JP5648382B2 - 電子写真感光体、並びに画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

電子写真感光体、並びに画像形成装置及びプロセスカートリッジ Download PDF

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本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンター、ダイレクトデジタル製版機等に適用可能な電子写真感光体、並びに該電子写真感光体を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
一般的に、画像形成プロセスでは、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程及び除電工程が繰り返して行われる。転写工程においては、全てのトナーが転写されるわけではなく、一部が電子写真感光体上に残留する。この残留トナーを除去しないと、繰り返しプロセスにおいて汚れ等のない高品質な画像を得ることができない。そのために、残留トナーをクリーニングすることが必要である。クリーニング手段としては、ファーブラシ、磁気ブラシ及びブレード等を用いたものが代表的であるが、クリーニングの精度や装置構成等の点から、クリーニングブレードが主に採用されている。
ブレードクリーニングとして使用されるクリーニングブレードは、板状のポリウレタン等の素材からなる弾性部材を支持体に取り付けたものであって、電子写真感光体の表面に加圧しながら当接して使用される。電子写真感光体の表面へのブレードの当接形態としては、クリーニングの精度からカウンター方向の当接形態を採用する装置が多い。クリーニングブレード等による電子写真感光体表面の機械的摺擦は、電子写真感光体の表面の摩耗につながる。電子写真感光体の表面が摩耗すると、電子写真感光体の感光特性が劣化し、そのために、適正な静電潜像の形成ができなくなる。また、摩擦力の上昇は、クリーニングブレードの局所的なエッジ欠けや、発熱量の増大によるトナー融着の発生につながる。
ここで、従来の画像形成装置に用いられる電子写真感光体は、無機感光体であるが、近年では、作製が容易であること、高感度設計が可能であること、低コストであること、無公害であること等の多くのメリットを有する有機系の化合物を感光層に有する有機感光体が主流になってきている。
これらの電子写真感光体は、画像形成プロセスにおいて、機械的外力、電気的又は化学的に過酷な環境に曝されるため、種々の劣化をする。特に最近は、カラー画像の出力が増加しており、繰り返し長期に渡って使用する有機感光体には、従来以上に劣化に対する耐久性が要求されている。
この観点からみると、有機感光体は、表面層が低分子電荷輸送材料と不活性高分子を主成分としているため一般に柔らかく、画像形成プロセスにおいて繰り返し使用された場合、現像工程やクリーニング工程における機械的な負荷により摩耗が発生しやすいという欠点を有している。この様な電子写真感光体の摩耗は、感度の劣化、帯電性の低下などの電気的特性を劣化させ、画像濃度低下、地肌汚れ等の異常画像の原因となる。また摩耗により局所的に発生した傷は、クリーニング不良によるスジ状汚れ画像をもたらす。しかし、近年では、有機感光体においても表面を硬化させたり、フィラーを含有させた保護層を積層することによって、電子写真感光体の耐摩耗性や耐傷性が飛躍的に向上している。
しかし、電子写真感光体の耐摩耗性が向上すると、クリーニング工程においてクリーニングブレードのビビリやメクレといった問題が発生しやすくなる。ここで、クリーニングブレードのビビリとは、クリーニングブレードと電子写真感光体の表面との摩擦抵抗が大きくなることによりクリーニングブレードが振動する現象である。クリーニングブレードのメクレとは、電子写真感光体の移動方向にクリーニングブレードが反転してしまう現象である。また、現在では高画質化の要求からトナー粒子の小粒径化に伴いクリーニング性を上げる目的でクリーニングブレードのゴム硬度の上昇と当接圧力の上昇が余儀なくされているため、この問題がより顕著になっている。
クリーニングブレードのビビリやメクレが起こると、電子写真感光体表面が摩耗したり、傷が付くなどの問題も発生する。
クリーニングブレードのビビリやメクレを抑制する方法として、電子写真感光体表面に潤滑剤を塗布する方法が知られている。潤滑剤は微量ずつ、粉体の形態で電子写真感光体表面に供給される。潤滑剤を電子写真感光体上に塗布する場合、摩耗防止とクリーニング性向上という効果を最大限に発揮させる為には、その塗布量、更には、その塗布状態を制御することが非常に重要である。潤滑剤の塗布状態が適切でない場合には、潤滑剤の効果を十分に発揮できず、電子写真感光体表面が摩耗したり、傷が付くという問題があり、また、粒状の潤滑剤が帯電ローラに付着し、帯電ローラを汚すなどの問題がある。
電子写真感光体表面に潤滑剤を塗布する方法として、ブラシなどの塗布手段によりブロック状に固形成形された潤滑剤を削り取って塗布する方法が提案されている(特許文献1)。また、トナーに潤滑剤を外添して電子写真感光体に供給する方法が提案されている(特許文献2)。しかし、これら提案の技術では、潤滑剤の塗布状態が制御されておらず、潤滑剤の効果を十分に発揮できる状態にはできないという問題がある。
潤滑剤の塗布状態を改善するために、電子写真感光体に供給された粒状の固体潤滑剤を電子写真感光体上に均す均し部材が使用されている。しかし、近年の電子写真感光体は凹凸が観測不能となる程に平滑なものが多く、単に均し部材を設けただけでは粒状で供給された固体潤滑剤を十分に均すことは難しい。
電子写真感光体に関し、電子写真感光体表面を金属製ワイヤーやサンドペーパーなどにより粗面化することによって潤滑性物質を安定供給する技術が提案されている(特許文献3、及び特許文献4)。しかし、これら提案の技術においては、電子写真感光体表面の形状を十点平均粗さRzや光沢度で測っており、形状の詳細については具体的に記載されていない。また、金属製ワイヤーやサンドペーパーなどによる研磨により電子写真感光体表面の粗面化を行っており、疎面の形状は制御されていない。また、粗面化は、過剰な潤滑剤の付着を防止することや、潤滑剤被膜と表面保護層との付着力を高め、クリーニングブレードによる潤滑剤被膜の削れ量を低減することを目的としており、固体潤滑剤の塗布状態を改良することを目的としたものではない。そして、潤滑剤の効果を十分に発揮できる状態にはできないという問題がある。なお、これら提案の技術においては、電子写真感光体に供給された粒状の固体潤滑剤を電子写真感光体上に均す部材を使用することについては、なんら検討されていない。
また、電子写真感光体の粗面化に関係する技術として、電子写真感光体の軸方向と角度を有する方向に、頂点を有する山と、谷とが規則的に連続した形状を電子写真感光体表面に形成することによって、離型性を高める方法が提案されている(特許文献5)。また、電子写真感光体の表面に互いに交差する無数の線状傷を均一に形成させる技術が提案されている(特許文献6)。これら提案の技術は、離型性の向上や、放電生成物の付着の防止を目的としたものであり、固体潤滑剤の塗布状態の改良については検討されていない。そして、潤滑剤の効果を十分に発揮できる状態にはできないという問題がある。
また、レーザーアブレーションにより感光体表面に複数の凹部を形成する技術が提案されている(特許文献7、及び特許文献8)。しかし、これら提案の技術は、クリーニング性の向上を目的としたものであり、固体潤滑剤の塗布状態の改良については検討されていない。そして、潤滑剤の効果を十分に発揮できる状態にはできないという問題がある。
固形潤滑剤を電子写真感光体表面に外添する画像形成装置では、電子写真感光体上の固形潤滑剤の塗布状態が、電子写真感光体の摩耗速度に影響したり、トナーのクリーニング性に影響することなどにより、プリント画像の品質を左右させてしまうものの、現在、固体潤滑剤の塗布状態を適切にして潤滑剤の効果を十分に発揮させ、電子写真感光体の長寿命化、帯電ローラの汚れ防止、及びクリーニングブレードのビビリ、メクレの防止を兼ね備え、長期間の繰り返し使用に対しても高画質画像が安定に形成できる電子写真感光体、並びに該電子写真感光体を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジは未だ得られていない。そのため、そのような電子写真感光体、並びに該電子写真感光体を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジが求められているのが現状である。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、固体潤滑剤の塗布状態を適切にして潤滑剤の効果を十分に発揮させ、電子写真感光体の長寿命化、帯電ローラの汚れ防止、及びクリーニングブレードのビビリ、メクレの防止を兼ね備え、長期間の繰り返し使用に対しても高画質画像が安定に形成できる電子写真感光体、並びに該電子写真感光体を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 支持体上に少なくとも感光層と表面層とを有する電子写真感光体において、
前記表面層が架橋樹脂を含有する架橋樹脂層であり、
前記表面層が互いに交差しない線状の溝を有し、前記線状の溝が前記電子写真感光体の軸方向と略平行であり、前記線状の溝の平均の幅が10μm以上50μm以下であり、前記線状の溝の平均の深さが0.1μm以上1μm以下であり、前記線状の溝の数が前記電子写真感光体の周方向の測定長さ1mm当たり20以上80以下であることを特徴とする電子写真感光体である。
<2> 架橋樹脂が、トリアリールアミン構造を有する架橋性の電荷輸送物質に由来する構造単位を有する前記<1>に記載の電子写真感光体である。
<3> 架橋樹脂が、下記一般式(1)で表されるトリアリールアミン構造を有する架橋性の電荷輸送物質に由来する構造単位を有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子及びメチル基のいずれかを表す。R及びRは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基を表す。g及びhは、それぞれ0〜3の整数を表す。d、e、及びfは、それぞれ0〜1の整数を表す。Zは、単結合、メチレン基、エチレン基、下記構造式で表される基、及び下記一般式(2)で表される基のいずれかを表す。
ただし、前記一般式(2)中、Rは、水素原子及びフェニル基のいずれかを表す。iは、0〜1の整数を表す。
<4> 線状の溝が、レーザーアブレーションにより形成された前記<1>から<3>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<5> 感光層が、支持体側から電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に有する積層型感光層である前記<1>から<4>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の電子写真感光体を少なくとも有する画像形成装置である。
<7> 更に、固体潤滑剤を前記電子写真感光体に供給する潤滑剤供給手段と、前記電子写真感光体に供給された前記固体潤滑剤を均一に塗布する潤滑剤塗布手段とを有する前記<6>に記載の画像形成装置である。
<8> 固体潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛である前記<7>に記載の画像形成装置である。
<9> 更に、電子写真感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記電子写真感光体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記トナーが重合トナーである前記<6>から<8>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<10> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の電子写真感光体を少なくとも有するプロセスカートリッジである。
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、固体潤滑剤の塗布状態を適切にして潤滑剤の効果を十分に発揮させ、電子写真感光体の長寿命化、帯電ローラの汚れ防止、及びクリーニングブレードのビビリ、メクレの防止を兼ね備え、長期間の繰り返し使用に対しても高画質画像が安定に形成できる電子写真感光体、並びに該電子写真感光体を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。
図1は、レーザーアブレーションによる電子写真感光体の表面加工の一例を示す概略図である。 図2は、本発明の画像形成装置の一態様における潤滑剤供給手段と潤滑剤塗布手段の一態様の概略断面図である。 図3は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。 図4は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。 図5は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。 図6は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。 図7は、本発明のプロセスカートリッジの一態様の概略断面図である。 図8は、本発明の電子写真感光体の表面層の形状の一例を示すレーザー顕微鏡写真である。
(電子写真感光体)
本発明の電子写真感光体は、支持体と、感光層と、表面層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の構成を有する。
<支持体>
前記支持体としては、体積抵抗値が1.0×1010Ω・cm以下の導電性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着又はスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板及びそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法でドラム状に素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。
ドラム状の支持体としては、直径が20mm〜150mmが好ましく、24mm〜100mmがより好ましく、28mm〜70mmが更に好ましい。前記ドラム状の支持体の直径が、20mm未満であると、ドラム周辺に帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程を配置することが物理的に困難となることがあり、150mmを超えると、画像形成装置が大きくなってしまうことがある。特に、画像形成装置がタンデム型の場合には、複数の感光体を搭載する必要があるため、直径は70mm以下が好ましく、60mm以下がより好ましい。
また、特開昭52−36016号公報に開示されているようなエンドレスニッケルベルト、又はエンドレスステンレスベルトも支持体として用いることができる。
<感光層>
前記感光層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電荷発生物質と電荷輸送物質を混在させた単層型感光層、電荷発生層と電荷輸送層とを積層した積層型感光層が挙げられる。
前記積層型感光層としては、例えば、前記支持体側から電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に有する積層型感光層、前記支持体側から電荷輸送層と電荷発生層とをこの順に有する積層型感光層が挙げられる。これらの中でも、前記支持体側から電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に有する積層型感光層が、耐久性の点から好ましい。
−電荷発生層−
前記電荷発生層は、電荷発生物質を少なくとも含有し、更に必要に応じて、樹脂などのその他の成分を含有する。
−−電荷発生物質−−
前記電荷発生物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機系電荷発生物質、有機系電荷発生物質が挙げられる。
前記無機系電荷発生物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファスシリコンなどが挙げられる。前記アモルファスシリコンとしては、ダングリングボンドを水素原子又はハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子などをドープしたものが挙げられる。
前記有機系電荷発生物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、非対称ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料等のアゾ系顔料;アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系又は多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−樹脂−−
前記電荷発生層に必要に応じて用いられる樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルピリジン、セルロース樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記電荷発生物質100質量部に対し、500質量部以下が好ましく、10質量部〜300質量部がより好ましい。
前記電荷発生層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空薄膜作製法、キャスティング法などが挙げられる。
前記真空薄膜作製法としては、例えば、真空蒸着法、グロー放電分解法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、CVD(化学気相成長)法などが挙げられる。
前記キャスティング法としては、例えば、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法などが挙げられる。
前記キャスティング法においては、通常、塗工液が用いられる。
前記塗工液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記電荷発生物質を必要に応じて前記樹脂と共に、ボールミル、アトライター、サンドミル、超音波等の公知の分散方法を用いて溶剤中に分散した塗工液が挙げられる。なお、前記樹脂の添加は、前記電荷発生物質の分散前及び分散後のどちらでも構わない。前記塗工液は、電荷発生物質、溶媒及び樹脂を主成分とするが、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等の添加剤が含まれていてもよい。場合によっては、電荷発生層に後述の電荷輸送物質を添加することも可能である。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキソラン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロインなどの一般に用いられる有機溶剤が挙げられる。これらの中でも、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒を使用することが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記電荷発生層は、前記塗工液を用いて前記支持体上又は下引き層等の上に塗工し、乾燥することにより形成される。塗工方法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビードコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の公知の方法を用いることができる。塗工後にはオーブン等を用いて加熱乾燥してもよい。乾燥温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃〜160℃が好ましく、80℃〜140℃がより好ましい。
前記電荷発生層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01μm〜5μmが好ましく、0.05μm〜2μmがより好ましい。電荷発生層の厚みを大きくすると残留電位の低減や高感度化に有利である。一方、帯電電荷の保持性や空間電荷の形成などの帯電性の低下を起こすことがある。前記好ましい範囲であると、これらのバランスがとれる点から有利であり、前記より好ましい範囲であると、前記効果が顕著となる。
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、レベリング剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記その他の成分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記電荷発生物質100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜10質量部がより好ましい。レベリング剤の場合には、前記電荷発生物質100質量部に対して、0.001質量部〜0.1質量部が好ましい。前記含有量が、前記下限値未満であると、感度劣化を起こすことがある。
−電荷輸送層−
前記電荷輸送層は、電荷輸送物質を少なくとも含有し、更に必要に応じて、樹脂などのその他の成分を含有する。
−−電荷輸送物質−−
前記電荷輸送物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電子輸送物質、正孔輸送物質などが挙げられる。
前記電子輸送物質としては、例えば、非対称ジフェノキノン誘導体、フルオレン誘導体、ナフタルイミド誘導体等の電子受容性物質、ポリ−N−ビニルカルバゾール等のカルバゾール環を有する重合体、特開昭57−78402号公報等に例示されるヒドラゾン構造を有する重合体、特開昭63−285552号公報等に例示されるポリシリレン重合体、特開2001−330973号公報の一般式(1)〜一般式(6)に例示される芳香族ポリカーボネートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記電子輸送物質のうち、重合体型の電子輸送物質は、架橋樹脂層を前記電荷輸送層上に積層した際に、電荷輸送層を構成する成分の架橋樹脂層への滲みだしが少なく、架橋樹脂層の硬化不良を防止するのに適当な材料である。また、耐熱性にも優れるため、架橋樹脂層を成膜する際の硬化熱による劣化が少ない点で有利である。
前記正孔輸送物質としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ブタジエン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリルアントラセン)、1,1−ビス−(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−樹脂−−
前記電荷輸送層に必要に応じて用いられる樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエーテル、塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、フラン樹脂、ニトリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ジアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂、EVA(エチレン・酢酸ビニル・共重合体)樹脂、ACS(アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)樹脂、エポキシアクリレート等の光硬化樹脂等の樹脂がある。これらの中でも、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂が、電荷移動特性が良好となる点で好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、分子量の異なった樹脂を混合して用いた場合には、硬度や耐摩耗性を改善できる点で好ましい。また、機械的、化学的及び電気的安定性、密着性などの他に電荷輸送物質との相溶性が重要である。
前記電荷輸送層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常の場合、電荷輸送物質及び添加剤を樹脂とともに溶媒に分散又は溶解した塗工液を、前記電荷発生層上に塗工し、乾燥させる方法などが好適である。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、ブタノール等のアルコール類;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の飽和脂肪族炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等の塩素系炭化水素;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、メトキシエタノール、ジメトキシエタン、ジオキサン、ジオキソラン、アニソール等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒が特に好ましい。
前記電荷輸送層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、実用的に有効な表面電位を維持するためには、10μm〜40μmが好ましく、15μm〜30μmがより好ましい。
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、レベリング剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記その他の成分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記電荷輸送物質100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜10質量部がより好ましい。レベリング剤の場合には、前記電荷輸送物質100質量部に対して、0.001質量部〜0.1質量部が好ましい。前記含有量が、前記下限値未満であると、感度劣化を起こすことがある。
<表面層>
前記表面層としては、架橋樹脂を含有する架橋樹脂層であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記表面層が前記架橋樹脂層であることにより、前記表面層は耐摩耗性に優れ、クリーニングブレードや塗布ブレードにより前記表面層が削れにくいことから、前記表面層に形成された線状の溝が消失することがなく、長期間の繰り返しの使用に対しても、高画質画像が安定して形成できる。
−架橋樹脂−
前記架橋樹脂としては、架橋構造を有する樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記架橋樹脂を構成する構造単位としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリロイルオキシ基やスチリル基を有する連鎖重合系の化合物、水酸基、アルコキシシリル基、イソシアネート基を有する逐次重合系の化合物などに由来する構造単位が挙げられる。
前記アクリロイルオキシ基やスチリル基を有する連鎖重合系の化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、メタクリロイル変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
これらの中でも、耐摩耗性に優れる点、及び画像流れを解消する点から、トリメチロールプロパントリアクリレートに由来する構造単位が好ましい。
前記トリメチロールプロパントリアクリレートに由来する構造単位の前記架橋樹脂における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐摩耗性に優れる点から、前記架橋樹脂の固形分100質量部に対して10質量部〜70質量部が好ましく、30質量部〜60質量部がより好ましい。
前記架橋樹脂としては、電子写真特性、汎用性、材料設計、及び製造安定性の点から、前記電荷輸送物質を含有していることが好ましく、架橋性の電荷輸送物質に由来する構造単位を有していることがより好ましい。
前記架橋性の電荷輸送物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電荷輸送物質に由来する構造及び(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物、電荷輸送物質に由来する構造及びスチリル基を有する化合物、電荷輸送物質に由来する構造及び水酸基を有する化合物、電荷輸送物質に由来する構造及びアルコキシシリル基を有する化合物、電荷輸送物質に由来する構造及びイソシアネート基を有する化合物などが挙げられる。
前記電荷輸送物質に由来する構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トリアリールアミン構造であることが、高感度化の点で好ましい。
前記電荷輸送物質に由来する構造及び(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物としては、以下の一般式(1)で表されるトリアリールアミン構造を有する架橋性の電荷輸送物質が、高感度化及び耐摩耗性の点で好ましい。
ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子及びメチル基のいずれかを表す。R及びRは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基を表す。g及びhは、それぞれ0〜3の整数を表す。d、e、及びfは、それぞれ0〜1の整数を表す。Zは、単結合、メチレン基、エチレン基、下記構造式で表される基、及び下記一般式(2)で表される基のいずれかを表す。
ただし、前記一般式(2)中、Rは、水素原子及びフェニル基のいずれかを表す。iは、0〜1の整数を表す。
前記一般式(1)で表される化合物としては、例えば以下の化合物が挙げられる。
前記表面層は、潤滑剤の付着効率を向上できる点から、フィラーを含有することが好ましい。
−フィラー
前記フィラーとしては、有機フィラー、無機フィラーが挙げられる。
前記有機フィラーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂粉末;シリコ−ン樹脂粉末、a−カーボン粉末などが挙げられる。
前記無機フィラーとしては、例えば、銅、スズ、アルミニウム、インジウム等の金属粉末;シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、α−アルミナ等のアルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物;フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物;チタン酸カリウム、窒化硼素などが挙げられる。これらの中でも、フィラーの硬度の点から無機フィラーを用いることが耐摩耗性の向上の点で好ましい。
前記フィラーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記電子写真感光体と摺擦するクリーニングブレードなどの他部材へのダメージを緩和できる点から、前記表面層の固形分に対して、1質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上35質量%以下がより好ましい。
前記表面層は、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、レベリング剤、発泡剤、有機微粒子などを含有していてもよい。これらの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記表面層の固形分100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜10質量部がより好ましい。なお、レベリング剤の含有量としては、前記表面層の固形分100質量部に対して、0.1質量部〜5質量部が好ましい。
前記表面層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、表面層を形成する材料を含有する塗料(表面層用塗料)を塗工する方法が挙げられる。
前記表面層用塗料は、硬化を促進させたり、安定化させたりするために、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどの光重合開始剤を含有していてもよい。
前記表面層用塗料は、溶媒を含有していてもよい。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、環境負荷の観点から、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、1−メトキシ−2−プロパノールなどが好ましい。
前記表面層用塗料の塗工方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコート法、グラビア塗工法、ノズルコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。これらの中でも、スプレー塗工法、リングコート法が好ましい。
前記表面層は、一度で塗工し、表面層を形成することも可能であるが、2回以上重ねて塗工し、表面層を多層にする方が層中におけるフィラーの均一性の面から好ましい。これによって、残留電位の低減、解像度の向上、及び耐摩耗性の向上に対してより一層の効果が得られる。
前記表面層を形成する際には、架橋性の材料を架橋させるために、主に紫外線領域に発光波長をもつ高圧水銀灯やメタルハライドランプ等のUV照射光源を利用してもよい。
前記UV照射光源の照度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50mW/cm以上1,000mW/cm以下が好ましい。前記照度が、50mW/cm未満であると、架橋反応に時間を要することがあり、1,000mW/cmを超えると、架橋反応の進行が不均一となることがあり、表面層に局部的な皺が発生したり、多数の未反応残基、反応停止末端が生じたりすることがある。また、急激な架橋反応により内部応力が大きくなり、表面層にクラックや剥がれが発生することがある。
前記表面層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3μm〜15μmが好ましい。前記表面層の厚みが著しく増加すると、画質が若干劣化する傾向が認められるため、必要最小限度の厚みに設定することが好ましい。
−表面層の形状−
前記表面層は互いに交差しない線状の溝を有する。前記線状の溝は前記電子写真感光体の軸方向と略平行であり、前記線状の溝の平均の幅は10μm以上50μm以下であり、前記線状の溝の平均の深さは0.1μm以上1.0μm以下であり、前記線状の溝の数は前記電子写真感光体の周方向の測定長さ1mm当たり20以上80以下である。
ここで、「電子写真感光体の軸方向」を言い換えれば、前記電子写真感光体の面方向かつ周方向に対して直角方向である。
「線状の溝の平均の幅」とは、線状の溝の幅を任意に5箇所測定した際の平均値である。
「線状の溝の平均の深さ」とは、線状の溝の深さを任意に5箇所測定した際の平均値である。
「軸方向と略平行」とは、軸方向と平行のみならず、軸方向に対して0°の方向(平行)〜3°の方向までの範囲を指す。これら範囲であれば、本発明の効果を得ることができる。
固体潤滑剤をブラシなどの潤滑剤供給手段を介して電子写真感光体表面に供給すると、電子写真感光体表面には粒状の固体潤滑剤が供給されるが、この状態のままでは固体潤滑剤による潤滑性は十分に発揮されない。そのため、固体潤滑剤を均一に塗布する工程が必要である。固体潤滑剤を均一に塗布する工程は潤滑剤塗布手段により行われ、固体潤滑剤を均一に塗布することにより、固体潤滑剤が被膜となり、固体潤滑剤はその潤滑性を十分に発揮できるようになる。固体潤滑剤を被膜にするには、粒状で供給された固体潤滑剤が潤滑剤塗布手段により押しつぶされる必要がある。しかし、電子写真感光体の表面が非常に平滑な場合や、線状の溝はあるがその線状の溝が互いに交差している場合には、潤滑剤塗布手段による電子写真感光体表面への圧力がかかりにくいため、供給された粒状の個体潤滑剤がそのままつぶされずに電子写真感光体表面を移動しているだけになってしまう。また、電子写真感光体の表面が荒れすぎている場合は、潤滑剤塗布手段と電子写真感光体表面の間にできた隙間から粒状の固体潤滑剤がそのまますり抜けていってしまう。そして、固体潤滑剤の被膜化が十分ではないと、潤滑性を十分に発揮できず、長期間の使用において、電子写真感光体に傷や摩耗が発生したり、クリーニングブレードのビビリが発生したりする。また、被膜にならなかった粒状の固体潤滑剤は、帯電ローラに付着したり、現像器内に侵入し、画像劣化を引き起こす要因となる。
固体潤滑剤を潤滑剤塗布手段により被膜にするには、前記表面層は互いに交差しない線状の溝を有し、かつ前記線状の溝が前記電子写真感光体の軸方向と略平行であることが重要である。前記表面層が互いに交差しない線状の溝を有し、かつ前記線状の溝が前記電子写真感光体の軸方向と略平行であることで、潤滑剤塗布手段が前記線状の溝により形成された前記表面層の表面の凹凸部分を摺擦した際に、潤滑剤塗布手段が前記表面層の溝(凹部)にわずかに引っかかることで、そこに存在する粒状の固体潤滑剤に局所的に適度な圧力が掛かり、その圧力で粒状の固体潤滑剤が押しつぶされ、固体潤滑剤は薄い被膜となる。
前記線状の溝は、前記電子写真感光体の軸方向の端部まで形成されていてもよく、前記電子写真感光体が帯電される領域の端部まで形成されていてもよい。
前記線状の溝の平均の幅は、10μm以上50μm以下であり、10μm以上40μm以下が好ましい。前記平均の幅が、10μm未満であると、溝が狭すぎて、固体潤滑剤に適切な圧力が掛かりにくい。その結果、潤滑剤の被膜化が十分ではなく、潤滑性を十分に発揮できず、長期間の使用において、電子写真感光体に傷や摩耗が発生したり、クリーニングブレードのビビリが発生したりする。前記平均の幅が、50μmを超えると、圧力が掛かる箇所の数が全体として少なくなってしまい、均一な被膜が得られにくい。前記平均の幅が、前記好ましい範囲であると、本発明の効果が顕著となる。
前記線状の溝の平均の深さは、0.1μm以上1μm以下であり、0.1μm以上0.5μm以下が好ましい。前記平均の深さが、0.1μm以上1μm以下であることにより、前記圧力を適切に保つことができる。前記平均の深さが、0.1μm未満であると、溝の深さが浅い、すなわち前記凹凸が小さいために、固体潤滑剤に適切な圧力が掛かりにくい。その結果、潤滑剤の被膜化が十分ではなく、潤滑性を十分に発揮できず、長期間の使用において、電子写真感光体に傷や摩耗が発生したり、クリーニングブレードのビビリが発生したりする。前記平均の深さが、1μmを超えると、溝が深すぎるため、画像品質が低下する。また、前記圧力が掛かりすぎて潤滑剤塗布手段及びクリーニングブレードが欠けるなどして寿命が短くなる。前記平均の深さが、前記好ましい範囲であると、本発明の効果が顕著となる。
前記線状の溝の数は、前記電子写真感光体の周方向の測定長さ1mm当たり20以上80以下である。前記数が、19以下であると、潤滑剤の被膜化が十分ではなく、潤滑性を十分に発揮できない。その結果、長期間の使用において、電子写真感光体に傷や摩耗が発生したり、クリーニングブレードのビビリが発生したりする。前記数が、81以上であると、1つ1つの溝の幅を狭くする(幅を10μm未満にする)必要がでてくるため、溝が狭すぎて、固体潤滑剤に適切な圧力が掛かりにくい。その結果、潤滑剤の被膜化が十分ではなく、潤滑性を十分に発揮できず、長期間の使用において、電子写真感光体に傷や摩耗が発生したり、クリーニングブレードのビビリが発生したりする。前記数が、前記好ましい範囲であると、本発明の効果が顕著となる。
従来技術では、帯電ハザードやクリーニングブレードとの接触ハザードから電子写真感光体を保護するためには、多量の潤滑剤を電子写真感光体の表面に供給する必要がある。しかし、多量の潤滑剤を電子写真感光体の表面に供給すると、帯電ローラ汚れにより帯電不良が発生したり、棒状に成形された潤滑剤成形物を大きなものにする必要が生じる。しかし、前記電子写真感光体は、電子写真感光体の軸方向に線状の溝が形成された前記表面層を有することより、潤滑剤の塗布効率が向上し、潤滑剤の消費量を必要最低限にすることができ、長期間の使用においても不具合が起こらない。
前記表面層に線状の溝を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レーザー照射による方法(レーザーアブレーション)、所定の形状を有するモールドを表面層に圧接し形状の転写を行う方法、研磨粒子の付着したシートとの摺擦による方法が挙げられる。これらの中でも、レーザー照射による方法(レーザーアブレーション)が、前記溝の幅、深さ、数、配列を高精度に制御できる点、及びレーザー光のエネルギーを一箇所に集中させて、ガス化する加工方法であることから、アブレーション(破壊)を伴うので、電子写真感光体へのダメージを最小にすることができる点で好ましい。
前記レーザー照射による方法で使用するレーザーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェムト秒レーザー、エキシマレーザーなどが挙げられる。レーザー光の波長は、1,000nm以下であることが好ましい。
レーザーアブレーションによる電子写真感光体の表面加工の一例を図1に示す。ここで、電子写真感光体に回転を与える駆動部、照射部移動装置、筐体、及び制御部は図示していない。感光体(電子写真感光体)31を加工するには、レーザー光源33の移動によりレーザー光32の照射位置を感光体31の軸方向にずらし、感光体31の軸方法(軸方向)と略平行な線状の溝を形成する。そして、線状の溝同士の間隔が所定の間隔となるように、駆動部の回転用モーターにて感光体31をわずかに回転させ、次の線状の溝を形成する。この操作を繰り返すことで、感光体31表面の狙いの部分に線状の溝を形成することができる。レーザー光線を用いれば、線状の溝の深さ、幅、数を高精度に維持して加工ができる。
また、レーザー光源は固定しておき、感光体を軸方向に移動させることによっても、感光体表面の狙いの部分に線状の溝を形成することができる。
<その他の構成>
前記その他の構成としては、例えば、下引き層などが挙げられる。
−下引き層−
前記支持体と前記感光層との間には、必要に応じて、前記下引き層を設けてもよい。前記下引き層は、接着性を向上する、モアレなどを防止する、上層の塗工性を改良する、残留電位を低減するなどの目的で設けられる。
前記下引き層の材料としては、例えば、樹脂と、微粉末とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有するものが挙げられる。
−−樹脂−−
前記樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂;共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂;ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の三次元構造を形成する硬化型樹脂、などが挙げられる。
−−微粉末−−
前記微粉末としては、例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物、金属硫化物、又は金属窒化物などが挙げられる。
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤などが挙げられる。
また、前記下引き層としては、Alを陽極酸化にて設けたもの、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物、SiO、SnO、TiO、ITO、CeO等の無機物を真空薄膜作製法にて設けたものなどが挙げられる。
前記下引き層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1μm〜50μmが好ましく、0.5μm〜20μmがより好ましい。
(画像形成装置)
本発明の画像形成装置は、電子写真感光体を少なくとも有し、潤滑剤供給手段、潤滑剤塗布手段、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
前記電子写真感光体は、本発明の前記電子写真感光体である。
<潤滑剤供給手段>
前記潤滑剤供給手段としては、固体潤滑剤を前記電子写真感光体に供給する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記電子写真感光体に接触して回転するブラシ状ローラであり、該ブラシ状ローラが固体潤滑剤を摺擦し掻き取って該電子写真感光体上に固体潤滑剤を供給する手段が好ましい。
前記電子写真感光体表面への機械的ストレスを抑制するためには、前記ブラシ状ローラのブラシ繊維は可撓性を有することが好ましい。前記可撓性のブラシ繊維の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン);ポリビニル系樹脂又はポリビニリデン系樹脂(例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン);塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;スチレン−ブタジエン樹脂;フッ素樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン);ポリエステル;ナイロン;アクリル;レーヨン;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;アミノ樹脂(例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂)などが挙げられる。
なお、撓みの程度を調整するため、例えばジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を複合してもよい。
前記潤滑剤供給手段は、支持体を有していてもよい。前記支持体としては、固定型と回動可能なロール状のものがある。ロール状の支持体を有するブラシ状ローラとしては、例えばブラシ繊維をパイル地にしたテープを金属製の芯金にスパイラル状に巻き付けたものが挙げられる。前記ブラシ繊維としては繊維径10μm〜500μm程度、ブラシの繊維の長さは1mm〜15mm、ブラシ密度は1平方インチ当たり1万〜30万本(1平方メートル当たり1.5×10本〜4.5×10本)が好ましい。
前記潤滑剤供給手段は、供給の均一性、供給の安定性の面から、ブラシ密度の高いものを使用することが好ましく、1本の繊維を数本〜数百本の微細な繊維から作製することが好ましい。例えば、333デシテックス=6.7デシテックス×50フィラメント(300デニール=6デニール×50フィラメント)のように6.7デシテックス(6デニール)の微細な繊維を50本束ねて1本の繊維として植毛することが好適である。
ブラシ表面には必要に応じてブラシの表面形状や環境安定性等を安定化することを目的として、被覆層を設けてもよい。該被覆層を構成する成分としては、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましい。前記被覆層成分としては、可撓性を保持し得る材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変性品(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等による変性品);パーフルオロアルキルエーテル、ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂、又はこれらの複合樹脂などが挙げられる。
前記固体潤滑剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレイン酸鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸銅、パルチミン酸、亜鉛パルチミン酸コバルト、パルチミン酸銅、パルチミン酸マグネシウム、パルチミン酸アルミニウム、パルチミン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リコリノレン酸カドミウム等の脂肪酸金属塩、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸金属塩が好ましく、ステアリン酸亜鉛がより好ましい。
前記固体潤滑剤を一定の形状、例えば角柱状や円柱状に成型するための方法としては、固体物質の成型方法として公知の方法を用いることができ、例えば、溶融成型法、粉末成型法、熱プレス成型法、冷間等方圧プレス法(CIP)、熱間等方圧プレス法(HIP)などが挙げられる。
<潤滑剤塗布手段>
前記潤滑剤塗布手段としては、前記電子写真感光体に供給された前記固体潤滑剤を均一に塗布する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塗布ブレード、塗布ローラが挙げられる。
前記塗布ブレードの材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらブレードは、電子写真感光体との接点部分を低摩擦係数材料でコーティングや含浸処理してもよい。また、弾性体の硬度を調整するために、有機フィラー、無機フィラー等の充填材を分散させてもよい。
前記塗布ブレードは、先端部が電子写真感光体表面へ押圧当接できるように、接着や融着等の任意の方法によってブレード支持体に固定されていてよい。前記塗布ブレードの厚みについては、押圧で加える力との兼ね合いで一義的に規定できるものではないが、0.5mm〜5mmが好ましく、1mm〜3mmがより好ましい。
また、前記ブレード支持体から突き出し、たわみを持たせることができるブレードの長さ、いわゆる自由長については、押圧で加える力との兼ね合いで一義的に規定できるものではないが、1mm〜15mmが好ましく、2mm〜10mmがより好ましい。
前記塗布ブレードのほかの構成としては、バネ板等の弾性金属ブレード表面に、必要に応じてカップリング剤やプライマー成分等を介して、樹脂、ゴム、エラストマー等の被覆層をコーティング、ディッピング等の方法で形成し、必要により熱硬化等を行い、更に必要であれば表面研摩等を施して用いてもよい。
前記被覆層は、少なくともバインダー樹脂及び充填剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記バインダー樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばPFA、PTFE、FEP、PVdF等のフッ素樹脂;フッ素系ゴム、メチルフェニルシリコーンエラストマー等のシリコーン系エラストマーなどが挙げられる。
前記弾性金属ブレードの厚みは、0.05mm〜3mmが好ましく、0.1mm〜1mmがより好ましい。前記弾性金属ブレードでは、ブレードのねじれを抑止するために、取り付け後に支軸と略平行となる方向に、曲げ加工等の処理を施してもよい。
前記潤滑剤塗布手段は、前記電子写真感光体の回転方向におけるクリーニング手段の下流に設けられていることが好ましい。また、当接条件は、カウンター方向(対向方向)であってもよいし、トレーディング方向であってもよい。
<帯電手段>
前記帯電手段としては、前記電子写真感光体表面を帯電させることができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電子写真感光体と非接触で帯電させる非接触方式の帯電手段が用いられる。
前記非接触の帯電手段としては、例えば、コロナ放電を利用した非接触帯電器及び針電極デバイス、固体放電素子、電子写真感光体に対して微小な間隙をもって配設された導電性又は半導電性の帯電ローラなどが挙げられる。これらの中でも、コロナ放電が特に好ましい。
前記コロナ放電は、空気中のコロナ放電によって発生した正又は負のイオンを電子写真感光体の表面に与える非接触な帯電方法であり、電子写真感光体に一定の電荷量を与える特性を持つコロトロン帯電器と、一定の電位を与える特性を持つスコロトロン帯電器とがある。
前記コロトロン帯電器は、放電ワイヤの周囲に半空間を占めるケーシング電極とそのほぼ中心に置かれた放電ワイヤとから構成される。
前記スコロトロン帯電器は、前記コロトロン帯電器にグリッド電極を追加したものであり、グリッド電極は電子写真感光体表面から1.0mm〜2.0mm離れた位置に設けられている。
<露光手段>
前記露光手段としては、帯電された前記電子写真感光体の表面を露光して静電潜像を形成することができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記露光における光学系は、アナログ光学系とデジタル光学系とに大別される。前記アナログ光学系は、原稿を光学系により直接電子写真感光体上に投影する光学系であり、前記デジタル光学系は、画像情報が電気信号として与えられ、これを光信号に変換して電子写真感光体を露光し作像する光学系である。
前記露光手段としては、前記帯電手段により帯電された前記電子写真感光体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、LED光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、前記電子写真感光体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
<現像手段>
前記現像手段は、前記静電潜像を、トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する手段である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができる。
前記現像手段は、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーとキャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記電子写真感光体(感光体)近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該電子写真感光体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該電子写真感光体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記現像器に収容させる現像剤は、前記トナーを含む現像剤であるが、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
−トナー
前記トナーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、重合トナーが、画質向上の点から好ましい。
前記重合トナーとしては、例えば、有機溶媒中に少なくともウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤を含むトナー材料溶解乃至分散させる。そして、この溶解乃至分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去し、洗浄して得られる。
前記ウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させた、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーなどが挙げられる。そして、このポリエステルプレポリマーとアミン類等との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られる変性ポリエステル樹脂は、低温定着性を維持しながらホットオフセット性を向上させることができる。
<転写手段>
前記転写手段としては、前記可視像を記録媒体に転写する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を記録媒体上に二次転写する手段が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有することが好ましい。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記電子写真感光体上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。前記転写器としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
<クリーニング手段>
前記クリーニング手段は、前記電子写真感光体上に残留する前記トナーを除去することができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナなどが挙げられる。
<その他の手段>
前記その他の手段としては、例えば、定着手段、除電手段などが挙げられる。
−定着手段−
前記定着手段は、記録媒体に転写された転写像を定着部材により定着させる手段であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行う手段であってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行う手段であってもよい。
前記定着部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧部材が好ましい。前記加熱加圧部材としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記加熱加圧部材における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
−除電手段−
前記除電手段としては、前記電子写真感光体に対し除電バイアスを印加して除電を行うことができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
以下、図面に沿って本発明の画像形成装置の一態様を説明する。図2は、本発明の画像形成装置における潤滑剤供給手段と潤滑剤塗布手段の一態様の概略断面図である。ファーブラシ502(潤滑剤供給手段)は回転しており、固体潤滑剤500を摺擦し掻き取って、感光体2(電子写真感光体)上に供給する。ブレード503(潤滑剤塗布手段)は、カウンター方向(対向方向)から前記感光体2に当接している。前記感光体2上に供給された固体潤滑剤は、前記感光体2の回転により、前記ブレード503と前記感光体2が当接する位置へ移動し、前記ブレード503の前記感光体2への圧力により押しつぶされて、被膜となる。
図3は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。図3の画像形成装置は、電子写真感光体11と、帯電手段12と、露光手段13と、現像手段14と、転写手段16と、クリーニング手段17と、定着手段19と、潤滑剤供給手段20と、潤滑剤塗布手段21と、除電手段1Aとを備えている。図3において、前記電子写真感光体11は、架橋樹脂表面層を有する電子写真感光体である。前記電子写真感光体11はドラム状の形状をしている。前記現像手段14により前記電子写真感光体11上に現像されたトナー15は、印刷用紙やOHP用スライド等の印刷メディア18に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、前記電子写真感光体11上に残存するトナーも生ずる。このようなトナーは、前記クリーニング手段17により、前記電子写真感光体11より除去される。
図4は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。図4の画像形成装置は、ベルト状の電子写真感光体11と、帯電手段12と、露光手段13と、転写手段16と、クリーニング手段17と、潤滑剤供給手段20と、潤滑剤塗布手段21と、除電手段1Aと、クリーニング前露光手段1Bと、駆動手段1Cとを備えている。前記電子写真感光体11は、架橋樹脂表面層を有する電子写真感光体である。前記画像形成装置では、前記電子写真感光体11は前記駆動手段1Cにより駆動され、前記帯電手段12による帯電、前記露光手段13による像露光、現像手段(図示せず)による現像、前記転写手段16による転写、前記クリーニング前露光手段1Bによるクリーニング前露光、前記クリーニング手段17によるクリーニング、前記除電手段1Aによる除電が繰返し行われる。図4においては、電子写真感光体11(この場合は支持体が透光性である)の支持体側よりクリーニング前露光の光照射が行われる。
図5は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。図5の画像形成装置は、電子写真感光体11と、帯電手段12と、露光手段13と、ブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、及びイエロー(Y)の色ごとの現像手段(14Bk、14C、14M、14Y)と、中間転写体である中間転写ベルト1Fと、クリーニング手段17と、定着手段19と、潤滑剤供給手段20と、潤滑剤塗布手段21とを備えている。ここで、図中に示す(Bk、C、M、Y)の添字は上記のトナーの色に対応し、必要に応じて添字を付けたり適宜省略する。前記電子写真感光体11は、架橋樹脂表面層を有する電子写真感光体である。各色の現像手段(14Bk、14C、14M、14Y)は各々独立に制御可能となっており、画像形成を行う色の現像手段のみが駆動される。前記電子写真感光体11上に形成されたトナー像は前記中間転写ベルト1Fの内側に配置された第1の転写手段1Dにより、前記中間転写ベルト1F上に転写される。前記第1の転写手段1Dは前記電子写真感光体11に対して接離可能に配置されており、転写動作時のみ前記中間転写ベルト1Fを前記電子写真感光体11に当接させる。各色の画像形成を順次行い、前記中間転写ベルト1F上で重ね合わされたトナー像は第2の転写手段1Eにより、印刷メディア18に一括転写された後、前記定着手段19により定着されて画像が形成される。前記第2の転写手段1Eも前記中間転写ベルト1Fに対して接離可能に配置され、転写動作時のみ前記中間転写ベルト1Fに当接する。
転写ドラム方式の画像形成装置では、転写ドラムに静電吸着させた転写材に各色のトナー像を順次転写するため、厚紙にはプリントできないという転写材の制限があるのに対し、図5に示すような中間転写方式の画像形成装置では中間転写体1F上で各色のトナー像を重ね合わせるため、転写材の制限を受けないという特徴がある。
図6は、本発明の画像形成装置の一態様の概略断面図である。図6の画像形成装置は、トナーとしてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4色を用いるタイプであり、各色の電子写真感光体(11Y、11M、11C、11Bk)が設けられている。そして、各電子写真感光体(11Y、11M、11C、11Bk)の周りには、帯電手段12、露光手段13、現像手段14、クリーニング手段17が配設されている。また、直線上に配設された各電子写真感光体(11Y、11M、11C、11Bk)の各転写位置に接離する転写材担持体としての搬送転写ベルト1Gが駆動手段1Cにて掛け渡されている。この搬送転写ベルト1Gを挟んで各電子写真感光体(11Y、11M、11C、11Bk)に対向する転写位置には転写手段16が配設されている。
図6の形態のようなタンデム方式の画像形成装置は、色ごとに電子写真感光体(11Y、11M、11C、11Bk)を配し、各色のトナー像を定着手段19を用いて前記搬送転写ベルト1Gに保持された印刷メディア18に順次転写するため、電子写真感光体を一つしかもたないフルカラー画像形成装置に比べ、高速のフルカラー画像の出力が可能となる。
(プロセスカートリッジ)
本発明のプロセスカートリッジは、電子写真感光体を少なくとも有し、潤滑剤供給手段、潤滑剤塗布手段、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
前記電子写真感光体としては、本発明の電子写真感光体の説明において記載した電子写真感光体と同様の電子写真感光体が挙げられる。
前記潤滑剤供給手段としては、前記画像形成装置の説明において記載した前記潤滑剤供給手段と同様の潤滑剤供給手段が挙げられる。
前記潤滑剤塗布手段としては、前記画像形成装置の説明において記載した前記潤滑剤塗布手段と同様の潤滑剤塗布手段が挙げられる。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができることが好ましい。
前記プロセスカートリッジの一態様を図で説明する。図7は、本発明のプロセスカートリッジの一態様の概略断面図である。図7のプロセスカートリッジは、電子写真感光体11と、帯電手段12と、露光手段13と、現像手段14と、転写手段16と、クリーニング手段17と、定着手段19と、潤滑剤供給手段20と、潤滑剤塗布手段21と、除電手段1Aとを備えている。
図7に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、前記電子写真感光体11は、回転しながら、前記帯電手段12による帯電、前記露光手段13による露光により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、前記現像手段14でトナー現像され、該トナー現像は前記転写手段16により、記録媒体18に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の前記電子写真感光体11表面は、前記クリーニング手段17によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返す。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるもの
ではない。
(実施例1)
<電子写真感光体の作製>
Al(アルミニウム)製支持体(外径40mmφ、軸方向の長さ34.7cmの円柱形ドラム)に、乾燥後の厚みが3.5μmになるように下記の下引き層用塗工液を浸漬塗工し、下引き層を形成した。
〔下引き層用塗工液〕
アルキッド樹脂 6質量部
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業社製)
メラミン樹脂 4質量部
(スーパーベッカミンG−821−60、大日本インキ化学工業社製)
酸化チタン 40質量部
(CR−EL、石原産業社製)
メチルエチルケトン 50質量部
前記下引き層を形成したAl製支持体に、下記の電荷発生層塗工液を浸漬塗工し、加熱乾燥させ、厚み0.2μmの電荷発生層を形成した。
〔電荷発生層用塗工液〕
下記構造式で表されるビスアゾ顔料 2.5質量部
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC社製) 0.5質量部
シクロヘキサノン 200質量部
メチルエチルケトン 80質量部
前記電荷発生層上を形成したAl製支持体に、下記の電荷輸送層用塗工液を浸積塗工し、加熱乾燥させ、厚み22μmの電荷輸送層を形成した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
ビスフェノールZ型ポリカーボネート 10質量部
下記構造式で表される低分子電荷輸送物質 10質量部
テトラヒドロフラン 80質量部
1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液 0.2質量部
(KF50−100CS、信越化学工業社製)
前記電荷輸送層上に下記の表面層塗工液を用いて、ドラム回転速度;80rpm、スプレーガン送り速度;16.5mm/s、吐出量4.5ml/min、吹きつけ圧力;2.5kgf/cm、吹きつけ回数;1回の条件でスプレー塗工を行い、10分間の指触乾燥を行った。続いて、前記ドラムをUV硬化ランプから120mm距離を置いて、ドラムを回転させながらUV硬化を施した。この位置でのUV硬化ランプ照度は550mW/cm(紫外線積算光量計UIT−150、ウシオ社製による測定値)であった。また、ドラムの回転速度は25rpmとした。UV硬化を行う際、ドラム内に30℃の水を循環させて連続3分間、UV硬化した。その後、130℃にて30分間加熱乾燥した。結果、厚み5.0μmの架橋樹脂層を形成した。以上により電子写真感光体を得た。
〔表面層塗工液〕
トリメチロールプロパントリアクリレート 9質量部
(KAYARAD TMPTA、日本化薬社製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記構造式で表される架橋性の電荷輸送物質 9質量部
(アクリル酸2−[4’−(ジ−p−トリル−アミノ)−ビフェニル−4−イル]−エチル)
光重合開始剤 2質量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン
(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
テトラヒドロフラン 100質量部
続いて、得られた電子写真感光体表面に、フェムト秒レーザー(サイバーレーザー社製、FS−IFRIT、波長266nm)を用いてレーザーアブレーション加工を施し、電子写真感光体の軸方向に平行な線状の溝を形成した。このとき、照射エネルギー2.8mW、ステージ移動速度10mm/s、加工ピッチ40μmとした。
得られた電子写真感光体の表面形状をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製VK−8500)で拡大観察したところ、図8に示すような線状の溝が形成されていた。形成された表面形状を、キーエンス社製超深度測定器VK−8500を用いて測定した。
測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.4μm、溝の幅は11μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
<画像形成装置>
作製した電子写真感光体をプロセスカートリッジに装着し、画像露光光源655nmの半導体レーザーを用い、帯電ローラ及びクリーニングブレード、更にはステアリン酸亜鉛のステアリン酸亜鉛バー(ステアリン酸亜鉛成形体)、塗布ブラシ、及び塗布ブレードを装着した画像形成装置(株式会社リコー製、デジタルプリンターIPSIO SP810の改造機)にて、画像出力を行った。なお、前記塗布ブレードは、前記電子写真感光体にトレーディング方向で当接するように設置した。トナーは体積平均粒径6μmの重合トナーを用いた。常温常湿(25℃、60%RH)で、電子写真感光体のVd(暗部電位)を−800V、Vl(明部電位)を−200Vになるように電子写真感光体の初期電位を設定した。
紙は株式会社リコー製6200ペーパー(A4、T目)を使用した。テストチャートは写真画像と文字の混在したものであり、地肌部、ベタ黒部、中間調が評価できるものである。
<評価>
固体潤滑剤の塗布状態が適切になっている、すなわち潤滑剤の効果を十分に発揮できるような被膜となっているかを確認する評価として、耐久試験における電子写真感光体の状態(傷や摩耗、フィルミング)、帯電ローラ、クリーニングブレードの状態(メクレやビビリ、摩耗)、出力画像(トナーのすり抜け)を評価した。何れも目視、及び光学顕微鏡にて正常部(耐久試験前の正常部)と劣化部(耐久試験後の劣化部)の比較を行った。耐久性試験では、画像濃度が50%で5万枚の連続した画像出力を行った。画像評価では、5万枚画像出力を行った後の1枚目〜10枚目の画像劣化を観察した。評価基準を以下に示す。評価結果を表1に示す。
−電子写真感光体表面の評価基準−
電子写真感光体表面の状態(傷や摩耗)の評価基準は以下の通りである。
○:初期と比べてほとんど変化なし
△:初期と比べてわずかな変化認められるが、問題ない程度
×:傷、摩耗が激しく、初期の状態がほとんど残っていない
−電子写真感光体のフィルミングの評価基準−
電子写真感光体のフィルミングの状態の評価基準は以下の通りである。
○:初期と比べてほとんど変化なし
△:初期と比べてわずかな異物の付着が認められるが、問題ない程度
×:異物の付着が激しく、初期の状態がほとんど残っていない
−帯電ローラの評価基準−
帯電ローラの評価基準は以下の通りである。
○:初期と比べてほとんど変化なし
△:初期と比べてわずかな変化認められるが、問題ない程度
×:異物付着が激しく、初期の状態がほとんど残っていない
−クリーニングブレードの評価基準−
クリーニングブレードの評価基準は以下の通りである。
○:初期と比べてほとんど変化なし
△:初期と比べてわずかな変化認められるが、問題ない程度
×:メクレ、ビビリが発生している、又は傷、摩耗が激しく若しくはエッジの欠けが発生し、初期の状態がほとんど残っていない
−画像(トナーすり抜け)評価−
画素密度が600dpi×600dpiで8×8のマトリクス中に4ドット×4ドットを描いたハーフトーンパターンと白紙パターンを交互に連続5枚ずつ印刷し、白紙パターンの地肌汚れを目視により、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
○:問題なし
△:出力画像に、極めて僅かなトナーのすり抜けによるスジ又は若干の濃度ムラがある
×:出力画像にトナーのすり抜けによるスジ又は濃度ムラが明確にある
−総合評価−
電子写真感光体、帯電ローラ、及びクリーニングブレードの評価、並びに画像評価を下記基準により総合評価した。結果を表1に示す。
○:電子写真感光体、帯電ローラ、及びクリーニングブレードの評価、並びに画像評価において、×が1つもない。
×:電子写真感光体、帯電ローラ、及びクリーニングブレードの評価、並びに画像評価において、×が1つ以上ある。
(実施例2)
実施例1において、表面形状の加工条件を照射エネルギー2.5mWに変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.1μm、溝の幅は10μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例1において、表面形状の加工条件を照射エネルギー3.2mWに変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは1μm、溝の幅は14μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例4)
実施例1において、表面形状の加工を、4つの加工跡が並んで1つの溝を形成するように4回連続して加工し1つの溝を作製した後、10μm間隔をおいて、次に4回連続して加工することを繰り返し以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.4μm、溝の幅は40μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり20であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例1において、表面形状の加工条件を、加工ピッチを12.5μmに変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.4μm、溝の幅は10μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり80であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例6)
実施例1において、固体潤滑剤としてステアリン酸カルシウムを用いた以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.4μm、溝の幅は11μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例1において、表面形状の加工を施さなかったこと以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
表面形状を観察したところ、溝は形成されていなかった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例2)
実施例1において、電子写真感光体の周方向に平行な線状の溝を形成するように表面形状の加工を行った以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.4μm、溝の幅は11μm、溝の数は軸方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例3)
実施例1において、電子写真感光体の軸方向に対して45°の方向に平行な線状の溝を形成するように表面形状の加工を行った以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.4μm、溝の幅は11μm、溝の数は溝に対して直角方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例4)
実施例1において、実施例1と同様の表面形状の加工した後、電子写真感光体の周方向に平行な線状の溝を形成するように同じ加工条件で加工を行った以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さが0.4μm、溝の幅が11μm、溝の数が溝に対して直角方向の測定長さ1mm当たり25の溝が、90°で交差していた。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例5)
比較例3において、比較例3と同様に表面形状の加工した後、電子写真感光体の周方向に平行な線状の溝を形成するように同じ加工条件で加工を行った以外は、比較例3と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さが0.4μm、溝の幅が11μm、溝の数が溝に対して直角方向の測定長さ1mm当たり25の溝が、45°で交差していた。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例6)
実施例1において、表面形状の加工条件を照射エネルギー2.1mWに変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.05μm、溝の幅は10μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例7)
実施例1において、表面形状の加工条件を照射エネルギー4.0mWに変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは2.0μm、溝の幅は30μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例8)
実施例2において、表面層塗工液を下記の表面層塗工液に代えた以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製し、該電子写真感光体表面に電子写真感光体の軸方向に平行な線状の溝を形成した。
〔表面層塗工液〕
下記構造式で表される低分子電荷輸送物質 2質量部
ビスフェノールZ型ポリカーボネート 2質量部
テトラヒドロフラン 70質量部
シクロヘキサノン 25質量部
形成された表面形状を測定したところ、測定箇所5点の平均値において、溝の深さは0.1μm、溝の幅は10μm、溝の数は周方向の測定長さ1mm当たり25であった。
得られた電子写真感光体を用いて実施例1と同様に画像形成装置を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。
以上の評価結果から、実施例1から6では、初期から長期間にわたり、電子写真感光体表面に傷、摩耗がなく、帯電ローラに汚れがなく、クリーニングブレードのビビリやメクレ、エッジの欠けを抑制でき、更にトナーすり抜けを抑制し長期間の繰り返しの使用に対しても高画質画像が得られた。
比較例1では、電子写真感光体に表面形状の加工を行っていないため、表面が非常に平滑であった。そのため、塗布ブレードにより電子写真感光体表面に適切な圧力が掛からず、固体潤滑剤の被膜化が十分に行われていないために、潤滑性が十分ではなかった。そのため、電子写真感光体が摩耗してしまっていた。また、フィルミングの発生があり、帯電ローラの汚れ、クリーニングブレードのメクレが発生し、画像評価も良好ではなかった。
比較例2では、電子写真感光体に、電子写真感光体の周方向に平行な線状の溝が成されているものの、塗布ブレードにより電子写真感光体表面に適切な圧力が掛からず、固体潤滑剤の被膜化が十分に行われておらず、また形成した溝に溜まった異物が吐き出されず、電子写真感光体表面の劣化が大きかった。また、フィルミングの発生があり、帯電ローラの汚れがあり、画像評価も良好ではなかった。
比較例3では、電子写真感光体に、電子写真感光体の軸方向に対して斜め(45°)に平行な線状の溝が形成されているものの、比較例2と同様に、形成した溝に溜まった異物が十分に吐き出されず、電子写真感光体表面の劣化が大きかった。また、フィルミングの発生があり、帯電ローラの汚れがあり、画像評価も良好ではなかった。
比較例4では、電子写真感光体に、電子写真感光体の軸方向及び周方向それぞれに対して平行な線状の傷が交差して形成されているものの、フィルミングの発生があり、画像評価も良好ではなかった。
比較例5では、電子写真感光体に、電子写真感光体の軸方向及び軸方向に対して斜め(45°)方向それぞれに対して平行な線状の溝が交差して形成されているものの、フィルミングの発生があり、画像評価も良好ではなかった。
比較例6では、電子写真感光体に、電子写真感光体の軸方向に平行な線状の溝が形成されているもののが、溝の深さが浅すぎるため、塗布ブレードにより電子写真感光体表面に適切な圧力が掛からず、固体潤滑剤の被膜化が十分に行われていないために、潤滑性が十分ではなかった。そのため、電子写真感光体が摩耗してしまっていた。また、フィルミングの発生があり、帯電ローラの汚れ、クリーニングブレードのビビリが発生し、画像評価も良好ではなかった。
比較例7では、電子写真感光体に、電子写真感光体の軸方向に平行な線状の溝が形成されているもののが、溝の深さが深すぎるため、出力画像の品質が悪かった。また、フィルミングの発生があり、帯電ローラの汚れ、クリーニングブレードのエッジ欠けが発生し、画像評価も良好ではなかった。
比較例8では、電子写真感光体の表面層が架橋樹脂層ではないため、電子写真感光体の軸方向に平行な線状の溝が、耐久試験後において消失しており、塗布ブレードにより電子写真感光体表面に適切な圧力が掛からず、固体潤滑剤の被膜化が十分に行われていないために、潤滑性が十分ではなかった。そのため、電子写真感光体が摩耗してしまっていた。また、フィルミングの発生があり、帯電ローラの汚れがあり、画像評価も良好ではなかった。
本発明の電子写真感光体、並びに画像形成装置及びプロセスカートリッジは、電子写真感光体の長寿命化、帯電ローラの汚れ防止、及びクリーニングブレードのビビリ、メクレの防止を兼ね備え、長期間の繰り返し使用に対しても高画質画像が安定に形成できることから、複写機、ファクシミリ、レーザープリンター、ダイレクトデジタル製版機等に好適に使用される。
2 感光体(電子写真感光体)
3 線状の溝
11 電子写真感光体
12 帯電手段
13 露光手段
14 現像手段
15 トナー
16 転写手段
17 クリーニング手段
18 印刷メディア(印刷用紙、OHP用スライド)
19 定着手段
1A 除電手段
1B クリーニング前露光手段
1C 駆動手段
1D 第1の転写手段
1E 第2の転写手段
1F 中間転写体
1G 搬送転写ベルト
20 潤滑剤供給手段
21 潤滑剤塗布手段
31 電子写真感光体
32 レーザー光
33 レーザー光源
500 固体潤滑剤
502 ファーブラシ
503 ブレード
特開2000−162881号公報 特許第2859646号公報 特開2007−121908号公報 特公平1−52745号公報 特開2006−11047号公報 特開2001−66814号公報 特許第4194631号公報 特許第3963473号公報

Claims (10)

  1. 支持体上に少なくとも感光層と表面層とを有する電子写真感光体において、
    前記表面層が架橋樹脂を含有する架橋樹脂層であり、
    前記表面層が互いに交差しない線状の溝を有し、前記線状の溝が前記電子写真感光体の軸方向と略平行であり、前記線状の溝の平均の幅が10μm以上50μm以下であり、前記線状の溝の平均の深さが0.1μm以上1μm以下であり、前記線状の溝の数が前記電子写真感光体の周方向の測定長さ1mm当たり20以上80以下であることを特徴とする電子写真感光体。
    ここで、略平行とは軸方向と平行のみならず、軸方向に対して0°の方向〜3°の方向までを指す。
  2. 架橋樹脂が、トリアリールアミン構造を有する架橋性の電荷輸送物質に由来する構造単位を有する請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 架橋樹脂が、下記一般式(1)で表されるトリアリールアミン構造を有する架橋性の電荷輸送物質に由来する構造単位を有する請求項1から2のいずれかに記載の電子写真感光体。
    ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子及びメチル基のいずれかを表す。R及びRは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキル基を表す。g及びhは、それぞれ0〜3の整数を表す。d、e、及びfは、それぞれ0〜1の整数を表す。Zは、単結合、メチレン基、エチレン基、下記構造式で表される基、及び下記一般式(2)で表される基のいずれかを表す。
    ただし、前記一般式(2)中、Rは、水素原子及びフェニル基のいずれかを表す。iは、0〜1の整数を表す。
  4. 線状の溝が、レーザーアブレーションにより形成された請求項1から3のいずれかに記載の電子写真感光体。
  5. 感光層が、支持体側から電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に有する積層型感光層である請求項1から4のいずれかに記載の電子写真感光体。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載の電子写真感光体を少なくとも有する画像形成装置。
  7. 更に、固体潤滑剤を前記電子写真感光体に供給する潤滑剤供給手段と、前記電子写真感光体に供給された前記固体潤滑剤を均一に塗布する潤滑剤塗布手段とを有する請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 固体潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛である請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 更に、電子写真感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記電子写真感光体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
    前記トナーが重合トナーである請求項6から8のいずれかに記載の画像形成装置。
  10. 請求項1から5のいずれかに記載の電子写真感光体を少なくとも有するプロセスカートリッジ。
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