JP7406427B2 - 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
これに対し、従来、電子写真感光体の表面層に硬化性樹脂などの耐摩耗性の高い樹脂が用いられている。
画像流れを改善する技術としては、例えば、特許文献2が挙げられる。
すなわち、本発明の一態様に係る電子写真感光体は、支持体および表面層を有する円筒状の電子写真感光体であって、該表面層の外表面に沿った領域Aおよび該表面層の外表面に沿った領域Bを有し、該領域Aは、該領域Bよりも該電子写真感光体の軸方向の端部側に位置し、該領域Aは、該電子写真感光体の外表面上に設けられた溝を有し、該領域Aは、該電子写真感光体の周方向に該溝を有し、該溝の深さの平均値d1が0.3μm以上5.0μm以下であり、該電子写真感光体の周方向における該溝の長さが500μm以上であり、該電子写真感光体の軸方向における該溝の幅の平均値W1が2μm以上50μm以下であり、該溝の面積率a1が65%以上100%以下であり、該領域Bは、該電子写真感光体の外表面上に設けられた複数の凹部を有し、該凹部の深さの平均値d2が0.3μm以上1.5μm以下であり、該電子写真感光体の周方向における該凹部の幅の平均値L1が20μm以上200μm以下であり、該電子写真感光体の軸方向における該凹部の幅の平均値W2が前記L1以下であり、該凹部の面積率a2が5%以上65%以下であり、該溝の面積率a1は、該凹部の面積率a2よりも大きいことを特徴とする。
図1は、本発明に係る電子写真感光体の一例の外観を示す図であり、図1に示すように、円筒状の電子写真感光体1は、円筒状基体2とその外表面側に設けられた表面層3とを有する。そして、表面層3の外表面には溝および凹部が設けられている。
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(いずれも(株)キーエンス製);走査型共焦点レーザー顕微鏡OLS3000(オリンパス(株)製);リアルカラーコンフォーカル顕微鏡オプリテクスC130(レーザーテック(株)製)。
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(いずれも(株)キーエンス製);3DデジタルマイクロスコープVC-7700(オムロン(株)製)。
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(いずれも(株)キーエンス製);走査型電子顕微鏡コンベンショナル/Variable Pressure SEM((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);走査型電子顕微鏡SUPERSCAN SS-550((株)島津製作所製)。
ナノスケールハイブリッド顕微鏡VN-8000((株)キーエンス製);走査型プローブ顕微鏡NanoNaviステーション((株)日立ハイテクサイエンス製);走査型プローブ顕微鏡SPM-9600((株)島津製作所製)。
溝は、電子写真感光体の軸方向に交差して伸びた形状を有することが好ましい。電子写真感光体の軸方向に交差して伸びた形状を有する溝は、らせん状の単数の溝であって良いし、複数の溝から成っていても良い。中でも、領域Aは複数の溝を有し、複数の溝は、電子写真感光体の軸方向において、互いに独立して配置されていることが好ましい。特に、複数の溝は電子写真感光体の軸方向に並び、互いに平行に配置されていることが好ましい。これにより、電子写真感光体とクリーニングブレードとの摩擦低減効果がより高くなり、ブレード鳴きを効果的に抑制することが可能となる。
領域Bに設けられる凹部形状は、深さの平均値および幅の平均値が、それぞれ上記の範囲内にある限り特に限定されない。凹部の深さは、0.2μm以上1.7μm以下の範囲内であることが好ましい。また、凹部の周方向における幅は、18μm以上220μm以下の範囲内であることが好ましい。
3T’ ≦ L’ ≦ 20T’・・・・ (数式1)
樹脂である電子写真感光体の表面層に凹凸形状を形成するためには、押し付けたときに型部材を加熱することが重要である。型部材を加熱することで、電子写真感光体を押し付けたときに型部材の熱が電子写真感光体の表面層に伝わり、表面層を軟化させることで効率的に転写が行われる。加えて、表面層が型部材と離間した後に表面層の温度が経時的に低下することで、表面層の変形を定着させることができる。
また、型部材の温度に部分的な偏りがないようにすることで、電子写真感光体を押し付けたときに表面層の軟化の度合いや形状の定着の状態に偏りが生じなく、表面層の全面において均一な形状を形成することができる。
電子写真感光体を前述のように型部材に押し付ける際に、型部材を効率的に位置決めする方法の一つとして、型ユニットを用いることができる。この型ユニットは、加熱手段を有する支持部材、環状部材、緩衝部材、および、型部材から構成され、支持部材と型部材は、環状部材を介して間接的に接し、減圧可能な空間を形成する。そして、減圧可能な空間を、吸引ポンプを用いて減圧することで、大気圧との差圧によって支持部材、緩衝部材、型部材の密着性を向上させ、支持部材が有する熱源からの熱を型部材へ効率的に伝えることを可能とする。
型部材が有する凸形状を電子写真感光体の表面に転写する方法は以下の各工程によって行われる。
(i)電子写真感光体の表面を所定の押しつけ力で型部材に押しつける工程
(ii)所定の押しつけ力で電子写真感光体の表面を型部材に押しつけた状態で型部材を移動させることで、型部材の凹形状を電子写真感光体の表面に転写させる工程
(iii)電子写真感光体を型部材から離間させる工程
なお、型部材の移動方向をy方向、電子写真感光体を型部材へ押し付ける方向をz方向とする。
Vz3/Vy3<0.5 ・・・・ (数式2)
Vz3/Vy3<0.25 ・・・・ (数式3)
Vy2≦Vy3 ・・・・ (数式4)
本発明に係る円筒状の電子写真感光体は、支持体および感光層を有する。
下引き層は、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て塗膜を形成し、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。
電荷発生物質と結着樹脂の質量比は、1:0.3~1:4の範囲であることが好ましい。
図13に、本発明に係る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。
<支持体>
支持体として直径29.9mm、長さ357.5mm、厚さ0.7mmの円筒状アルミニウム製シリンダーを用いた。
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質量部をトルエン500質量部と撹拌混合した。これに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、信越化学工業株式会社製)0.8質量部をシランカップリング剤として添加し、6時間攪拌した。その後、トルエンを減圧留去して、140℃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。
この溶液に上記で調製した表面処理された酸化亜鉛粒子80.8質量部、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン(東京化成工業株式会社製)0.4質量部を加えた。その後、直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミル装置を用い、23℃雰囲気下で3時間分散した。分散後、以下の材料を加えて攪拌し、下引き層用塗布液を調製した。
・シリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レダウコーニング社製):0.01質量部
・架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(商品名:TECHPOLYMER(登録商標) SSX-103、積水化成品工業株式会社製、平均一次粒子径3.1μm):5.6質量部
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℃で乾燥して、膜厚が18μmの下引き層を形成した。
下記の4つの材料を、直径1mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、4時間分散処理した後、酢酸エチル700質量部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。
・CuKα特性X線回折におけるブラッグ角2θ±0.2°の7.4°および28.2°に強いピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶(電荷発生物質):20質量部
・ポリビニルブチラール(商品名:エスレック(登録商標)B BX-1、積水化学工業株式会社製):10質量部
・下記式(A)で示される化合物:0.2質量部
・シクロヘキサノン:600質量部
この電荷発生層用塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を15分間80℃で乾燥して、膜厚0.18μmの電荷発生層を形成した。
次に電荷輸送層用塗布液を調製した。
以下の材料を用意した。
・下記構造式(B)で示される化合物30部(電荷輸送物質)
・下記構造式(C)で示される化合物60部(電荷輸送物質)
・下記構造式(D)で示される化合物10部(電荷輸送物質)
・ポリカーボネート樹脂(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、ビスフェノールZ型のポリカーボネート)100部
・下記構造式(E)で示されるポリカーボネート(粘度平均分子量Mv:20000)0.02部
これらを、混合キシレン600部およびジメトキシメタン200部の混合溶剤に溶解させることによって、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を前記電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を30分間100℃で乾燥させることによって、膜厚18μmの電荷輸送層を形成した。
1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン(商品名:ゼオローラH、日本ゼオン(株)製)20部/1-プロパノール20部の混合溶剤を、ポリフロンフィルター(商品名:PF-040、アドバンテック東洋(株)製)で濾過した。その後、下記構造式(F)で示される正孔輸送性化合物(電荷輸送物質)90部、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン70部、および、1-プロパノール70部を上記混合溶剤に加えた。
このようにして得られた表面形状形成前の感光体に対し、図8に示す圧接形状転写加工装置を用いて表面形状を形成した。
以上の方法で、表面に凹部が形成された円筒状の電子写真感光体を作製し、得られた電子写真感光体を感光体1とした。
続いて、得られた感光体1の表面に形成された凹部について以下の測定を行った。
観察時には、電子写真感光体の長手方向に傾きが無いように、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。そして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、電子写真感光体の表面全体の情報を得た。
上記観察によって、感光体1の表面に形成された凹部および溝について各測定を行った。結果を表2に示す。
感光体1の製造例において、型部材5を、表1に示す図に対応した表面形状を有し、また、表1に示す寸法の凸形状を有する型部材に変更した。それ以外は、感光体1の製造例と同様にして感光体2~感光体22を作製した。また、感光体2~感光体22について、感光体1と同様にして、得られた感光体の表面の観察および各測定を行った。結果を表2に示す。
(実施例1)
感光体1を、評価装置である電子写真装置(複合機)(商品名:iR-ADV C5255、キヤノン(株)製)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。
感光体1は、電子写真装置用ドラムカートリッジに、感光体1の塗布時の引き上げ方向の上端側が電子写真複写機iR-ADV C5255改造機の奥側になるように装着した。なお、感光体1が有する凸部の頂部は、感光体1の回転方向の上流側に位置する。
クリーニングブレードは、電子写真装置用ドラムカートリッジに装着されていたもの(硬度:80JISA°、25℃における反発弾性:35%)をそのまま使用した。電子写真感光体とクリーニングブレードのブレード下面との当接角(狭角)を25°、電子写真感光体への当接圧を32gf/cmに設定した。
評価用のトナーは黒色とし、重量平均粒径が4.0μmのものを使用した。
23℃/5%RH環境下で、感光体1の暗部電位(Vd)が-800V、明部電位(Vl)が-300V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、感光体1の初期電位を調整した。電子写真感光体用のヒーター(ドラムヒーター)はOFFにした状態とした。
23℃/5%RH環境下で、A4用紙横の印字率1%の画像(評価用チャート)を連続で10万枚出力した。その後シアン濃度30%のハーフトーン画像(スクリーン画像)を出力し、画像上の低湿耐久スジを以下のように評価した。評価ランクはAが最も優れており、Eが最も劣っている。評価結果を表2に示す。
A:画像上にスジが発生していない。
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。
E: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。
30℃/80%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、感光体1の初期電位を調整した。
30℃/80%RH環境下で、A4用紙の印字率1%の画像(評価用チャート)を連続で80万枚出力した。この評価においては、A4サイズの評価紙を縦送り(用紙の短辺が、用紙搬送方向に対して垂直に位置している状態)した。
評価中のクリーニングブレードの鳴きについて、下記基準で評価した。評価ランクはAが最も優れており、Dが最も劣っている。評価結果を表2に示す。
A:クリーニングブレードの鳴きが発生しない。
B:クリーニングブレードの鳴きが疑われるが、明確には判断できないレベルである。
C:クリーニングブレードの鳴きがわずかに発生している。
D:クリーニングブレードの鳴きが明らかに発生している。
電子写真感光体として表2に示す感光体を用いた以外は、実施例1と同様にして感光体2~感光体22の実機評価を行った。なお、感光体が有する凸部が頂部を有する場合は、いずれも頂部が感光体の回転方向の上流側に位置する。評価結果を表2に示す。
2 円筒状基体
3 表面層
4 挿入部材
5 型部材
6 金属部材
7 弾性部材
8 位置決め部材
9 支持部材
31 領域A
32 領域B
51 第一凸形状部分
52 第二凸形状部分
53 凸形状部分のX方向の長さ
54 凸形状部分のY方向の長さ
55 第二凸形状部分の幅
56 第二凸形状部分の幅
101 電子写真感光体の周囲の断面プロファイル
102 基準面
201 電子写真感光体
202 軸
203 帯電手段
204 露光光
205 現像手段
206 転写手段
207 クリーニング手段
208 定着手段
209 プロセスカートリッジ
210 案内手段
330 型ユニット
331 型部材
332 弾性部材
333 環状部材
334 位置決め部材
336 型保持部材
337 固定部材
338 断熱材
340 空間
Claims (8)
- 支持体および表面層を有する円筒状の電子写真感光体であって、
該表面層の外表面に沿った領域Aおよび該表面層の外表面に沿った領域Bを有し、
該領域Aは、該領域Bよりも該電子写真感光体の軸方向の端部側に位置し、
該領域Aは、該電子写真感光体の外表面上に設けられた溝を有し、
該領域Aは、該電子写真感光体の周方向に該溝を有し、
該溝の深さの平均値d1が0.3μm以上5.0μm以下であり、
該電子写真感光体の周方向における該溝の長さが500μm以上であり、
該電子写真感光体の軸方向における該溝の幅の平均値W1が2μm以上50μm以下であり、
該溝の面積率a1が65%以上100%以下であり、
該領域Bは、該電子写真感光体の外表面上に設けられた複数の凹部を有し、
該凹部の深さの平均値d2が0.3μm以上1.5μm以下であり、
該電子写真感光体の周方向における該凹部の幅の平均値L1が20μm以上200μm以下であり、
該電子写真感光体の軸方向における該凹部の幅の平均値W2が該L1以下であり、
該凹部の面積率a2が5%以上65%以下であり、
該溝の面積率a1は、該凹部の面積率a2よりも大きいことを特徴とする電子写真感光体。 - 前記電子写真感光体の軸方向における前記表面層の長さを1として、該電子写真感光体の軸方向の位置を0以上1以下の値で表したとき、前記領域Aが、0以上0.08以下の範囲、および、0.92以上1以下の範囲のうち少なくともいずれか1つの範囲の中にある請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体の軸方向における前記凹部の幅の平均値W2が、前記電子写真感光体の軸方向における前記溝の幅の平均値W1以上である請求項1または2に記載の電子写真感光体。
- 前記溝の深さの平均値d1が前記凹部の深さの平均値d2以上である請求項1~3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
- 前記凹部の開口の輪郭が前記電子写真感光体の回転方向の上流側に頂部を有し、
該頂部の角度αが0°を超え90°以下であり、
前記凹部の該開口の輪郭について、前記電子写真感光体の軸方向における該凹部の該開口の輪郭の幅が最大である部分から該頂部にかけて、前記電子写真感光体の軸方向における前記凹部の該開口の輪郭の幅が小さくなっており、
前記電子写真感光体の軸方向に垂直な、該頂部を含む前記凹部の断面において、該凹部は、該断面中の該凹部の最も深い点から該頂部にかけて浅くなっている請求項1~4のいずれか1項に記載の電子写真感光体。 - 前記領域Aは複数の前記溝を有し、
複数の前記溝は、前記電子写真感光体の軸方向において、互いに独立して配置されている請求項1~5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一つの手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段と、を有し、該電子写真感光体の軸方向において、該電子写真感光体の画像形成可能領域の端部が、前記領域Bの範囲内にあることを特徴とする電子写真装置。
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