JP6634741B2 - 画像形成装置用ユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及びクリーニングブレード - Google Patents
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Description
本発明は、第1に、この要件を備えるクリーニングブレードを用いた場合であっても、感光体が感光層にヒンダードフェノール系酸化防止剤を含まない場合に比べて、感光体の摩耗を抑制し得る画像形成装置用ユニットを提供することを目的とする。
<1>に係る発明は、
導電性基体、及び、前記導電性基体上に配置された感光層であって、電荷発生材料と電荷輸送材料と分子量300以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤とを含む感光層を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に接触して前記電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、下記(A)、(B)、又は(C)の何れかの要件を満たすクリーニングブレードと、
を備える画像形成装置用ユニット。
(A)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材を備え、前記炭素含有領域が前記電子写真感光体との接触部を構成する
(B)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材、及び前記炭素含有領域の更に前記電子写真感光体との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が前記電子写真感光体との接触部を構成する
(C)樹脂と、前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材、及び前記ヘテロ原子含有領域の更に前記電子写真感光体との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が前記電子写真感光体との接触部を構成する
前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤が、下記一般式(HP)で示される酸化防止剤である<1>に記載の画像形成装置用ユニット。
前記電荷輸送材料が、下記一般式(CT1)で示される電荷輸送材料、及び下記一般式(CT2)で示される電荷輸送材料である<1>又は<2>に記載の画像形成装置用ユニット。
<1>〜<3>のいずれか1項に記載の画像形成装置用ユニットを備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<1>〜<3>のいずれか1項に記載の画像形成装置用ユニットと、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
少なくとも画像形成装置において被クリーニング部材に接触して前記被クリーニング部材の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、
樹脂と、前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域を前記被クリーニング部材との接触側に有する基材、及び前記ヘテロ原子含有領域の更に前記被クリーニング部材との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が前記被クリーニング部材との接触部を構成するクリーニングブレード。
第1の実施形態に係る画像形成装置用ユニットは、少なくとも電子写真感光体(以下単に「感光体」とも称す)と、前記感光体に接触して前記感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードと、を備える。
感光体は、導電性基体と、前記導電性基体上に配置された感光層と、を有し、この感光層は、電荷発生材料と電荷輸送材料と分子量300以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤とを含む。
クリーニングブレードは、下記(A)、(B)、又は(C)の何れかの要件を満たす。
(A)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材を備え、前記炭素含有領域が前記電子写真感光体との接触部を構成する
(B)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材、及び前記炭素含有領域の更に前記電子写真感光体との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が前記電子写真感光体との接触部を構成する
(C)樹脂と、前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材、及び前記ヘテロ原子含有領域の更に前記電子写真感光体との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が前記電子写真感光体との接触部を構成する
まず、感光体について、図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態に用いられる電子写真感光体(感光体)31の層構成の一例を示す概略部分断面図である。図1に示す電子写真感光体31は、導電性基体14上に、下引層11、電荷発生層12及び電荷輸送層13がこの順序で積層された構造を有する。そして、電荷発生層12及び電荷輸送層13が感光層15を構成している。
そして、感光層15は、電荷発生材料と電荷輸送材料と分子量300以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤とを含む。
導電性基体としては、例えば、金属(アルミニウム、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等)又は合金(ステンレス鋼等)を含む金属板、金属ドラム、及び金属ベルト等が挙げられる。また、導電性基体としては、例えば、導電性化合物(例えば導電性ポリマー、酸化インジウム等)、金属(例えばアルミニウム、パラジウム、金等)又は合金を塗布、蒸着又はラミネートした紙、樹脂フィルム、ベルト等も挙げられる。ここで、「導電性」とは体積抵抗率が1013Ωcm未満であることをいう。
酸性処理液による処理は、例えば、以下のようにして実施される。先ず、リン酸、クロム酸及びフッ酸を含む酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸及びフッ酸の配合割合は、例えば、リン酸が10質量%以上11質量%以下の範囲、クロム酸が3質量%以上5質量%以下の範囲、フッ酸が0.5質量%以上2質量%以下の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5質量%以上18質量%以下の範囲がよい。処理温度は例えば42℃以上48℃以下が好ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が好ましい。
下引層は、例えば、無機粒子と結着樹脂とを含む層である。
これらの中でも、上記抵抗値を有する無機粒子としては、例えば、酸化錫粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子等の金属酸化物粒子がよく、特に、酸化亜鉛粒子が好ましい。
無機粒子の体積平均粒径は、例えば、50nm以上2000nm以下(好ましくは60nm以上1000nm以下)がよい。
特に、電子受容性化合物としては、アントラキノン構造を有する化合物が好ましい。アントラキノン構造を有する化合物としては、例えば、ヒドロキシアントラキノン化合物、アミノアントラキノン化合物、アミノヒドロキシアントラキノン化合物等が好ましく、具体的には、例えば、アントラキノン、アリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリン等が好ましい。
下引層に用いる結着樹脂としては、例えば、電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂、導電性樹脂(例えばポリアニリン等)等も挙げられる。
これら結着樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合には、その混合割合は、必要に応じて設定される。
添加剤としては、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料が挙げられる。シランカップリング剤は前述のように無機粒子の表面処理に用いられるが、添加剤として更に下引層に添加してもよい。
下引層の表面粗さ(十点平均粗さ)は、モアレ像抑制のために、使用される露光用レーザ波長λの1/(4n)(nは上層の屈折率)から(1/2)λまでに調整されていることがよい。
表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子等を添加してもよい。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子等が挙げられる。また、表面粗さ調整のために下引層の表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、湿式ホーニング、研削処理等が挙げられる。
これらの溶剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。
図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。
中間層は、例えば、樹脂を含む層である。中間層に用いる樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、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、メラミン樹脂等の高分子化合物が挙げられる。
中間層は、有機金属化合物を含む層であってもよい。中間層に用いる有機金属化合物としては、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素等の金属原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
これらの中間層に用いる化合物は、単独で又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂とを含む層である。また、電荷発生層は、電荷発生材料の蒸着層であってもよい。電荷発生材料の蒸着層は、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro−Luminescence)イメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合に好適である。
なお、n−型の判定は、通常使用されるタイムオブフライト法を用い、流れる光電流の極性によって判定され、正孔よりも電子をキャリアとして流しやすいものをn−型とする。
特に、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料としては、例えば、600nm以上900nm以下の波長域での分光吸収スペクトルにおいて、810nm以上839nm以下の範囲に最大ピーク波長を有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料がより優れた分散性が得られる観点から好ましい。
結着樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノール類と芳香族2価カルボン酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられる。ここで、「絶縁性」とは、体積抵抗率が1013Ωcm以上であることをいう。
これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
なお、この分散の際、電荷発生層形成用塗布液中の電荷発生材料の平均粒径を0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.15μm以下にすることが有効である。
電荷輸送層は、例えば、電荷輸送材料と結着樹脂とを含む層である。また、第1の実施形態では、感光層に分子量300以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤を含むが、特に電荷発生層上に電荷輸送層が積層された機能分離型の感光層である場合、電荷輸送層に分子量300以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤を含むことが好ましい。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物;テトラシアノキノジメタン系化合物;2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物;キサントン系化合物;ベンゾフェノン系化合物;シアノビニル系化合物;エチレン系化合物等の電子輸送性化合物が挙げられる。電荷輸送材料としては、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物も挙げられる。これらの電荷輸送材料は1種を単独で又は2種以上で用いられるが、これらに限定されるものではない。
ブタジエン系電荷輸送材料(CT1)は、下記一般式(CT1)で示される電荷輸送材料である。
n及びmは、各々独立に、0、1又は2を表す。
直鎖状のアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基等が挙げられる。
分岐状のアルキル基として具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、イソヘプチル基、sec−ヘプチル基、tert−ヘプチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、イソノニル基、sec−ノニル基、tert−ノニル基、イソデシル基、sec−デシル基、tert−デシル基、イソウンデシル基、sec−ウンデシル基、tert−ウンデシル基、ネオウンデシル基、イソドデシル基、sec−ドデシル基、tert−ドデシル基、ネオドデシル基、イソトリデシル基、sec−トリデシル基、tert−トリデシル基、ネオトリデシル基、イソテトラデシル基、sec−テトラデシル基、tert−テトラデシル基、ネオテトラデシル基、1−イソブチル−4−エチルオクチル基、イソペンタデシル基、sec−ペンタデシル基、tert−ペンタデシル基、ネオペンタデシル基、イソヘキサデシル基、sec−ヘキサデシル基、tert−ヘキサデシル基、ネオヘキサデシル基、1−メチルペンタデシル基、イソヘプタデシル基、sec−ヘプタデシル基、tert−ヘプタデシル基、ネオヘプタデシル基、イソオクタデシル基、sec−オクタデシル基、tert−オクタデシル基、ネオオクタデシル基、イソノナデシル基、sec−ノナデシル基、tert−ノナデシル基、ネオノナデシル基、1−メチルオクチル基、イソイコシル基、sec−イコシル基、tert−イコシル基、ネオイコシル基等が挙げられる。
これらの中でも、アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基等の低級アルキル基が好ましい。
直鎖状のアルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−イコシルオキシ基等が挙げられる。
分岐状のアルコキシ基として具体的には、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、sec−ヘキシルオキシ基、tert−ヘキシルオキシ基、イソヘプチルオキシ基、sec−ヘプチルオキシ基、tert−ヘプチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、sec−オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、イソノニルオキシ基、sec−ノニルオキシ基、tert−ノニルオキシ基、イソデシルオキシ基、sec−デシルオキシ基、tert−デシルオキシ基、イソウンデシルオキシ基、sec−ウンデシルオキシ基、tert−ウンデシルオキシ基、ネオウンデシルオキシ基、イソドデシルオキシ基、sec−ドデシルオキシ基、tert−ドデシルオキシ基、ネオドデシルオキシ基、イソトリデシルオキシ基、sec−トリデシルオキシ基、tert−トリデシルオキシ基、ネオトリデシルオキシ基、イソテトラデシルオキシ基、sec−テトラデシルオキシ基、tert−テトラデシルオキシ基、ネオテトラデシルオキシ基、1−イソブチル−4−エチルオクチルオキシ基、イソペンタデシルオキシ基、sec−ペンタデシルオキシ基、tert−ペンタデシルオキシ基、ネオペンタデシルオキシ基、イソヘキサデシルオキシ基、sec−ヘキサデシルオキシ基、tert−ヘキサデシルオキシ基、ネオヘキサデシルオキシ基、1−メチルペンタデシルオキシ基、イソヘプタデシルオキシ基、sec−ヘプタデシルオキシ基、tert−ヘプタデシルオキシ基、ネオヘプタデシルオキシ基、イソオクタデシルオキシ基、sec−オクタデシルオキシ基、tert−オクタデシルオキシ基、ネオオクタデシルオキシ基、イソノナデシルオキシ基、sec−ノナデシルオキシ基、tert−ノナデシルオキシ基、ネオノナデシルオキシ基、1−メチルオクチルオキシ基、イソイコシルオキシ基、sec−イコシルオキシ基、tert−イコシルオキシ基、ネオイコシルオキシ基等が挙げられる。
これらの中でも、アルコキシ基としては、メトキシ基が好ましい。
アリール基として具体的には、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニリル基などが挙げられる。
これらの中でも、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
ここで、炭化水素環構造として具体的には、例えば、シクロアルカン構造、シクロアルケン構造、シクロアルカンポリエン構造等が挙げられる。
つまり、ブタジエン系電荷輸送材料(CT1)は、下記構造式(CT1A)で示される電荷輸送材料(例示化合物(CT1−3))であることがより好ましい。
・CH3:メチル基
・OCH3:メトキシ基
ベンジジン系電荷輸送材料(CT2)は、下記一般式(CT2)で示される電荷輸送材料である。
直鎖状のアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
分岐状のアルキル基として具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、イソヘプチル基、sec−ヘプチル基、tert−ヘプチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、イソノニル基、sec−ノニル基、tert−ノニル基、イソデシル基、sec−デシル基、tert−デシル基等が挙げられる。
これらの中でも、アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基等の低級アルキル基が好ましい。
直鎖状のアルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
分岐状のアルコキシ基として具体的には、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、sec−ヘキシルオキシ基、tert−ヘキシルオキシ基、イソヘプチルオキシ基、sec−ヘプチルオキシ基、tert−ヘプチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、sec−オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、イソノニルオキシ基、sec−ノニルオキシ基、tert−ノニルオキシ基、イソデシルオキシ基、sec−デシルオキシ基、tert−デシルオキシ基等が挙げられる。
これらの中でも、アルコキシ基としては、メトキシ基が好ましい。
アリール基として具体的には、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
これらの中でも、アリール基としては、フェニル基が好ましい。
具体的には、ベンジジン系電荷輸送材料(CT2)は、下記構造式(CT2A)で示される電荷輸送材料(例示化合物(CT2−2))であることが特に好ましい。
・CH3:メチル基
・C2H5:エチル基
・OCH3:メトキシ基
・OC2H5:エトキシ基
ヒンダードフェノール系酸化防止剤について説明する。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、ヒンダードフェノール環を有し、且つ分子量が300以上の化合物である。
1)ヒンダードフェノール環を1つ有する酸化防止剤、
2)ヒンダードフェノール環を2つ以上4つ以下有し、且つ直鎖又は分岐状の2価以上4価以下の脂肪族炭化水素基からなる連結基、又は2価以上4価以下の脂肪族炭化水素基の炭素−炭素の結合間に、エステル結合(−C(=O)O−)及びエーテル結合(−O−)の少なくとも一方が介在した連結基で、2つ以上4つ以下のヒンダードフェノール環が連結された酸化防止剤
3)2つ以上4つ以下のヒンダードフェノール環と、一つのベンゼン環(未置換、又はアルキル基等で置換された置換ベンゼン環)又はイソシアヌレート環とを有し、2つ以上4つ以下のヒンダードフェノール環が、各々、ベンゼン環又はイソシアヌレート環とアルキレン基を介して連結された酸化防止剤
等が挙げられる。
RH3、及びRH4は、各々独立に、水素原子、又は、炭素数1以上10以下のアルキル基を表す。
RH5は、炭素数1以上10以下のアルキレン基を表す。
分岐状のアルキル基として具体的には、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、イソヘプチル基、sec−ヘプチル基、tert−ヘプチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基が挙げられる。
これらの中でも、アルキル基としては、tert−ブチル基、tert−ペンチル基が好ましく、tert−ブチル基がより好ましい。
直鎖状のアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
分岐状のアルキル基として具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、イソヘプチル基、sec−ヘプチル基、tert−ヘプチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、イソノニル基、sec−ノニル基、tert−ノニル基、イソデシル基、sec−デシル基、tert−デシル基等が挙げられる。
これらの中でも、アルキル基としては、メチル基、エチル基等の低級アルキル基が好ましい。
直鎖状のアルキレン基として具体的には、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−ヘキシレン基、n−ヘプチレン基、n−オクチレン基、n−ノニレン基、n−デシレン基等が挙げられる。
分岐状のアルキレン基として具体的には、イソプロピレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、tert−ブチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、tert−ペンチレン基、イソヘキシレン基、sec−ヘキシレン基、tert−ヘキシレン基、イソヘプチレン基、sec−ヘプチレン基、tert−ヘプチレン基、イソオクチレン基、sec−オクチレン基、tert−オクチレン基、イソノニレン基、sec−ノニレン基、tert−ノニレン基、イソデシレン基、sec−デシレン基、tert−デシレン基等が挙げられる。
これらの中でも、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、ブチレン基等の低級アルキレン基が好ましい。
具体的には、ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、例示化合物(HP−3)で示されるヒンダードフェノール系酸化防止剤が特に好ましい。
第1の実施形態では、さらに電荷輸送層にベンゾフェノン系紫外線吸収剤を含有してもよい。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン骨格を有する化合物である。
RB3は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、又は、炭素数6以上10以下のアリール基を表す。
なお、RB3は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、又は、炭素数6以上10以下のアリール基を表すことが好ましい。
直鎖状のアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
分岐状のアルキル基として具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、イソヘプチル基、sec−ヘプチル基、tert−ヘプチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、イソノニル基、sec−ノニル基、tert−ノニル基、イソデシル基、sec−デシル基、tert−デシル基等が挙げられる。
これらの中でも、アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基等の低級アルキル基が好ましい。
直鎖状のアルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
分岐状のアルコキシ基として具体的には、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、sec−ヘキシルオキシ基、tert−ヘキシルオキシ基、イソヘプチルオキシ基、sec−ヘプチルオキシ基、tert−ヘプチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、sec−オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、イソノニルオキシ基、sec−ノニルオキシ基、tert−ノニルオキシ基、イソデシルオキシ基、sec−デシルオキシ基、tert−デシルオキシ基等が挙げられる。
これらの中でも、アルコキシ基としては、メトキシ基が好ましい。
アリール基として具体的には、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
これらの中でも、アリール基としては、フェニル基が好ましい。
具体的には、紫外線吸収剤は、下記構造式(BPA)で示されるベンゾフェノン系紫外線吸収剤(例示化合物(BP−3))であることが特に好ましい。
・CH3:メチル基
・C2H5:エチル基
・(CH2)7−CH3:オクチル基
・OCH3:メトキシ基
・OH:ヒドロキシ基
ブタジエン系電荷輸送材料(CT1)の含有量は、電荷輸送能の高い感光層(電荷輸送層)形成の点から、CT1と結着樹脂との配合比(質量比 CT1:結着樹脂)で0.1:9.9から4.0:6.0までの範囲内であることが好ましく、0.4:9.6から3.5:6.5までの範囲内であることがより好ましく、0.6:9.4から3.0:7.0の範囲内であることが更に好ましい。
なお、電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、質量比で10:1から1:5までが好ましい。
単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)は、例えば、電荷発生材料と電荷輸送材料と、必要に応じて、結着樹脂、及びその他周知の添加剤と、を含む層である。なお、これら材料は、電荷発生層及び電荷輸送層で説明した材料と同様である。
そして、単層型感光層中、電荷発生材料の含有量は、全固形分に対して10質量%以上85質量%以下がよく、好ましくは20質量%以上50質量%以下である。また、単層型感光層中、電荷輸送材料の含有量は、全固形分に対して5質量%以上50質量%以下がよい。
単層型感光層の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法と同様である。
単層型感光層の膜厚は、例えば、5μm以上50μm以下がよく、好ましくは10μm以上40μm以下である。
次いで、第1の実施形態に用いられるクリーニングブレードについて、図面を参照して説明する。
また、接触部(接触角部)3Aと平行な方向を奥行き方向と、接触部(接触角部)3Aから先端面3Bが形成されている側の方向を厚み方向と、接触角部3Aから腹面3Cが形成されている側の方向を幅方向と称す。
なお、図2には便宜上、感光体31が駆動する方向を矢印Aとして描いたが、図2は感光体31が停止している状態を示している。
(A)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を感光体31との接触側に有する基材を備え、前記炭素含有領域が感光体31との接触部を構成する
(B)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を感光体31との接触側に有する基材、及び前記炭素含有領域の更に感光体31との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が感光体31との接触部を構成する
(C)樹脂と、前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域を感光体31との接触側に有する基材、及び前記ヘテロ原子含有領域の更に感光体31との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が感光体31との接触部を構成する
第1の態様は、前記(A)の要件を満たすクリーニングブレードである。第1の態様に係るクリーニングブレードは、図4に示すごとく、板状形状の基材4Aを有し、且つ樹脂とsp3結合を有する炭素とを含む炭素含有領域5Aを有する。炭素含有領域5Aは感光体31との接触側である接触部(接触角部)3A側に形成され、この炭素含有領域5Aの一部である角部3Aが感光体31との接触部を構成する。
第1の態様におけるクリーニングブレードの基材(炭素含有領域が形成される前の基材)の材質としては、少なくとも炭素含有領域に樹脂を含むものであればよく、さらには基材全体に樹脂を含むことが好ましい。
第1の態様におけるクリーニングブレードの基材に用いられる樹脂について説明する。
樹脂としてはゴムが望ましく、例えば、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロブレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。なお、特にポリウレタンゴムが望ましく、更には高結晶化されたポリウレタンゴムがより望ましい。
ここで、「ハードセグメント」及び「ソフトセグメント」とは、ポリウレタンゴム材料中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
また、上記「ポリイソシアネート」は、合成された樹脂において架橋構造を形成するものでないことが好ましい。
まず、ソフトセグメント材料としては、ポリオールとして、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。なお、ソフトセグメント材料として用いられる上記ポリオールの市販品としては、例えば、(株)ダイセル社製のプラクセル205やプラクセル240などが挙げられる。
また、ハードセグメント材料としては、イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂を用いることが望ましい。また、柔軟性のある樹脂であることが望ましく、柔軟性の点から直鎖構造を有する脂肪族系の樹脂であることがより望ましい。具体例としては、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂や、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂等を用いることが望ましい。
2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂の市販品としては、例えば、出光興産社製、R−45HT等が挙げられる。
また、物性面では、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内であり、25℃における粘度が15000±5000mPa・sの範囲内であることが望ましく、15000±3000mPa・sの範囲内であることがより望ましい。この特性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、DIC製、EPLICON EXA−4850−150等が挙げられる。
ハードセグメント材料比が、10質量%以上であることにより、耐摩耗性が得られる。一方、ハードセグメント材料比が30質量%以下であることにより、硬くなり過ぎることがなく、柔軟性や伸張性が得られ、欠けの発生が抑制される。
ポリウレタンゴムの合成に用いられるポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)、1,6−ヘキサンジイソシアネート(HDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3−ジメチルフェニル−4,4−ジイソシアネート(TODI)などが挙げられる。
なお、求められる大きさ(粒子径)のハードセグメント凝集体の形成し易さという点から、ポリイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)がより望ましい。
20質量部以上であることにより、ウレタン結合量が多く確保されてハードセグメント成長し、求められる硬度が得られる。一方40質量部以下であることにより、ハードセグメントが大きくなり過ぎず、伸張性が得られ、クリーニングブレードの欠けの発生が抑制される。
また、ポリウレタンゴムはさらに鎖延長剤が重合された重合体であってもよい。
鎖延長剤としては、従来公知のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール,1,9−ノナンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の3価及びこれ以上の多価アルコール、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン等のアミノ多価アルコール等が用いられる。これらの中でもグリコール類及び3価のアルコール類が好ましく、グリコール類がより好ましい。
また、ポリウレタンゴムは、架橋剤を用いて重合された重合体であってもよい。
架橋剤としては、ジオール(2官能)、トリオール(3官能)、テトラオール(4官能)等が挙げられ、これらを併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。なお、3官能以上の架橋剤を用いて架橋されたものであることが望ましい。3官能の架橋剤としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
第1の態様において樹脂の一種であるポリウレタンゴムを用いた基材(但し炭素含有領域を形成する前の基材)の製造は、プレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な製造方法が用いられる。プレポリマー法は強度、耐摩耗性に優れるポリウレタンが得られるため第1の態様には好適であるが、製法により制限されるものではない。
次に、このソフトセグメント材料とハードセグメント材料との混合物に対して、イソシアネート化合物(例えば4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)を加えて、例えば窒素雰囲気下で反応させる。この際の温度は60℃以上150℃以下であることが望ましく、更には80℃以上130℃以下であることが望ましい。また反応時間は0.1時間以上3時間以下であることが望ましく、更には1時間以上2時間以下であることが望ましい。
次いで、このプレポリマーを昇温し減圧下で脱泡する。この際の温度は60℃以上120℃以下であることが望ましく、更には80℃以上100℃以下であることが望ましい。また反応時間は10分間以上2時間以下であることが望ましく、更には30分間以上1時間以下であることが望ましい。
その後、プレポリマーに対して、鎖延長剤(例えば1,4−ブタンジオール)、架橋剤(例えばトリメチロールプロパン)を加え基材形成用の組成物を調製する。
更に架橋反応させ、冷却した後に切断し炭素含有領域を形成する前の基材が形成される。この架橋反応の際の熟成加熱の温度は70℃以上130℃以下であることが望ましく、80℃以上130℃以下であることがより望ましく、更には100℃以上120℃以下であることが望ましい。また反応時間は1時間以上48時間以下であることが望ましく、更には10時間以上24時間以下であることが望ましい。
基材に含まれる樹脂としては、JIS−Aの硬度85度以下のゴムであることが好ましく、該硬度は更に70度以上85度以下がより好ましく、73度以上82度以下が更に好ましい。
ゴム試料表面に定められた形状の押針を、バネを介して押し付けたときの押込み深さから硬さを求めるデュロメータによる試験方法により測定される。
第1の態様における基材は、感光体との接触側に樹脂とsp3結合を有する炭素とを含む炭素含有領域を有し、この炭素含有領域が感光体との接触部を構成する。炭素含有領域の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば全体に樹脂を含んだ基材に対し直接プラズマイオンを注入することで基材内部にsp3結合を有する炭素原子を浸透させる方法が挙げられる。
この炭素含有領域を形成し得る方法としては、特に限定されるものではないが、例えば以下のパルスプラズマイオン注入法が挙げられる。
炭素含有領域を形成し得る、パルスプラズマイオン注入法について説明する。
パルスプラズマイオン注入法においては、少なくとも1以上のイオン注入用ガスを用いて、パルスプラズマによるイオン注入プロセスによって、基材の感光体との接触側に炭素含有領域を形成する。また、上記のプロセスの前にパルスプラズマによる表面調整プロセスを設けてもよい。
例えば、図4に示すような接触角部3A側に炭素含有領域を有するクリーニングブレードの場合であれば、角部3A側からイオン注入を行うことで、図4に示す炭素含有領域5Aが形成される。また、図5に示すような先端面3B側に炭素含有領域を有するクリーニングブレードの場合であれば、先端面3B側からイオン注入を行うことで、図5に示す炭素含有領域5Bが形成される。
プラズマ発生用高周波電源と、高電圧パルス発生用電源とを、共通のフィードスルーを介してチャンバー内の基材に接続しておき、前記プラズマ発生用高周波電源から基材に高周波パルス(パルスRF電圧)を印加して基材の外形に沿って周囲にプラズマを発生させる。そして、そのプラズマ中又はアフターグロープラズマ中に、高電圧パルス発生用電源から基材に負の高電圧パルス(DCパルス電圧)を少なくとも1回印加し、これら高周波パルスの印加と負の高電圧パルスの印加とを繰り返し行う。なお、この高周波パルスの印加と高電圧パルスの印加との繰り返し数は、100回/秒以上5000回/秒以下の範囲が好ましい。sp3結合を有する炭素原子が基材中に浸透する距離(ピーク位置)の調整は、具体的には高電圧パルスの大きさ、印加する回数等を調整することで行われる。
なお、炭素含有領域の浸透を高めるためガス圧を高くし(0.5Pa以上2Pa以下の範囲が好ましい)、高電圧パルスの繰り返し数を可能な限り高くする(2000pps以上10000pps以下の範囲が好ましい)ことが好ましい。
N原子を含むことにより、クリーニングブレードにおいて摩擦帯電による粉体の固着が抑制される。また、F原子やSi成分を含むことにより、クリーニングブレードにおける摺擦部分の離型性が向上され粉体の固着が抑制される。
また、F原子を含有させる際に用いる注入用ガスとしては、例えばヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)とアセチレン(C2H2)、フッ化炭素(C3F8)を流量比1:1:0.1の割合で混合したガス等が挙げられる。
Siを含有させる際に用いるガスとしては、例えばヘキサメチルジシロキサンのガス等が挙げられる。
前記炭素含有領域のイオン注入側からの厚みとしては、0.1μm以上50μm以下が好ましい。
炭素含有領域の厚みが0.1μm以上であることにより、求められる低摺動性を得るとの点で好ましく、一方厚みが5.0μm以下であることにより、炭素含有領域の樹脂(ゴム)としての靭性(粘弾性)が維持されることによる異物衝突時の破損防止との点で好ましい。
なお、炭素含有領域の厚みは、例えば前述のイオン注入の際における、印加電圧、カレント電流、繰返しパルス数、パルス幅、ディレータイム等の調整によって制御される。
第2の態様は、前記(B)の要件を満たすクリーニングブレードである。第2の態様に係るクリーニングブレードは、図6に示すごとく、板状形状の基材4Cを有し、且つ樹脂とsp3結合を有する炭素とを含む炭素含有領域5Cを有する。炭素含有領域5Cは感光体31との接触側である角部3A側に形成される。また、炭素含有領域5Cの感光体31との接触部に最も近い部分を含む表面に炭素層6Cを備える。炭素層6Cは、sp3結合を有する炭素が炭素含有領域5Cの表面に蒸着され積層されて形成される。この炭素層6Cの一部である角部3Aが感光体31との接触部を構成する。
第2の態様のクリーニングブレードにおいても、基材(炭素含有領域が形成される前の基材)としては前記第1の態様において列挙したものがそのまま好適に用いられる。
第2の態様における基材は、感光体との接触側に樹脂とsp3結合を有する炭素を含む炭素含有領域を有する。炭素含有領域の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば全体に樹脂を含んだ基材に対し直接プラズマイオンを注入することで基材内部にsp3結合を有する炭素原子を浸透させる方法が挙げられる。
また、第2の態様に係るクリーニングブレードは、前記炭素含有領域の更に感光体との接触側表面に、樹脂を含まずかつsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、この炭素層が感光体との接触部を構成する。炭素層の形成方法としても、特に限定されるものではないが、上記の直接プラズマイオンを注入する方法によって炭素含有領域を形成する際、イオン注入の時間を調整することで前記炭素含有領域の外側にまでsp3結合を有する炭素を積層させる方法が挙げられる。
この炭素含有領域及び炭素層を形成し得る方法としては、特に限定されるものではないが、例えば以下のパルスプラズマイオン注入法が挙げられる。
炭素含有領域及び炭素層を形成し得る、パルスプラズマイオン注入法について説明する。
パルスプラズマイオン注入法においては、少なくとも1以上のイオン注入用ガスを用いて、パルスプラズマによるイオン注入プロセスと成膜プロセスとを組み合わせた複合プロセスによって、基材の感光体との接触側に炭素含有領域を形成し、さらに該炭素含有領域の感光体との接触側表面に炭素層を成膜する。また、上記の複合プロセスの前にパルスプラズマによる表面調整プロセスを設けてもよい。
プラズマ発生用高周波電源と、高電圧パルス発生用電源とを、共通のフィードスルーを介してチャンバー内の基材に接続しておき、前記プラズマ発生用高周波電源から基材に高周波パルス(パルスRF電圧)を印加して基材の外形に沿って周囲にプラズマを発生させる。そして、そのプラズマ中又はアフターグロープラズマ中に、高電圧パルス発生用電源から基材に負の高電圧パルス(DCパルス電圧)を少なくとも1回印加し、これら高周波パルスの印加と負の高電圧パルスの印加とを繰り返し行う。なお、この高周波パルスの印加と高電圧パルスの印加との繰り返し数は、100回/秒以上5000回/秒以下の範囲が好ましい。sp3結合を有する炭素原子が基材中に浸透する距離(ピーク位置)の調整は、前記第1の態様において説明した通りである。
炭素層を成膜する場合、パルスプラズマイオン注入用ガスとしては、メタンガスが好適に用いられる。成膜用ガスとしては、アセチレン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ベンゼン、クロルベンゼン、及びトルエンからなる群より選ばれる1種以上のガスが用いられる。
N原子を含むことにより、クリーニングブレードにおいて摩擦帯電による粉体の固着が抑制される。また、F原子やSi成分を含むことにより、クリーニングブレードにおける摺擦部分の離型性が向上され粉体の固着が抑制される。
また、F原子を含有させる際に用いる注入用ガスとしては、例えばヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)とアセチレン(C2H2)、フッ化炭素(C3F8)を流量比1:1:0.1の割合で混合したガス等が挙げられる。
Siを含有させる際に用いるガスとしては、例えばヘキサメチルジシロキサンのガス等が挙げられる。
前記炭素含有領域の厚みとしては、前記第1の態様において記載した範囲がそのまま好適に用いられる。
炭素層の厚みが500nm以下であることにより、炭素層の剥がれが発生した場合であっても発生した剥離片が小さいため、接触する感光体への剥離片による傷付きが抑制されるとの点で好ましい。
なお、炭素層の厚みは、例えばイオン注入の時間の調整によって制御される。
第3の態様は、前記(C)の要件を満たすクリーニングブレードである。第3の態様に係るクリーニングブレードは、第2の態様で説明した態様のように、図6に示すごとく、板状形状の基材4Cを有し、且つ樹脂と前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域5Cを有する。ヘテロ原子含有領域5Cは感光体31との接触側である角部3A側に形成される。また、ヘテロ原子含有領域5Cの感光体31との接触部に最も近い部分を含む表面に炭素層6Cを備える。炭素層6Cは、sp3結合を有する炭素がヘテロ原子含有領域5Cの表面に蒸着され積層されて形成される。この炭素層6Cの一部である角部3Aが感光体31との接触部を構成する。
第3の態様のクリーニングブレードにおいても、基材(ヘテロ原子含有領域が形成される前の基材)としては前記第1の態様において列挙したものがそのまま好適に用いられる。
第3の態様における基材は、感光体との接触側に樹脂と、前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域を有する。
ヘテロ原子の具体例としては、基材に含まれる樹脂中において炭素又は水素と置換され得るヘテロ原子であれば特に限定されるものではなく、例えばケイ素、チタン、タングステン、フッ素などのハロゲン元素等が挙げられる。これらの中でも、ヘテロ原子としてはケイ素が好ましい。
このヘテロ原子含有領域及び炭素層を形成し得る方法としては、特に限定されるものではないが、例えば以下のパルスプラズマイオン注入法が挙げられる。
ヘテロ原子含有領域及び炭素層を形成し得る、パルスプラズマイオン注入法について説明する。
パルスプラズマイオン注入法においては、少なくとも2以上のイオン注入用ガスを用いて、パルスプラズマによるイオン注入プロセスと成膜プロセスとを組み合わせた複合プロセスによって、基材の感光体との接触側にヘテロ原子含有領域を形成し、さらに該ヘテロ原子含有領域の感光体との接触側表面に炭素層を成膜する。また、上記の複合プロセスの前にパルスプラズマによる表面調整プロセスを設けてもよい。
プラズマ発生用高周波電源と、高電圧パルス発生用電源とを、共通のフィードスルーを介してチャンバー内の基材に接続しておき、前記プラズマ発生用高周波電源から基材に高周波パルス(パルスRF電圧)を印加して基材の外形に沿って周囲にプラズマを発生させる。そして、そのプラズマ中又はアフターグロープラズマ中に、高電圧パルス発生用電源から基材に負の高電圧パルス(DCパルス電圧)を少なくとも1回印加し、これら高周波パルスの印加と負の高電圧パルスの印加とを繰り返し行う。なお、この高周波パルスの印加と高電圧パルスの印加との繰り返し数は、100回/秒以上5000回/秒以下の範囲が好ましい。ヘテロ原子が基材中に浸透する距離(ピーク位置)の調整は、前記第1の態様においてsp3結合を有する炭素原子が浸透する距離についての説明に準ずる。
炭素層を成膜する場合、パルスプラズマイオン注入用ガスとしては、メタンガスが好適に用いられる。成膜用ガスとしては、アセチレン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ベンゼン、クロルベンゼン、及びトルエンからなる群より選ばれる1種以上のガスが用いられる。
N原子を含むことにより、クリーニングブレードにおいて摩擦帯電による粉体の固着が抑制される。また、F原子やSi成分を含むことにより、クリーニングブレードにおける摺擦部分の離型性が向上され粉体の固着が抑制される。
また、F原子を含有させる際に用いる注入用ガスとしては、例えばヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)とアセチレン(C2H2)、フッ化炭素(C3F8)を流量比1:1:0.1の割合で混合したガス等が挙げられる。
Siを含有させる際に用いるガスとしては、例えばヘキサメチルジシロキサンのガス等が挙げられる。
前記ヘテロ原子含有領域の厚みとしては、前記第1の態様において炭素含有領域の厚みとして記載した範囲がそのまま好適に用いられる。
次に、第1の実施形態に係る画像形成装用ユニットを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジについて説明する。
第1の実施形態に係る画像形成装は、前述の第1の実施形態に係る画像形成装置用ユニットと、感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える。
また、クリーニングブレード先端部が感光体に食込む長さは0.8mm以上1.2mm以下の範囲であることが望ましく、0.9mm以上1.1mm以下の範囲であることがより望ましい。
クリーニングブレードと感光体との接触部における角度W/A(Working Angle)は8°以上14°以下の範囲であることが望ましく、10°以上12°以下の範囲であることがより望ましい。
次に、第1の実施形態に係る画像形成装置の具体例について、図面を用いてより詳細に説明する。
図8は、第1の実施形態の画像形成装置の一例を示す概略模式図であり、いわゆるタンデム型の画像形成装置について示したものである。
図8中、21は本体ハウジング、22、22a乃至22dは作像ユニット、23はベルトモジュール、24は記録媒体供給カセット、25は記録媒体搬送路、30は各感光体ユニット、31は感光体、33は各現像ユニット、34はクリーニング装置、35、35a乃至35dはトナーカートリッジ、40は露光ユニット、41はユニットケース、42はポリゴンミラー、51は一次転写装置、52は二次転写装置、53はベルトクリーニング装置、61は送出しロール、62は搬送ロール、63は位置合わせロール、66は定着装置、67は排出ロール、68は排紙部、71は手差し供給装置、72は送出しロール、73は両面記録用ユニット、74は案内ロール、76は搬送路、77は搬送ロール、230は中間転写ベルト、231、232は支持ロール、521は二次転写ロール、531はクリーニングブレードを表す。
ここで、感光体ユニット30は、例えば感光体31と、この感光体31を予め帯電する帯電装置(帯電ロール)32と、感光体31上の残留トナーを除去するクリーニング装置34とを一体的にサブカートリッジ化したものである。
なお、感光体ユニット30を現像ユニット33から切り離して単独のプロセスカートリッジとしてもよいことは勿論である。また、図8中、符号35(35a乃至35d)は各現像ユニット33に各色成分トナーを補給するためのトナーカートリッジである(トナー補給経路は図示せず)。
更にまた、中間転写ベルト230の最上流作像ユニット22aの上流側にはベルトクリーニング装置53が配設されており、中間転写ベルト230上の残留トナーを除去する。なお、ベルトクリーニング装置53で用いられるクリーニングブレード531として、第1の実施形態に係る画像形成装置用ユニットにおけるクリーニングブレードが用いられている。
更にまた、本体ハウジング21には両面記録用ユニット73が付設されており、この両面記録用ユニット73は、記録媒体の両面に画像記録を行う両面モード選択時に、片面記録済みの記録媒体を排出ロール67を逆転させ、かつ、入口手前の案内ロール74にて内部に取り込み、搬送ロール77にて内部の記録媒体戻し搬送路76に沿って記録媒体を搬送し、再度位置合わせロール63側へと供給するものである。
図9は、クリーニング装置の一例を示す模式断面図であり、図8中に示すクリーニング装置34と共にサブカートリッジ化された感光体31、帯電ロール32や、現像ユニット33も示した図である。
図9中、32は帯電ロール(帯電装置)、331はユニットケース、332は現像ロール、333はトナー搬送部材、334は搬送パドル、335はトリミング部材、341はクリーニングケース、342はクリーニングブレード、344はフィルムシール、345は搬送部材を表す。
現像に際しては、現像ロール332に現像剤を供給した後、例えばトリミング部材335にて現像剤を層厚規制した状態で、感光体31に対向する現像領域に搬送される。
一方、各作像ユニット22(22a乃至22d)において、感光体31上の残留トナーはクリーニング装置34にて清掃され、また、中間転写ベルト230上の残留トナーはベルトクリーニング装置53にて清掃される。
こうした作像過程において、夫々の残留トナーはクリーニング装置34、ベルトクリーニング装置53によって清掃される。
次いで、第2の実施形態に係るクリーニングブレードについて説明する。
第2の実施形態に係るクリーニングブレードは、少なくとも画像形成装置において被クリーニング部材に接触して前記被クリーニング部材の表面をクリーニングするクリーニングブレードである。そして、樹脂と、前記樹脂中の炭素又は水素と置換されたヘテロ原子と、を含むヘテロ原子含有領域を前記被クリーニング部材との接触側に有する基材、及び前記ヘテロ原子含有領域の更に前記被クリーニング部材との接触側表面に、樹脂を含まずsp3結合を有する炭素を含む炭素層を備え、前記炭素層が前記被クリーニング部材との接触部を構成する。
しかし、画像形成装置において二成分現像方式を用いた態様の場合、トナーの摩擦帯電に使用される鉄粉等の異物の一部がクリーニングブレードの接触部(例えばエッジ部等)へ突入して該接触部に衝撃が加わることがある。また、クリーニングブレードに対し記録媒体(例えば用紙等)の端部が衝突することで衝撃が加わることもある。この際、被クリーニング部材との接触部を硬化処理していると接触部の柔軟性が低下し、鉄粉の衝突や記録媒体端部との衝突などによって生じる局所的な応力集中に対して脆くなり、接触部において一部に欠けが生じることがあった。
なお、第2の実施形態に係るクリーニングブレードの構成としては、前述の第1の実施形態において説明したクリーニングブレードのうち、第3の態様に係るクリーニングブレード(つまり前記(C)の要件を満たすクリーニングブレード)の構成を満たすものを、そのまま適用し得る。
第2の実施形態に係るクリーニングブレードによるクリーニングの対象となる被クリーニング部材としては、画像形成装置において表面のクリーニングが要求される部材であれば特に限定されない。例えば、像保持体(感光体)、中間転写体、帯電ロール、転写ロール、被転写材搬送ベルト、用紙搬送ロール、像保持体からトナーを除去するクリーニングブラシからさらにトナーを除去するデトーニングロール等が挙げられる。
中でも、像保持体(感光体)の表面をクリーニングするクリーニングブレードとして好適に用いられる。被クリーニング部材としての像保持体(感光体)の構成としては、特に限定されず、従来公知の像保持体(感光体)の構成が挙げられ、該態様において欠けを抑制しつつかつ長期的に安定した接触状態が維持されるとの効果を奏し得る。例えば、前述の第1の実施形態において説明した電子写真感光体に対しても、第2の実施形態に係るクリーニングブレードは好適に用い得る。
また、第2の実施形態に係るクリーニングブレードを適用した画像形成装及びプロセスカートリッジの態様としても、特に限定されず、従来公知の構成が挙げられ、該態様において欠けを抑制しつつかつ長期的に安定した接触状態が維持されるとの効果を奏し得る。例えば、前述の第1の実施形態において説明した画像形成装及びプロセスカートリッジの構成においても、第2の実施形態に係るクリーニングブレードは好適に用い得る。
・クリーニングブレードA1
−炭素含有領域を有さない基材の作製−
まず、ポリカプロラクトンポリオール((株)ダイセル製、プラクセル205、平均分子量529、水酸基価212KOHmg/g)、及びポリカプロラクトンポリオール((株)ダイセル製、プラクセル240、平均分子量4155、水酸基価27KOHmg/g)をポリオール成分のソフトセグメント材料として、プラクセル205及びプラクセル240を6:4(質量比)の割合で用いた。また、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂(綜研化学社製、アクトフローUMB−2005B)をハードセグメント材料として用い、上記ソフトセグメント材料及びハードセグメント材料を8:2(質量比)の割合で混合した。
次に、このソフトセグメント材料とハードセグメント材料との混合物100部に対して、イソシアネート化合物として4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートMT)を6.26部加えて、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させた。なお、この反応で使用したイソシアネート化合物量は、反応系に含まれる水酸基に対するイソシアネート基の比(イソシアネート基/水酸基)が0.5となるよう選択したものである。
続いて、上記イソシアネート化合物を更に34.3部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させて、プレポリマーを得た。なお、プレポリマーの使用に際して利用したイソシアネート化合物の全量は40.56部であった。
次に、このプレポリマーを100℃に昇温し、減圧下で1時間脱泡した。その後、プレポリマー100部に対して、1,4−ブタンジオール(鎖延長剤)とトリメチロールプロパン(架橋剤)との混合物(質量比=60/40)を7.14部加え、3分間泡を巻きこまないよう混合し、基材形成用組成物Aを調製した。
パルスプラズマイオン注入法により、前記基材Aの感光体との接触側(接触角部側)にsp3結合を有する炭素をイオン注入して炭素含有領域を形成し、かつその炭素含有領域の外側(感光体との接触表面)に炭素層を製膜し、図6に示す態様のクリーニングブレードを作製した。以下に具体的なパルスプラズマイオン注入の方法を説明する。
基材Aに対し、チャンバー内をメタンガスで充填させ、高周波電極にてプラズマ化させた状態で高電圧パルス(15kV以上35kV以下)を印加することで、基材Aに主として炭素イオンをイオン注入した。これにより、炭素イオンがゴムからなる基材Aの炭素同士の結合又は炭素と水素との結合を切り、ゴム中の炭素又は水素と置換された。その結果、基材Aの感光体との接触側(接触角部側)から少なくとも0.1μm以上の深さまで炭素原子が注入された炭素含有領域(炭素注入領域)が形成された。
ここで、炭素含有領域の浸透を高めるためガス圧を高くし(0.5Pa以上2Pa以下の範囲)、高電圧パルスの繰り返し数を可能な限り高くした(2000pps以上10000pps以下)。次に、メタンガスのプラズマ中で基材A本体に低電圧パルス(2kV以上5kV以下)を少なくとも1回印加する。これにより、基材Aの炭素含有領域の表面に炭素層が形成された。これにより、図6に示す態様であり、つまり接触角部3A側に炭素含有領域5C及び炭素層6Cを備えるクリーニングブレードA1を作製した。
クリーニングブレードA1において、パルスプラズマイオン注入法による炭素含有領域の形成及び炭素層の成膜の際のパルスプラズマイオン注入方向を調整することで、図7に示す態様であり、つまり先端面3B側に炭素含有領域5D及び炭素層6Dを備えるクリーニングブレードA2を作製した。
クリーニングブレードA1において、パルスプラズマイオン注入法によって炭素含有領域を形成した後、炭素層を成膜しなかったこと以外はクリーニングブレードA1と同様にして、図4に示す態様であり、つまり接触角部3A側に炭素含有領域5Aを備えるクリーニングブレードA3を作製した。
クリーニングブレードA2において、パルスプラズマイオン注入法によって炭素含有領域を形成した後、炭素層を成膜しなかったこと以外はクリーニングブレードA2と同様にして、図5に示す態様であり、つまり先端面3B側に炭素含有領域5Bを備えるクリーニングブレードA4を作製した。
前記基材Aに対し、チャンバー内にケイ素プラズマ(Si+)を充填させ、高周波電極にてプラズマ化させた状態で高電圧パルス(15kV以上35kV以下)を印加することにより、基材Aに主としてケイ素イオンのイオン注入を行った。これにより、ケイ素イオンがゴムからなる基材Aの炭素同士の結合又は炭素と水素との結合を切り、ゴム中の炭素又は水素と置換された。その結果、基材Aの感光体との接触側(接触角部側)から少なくとも0.1μm以上の深さまでケイ素原子が注入されたヘテロ原子含有領域(ヘテロ原子注入領域)が形成された。
ここで、ヘテロ原子含有領域の浸透を高めるためガス圧を高くし(0.5Pa以上2Pa以下の範囲)、高電圧パルスの繰り返し数を可能な限り高くした(2000pps以上10000pps以下)。続いてトルエンのプラズマ中で基材A本体に低電圧パルス(2kV以上5kV以下)を少なくとも1回印加する。これにより、基材Aの表面に炭素層が形成された。これにより、接触角部3A側にヘテロ原子含有領域及び炭素層を備えるクリーニングブレードA5を作製した。
クリーニングブレードA5において、パルスプラズマイオン注入法によるヘテロ原子含有領域の形成及び炭素層の成膜の際のパルスプラズマイオン注入方向を調整することで、先端面3B側にヘテロ原子含有領域及び炭素層を備えるクリーニングブレードA6を作製した。
クリーニングブレード1において、パルスプラズマイオン注入を行わず、つまり炭素含有領域の形成及び炭素層の成膜を行わずに基材Aをそのまま用い、これをクリーニングブレードB1とした。
・感光体A1
酸化亜鉛(商品名:MZ 300、テイカ株式会社製)100質量部、シランカップリング剤としてN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシランの10質量%のトルエン溶液を10質量部、トルエン200質量部を混合して攪拌を行い、2時間還流を行った。その後10mmHgにてトルエンを減圧留去し、135℃で2時間焼き付けて、シランカップリング剤による酸化亜鉛の表面処理を行った。
表面処理した酸化亜鉛:33質量部、ブロック化イソシアネート(商品名:スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):6質量部、下記構造式(AK−1)で示される化合物:1質量部、メチルエチルケトン:25質量部を30分間混合し、その後ブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−1、積水化学工業社製):5質量部、シリコーンボール(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製):3質量部、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH29PA、東レダウコーニングシリコーン社製):0.01質量部を添加し、サンドミルにて3時間の分散を行い、下引層形成用塗布液を得た。
さらに、浸漬塗布法にて、下引層形成用塗布液を、直径47mm、長さ357mm、肉厚1mmのアルミニウム基材上に塗布し、180℃、30分の乾燥硬化を行い、膜厚25μmの下引層を得た。
得られた電荷発生層形成用塗布液を、下引層上に浸漬塗布し、100℃で5分間乾燥して、膜厚0.20μmの電荷発生層を形成した。
得られた電荷輸送層形成用塗布液を、電荷発生層上に浸漬塗布し、150℃、40分の乾燥を行うことにより、膜厚34μmの電荷輸送層を形成した。
以上の工程を経て、感光体A1を得た。
表2に従って、電荷輸送材料の種類と量、酸化防止剤の添加の有無及び添加する場合の種類と量、さらに紫外線吸収剤の添加の有無及び添加する場合の種類と量を変更した以外は、感光体A1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
・CT1−2:ブタジエン系電荷輸送材料(CT1)の例示化合物(CT1−2)
・CT1−3:ブタジエン系電荷輸送材料(CT1)の例示化合物(CT1−3)
・CT2−2:ベンジジン系電荷輸送材料(CT2)の例示化合物(CT2−2)
・HP−3:ヒンダードフェノール系酸化防止剤の例示化合物(HP−3)
・CAO−1:酸化防止剤の比較化合物(下記構造式(CAO−1)で示されるヒンダードフェノール系酸化防止剤参照)
・CAO−2:酸化防止剤の比較化合物(下記構造式(CAO−2)で示されるヒンダードアミン系酸化防止剤参照)
・BP−3:ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の例示化合物(BP−3)
・CUA−1:紫外線吸収剤の比較化合物(下記構造式(CUA−1)で示されるベンゾエート系紫外線吸収剤参照)
下記表3に示す感光体とクリーニングブレードとの組合せにより、実施例1〜7及び比較例1〜6を実施した。
・感光体硬度
(株)フィッシャー・インストルメンツ社製、PICODENTOR HM500、ダイヤモンド圧子Berkovich型を用いて、感光体表面の硬度(GPa)を測定した測定。
クリーニングブレード先端(接触角部)から1mmの部分にひずみゲージ(共和電業製 KFG−02)を取り付けた状態でプロセスカートリッジを組んだ。
なお、クリーニングブレードと感光体とを、押当て力NF(Normal Force)を1.3gf/mm、押当て角度W/A(Working Angle)を11°に設定した。
この初期の状態を歪ゼロとする。前記ゲージをつけたままA4用紙(210×297mm、富士ゼロックス社製、P紙)を用いて画像形成させ、この状態のクリーニングブレードのエッジ先端の歪と初期状態の歪の差をブレードひずみとした。
前記表3に記載の感光体及びクリーニングブレードを、富士ゼロックス社製DocuCentre−IV C5575に搭載し、押当て力NF(Normal Force)を1.3gf/mm、押当て角度W/A(Working Angle)を11°に設定した。
エッジ摩耗の評価に際しては、高温高湿環境(28℃、85RH%)下にて、感光体の積算回転数が100Kサイクル(100,000回転)になるまでA4用紙(210×297mm、富士ゼロックス社製、P紙)を用いて画像形成させた後のクリーニングブレードの接触角部(エッジ)先端の摩耗と、クリーニング不良とを併せて評価して判断した。
なお、テストに際しては、感光体とクリーニングブレードとの接触部における潤滑効果を小さくした過酷な条件で評価するために、形成する画像の像密度を1%とした。
また、クリーニング不良の評価は、上記のテスト終了後に、未転写ベタ画像(ベタ画像サイズ:400mm×290mm)が形成されたA3用紙を、感光体とクリーニングブレードとの間に、通常のプロセススピードで給紙して、未定着画像の搬送方向最後端部分が感光体とクリーニングブレードとの接触部を通過し終えた直後に実機を停止し、トナーの擦り抜け有無を目視で確認した。顕著な擦り抜けが認められる場合をクリーニング不良と評価した。
なお、エッジ先端の摩耗や欠けにより、トナーを塞き止める部位が欠落している場合はエッジ摩耗深さや欠け深さが大きい程、上述したテストでクリーニング不良が発生し易くなるため、上記テストはエッジ先端の摩耗や欠けの定性的評価に有用である。
エッジ摩耗の評価基準を下記表に示す。
A:エッジ摩耗評価G0乃至G2
B:エッジ摩耗評価G3乃至G5
感光体摩耗レートは、前記試験前と試験後の感光体の膜厚を渦電流式の膜厚計で計測しその差分にて算出し、感光体1000cycle(1000回転)当りの感光体摩耗レート(nm/k・cycle)として算出した。評価基準を以下に示す。
A:感光体摩耗レート20nm/k・cycle以下
B:感光体摩耗レート20nm/k・cycle超え
Claims (5)
- 導電性基体、及び、前記導電性基体上に配置された感光層であって、電荷発生材料と電荷輸送材料と分子量300以上1000以下のヒンダードフェノール系酸化防止剤とを含む感光層を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に接触して前記電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、下記(A)の要件を満たすクリーニングブレードと、
を備える画像形成装置用ユニット。
(A)樹脂と、sp3結合を有する炭素と、を含む炭素含有領域を前記電子写真感光体との接触側に有する基材を備え、前記炭素含有領域が前記電子写真感光体との接触部を構成する - 前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤が、下記一般式(HP)で示される酸化防止剤である請求項1に記載の画像形成装置用ユニット。
(一般式(HP)中、RH1、及びRH2は、各々独立に、炭素数4以上8以下の分岐状のアルキル基を表す。RH3、及びRH4は、各々独立に、水素原子、又は、炭素数1以上10以下のアルキル基を表す。RH5は、炭素数1以上10以下のアルキレン基を表す。) - 前記電荷輸送材料が、下記一般式(CT1)で示される電荷輸送材料、及び下記一般式(CT2)で示される電荷輸送材料である請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置用ユニット。
(一般式(CT1)中、RC11、RC12、RC13、RC14、RC15、及びRC16は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上20以下のアルキル基、炭素数1以上20以下のアルコキシ基、又は、炭素数6以上30以下のアリール基を表し、隣接する2つの置換基同士が結合して炭化水素環構造を形成してもよい。n及びmは、各々独立に、0、1又は2を表す。)
(一般式(CT2)中、RC21、RC22、及びRC23は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上10以下のアルキル基、炭素数1以上10以下のアルコキシ基、又は、炭素数6以上10以下のアリール基を表す。) - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置用ユニットを備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置用ユニットと、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
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