のない受光体を形成した場合、これらの層を従来と同様に化学的に除去すると、全体にわたるスクラッチ量が減少した。

測定により、支持層のマイラー表面は光導電層の表面に比べて大きい摩擦係数を有することが判明した。マイラー表面は、光導電層および導電層を化学的除去により露出させると、マイラーの露出部分上に層を形成せずに製作した受光体に比べて、小さい摩擦係数を有する。この実験で、システムの動作をシミュレートする条件の下では、摩擦係数は、光導電層表面、化学的にオーバーレイ層を除去したマイラー表面、およびオーバーレイ層を持たないマイラー表面のそれぞれについて１：２：３の割合に極めて近いことを確認した。

本発明の一実施形態では、受光体またはカバーされない基層の外側面の一部は、化学的または機械的に粗面化される。この粗面化は、捕獲された粒子と受光体の間の摩擦を増加させ、クリーニングブレードの下から粒子を解放し、その結果、スクラッチが発生しなくなる。現在では、マイラーの粗面はブレードまたはクリーニングシステムの他の部分の下から粒子を除去するのに効果的であると考えられている。受光体と粒子との間の摩擦を増加させる（したがって、粒子を解放する）ことに加えて、ブレードと受光体表面との間の摩擦の増加はブレード先端の曲がりを大きくし、粒子の解放を促進させると考えられる。

粗面化は、表面の簡単な粗面化、または受光体の表面に１つまたは複数の溝（この溝は光導電層および導電層の除去部分から構成できる）を形成することによりなされる。さらに好ましくは、溝は光導電層および導電層でカバーされていない基層の一部に形成される。原理的には、溝は光導電層に形成できるが、このような溝は導電層を貫通して導電層を露出させ、システムのいくつかの部分に問題を発生させることがある。

最適には、粗面化はドラムの軸に沿って延長し、粒子を全長にわたり除去する必要がある。粗面部分は周辺方向に、粒子を確実に除去するのに十分な長さまで延長する必要がある。この長さは粗面化の程度に依存する。この粗面化の程度は十分小さくし、ブレードの損傷が発生しないようにする必要がある。

粗面化処理は受光体の画像生成しない部分に施し、画像品質に影響を与えないことが望ましい。しかし、大部分またはすべての捕獲粒子を除去する（したがって受光体の寿命を大幅に延ばす）のに十分なだけのわずかな粗面化処理は、画像品質の実質的な低下およびブレードの損傷を発生せずに達成できると考えられる。

このように、本発明の代表的な実施形態によれば、支持層および光導電層を有する受光体を提供し、受光体の露出面の少なくとも一部を粗面化することができる。

本発明の一実施形態では、表面の少なくとも一部は化学的に粗面化される。任意に、露出表面の少なくとも一部は、表面を形成した後に化学的に粗面化される。代替としてまたは追加的に、表面の少なくとも一部は機械的に粗面化される。任意に、表面の少なくとも一部は、表面を形成した後に機械的に粗面化される。任意に、機械的な粗面化は研磨により生成される。

本発明の一実施形態では、受光体はイメージングシステムにおいて使用されるようになっており、受光体は受光体の長手方向に一方向に移動し、受光体の一部分は、移動方向にほぼ垂直に長手方向を有する粗面化されたストリップ部を有する。

本発明の一実施形態では、光導電層の少なくとも一部に溝を形成して、前記粗面化を実現する。任意に、溝は約２０マイクロメートル幅である。代替としては、溝は約２０マイクロメートル幅より広い。例えば、２０ないし３０マイクロメートル幅、３０ないし４０マイクロメートル幅、約４０ないし約５０マイクロメートル幅、または５０マイクロメートルより広い幅である。任意に、溝は約１００マイクロメートル未満の幅である。

任意に、溝は約２０マイクロメートル未満の深さである。代替としては、溝は２０ないし３０マイクロメートル深さ、３０ないし４０マイクロメートル深さ、約４０ないし約５０マイクロメートル深さ、または５０マイクロメートルを超える深さである。任意に、溝は約１００マイクロメートル未満の深さである。

本発明の一実施形態では、溝は断面が矩形である。本発明の一実施形態では、溝は断面が三角形である。

本発明の一実施形態では、前記表面は光導電層を含む受光体の一部の表面である。代替として、任意に、前記表面は光導電層を除去した支持層の表面である。

任意に、受光体は有効表面のほぼ全体を粗面化処理される。

任意に、受光体はドラム上に取り付けるのに適合したシート形受光体である。

任意に、受光体はドラム上に取り付けるのに適合したシート形受光体であり、その少なくとも一部がドラムの端に位置する。

任意に、受光体はドラム形受光体である。任意に、受光体はシームレスである。代替として、受光体は継ぎ目を有する。

本発明の一実施形態によれば、さらに、受光体を製造する方法を提供する。この製造方法には、
支持表面を設けることと、
前記支持表面の一部の上に、支持表面の少なくとも一部の上に重ねることなく導電層を重ねることと、
前記導電層の少なくとも一部の上に、前記支持表面の少なくとも一部の上に重ねることなく光導電層を重ねることにより、支持表面の一部が導電層または光導電層のどちらにもカバーされないようにすることを備える。

任意に、支持表面はププラスチック材料である。任意に、この材料はマイラーである。

本発明の一実施形態では、支持表面はシートの表面である。任意に、層でカバーされないシートの一部をシートの端に沿って設け、支持表面を露出した状態で残す。任意に、導電層の一部のシートの端に沿った部分には光導電層を上に重ねず、導電層を露出した状態で残す。本発明の一実施形態では、露出した導電層および支持表面はシートの両端にある。

本発明の一実施形態では、受光体はベルト形受光体である。任意に、支持表面の露出した部分はベルト幅全体にわたっている。

本発明の一実施形態では、受光体はドラム形受光体である。任意に、支持表面の露出部分はドラムの高さ全体にわたっている。

添付図面を参照して、本発明の典型的な（これに限定されない）実施形態を述べる。図では、寸法は説明の便宜上の寸法であり、必ずしも縮尺通りではない。同一参照符号は複数の図面でも同一または同等部品を指す。

図３（Ａ）は、スクレーバブレード２２と受光体１２の表面のような表面との間に捕獲された粒子２４の概念図（正確な縮尺率ではない）を示す。図では、ブレードの曲がり量は誇張されている。ブレード２２が受光体１２を押し付ける圧力のため、粒子はブレードと表面との間に捕獲される。一般に、受光体表面は極めて平滑に形成され、それにより、表面上に生成されるトナー画像を解放して、トナーの残留および非転写を最少にしている。したがって、粒子２４とブレード２２との摩擦係数が粒子と受光体１２との摩擦係数より大きいため、粒子２４はブレードと共に運ばれ、受光体表面にスクラッチを発生することになる。

１つまたは複数の溝を形成するか、あるいは化学的または機械的粗面化により表面を粗面化することによって、粒子との摩擦係数を増加させ、粒子がブレードと共に運ばれなくなることが判明した。このような摩擦の増加により、粒子は受光体上に静止して残るか、または受光体の表面に沿って回転してブレードの端で解放される。

図３（Ｂ）は、ブレード２２および粒子２４が粗面化部分２６に達した時にどのようになるかを概念的に示す。この部分では、ブレード２２と粒子２４との間の摩擦力は、受光体１２と粒子２４との間の摩擦力より小さくなり、その結果、ブレードとの摩擦により粒子は取り除かれる。受光体と粒子との摩擦を増加する（したがって、粒子を解放する）ことに加えて、ブレードと受光体表面との摩擦の増加により、ブレード先端の曲がりが増加し、粒子の解放を助ける。

図４は受光体１２の断面を示しており、受光体に溝２８を形成することにより粗面化部分２６’が生成されている。これらの溝は、受光体をエッチング、レーザスクライビング、ナイフによるグルービング、またはスクラッチングするか、または支持層１５２を上層でコーティングしないことにより形成できる。三角形の溝を示しているが、矩形などの別の溝形状を用いることもできる。

前述をまとめると、スクラッチの度合いは、基層が露出されないときが最大であり、光導電層および導電層が化学的に取り除かれると減少し、これらの層が基層上に全く生成されないときにさらに減少する。ただし、スクラッチの問題は減少するが、スクラッチはこれら手段のいずれによっても完全には除去できない。

本発明者らは、深さと幅において、溝の深さを５０マイクロメートルにまで深くすると、さらにスクラッチの量を減少させる効果を持つことを見出した。効果のしきい値は明白でないが、２０マイクロメートル深さの溝を設けることにより大幅な改良が見られる。溝の深さは基層の現在の厚みにより（実験的溝は露出した基層上に形成された）、すなわち７０マイクロメートルに限定される。深い溝および／または大きい内側面積を有する溝（正方形または長方形の溝）は粒子の捕獲および解放に優れた性能を発揮すると考えられる。

現在の構造については、スクラッチの減少効果は溝の数に伴い向上する。これは、統計的現象と考えられる。ただし、単一溝であっても、著しい効果を発揮する。一般には、１ないし１０の溝が形成される。

溝は鋭利な工具で表面を削るか、レーザーミリング、化学的エッチング、または当技術分野で公知の別の手段により形成できる。表面は粉末または固体片の研磨作用、或いはフェノール、ニトロベンゼンまたは石灰酸などの化学物質の作用により粗面化できる。

図５は粗面化された部分２６’を有するシート形受光体の平面図を示す。図のように、粗面化された部分はドラム軸（取り付けられるときの）の方向の寸法が長い露出面である。さらに、特に表面に溝が形成されている場合、軸方向と一定の角度を持たせて溝を形成することが有利である。なぜなら、これによりブレードからの粒子の除去を促進できるからである。この角度を持たせることにより、ショアＡ硬度５０ないし８０のポリウレタンなどのポリマーから一般に形成されている、スクレーバの磨耗を低減させるのに役立つ。

粗面化部分は端１８近くに位置することに注意すべきである。このように、受光体上に形成される画像品質に関する粗面化のいずれの固有効果も、この部分が画像の生成に利用されないため、実際に生成される画像に影響を与えない。受光体に「継ぎ目」が存在するシステムでは、受光体（ブランケット、ドラム、またはベルト）および紙の供給は同期的に作動し、継ぎ目が画像内に位置しないようにする。

ただし、受光体（ドラムまたはベルト）が１回転（または１回転を整数で割った）しないシステムでは、生成されるそれぞれの画像について、受光体上の、画像品質が低下しない「安全な」領域は存在しない。例えば化学的エッチングによるわずかな程度の粗面化は、画像品質を許容できない程度にまで低下させないが、粒子がクリーニングシステムのスクレーバまたは他の部分に下に捕獲されるのを防止するのに十分な粗さを提供すると考えられている。他のいくつかの実施形態では、表面の大部分または全部が粗面化される。過剰な粗さは受光体からの画像の転写を困難にし、または受光体内に潜像を生成するレーザ光の散乱が画像品質を低下させる可能性があることに注意すべきである。

本発明を典型的な実施形態（ただし、これに限定されない）の説明により詳細に述べてきたが、これらは例示を目的として示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。さまざまな実施形態の特徴の組合せを含む、本発明の実施形態の変形形態は、当業者には明らかであろう。さらに、多数の実施形態および変形形態が存在するが、実施形態のいくつかは組合せでき、および／または提示した実施形態のいくつかの特徴を省略できる。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によってだけ限定される。「備える」、「含む」、「有する」、またはこれらの結合は、特許請求の範囲においては、「含むが必ずしも限定されない」ことを意味する。

（Ａ）は、従来技術による、受光体を上に取り付けたドラムの概略断面図であり、（Ｂ）は、従来技術による、受光体を取り付けるための取付け機構の概略断面図である。 （Ａ）は、従来技術による、受光体の平面図であり、（Ｂ）ないし（Ｄ）は、（Ａ）における受光体の端の受光体の部分断面図 （Ａ）は、スクレーバブレードと表面との間に捕獲された粒子の概念図でり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態による、ブレード／表面の境界面から粒子を取り除く概念図であり、このとき、ブレードは表面の粗面化部分に並列である。 本発明の一実施形態による、溝を設けた表面部分を有する受光体の概略断面図である。 本発明の一実施形態による、ドラム上に取り付けるシート形受光体の概略断面図である。

Claims (24)

1. イメージングシステムで使用される受光体であって、この受光体は、前記受光体に沿う一方向に移動可能であって、支持層と光導電層を具備し、また、受光体の露出表面の移動方向に対してほぼ垂直な長手方向を有するストリップ部分のみが粗面化されている、受光体。
2. 前記ストリップ部分は、化学的に粗面化されている、請求項１に記載の受光体。
3. 前記ストリップ部分は、表面を生成した後に化学的に粗面化されている請求項１に記載の受光体。
4. 前記ストリップ部分は、機械的に粗面化されている、請求項１に記載の受光体。
5. 前記ストリップ部分は、表面を生成した後に機械的に粗面化されている請求項４に記載の受光体。
6. 前記ストリップ部分には、前記粗面化を生成する溝が形成されている、請求項１ないし５のいずれか１に記載の受光体。
7. 前記溝は、２０マイクロメートル以上の幅を有する、請求項６に記載の受光体。
8. 前記溝は、２０ないし３０マイクロメートル幅を有する、請求項６に記載の受光体。
9. 前記溝は、３０ないし５０マイクロメートル幅を有する、請求項６に記載の受光体。
10. 前記溝は、５０マイクロメートルより広い幅を有する、請求項６に記載の受光体。
11. 前記溝は、１００マイクロメートル未満の幅を有する、請求項６ないし１０のいずれか１に記載の受光体。
12. 前記溝は、２０マイクロメートルより浅い深さを有する、請求項６ないし１１のいずれか１に記載の受光体。
13. 前記溝は、２０ないし３０マイクロメートル深さを有する、請求項６ないし１１のいずれか１に記載の受光体。
14. 前記溝は、３０ないし５０マイクロメートル深さを有する、請求項６ないし１１のいずれか１に記載の受光体。
15. 前記溝は、５０マイクロメートルより深さを有する、請求項６ないし１１のいずれか１に記載の受光体。
16. 前記溝は、１００マイクロメートルより浅い深さを有する、請求項６ないし１５のいずれか１に記載の受光体。
17. 前記溝の断面は、矩形である、請求項６ないし１６のいずれか１に記載の受光体。
18. 前記溝の断面は、三角形である、請求項６ないし１６のいずれか１に記載の受光体。
19. 前記粗面化されたストリップ部分は、前記光導電層の一部の表面に形成されている、請求項１ないし１８のいずれか１に記載の受光体。
20. 前記少なくとも１つのストリップ部分は、前記光導電層の一部が取り除かれた、前記支持層の表面である、請求項１ないし１８のいずれか１に記載の受光体。
21. ドラム上への取り付けに適合するシート形受光体である、請求項１ないし２０のいずれか１に記載の受光体。
22. ドラム上への取り付けに適合するシート形受光体であり、また、前記ストリップ部分は、このシート形受光体の一端に隣接して位置される、請求項１ないし２０のいずれか１に記載の受光体。
23. ドラム形受光体である、請求項１ないし２０のいずれか１に記載の受光体。
24. ベルト形受光体である、請求項１ないし２０のいずれか１に記載の受光体。

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