JP6624952B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Description
この要求に対して、従来から、電子写真感光体の表面層に耐摩耗性の高い樹脂(硬化性樹脂など)を用いるなどの改良技術が用いられている。
一方、電子写真感光体の表面の耐摩耗性を高めることによって生じる課題として、画像流れやクリーニング性能の低下が挙げられる。
画像流れは、電子写真感光体の表面の帯電によって生じるオゾンや窒素酸化物などにより、電子写真感光体の表面層に用いられている材料が劣化したり、水分の吸着によって電子写真感光体の表面が低抵抗化したりすることが原因であると考えられている。そして、電子写真感光体の表面の耐摩耗性が高くなるほど、電子写真感光体の表面のリフレッシュ(劣化した材料や吸着した水分などの画像流れ原因物質の除去)がなされにくくなり、画像流れが発生しやすくなる。
しかしながら、高温高湿環境下において低印字モードで印刷した後に出力した濃度30%程度のハーフトーン画像上にスジ状の画像欠陥(以下、H/H初期スジとも呼ぶ)を生じるという点でさらなる改善の余地が残っている。
1点目は、電子写真感光体の表面における凹形状部の開口面の面積の総和が大きい点である。
2点目は、凹形状部が、つぎに示す特定の形状を有する点である。
すなわち、開口面の輪郭形状が、電子写真感光体の周方向の少なくとも一方の端部側に、2つの輪郭直線、2つの輪郭曲線、もしくは1つの輪郭直線と1つの輪郭曲線とから成る頂点を有する。そして、該頂点を成す該輪郭直線または該輪郭曲線が、当該輪郭直線または当該輪郭曲線上において、該電子写真感光体の周方向に延び且つ該頂点を通る直線Aまでの距離が最も離れた2つの点から該頂点に向かって、該直線Aまでの距離が徐々に小さくなっている。さらに、該輪郭直線または該輪郭曲線が、当該輪郭直線または当該輪郭曲線上において、該距離が最も離れた2つの点から該頂点までにおいて、該輪郭直線または該輪郭曲線の接線が、該電子写真感光体の軸方向に対して成す角度が45°以上90°以下である。また、該凹形状部は、当該凹形状部の開口面からの深さが最も深い点から該頂点に向かって深さが徐々に浅くなる形状であり、該複数の凹形状部は、隣り合う凹形状部の配列方向が、該電子写真感光体の周方向および軸方向に角度を有する。
特定の幅の凹形状部を電子写真感光体の表面に高密度で設けることにより、クリーニングブレードの長手方向(電子写真感光体の軸方向と同方向)の大きなねじれや振動(ビビり)が、より効率的に抑制される。これによりクリーニングブレードに対して負荷の大きい環境でも、より安定的な摺擦が行われることで、使用が長期におよんだ場合にもクリーニングブレードの劣化が少なくなる。
凹形状部の開口面の輪郭形状が、電子写真感光体の回転方向の後端側に、2つの輪郭直線、2つの輪郭曲線、もしくは1つの輪郭直線と1つの輪郭曲線とから成る頂点を有する。また、該頂点を成す該輪郭直線または該輪郭曲線が、当該輪郭直線または当該輪郭曲線上において、該電子写真感光体の周方向に延び且つ該頂点を通る直線Aまでの距離が最も離れた2つの点から該頂点に向かって、該直線Aまでの距離が徐々に小さくなっている。さらに、該輪郭直線または該輪郭曲線が、当該輪郭直線または当該輪郭曲線上において、該距離が最も離れた2つの点から該頂点までにおいて、該輪郭直線または該輪郭曲線の接線が、該電子写真感光体の軸方向に対して成す角度が45°以上90°以下である。
これらを満たす輪郭形状の開口面を有する凹形状部である場合、クリーニングブレードが凹形状部の電子写真感光体の回転方向における後端側を通過する際のブレードの変形やそれに伴うブレード振動が抑制される。その結果、ミクロな領域のクリーニングブレードの挙動がさらに均一化される。これにより、クリーニングブレードと電子写真感光体との摺擦状態の均一化が飛躍的に向上することで、電子写真感光体上への付着物や摺擦の不均一により生じるメモリーが抑制され、H/H初期スジの抑制効果が発現しているものと本発明者らは考えている。
(株)キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡VK−8550、超深度形状測定顕微鏡VK−9000、超深度形状測定顕微鏡VK−9500、VK−X200,VK−X100 オリンパス(株)製の走査型共焦点レーザー顕微鏡OLS3000
レーザーテック(株)製のリアルカラーコンフォーカル顕微鏡オプリテクスC130
光学顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。
(株)キーエンス製のデジタルマイクロスコープVHX−500、デジタルマイクロスコープVHX−200
オムロン(株)製の3DデジタルマイクロスコープVC−7700
電子顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。
(株)キーエンス製の3Dリアルサーフェスビュー顕微鏡VE−9800、3Dリアルサーフェスビュー顕微鏡VE−8800
(株)日立ハイテクサイエンス(旧:エスアイアイ・ナノテクノロジー(株))製の走査型電子顕微鏡コンベンショナル/Variable Pressure SEM
(株)島津製作所製の走査型電子顕微鏡SUPERSCAN SS−550
原子間力顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。
(株)キーエンス製のナノスケールハイブリッド顕微鏡VN−8000
(株)日立ハイテクサイエンス製の走査型プローブ顕微鏡NanoNaviステーション
(株)島津製作所製の走査型プローブ顕微鏡SPM−9600
まず、電子写真感光体の表面を顕微鏡で拡大観察する。例えば、電子写真感光体が円筒状である場合のように電子写真感光体の表面(周面)が周方向に曲がった曲面となっている場合は、その曲面の断面プロファイルを抽出し、曲線(電子写真感光体が円筒状であれば円弧)をフィッティングする。
図3(A)〜(J)に、特定凹形状部の開口面の形状(特定凹形状部を上から見たときの形状)の例を示す。
図4(a)〜(h)に、特定凹形状部の周方向断面の形状の例を示す。
ここで、図3の(C)の場合、電子写真感光体の周方向の端部のうち、図3中の上端側は、電子写真感光体の軸方向(すなわち、図3の左右方向)と一致する輪郭直線からなり、この軸方向と一致する輪郭直線の両端は他の輪郭直線と接している。しかしながら、図3の(C)における上端側のように、周方向の端部が軸方向と一致する直線からなる場合は、その端部は本発明でいう頂点は有しない。
電子写真感光体表面への凹部の形成の方法としては、形成するべき凹形状部に対応した凸部を有するモールドを電子写真感光体の表面に圧接し、形状転写を行う方法が一例として挙げられる。
図5に示す圧接形状転写加工装置によれば、被加工物である電子写真感光体51を回転させながら、その表面(周面)に連続的にモールド52を接触させ、加圧することにより、電子写真感光体51の表面に凹形状部や平坦部を形成することができる。
本発明の電子写真感光体は、支持体および支持体上に形成された感光層を有する。
感光層は、電荷輸送物質と電荷発生物質を同一の層に含有する単層型感光層であってもよいし、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とに分離した積層型(機能分離型)感光層であってもよい。電子写真特性の観点から、積層型感光層が好ましい。また、積層型感光層は、支持体側から電荷発生層、電荷輸送層の順に積層した順層型感光層であってもよいし、支持体側から電荷輸送層、電荷発生層の順に積層した逆層型感光層であってもよい。電子写真特性の観点から、順層型感光層が好ましい。また、電荷発生層を積層構成としてもよいし、電荷輸送層を積層構成としてもよい。
支持体としては、導電性を示すもの(導電性支持体)であることが好ましい。支持体の材質としては、例えば、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、スズ、アンチモン、インジウム、クロム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属(合金)が挙げられる。また、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化スズ合金などを用いて真空蒸着によって形成した被膜を有する金属製支持体やプラスチック製支持体を用いることもできる。また、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン粒子、銀粒子などの導電性粒子をプラスチックや紙に含浸してなる支持体や、導電性結着樹脂製の支持体を用いることもできる。
支持体と、後述の下引き層または感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、レーザー光の散乱による干渉縞の抑制や、支持体の傷の被覆などを目的として、導電層を設けてもよい。
支持体または導電層と感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護などを目的として、バリア機能や接着機能を有する下引き層(中間層)を設けてもよい。
下引き層は、樹脂(結着樹脂)を溶剤に溶解させることによって得られる下引き層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。
下引き層に用いられる樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、にかわ、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子の表面がシランカップリング剤などの表面処理剤で処理されている粒子であってもよい。
下引き層用塗布液中の金属酸化物粒子の分散方法としては、ホモジナイザー、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、アトライター、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。
感光層に用いられる電荷発生物質としては、例えば、ピリリウム、チアピリリウム染料や、各種の中心金属および各種の結晶形(α、β、γ、ε、X型など)を有するフタロシアニン顔料や、アントアントロン顔料や、ジベンズピレンキノン顔料や、ピラントロン顔料や、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ顔料や、インジゴ顔料や、キナクリドン顔料や、非対称キノシアニン顔料や、キノシアニン顔料などが挙げられる。これら電荷発生物質は、1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
電荷発生物質と結着樹脂との質量比は、1:0.3〜1:4の範囲であることが好ましい。
分散処理方法としては、例えば、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミルなどを用いる方法が挙げられる。
電荷輸送層の膜厚は、5〜50μmであることが好ましく、10〜35μmであることがより好ましい。
本発明においては、例えば、電荷発生層上の電荷輸送層を電子写真感光体の表面層として架橋有機高分子で構成することができる。また、電荷発生層上の電荷輸送層上に第二電荷輸送層または保護層として架橋有機高分子で構成された表面層を形成することができる。
電荷輸送物質としては、上述の電荷輸送物質を用いることができる。また、導電性粒子としては、公知の導電性粒子を用いることができる。架橋重合性のモノマー/オリゴマーとしては、例えば、アクリロイルオキシ基やスチリル基などの連鎖重合性官能基を有する化合物や、水酸基、アルコキシシリル基、イソシアネート基などの逐次重合性官能基を有する化合物などが挙げられる。
また、膜の強度と電荷輸送能力の両立の観点から、同一分子内に電荷輸送性構造(好ましくは正孔輸送性構造)およびアクリロイルオキシ基の両方を有する化合物を用いることがより好ましい。
架橋硬化させる方法としては、例えば、熱、紫外線、放射線を用いる方法が挙げられる。
架橋有機高分子で構成された表面層の膜厚は、0.1〜30μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましい。
図6に、本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の例を示す。
図6において、円筒状の本発明の電子写真感光体1は、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。電子写真感光体1の表面は、回転過程において、帯電手段3(一次帯電手段:例えば、帯電ローラーなど)により、正または負の所定電位に均一に帯電される。次いで、均一に帯電された電子写真感光体1の表面は、露光手段(画像露光手段)(不図示)から照射される露光光(画像露光光)4を受ける。このようにして、電子写真感光体1の表面には、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。なお、電子写真感光体1の回転方向は、電子写真感光体1の周方向の一方と一致している。電子写真感光体1はその周方向のいずれの方向にも回転可能であって、電子写真装置に搭載して所定の一方向に回転させる。
本発明は、放電を利用した帯電手段を用いた場合において、効果が特に大きい。
直径30mm、長さ357.5mmのアルミニウムシリンダーを支持体(円筒状支持体)とした。
次に、金属酸化物として酸化亜鉛粒子(比表面積:19m2/g、粉体抵抗:4.7×106Ω・cm)100部をトルエン500部と撹拌混合し、これにシランカップリング剤(化合物名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、商品名:KBM602、信越化学工業(株)製)0.8部を添加し、6時間攪拌した。その後、トルエンを減圧留去して、130℃で6時間加熱乾燥し、表面処理された酸化亜鉛粒子を得た。
この下引き層用塗布液を上記支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を40分間160℃で乾燥させて、膜厚が18μmの下引き層を形成した。
概ね図5に示す構成の圧接形状転写加工装置に、モールドとして概ね図16に示す形状のモールド(本実施例においては、最大幅(モールド上の凸部を上から見たときの電子写真感光体の軸方向に対応する方向の最大幅のこと。以下同じ。)X:40μm、最大長さ(モールド上の凸部を上から見たときの電子写真感光体の周方向に対応する方向の最大長さのこと。以下同じ。)Y:80μm、面積率50%、高さH:4μmの凸形状)を設置し、作製した凹形状部形成前の電子写真感光体に対して表面加工を行った。面積率とは、モールドの加工領域の面積に対する、モールド上の凸部が設けられた領域の面積の総和の割合(すなわち、電子写真感光体の周面における表面積に対する凹部形状の開口面の面積の総和の割合)である。加工時には、電子写真感光体の表面の温度が120℃になるように電子写真感光体およびモールドの温度を制御し、7.0MPaの圧力で電子写真感光体と加圧部材を押し付けながら、電子写真感光体を周方向に回転させて、電子写真感光体の表面(周面)の全面に凹形状部を形成した。
このようにして、表面に特定凹形状部を有する電子写真感光体を作製した。この電子写真感光体を「感光体−1」とする。
得られた電子写真感光体(感光体−1)の表面を、レーザー顕微鏡((株)キーエンス製、商品名:X−100)で50倍レンズにより拡大観察し、上述のようにして電子写真感光体の表面に設けられた特定凹形状部の判定を行った。観察時には、電子写真感光体の長手方向(軸方向)に傾きがないように、また、周方向については、電子写真感光体の円弧の頂点にピントが合うように、調整を行った。一辺500μmの正方形領域は、拡大観察を行った画像を画像連結アプリケーションによって連結して得た。また、得られた結果については、付属の画像解析ソフトにより、画像処理高さデータを選択し、フィルタタイプメディアンでフィルタ処理を行った。
上記観察によって特定凹形状部の深さ、開口面の軸方向の幅、開口面の周方向の長さ、面積、2つの輪郭直線で形成された頂点の角度、などを求めた。結果を表2に示す。
感光体−1の製造例において、モールドを表1に示したように変更した以外は、感光体−1の製造例と同様にして電子写真感光体を作製した。これらの電子写真感光体を「感光体−2〜感光体21」とする。感光体−1の製造例と同様にして、得られた電子写真感光体の表面観察を行った。結果を表2に示す。
なお、図7〜図18において、いずれも(a)図は電子写真感光体の各製造例で用いたモールドを示す概略上面図、(b)図は(a)図に示されたモールドにおける凸部のB−B概略断面図、(c)図は(a)図に示されたモールドにおける凸部のC−C概略断面図である。また、感光体−1〜感光体−4は図16、感光体−5〜感光体−8は図17、感光体−9〜感光体−12は図18に示すモールドを用いているが、図16〜図18は詳細の図示が省略されたものであって、各製造例に応じて、最大幅X、最大長さY、面積率、高さHが表1に記載されたものにあわせた異なるモールドを用いている。
(実施例1)
感光体−1を、評価装置であるキヤノン(株)製の電子写真装置(複写機)(商品名:iR−ADV C5255)の改造機のシアンステーションに装着し、以下のように試験および評価を行った。
32.5℃/85%RH環境下で、電子写真感光体の暗部電位(Vd)が−500V、明部電位(Vl)が−180Vになるように帯電装置および画像露光装置の条件を設定し、電子写真感光体の初期電位を調整した。
B:画像上にスジが疑われるような画像が得られるが明確にスジであるかどうかの判定ができないレベルである。
C:画像上に極軽微なスジがわずかに確認できるが画像上問題の無いレベルである。
D:画像上に極軽微なスジが発生しているが、画像上問題の無いレベルである。
E:画像上に軽微なスジが発生しているが、画像上許容できるレベルである。
F:画像上に明らかなスジが発生している。画像上許容できないレベルである。
電子写真感光体として表3に示すものを用いた以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体の実機評価を行った。結果を表3に示す。
電子写真感光体として表3に示すものを用い、電子写真感光体を、電子写真感光体の回転方向の後端側に頂点を有する向きに電子写真装置に装着した。実施例1と同様にして電子写真感光体のH/H初期スジ評価を行った。結果を表3に示す。
電子写真感光体として表3に示すものを用いた以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体の実機評価を行った。結果を表3に示す。
電子写真感光体として表3に示すものを用い、電子写真感光体を、電子写真感光体の回転方向の後端側に頂点を有する向きに電子写真装置に装着した。実施例1と同様にして電子写真感光体のH/H初期スジ評価を行った。結果を表3に示す。
Claims (8)
- 円筒状の支持体上に感光層を有する電子写真感光体であって、
該電子写真感光体の表面が、各々独立した複数の凹形状部を有し、
該凹形状部の開口面の該電子写真感光体の軸方向の幅が、20μm以上80μm以下であり、
該電子写真感光体の表面の任意の位置に一辺500μmの正方形領域を配置したとき、該一辺500μmの正方形領域における該凹形状部の開口面の面積の総和が100000μm2以上であり、
該凹形状部の開口面の輪郭形状が、該電子写真感光体の周方向の少なくとも一方の端部側に、2つの輪郭直線、2つの輪郭曲線、もしくは1つの輪郭直線と1つの輪郭曲線とから成る頂点を有し、
該頂点を成す該輪郭直線または該輪郭曲線が、当該輪郭直線または当該輪郭曲線上において、
該電子写真感光体の周方向に延び且つ該頂点を通る直線Aまでの距離が最も離れた2つの点から、該頂点に向かって、該直線Aまでの距離が徐々に小さくなっており、
該距離が最も離れた2つの点から該頂点までにおいて、該輪郭直線または該輪郭曲線の接線が、該電子写真感光体の軸方向に対して成す角度が45°以上90°以下であり、
該凹形状部は、当該凹形状部の開口面からの深さが最も深い点から該頂点に向かって深さが徐々に浅くなる形状であり、
該複数の凹形状部は、隣り合う凹形状部の配列方向が、該電子写真感光体の周方向および軸方向に対して角度を有することを特徴とする電子写真感光体。 - 前記電子写真感光体を側面から投影したとき、前記凹形状部の開口面上の直線と、前記頂点と前記電子写真感光体の深さ方向に最も深い点とを結ぶ直線と、で成す角度が、8.5°以下である請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記凹形状部の開口面から投影したとき、前記距離が最も離れた2つの点から前記頂点までにおいて、前記2つの輪郭直線で成す角度、前記2つの輪郭曲線の接線で成す角度、または前記1つの輪郭直線と前記1つの輪郭曲線の接線とで成す角度が、58°以下である請求項1または2に記載の電子写真感光体。
- 円筒状の支持体上に感光層を有する電子写真感光体及びクリーニングブレードを少なくとも有するプロセスカートリッジであって、
該電子写真感光体の表面が、各々独立した複数の凹形状部を有し、
該凹形状部の開口面の該電子写真感光体の軸方向の幅が、20μm以上80μm以下であり、
該電子写真感光体の表面の該クリーニングブレードとの接触領域の任意の位置に一辺500μmの正方形領域を配置したとき、該一辺500μmの正方形領域における該凹形状部の開口面の面積の総和が100000μm2以上であり、
該凹形状部の開口面の輪郭形状が、該電子写真感光体の回転方向の後端側に、2つの輪郭直線、2つの輪郭曲線、もしくは1つの輪郭直線と1つの輪郭曲線とから成る頂点を有し、
該頂点を成す該輪郭直線または該輪郭曲線が、当該輪郭直線または当該輪郭曲線上において、
該電子写真感光体の周方向に延び且つ該頂点を通る直線Aまでの距離が最も離れた2つの点から、該頂点に向かって、該直線Aまでの距離が徐々に小さくなっており、
該距離が最も離れた2つの点から該頂点までにおいて、該輪郭直線または該輪郭曲線の接線が、該電子写真感光体の軸方向に対して成す角度が45°以上90°以下であり、
該複数の凹形状部は、隣り合う凹形状部の配列方向が、該電子写真感光体の周方向および軸方向に対して角度を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記凹形状部の開口面から投影したとき、前記距離が最も離れた2つの点から前記頂点までにおいて、前記2つの輪郭直線で成す角度、前記2つの輪郭曲線の接線で成す角度、または前記1つの輪郭直線と前記1つの輪郭曲線の接線とで成す角度が、58°以下である請求項4に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記凹形状部は、当該凹形状部の開口面からの深さが最も深い点から該頂点に向かって深さが徐々に浅くなる形状である請求項4または5に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記電子写真感光体を側面から投影したとき、前記凹形状部の開口面上の直線と、前記頂点と前記電子写真感光体の深さ方向に最も深い点とを結ぶ直線と、で成す角度が、8.5°以下である請求項6に記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子写真感光体、該電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段、帯電された該電子写真感光体の表面に露光光を照射して静電潜像を形成する露光手段、該静電潜像が形成された該電子写真感光体をトナーで現像する現像手段、該電子写真感光体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段、および該電子写真感光体に接触配置されたクリーニングブレードを備えることを特徴とする電子写真装置。
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