JP5504943B2 - 電子写真感光体、電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

電子写真感光体、電子写真感光体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真感光体の製造方法に関し、更に詳しくは複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等における電子写真画像形成装置に用いる電子写真感光体と、電子写真感光体の製造方法に関する。
近年、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置を使用した情報処理システム機の発展には目覚ましいものがある。電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体(例えば、記録紙、OHPシート等)に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザープリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ及びこれらの複合機(マルチファンクションプリンタ等)が含まれる。
これらの電子写真画像形成装置のレーザープリンタやデジタル複写機等に使用される電子写真感光体としては、かつてはセレン化合物等の無機化合物を用いた無機感光体が用いられていたが、近年では、各種波長光に対応可能な材料が開発し易く、環境への影響が少ない有機化合物を用いる有機感光体が広く使用される様になっている。
電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置とも言う)においては、帯電手段によって一様に帯電されたドラム形状の電子写真感光体(以下、感光体とも言う)の感光層の外周面に画像情報に応じた選択的な露光を行って静電潜像を形成する。そしてこの静電潜像を現像手段によってトナー(現像剤)により現像してトナー像を形成する。次いでそのトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する。そしてトナー像転写後に感光体の感光層の外周面に残留した現像剤等がクリーニング手段によって除去される。クリーニング手段によって感光層の外周面がクリーニングされた感光体は次の画像形成に供される。即ち、画像形成装置で画像を形成する迄に使用される感光体の感光層の外周面では、帯電、露光、現像、転写、クリーニングといった一連の繰り返しの工程により画像形成が行われている。
電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置においては、不要なトナーの付着を防止するとともに、転写後の残トナーの量を低減することを目的に、感光体の感光層の表面の摩擦係数を低下させる検討が行われている。これにより、転写されずに感光層の上に残留したトナーをブレードやブラシでクリーニングする際にクリーニング不良の発生がし難いことなどが知られている。更に、転写後の残トナーの量を低減することが出来るので廃トナー量を低減出来たり、感光体を駆動するトルクを低減出来、画像形成装置の消費電力を低減出来たりするという環境面から見た効果も得られることが知られている。
一般的に感光層の上の転写残トナーのクリーニングには、ウレタンゴムなどによって形成されたブレードをカウンター方向に圧接させ、ブレードによってトナーを除去する方法が用いられている。
一方、近年開発が進められている高速化では感光層の上及びブレードは何れも樹脂からなるため潤滑性に乏しく、感光層の上が平滑であるためブレードが反転し、クリーニング不良が発生し易い。
ブレードが反転し、クリーニング不良の発生を防止するために、ブレードと感光層の表面との摩擦係数を低下させる検討がこれまでになされて来た。例えば、感光層の表面に潤滑剤を添加する方法、ブレードに潤滑剤を添加する方法が知られている。潤滑剤としてはポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素原子含有樹脂(以下フッ素樹脂)、球状のアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂などの粉末や、酸化珪素、酸化アルミニウムなどの金属酸化物粉末、シリコーンオイルなどの潤滑性液体などが知られている。特にフッ素原子を多量に含むフッ素樹脂は、表面エネルギーが著しく小さいので潤滑剤としての効果が大きい。しかしながら、これらの方法で摩擦係数を低下させた場合、長時間ブレードが圧接触していることで徐々に摩擦係数が上昇し、ブレードとの摩擦が高くなり、ブレード鳴き、捲れ等を生じる、等の不具合が発生する場合がある。
別の方法として、感光層の表面に凹凸形状を付けた感光体が検討されている。特開2004−279967号公報、特開2008−216307号公報には、フィルム形状の研磨材により感光体表面を研磨することにより感光体の表面に凹凸形状を形成する方法が開示されている。特開2006−267856号公報には感光体表面に研磨粒子を衝突させることによって、感光体表面を粗面化する方法が開示されている。
しかしながらフィルム形状の研磨材により感光体表面を研磨する方法では、突発的に深い傷が感光体表面に入ることや加工された表面がささくれ状に微小領域で欠陥が発生する場合があった。特に重合性材料の重合により機械的強度を向上させている感光体の表面の加工に対しては、表面加工時の研磨シートの押し付け圧力やブラシの押し付け圧力を上げる対応が必要となることにより、突発的に生じる傷やささくれ状の欠陥の発生頻度に課題があった。又、感光体表面に研磨粒子を衝突させる方法の場合、表面層を有する感光体の表面加工の場合、表面層を形成する樹脂材料によっては、高圧での砥粒の吹き付けが必要となり、生産性の観点から、より低圧での砥粒の吹き付け望まれている。又、高圧での砥粒の吹き付けは、砥粒が破損し、破損した砥粒が感光体表面に吹き付けられ、表面の加工均一性を低下させる恐れがある。
これらの改善として更に検討が進められ、例えば、円筒状支持の上に重合性材料を含有する表面層用塗布液を塗布した後、塗膜表面に水若しくはアルコールをインクジェットユニットやスプレーを用いて吹き付け、この後乾燥して表面に凹凸形状を形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の方法は、従来のフィルム形状の研磨材を使用した方法、研磨粒子を衝突させる方法での問題点の改善には確かに効果はあるが次の問題点を有していることが判った。
1.インクジェットユニットから吹き付けられた液滴が重なり合った場合と、単独の場合では表面に形成される凹部の大きさ、形状が異なり凹凸形状の均一化が困難となる。
2.インクジェットユニットから吹き付けられた液滴のレベリングにより一定形状のる凹部の大きさ、形状が異なり凹凸形状の均一化が困難となる。
3.凹凸形状の不均一化に伴いブレードの滑り性が悪くなり、高速化への対応が困難となる。
この様な状況から、高速化に対応出来るブレードの滑り性凹凸形状を有し、クリーニング性が向上し、画像品質が安定した画像が得られる表面に凹凸形状の表面層を有する感光体及び感光体の製造方法の開発が望まれている。
特開2009−25710号公報
本発明は、この様な状況に鑑みなされたものであり、その目的は高速化に対応出来るブレードの滑り性を有し、クリーニング性が向上し、画像品質が安定した画像が得られる表面に凹凸形状の表面層を有する感光体及び感光体の製造方法を提供することである。
本発明の上記目的は下記の構成により達成された。
1.円筒状の導電性基体上に感光層を有し、その表面にインクジェットヘッドを使用して表面層形成用塗布液を噴出させて液滴を着弾させ、硬化させ、表面に凹凸形状を有する表面層を形成した電子写真感光体において、前記表面層は、前記表面層形成用塗布液の液滴隣りあう液滴とは互いに接触しない様に着弾させ、着弾させた液滴を硬化させる操作を繰り返し行って、複数の硬化された液滴が重畳された凸状構造を有することを特徴とする電子写真感光体。
2.円筒状の導電性基体の表面にインクジェットヘッドを使用して表面層形成用塗布液を噴出させて液滴を着弾させ、硬化させ、表面に凹凸形状を有する表面層を形成する電子写真感光体の製造方法において、次の工程を有することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
液滴を隣りあう液滴とは接触しない様に、電子写真感光体の表面に着弾させ、着弾させた液滴を硬化させ凸状物を形成する工程
その後、前記凸状物の上に、更に表面層形成用塗布液の液滴を隣りあう液滴とは接触しない様に着弾させ、着弾させた液滴を硬化させる操作を繰り返し行って凸状物を重畳させた凸状構造を有する表面層を形成する工程
3.前記円筒状の導電性基体の表面に着弾した液滴の隣りあう液滴との距離が、該液滴の直径の1.5倍から3.0倍であることを特徴とする前記2に記載の電子写真感光体の製造方法。
4.前記表面層の10点平均表面粗さRzが0.1μmから3.0μmであることを特徴とする前記2又は前記3に記載の電子写真感光体の製造方法。
5.前記表面層形成用塗布液の粘度は、3mPa・sから200mPa・sであることを特徴とする前記2から4の何れか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
6.前記表面層形成用塗布液は、活性光線硬化型樹脂、又は熱硬化性樹脂を含んでいることを特徴とする前記2から5の何れか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
高速化に対応出来るブレードの滑り性を有し、クリーニング性が向上し、画像品質が安定した画像が得られる最表面に凹凸形状を有する感光体の製造方法を提供することが出来た。
フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。 図1に示す感光体の概略斜視図である。 図1に示す感光体の感光層の構成の一例を示す概略断面図である。 インクジェットユニットを使用し、表面に凹凸形状の表面層を有する感光体の製造方法を示す概略図である。 図4に示されるインクジェットヘッドの配置の他の例を示す概略平面図である。 図4のPで示される部分の概略拡大平面図である。 本発明の方法で円筒状の導電性基体の表面に凹凸形状を有する表面層を形成する模式フロー図である。
以下、本発明を実施する形態を図1から図7を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は、フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。
図中、1はフルカラー画像形成装置を示す。フルカラー画像形成装置1は、複数組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体形成ユニット7と、記録媒体Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としてのベルト式定着装置24とを有する。フルカラー画像形成装置1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。
各感光体1Y、1M、1C、1Kに形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット10Yは、第1の像担持体として感光層を有する胴体にフランジを嵌合した感光体1Y、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ー5Y、クリーニング手段6Yを有する。
又、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット10Mは、第1の像担持体として感光層を有する胴体にフランジを嵌合した感光体1Mの周囲に配置された帯電手段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ー5M、クリーニング手段6Mを有する。
又、更に別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成ユニット10Cは、第1の像担持体として感光層を有する胴体にフランジを嵌合した感光体1Cの周囲に配置された帯電手段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ー5C、クリーニング手段6Cを有する。
又、更に他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成ユニット10Kは、第1の像担持体として感光層を有する胴体にフランジを嵌合した感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写手段としての一次転写ローラー5K、クリーニング手段6Kを有する。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラーにより巻回され、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、10Kより形成された各色の画像は、一次転写ローラー5Y、5M、5C、5K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内に収容された記録媒体として用紙等の記録媒体Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ローラー22A、22B、22C、22D、レジストローラー23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラー5Aに搬送され、記録媒体P上にカラー画像が一括転写される。
カラー画像が転写された記録媒体Pは、熱ローラー定着器270が装着された定着装置24により定着処理され、排紙ローラー25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、二次転写ローラー5Aにより記録媒体Pにカラー画像を転写した後、記録媒体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6Aにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラー5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の一次転写ローラー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に圧接する。
二次転写ローラー5Aは、ここを記録媒体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に圧接する。
又、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、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とを有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1K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、ローラー71、72、73、74、76を巻回して回動可能な無端ベルト状の中間転写体70、一次転写ローラー5Y、5M、5C、5K及びクリーニング手段6Aとを有している。
筐体8の引き出し操作により、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
この様に感光体1Y、1M、1C、1Kの外周面上を帯電、露光し外周面上に潜像を形成した後、現像によりトナー像(顕像)を形成し、無端ベルト状の中間転写体70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録媒体Pに転写し、定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。尚、本発明で像形成時とは潜像形成、トナー像(顕像)を記録媒体Pに転写し最終画像を形成することを含む。
トナー像を記録媒体Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kは、クリーニング手段6Aで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
上記カラー画像形成装置では、中間転写体をクリーニングするクリーニング手段6Aのクリーニング部材として、弾性ブレードを用いる。又、各感光体に脂肪酸金属塩を塗布する手段(11Y、11M、11C、11K)を設けている。尚、脂肪酸金属塩としては、トナーで用いたと同じものを用いることが出来る。
本発明は、トナー像を記録媒体Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kをクリーニング手段6Yから6Kのブレードで転写時に感光体に残されたトナーを清掃する際、ブレードとの接触による感光体の表面の摩耗を防止し、感度の劣化、帯電性の低下などの電気的特性を劣化、画像濃度低下、地肌汚れ等の異常画像の発生を防止、傷に伴うスジ状汚れ画像の防止をした耐久性のある電子写真感光体の製造方法に関するものである。
図2は図1に示す感光体の概略斜視図である。尚、図1に示す感光体1Y、1M、1C、1Kは何れも同じ構成をしているので感光体1Yを代表として説明する。
図中、1Yは感光体を示す。感光体1Yは、円筒状の導電性基体1Y1と、円筒状の導電性基体1Y1の周面に形成された感光層1Y2と、感光層1Y2の表面に形成された保護層1Y3と、円筒状の導電性基体1Y1の両端部に非感光層形成部1Y4、円筒状の導電性基体1Y1の両端に電子写真画像形成装置(不図示)への取り付け軸1Y5とを有する構成となっている。1Y51は感光体1Yを画像形成装置1(図1参照)にセットする時、画像形成装置1(図1参照)側の回転軸と係合し、感光体1Yを回転させるための駆動穴を示す。
感光層1Y2の形成領域は、円筒状の導電性基体1Y1の全幅にわたり形成されていてもよいし、円筒状の導電性基体1Y1の両端に非感光層形成部1Y4を残して形成されていてもよく、感光層1Y2の形成方法により適宜変更することが可能である。本図は両端に非感光層形成部1Y3を形成している状態を示している。非感光層形成部1Y4の幅は0.5mmから20mmが好ましい。
円筒状の導電性基体1Y1の上に形成された保護層1Y3を有する感光層1Y2が現像装置1(図1参照)により現像されてトナー像が形成される画像形成領域を示し、画像形成領域にトナー像が形成され、記録紙に転写した後に残留トナーが存在する領域で、ブリードによりクリーニングされる領域でもある。
図3は、図1に示す感光体の感光層の構成の一例を示す概略断面図である。
(a)に付き説明する。図中、1Yaは感光体を示す。感光体1Yaは、円筒状の導電性基体1Ya1の外周に電荷発生層(CGL)1Ya2を形成し、これに電荷輸送層(CTL)1Ya3を積層し、感光層1Ya5を形成し、電荷輸送層(CTL)1Ya3の上に保護層1Ya4を積層して形成したものである。
(b)に付き説明する。図中、1Ybは感光体を示す。感光体1Ybは、円筒状の導電性基体1Yb1の外周に電荷輸送層(CTL)1Yb3を形成し、これに電荷発生層(CGL)1Yb2を積層し、感光層1Yb5を形成し、電荷発生層(CGL)1Yb2の上に保護層1Yb4を積層して形成したものである。
(c)に付き説明する。図中、1Ycは感光体を示す。感光体1Ycは、円筒状の導電性基体1Yc1の外周に中間層1Yc6を設け、その上に電荷発生層(CGL)1Yc2を形成し、これに電荷輸送層(CTL)1Yc3を積層し感光層1Yc5を形成し、電荷輸送層1Yc3の上に保護層1Yc4を積層して形成したものである。
(d)に付き説明する。図中、1Ydは感光体を示す。感光体1Ydは、円筒状の導電性基体1Yd1の外周に中間層1Yd6を設け、その上に電荷輸送層(CTL)1Yd3を形成し、これに電荷発生層(CGL)1Yd2を積層し感光層1Yd5を形成し、電荷発生層(CGL)1Yd2の上に保護層1Yd4を積層し形成したものである。
(e)に付き説明する。図中、1Yeは感光体を示す。感光体1Yeは、円筒状の導電性基体1Ye1の外周に電荷発生物質1Ye7と電荷輸送物質1Ye8を含有する層を積層し感光層1Ye5を形成し、電荷発生物質1Ye7と電荷輸送物質1Ye8を含有する層の上に保護層1Ye4を積層し形成したものである。
(f)に付き説明する。図中、1Yfは感光体を示す。感光体1Yfは、円筒状の導電性基体1Yf1の外周に中間層1Yf6を設け、その上に電荷発生物質1Yf7と電荷輸送物質1Yf8を含有する層を積層し感光層1Yf5を形成し、電荷発生物質1Yf7と電荷輸送物質1Yf8を含有する層の上に保護層1Yf4を積層し形成したものである。
本発明の感光体の製造方法に係わる感光体の構成は、図3(a)から(f)で示される何れの構成でもよく、これらの感光体は図1に示されるフルカラー画像形成装置及び単色画像形成装置に使用することが可能である。
図3(a)から(f)で示される感光体の構成は何れも表面層として保護層を有する場合を示しているが、保護層は必要に応じて設けることが可能である。
本発明は、図1から図3に示す感光体の表面層の表面粗さを均一化することで耐久性を向上した感光体の製造方法に関するものである。尚、感光体の表面層とは図3(a)から(f)で示される感光体で電荷輸送層(CTL)、電荷発生層(CGL)の表面に積層される層を言う。
図4はインクジェットユニットを使用し、表面に凹凸形状の表面層を有する感光体の製造方法を示す概略図である。図4(a)はインクジェットユニットを使用し、感光層の表面に凹凸形状の表面層を有する感光体の製造方法を示す概略斜視図である。図4(b)は図4(a)の概略平面図である。
図中、2はインクジェットユニットを示し、表面層形成用塗布液を円筒状の導電性基体3の表面に噴射するインクジェットヘッド201と表面層形成用塗布液をインクジェットヘッド201に供給する供給管202とを有している。
円筒状の導電性基体3の表面とは、図3(a)から(f)に示す感光体の構成の内、既に保護層を除く各層が形成されている感光層の表面、或いは保護層の下の各層を形成するために既に形成された各層、及び円筒状の導電性基体3の表面を言う。
表面層形成用塗布液とは、図3(a)から(f)に示す感光体の構成の場合、保護層形成用塗布液、電荷輸送層(CTL)形成用塗布液、電荷発生層(CGL)形成用塗布液、電荷発生物質と電荷輸送物質とを含有する層形成用塗布液が挙げられる。
表面層形成用塗布液の固形分濃度は、インクジェットヘッド201から噴出した液滴が円筒状の導電性基体3の表面に着弾した液滴が硬化した時の高さを高くするため高い方が好ましい。
例えば、保護層形成用塗布液の場合は、10質量%から50質量%が好ましい。電荷輸送層(CTL)形成用塗布液は、10質量%から50質量%が好ましい。電荷発生層(CGL)形成用塗布液は、2質量%から5質量%が好ましい。電荷発生物質と電荷輸送物質とを含有する層形成用塗布液は、10質量%から50質量%が好ましい。
表面層形成用塗布液の粘度は、インクジェットヘッド201から噴出した液滴が円筒状の導電性基体3の表面に着弾した液滴のレベリングを防止し、硬化した時の高さを高くするため4mPa・sから100mPa・sが好ましい。
表面層形成用塗布液の調製に使用する溶媒は、ヘッドの乾燥、残留溶媒等を考慮し、沸点90℃から200℃の溶媒が好ましい。尚、混合溶媒系の場合、沸点の高い溶媒の沸点が90℃から200℃が好ましい。
インクジェットユニット2は、取り付け部材(不図示)を介してガイドレール(不図示)に取り付けられており、モーター(不図示)により感光層の表面と平行に感光体2の回転軸方向に移動可能(図中のA矢印方向)になる様に配設されている。
インクジェットヘッド201としては特に限定はなく、例えば、連続型、間欠型(ピエゾ、サーマル、静電型など)等が挙げられる。これらの内、ピエゾを用いた連続型及び間欠型が好ましく、ピエゾを用いた間欠型がより好ましい。
インクジェットヘッド201には、インクジェットヘッド201が表面層形成用塗布液の乾燥により固化したり、詰まったりする場合に備えてインクジェットヘッド洗浄機能を有していることが好ましい。インクジェットヘッド洗浄機能としては、例えば、塗布液に使用されている有機溶剤で洗浄する機能、吸引する機能等が挙げられる。4はインクジェットヘッド201により感光層の表面に着弾した表面層形成用塗布液の液滴を硬化する硬化手段を示す。
硬化手段4は、取り付け部材(不図示)を介してガイドレール(不図示)に取り付けられており、モーター(不図示)により円筒状の導電性基体3の表面と平行に円筒状の導電性基体3の回転軸方向に移動可能(図中のB矢印方向)になる様に配設されている。
硬化手段4としては、表面層形成用塗布液に使用するバインダーの樹脂に合わせて設定する必要がある。樹脂が活性エネルギー線硬化型樹脂の場合は、活性エネルギー線照射装置であり、熱硬化性樹脂の場合は熱付与装置である。
活性エネルギー線照射装置としては公知の装置を使用することが可能である。紫外線硬化性樹脂を光硬化反応により硬化させるための光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用出来る。例えば、LED、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、キセノンランプ等を用いることが出来る。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は20mJ/cmから10000mJ/cm程度あればよく、好ましくは、50mJ/cmから2000mJ/cmである。近紫外線領域から可視光線領域にかけてはその領域に吸収極大のある増感剤を用いることによって効率よく形成することが出来る。
熱付与装置としては、特に制限はないが着弾した表面層形成用塗布液の液滴の表面に連続的に赤外線ヒーターにより熱風を吹き付ける方法を使用するのが好ましい。加熱温度としては、使用する熱硬化性樹脂の種類により一概には規定出来ないが、下層への影響を与えない温度範囲であることが好ましく、30℃から200℃が好ましく、更に50℃から150℃が好ましく、特に好ましくは90℃から120℃である。
硬化手段4の移動は、インクジェットユニット2により感光層の表面に着弾した表面層形成用塗布液の液滴の硬化するため、インクジェットユニット2を追従する様に移動することが必要である。具体的な移動を図4(b)で説明する。
インクジェットヘッド201による表面層形成用塗布液の円筒状の導電性基体3の表面への噴出は、円筒状の導電性基体3の端部3aの位置から開始される。この時、硬化手段4はインクジェットヘッド201の後方(端部3aから離れた位置)に配置するか、又は機能を停止した状態でインクジェットヘッド201と同じ位置に配置されている。
インクジェットヘッド201による表面層形成用塗布液の円筒状の導電性基体3の表面への噴出が開始された後、硬化手段4は表面層形成用塗布液が着弾した円筒状の導電性基体3の箇所に移動し、着弾した液滴を硬化させるために作動する。以降、インクジェットヘッド201が円筒状の導電性基体3の端部3bまで表面層形成用塗布液を噴出しながら移動するのに合わせ、硬化手段4もインクジェットヘッド201に追従して移動する。
円筒状の導電性基体3の端部3bまで着弾した液滴が硬化した後、インクジェットヘッド201は端部3bから端部3aに向けて表面層形成用塗布液を噴出しながら移動するのに伴い硬化手段4もインクジェットヘッド201に追従して移動する。この様な動作を繰り返し行うことで、硬化した液滴の上に表面層形成用塗布液の液滴が着弾し、円筒状の導電性基体3の表面に凹凸形状を形成した表面層を形成することか可能となる。
円筒状の導電性基体3は回転(図中のC矢印方向)可能に装置(不図示)のフレーム(不図示)に軸支されている。又、円筒状の導電性基体3は円筒状の導電性基体3の回転軸方向(図中のD矢印方向)に移動可能に配設しても構わない。
以下に図4を参照しながらインクジェットユニット2を使用して円筒状の導電性基体3の表面に凹凸形状を有する表面層を形成する方法としては連続方式と間欠方式とが挙げられる。尚、本発明で表面層とは、表面層形成用塗布液が着弾され、均一な層状構成でも良いし、又、不均一(不連続)な構成であってもよい。
連続方式の場合は、次の方法が可能である。
1・円筒状の導電性基体3の位置は固定し、回転させながらインクジェットユニット2と、硬化手段4とを連続的に移動し円筒状の導電性基体3の表面に凹凸を有する表面層を形成する。
2.インクジェットユニット2と硬化手段4とを固定し、円筒状の導電性基体3を回転させながら連続的に移動し、円筒状の導電性基体3の表面に凹凸を有する表面層を形成する。
間欠方式の場合、円筒状の導電性基体3、インクジェットユニット2及び硬化手段4の位置を固定し、円筒状の導電性基体3を1回転させ円筒状の導電性基体3の周面に表面層を形成する。この後、インクジェットユニット2及び硬化手段4又は円筒状の導電性基体3のどちらかを移動させ円筒状の導電性基体3の表面に表面層を形成する。
図5は、図4に示されるインクジェットヘッドの配置の他の例を示す概略平面図である。
(a)はインクジェットヘッド201を円筒状の導電性基体3の回転軸に対して傾斜して配置した場合を示している。配置する角度は円筒状の導電性基体3の表面に着弾する液滴の間隔に合わせ適宜選択することが可能である。(b)に示す様に複数個のインクジェットヘッド201を円筒状の導電性基体3の回転軸に対して傾斜して配置することも勿論可能である。
(b)はインクジェットヘッド201を円筒状の導電性基体3の回転軸に対して平行に複数個をチドリ状に配置した場合を示している。
(c)は、円筒状の導電性基体3の長さに合わせたライン状のインクジェットヘッドを使用した場合を示している。この場合、円筒状の導電性基体3の全表面に一度に表面層形成用塗布液の液滴が着弾するため、硬化手段4もライン状のインクジェットヘッドの幅に合わせることが好ましい。
図6は、図4のPで示される部分の概略拡大平面図である。
図中、5はインクジェットユニット2から噴射された表面層形成用塗布液が円筒状の導電性基体3の表面に着弾した液滴を示す。
Tは液滴5の硬化後の直径を示す。直径Tは、水平フェレ径を示す。水平フェレ径は、サーマル電界放出型走査電子顕微鏡(日本電子(株)製) JSM−7600Fで撮影した画像を、高速カラー画像・解析装置(日本アビオニクス(株))製SPICCAで解析し求めることが可能である。
Uは隣接する液滴5の間隔を示す。間隔Uは、液滴同士の接触に伴うレベリング、液滴を硬化した時の形状の安定化、重ね合わせ等を考慮し、直径Tに対して1.5倍から3.0倍が好ましい。
図7は本発明の方法で円筒状の導電性基体の表面に凹凸形状を有する表面層を形成する模式フロー図である。右側の断面図は、左側の図のW−W′に沿った概略断面図である。
円筒状の導電性基体3の表面は、(a)から(f)の過程を経て凹凸形状を有する表面層が形成される。尚、本図は、硬化手段4(図4参照)をインクジェットユニット2(図4参照)の下流側に配設し、円筒状の導電性基体3の位置を固定して回転させながら、インクジェットユニット2(図4参照)を円筒状の導電性基体3の回転軸方向に移動させながら表面層形成用塗布液を噴出し円筒状の導電性基体3の表面に液滴を着弾させる。引き続き、着弾した液滴を硬化手段4(図4参照)により硬化させ凸状物を形成する。その後凸状物の上に、インクジェットヘッドにより表面層形成用塗布液の液滴を隣りあう液滴とは互いに接触しない様に着弾し、引き続き硬化処理を行う操作を行い且つ複数の硬化された液滴が重畳された凸状構造を有する表面層を形成させる場合のフローを示している。本発明では、重畳された凸状構造を有する表面層を凹凸形状を有する表面層と言う。
(a)は円筒状の導電性基体3の表面に、初回にインクジェットヘッド201から表面層形成用塗布液が噴出し着弾した状態を示す。黒で塗りつぶしてある部分は円筒状の導電性基体3の表面で表面層形成用塗布液が着弾していない部分を示す。インクジェットヘッド201から表面層形成用塗布液を噴出する条件として、図6に示す様に着弾した液滴5が隣りの滴同士が接触しない様にすることが必要である。この様にすることで、液滴同士の融合を防止し、着弾した液滴5の形状を均一にすることが可能となる。
円筒状の導電性基体3の表面に表面層形成用塗布液が着弾した後、硬化手段4(図4参照)により硬化処理が行われ液滴は硬化し凸状物となる。
(a)に示す工程が、「本発明の液滴は隣りあう液滴とは接触しない様に、電子写真感光体の表面に着弾させ、硬化させ凸状物を形成する工程」である。
(b)は2回目のインクジェットヘッド201から表面層形成用塗布液が噴出し、(a)に示した液滴間に着弾した状態を示す。この後、硬化手段4(図4参照)により硬化処理が行われ液滴は硬化し凸状物となる。
(c)から(f)は、インクジェットヘッド201から表面層形成用塗布液が噴出し着弾、硬化を繰り返し行い、網掛けしてある部分を順次埋める様にして円筒状の導電性基体3の表面に、インクジェットヘッドにより表面層形成用塗布液の液滴を隣りあう液滴とは接触しない様に着弾させ、硬化させ、凸状物を重畳した凸状構造を有する表面層を形成する過程を示している。
(b)から(c)に示される工程が、本発明の「その後、前記凸状物の上に、更に表面層形成用塗布液の液滴を隣りあう液滴とは接触しない様に着弾させ、硬化させ凸状物を重畳した凸状構造を有する表面層を形成する工程」を示している。
本発明の特徴は(a)から(f)に示す様に、
1)インクジェットヘッド201から表面層形成用塗布液の円筒状の導電性基体3の表面への噴出は、着弾する液滴が接触しない様にすること
2)円筒状の導電性基体3の表面へ着弾した液滴は硬化手段で硬化すること
3)液滴が硬化した後、再度インクジェットヘッド201から表面層形成用塗布液の円筒状の導電性基体3の表面へ着弾する隣りあう液滴が接触しない様に噴出すること
4)1)から3)を繰り返し行うことで、液滴が硬化して形成された凸状物の上に順次凸状物を重畳すること
である。この様にして、凹凸形状を有する表面層が形成される。
凹凸形状を有する表面層の10点平均表面粗さRzは、ブレードの捲れ、クリーニング性、トナー残り、ブレードの固着等を考慮し、0.1μmから3.0μmが好ましい。
表面粗さは、(株)東京精密社製 SURFCOM1400Dで測定した値を示す。
本発明の感光体の製造方法により次の効果が挙げられる。
1.感光体を形成する表面層の表面の凹凸形状の安定化が容易になり均一な凹凸形状を有する表面層を有した感光体の製造が可能となった。
2.表面の凹凸形状の均一化に伴い高速化に対応出来るブレードの滑り性を得ることが可能となった。
3.感光体表面のクリーニング性が向上し、画像品質が安定した。
4.時間経過時のブレード固着が良くなり、初期トルク変化が改善された。
以下に本発明の電子写真感光体の製造方法に係わる感光体の一例として、導電性支持体の外周に中間層を設け、その上に電荷発生層、電荷輸送層、フィラーを含有する保護層を設けた層構成の感光体に使用する材料付いて説明する。
〈導電性支持体〉
導電性支持体としては円筒状支持体が用いられる。円筒状導電性支持体とは回転することによりエンドレスに画像を形成出来るに必要な円筒状の支持体を意味し、円筒度が5μmから40μmが好ましく、7μmから30μmがより好ましい。
導電性支持体の材料としてはアルミニウム、ニッケルなどの金属ドラム、又はアルミニウム、酸化錫、酸化インジウムなどを蒸着したプラスチックドラム、又は導電性物質を塗布した紙・プラスチックドラムを使用することが出来る。導電性支持体としては常温で比抵抗10Ω・cm以下が好ましい。
〈中間層〉
中間層は、バインダー、分散溶媒等から構成される中間層形成用塗布液を導電性支持体上に塗布、乾燥して形成される。中間層のバインダーとしては、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂並びに、これらの樹脂の繰り返し単位の内の2つ以上を含む共重合体樹脂が挙げられる。これら樹脂の中ではポリアミド樹脂が、繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さく出来好ましい。又、電位特性向上や黒ポチ欠陥の低減、モアレの低減等の目的で、必要に応じて、中間層に酸化チタンや酸化亜鉛等のフィラーや酸化防止剤等の添加剤を添加することも出来る。
中間層形成用塗布液を調製する溶媒としては、必要に応じ添加する無機粒子を良好に分散し、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−ブタノール等の炭素数2から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。これらの溶媒は全溶媒中に30質量%から100質量%、好ましくは40質量%から100質量%、更には50質量%から100質量%が好ましい。前記溶媒と併用し、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等が挙げられる。中間層の膜厚は、0.2μmから40μmが好ましく、0.3μmから20μmがより好ましい。
(感光層)
感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を1つの層に持たせた単層構造でもよいが、より好ましくは感光層の機能を電荷発生層(CGL)と電荷輸送層(CTL)に分離した層構成をとるのがより好ましい。機能を分離した構成をとることにより繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さく制御出来、その他の電子写真特性を目的に合わせて制御し易い。
負帯電用の感光体では中間層の上に電荷発生層(CGL)、その上に電荷輸送層(CTL)の構成をとる。正帯電用の感光体では前記層構成の順が負帯電用感光体の場合の逆の構成をとる。好ましい感光層の層構成は前記機能分離構造を有する負帯電感光体である。
以下に機能分離負帯電感光体の感光層の各層について説明する。
〈電荷発生層(CGL)〉
電荷発生層(CGL)には電荷発生物質(CGM)を含有する。その他の物質としては必要によりバインダー樹脂、その他添加剤を含有してもよい。電荷発生物質(CGM)としては公知の電荷発生物質(CGM)であるCuKα線によるX線回折においてブラッグ角(2θ±0.2)27.2°に最大回折ピークを有するオキシチタニウムフタロシアニン、同2θが12.4°に最大ピークを有するベンズイミダゾールペリレン等のCGMは繰り返し使用に伴う劣化がほとんどなく、残留電位増加を小さくすることが出来る。
電荷発生層(CGL)に電荷発生物質(CGM)の分散媒としてバインダーを用いる場合、バインダーとしては公知の樹脂を用いることが出来るが、最も好ましい樹脂としてはホルマール樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂と電荷発生物質(CGM)との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し電荷発生物質(CGM)20質量部から600質量部が好ましい。これらの樹脂を用いることにより、繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さく出来る。電荷発生層(CGL)の膜厚は0.01μmから2μmが好ましい。
〈電荷輸送層(CTL)〉
電荷輸送層(CTL)には、電荷輸送物質(CTM)とバインダー樹脂とを含有する。その他の物質としては必要により酸化防止剤等の添加剤を添加して形成してもよい。CTLの膜厚は、5μmから40μmが好ましく、10μmから30μmがより好ましい。CTLが表面層を形成する時、CTL中に占めるフィラーの量は、5質量%から50質量%が好ましい。
電荷輸送物質(CTM)としては公知の電荷輸送物質(CTM)を用いることが出来る。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、ブタジエン化合物等を用いることが出来る。これら電荷輸送物質は通常、適当なバインダー樹脂中に溶解して層形成が行われる。
電荷輸送層(CTL)に用いられる樹脂としては、例えばポリスチレン、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、これらの樹脂の繰り返し単位の内の2つ以上を含む共重合体樹脂。又、これらの絶縁性樹脂の他、ポリ−N−ビニルカルバゾール等の高分子有機半導体が挙げられる。
これら電荷輸送層(CTL)のバインダーとして最も好ましいものはポリカーボネート樹脂である。ポリカーボネート樹脂は電荷輸送物質(CTM)の分散性、電子写真特性を良好にすることにおいて、最も好ましい。バインダー樹脂と電荷輸送物質(CTM)との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し電荷輸送物質(CTM)10質量部から200質量部が好ましい。
〔酸化防止剤〕
感光体の構成層には、酸化防止剤を適用すると、NOx等活性ガスの攻撃による影響を低減出来るため、高温高湿環境での画像流れの発生を抑制出来る。
本発明に用いられる酸化防止剤とは、その代表的なものは感光体中ないしは感光体表面に存在する自動酸化性物質に対して、光、熱、放電等の条件下で酸素の作用を防止ないし、抑制する性質を有する物質である。詳しくは下記の化合物群が挙げられる。
(1)ラジカル連鎖禁止剤
フェノール系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、ジアリルジアミン系酸化防止剤、ジアリルアミン系酸化防止剤、ハイドロキノン系酸化防止剤等が挙げられる。
(2)過酸化物分解剤
硫黄系酸化防止剤、チオエーテル類、燐酸系酸化防止剤、亜燐酸エステル類等が挙げられる。
尚、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール構造を有する酸化防止剤)とは、フェノール性OH基ないしはフェノール性OHのアルコキシ化基のオルト位にかさ高い有機基を有する化合物であり、ヒンダードアミン系酸化防止剤(ヒンダードアミン構造を有する酸化防止剤)とはN原子近傍にかさ高い有機基を有する化合物である。かさ高い有機基としては分岐状アルキル基があり、例えばt−ブチル基が好ましい。
上記酸化防止剤の内では、(1)のラジカル連鎖禁止剤がよく、中でも、ヒンダードフェノール構造やヒンダードアミン構造を有する酸化防止剤は、重合開始剤からの発生ラジカル活性種と酸素との反応を防ぐため、発生ラジカル活性種を効果的に反応に寄与させることが出来、好ましい。
又、2種以上のものを併用してもよく、例えば(1)のヒンダードフェノール系酸化防止剤と(2)のチオエーテル類の酸化防止剤との併用もよい。
本発明に使用する酸化防止剤において、更に好ましいものとしては、分子中に上記ヒンダードアミン構造を有するものが画像ボケ防止や黒ポチ対策等の画質改善によく、別の態様として、ヒンダードフェノール構造単位とヒンダードアミン構造単位を分子内に含んでいるものも同様に好ましい。
保護層
バインダー樹脂の他に種々の組成のものを用いることが出来る。例えば、シリカやアルミナ等の無機微粒子やPTFE、アクリル樹脂等の有機微粒子からなるフィラーを表面層に添加して形成したものが好ましい。保護層中に占めるフィラーの量は、5質量%から50質量%が好ましい。
(表面層形成用塗布液の調製に使用するバインダーとしての樹脂)
バインダーとしての樹脂は、活性エネルギー線硬化型樹脂、熱硬化性樹脂を使用することが好ましく、特に取り扱いの面から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。
(活性エネルギー線硬化樹脂)
本発明に使用する活性エネルギー線硬化樹脂とは、紫外線や電子線のような活性光線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂である。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性光線照射によって硬化する樹脂でもよい。
活性エネルギー線硬化型樹脂としては、分子中に重合性不飽和結合又はエポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー及び/又はモノマーが、エネルギー線の照射により硬化してなる樹脂である。
紫外線及び電子線硬化型樹脂としては特に制限はなく、従来から使用されているものの中から、適宜選択して用いることが出来る。この紫外線硬化型樹脂は、光重合性プレポリマー、又は光重合性モノマー、光重合開始剤や光増感剤を含有するものである。又、電子線硬化型樹脂は、光重合性プレポリマー又は光重合性モノマーを含有するものである。
前記光重合性プレポリマーとしては、例えばポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリオールアクリレート系等が挙げられる。これらの光重合性プレポリマーは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。又,光重合性モノマーとしては、例えばポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
紫外線硬化性樹脂の具体例としては、例えば、アデカオプトマーKR、BYシリーズのKR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、(株)ADEKA製)、コーエイハードのA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学工業(株)製)、セイカビームのPHC2210(S)、PHCX−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業(株)製)、KRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー(株))、RC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、DIC(株)製)、オーレックスNo.340クリヤ(中国塗料(株)製)、サンラッドH−601、RC−750、RC−700、RC−600、RC−500、RC−611、RC−612(以上、三洋化成工業(株)製)、SP−1509、SP−1507(以上、昭和高分子(株)製)、RCC−15C(グレース・ジャパン(株)製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成(株)製)、又はその他の市販のものから適宜選択して利用することが出来る。
(重合開始剤)
重合開始剤としては、ラジカル反応型でもイオン反応型でもよく、アセトフェノン類、ブチルフェノン類、ベンゾフェノン類、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類、オキセタン化合物等が挙げられる。又、光増感剤としてn−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等を混合して用いることが出来る。
(熱硬化性樹脂)
本発明で用いることの出来る熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリアミドイミドなどを挙げることが出来る。
不飽和ポリエステル樹脂としては、例えば、オルソフタル酸系樹脂、イソフタル酸系樹脂、テレフタル酸系樹脂、ビスフェノール系樹脂、プロピレングリコール−マレイン酸系樹脂、ジシクロペンタジエンないしその誘導体を不飽和ポリエステル組成に導入して低分子量化した、或いは被膜形成性のワックスコンパウンドを添加した低スチレン揮発性樹脂、熱可塑性樹脂(ポリ酢酸ビニル樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、ポリスチレン、飽和ポリエステルなど)を添加した低収縮性樹脂、不飽和ポリエステルを直接Brでブロム化する、或いはヘット酸、ジブロムネオペンチルグリコールを共重合するなどした反応性タイプ、塩素化パラフィン、テトラブロムビスフェノール等のハロゲン化物と三酸化アンチモン、燐化合物の組み合わせや水酸化アルミニウムなどを添加剤として用いる添加タイプの難燃性樹脂、ポリウレタンやシリコーンとハイブリッド化、又はIPN化した強靭性(高強度、高弾性率、高伸び率)の強靭性樹脂等がある。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ノボラックフェノール型、ビスフェノールF型、臭素化ビスフェノールA型を含むグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系、グリシジルエステル系、環式脂肪系、複素環式エポキシ系を含む特殊エポキシ樹脂等を挙げることが出来る。
ビニルエステル樹脂としては、例えば、普通エポキシ樹脂とメタクリル酸等の不飽和一塩基酸とを開環付加反応して得られるオリゴマーをスチレン等のモノマーに溶解した物である。又、分子末端や側鎖にビニル基を持ちビニルモノマーを含有する等の特殊タイプもある。グリシジルエーテル系エポキシ樹脂のビニルエステル樹脂としては、例えば、ビスフェノール系、ノボラック系、臭素化ビスフェノール系等があり、特殊ビニルエステル樹脂としてはビニルエステルウレタン系、イソシアヌル酸ビニル系、側鎖ビニルエステル系等がある。
フェノール樹脂は、フェノール類とフォルムアルデヒド類を原料として重縮合して得られ、レゾール型とノボラック型がある。
熱硬化性ポリイミド樹脂としては、例えば、マレイン酸系ポリイミド、例えばポリマレイミドアミン、ポリアミノビスマレイミド、ビスマレイミド・O,O′−ジアリルビスフェノール−A樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂等、又ナジック酸変性ポリイミド、及びアセチレン末端ポリイミド等がある。
又、上述した活性光線硬化型樹脂の一部も、熱硬化性樹脂として用いることが出来る。
尚、本発明に係る熱硬化性樹脂からなる表面層形成用塗布液には、酸化防止剤や紫外線吸収剤を適宜用いてもよい。
保護層は、バインダー樹脂に少なくとも無機微粒子を添加して調製した塗布液を電荷輸送層の上に塗布して形成したものである。尚、保護層には酸化防止剤、滑剤性物質等を含有させることが好ましい。
無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、チタン酸ストロンチウム、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、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を好ましく用いることが出来る。特にシリカやアルミナ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム等が好ましい。
無機微粒子の数平均一次粒径は、1nmから150nmのものが好ましく、3nmから50nmが特に好ましい。無機微粒子の数平均一次粒径は、透過型電子顕微鏡観察によって10000倍に拡大し、ランダムに300個の粒子を一次粒子として観察し、画像解析によりフェレ径の数平均径として測定値を算出して得られた値である。
保護層に用いられるバインダー樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂何れの樹脂かを問わない。例えば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、メラミン樹脂等を挙げることが出来る。
保護層に用いられる潤滑性物質としては、樹脂微粉末(例えば、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂等)、金属酸化物微粉末(例えば、酸化チタン、酸化アルミ、酸化スズ等)、固体潤滑剤(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ボリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等)、シリコーンオイル(例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル等)、フッ素系樹脂粉体(例えば、四フッ化エチレン樹脂粉体、三フッ化塩化エチレン樹脂粉体、六フッ化エチレンプロピレン樹脂粉体、フッ化ビニル樹脂粉体、フッ化ビニリデン樹脂粉体、フッ化二塩化エチレン樹脂粉体及びそれらの共重合体等)、ポリオレフィン系樹脂粉体(例えば、ポリエチレン樹脂粉体、ポリプロピレン樹脂粉体、ポリブテン樹脂粉体、ポリヘキセン樹脂粉体などのホモポリマー樹脂粉体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体などのコポリマー樹脂粉体、これらとヘキセンなどの三元共重合体、更にこれらの熱変成物の如きポリオレフィン系樹脂粉体等)等が挙げられる。特に、シリコーンオイルが摩擦係数低減効果が大きいため好ましい。
上記の潤滑剤に用いる各樹脂の分子量や粉体の粒径は適宜選択することが出来る。又、粒子状物質の場合、その粒径に関しては、特には1nmから150nmが好ましい。これらの潤滑剤を均一に分散するため分散剤をバインダー樹脂に添加してもさしつかえない。又、上記潤滑性物質は、電荷輸送層が最表面である場合は、電荷輸送層に添加することも出来る。
(感光体の作製)
本発明の感光体の製造方法に係わる感光体の最表面層以外の各層の作製は、浸漬塗布、或いは円形量規制型塗布、或いは浸漬塗布と円形量規制型塗布を組み合わせて塗膜を設けて作製することが出来るがこれに限定されるものではない。尚、浸漬塗布方式については例えば特開2006−7155号公報、円形量規制型塗布については例えば特開昭58−189061号公報に詳細に記載されている。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、下記文中「部」とは「質量部」を表す。
実施例1
(円筒状の導電性基体の準備)
直径30mm、長さ360mmのアルミニウム製の円筒状の導電性基体を準備し、10点平均表面粗さRzが1.5μmになる様に円筒状の導電性基体の表面を切削加工し、円筒状の導電性基体を準備した。尚、測定器は(株)東京精密社製のSURFCOM1400Dを用いて、10点平均表面粗さRzはJIS B 0601−2001に準じて測定した値を示す。
(中間層の形成)
(中間層形成用塗布液の調製)
下記組成の分散液を同じ混合溶媒にて2倍に希釈し、1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を調製した。
ポリアミド樹脂CM8000(東レ社製) 1部
酸化チタンSMT500SAS(テイカ社製) 3部
メタノール 8部
1−ブタノール 2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の塗布)
調製した中間層形成用塗布液を用いて準備した円筒状の導電性基体上に、浸漬塗布法で塗布し、100℃で20分間乾燥し、乾燥膜厚2μmの中間層を形成した。
(電荷発生層の形成)
(電荷発生層形成用塗布液の調製)
電荷発生物質:チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で、少なくとも27.3±0.2°の位置に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料) 20部
ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製) 10部
酢酸t−ブチル 700部
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を調製した。
(電荷発生層形成用塗布液の塗布)
調製した電荷発生層形成用塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、自然乾燥後の膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
(電荷輸送層の形成)
(電荷輸送層形成用塗布液の調製)
電荷輸送物質(4,4′−ジメチル−4″−(β−フェニルスチリル)トリフェニルアミン) 25部
バインダー:ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(Irganox1010:チバ・ジャパン社製) 6部
THF 1600部
トルエン 400部
シリコーンオイル(KF−50:信越化学社製) 0.001部
を混合し、溶解して電荷輸送層形成用塗布液を調製した。
(電荷輸送層形成用塗布液の塗布)
調製した電荷輸送層形成用塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃で70分間乾燥し、乾燥膜厚25μmの電荷輸送層を積層し感光層を形成した。
(保護層の形成)
(保護層形成用塗布液の調製)
酸化チタン粒子(SMT100SAS:テイカ社製) 0.6部
1−プロパノール 5部
を混合しUSホモジナイザにて1時間分散処理を行う。その後、下記構造式を有するアクリル系化合物Aとアクリル系化合物B(質量比1/1)とからなるラジカル重合化合物1.5部と重合開始剤「Irgacure184(チバ・ジャパン(株)製)」0.07部を上記分散液中に溶解させて保護層形成用塗布液を調製する。
Figure 0005504943
保護層形成用塗布液の粘度は、20mPa・sであった。尚、粘度の測定は、東機産業社(株)製 R215形粘度計を使用して測定した値を示す。
(保護層形成用塗布液の塗布)
図4に示す製造方法で、調製した保護層形成用塗布液を温度25±3℃で以下に示す条件で剪断モード型(ピエゾ型)のインクジェットヘッドを使用して、図7に示す過程を経て電荷輸送層の上全面に液滴を、液滴の間隔と、着弾・硬化する回数とを表1に示す様に変化して行い、凹凸形状を有する厚さ5μmの保護層を形成し図3(c)に示す構成を有する感光体を作製し試料No.101から108とした。
インクジェットヘッドの射出条件
着弾する液滴の直径:20μm
ノズル吐出口の径:10μm
ノズル間のピッチ:100μm
ノズル数:200
インクジェットヘッドの配置の数方法:感光体の回転軸と平行に、1個を配置した。
インクジェットヘッドの移動速度:600cm/min
電荷輸送層迄を積層した円筒状の導電性基体の回転速度(周速度):6m/min
着弾した液滴の硬化条件
紫外線照射装置として水銀ランプ照射装置「ECS−401GX(アイグラフィックス社製)」を用い、紫外線積算照度計「UVPF−A1(PD−365)(アイグラフィックス社製)」にて積算光量が25J/cm相当になる様に紫外線照射を行う。
Figure 0005504943
比較の感光体No.109の作製
試料No.101と同じ方法で感光層までを形成した円筒状の導電性基体を使用し、電荷輸送層の上に、試料No.101と同じ保護層形成塗布液を使用し浸漬塗布により保護層形成用塗膜を形成した。この後、保護層形成塗布液を調製するのに使用した1−プロパノールを保護層形成用塗膜を形成した導電性基体を回転速度(周速度)6m/minで回転しながら、直径25μmにした液滴を吹き付け装置で全周面に吹き付けた後、試料No.101と同じ方法で紫外線照射し保護層形成用塗膜を硬化し凹凸形状を有する保護層を形成し、比較試料No.109とした。
吹き付け装置としては、(株)明治機械製作所製 小型ハンドスプレーガンF100を使用した。
評価
作製した試料No.101から109に付きブレードの滑り性、クリーニング性、画像品質に付き以下に示す方法で測定し、以下に示す評価ランクに従って評価した結果を表2に示す。
ブレードの滑り性の評価方法
ブレードの滑り性として、10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)ブレードの貼り付き、ブレードのめくれを以下の方法で測定し、ブレードの滑り性の代用特性とした。得られた各試料の保護層の10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)を合わせて示す。尚、保護層の10点平均表面粗さRzは(株)東京精密社製 SURFCOM1400Dで測定した値を示す。10点平均表面粗さRzのバラツキは以下に示す式より計算で求めた値を示す。
10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)=((最大10点平均表面粗さRz−最小10点平均表面粗さRz)/10点平均表面粗さRz)×100
10点平均表面粗さRzとして、0.4μm以上3μm未満は滑り性に影響を与えない範囲、0.1μm以上、0.4μm未満は、実用上問題ないが、僅かながら滑り性に影響を与える範囲、0.1μm未満は滑り性に影響を与える範囲とした。
10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)として、10%未満は滑り性に影響を与えない範囲、10%以上、20%未満は、実用上問題ないが、僅かながら滑り性に影響を与える範囲、20%以上は滑り性に影響を与える範囲とした。
ブレードの貼り付きの試験方法
感光体にブレードを当接した状態で、温度10℃、湿度20%RHで24時間放置し、放置前後のトルクの差を測定した。トルクは、デジタルトルクゲージ/品番 MD31TGE−10CNTで測定した。
ブレードの貼り付きの評価ランク
◎:7N未満
○:7N以上、10N未満
△:10N以上、15N未満
×:15N以上
ブレードのめくれの試験方法
1枚目から2万枚目のコピーにおいて、ブレードめくれの有無を目視で観察した。
クリーニング性の試験方法
ブレードで感光体の表面をクリーニングした後の感光体観察を行い、トナー付着の有無を目視で観察した。
クリーニング性の評価ランク
◎:トナー付着無し
○:画像に影響のない範囲で希に付着が見られる
△:画像に影響のない範囲で付着が認められる
×:画像に影響を及ぼす範囲で付着が認められる
画像品質の試験方法
全面同一濃度で作製されたハーフトーン画像において、グレタグマクベス社製マクベス濃度計で濃度を測定し、最高濃度と最低濃度との差(画像ムラ)を計算で求め画像品質の代用特性とした。尚、クリーニング不良で発生するトナー付着物は避けて測定した。
画像品質の評価ランク
◎:最高濃度と最低濃度との差が0.05未満
○:最高濃度と最低濃度との差が0.1未満から0.05以上
△:最高濃度と最低濃度との差が0.2未満から0.1以上
×:最高濃度と最低濃度との差が0.2以上
Figure 0005504943
本発明の方法で作製した試料No.102から108は、比較試料No.101、109に比べ、ブレードの滑り性(10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)、ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)、クリーニング性、画像品質で何れも優れた結果を示すことを確認した。着弾・硬化する回数を1回として作成した試料No.101はブレードの滑り性(10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)、ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)、クリーニング性、画像品質で本発明の方法で作製した試料No.102から108に対して何れも劣る結果を示すことを確認した。公知の方法で作成した試料No.109はブレードの滑り性(10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)、ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)、クリーニング性、画像品質で本発明の方法で作製した試料No.102から108に対して何れも劣る結果を示すことを確認した。本発明の有効性を確認した。
尚、紫外線硬化型樹脂の変わりに熱硬化性樹脂として、熱硬化性ウレタン用プレポリマーバンデックス P−910(DIC(株)製)を10部と溶媒としてメチルエチルケトン100部に溶解した保護層形成用塗布液を使用し、試料No.105と同じ方法で塗布した後、130℃±3℃で硬化して作製した試料も試料No.105と同じ結果を得た。
実施例2
実施例1と同じ方法で、感光層までを積層した円筒状の導電性基体を準備した。
(保護層形成用塗布液の塗布)
図7に示す過程を経て準備した感光層までを積層した円筒状の導電性基体の電荷輸送層の上全面に、実施例1の試料No.101を作製した時と同じインクジェットヘッドを使用し、実施例1と同じ保護層形成用塗布液の液滴を液滴の間隔を一定として着弾を20回行い、その中で硬化する回数を調整し、表3に示す様に10点平均表面粗さRzを変えた保護層を形成し図3(c)に示す構成を有する感光体を作製し試料No.201から207とした。
Figure 0005504943
評価
作製した試料No.201から207に付きブレードの滑り性(ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)クリーニング性、画像品質に付き実施例1と同じ方法で測定し、実施例1と同じ評価ランクに従って評価した結果を表4に示す。得られた各試料の10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)を合わせて示す。
Figure 0005504943
インクジェットヘッドで表面層形成用塗布液を噴出し円筒状の導電性基体の表面に着弾させ表面層を形成する時、表面層(保護層)の10点平均表面粗さRzを0.1μmから3.0μmとすることでブレードの滑り性(及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)、クリーニング性、画像品質で何れも優れた結果を示すことを確認した。本発明の有効性を確認した。
実施例3
実施例1と同じ方法で、感光層までを積層した円筒状の導電性基体を準備した。
(保護層形成用塗布液の塗布)
図7に示す過程を経て準備した感光層までを積層した円筒状の導電性基体の電荷輸送層の上全面に実施例1の試料No.101を作製したときと同じインクジェットヘッドを使用し、実施例1と同じ組成の保護層形成用塗布液の粘度を表5に示す様に変えた他は実施例1の試料No.101と同じ条件で、液滴を着弾・硬化を行い、保護層を形成し図3(c)に示す構成を有する感光体を作製し試料No.301から306とした。
評価
作製した試料No.301から306に付きブレードの滑り性(10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)、ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)クリーニング性、画像品質に付き実施例1と同じ方法で測定し、実施例1と同じ評価ランクに従って評価した結果を表5に示す。得られた各試料の保護層の10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)を合わせて示す。
Figure 0005504943
インクジェットヘッドで表面層形成用塗布液を噴出し円筒状の導電性基体の表面に着弾させ表面層を形成する時、表面層形成用塗布液の粘度を3mPa・sから200mPa・sの範囲であればブレードの滑り性(10点平均表面粗さRz、及び10点平均表面粗さRzのバラツキ(%)、ブレードの貼り付き、ブレードのめくれ)、クリーニング性、画像品質で何れも優れた結果を示すことを確認した。本発明の有効性を確認した。
1 フルカラー画像形成装置
1Y、1Yaから1Yf、1M、1C、1K 感光体
1Ya1から1Yf1、3 円筒状の導電性基体
1Ya2から1Yf2 電荷発生層(CGL)
1Ya3から1Yd3 電荷輸送層(CTL)
1Ya4から1Yf4 保護層
1Ya5から1Yf5 感光層
1Yd6、1Yf6 中間層
2 インクジェットユニット
201 インクジェットヘッド
4 硬化手段
5 液滴
U 間隔
T 直径

Claims (6)

  1. 円筒状の導電性基体上に感光層を有し、その表面にインクジェットヘッドを使用して表面層形成用塗布液を噴出させて液滴を着弾させ、硬化させ、表面に凹凸形状を有する表面層を形成した電子写真感光体において、前記表面層は、前記表面層形成用塗布液の液滴隣りあう液滴とは互いに接触しない様に着弾させ、着弾させた液滴を硬化させる操作を繰り返し行って、複数の硬化された液滴が重畳された凸状構造を有することを特徴とする電子写真感光体。
  2. 円筒状の導電性基体の表面にインクジェットヘッドを使用して表面層形成用塗布液を噴出させて液滴を着弾させ、硬化させ、表面に凹凸形状を有する表面層を形成する電子写真感光体の製造方法において、次の工程を有することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
    液滴を隣りあう液滴とは接触しない様に、電子写真感光体の表面に着弾させ、着弾させた液滴を硬化させ凸状物を形成する工程
    その後、前記凸状物の上に、更に表面層形成用塗布液の液滴を隣りあう液滴とは接触しない様に着弾させ、着弾させた液滴を硬化させる操作を繰り返し行って凸状物を重畳させた凸状構造を有する表面層を形成する工程
  3. 前記円筒状の導電性基体の表面に着弾した液滴の隣りあう液滴との距離が、該液滴の直径の1.5倍から3.0倍であることを特徴とする請求項2に記載の電子写真感光体の製造方法。
  4. 前記表面層の10点平均表面粗さRzが0.1μmから3.0μmであることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電子写真感光体の製造方法。
  5. 前記表面層形成用塗布液の粘度は、3mPa・sから200mPa・sであることを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
  6. 前記表面層形成用塗布液は、活性光線硬化型樹脂、又は熱硬化性樹脂を含んでいることを特徴とする請求項2から5の何れか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
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