JPH07225541A - 電子写真感光体のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表面汚染に伴う２次的障害を最小限に抑える電子写真感
光体のクリーニング方法を提供する。 【構成】 ビューレットタイプのヘキサメチレンジイソ
シアネート系化合物を硬化剤として使用して形成された
ポリウレタン樹脂を含有し、円錐角９０°の円錐形ダイ
ヤモンド圧子により荷重２ｇで圧接して引っ掻いた場
合、形成される条痕深さが０．２〜０．６μｍとなる表
面硬さを有する保護層を設けた円筒状電子写真感光体に
ついて、該保護層表面にクリーニングブレードを当接
し、１０００回転あたり、０．００１μｍ〜０．０１０
μｍの摩耗量になるような割合で保護層を摩耗させなが
らクリーニングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面汚染に伴う２次的
障害を最小限に抑える電子写真感光体のクリーニング方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セレン等の無機の光導電体に対し
ては、複写装置の用紙剥離爪による感光体表面への傷の
付着回避を主な目的として、金属酸化物微粉末を分散さ
せたポリウレタン保護層を表面に設けることが提案さ
れ、実用に供されている（特開昭６０−３６３８号公
報）。このポリウレタン保護層は、用紙剥離爪による傷
や、通常のハンドリングに伴う傷の発生に対して、その
硬さから、大きな効果をあげているが、しかし一方で
は、保護層が過剰な硬さを有する為に研磨され難く、用
紙からの離脱物質、現像剤に含まれた共雑汚染物或いは
低分子成分、更にこれらにオゾンが作用して形成される
オゾン生成物等が付着し、地肌汚れ、画像抜け、画像ボ
ケ、黒筋、黒点、白点等の画質欠陥が発生するという欠
点があることが明らかになっている。これらの画質欠陥
は、発生後に保護層の表面を研磨することにより、回復
するものであって、表面付着物が研磨により除去され
て、上記の画質欠陥の発生を解消するのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来よ
り、画像欠陥の発生しない感光体を用いて、表面汚染に
伴う２次的障害を最小限に抑えることが望まれている。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、表面汚染に伴う２次的
障害を最小限に抑える電子写真感光体のクリーニング方
法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、検討の結
果、保護層にある一定水準の摩耗性能を持たせ、特定の
条件でクリーニングすることにより、感光体を継続使用
しても地肌汚れ、画像抜け等々の画質欠陥を発生するこ
となく、長期にわたって使用することができることを見
出だし、本発明を完成するに至った。本発明の電子写真
感光体のクリーニング方法は、電子写真感光体として、
ビューレットタイプのヘキサメチレンジイソシアネート
系化合物を硬化剤として使用して形成されたポリウレタ
ン樹脂を含有し、円錐角９０°の円錐形ダイヤモンド圧
子により荷重２ｇで圧接して引っ掻いた場合、形成され
る条痕深さが０．２〜０．６μｍとなる表面硬さを有す
る保護層を設けた円筒状電子写真感光体を用い、この電
子写真感光体について、該保護層表面にクリーニングブ
レードを当接し、１０００回転あたり、０．００１μｍ
〜０．０１０μｍの摩耗量になるような割合で保護層を
摩耗させながらクリーニングを行うことを特徴とするも
のである。

【０００５】まず、本発明の電子写真感光体について詳
細に述べる。本発明の電子写真感光体は、円筒状のもの
であって、その表面に保護層が形成されている。保護層
は、ビューレットタイプのヘキサメチレンジイソシアネ
ート系化合物を硬化剤として使用して形成されたポリウ
レタン樹脂を含有するものであって、より具体的には、
アクリルポリオール重合体をビューレットタイプのヘキ
サメチレンジイソシアネート系化合物と反応させること
によって形成されたポリウレタン樹脂を主体として構成
される。保護層には、導電性微粉末を分散させるのが好
ましい。体積固有抵抗率が１０¹²Ω・ｃｍ以下で平均粒
径が０．３μｍ以下のものであれば任意の金属或いは金
属酸化物粉末を用いることができる。例えば、金、銀、
アルミニウム、鉄、銅、ニッケル等の金属、酸化亜鉛、
酸化チタン、酸化錫、酸化ビスマス、酸化インジウム、
酸化アンチモン等の金属酸化物をあげることができる。
この場合、数種の金属および金属酸化物を混合して用い
ることもできる。アクリルポリオール重合体としては、
例えば、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートとビニ
ル系単量体との共重合体、ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレートとメタクリル酸エチルとの共重合体、ヒドロ
キシエチル（メタ）アクリレートとメタクリル酸イソプ
ロピルとの共重合体等が挙げられ、好ましくは、スチレ
ン、メチルメタアクリレートおよびヒドロキシエチルメ
タクリレートの３種のモノマーを１０：６０：３０のモ
ル比で重合することによって得られた樹脂を用いること
ができる。

【０００６】アクリルポリオールの硬化剤として、イソ
シアネートタイプ、ビューレットタイプ、アダクトタイ
プなど、種々のイソシアネートが知られているが、本発
明においては、その中でも、一定量の傷の付き易さ、一
定量の摩耗量の確保の点からビューレットタイプのヘキ
サメチレンジイソシアネート系化合物を選択して使用す
ることが必要である。アクリルポリオール重合体を硬化
させるには、酸化錫等の導電性微粉末を分散させ、上記
の硬化剤を投入し、塗布した後に架橋反応を行うことに
よって実施されるが、ビューレットタイプのヘキサメチ
レンジイソシアネート系化合物を使用することにより、
適度な分子量分布、適度な架橋密度を有し、以下に詳記
する好ましい硬さの保護層が形成される。なお、アクリ
ルポリウレタンの硬化条件によっても膜の性能は異なっ
てくるが、一般に、硬化は１３０℃以下で、４時間以内
で行うのが好ましい。

【０００７】硬さを示す指標としては、一般にはビッカ
ース硬さ、ヌープ硬度等々種々の測定方法があるが、本
発明においては、傷つき易さの指標として、ダイアモン
ドスタイラスに一定荷重を加え、これによる引っ掻き傷
の深さを測定する方法が採用される。すなわち、円錐角
９０°の円錐形ダイヤモンド圧子により荷重２ｇで圧接
して引っ掻く方法が使用され、そして本発明における保
護層の表面は、この方法により形成される条痕深さが
０．２〜０．６μｍとなる硬さを有することが必要であ
る。上記の条件により生じる条痕深さが０．２μｍより
も小さくなると、保護層表面に付着物質が残留し、地肌
汚れ、画像ぼけ、像のにじみ等が生じ、また、０．６μ
ｍよりも大きくなると、保護層表面に傷が発生し易くな
り、傷に由来する画質欠陥が生じるようになる。上記の
保護層は、その膜厚を厚くすることにより耐摩耗に対す
る有利性を確保することができるが、一方、残留電位が
上昇するので、膜厚はその両者を兼ね合わせて設定され
る。一般に、膜厚は１〜１０μｍの範囲で設定される。

【０００８】次に、本発明において使用するクリーニン
グブレードについて説明する。クリーニングブレードは
感光体表面に当接摺動することにより、残留トナーを感
光体表面より除去する必要がある。クリーニング助剤を
含むトナーが介在する状況で摺動するが、長期使用する
ことにより、当然ブレード、感光体表面共に摩耗する。
通常クリーニングブレードは１枚でも機能するが、大型
コンピューター用のプリンティングシステムのような場
合には、２枚使用するのが好ましく、それによりその信
頼性を向上させすることができる。クリーニングブレー
ドは、ゴム硬度７０度程度のウレタンゴムが好ましく使
用される。本発明において、クリーニングは、上記のク
リーニングブレードによって、円筒状電子写真感光体１
０００回転あたり、０．００１μｍ〜０．０１０μｍづ
つ保護層を摩耗させながら保護層表面を摺擦させること
によって行われる。

【０００９】クリーニングを２つのクリーニングブレー
ドを用いて行う場合には、次の条件で実施するのが好ま
しい。すなわち、第１のクリーニングブレードと第２の
クリーニングブレードを、それぞれ１ｍｍ当り２．０ｇ
〜３．０ｇの圧力で押し当て、その際、第１のクリーニ
ングブレードについては、感光体断面の接触点における
接線と該クリーニングブレードとのなす角度（以下、設
定角という。）が７４°〜７６°になるように当接さ
せ、第２のクリーニングブレードについては、設定角が
６５°〜７４°になるように当接させてクリーニングを
行う。なお、図１は、設定角を説明する図である。１は
感光体、２は第１のクリーニングブレード、３は第２の
クリーニングブレード、ＡおよびＢは接線、αおよびβ
は設定角である。２つのクリーニングブレードを使用す
る場合には、ブレードの荷重は２．０〜３．０ｇであっ
て、１枚のクリーニングブレードを用いるクリーニング
機構の場合よりも軽いものとなり、連続コピーを採取し
ても表面が適度に研磨、摩耗され、地肌汚れ、画質ボ
ケ、ドラム表面へのトナーの付着による画質トラブル等
の発生がなくなる。

【００１０】

【実施例】

実施例１ 直径２０１ｍｍのアルミニウムパイプの上に、共重合ナ
イロン樹脂（ＣＨ８０００、東レ社製）のメタノール／
プタノール溶液を、リング塗布器によって塗布し、膜厚
０．７μｍの下引き層を障壁層として形成した。次いで
３部のバナジルフタロシアニンをポリエステル樹脂（Ｐ
Ｅ１００、グッドイヤーケミカル社製）の１０％シクロ
ヘキサノン溶液７０部に分散した。分散操作は１０ｍｍ
φボールを用いて、混合物をボールミルで２時間混合す
ることによって行った。これに２−ブタノン１０部を加
えて塗布液とし、上記障壁層上にリング塗布器で塗布し
て、膜厚０．４μｍの電荷発生層を形成した。形成され
た電荷発生層の上に、電荷輸送層を形成した。即ち、
Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフ
ェニル）−［１，１−ビフェニル］−４，４′−ジアミ
ン４部を電荷輸送材料とし、ポリカーボネートＺ樹脂６
部と共にモノクロロベンゼン４０部に溶解させ、得られ
た溶液を浸漬塗布装置によって１１ｃｍ／分の引上げ速
度で塗布した。１１０℃で１時間乾燥して、膜厚２０μ
ｍの電荷輸送層を形成した。

【００１１】次いで、アクリルポリオール樹脂（レタン
＃４０００、関西ペイント社製）７．５部に、平均粒径
約０．５μｍの酸化錫粉末２部およびレタンシンナ−
（関西ペイント社製）１．４部を加え、ボールミルを用
いて２５時間混合分散し、次いでレンタシンナー１４部
およびレタン硬化剤（下記式で示されるビューレットタ
イプのヘキサメチレンジイソシアネート）１部を加えて
塗布液を調製した。この塗布液を前記した感光体の上に
スプレー塗布して、１３０℃において４時間乾燥して、
厚さ７μｍの保護層を形成した。

【化１】

【００１２】上記のようにして形成された保護層付きの
感光体ドラムを、現像極性を反転させた複写機（４４３
０ＬＰＳ、富士ゼロックス社製）に搭載し、連続プリン
トテストを実施した。約６０万枚のテストを行ったが、
この間、地肌汚れ、像のにじみ等の画質トラブルの発生
は全く検出されなかった。このとき感光体ドラムの回転
数は、ほぼ９３万回転であった。段差計（サーフコム５
５０Ａ、東京精密社製）による摩耗量の測定結果は約
１．９μｍであり、摩耗量は、１０００回転当り約０．
００２μｍであることが確認された。またこの感光体ド
ラムを小片にして切り出し、引っ掻き傷試験器（ひっか
き−ビッカース硬度計、大洋テスター社製）にて円錐角
９０°のダイアモンド圧子に２ｇの荷重を加え、０．３
μｍ／秒の速度で引っ掻いた。生じた傷について、その
深さを断面形状より表面形状解析装置（ＳＡＳ−２０１
０型、明伸工機社製）にて測定した。その結果、平均
０．３μｍ程度の条痕深さであることが確認された。な
お、上記複写機におけるクリーニングブレードは、その
第１のブレードの設定角が７４°、第２のブレードの設
定角が６５°であり、荷重が１ｍｍ当たり２．２ｇに設
定されたものであった。

【００１３】比較例１ 電荷輸送層までは実施例１と同様に操作した。また、ポ
リウレタン樹脂の硬化剤として下記式で示されるｐ−キ
シリレンジイソシアネートを使用し、その使用量を１．
８重量部とした以外は、実施例１の場合と同一の条件で
保護層を形成した。

【化２】 形成された保護層付きの感光体ドラムを、現像極性を反
転させた複写機（４４３０ＬＰＳ、富士ゼロックス社
製）に搭載し、連続プリントを実施した。高温高湿、低
温低湿の交互の環境下に置いた。約１２万枚前後で低温
低湿環境において、感光体ドラム表面の傷に由来すると
思われる黒筋のプリントが発生し、感光体表面を観察す
ると著しい傷が見られた。この感光体における保護層の
プリント開始前のダイアモンド圧子による荷重２ｇでの
引っ掻き傷深さは平均で０．６８μｍであり、傷付き易
いものであった。その他感光体ドラム表面へのトナー付
着による画質欠陥、画像にじみ、画像ボケ等のトラブル
は発生しなかった。なお、このときの感光体ドラムの回
転数は１８．６万回転であり、膜厚の減少はほぼ２μｍ
であった。したがって、摩耗量は１０００回転当り０．
０１１μｍであることが確認された。

【００１４】比較例２ 実施例１の感光体ドラム作成の過程は全く同一とし、そ
の感光体ドラム上にポリウレタンの硬化剤として、下記
式で示されるアダクトタイプの硬化剤１．５重量部を加
えて実施例１と同じ条件で作製した。形成された感光体
ドラムを実施例１と同様の複写機にて連続プリントを実
施したところ、約４０万枚のプリント枚数付近で画像ボ
ケが認められた。このため、感光体ドラム表面をＩＰＡ
（イソプロピルアルコール）と酸化チタン微粉末の入っ
た研磨材でクリーニングしたところ、この画像ボケは解
消した。その後６０万枚までプリント操作を継続した
が、この間若干の画像ボケが時々発生した。この感光体
ドラム表面の荷重２ｇでの傷深さは約０．１５μｍであ
り、６０万枚での摩耗量は約０．６μｍよりも低かっ
た。したがって、１０００回転当りの摩耗量は０．００
１μｍよりも小さかった。

【化３】

【００１５】以上の実施例と比較例との比較から明らか
なように、硬化剤としてｐ−キシリレンジイソシアネー
トを使用した比較例１の場合は、円錐角９０°のダイア
モンド圧子に２ｇの荷重で０．３ｍｍ／秒の速さで引っ
掻いた場合の条痕の深さは０．６μｍより大きくなり、
この感光体表面では、複写を行っている間に保護層表面
の傷による画質欠陥の発生が著しく、一方、アダクトタ
イプの硬化剤を使用した比較例２の場合は、膜の硬度が
高くて条痕の深さは小さくなり、１０００回転当たりの
摩耗量が０．００１μｍより小さくなり、画像ぼけ、地
肌汚れ、トナ−付着が発生することが分かる。これに対
して、硬化剤としてビューレットタイプのヘキサメチレ
ンジイソシアネートを用いた本発明の実施例の場合は、
画像ぼけ、地肌汚れ、トナ−付着等がなく、長期にわた
り良好な画質の画像が得られることが分かる。

【００１６】実施例２（比較例を含む） この実施例においては、クリーニングブレードの設定角
と、荷重がクリーニングに及ぼす影響を調査した結果を
示す。感光体として、実施例１に記載のものを使用し、
クリーニングブレードとして、ウレタンゴムよりなり、
硬度７０°のものを使用した。その結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】 この結果より、ブレード設定角が深すぎるとブレードめ
くれが発生し、荷重が軽いとクリーニングは不十分とな
ることが分かる。なお、設定角７５°、荷重４ｇの１枚
ブレードクリーニング性能を検討したが、低温低湿環境
下でドラム停止時の軸方向筋（トナー付着残による）が
発生し、十分なクリーニング性能が得られなかった。

【００１８】

【発明の効果】本発明においては、硬化剤として、ビュ
ーレットタイプのヘキサメチレンジイソシアネート系化
合物を使用して形成されたポリウレタン樹脂よりなる保
護層を有しているから、適度な分子量分布、適度な架橋
密度を有しており、保護層は適度な耐傷性能、耐摩耗性
能を有するものとなる。したがって、保護層による耐傷
性はいうまでもなく、コピー採取中の剥離爪の接触、ペ
ーパージャム、取扱いミス等からの保護機能を持つと共
に、クリーニングするに際して、ある程度表面が摩耗さ
れることにより、複写物に悪影響を与えるオゾン生成物
等の表面に付着した汚染物質が摩耗と同時に除去され
る。したがって、本発明のクリーニング方法を採用する
ことにより、長期にわたり、地肌汚れ、画像のにじみ、
画像ぼけ等の画質欠陥を発生することなく、良好な画質
の画像を得ることが可能になる。また、２つのクリーニ
ングブレードを用いた場合には、その荷重および設定角
度を上記のように設定することにより、連続コピーを採
取しても保護層表面が適度に研磨、摩耗され、地肌汚
れ、画質ボケ、ドラム表面へのトナーの付着による画質
トラブル等の発生がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 設定角を説明する説明図である。

【符号の説明】

１…感光体、２…第１のクリーニングブレード、３…第
２のクリーニングブレード、ＡおよびＢ…接線、αおよ
びβ…設定角。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビューレットタイプのヘキサメチレンジ
   イソシアネート系化合物を硬化剤として使用して形成さ
   れたポリウレタン樹脂を含有し、円錐角９０°の円錐形
   ダイヤモンド圧子により荷重２ｇで圧接して引っ掻いた
   場合、形成される条痕深さが０．２〜０．６μｍとなる
   表面硬さを有する保護層を設けた円筒状電子写真感光体
   について、該保護層表面にクリーニングブレードを当接
   し、１０００回転あたり、０．００１μｍ〜０．０１０
   μｍの摩耗量になるような割合で保護層を摩耗させなが
   らクリーニングを行うことを特徴とする電子写真感光体
   のクリーニング方法。
2. 【請求項２】 第１のクリーニングブレードと第２のク
   リーニングブレードを、それぞれ１ｍｍ当り２．０ｇ〜
   ３．０ｇの圧力で押し当て、その際、第１のクリーニン
   グブレードについて、感光体断面の接触点における接線
   と該クリーニングブレードとのなす角度が７４°〜７６
   °であり、第２のクリーニングブレードについて、感光
   体断面の接触点における接線と該クリーニングブレード
   とのなす角度が６５°〜７４°であることを特徴とする
   請求項１記載の電子写真感光体のクリーニング方法。