電子写真感光体、画像形成装置、プロセスカートリッジ
【課題】表面層を有する高耐久性電子写真感光体の潤滑剤の入出力(循環性)の改良、これにより電子写真感光体および画像形成装置の寿命の延命とプリントコストの低減を獲得する。
【解決手段】導電性支持体上に感光層と表面層を有する電子写真用感光体において、電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る6個の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行うことで追加で得られる6個の各周波数成分との合計12個の各周波数成分の個々の算術平均粗さについて、WRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下とする。
【解決手段】導電性支持体上に感光層と表面層を有する電子写真用感光体において、電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る6個の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行うことで追加で得られる6個の各周波数成分との合計12個の各周波数成分の個々の算術平均粗さについて、WRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電子写真感光体と画像形成装置に関する。本発明の画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機等に応用される。
【背景技術】
【0002】
複写機やレーザープリンタ等に応用される電子写真感光体は、セレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機感光体が主流であった時代から、現在では、地球環境への負荷低減、低コスト化、および設計自由度の高さで無機感光体よりも有利な有機感光体(OPC)が主流になっている。現在、有機感光体は電子写真感光体総生産量の100%に肉薄する割合で利用されている。この有機感光体は、近年の地球環境保全の高まりを受けてサプライ製品(使い捨てされる製品)から機械部品への転換が求められている。
【0003】
有機感光体の高耐久化は従来種々の試みがなされてきた。現在では架橋樹脂膜の感光体表面への成膜(例えば特許文献1の特開2000−66424号公報とゾル−ゲル硬化膜の感光体表面への成膜(例えば特許文献2の特開2000−171990号公報)が特に有望視されている。前者は電荷輸送性成分を配合してもワレやクラックが生じにくく生産上歩留まりが低減できるメリットを有する。なかでもラジカル重合性アクリル樹脂は強靱で感度特性の良好な感光体が得られやすく有利である。これらの架橋構造をとる二種の方策は複数の化学結合によって塗膜が形成されるため、塗膜がストレスを受けて化学結合の一部が切断しても直ちに摩耗へ進展することがない。
【0004】
一方、電子写真に用いられる現像用トナーは、製造面のエコロジー性や高画質化に有利であるため、重合トナー(球形トナー)を使用することが主流となりつつある。この重合トナー(球形トナー)は角張ったところのない球形状のトナーで、懸濁重合法、乳化凝集重合法、エステル伸長重合法、溶解懸濁法等の化学的製造法で製造される。重合トナーは製造方法によって形状に違いがあり、画像形成装置に使用される重合トナーは、易クリーニング性等を考慮して、真球より少し形状をいびつにしている。一般的な特性値は平均円形度が0.95〜0.99、形状係数SF−1、SF−2は110〜140である。なお、平均円形度が1.0、形状係数SF−1、SF−2が100のとき、真球を表わす。
【0005】
重合トナーは形状が揃っているため、保持する電荷も比較的揃いやすい。また、ワックス(5〜10%)等を内添させやすい。したがって、静電潜像からのはみ出しが殆どないため現像性がよく、シャープ性、解像度、階調性が優れており、転写効率もよい。また、転写時のオイルが不要である等、多くの利点がある。反面、この種のトナーはクリーニング性が困難であることや、オイルレス化に伴なう外添剤を増量する必要があり、その結果、感光体上にメダカ形状のフィルミングをきたし易い等の不都合を有する。この対策に多くの検討がなされ、特許文献等に多数の提案をみることができる。
【0006】
重合トナーのクリーニング性を成立するために感光体は概して、その表面の摩擦係数が低く、かつ繰り返し使用時も持続することが望まれている。例えば、感光体表面にステアリン酸亜鉛等の固形潤滑剤を塗布することで重合トナーのクリーニング性は改良されることが知られている(非特許文献1の百武信男, 丸山彰久, 重崎聡,奥山裕江, Japan Hardcopy Fall Meeting, 24-27, 2001)。
【0007】
上記の高耐久な電子写真感光体にステアリン酸亜鉛やパラフィンの様な潤滑剤を外部供給した場合、感光体表面を中心とする潤滑剤の受容と除去(循環)が不十分であるために感光体表面の摩擦が強くなることが多い。このため、感光体がクリーニングブレードを巻き込んだり、えぐれた状態で摩耗させたりして、実用上十分なクリーニング性が得られない不具合がある。このような不具合の強い感光体の中に表面が平滑であるものが多い。この循環性の不良は感光体の表面形状が原因していると考えられる。
【0008】
これに対し、特許文献3の特開2007−121908号公報は潜像を担持する感光層の表面に潤滑剤被膜が形成された像担持体について、潤滑剤被膜が、(A)脂肪酸金属塩と、(B)メラミンシアヌレート、ポリテトラフッ化エチレン、2硫化モリブデン、及び、脂肪酸アミドから選ばれる少なくとも1種の潤滑性物質からなる潤滑性粉体材料との混合物で構成されている。注目するべきは前記感光層と前記潤滑剤被膜との間に、表面に多数の凹凸を有する表面保護層が設けられていることである。特許文献1の標識番号0068に記述の通り、表面形状に凹凸を形成することで潤滑剤被膜の接着力を向上させたり、クリーニングブレードによる潤滑剤の削れ量を低減させたりすることが期待される。
【0009】
しかし、表面凹凸の形状は測定長さ10μmの測定において、10nm<Rz<5000nm以外の説明が無いため、潤滑剤被膜の形成に対して感光体表面が平滑である不具合が理解されるものの具体的に如何なる凹凸形状を付与すればよいのか不明といえる。例えば表面粗さのRzは同一であっても、Rzが平均値として算出されるため多様な形状をとり得ることができる。このため実際的な定義とは言えない側面がある。また、潤滑剤と感光体の接着力を高める一方で劣化した潤滑剤の除去性が問題となりかねない。
【0010】
特許文献4の特開昭57−94772号公報では低表面エネルギー物質からなる潤滑剤を直接、或いは前記潤滑剤を乾式現像剤中に含有せしめて間接的に有機感光体表面に施すことにより、クリーニング効果を向上せしめる電子写真法において使用される前記有機電子写真感光体の表面を、直径13〜20μmのタングステン、モリブデン、ニッケル及びステンレススチールから選択される金属製ワイヤーで処理して前記表面に細線状の筋溝を多数形成せしめることを特徴とする有機電子写真感光体の表面処理方法が提案されている。
感光体表面に筋溝を形成する手法が金属製のワイヤーで感光体表面にキズを形成させるもので加工時の削り粉の処理や形状が成り行きであるため同一の表面形状を製造が困難と思われる。加えて、感光体が強靱な耐摩耗性を呈していないと摩耗によって特別な形状が持続できず、耐久劣化によって所期の効果が変動することも考えられる。
【0011】
また、支持体上に光導電物質を付着形成させた感光体において、前記光導電物質層の表面に存在する微小凹部に選定材料を充填させ前記表面を平坦化させる考えが特許文献5の特開昭59−13241号公報に開示されている。
【0012】
感光体表面に凹形状を設け、溝に潤滑剤の出し入れが可能になれば見かけ上感光体は高潤滑性を持続されることが期待される。この特許文献によれば、凹部に起因する異常画像を防止する為には凹部を形成する感光体表面と同程度の電気抵抗を有する物質をその凹部に埋入させることが提案されている。見方を変えると電荷輸送層に一般に用いられるポリカーボネートと電荷輸送材料との固溶体のような高抵抗体に凹部を形成すると静電特性面の凹形状の影響を受けやすく異常画像を来しやすい。このためその防止策が必要となる。
有機感光体はこのような異常画像を防止するために強靱化を図る開発が営々と行われてきた経緯がある。
【0013】
以上の特許文献3から特許文献5は特別な感光体表面形状と潤滑剤の組み合わせに係る従来技術である。電子写真装置には帯電工程によって潤滑剤が劣化することが知られている。劣化した潤滑剤が感光体表面に不必要に滞留すると感光体の駆動トルクを増大させたり、クリーニングブレードなどの感光体と摺擦する部材の故障の原因となったりする。感光体に供給される潤滑剤は感光体表面の入力と出力の適当な循環が必要であるが従来技術はこの循環効率を高める技術としては不十分といえる。
【0014】
特許文献6の特開2006−11047号公報は、強靱化した感光体表面に互いに交差する無数の線状傷が均一に形成されていることを特徴とする電子写真感光体が開示されている。特許文献6の発明は元々、異常画像の防止を目的に表面加工を施す技術であり、目的の異なる潤滑剤の塗布性向上にそのまま展開することはできない。なぜなら、傷の交差する点においてブレード摩耗が促進されやすくなり、結果として潤滑剤の塗布性が不十分となることが懸念されるためである。
【0015】
感光体表面に特別なパターン形状を施す手段は古くから知られてきた。たとえば特許文献7の特開昭51−129237号公報では金網や無数の小孔を穿った金属板、地紋状に打ち抜いた金属板、または照射パターンに対応した金属枠を透して電離性放射線を部分的に電離性放射線硬化性樹脂塗膜面に照射する方法がある。この場合、未硬化部分を溶解させる手間が必要となる。またマスク部へ電離性放射線が回りこまないような相応の設備が必要となる。
【0016】
以上の特許文献6から特許文献7は感光体表面に特別な形状を形成する代表的な従来技術である。感光体表面の創傷による形状形成の場合、同一のパターン形成が難しい。
しかしながら、感光体のRz値が同一でも多様な粗面形状が存在する。例えば凹凸間距離が極端に異なる感光体でもRzは同一となることもある。このためか感光体のステアリン酸亜鉛の受容性は同じRzを示す感光体の中で、序列を有するケースがある。電子写真感光体のステアリン酸亜鉛の受容性を高めるにはRz以外の特別な条件が必要となる。電子写真感光体の表面粗さは、重要な特性項目であるが、特許文献3のように、従来はJIS B0601等に定める表面粗さで測定し、判断することが多かった。
【0017】
広く使われている測定方法としては、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Rmax)、十点平均粗さ(Rz)等がある。しかし、これらの評価方法では、測定範囲内に飛び離れた凹部や凸部があった場合に、値が振られる問題があった。このため、従来の表面粗さ(中心線表面粗さRa、Rmax、Rz)評価法では、小粒径トナーあるいは重合トナーを使用した電子写真装置におけるクリーニング性能を評価しきれない問題があった。
【0018】
また、特許文献3は次の課題を有する。この実施例ではアルミナ微粒子が用いられている。アルミナ微粒子は塗料中へのフィラー分散性が不安定であるため、製膜条件に相応の工夫を要する。また、ポリメチルシルセスキオキサン微粒子を用いる別の実施例の場合は潤滑剤の受容性が必ずしも十分とはいえない。感光体表面の凹凸が大きく、感光体が固形潤滑剤を十分に担持できていないと考えられる。
我々は、既に10余年前、特許文献8の特開2007−292772号公報において、感光体の表面粗さをフーリエ変換して感光体性能を評価する手法では、断面曲線中の頻度多く出現するフーリエ因子を認識することはできるが、鋭い谷やピークがあってもこの数が非常に少ないと、統計的にそれを認識し難いので、これによる感光体性能の悪影響を把握し難いため、表面測定データを離散二次元ウエーブレット変換法により解析し、数は少ないが画質にかなり強い悪影響を与える表面状態を検出し、そのような結果を齎す感光体基板の不規則な急峻凹部を生成する切削加工を避けるべきことを提案している。しかし、この技術は、数少ないが影響力の強い不規則な急峻凹部形状を避けることを目途としたものであって、最近の小粒径で球状の重合トナー使用対策として、感光体表面への固形潤滑剤の適切な付与と保持のための好ましい表面形状を、広範囲な領域のマクロ的因子による影響と、小領域の高周波因子の影響とにより示し、かつ、これを達成するための具体的手法を開示するものではない。
固形潤滑剤を感光体表面に外添する画像形成装置では感光体の固形潤滑剤の受容性が感光体摩耗速度に影響したりトナーのクリーニング性に影響したりしてプリント画像の品質を左右させてしまう。現在、高耐久の架橋型樹脂表面層を積層する感光体に固形潤滑剤の受容性を十分に改良する技術は未だ得られていないのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
電子写真感光体の高耐久化は架橋樹脂膜を感光体表面に製膜することで飛躍的な向上が期待できる。近年、現像剤の主流と言える重合トナーのクリーニング性が重大な技術課題となり、この課題解決の方策として潤滑剤の感光体表面への塗布が有利であることが周知とされている。ところが、架橋型の樹脂膜が最表面に設けられる電子写真感光体は潤滑剤の塗布性が悪く、このためにその優れる耐久性を使いこなすことができない状態にあった。潤滑剤が感光体表面に過剰に滞留すると劣化した潤滑剤が画像ノイズの直接的な影響を及ぼしたり、感光体と摺擦するクリーニングブレードの摩耗が進み、結果的にクリーニング不良を来したりしている。また、潤滑剤の消費量を減量化出来なければその都度、交換作業を要することとなる。
【0020】
そこで本発明では表面層を有する高耐久性電子写真感光体の潤滑剤の入出力(循環性)の改良を課題とする。これにより電子写真感光体および画像形成装置の寿命の延命とプリントコストの低減を獲得することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0021】
上記課題は、下記(1)〜(11)の電子写真感光体、画像形成装置、プロセスカートリッジを含む本発明によって解決される。
(1)少なくとも、導電性支持体上に感光層と表面層を有する電子写真用感光体において、該電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る6個の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、更にここで得た最低周波成分の一次元データ配列に対してデータ配列数が1/10〜1/100に減少するように間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して更にウェーブレット変換を行って、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行うことで追加で得られる6個の各周波数成分との合計12個の各周波数成分の個々の算術平均粗さについて、少なくともWRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下を特徴とする電子写真感光体。
ここで、電子写真感光体のJIS−B0601:2001で定義される算術平均粗さ(略号;Ra)をウェーブレット変換により凹凸の一周期の長さについて周波数成分に分離した個々の帯域における算術平均粗さを以下のように表す。
WRa(HMH):凹凸の一周期の長さが2μm〜13μmの帯域におけるRa
WRa(LHL):凹凸の一周期の長さが53μm〜183μmの帯域におけるRa
(2)前記電子写真感光体の表面層にフィラーが含有することを特徴とする前記(1)項に記載の電子写真感光体。
(3)前記電子写真感光体の表面層が線状の溝を有していることを特徴とする前記(1)項又(2)項に記載の電子写真感光体。
(4)前記電子写真感光体の表面が少なくとも架橋樹脂であることを特徴とする前記(1)項乃至(3)項のいずれかに記載の電子写真感光体。
(5)前記電子写真感光体の表面層が少なくともトリメチロールプロパントリアクリレート構造単位を含有することを特徴とする前記(1)項乃至(4)項のいずれかに記載の電子写真感光体。
(6)前記電子写真感光体の感光層が支持体側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層の積層構成であることを特徴とする前記(1)項乃至(5)項のいずれかに記載の電子写真感光体。
(7)少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成装置であって、該画像形成装置が前記(1)項乃至(6)項のいずれかかに記載の電子写真感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
(8)前記現像工程に重合トナーを用いることを特徴とする前記(7)項に記載の画像形成装置。
(9)前記画像形成装置において、固体潤滑剤をブラシ状ローラで掻きとり電子写真感光体表面に入力する手段および転移した潤滑剤を電子写真感光体表面に均すブレードとを有することを特徴とする前記(7)項又は(8)のいずれかに記載の画像形成装置。
(10)少なくとも2色以上の現像ステーションを有し、且つ、タンデム方式であって更に重合トナーを用いて現像することを特徴とする前記(7)項乃至(9)項のいずれかに記載の画像形成装置。
(11)少なくとも感光体、現像手段、クリーニング手段を含む画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記感光体が前記(1)項乃至(8)項のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【0022】
以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の電子写真感光体は固体潤滑剤の受容性に優れる感光体および固体潤滑剤が感光体上に感度よく塗布される画像形成装置である。すなわち、本発明の感光体を用いる画像形成装置は、表面層の高い耐摩耗性と優れた重合トナークリーニング性が享受される実用的価値に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係わる画像形成装置の模式断面図を示す例である。
【図2】本発明に係わる画像形成装置の別の例を示す模式断面図である。
【図3】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図4】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図5】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図6】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図7】本発明に係わる電子写真感光体の層構成を示す断面図である。
【図8】感光体に固体潤滑剤を供給する手段を示す模式断面図である。
【図9】感光体に固体潤滑剤を供給する手段を示す別の模式断面図である。
【図10】感光体上に固体潤滑剤が付着した状態を表す模式図である。
【図11】固体潤滑剤の感光体上への塗布性が不良である状態を表わす一例図である。
【図12】表面粗さ・輪郭形状測定システムの構成図である。
【図13】ウェーブレット変換による多重解像度解析結果を表わす図の一例である。
【図14】1回目の多重解像度解析における周波数帯域の分離の図である。
【図15】1回目の多重解像度解析での最低周波数データのグラフである。
【図16】2回目の多重解像度解析における周波数帯域の分離の図である。
【図17】感光体表面の形状パターン付与方法の一例を示す図である。
【図18】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図19】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図20】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図21】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図22】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図23】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図24】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図25】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図26】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図27】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図28】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図29】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
発明者は上記課題に対して、電子写真プロセスにおける固形潤滑剤の感光体表面への塗布機構を整理し、その塗布プロセスにマッチする電子写真感光体の要件を考案した。そして、その実現に必要な手段を考えた。この順に説明する。
はじめに電子写真プロセスにおける固形潤滑剤の感光体表面への塗布機構について考えを整理した。
潤滑剤は微量ずつ、粉体の形態で感光体表面に供給されるのであるが、その具体的な方法としては特開2000−162881号公報に開示されているように、ブラシ等の塗布手段によりブロック上に固形潤滑剤を削り取って塗布する方法は装置構成が簡単で、かつ、感光体表面全面に安定に供給しやすいと考えられている。
【0025】
図8は、潤滑剤供給装置構成の一例である。回転するファーブラシ等の塗布ブラシ(3B)を介し、固形潤滑剤(3A)を感光体(31)へ塗布する。塗布ブラシ(3B)は固形潤滑剤(3A)と当接して回転し、その一部分を削ぎ取る。削ぎ取られた固形潤滑剤(3A)は塗布ブレード(3B)に付着して、回転し、感光体(31)に塗布される。感光体に塗布された固形潤滑剤は、塗布ブレード(39)によって感光体表面に広げられる。固形潤滑剤はブラシ等を介して感光体表面に塗布すると、感光体表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は十分に発揮されない。塗布ブラシにより、感光体表面に拡げることが重要である。この工程で固体潤滑剤が感光体表面を皮膜化させることで、その潤滑性が発揮されるようになる。
【0026】
固形潤滑剤(3A)は、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸金属塩が一般的である。ステアリン酸亜鉛は代表的なラメラ結晶紛体であるが、このような物質を潤滑剤として使用することは好適である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が低摩擦係数化に効果があり、せん断力を受けて均一に感光体表面を覆っていくラメラ結晶の特性は少量の潤滑剤によって効果的に感光体表面を覆うことができる。
この方法で潤滑剤を塗布する場合、その潤滑剤の塗布状態を制御するには様々な方法がある。例えば、固形潤滑剤と塗布ブラシとの接触圧力を高めたり、塗布ブラシの回転速度を制御したりする手段が考えられる。また、画像形成情報に応じて、塗布ブラシの回転数を制御する試みもある。
【0027】
次に固体潤滑剤の塗布プロセスにマッチする電子写真感光体の要件を検討した。
このような固体潤滑剤の塗布機構において、電子写真感光体は固体潤滑剤の入力に対して、感度よく付着されることが求められる。この固体潤滑の付着に関する感度は少なくとも、感光体(1)と固体潤滑剤との付着力や塗布ブレード(2)による固体潤滑剤の被膜化のしやすさが影響すると考えられる。また一方で一度付いた潤滑剤はいずれ劣化し、逆に摩擦係数の増大を引き起こしてしまう。よって、適度に除去されていかなければならないため、その点も考慮する必要がある。
【0028】
二物体間の付着力は例えば非特許文献2の水口由紀子, 宮本賢人, KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT Vol. 1, 19-22, 2004に考察がされている。この付着力は二物体間の非静電的な引力、静電的な引力、接触面積が影響すると考えられる。静電的な引力は接触電位差によって発現するものが考えられる。また、非静電的な引力は濡れやすさ等の表面エネルギーの関係から発現するものと考えられる。
【0029】
本来、固体潤滑剤は付着性が弱く、種々の表面調整剤を感光体表面に含有させても両者の接着力は大きく変えることができなかった。そこで、発明者は別のファクターとして、接触面積から考案された感光体表面の粗面化効果について考えた。
【0030】
図10は表面形状の影響を考案した一例である。塗布ブラシから掻き取られた固体潤滑剤の粉体が凝集体や一個の固体形状として感光体表面に付いている状態を表わす。感光体が平滑であると、固体潤滑剤は塗布ブレードを通過できずに感光体表面を横滑りした後に感光体表面から脱離することが考えられる。これに対して、感光体表面が低周波のうねりがある場合、塗布ブレードが適度に線圧を増減させて固体潤滑剤をすり抜けさせたり、押しつけたりして感光体表面に引き延ばすような効果が得られるため、潤滑剤の付着性は高められる。しかし、付着した潤滑剤の除去が難しく、経時ではブレードの劣化や消費量の増大が懸念される。
そこで、感光体上に微細な凹凸を設けることが考えられる。その凹凸によって潤滑剤の粉体を押し潰す効果が得られる。このように、平滑な表面に微細な凹凸を設けることで、潤滑剤の付着性と除去性を両立させることが可能である。
【0031】
感光体表面の凹凸付与に対して、粗面形状の評価を従来の表面粗さ・輪郭形状測定機で得られる中心線平均粗さ(算術平均粗さ)RaやうねりRSmで計量しても上述のとおり、至極大雑把な分類分けしかできない。そこで、発明者は感光体断面曲線の一次元配列データをウェーブレット変換による多重解像度解析を行ったときに前記要件を満たす感光体とすることで、感光体の粗面化が制御可能であることを確かめた。
【0032】
以下に、感光体断面曲線の多重解像度解析について説明する。
本発明では、はじめに電子写真装置用部品の表面の状態についてJIS B0601に定める断面曲線を求め、その断面曲線である一次元データ配列を得る。
この断面曲線である一次元のデータ配列は、表面粗さ・輪郭形状測定機からデジタル信号として得てもよく、あるいは表面粗さ・輪郭形状測定機のアナログ出力をA/D変換して得てもよい。
【0033】
本発明において測定長さはJIS規格に定める測定長さであることが好ましく、8mm以上、25mm以下が好ましい。
また、サンプリング間隔は1μm以下がよく、好ましくは0.2μm以上、0.5μm以下がよい。例えば、測定長12mmをサンプリング点数30720点で測定する場合、サンプリング間隔は0.390625μmとなり、本発明を実施するのに好適である。
【0034】
前記のように、この一次元データ配列を、ウェーブレット変換(MRA−1)して高周波数成分(HHH)から低周波数成分(HLL)に至る複数の周波数成分(例えば(HHH)(HHL)(HMH)(HML)(HLH)(HLL)の6成分)に分離する多重解像度解析を行い、更に、ここで得た最低周波数成分(HLL)を間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して更にウェーブレット変換(MRA−2)を行って、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分(例えば(LHH)、(LHL)(LMH)(LML)(LLH)(LLL)の6成分)に分離する多重解像度解析を行い、得た各周波数成分に対して、中心線平均粗さ(WRa)を求めたが、一般のRaと区別するために、本明細書ではこの粗さをWRaと称することにする。
(ここで、各周波数成分の個々の中心線平均粗さ(WRa)は電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る周波数成分に分離する前記多重解像度解析(MRA−1)、(MRA−2)を行って得られた一次元データ配列の中心線平均粗さを表す。本発明では、実際のウェーブレット変換はMATLABという数値解析ソフトウエアを使用している。帯域幅の定義はソフトウエア上の制約で定義する範囲に格別の意味はない。そして、HML成分とHLH成分、LHL成分とLMH成分、LMH成分とLML成分、LML成分とLLH成分、LLH成分とLLL成分の個々の帯域は、周波数帯域がオーバーラップしているが、オーバーラップの理由は、次のとおりである。
【0035】
すなわち、ウェーブレット変換では、元の信号を一回目のウェーブレット変換(Level 1)でL(Low−pass Components)とH(High−pass Components)に分解し、更に、このLに関して、ウェーブレット変換を施すことでLLとHLに分解する。ここで、元の信号に含まれる周波数成分fが、分離する周波数Fと一致した場合は、fは丁度分離の境界になるので、分離後は、LとHの両方の、それぞれに分離される。この現象は、多重解像度解析では不可避な現象である。そこで、観察したい周波数帯域がこのようにウェーブレット変換の際に分離されてしまわないように、元の信号に含まれる周波数を設定することも重要である。また、数段階のウェーブレット変換を行った後に、任意の段階で逆ウェーブレット変換を行って、複数の帯域に分離されてしまった信号を復号する(元に戻す)ことも有効である。
【0036】
[ウェーブレット変換(多重解像度解析)、各周波数波の記号]
本発明では2回のウェーブレット変換を行なうが、最初のウェーブレット変換を第1回目のウェーブレット変換(便宜上、MRA−1と記すことがある)、その後のウェーブレット変換を第2回目のウェーブレット変換(便宜上、MRA−2と記すことがある)と呼ぶことにする。一回目と二回目の変換を区別するため、便宜上、各周波数帯域の略号に接頭語として、H(一回目)とL(二回目)を付ける。
【0037】
ここで、第1回目、及び第2回目のウェーブレット変換に使用するマザーウェーブレット関数としては各種のウェーブレット関数が使用可能であり、例えば、ドビッシー(Daubecies)関数、ハール(haar)関数、メーヤー(Meyer)関数、シムレット(Symlet)関数、そしてコイフレット(Coiflet)関数等が使用可能である。ここでDaubeciesはドベシィまたはドブシーと表記することがある。
【0038】
また、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行なう場合、その成分数は4以上、8以下がよく、好ましくは6がよい。
【0039】
本発明において、第1回目のウェーブレット変換を行なって、複数の周波数成分に分離し、ここで得た最低周波成分を間引きしつつ取り出(サンプリング)して最低周波成分データを反映した一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して第2回目のウェーブレット変換を行なって、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行なう。
【0040】
ここで、第1回目のウェーブレット変換(MRA−1)結果で得た最低周波成分(HLL)に対して行なう間引きは、データ配列数を、1/10から1/100にするのが特徴である。
ここで、データ間引きは、データの周波数を上げる(横軸の対数目盛幅を拡げる)効果があり、例えば、第一回目のウェーブレット変換結果で得た一次元配列の配列数が30000であった場合、1/10の間引きを行うと、配列数が3000になる。
この場合、間引きが1/10より小さいと、例えば、1/5であると、データの周波数を上げる効果が少なく、第2回のウェーブレット変換を行い、多重解像度解析を行ってもデータはよく分離されない。
【0041】
また、間引きが1/100より大きいと、例えば、1/200であると、データの周波数が高くなりすぎ、第2回のウェーブレット変換を行い、多重解像度解析を行ってもデータは高周波成分に集中してよく分離されない。
間引きの仕方は、例えば、間引きを1/100とする場合、100個のデータの平均値を求め、その平均値を代表の1点としている。
【0042】
図12は本発明に適用した、電子写真感光体の表面粗さ評価装置の一構成例を模式的に示す構成図である。図中(41)は電子写真感光体であり、(42)は表面粗さを測定するプローブを取り付けた治具、(43)は上記治具(42)を測定対象に沿って移動させる機構、(44)は表面粗さ・輪郭形状測定機、(45)は信号解析を行なうパーソナルコンピュータである。この図において、パーソナルコンピュータ(45)によって上記の多重解像度解析の計算が行なわれる。電子写真感光体がシリンダー形状の場合、感光体の表面粗さ測定は周方向でも長手方向でも適当な方向について計測することができる。
【0043】
この図は一例として示したものであり、構成は他の構成によってもかまわない。例えば、多重解像度解析はパーソナルコンピュータではなく、専用の数値計算プロセッサで行なってもよい。また、この処理を表面粗さ・輪郭形状測定機自体で行なってもよい。結果の表示は各種の方法が使用可能であり、CRTや液晶画面に表示してもよく、あるいは印字出力を行なったりしてもよい。また、他の装置に電気信号として送信してもよく、USBメモリやMOディスクに保存してもよい。
【0044】
本発明者の測定では、表面粗さ・輪郭形状測定機は東京精密社製Surfcom 1400Dを使用し、パーソナルコンピュータはIBM社製パーソナルコンピュータを使用し、Surfcom 1400DとIBM製パーソナルコンピュータの間はRS−232−Cケーブルで接続した。Surfcom 1400Dからパーソナルコンピュータに送られた表面粗さデータの処理とその多重解像度解析計算は、発明者がC言語で作成したソフトウェアで行なった。
【0045】
次に、感光体表面形状の多重解像度解析の手順について具体例によって説明する。
はじめに、写真感光体の表面形状を東京精密製Surfcom 1400Dで測定した。
ここで、一回の測定長は12mmであり、総サンプリング点数は30720であった。一度の測定では、これを四カ所測定した。測定した結果はパーソナルコンピュータに取り込み、これを発明者の作成したプログラムにより第1回目のウェーブレット変換と、そこで得た最低周波成分に対する1/40の間引き処理、そして、第2回目のウェーブレット変換を行なった。
【0046】
このようにして得た第1回目、及び第2回目の多重解像度解析結果に対し、中心線平均粗さRa、最大高さRmax、十点平均粗さRzを求めた。演算結果の一例を図13に示す。
図13において、図13(a)のグラフはSurfcom 1400Dで測定して得た元のデータであり、粗さ曲線、あるいは断面曲線と呼ぶ場合もある。
図13には14個のグラフがあるが、縦軸は表面形状の変位であり単位はμmである。
また横軸は長さであり、目盛は付けていないが測定長は12mmである。
従来の表面粗さ測定ではこのデータのみから中心線平均粗さRa、最大高さRmax、Rz等を求めていた。
【0047】
また、図13(b)の6個のグラフは第1回目の多重解像度解析(MRA−1)結果であり、最も上にあるのが最高周波成分(HHH)のグラフ、最も下にあるのが、最低周波成分(HLL)のグラフである。
【0048】
ここで、図13(b)において最も上にあるグラフ(101)は1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分であり、本発明ではこれをHHHと呼ぶ。
・グラフ(102)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHHLと呼ぶ。
・グラフ(103)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHMHと呼ぶ。
・グラフ(104)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHMLと呼ぶ。
・グラフ(105)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHLHと呼ぶ。
・グラフ(106)は、1回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分であり、本発明ではこれをHLLと呼ぶ。
【0049】
本発明において、図13(a)のグラフはその周波数によって、図13(b)の6個のグラフに分離するが、その周波数分離の状態を図14に示す。
【0050】
図14において、横軸は凹凸の形状が正弦波とした場合の、長さ1mm当たりに出現する凹凸数である。また、縦軸は、各帯域に分離された場合の割合を示すものである。
図14において、(121)は1回目の多重解像度解析(MRA−1)における最高周波成分(HHH)の帯域、(122)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分(HHL)の帯域、(123)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分(HMH)の帯域、(124)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分(HML)の帯域、(125)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分(HLH)の帯域、(126)は1回目の多重解像度解析における最低周波成分(HLL)の帯域である。
【0051】
図14をより詳細に説明すると、1mm当たりの凹凸数が20個以下の場合は、すべてグラフ(126)に出現することを示す。例えば、凹凸数が1mm当たり110個の場合、グラフ(124)に最も強く出現し、これは図13(b)においてはHMLに出現する。
また、凹凸数が1mm当たり220個の場合、グラフ(123)に最も強く出現し、これは図13(b)においては、HMHに出現することを示している。また、凹凸数が1mm当たり310個の場合、グラフ(122)と(123)に出現し、これは図13(b)においては、HHLとHMHの両方に出現することを示している。従って、表面粗さの周波数によって、図13(b)の6本のグラフでどこに現われるか決まってくる。言い換えると、表面粗さにおいて、細かなザラツキは図13(b)において上の方のグラフに出現し、大きな表面うねりは図13(b)において下の方のグラフに出現する。
【0052】
本発明ではこのように、表面粗さをその周波数によって分解する。これをグラフとしたものが図13(b)であるが、この周波数帯域ごとグラフからそれぞれの周波数帯域での表面粗さを求める。ここで、表面粗さとしては、中心線平均粗さRa、最大高さ Rmax、十点平均粗さRzを計算することが可能である。
【0053】
このようにして、図13(b)では、それぞれのグラフに、中心線平均粗さRa、最大高さ Rmax、十点平均粗さRzを数値で示している。
【0054】
本発明ではこのように表面粗さ・輪郭形状測定機で測定したデータその周波数によって複数のデータに分離するので、各周波数帯域における凹凸変化量を測定できる。
【0055】
本発明では、このように周波数によって図13(b)のように分離したデータから、最も低い周波数、すなわちHLLのデータを間引きする。
【0056】
本発明は間引きをどのようにするか、すなわち何個のデータから取り出すか実験によって決めればよく、間引き数を最適にすることによって図14に示す多重解像度解析における周波数帯域分離を最適化することが可能となり、目的とする周波数をその帯域の中心にとることが可能になる。
図13では40個から1個のデータを取る間引きを行った。
【0057】
間引きした結果を図15に示す。図15では縦軸は表面凹凸であり、単位はμmである。また横軸に目盛は付けていないが、長さ12mmである。
【0058】
本発明では図15のデータを更に多重解像度解析する。すなわち2回目の多重解像度解析(MRA−2)を行なう。
【0059】
図13(c)の6個のグラフは第2回目の多重解像度解析(MRA−2)結果であり、最も上にあるグラフ(107)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分であり、これをLHHと呼ぶ。
・グラフ(108)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分であり、これをLHLと呼ぶ。
・グラフ(109)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分であり、これをLMHと呼ぶ。
・グラフ(110)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分であり、これをLMLと呼ぶ。
・グラフ(111)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分であり、これをLLHと呼ぶ。
・グラフ(112)は、2回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分であり、これをLLLと呼ぶ。
【0060】
本発明において、図13(c)では、その周波数によって、6個のグラフに分離しているが、その周波数分離の状態を図16に示す。
【0061】
図16において、横軸は凹凸の形状が正弦波とした場合の、長さ1mm当たりに出現する凹凸数である。また、縦軸は、各帯域に分離された場合の割合を示すものである。
図16において、(127)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分(LHH)の帯域、(128)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分(LHL)の帯域、(129)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分(LMH)の帯域、(130)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分(LML)の帯域、(131)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分(LLH)の帯域、(132)は2回目の多重解像度解析における最低周波成分(LLL)の帯域である。
【0062】
図16をより詳細に説明すると、1mm当たりの凹凸数が0.2個以下の場合は、すべてグラフ(132)に出現することを示す。
例えば、凹凸数が1mm当たり11個の場合、グラフ(128)が最も高くなっているが、これは、2回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分の帯域に最も強く出現することを示しており、図13(c)においては、LMLに出現することを示している。
従って、表面粗さの周波数によって、図13(c)の6本のグラフでどこに現われるか決まってくる。
【0063】
言い換えると、表面粗さにおいて、細かなザラツキは図13(c)において上の方のグラフに出現し、大きな表面うねりは図13(c)において下の方のグラフに出現する。
【0064】
本発明ではこのように、表面粗さをその周波数によって分解する。これをグラフとしたものが図13(c)であるが、この周波数帯域ごとグラフからそれぞれの周波数帯域での表面粗さを求める。ここで、表面粗さとしては、中心線平均粗さRa(WRa)、最大高さ Rmax、十点平均粗さRzを計算することが可能である。
【0065】
このようにして電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、さらに、ここで得た最低周波成分を間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対してさらにウェーブレット変換を行なって、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、得た各周波数成分に対して、中心線平均粗さRa(WRa)、最大高さRmax、十点平均粗さRzを求めた結果を表1に示す。また、各帯域の範囲を以下に記す。
【0066】
【表1】
HHH:凹凸の一周期の長さが0.3μm〜3μmの帯域
HHL:凹凸の一周期の長さが1μm〜6μmの帯域
HMH:凹凸の一周期の長さが2μm〜13μmの帯域
HML:凹凸の一周期の長さが4μm〜25μmの帯域
HLH:凹凸の一周期の長さが10μm〜50μmの帯域
HLL:凹凸の一周期の長さが24μm〜99μmの帯域
LHH:凹凸の一周期の長さが26μm〜106μmの帯域
LHL:凹凸の一周期の長さが53μm〜183μmの帯域
LMH:凹凸の一周期の長さが106μm〜318μmの帯域
LML:凹凸の一周期の長さが214μm〜551μmの帯域
LLH:凹凸の一周期の長さが431μm〜954μmの帯域
LLL:凹凸の一周期の長さが867μm〜1654μmの帯域
【0067】
先の図15の断面曲線について、本発明の多重解像度解析結果から求めた表面粗さを各信号順にプロットし線で結ぶ。ここで、LHH成分は算術上、突出した値になるため、この帯域の多重解像度解析結果から求めた表面粗さを省略している。本発明ではこのプロファイルを表面粗さスペクトルまたは粗さスペクトルと称する。
【0068】
このウェーブレット変換による多重解像度解析により、種々、粗面化を施した感光体を後述の方法により固体潤滑剤の塗布性を評価した。発明者が考案した固体潤滑剤塗布性に及ぼす感光体の表面形状効果を検証する目的で、固体潤滑剤塗布性評価値について、感光体断面曲線の各周波数帯域の中心線表面粗さの中で最も影響する周波数帯域を統計的手法の決定木分析から特定した。多変量解析は統計ソフトウェアSAS Institute社のJMP Ver.5.01aを用いた。その結果、HMHとLHLのWRaが相関が高いことがわかった。
【0069】
感光体の粗面化は表面層塗料へフィラー等の形状制御が可能な薬品を加えたり、製造条件を工夫したり、機械加工を施す等の種々の方策によって達成できる。しかしながら、これらの方策の諸条件で如何なる表面形状が得られるかは従来からおよそ明らかにされていない。
発明者は、種々の粗面形状を有する電子写真感光体について、その固体潤滑剤塗布性評価値とWRaとの関係をみたところ、発明者の考案を支持する相関性が得られることが確かめられ、本発明を完成するに至った。
【0070】
すなわち、本発明によれば、前記(1)項〜(11)項に記載の電子写真感光体、画像形成装置、プロセスカートリッジが提供される。
(1)は既存の有機感光体に対して、発明者が後述する種々の粗面形状を有する感光体を作製したなかで、潤滑剤の塗布性が優れる感光体に特徴的な形状規定をウェーブレット変換による解析で定義されたものである。(1)で定義される感光体の表面形状は、発明者が潤滑剤の塗布性に優れると考案した形状とよく合致している。WRa(HMH)が0.002μm〜0.004μmであることで、入力される潤滑剤の横滑りを防止され、入力された粒状の潤滑剤を効率よく潰し、表面に均されると思われる。WRa(HMH)が0.002μm未満であると、上記の効果が得られにくく、0.004μmを超えると当接するブレードのエッジにダメージを与えてしまい、経時では本発明の効果が得られなくなってしまう。一方、WRa(LHL)が0.002μm〜0.010μmであることで、感光体表面に入力される潤滑剤に対して、潤滑剤の大きな液溜まりの形成や液滴化の成長を阻害し、潤滑剤を感光体表面に万遍なく行き渡らせる機能を発現していると考えられる。WRa(LHL)が0.010μmを超えると、劣化した潤滑剤が感光体表面から除去されにくくなり、結果として感光体表面の摩擦係数の増大や画像流れを引き起こしてしまう。WRa(LHL)の下限については特に制限はないが、今回実施したものの中には0.002μm未満のものは得られなかった。これら二つの周波数成分の条件を満たすことで、潤滑剤塗布性を高めていると考えられる。
(2)は感光体表面に特別な形状を付与することができる。これにより感光体表面の潤滑剤の付着効率を高められる効果が享受される。使用されるフィラーは、無機微粒子や有機微粒子いずれでも構わない。適当な表面形状を形成させたり、表面層の誘電率を調整したりする目的で異種のフィラーを混合使用することも有利である。一方、本発明の表面形状を実現するためには、フィラーの分散性をコントロールすることが重要である。そのため、添加するフィラー種や添加量に応じて、分散剤の種類や添加量、分散条件などを最適化することが求められる。フィラー粒径は多くの場合、0.01μm以上2μm以下、より好ましくは0.03μm以上1.5μm以下とすることでトゲの様な極端な凹凸形成を抑制できるため、(1)に合致する形状を形成し易く有利である。また、感光体と摺擦する他部材へのダメージを緩和し易く有利である。同じ理由からフィラーの含有量は表面層の1wt%以上50wt%以下、より好ましくは10wt%以上30wt%以下が良い。
(3)は表面層の粗面化の方策を限定するものであり、これにより、本発明の固体潤滑剤塗布性に優れる表面形状の形成が実現できる。
(4)は表面が架橋樹脂である特徴から初期の電子写真感光体の表面形状を永らく持続することが可能となる。架橋樹脂を形成するモノマーは制限されないが、ビニル構造単位を有するものやメラミン構造単位を有するものは配合比率の制約が少ないため、設計上、極めて有利である。
(5)は感光体表面に架橋樹脂を用いるもので、上記の耐熱性の向上や特別な表面形状の形成に有利である。また、架橋密度の高い架橋樹脂膜が形成されるため、耐摩耗性にも格別に優れた性状が享受される。このような性状は通常、トリメチロールプロパントリアクリレート構造単位が架橋樹脂表面層の全固形分中、10wt%以上50wt%以下とすると得られやすく、より好ましくは15wt%以上30wt%以下が有利である。
(6)は、電子写真感光体の層構成を限定するもので、長期に渡って画像形成を成すにあたり高い安定性が享受される。
(7)は、画像形成装置に係るもので、長期に渡る画像形成において高い安定性が享受される。
(8)は画像形成装置の現像剤に重合トナーを用いることを限定するもので、電子写真感光体の固体潤滑剤塗布性の向上と装置の高画質化や環境性能の向上が享受される。
(9)は固体潤滑剤をブラシで掻き取り、そのブラシで感光体表面に掻き取った固体潤滑剤を感光体表面に入力する画像形成装置について、電子写真感光体は本発明の条件を満たす感光体を適用することで、従来よりも高い固体潤滑剤の受容性が獲得できる。
(10)は画像形成装置を少なくとも2色以上の現像ステーションを有し、かつ、タンデム方式であってさらに重合トナーを用いて現像するものに限定するもので、電子写真感光体の固体潤滑剤塗布性の向上と画像形成プロセスの高速化が享受される。
(11)は画像形成用プロセスカートリッジに係るもので、電子写真感光体の固体潤滑剤塗布性が向上し、画像形成装置本体以上の寿命を達成することができる。このため、プロセスカートリッジの再利用が可能となり、省資源化が享受される。
【0071】
以下、図面を参照しつつ本発明の電子写真感光体について、より詳細に説明する。
図7(a)は本発明のさらに別の層構成を有する電子写真感光体の一例を模式的に示す断面図であり、導電性支持体(21)上に電荷発生層(25)と電荷輸送層(26)と表面層(28)が設けられている。
図7(b)は本発明のさらに別の層構成を有する電子写真感光体の一例を模式的に示す断面図であり、導電性支持体(21)と電荷発生層(25)の間に下引き層(24)が設けられ、電荷発生層(25)の上に電荷輸送層(26)と表面層(28)が設けられている。
【0072】
−導電性支持体−
導電性支持体(21)としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金、鉄等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の酸化物を、蒸着又はスパッタリングによりフィルム状又は円筒状のプラスチック、紙等に被覆したもの、或いはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の板、及び、それらを、Drawing Ironing法、Impact Ironing法、Extruded Ironing法、Extruded Drawing法、切削法等の工法により素管化後、切削、超仕上げ、研磨等により表面処理した管等を使用することができる。
【0073】
−下引き層−
本発明に用いられる電子写真感光体には、導電性支持体と感光層との間に下引き層(24)を設けることができる。下引き層は、接着性の向上、モアレの防止、上層の塗工性の改良、導電性支持体からの電荷注入の防止等の目的で設けられる。
下引き層は通常、樹脂を主成分とする。通常、下引き層の上に感光層を塗布するため、下引き層に用いる樹脂は有機溶剤に難溶である熱硬化性樹脂が相応し易い。特に、ポリウレタン、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂は以上の目的を十分に満たすものが多く、特に好ましい材料である。樹脂はテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いて適度に希釈したものを塗料とすることができる。
【0074】
また、下引き層には、伝導度の調節やモアレを防止するために、金属、または金属酸化物等の微粒子を加えてもよい。特に酸化チタンが好ましく用いられる。
微粒子はテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル等により分散し、分散液と樹脂成分を混合した塗料とする。
【0075】
下引き層は以上の塗料を浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法等で支持体上に成膜する。必要な場合、加熱硬化することで形成される。
下引き層の膜厚は2〜5μm程度が適当になるケースが多い。感光体の残留電位の蓄積が大きくなる場合、3μm未満にするとよい。
【0076】
本発明における感光層は、電荷発生層と電荷輸送層を順次積層させた積層型感光層が好適である。
【0077】
−電荷発生層−
積層型感光体における各層のうち、電荷発生層(25)について説明する。電荷発生層は、積層型感光層の一部を指し、露光によって電荷を発生する機能をもつ。この層は含有される化合物のうち、電荷発生物質を主成分とする。電荷発生層は必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
【0078】
無機系材料としては、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等が挙げられる。アモルファスシリコンにおいては、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、リン原子等をドープしたものが好ましく用いられる。
【0079】
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができ、例えば、チタニルフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン等の金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、フルオレノン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ペリレン系顔料等が挙げられる。このうち、金属フタロシアニン、フルオレノン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料およびペリレン系顔料は電荷発生の量子効率が軒並み高く、本発明に用いる材料として好適である。これらの電荷発生物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0080】
電荷発生層に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、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、ポリアリレート、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等が挙げられる。また、後述する高分子電荷輸送物質を用いることもできる。このうちポリビニルブチラールが使用されることが多く、有用である。これらのバインダー樹脂は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0081】
電荷発生層を形成する方法としては、大きく分けて真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法がある。
前者の方法には、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)法等があり、上述した無機系材料や有機系材料からなる層が良好に形成できる。
また、キャスティング法によって電荷発生層を設けるには、上述した無機系又は有機系電荷発生物質を、必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗布すればよい。このうちの溶媒として、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノンは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。塗布は、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法等により行なうことができる。
【0082】
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は通常、0.01〜5μm程度が適当である。
残留電位の低減や高感度化が必要となる場合、電荷発生層は厚膜化するとこれらの特性が改良されることが多い。反面、帯電電荷の保持性や空間電荷の形成等帯電性の劣化を来すことも多い。これらのバランスから電荷発生層の膜厚は0.05〜2μmの範囲がより好ましい。
【0083】
また、必要により、電荷発生層中に後述する酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物およびレベリング剤を添加することもできる。これらの化合物は単独または2種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物およびレベリング剤を併用すると感度劣化を来すケースが多い。このため、これらの使用量は概して、0.1〜20phr、好ましくは、0.1〜10phr、レベリング剤の使用量は、0.001〜0.1phr程度が適当である。
【0084】
−電荷輸送層−
電荷輸送層は電荷発生層で生成した電荷を注入、輸送し、帯電によって設けられた感光体の表面電荷を中和する機能を担う積層型感光層の一部を指す。電荷輸送層の主成分は電荷輸送成分とこれを結着するバインダー成分ということができる。
【0085】
電荷輸送物質に用いることのできる材料としては、低分子型の電子輸送物質、正孔輸送物質及び高分子電荷輸送物質が挙げられる。
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が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0086】
正孔輸送物質としては、電子供与性物質が好ましく用いられる。その例としては、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。これらの正孔輸送物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0087】
また、以下に表される高分子電荷輸送物質を用いることができる。たとえば、ポリ−N−ビニルカルバゾール等のカルバゾ−ル環を有する重合体、特許文献7の特開昭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、特許文献8の特開昭63−285552号公報等に例示されるポリシリレン重合体、特許文献39の特開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が挙げられる。これらの高分子電荷輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。特に特許文献39の例示化合物は静電特性面の性能が良好であり有用である。
【0088】
高分子電荷輸送物質は架橋型樹脂表面層を積層する際、低分子型の電荷輸送物質と比べて、架橋型樹脂表面層へ電荷輸送層を構成する成分の滲みだしが少なく、架橋型樹脂表面層の硬化不良を防止するのに適当な材料である。また、電荷輸送物質の高分子量化により耐熱性にも優れる性状から、架橋型樹脂表面層を成膜する際の硬化熱による劣化が少なく有利である。
【0089】
電荷輸送層のバインダー成分として用いることのできる高分子化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このうち、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネートは電荷輸送成分のバインダー成分として用いる場合、電荷移動特性が良好な性能を示すものが多く、有用である。
また、電荷輸送層はこの上層に架橋型樹脂表面層が積層されるため、電荷輸送層は従来型の電荷輸送層に対する機械強度の必要性が要求されない。このため、ポリスチレン等、透明性が高いものの機械強度が多少低い材料で従来技術では適用が難しいとされた材料も、電荷輸送層のバインダー成分として有効に利用することができる。
【0090】
これらの高分子化合物は単独又は2種以上の混合物として、或いはそれらの原料モノマー2種以上からなる共重合体として、さらには、電荷輸送物質と共重合化して用いることができる。
【0091】
電荷輸送層の改質に際して電気的に不活性な高分子化合物を用いる場合にはフルオレン等の嵩高い骨格をもつカルドポリマー型のポリエステル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、C型ポリカーボネートのようなビスフェノール型のポリカーボネートに対してフェノール成分の3,3’部位がアルキル置換されたポリカーボネート、ビスフェノールAのジェミナルメチル基が炭素数2以上の長鎖のアルキル基で置換されたポリカーボネート、ビフェニルまたはビフェニルエーテル骨格をもつポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクトンの様な長鎖アルキル骨格を有するポリカーボネート(例えば、特許文献40の特開平7−292095号公報に記載)やアクリル樹脂、ポリスチレン、水素化ブタジエンが有効である。
【0092】
ここで電気的に不活性な高分子化合物とは、トリアリールアミン構造のような光導電性を示す化学構造を含まない高分子化合物を指す。これらの樹脂を添加剤としてバインダー樹脂と併用する場合、光減衰感度の制約から、その添加量は、電荷輸送層の全固形分に対して50wt%以下とすることが好ましい。
【0093】
低分子型の電荷輸送物質を用いる場合、その使用量は40〜200phr、好ましくは70〜100phr程度が適当である。また、高分子電荷輸送物質を用いる場合、電荷輸送成分100重量部に対して樹脂成分が0〜200重量部、好ましくは80〜150重量部程度の割合で共重合された材料が好ましく用いられる。
【0094】
また電荷輸送層に2種以上の電荷輸送物質を含有させる場合、これらのイオン化ポテンシャル差は小さい方が好ましく、具体的にはイオン化ポテンシャル差を0.10eV以下とすることにより、一方の電荷輸送物質が他方の電荷輸送物質の電荷トラップとなることを防止することができる。
このイオン化ポテンシャルの関係は電荷輸送層に含有する電荷輸送物質と後述する硬化性電荷輸送物質との関係についても同様にこれらの差は0.10eVにするとよい。なお、本発明における電荷輸送物質のイオン化ポテンシャル値は理研計器社製大気雰囲気型紫外線光電子分析装置AC−1により一般的な方法で計測して得られた数値である。
【0095】
高感度化を満足させるには電荷輸送成分の配合量を70phr以上とすることが好ましい。また、電荷輸送物質としてα−フェニルスチルベン化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物の単量体、二量体およびこれらの構造を主鎖または側鎖に有する高分子電荷輸送物質は電荷移動度の高い材料が多く有用である。
【0096】
電荷輸送層塗料を調製する際に使用できる分散溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、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、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族類、クロロベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類等を挙げることができる。このうち、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノンは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。これらの溶媒は単独としてまたは混合して用いることができる。
【0097】
電荷輸送層は電荷輸送成分とバインダー成分を主成分とする混合物ないし共重合体を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。塗工方法としては浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコータ法、グラビア塗工法、ノズルコート法、スクリーン印刷法等が採用される。
【0098】
電荷輸送層の上層には、架橋型樹脂表面層が積層されているため、この構成における電荷輸送層の膜厚は、実使用上の膜削れを考慮した電荷輸送層の厚膜化の設計が不要でる。
電荷輸送層の膜厚は、実用上、必要とされる感度と帯電能を確保する都合、10〜40μm程度が適当であり、より好ましくは15〜30μm程度が適当である。
【0099】
また、必要により、電荷輸送層中に後述する酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物およびレベリング剤を添加することもできる。これらの化合物は単独または2種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物およびレベリング剤を併用すると感度劣化を来すケースが多い。このため、これらの使用量は概して、0.1〜20phr、好ましくは、0.1〜10phr、レベリング剤の使用量は、0.001〜0.1phr程度が適当である。
【0100】
−表面層−
表面層は感光体表面に製膜される保護層を指す。この保護層には、表面形状の持続性の観点から架橋樹脂を用いることが好ましい。この保護層は塗料がコーティングされた後、重縮合反応によって架橋構造の樹脂が製膜される。樹脂膜が架橋構造をもつため感光体各層の中で最も耐摩耗性が強靱である。また、架橋性の電荷輸送材料が配合されるため電荷輸送層と類似の電荷輸送性を示す。
【0101】
(ラジカル重合性材料成分)
本発明では感光体表面にシリカ微粒子を用いることに起因する画像流れを解消する目的で特にトリメチロールプロパントリアクリレートを用いることが極めて好ましい。トリメチロールプロパンの利用は他に感光体表面の耐摩耗性の強化にも優れる。
【0102】
3官能以上のバインダー成分は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ないしジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有させるとよい。これにより架橋膜自体の耐摩耗性が向上したり、強靱性が増大したりすることが多い。
電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーは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が好ましい。
これらは東京化成社等の試薬メーカー、日本化薬社KAYARD DPCAシリーズ、同DPHAシリーズ等を入手することができる。
【0103】
また、硬化を促進させたり、安定化させたりするためにチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社イルガキュア184等の開始剤を全固形分に対して5〜10wt%程度加えてもよい。
架橋性の電荷輸送材料としては、アクリロイルオキシ基やスチレン基を有する連鎖重合系の化合物、水酸基や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が挙げられ、電荷輸送構造を含み(メタ)アクリロイルオキシ基を一つ以上有する化合物が利用できる。また、電荷輸送構造を含まない(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有するモノマーやオリゴマーと併用した組成の構成にしても良い。少なくとも塗工液中にこのような化合物を含有させて表面層を形成し、熱、光、或いは電子線、γ線等の放射線によるエネルギーを与えて架橋し硬化させてできる。例えば、以下の一般式(1)にある電荷輸送性化合物が挙げられる。
【0104】
【化1】
(式中、d、e、fはそれぞれ0または1の整数、R13は水素原子、メチル基を表し、R14、R15は水素原子以外の置換基で炭素数1〜6のアルキル基を表し、複数の場合は異なってもよい。g、hは0〜3の整数を表す。Zは単結合、メチレン基、エチレン基、下記構造を表す。)
【0105】
【化2】
【0106】
具体的な化合物群として以下のものが挙げられる。
【0107】
【表2−1】
【0108】
【表2−2】
【0109】
【表2−3】
【0110】
架橋樹脂表面層塗料を調製する際に使用する分散溶媒はモノマーを十分に溶解するものが好ましく、上述のエーテル類、芳香族類、ハロゲン類、エステル類の他、エトキシエタノールのようなセロソルブ類、1−メトキシ−2−プロパノールのようなプロピレングリコール類を挙げることができる。このうち、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−プロパノールは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。これらの溶媒は単独としてまたは混合して用いることができる。
【0111】
架橋樹脂表面層塗料のコーティングとして、浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコータ法、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。
多くの場合、塗料はポットライフが長くないため、少量の塗料で必要な分量のコーティングができる手段が環境への配慮とコスト面で有利となる。このうちスプレー塗工法とリングコート法が好適である。更に本発明の特別な形状を付与するためにインクジェット方式を用いると良い。
【0112】
架橋樹脂表面層を製膜する際、主に紫外光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照射光源が利用できる。また、ラジカル重合性含有物や光重合開始剤の吸収波長に合わせ可視光光源の選択も可能である。照射光量は50mW/cm2以上、1000mW/cm2以下が好ましく、50mW/cm2未満では硬化反応に時間を要する。1000mW/cm2より強いと反応の進行が不均一となり、架橋型電荷輸送層表面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。また、急激な架橋により内部応力が大きくなり、クラックや膜剥がれの原因となる。
【0113】
必要により、架橋樹脂表面層中に電荷発生層で記載した酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物およびレベリング剤、また電荷輸送層で記載した高分子化合物を添加することもできる。これらの化合物は単独または二種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物およびレベリング剤を併用すると感度劣化を来すケースが多い。このため、これらの使用量は概して塗料総固形分中の0.1〜20wt%、好ましくは0.1〜10wt%、レベリング剤の使用量は0.1〜5wt%程度が適当である。
【0114】
表面層の膜厚は3〜15μm程度が適当である。下限は製膜コストに対する効果度合いから算定される値であり、上限は帯電安定性や光減衰感度等の静電特性と膜質の均質性から設定される。
【0115】
(粗面化)
本発明ではWRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下であることが重要である。このための感光体表面の粗面化が必要となる。この具体的な方策として、表面層へのフィラーの配合、ゾル−ゲル系塗料の配合や種々ガラス転移点の異なる樹脂のポリマーブレンド、有機微粒子の添加などの方法が挙げられる。他に、表面層形成後に追加工として、サンドブラスト処理やラッピングフィルム等の研磨紙で表面研磨する手段も考えられる。具体的な方策は実施例にて説明する。
【0116】
[画像形成装置の形態]
以下、図面に沿って本発明で用いられる画像形成装置を説明する。本発明の画像形成装置には後述する固体潤滑剤を感光体表面に入力する手段が取り付けられる。簡単のため、この手段は画像形成装置の説明の後に別に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置を説明するための概略図であり、後述するような変形例も本発明の範疇に属するものである。
【0117】
図1において、感光体(11)は、表面層を積層する電子写真感光体である。感光体(11)はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
帯電手段(12)は、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)、帯電ローラを始めとする公知の手段が用いられる。帯電手段は、消費電力の低減の観点から、感光体に対し接触もしくは近接配置したものが良好に用いられる。中でも、帯電手段への汚染を防止するため、感光体と帯電手段表面の間に適度な空隙を有する感光体近傍に近接配置された帯電機構が望ましい。転写手段(16)には、一般に上記の帯電器を使用できるが、転写チャージャーと分離チャージャーを併用したものが効果的である。
【0118】
露光手段(13)、除電手段(1A)等に用いられる光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般を挙げることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
【0119】
現像手段(14)により感光体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、感光体上に残存するトナーも生ずる。このようなトナーは、クリーニング手段(17)により、感光体より除去される。クリーニング手段は、ゴム製のクリーニングブレードやファーブラシ、マグファーブラシ等のブラシ等を用いることができる。
【0120】
電子写真感光体に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。かかる現像手段には、公知の方法が適用され、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。
【0121】
図2には、本発明による電子写真プロセスの別の例を示す。図2において、感光体(11)は表面層を積層する電子写真感光体である。感光体(11)はベルト状の形状を示しているが、ドラム状、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。感光体(11)は駆動手段(1C)により駆動され、帯電手段(12)による帯電、露光手段(13)による像露光、現像(図示せず)、転写手段(16)による転写、クリーニング前露光手段によるクリーニング前露光、クリーニング手段(17)によるクリーニング、除電手段(1A)による除電が繰返し行なわれる。図2においては、感光体(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なわれる。
【0122】
以上の電子写真プロセスは、本発明における実施形態を例示するものであって、もちろん他の実施形態も可能である。例えば、図2において支持体側よりクリーニング前露光を行なっているが、これは感光層側から行なってもよいし、また、像露光、除電光の照射を支持体側から行なってもよい。一方、光照射工程は、像露光、クリーニング前露光、除電露光が図示されているが、他に転写前露光、像露光のプレ露光、およびその他公知の光照射工程を設けて、感光体に光照射を行なうこともできる。
【0123】
また、以上に示すような画像形成手段は、複写機、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。プロセスカートリッジの形状は多く挙げられるが、一般的な例として、図3に示すものが挙げられる。感光体(11)はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
【0124】
図4には本発明による画像形成装置の別の例を示す。この画像形成装置では、感光体(11)の周囲に帯電手段(12)、露光手段(13)、ブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Y)の色毎の現像手段(14Bk、14C、14M、14Y)、中間転写体である中間転写ベルト(1F)、クリーニング手段(17)が順に配置されている。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。感光体(11)は、表面層を積層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、画像形成を行なう色の現像手段のみが駆動される。感光体(11)上に形成されたトナー像は中間転写ベルト(1F)の内側に配置された第1の転写手段(1D)により、中間転写ベルト(1F)上に転写される。第1の転写手段(1D)は感光体(11)に対して接離可能に配置されており、転写動作時のみ中間転写ベルト(1F)を感光体(11)に当接させる。各色の画像形成を順次行ない、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、定着手段(19)により定着されて画像が形成される。第2の転写手段(1E)も中間転写ベルト(1F)に対して接離可能に配置され、転写動作時のみ中間転写ベルト(1F)に当接する。
【0125】
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4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長がある。このような中間転写方式は図4に示す装置に限らず前述の図1、図2、図3および後述する図5(具体例を図6に記す。)に記すような画像形成装置に適用することができる。
【0126】
図5には本発明による画像形成装置の別の例を示す。この画像形成装置は、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色を用いるタイプとされ、色毎に画像形成部が配設されている。また、各色の感光体(11Y、11M、11C、11Bk)が設けられている。この画像形成装置に用いられる感光体11は、表面層を積層する電子写真感光体である。各感光体(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)等が配設されている。また、直線上に配設された各感光体(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)を挟んで各感光体(1Y、1M、1C、1Bk)に対向する転写位置には転写手段(16)が配設されている。
【0127】
図5の形態のようなタンデム方式の画像形成装置は、色毎に感光体(1Y、1M、1C、1Bk)を持ち、各色のトナー像を搬送転写ベルト(1G)に保持された印刷メディア(18)に順次転写するため、感光体を一つしか持たないフルカラー画像形成装置に比べ、はるかに高速のフルカラー画像の出力が可能となる。
【0128】
(固体潤滑剤供給)
本発明では、図9に示すように潤滑剤(3A)を感光体表面に供給するための潤滑剤供給手段として、潤滑剤塗布装置(3C)を上記の画像形成装置の全てについて設けている。
この潤滑剤塗布装置は、塗布部材としてのファーブラシ(3B)、固体潤滑剤(3A)、潤滑剤をファーブラシ方向に押圧するための加圧バネ(3D)を有している。このときの固体潤滑剤(3A)はバー状に成型された固体潤滑剤である。ファーブラシ(3B)は感光体表面にブラシ先端が当接しており、軸を中心に回転することによって固体潤滑剤(3A)を一端ブラシに汲み上げ、感光体表面との当接位置までブラシ上に担持搬送して感光体表面に塗布する。
【0129】
また、経時で固体潤滑剤(3A)がファーブラシ(41)に掻き削られて減少してもファーブラシ(3B)に接触しなくならないように、加圧バネ(3D)によって所定の圧力で固体潤滑剤(3A)がファーブラシ(3B)側に押圧されている。これによって、微量の固体潤滑剤(3A)でも常に均一にファーブラシ(3B)に汲み上げられる。
【0130】
また、感光体表面に付着した固体潤滑剤の定着性を高めるための固体潤滑剤定着手段を設けてもよい。この手段はクリーニングブレードのような板をトレーリング方式またはカウンター方式で感光体に押し合てる手段がある。
【0131】
固体潤滑剤(3A)としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられるが、特に感光体(1)の摩擦係数を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。
【実施例】
【0132】
以下、実施例によって本発明を更に詳細かつ具体的に説明する。
実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中において使用する「部」は、すべて重量部を表わす。
始めに、本発明に関わる試験と測定方法について述べる。
【0133】
(1)感光体表面形状の測定
表面粗さ・輪郭形状測定機(東京精密社、Surfcom 1400D)にて、電子写真感光体表面をピックアップ:E−DT−S02Aを取り付けて、測定長さ12mm、測定速度;0.06mm/sの条件で1つの感光体につき4箇所測定した。都度、感光体断面曲線のテキストデータを収録し、ウェーブレット変換による多重解像度解析を行なった。
これから得られる表面粗さパラメーター4箇所分の平均値を各周波数成分のWRaとした。
【0134】
(2)耐久試験
(i)クリーニングブレード摩耗量
試験終了後に回収したクリーニングブレードの先端部分をレーザー顕微鏡(キーエンス社VK−8500)で観察した。ゴム板でつくられるクリーニングブレードの先端は感光体との摺擦で感光体の移動方向に引き込まれる。このため、クリーニングブレードは先端から引き込まれて感光体と接触する部分が摩耗するため、回収したクリーニングブレードの摩耗は先端から離れた部分がえぐれた様に摩耗する。先端からえぐれた長さをえぐれ開始点として摩耗具合を評価した。評価は以下の基準で行った。
○:クリーニングブレードの先端(エッジ)が残っている状態
△:エッジはなくなっているが、摩耗量が飽和していない状態
×:摩耗量が大きく、ほぼ飽和している状態
(ii)潤滑剤消費量
試験前と試験終了後の固体潤滑剤の重量を測定し、試験中によって消費した潤滑剤の重量を測定した。以下の基準で評価した。
○:潤滑剤の消費量が0.8g以下
△:潤滑剤の消費量が0.8〜2.4g
×:潤滑剤の消費量が2.4g以上
(iii)画像評価
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。
○:優れている
△:僅かにくすんだ感触を受けるが実際の使用では問題ない
×:くすんだ感触を受ける。
【実施例1】
【0135】
Al製支持体(外径40mmφ)に、乾燥後の膜厚が3.5μmになるように浸漬法で塗工し、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部
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂 4部
(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業製)
酸化チタン 40部
(CR−EL:石原産業)
メチルエチルケトン 50部
【0136】
この下引き層上に下記構造のビスアゾ顔料を含む電荷発生層塗工液に浸漬塗工し、加熱乾燥させ、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
・電荷発生層用塗工液
下記構造のビスアゾ顔料 2.5部
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC製) 0.5部
シクロヘキサノン 200部
メチルエチルケトン 80部
【0137】
【化3】
【0138】
この電荷発生層上に下記構造の電荷輸送層用塗工液を用いて、浸積塗工し、加熱乾燥させ、膜厚22μmの電荷輸送層とした。
・電荷輸送層用塗工液
ビスフェーノルZ型ポリカーボネート 10部
下記構造の低分子電荷輸送物質 10部
テトラヒドロフラン 80部
1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液 0.2部
(KF50−100CS、信越化学工業製)
【0139】
【化4】
【0140】
電荷輸送層上に下記構成の架橋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/cm2、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、このドラムと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/cm2(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、アルミニウムドラム内に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、5.0μmの架橋樹脂表面層を設け本発明の電子写真感光体を得た。
【0141】
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・有機微粒子 1部
(綜研化学社製、MP300)
【0142】
【化5】
【実施例2】
【0143】
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料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得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.25部
(住友化学社製、AA−03)
・分散剤 0.23部
(共栄社化学製、DOPA−33)
【0144】
【化6】
【実施例3】
【0145】
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料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得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.23部
(住友化学社製、AA−03)
・分散剤 0.22部
(共栄社化学製、WK−13E)
【0146】
【化7】
【実施例4】
【0147】
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料に変更し、さらに表面に以下の加工を施したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
【0148】
【化8】
【0149】
[表面加工]
アルミナを砥粒として表面に保持したラッピングフィルム(住友3M社製)を用意した。
自作の感光体磨耗試験機にセットし、ラッピングフィルムを自動的に送り込むことで、感光体の周面に粗さを与えることができる。その概要を図15に示す。粗さの程度はラッピングフィルムの表面粗さ(Ra)、加圧ローラーゴム硬度、ラッピングフィルム送り速度(m/h)、ドラム回転速度(rpm)にて調整できる。また、同時にドラムを長手方向に移動させた。条件は、ドラム回転数を30rpmに、ドラムの長手方向の移動速度を110mm/s、加圧ローラーゴム硬度を60°、加圧ローラ振れ精度を30μm、ラッピングフィルムの粗さを#2000に、ラッピングフィルムの送り速度を2m/hに、加工回数は1回とした。
【実施例5】
【0150】
実施例4の電子写真感光体において表面層の形成をせずに作成し、その上に実施例4と同様の表面加工を施した以外は実施例4と同様にして電子写真感光体を得た。
【実施例6】
【0151】
実施例1の電子写真感光体において、表面層を形成後に実施例4と同様の表面加工を施した以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
【0152】
[比較例1]
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料に変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
【0153】
【化9】
【0154】
[比較例2]
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料に変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.25部
(AA−3、住友化学社製)
・分散剤 0.23部
(ビックケミー社、BYK−P104)
【0155】
【化10】
【0156】
[比較例3]
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料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得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.25部
(住友化学社製、AA−03)
・分散剤 0.23部
(共栄社化学製、WK−13E)
【0157】
【化11】
【0158】
[比較例4]
実施例1の電子写真感光体の電荷輸送層まで同様に作成し、その後表面に以下の条件で溶剤を吹き付け、さらにその上に以下の表面層用塗料を塗布した以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
【0159】
[電荷輸送層の粗面化]
電荷輸送層上にテトラヒドロフランを、ドラム回転速度;160rpm、スプレーガン送り速度;5.8mm/s、吐出量4.5ml/min、吹きつけ圧力;1.0kgf/cm2、吹きつけ回数;2回の条件でスプレー塗工を行い、10分間の乾燥を行った。
【0160】
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
【0161】
【化12】
【0162】
[比較例5]
実施例1における表面層塗料を以下のものに変更した以外は、実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
・表面層塗工液
・Z型ポリカーボネート(パンライトTS−2050、帝人化成社製) 10重量部
・下記構造の低分子電荷輸送物質 7重量部
・α−アルミナ 5.7重量部
(住友化学社、スミコランダム AA−03)
・分散剤(ビックケミー社、BYK−P104) 0.014重量部
テトラヒドロフラン 280重量部
シクロヘキサノン 80重量部
【0163】
【化13】
【0164】
[比較例6]
実施例4における電子写真感光体の作成において、表面加工に使用するラッピングフィルムの粗さを#800とした以外は実施例4と同様に電子写真感光体を作成した。
【0165】
以上のようにして作製した実施例1〜6および比較例1〜6の電子写真感光体の各周波数成分におけるWRaを図18〜図29に示す。また、ウェーブレット変換後のLHLとHMH帯域のWRaを以下の表3に示す。
【0166】
【表3】
【0167】
以上のようにして作製した実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例5の直径φ40mmの感光体ドラムを実装用にした後、画像形成装置画像形成装置(IPSiO SP C811、リコー社製)のブラック現像ステーションに搭載し、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枚ずつ印刷する条件で通算7万枚、コピー用紙(My Paper A4、NBSリコー社品)にプリントアウトした。トナーと現像剤はIPSiO SP C811純正品を使用した。トナーは重合トナーである。
【0168】
感光体ユニットは純正品を使用した。帯電ローラの印加電圧はAC成分としてピーク間電圧1.5kV、周波数0.9kHzを選択した。また、DC成分は試験開始時の感光体の帯電電位が−700Vとなるようなバイアスを設定し、試験終了に至るまでこの帯電条件で試験を行った。また、現像バイアスは−500Vとした。なお、この装置において、除電手段は設けていない。また、クリーニング手段は純正品を印刷枚数が5万枚ごとに未使用品に変えて試験を行った。試験終了後、カラーテストチャートをPPC用紙TYPE−6200A3に複写印刷した。試験環境は25℃/55%RHであった。
以上の実施例と比較例について画像評価結果を表4に示す。
【0169】
【表4】
【0170】
実施例1〜6は、耐久試験後のプリント画像は高品質である。また、クリーニングブレードのえぐれ摩耗も小さく、潤滑剤の消費量も少なく、効率性に優れている。
比較例1と3は、WRa(LHL)が0.002μm以下であるが、WRa(HMH)が0.002μm以下であるため、潤滑剤が感光体上に引き伸ばされにくく、十分な潤滑性が得られにくかった。
比較例2と5と6は、WRa(HMH)は0.002μm以上であるが、WRa(LHL)が0.002μm以上であるため、感光体上で寿命を迎えた潤滑剤を除去することが難しく、出力画像に乱れが生じた。
比較例4は、WRa(HMH)が0.002μm以下で、WRa(LHL)が0.002μm以上であるため、表面に潤滑剤を引き伸ばし、また除去する能力に乏しく、クリーニングブレード摩耗、潤滑剤の消費量、出力画像評価共に悪かった。
【0171】
本発明では、固体潤滑剤の付着性には適当な粗面形状が存在し、その条件として、塗布ブラシから掻き取られた固体潤滑剤の粉体が電子写真感光体上を横滑りさせない機能と塗布ブレードに適度な線圧変動をもたらす機能を電子写真感光体の粗面化によって発現させることを考案した。
【符号の説明】
【0172】
<図1〜6について>
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
<図7について>
21 導電性支持体
24 下引き層
25 電荷発生層
26 電荷輸送層
28 表面層
<図12について>
41 測定対象である電子写真感光体
42 表面粗さを測定するプローブを取り付けた治具
43 上記治具を測定対象に沿って移動させる機構
44 表面粗さ計
45 信号解析を行なうパーソナルコンピュータ
<図13について>
101 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分
102 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分
103 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分
104 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分
105 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分
106 1回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分
107 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分
108 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分
109 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分
110 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分
111 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分
112 2回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分
<図14について>
121 1回目の多重解像度解析における最高周波成分の帯域
122 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分の帯域
123 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分の帯域
124 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分の帯域
125 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分の帯域
126 1回目の多重解像度解析における最低周波成分の帯域
<図16について>
127 2回目の多重解像度解析における最高周波成分の帯域
128 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分の帯域
129 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分の帯域
130 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分の帯域
131 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分の帯域
132 2回目の多重解像度解析における最低周波成分の帯域
【先行技術文献】
【特許文献】
【0173】
【特許文献1】特開2000−66424号公報
【特許文献2】特開2000−171990号公報
【特許文献3】特開2007−121908号公報
【特許文献4】特開昭57−94772号公報
【特許文献5】特開昭59−13241号公報
【特許文献6】特開2006−11047号公報
【特許文献7】特開昭51−129237号公報
【特許文献8】特開2007−292772号公報
【非特許文献】
【0174】
【非特許文献1】百武信男, 丸山彰久, 重崎聡,奥山裕江, Japan Hardcopy Fall Meeting, 24-27, 2001)
【非特許文献2】水口由紀子, 宮本賢人, KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT Vol. 1, 19-22, 2004
【技術分野】
【0001】
本発明は電子写真感光体と画像形成装置に関する。本発明の画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機等に応用される。
【背景技術】
【0002】
複写機やレーザープリンタ等に応用される電子写真感光体は、セレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機感光体が主流であった時代から、現在では、地球環境への負荷低減、低コスト化、および設計自由度の高さで無機感光体よりも有利な有機感光体(OPC)が主流になっている。現在、有機感光体は電子写真感光体総生産量の100%に肉薄する割合で利用されている。この有機感光体は、近年の地球環境保全の高まりを受けてサプライ製品(使い捨てされる製品)から機械部品への転換が求められている。
【0003】
有機感光体の高耐久化は従来種々の試みがなされてきた。現在では架橋樹脂膜の感光体表面への成膜(例えば特許文献1の特開2000−66424号公報とゾル−ゲル硬化膜の感光体表面への成膜(例えば特許文献2の特開2000−171990号公報)が特に有望視されている。前者は電荷輸送性成分を配合してもワレやクラックが生じにくく生産上歩留まりが低減できるメリットを有する。なかでもラジカル重合性アクリル樹脂は強靱で感度特性の良好な感光体が得られやすく有利である。これらの架橋構造をとる二種の方策は複数の化学結合によって塗膜が形成されるため、塗膜がストレスを受けて化学結合の一部が切断しても直ちに摩耗へ進展することがない。
【0004】
一方、電子写真に用いられる現像用トナーは、製造面のエコロジー性や高画質化に有利であるため、重合トナー(球形トナー)を使用することが主流となりつつある。この重合トナー(球形トナー)は角張ったところのない球形状のトナーで、懸濁重合法、乳化凝集重合法、エステル伸長重合法、溶解懸濁法等の化学的製造法で製造される。重合トナーは製造方法によって形状に違いがあり、画像形成装置に使用される重合トナーは、易クリーニング性等を考慮して、真球より少し形状をいびつにしている。一般的な特性値は平均円形度が0.95〜0.99、形状係数SF−1、SF−2は110〜140である。なお、平均円形度が1.0、形状係数SF−1、SF−2が100のとき、真球を表わす。
【0005】
重合トナーは形状が揃っているため、保持する電荷も比較的揃いやすい。また、ワックス(5〜10%)等を内添させやすい。したがって、静電潜像からのはみ出しが殆どないため現像性がよく、シャープ性、解像度、階調性が優れており、転写効率もよい。また、転写時のオイルが不要である等、多くの利点がある。反面、この種のトナーはクリーニング性が困難であることや、オイルレス化に伴なう外添剤を増量する必要があり、その結果、感光体上にメダカ形状のフィルミングをきたし易い等の不都合を有する。この対策に多くの検討がなされ、特許文献等に多数の提案をみることができる。
【0006】
重合トナーのクリーニング性を成立するために感光体は概して、その表面の摩擦係数が低く、かつ繰り返し使用時も持続することが望まれている。例えば、感光体表面にステアリン酸亜鉛等の固形潤滑剤を塗布することで重合トナーのクリーニング性は改良されることが知られている(非特許文献1の百武信男, 丸山彰久, 重崎聡,奥山裕江, Japan Hardcopy Fall Meeting, 24-27, 2001)。
【0007】
上記の高耐久な電子写真感光体にステアリン酸亜鉛やパラフィンの様な潤滑剤を外部供給した場合、感光体表面を中心とする潤滑剤の受容と除去(循環)が不十分であるために感光体表面の摩擦が強くなることが多い。このため、感光体がクリーニングブレードを巻き込んだり、えぐれた状態で摩耗させたりして、実用上十分なクリーニング性が得られない不具合がある。このような不具合の強い感光体の中に表面が平滑であるものが多い。この循環性の不良は感光体の表面形状が原因していると考えられる。
【0008】
これに対し、特許文献3の特開2007−121908号公報は潜像を担持する感光層の表面に潤滑剤被膜が形成された像担持体について、潤滑剤被膜が、(A)脂肪酸金属塩と、(B)メラミンシアヌレート、ポリテトラフッ化エチレン、2硫化モリブデン、及び、脂肪酸アミドから選ばれる少なくとも1種の潤滑性物質からなる潤滑性粉体材料との混合物で構成されている。注目するべきは前記感光層と前記潤滑剤被膜との間に、表面に多数の凹凸を有する表面保護層が設けられていることである。特許文献1の標識番号0068に記述の通り、表面形状に凹凸を形成することで潤滑剤被膜の接着力を向上させたり、クリーニングブレードによる潤滑剤の削れ量を低減させたりすることが期待される。
【0009】
しかし、表面凹凸の形状は測定長さ10μmの測定において、10nm<Rz<5000nm以外の説明が無いため、潤滑剤被膜の形成に対して感光体表面が平滑である不具合が理解されるものの具体的に如何なる凹凸形状を付与すればよいのか不明といえる。例えば表面粗さのRzは同一であっても、Rzが平均値として算出されるため多様な形状をとり得ることができる。このため実際的な定義とは言えない側面がある。また、潤滑剤と感光体の接着力を高める一方で劣化した潤滑剤の除去性が問題となりかねない。
【0010】
特許文献4の特開昭57−94772号公報では低表面エネルギー物質からなる潤滑剤を直接、或いは前記潤滑剤を乾式現像剤中に含有せしめて間接的に有機感光体表面に施すことにより、クリーニング効果を向上せしめる電子写真法において使用される前記有機電子写真感光体の表面を、直径13〜20μmのタングステン、モリブデン、ニッケル及びステンレススチールから選択される金属製ワイヤーで処理して前記表面に細線状の筋溝を多数形成せしめることを特徴とする有機電子写真感光体の表面処理方法が提案されている。
感光体表面に筋溝を形成する手法が金属製のワイヤーで感光体表面にキズを形成させるもので加工時の削り粉の処理や形状が成り行きであるため同一の表面形状を製造が困難と思われる。加えて、感光体が強靱な耐摩耗性を呈していないと摩耗によって特別な形状が持続できず、耐久劣化によって所期の効果が変動することも考えられる。
【0011】
また、支持体上に光導電物質を付着形成させた感光体において、前記光導電物質層の表面に存在する微小凹部に選定材料を充填させ前記表面を平坦化させる考えが特許文献5の特開昭59−13241号公報に開示されている。
【0012】
感光体表面に凹形状を設け、溝に潤滑剤の出し入れが可能になれば見かけ上感光体は高潤滑性を持続されることが期待される。この特許文献によれば、凹部に起因する異常画像を防止する為には凹部を形成する感光体表面と同程度の電気抵抗を有する物質をその凹部に埋入させることが提案されている。見方を変えると電荷輸送層に一般に用いられるポリカーボネートと電荷輸送材料との固溶体のような高抵抗体に凹部を形成すると静電特性面の凹形状の影響を受けやすく異常画像を来しやすい。このためその防止策が必要となる。
有機感光体はこのような異常画像を防止するために強靱化を図る開発が営々と行われてきた経緯がある。
【0013】
以上の特許文献3から特許文献5は特別な感光体表面形状と潤滑剤の組み合わせに係る従来技術である。電子写真装置には帯電工程によって潤滑剤が劣化することが知られている。劣化した潤滑剤が感光体表面に不必要に滞留すると感光体の駆動トルクを増大させたり、クリーニングブレードなどの感光体と摺擦する部材の故障の原因となったりする。感光体に供給される潤滑剤は感光体表面の入力と出力の適当な循環が必要であるが従来技術はこの循環効率を高める技術としては不十分といえる。
【0014】
特許文献6の特開2006−11047号公報は、強靱化した感光体表面に互いに交差する無数の線状傷が均一に形成されていることを特徴とする電子写真感光体が開示されている。特許文献6の発明は元々、異常画像の防止を目的に表面加工を施す技術であり、目的の異なる潤滑剤の塗布性向上にそのまま展開することはできない。なぜなら、傷の交差する点においてブレード摩耗が促進されやすくなり、結果として潤滑剤の塗布性が不十分となることが懸念されるためである。
【0015】
感光体表面に特別なパターン形状を施す手段は古くから知られてきた。たとえば特許文献7の特開昭51−129237号公報では金網や無数の小孔を穿った金属板、地紋状に打ち抜いた金属板、または照射パターンに対応した金属枠を透して電離性放射線を部分的に電離性放射線硬化性樹脂塗膜面に照射する方法がある。この場合、未硬化部分を溶解させる手間が必要となる。またマスク部へ電離性放射線が回りこまないような相応の設備が必要となる。
【0016】
以上の特許文献6から特許文献7は感光体表面に特別な形状を形成する代表的な従来技術である。感光体表面の創傷による形状形成の場合、同一のパターン形成が難しい。
しかしながら、感光体のRz値が同一でも多様な粗面形状が存在する。例えば凹凸間距離が極端に異なる感光体でもRzは同一となることもある。このためか感光体のステアリン酸亜鉛の受容性は同じRzを示す感光体の中で、序列を有するケースがある。電子写真感光体のステアリン酸亜鉛の受容性を高めるにはRz以外の特別な条件が必要となる。電子写真感光体の表面粗さは、重要な特性項目であるが、特許文献3のように、従来はJIS B0601等に定める表面粗さで測定し、判断することが多かった。
【0017】
広く使われている測定方法としては、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Rmax)、十点平均粗さ(Rz)等がある。しかし、これらの評価方法では、測定範囲内に飛び離れた凹部や凸部があった場合に、値が振られる問題があった。このため、従来の表面粗さ(中心線表面粗さRa、Rmax、Rz)評価法では、小粒径トナーあるいは重合トナーを使用した電子写真装置におけるクリーニング性能を評価しきれない問題があった。
【0018】
また、特許文献3は次の課題を有する。この実施例ではアルミナ微粒子が用いられている。アルミナ微粒子は塗料中へのフィラー分散性が不安定であるため、製膜条件に相応の工夫を要する。また、ポリメチルシルセスキオキサン微粒子を用いる別の実施例の場合は潤滑剤の受容性が必ずしも十分とはいえない。感光体表面の凹凸が大きく、感光体が固形潤滑剤を十分に担持できていないと考えられる。
我々は、既に10余年前、特許文献8の特開2007−292772号公報において、感光体の表面粗さをフーリエ変換して感光体性能を評価する手法では、断面曲線中の頻度多く出現するフーリエ因子を認識することはできるが、鋭い谷やピークがあってもこの数が非常に少ないと、統計的にそれを認識し難いので、これによる感光体性能の悪影響を把握し難いため、表面測定データを離散二次元ウエーブレット変換法により解析し、数は少ないが画質にかなり強い悪影響を与える表面状態を検出し、そのような結果を齎す感光体基板の不規則な急峻凹部を生成する切削加工を避けるべきことを提案している。しかし、この技術は、数少ないが影響力の強い不規則な急峻凹部形状を避けることを目途としたものであって、最近の小粒径で球状の重合トナー使用対策として、感光体表面への固形潤滑剤の適切な付与と保持のための好ましい表面形状を、広範囲な領域のマクロ的因子による影響と、小領域の高周波因子の影響とにより示し、かつ、これを達成するための具体的手法を開示するものではない。
固形潤滑剤を感光体表面に外添する画像形成装置では感光体の固形潤滑剤の受容性が感光体摩耗速度に影響したりトナーのクリーニング性に影響したりしてプリント画像の品質を左右させてしまう。現在、高耐久の架橋型樹脂表面層を積層する感光体に固形潤滑剤の受容性を十分に改良する技術は未だ得られていないのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
電子写真感光体の高耐久化は架橋樹脂膜を感光体表面に製膜することで飛躍的な向上が期待できる。近年、現像剤の主流と言える重合トナーのクリーニング性が重大な技術課題となり、この課題解決の方策として潤滑剤の感光体表面への塗布が有利であることが周知とされている。ところが、架橋型の樹脂膜が最表面に設けられる電子写真感光体は潤滑剤の塗布性が悪く、このためにその優れる耐久性を使いこなすことができない状態にあった。潤滑剤が感光体表面に過剰に滞留すると劣化した潤滑剤が画像ノイズの直接的な影響を及ぼしたり、感光体と摺擦するクリーニングブレードの摩耗が進み、結果的にクリーニング不良を来したりしている。また、潤滑剤の消費量を減量化出来なければその都度、交換作業を要することとなる。
【0020】
そこで本発明では表面層を有する高耐久性電子写真感光体の潤滑剤の入出力(循環性)の改良を課題とする。これにより電子写真感光体および画像形成装置の寿命の延命とプリントコストの低減を獲得することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0021】
上記課題は、下記(1)〜(11)の電子写真感光体、画像形成装置、プロセスカートリッジを含む本発明によって解決される。
(1)少なくとも、導電性支持体上に感光層と表面層を有する電子写真用感光体において、該電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る6個の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、更にここで得た最低周波成分の一次元データ配列に対してデータ配列数が1/10〜1/100に減少するように間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して更にウェーブレット変換を行って、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行うことで追加で得られる6個の各周波数成分との合計12個の各周波数成分の個々の算術平均粗さについて、少なくともWRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下を特徴とする電子写真感光体。
ここで、電子写真感光体のJIS−B0601:2001で定義される算術平均粗さ(略号;Ra)をウェーブレット変換により凹凸の一周期の長さについて周波数成分に分離した個々の帯域における算術平均粗さを以下のように表す。
WRa(HMH):凹凸の一周期の長さが2μm〜13μmの帯域におけるRa
WRa(LHL):凹凸の一周期の長さが53μm〜183μmの帯域におけるRa
(2)前記電子写真感光体の表面層にフィラーが含有することを特徴とする前記(1)項に記載の電子写真感光体。
(3)前記電子写真感光体の表面層が線状の溝を有していることを特徴とする前記(1)項又(2)項に記載の電子写真感光体。
(4)前記電子写真感光体の表面が少なくとも架橋樹脂であることを特徴とする前記(1)項乃至(3)項のいずれかに記載の電子写真感光体。
(5)前記電子写真感光体の表面層が少なくともトリメチロールプロパントリアクリレート構造単位を含有することを特徴とする前記(1)項乃至(4)項のいずれかに記載の電子写真感光体。
(6)前記電子写真感光体の感光層が支持体側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層の積層構成であることを特徴とする前記(1)項乃至(5)項のいずれかに記載の電子写真感光体。
(7)少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成装置であって、該画像形成装置が前記(1)項乃至(6)項のいずれかかに記載の電子写真感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
(8)前記現像工程に重合トナーを用いることを特徴とする前記(7)項に記載の画像形成装置。
(9)前記画像形成装置において、固体潤滑剤をブラシ状ローラで掻きとり電子写真感光体表面に入力する手段および転移した潤滑剤を電子写真感光体表面に均すブレードとを有することを特徴とする前記(7)項又は(8)のいずれかに記載の画像形成装置。
(10)少なくとも2色以上の現像ステーションを有し、且つ、タンデム方式であって更に重合トナーを用いて現像することを特徴とする前記(7)項乃至(9)項のいずれかに記載の画像形成装置。
(11)少なくとも感光体、現像手段、クリーニング手段を含む画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記感光体が前記(1)項乃至(8)項のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【0022】
以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の電子写真感光体は固体潤滑剤の受容性に優れる感光体および固体潤滑剤が感光体上に感度よく塗布される画像形成装置である。すなわち、本発明の感光体を用いる画像形成装置は、表面層の高い耐摩耗性と優れた重合トナークリーニング性が享受される実用的価値に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係わる画像形成装置の模式断面図を示す例である。
【図2】本発明に係わる画像形成装置の別の例を示す模式断面図である。
【図3】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図4】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図5】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図6】本発明に係わる画像形成装置の更に別の例を示す模式断面図である。
【図7】本発明に係わる電子写真感光体の層構成を示す断面図である。
【図8】感光体に固体潤滑剤を供給する手段を示す模式断面図である。
【図9】感光体に固体潤滑剤を供給する手段を示す別の模式断面図である。
【図10】感光体上に固体潤滑剤が付着した状態を表す模式図である。
【図11】固体潤滑剤の感光体上への塗布性が不良である状態を表わす一例図である。
【図12】表面粗さ・輪郭形状測定システムの構成図である。
【図13】ウェーブレット変換による多重解像度解析結果を表わす図の一例である。
【図14】1回目の多重解像度解析における周波数帯域の分離の図である。
【図15】1回目の多重解像度解析での最低周波数データのグラフである。
【図16】2回目の多重解像度解析における周波数帯域の分離の図である。
【図17】感光体表面の形状パターン付与方法の一例を示す図である。
【図18】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図19】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図20】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図21】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図22】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図23】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図24】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図25】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図26】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図27】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図28】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【図29】周波数成分に分解したWRaの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
発明者は上記課題に対して、電子写真プロセスにおける固形潤滑剤の感光体表面への塗布機構を整理し、その塗布プロセスにマッチする電子写真感光体の要件を考案した。そして、その実現に必要な手段を考えた。この順に説明する。
はじめに電子写真プロセスにおける固形潤滑剤の感光体表面への塗布機構について考えを整理した。
潤滑剤は微量ずつ、粉体の形態で感光体表面に供給されるのであるが、その具体的な方法としては特開2000−162881号公報に開示されているように、ブラシ等の塗布手段によりブロック上に固形潤滑剤を削り取って塗布する方法は装置構成が簡単で、かつ、感光体表面全面に安定に供給しやすいと考えられている。
【0025】
図8は、潤滑剤供給装置構成の一例である。回転するファーブラシ等の塗布ブラシ(3B)を介し、固形潤滑剤(3A)を感光体(31)へ塗布する。塗布ブラシ(3B)は固形潤滑剤(3A)と当接して回転し、その一部分を削ぎ取る。削ぎ取られた固形潤滑剤(3A)は塗布ブレード(3B)に付着して、回転し、感光体(31)に塗布される。感光体に塗布された固形潤滑剤は、塗布ブレード(39)によって感光体表面に広げられる。固形潤滑剤はブラシ等を介して感光体表面に塗布すると、感光体表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は十分に発揮されない。塗布ブラシにより、感光体表面に拡げることが重要である。この工程で固体潤滑剤が感光体表面を皮膜化させることで、その潤滑性が発揮されるようになる。
【0026】
固形潤滑剤(3A)は、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸金属塩が一般的である。ステアリン酸亜鉛は代表的なラメラ結晶紛体であるが、このような物質を潤滑剤として使用することは好適である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が低摩擦係数化に効果があり、せん断力を受けて均一に感光体表面を覆っていくラメラ結晶の特性は少量の潤滑剤によって効果的に感光体表面を覆うことができる。
この方法で潤滑剤を塗布する場合、その潤滑剤の塗布状態を制御するには様々な方法がある。例えば、固形潤滑剤と塗布ブラシとの接触圧力を高めたり、塗布ブラシの回転速度を制御したりする手段が考えられる。また、画像形成情報に応じて、塗布ブラシの回転数を制御する試みもある。
【0027】
次に固体潤滑剤の塗布プロセスにマッチする電子写真感光体の要件を検討した。
このような固体潤滑剤の塗布機構において、電子写真感光体は固体潤滑剤の入力に対して、感度よく付着されることが求められる。この固体潤滑の付着に関する感度は少なくとも、感光体(1)と固体潤滑剤との付着力や塗布ブレード(2)による固体潤滑剤の被膜化のしやすさが影響すると考えられる。また一方で一度付いた潤滑剤はいずれ劣化し、逆に摩擦係数の増大を引き起こしてしまう。よって、適度に除去されていかなければならないため、その点も考慮する必要がある。
【0028】
二物体間の付着力は例えば非特許文献2の水口由紀子, 宮本賢人, KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT Vol. 1, 19-22, 2004に考察がされている。この付着力は二物体間の非静電的な引力、静電的な引力、接触面積が影響すると考えられる。静電的な引力は接触電位差によって発現するものが考えられる。また、非静電的な引力は濡れやすさ等の表面エネルギーの関係から発現するものと考えられる。
【0029】
本来、固体潤滑剤は付着性が弱く、種々の表面調整剤を感光体表面に含有させても両者の接着力は大きく変えることができなかった。そこで、発明者は別のファクターとして、接触面積から考案された感光体表面の粗面化効果について考えた。
【0030】
図10は表面形状の影響を考案した一例である。塗布ブラシから掻き取られた固体潤滑剤の粉体が凝集体や一個の固体形状として感光体表面に付いている状態を表わす。感光体が平滑であると、固体潤滑剤は塗布ブレードを通過できずに感光体表面を横滑りした後に感光体表面から脱離することが考えられる。これに対して、感光体表面が低周波のうねりがある場合、塗布ブレードが適度に線圧を増減させて固体潤滑剤をすり抜けさせたり、押しつけたりして感光体表面に引き延ばすような効果が得られるため、潤滑剤の付着性は高められる。しかし、付着した潤滑剤の除去が難しく、経時ではブレードの劣化や消費量の増大が懸念される。
そこで、感光体上に微細な凹凸を設けることが考えられる。その凹凸によって潤滑剤の粉体を押し潰す効果が得られる。このように、平滑な表面に微細な凹凸を設けることで、潤滑剤の付着性と除去性を両立させることが可能である。
【0031】
感光体表面の凹凸付与に対して、粗面形状の評価を従来の表面粗さ・輪郭形状測定機で得られる中心線平均粗さ(算術平均粗さ)RaやうねりRSmで計量しても上述のとおり、至極大雑把な分類分けしかできない。そこで、発明者は感光体断面曲線の一次元配列データをウェーブレット変換による多重解像度解析を行ったときに前記要件を満たす感光体とすることで、感光体の粗面化が制御可能であることを確かめた。
【0032】
以下に、感光体断面曲線の多重解像度解析について説明する。
本発明では、はじめに電子写真装置用部品の表面の状態についてJIS B0601に定める断面曲線を求め、その断面曲線である一次元データ配列を得る。
この断面曲線である一次元のデータ配列は、表面粗さ・輪郭形状測定機からデジタル信号として得てもよく、あるいは表面粗さ・輪郭形状測定機のアナログ出力をA/D変換して得てもよい。
【0033】
本発明において測定長さはJIS規格に定める測定長さであることが好ましく、8mm以上、25mm以下が好ましい。
また、サンプリング間隔は1μm以下がよく、好ましくは0.2μm以上、0.5μm以下がよい。例えば、測定長12mmをサンプリング点数30720点で測定する場合、サンプリング間隔は0.390625μmとなり、本発明を実施するのに好適である。
【0034】
前記のように、この一次元データ配列を、ウェーブレット変換(MRA−1)して高周波数成分(HHH)から低周波数成分(HLL)に至る複数の周波数成分(例えば(HHH)(HHL)(HMH)(HML)(HLH)(HLL)の6成分)に分離する多重解像度解析を行い、更に、ここで得た最低周波数成分(HLL)を間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して更にウェーブレット変換(MRA−2)を行って、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分(例えば(LHH)、(LHL)(LMH)(LML)(LLH)(LLL)の6成分)に分離する多重解像度解析を行い、得た各周波数成分に対して、中心線平均粗さ(WRa)を求めたが、一般のRaと区別するために、本明細書ではこの粗さをWRaと称することにする。
(ここで、各周波数成分の個々の中心線平均粗さ(WRa)は電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る周波数成分に分離する前記多重解像度解析(MRA−1)、(MRA−2)を行って得られた一次元データ配列の中心線平均粗さを表す。本発明では、実際のウェーブレット変換はMATLABという数値解析ソフトウエアを使用している。帯域幅の定義はソフトウエア上の制約で定義する範囲に格別の意味はない。そして、HML成分とHLH成分、LHL成分とLMH成分、LMH成分とLML成分、LML成分とLLH成分、LLH成分とLLL成分の個々の帯域は、周波数帯域がオーバーラップしているが、オーバーラップの理由は、次のとおりである。
【0035】
すなわち、ウェーブレット変換では、元の信号を一回目のウェーブレット変換(Level 1)でL(Low−pass Components)とH(High−pass Components)に分解し、更に、このLに関して、ウェーブレット変換を施すことでLLとHLに分解する。ここで、元の信号に含まれる周波数成分fが、分離する周波数Fと一致した場合は、fは丁度分離の境界になるので、分離後は、LとHの両方の、それぞれに分離される。この現象は、多重解像度解析では不可避な現象である。そこで、観察したい周波数帯域がこのようにウェーブレット変換の際に分離されてしまわないように、元の信号に含まれる周波数を設定することも重要である。また、数段階のウェーブレット変換を行った後に、任意の段階で逆ウェーブレット変換を行って、複数の帯域に分離されてしまった信号を復号する(元に戻す)ことも有効である。
【0036】
[ウェーブレット変換(多重解像度解析)、各周波数波の記号]
本発明では2回のウェーブレット変換を行なうが、最初のウェーブレット変換を第1回目のウェーブレット変換(便宜上、MRA−1と記すことがある)、その後のウェーブレット変換を第2回目のウェーブレット変換(便宜上、MRA−2と記すことがある)と呼ぶことにする。一回目と二回目の変換を区別するため、便宜上、各周波数帯域の略号に接頭語として、H(一回目)とL(二回目)を付ける。
【0037】
ここで、第1回目、及び第2回目のウェーブレット変換に使用するマザーウェーブレット関数としては各種のウェーブレット関数が使用可能であり、例えば、ドビッシー(Daubecies)関数、ハール(haar)関数、メーヤー(Meyer)関数、シムレット(Symlet)関数、そしてコイフレット(Coiflet)関数等が使用可能である。ここでDaubeciesはドベシィまたはドブシーと表記することがある。
【0038】
また、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行なう場合、その成分数は4以上、8以下がよく、好ましくは6がよい。
【0039】
本発明において、第1回目のウェーブレット変換を行なって、複数の周波数成分に分離し、ここで得た最低周波成分を間引きしつつ取り出(サンプリング)して最低周波成分データを反映した一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して第2回目のウェーブレット変換を行なって、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行なう。
【0040】
ここで、第1回目のウェーブレット変換(MRA−1)結果で得た最低周波成分(HLL)に対して行なう間引きは、データ配列数を、1/10から1/100にするのが特徴である。
ここで、データ間引きは、データの周波数を上げる(横軸の対数目盛幅を拡げる)効果があり、例えば、第一回目のウェーブレット変換結果で得た一次元配列の配列数が30000であった場合、1/10の間引きを行うと、配列数が3000になる。
この場合、間引きが1/10より小さいと、例えば、1/5であると、データの周波数を上げる効果が少なく、第2回のウェーブレット変換を行い、多重解像度解析を行ってもデータはよく分離されない。
【0041】
また、間引きが1/100より大きいと、例えば、1/200であると、データの周波数が高くなりすぎ、第2回のウェーブレット変換を行い、多重解像度解析を行ってもデータは高周波成分に集中してよく分離されない。
間引きの仕方は、例えば、間引きを1/100とする場合、100個のデータの平均値を求め、その平均値を代表の1点としている。
【0042】
図12は本発明に適用した、電子写真感光体の表面粗さ評価装置の一構成例を模式的に示す構成図である。図中(41)は電子写真感光体であり、(42)は表面粗さを測定するプローブを取り付けた治具、(43)は上記治具(42)を測定対象に沿って移動させる機構、(44)は表面粗さ・輪郭形状測定機、(45)は信号解析を行なうパーソナルコンピュータである。この図において、パーソナルコンピュータ(45)によって上記の多重解像度解析の計算が行なわれる。電子写真感光体がシリンダー形状の場合、感光体の表面粗さ測定は周方向でも長手方向でも適当な方向について計測することができる。
【0043】
この図は一例として示したものであり、構成は他の構成によってもかまわない。例えば、多重解像度解析はパーソナルコンピュータではなく、専用の数値計算プロセッサで行なってもよい。また、この処理を表面粗さ・輪郭形状測定機自体で行なってもよい。結果の表示は各種の方法が使用可能であり、CRTや液晶画面に表示してもよく、あるいは印字出力を行なったりしてもよい。また、他の装置に電気信号として送信してもよく、USBメモリやMOディスクに保存してもよい。
【0044】
本発明者の測定では、表面粗さ・輪郭形状測定機は東京精密社製Surfcom 1400Dを使用し、パーソナルコンピュータはIBM社製パーソナルコンピュータを使用し、Surfcom 1400DとIBM製パーソナルコンピュータの間はRS−232−Cケーブルで接続した。Surfcom 1400Dからパーソナルコンピュータに送られた表面粗さデータの処理とその多重解像度解析計算は、発明者がC言語で作成したソフトウェアで行なった。
【0045】
次に、感光体表面形状の多重解像度解析の手順について具体例によって説明する。
はじめに、写真感光体の表面形状を東京精密製Surfcom 1400Dで測定した。
ここで、一回の測定長は12mmであり、総サンプリング点数は30720であった。一度の測定では、これを四カ所測定した。測定した結果はパーソナルコンピュータに取り込み、これを発明者の作成したプログラムにより第1回目のウェーブレット変換と、そこで得た最低周波成分に対する1/40の間引き処理、そして、第2回目のウェーブレット変換を行なった。
【0046】
このようにして得た第1回目、及び第2回目の多重解像度解析結果に対し、中心線平均粗さRa、最大高さRmax、十点平均粗さRzを求めた。演算結果の一例を図13に示す。
図13において、図13(a)のグラフはSurfcom 1400Dで測定して得た元のデータであり、粗さ曲線、あるいは断面曲線と呼ぶ場合もある。
図13には14個のグラフがあるが、縦軸は表面形状の変位であり単位はμmである。
また横軸は長さであり、目盛は付けていないが測定長は12mmである。
従来の表面粗さ測定ではこのデータのみから中心線平均粗さRa、最大高さRmax、Rz等を求めていた。
【0047】
また、図13(b)の6個のグラフは第1回目の多重解像度解析(MRA−1)結果であり、最も上にあるのが最高周波成分(HHH)のグラフ、最も下にあるのが、最低周波成分(HLL)のグラフである。
【0048】
ここで、図13(b)において最も上にあるグラフ(101)は1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分であり、本発明ではこれをHHHと呼ぶ。
・グラフ(102)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHHLと呼ぶ。
・グラフ(103)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHMHと呼ぶ。
・グラフ(104)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHMLと呼ぶ。
・グラフ(105)は、1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分であり、本発明ではこれをHLHと呼ぶ。
・グラフ(106)は、1回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分であり、本発明ではこれをHLLと呼ぶ。
【0049】
本発明において、図13(a)のグラフはその周波数によって、図13(b)の6個のグラフに分離するが、その周波数分離の状態を図14に示す。
【0050】
図14において、横軸は凹凸の形状が正弦波とした場合の、長さ1mm当たりに出現する凹凸数である。また、縦軸は、各帯域に分離された場合の割合を示すものである。
図14において、(121)は1回目の多重解像度解析(MRA−1)における最高周波成分(HHH)の帯域、(122)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分(HHL)の帯域、(123)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分(HMH)の帯域、(124)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分(HML)の帯域、(125)は1回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分(HLH)の帯域、(126)は1回目の多重解像度解析における最低周波成分(HLL)の帯域である。
【0051】
図14をより詳細に説明すると、1mm当たりの凹凸数が20個以下の場合は、すべてグラフ(126)に出現することを示す。例えば、凹凸数が1mm当たり110個の場合、グラフ(124)に最も強く出現し、これは図13(b)においてはHMLに出現する。
また、凹凸数が1mm当たり220個の場合、グラフ(123)に最も強く出現し、これは図13(b)においては、HMHに出現することを示している。また、凹凸数が1mm当たり310個の場合、グラフ(122)と(123)に出現し、これは図13(b)においては、HHLとHMHの両方に出現することを示している。従って、表面粗さの周波数によって、図13(b)の6本のグラフでどこに現われるか決まってくる。言い換えると、表面粗さにおいて、細かなザラツキは図13(b)において上の方のグラフに出現し、大きな表面うねりは図13(b)において下の方のグラフに出現する。
【0052】
本発明ではこのように、表面粗さをその周波数によって分解する。これをグラフとしたものが図13(b)であるが、この周波数帯域ごとグラフからそれぞれの周波数帯域での表面粗さを求める。ここで、表面粗さとしては、中心線平均粗さRa、最大高さ Rmax、十点平均粗さRzを計算することが可能である。
【0053】
このようにして、図13(b)では、それぞれのグラフに、中心線平均粗さRa、最大高さ Rmax、十点平均粗さRzを数値で示している。
【0054】
本発明ではこのように表面粗さ・輪郭形状測定機で測定したデータその周波数によって複数のデータに分離するので、各周波数帯域における凹凸変化量を測定できる。
【0055】
本発明では、このように周波数によって図13(b)のように分離したデータから、最も低い周波数、すなわちHLLのデータを間引きする。
【0056】
本発明は間引きをどのようにするか、すなわち何個のデータから取り出すか実験によって決めればよく、間引き数を最適にすることによって図14に示す多重解像度解析における周波数帯域分離を最適化することが可能となり、目的とする周波数をその帯域の中心にとることが可能になる。
図13では40個から1個のデータを取る間引きを行った。
【0057】
間引きした結果を図15に示す。図15では縦軸は表面凹凸であり、単位はμmである。また横軸に目盛は付けていないが、長さ12mmである。
【0058】
本発明では図15のデータを更に多重解像度解析する。すなわち2回目の多重解像度解析(MRA−2)を行なう。
【0059】
図13(c)の6個のグラフは第2回目の多重解像度解析(MRA−2)結果であり、最も上にあるグラフ(107)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分であり、これをLHHと呼ぶ。
・グラフ(108)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分であり、これをLHLと呼ぶ。
・グラフ(109)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分であり、これをLMHと呼ぶ。
・グラフ(110)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分であり、これをLMLと呼ぶ。
・グラフ(111)は、2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分であり、これをLLHと呼ぶ。
・グラフ(112)は、2回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分であり、これをLLLと呼ぶ。
【0060】
本発明において、図13(c)では、その周波数によって、6個のグラフに分離しているが、その周波数分離の状態を図16に示す。
【0061】
図16において、横軸は凹凸の形状が正弦波とした場合の、長さ1mm当たりに出現する凹凸数である。また、縦軸は、各帯域に分離された場合の割合を示すものである。
図16において、(127)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分(LHH)の帯域、(128)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分(LHL)の帯域、(129)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分(LMH)の帯域、(130)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分(LML)の帯域、(131)は2回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分(LLH)の帯域、(132)は2回目の多重解像度解析における最低周波成分(LLL)の帯域である。
【0062】
図16をより詳細に説明すると、1mm当たりの凹凸数が0.2個以下の場合は、すべてグラフ(132)に出現することを示す。
例えば、凹凸数が1mm当たり11個の場合、グラフ(128)が最も高くなっているが、これは、2回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分の帯域に最も強く出現することを示しており、図13(c)においては、LMLに出現することを示している。
従って、表面粗さの周波数によって、図13(c)の6本のグラフでどこに現われるか決まってくる。
【0063】
言い換えると、表面粗さにおいて、細かなザラツキは図13(c)において上の方のグラフに出現し、大きな表面うねりは図13(c)において下の方のグラフに出現する。
【0064】
本発明ではこのように、表面粗さをその周波数によって分解する。これをグラフとしたものが図13(c)であるが、この周波数帯域ごとグラフからそれぞれの周波数帯域での表面粗さを求める。ここで、表面粗さとしては、中心線平均粗さRa(WRa)、最大高さ Rmax、十点平均粗さRzを計算することが可能である。
【0065】
このようにして電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、さらに、ここで得た最低周波成分を間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対してさらにウェーブレット変換を行なって、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、得た各周波数成分に対して、中心線平均粗さRa(WRa)、最大高さRmax、十点平均粗さRzを求めた結果を表1に示す。また、各帯域の範囲を以下に記す。
【0066】
【表1】
HHH:凹凸の一周期の長さが0.3μm〜3μmの帯域
HHL:凹凸の一周期の長さが1μm〜6μmの帯域
HMH:凹凸の一周期の長さが2μm〜13μmの帯域
HML:凹凸の一周期の長さが4μm〜25μmの帯域
HLH:凹凸の一周期の長さが10μm〜50μmの帯域
HLL:凹凸の一周期の長さが24μm〜99μmの帯域
LHH:凹凸の一周期の長さが26μm〜106μmの帯域
LHL:凹凸の一周期の長さが53μm〜183μmの帯域
LMH:凹凸の一周期の長さが106μm〜318μmの帯域
LML:凹凸の一周期の長さが214μm〜551μmの帯域
LLH:凹凸の一周期の長さが431μm〜954μmの帯域
LLL:凹凸の一周期の長さが867μm〜1654μmの帯域
【0067】
先の図15の断面曲線について、本発明の多重解像度解析結果から求めた表面粗さを各信号順にプロットし線で結ぶ。ここで、LHH成分は算術上、突出した値になるため、この帯域の多重解像度解析結果から求めた表面粗さを省略している。本発明ではこのプロファイルを表面粗さスペクトルまたは粗さスペクトルと称する。
【0068】
このウェーブレット変換による多重解像度解析により、種々、粗面化を施した感光体を後述の方法により固体潤滑剤の塗布性を評価した。発明者が考案した固体潤滑剤塗布性に及ぼす感光体の表面形状効果を検証する目的で、固体潤滑剤塗布性評価値について、感光体断面曲線の各周波数帯域の中心線表面粗さの中で最も影響する周波数帯域を統計的手法の決定木分析から特定した。多変量解析は統計ソフトウェアSAS Institute社のJMP Ver.5.01aを用いた。その結果、HMHとLHLのWRaが相関が高いことがわかった。
【0069】
感光体の粗面化は表面層塗料へフィラー等の形状制御が可能な薬品を加えたり、製造条件を工夫したり、機械加工を施す等の種々の方策によって達成できる。しかしながら、これらの方策の諸条件で如何なる表面形状が得られるかは従来からおよそ明らかにされていない。
発明者は、種々の粗面形状を有する電子写真感光体について、その固体潤滑剤塗布性評価値とWRaとの関係をみたところ、発明者の考案を支持する相関性が得られることが確かめられ、本発明を完成するに至った。
【0070】
すなわち、本発明によれば、前記(1)項〜(11)項に記載の電子写真感光体、画像形成装置、プロセスカートリッジが提供される。
(1)は既存の有機感光体に対して、発明者が後述する種々の粗面形状を有する感光体を作製したなかで、潤滑剤の塗布性が優れる感光体に特徴的な形状規定をウェーブレット変換による解析で定義されたものである。(1)で定義される感光体の表面形状は、発明者が潤滑剤の塗布性に優れると考案した形状とよく合致している。WRa(HMH)が0.002μm〜0.004μmであることで、入力される潤滑剤の横滑りを防止され、入力された粒状の潤滑剤を効率よく潰し、表面に均されると思われる。WRa(HMH)が0.002μm未満であると、上記の効果が得られにくく、0.004μmを超えると当接するブレードのエッジにダメージを与えてしまい、経時では本発明の効果が得られなくなってしまう。一方、WRa(LHL)が0.002μm〜0.010μmであることで、感光体表面に入力される潤滑剤に対して、潤滑剤の大きな液溜まりの形成や液滴化の成長を阻害し、潤滑剤を感光体表面に万遍なく行き渡らせる機能を発現していると考えられる。WRa(LHL)が0.010μmを超えると、劣化した潤滑剤が感光体表面から除去されにくくなり、結果として感光体表面の摩擦係数の増大や画像流れを引き起こしてしまう。WRa(LHL)の下限については特に制限はないが、今回実施したものの中には0.002μm未満のものは得られなかった。これら二つの周波数成分の条件を満たすことで、潤滑剤塗布性を高めていると考えられる。
(2)は感光体表面に特別な形状を付与することができる。これにより感光体表面の潤滑剤の付着効率を高められる効果が享受される。使用されるフィラーは、無機微粒子や有機微粒子いずれでも構わない。適当な表面形状を形成させたり、表面層の誘電率を調整したりする目的で異種のフィラーを混合使用することも有利である。一方、本発明の表面形状を実現するためには、フィラーの分散性をコントロールすることが重要である。そのため、添加するフィラー種や添加量に応じて、分散剤の種類や添加量、分散条件などを最適化することが求められる。フィラー粒径は多くの場合、0.01μm以上2μm以下、より好ましくは0.03μm以上1.5μm以下とすることでトゲの様な極端な凹凸形成を抑制できるため、(1)に合致する形状を形成し易く有利である。また、感光体と摺擦する他部材へのダメージを緩和し易く有利である。同じ理由からフィラーの含有量は表面層の1wt%以上50wt%以下、より好ましくは10wt%以上30wt%以下が良い。
(3)は表面層の粗面化の方策を限定するものであり、これにより、本発明の固体潤滑剤塗布性に優れる表面形状の形成が実現できる。
(4)は表面が架橋樹脂である特徴から初期の電子写真感光体の表面形状を永らく持続することが可能となる。架橋樹脂を形成するモノマーは制限されないが、ビニル構造単位を有するものやメラミン構造単位を有するものは配合比率の制約が少ないため、設計上、極めて有利である。
(5)は感光体表面に架橋樹脂を用いるもので、上記の耐熱性の向上や特別な表面形状の形成に有利である。また、架橋密度の高い架橋樹脂膜が形成されるため、耐摩耗性にも格別に優れた性状が享受される。このような性状は通常、トリメチロールプロパントリアクリレート構造単位が架橋樹脂表面層の全固形分中、10wt%以上50wt%以下とすると得られやすく、より好ましくは15wt%以上30wt%以下が有利である。
(6)は、電子写真感光体の層構成を限定するもので、長期に渡って画像形成を成すにあたり高い安定性が享受される。
(7)は、画像形成装置に係るもので、長期に渡る画像形成において高い安定性が享受される。
(8)は画像形成装置の現像剤に重合トナーを用いることを限定するもので、電子写真感光体の固体潤滑剤塗布性の向上と装置の高画質化や環境性能の向上が享受される。
(9)は固体潤滑剤をブラシで掻き取り、そのブラシで感光体表面に掻き取った固体潤滑剤を感光体表面に入力する画像形成装置について、電子写真感光体は本発明の条件を満たす感光体を適用することで、従来よりも高い固体潤滑剤の受容性が獲得できる。
(10)は画像形成装置を少なくとも2色以上の現像ステーションを有し、かつ、タンデム方式であってさらに重合トナーを用いて現像するものに限定するもので、電子写真感光体の固体潤滑剤塗布性の向上と画像形成プロセスの高速化が享受される。
(11)は画像形成用プロセスカートリッジに係るもので、電子写真感光体の固体潤滑剤塗布性が向上し、画像形成装置本体以上の寿命を達成することができる。このため、プロセスカートリッジの再利用が可能となり、省資源化が享受される。
【0071】
以下、図面を参照しつつ本発明の電子写真感光体について、より詳細に説明する。
図7(a)は本発明のさらに別の層構成を有する電子写真感光体の一例を模式的に示す断面図であり、導電性支持体(21)上に電荷発生層(25)と電荷輸送層(26)と表面層(28)が設けられている。
図7(b)は本発明のさらに別の層構成を有する電子写真感光体の一例を模式的に示す断面図であり、導電性支持体(21)と電荷発生層(25)の間に下引き層(24)が設けられ、電荷発生層(25)の上に電荷輸送層(26)と表面層(28)が設けられている。
【0072】
−導電性支持体−
導電性支持体(21)としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金、鉄等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の酸化物を、蒸着又はスパッタリングによりフィルム状又は円筒状のプラスチック、紙等に被覆したもの、或いはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の板、及び、それらを、Drawing Ironing法、Impact Ironing法、Extruded Ironing法、Extruded Drawing法、切削法等の工法により素管化後、切削、超仕上げ、研磨等により表面処理した管等を使用することができる。
【0073】
−下引き層−
本発明に用いられる電子写真感光体には、導電性支持体と感光層との間に下引き層(24)を設けることができる。下引き層は、接着性の向上、モアレの防止、上層の塗工性の改良、導電性支持体からの電荷注入の防止等の目的で設けられる。
下引き層は通常、樹脂を主成分とする。通常、下引き層の上に感光層を塗布するため、下引き層に用いる樹脂は有機溶剤に難溶である熱硬化性樹脂が相応し易い。特に、ポリウレタン、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂は以上の目的を十分に満たすものが多く、特に好ましい材料である。樹脂はテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いて適度に希釈したものを塗料とすることができる。
【0074】
また、下引き層には、伝導度の調節やモアレを防止するために、金属、または金属酸化物等の微粒子を加えてもよい。特に酸化チタンが好ましく用いられる。
微粒子はテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル等により分散し、分散液と樹脂成分を混合した塗料とする。
【0075】
下引き層は以上の塗料を浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法等で支持体上に成膜する。必要な場合、加熱硬化することで形成される。
下引き層の膜厚は2〜5μm程度が適当になるケースが多い。感光体の残留電位の蓄積が大きくなる場合、3μm未満にするとよい。
【0076】
本発明における感光層は、電荷発生層と電荷輸送層を順次積層させた積層型感光層が好適である。
【0077】
−電荷発生層−
積層型感光体における各層のうち、電荷発生層(25)について説明する。電荷発生層は、積層型感光層の一部を指し、露光によって電荷を発生する機能をもつ。この層は含有される化合物のうち、電荷発生物質を主成分とする。電荷発生層は必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
【0078】
無機系材料としては、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等が挙げられる。アモルファスシリコンにおいては、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、リン原子等をドープしたものが好ましく用いられる。
【0079】
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができ、例えば、チタニルフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン等の金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、フルオレノン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、ペリレン系顔料等が挙げられる。このうち、金属フタロシアニン、フルオレノン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有する対称型若しくは非対称型のアゾ顔料およびペリレン系顔料は電荷発生の量子効率が軒並み高く、本発明に用いる材料として好適である。これらの電荷発生物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0080】
電荷発生層に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、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、ポリアリレート、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等が挙げられる。また、後述する高分子電荷輸送物質を用いることもできる。このうちポリビニルブチラールが使用されることが多く、有用である。これらのバインダー樹脂は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0081】
電荷発生層を形成する方法としては、大きく分けて真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法がある。
前者の方法には、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)法等があり、上述した無機系材料や有機系材料からなる層が良好に形成できる。
また、キャスティング法によって電荷発生層を設けるには、上述した無機系又は有機系電荷発生物質を、必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗布すればよい。このうちの溶媒として、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノンは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。塗布は、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法等により行なうことができる。
【0082】
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は通常、0.01〜5μm程度が適当である。
残留電位の低減や高感度化が必要となる場合、電荷発生層は厚膜化するとこれらの特性が改良されることが多い。反面、帯電電荷の保持性や空間電荷の形成等帯電性の劣化を来すことも多い。これらのバランスから電荷発生層の膜厚は0.05〜2μmの範囲がより好ましい。
【0083】
また、必要により、電荷発生層中に後述する酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物およびレベリング剤を添加することもできる。これらの化合物は単独または2種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物およびレベリング剤を併用すると感度劣化を来すケースが多い。このため、これらの使用量は概して、0.1〜20phr、好ましくは、0.1〜10phr、レベリング剤の使用量は、0.001〜0.1phr程度が適当である。
【0084】
−電荷輸送層−
電荷輸送層は電荷発生層で生成した電荷を注入、輸送し、帯電によって設けられた感光体の表面電荷を中和する機能を担う積層型感光層の一部を指す。電荷輸送層の主成分は電荷輸送成分とこれを結着するバインダー成分ということができる。
【0085】
電荷輸送物質に用いることのできる材料としては、低分子型の電子輸送物質、正孔輸送物質及び高分子電荷輸送物質が挙げられる。
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が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0086】
正孔輸送物質としては、電子供与性物質が好ましく用いられる。その例としては、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。これらの正孔輸送物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
【0087】
また、以下に表される高分子電荷輸送物質を用いることができる。たとえば、ポリ−N−ビニルカルバゾール等のカルバゾ−ル環を有する重合体、特許文献7の特開昭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、特許文献8の特開昭63−285552号公報等に例示されるポリシリレン重合体、特許文献39の特開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が挙げられる。これらの高分子電荷輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。特に特許文献39の例示化合物は静電特性面の性能が良好であり有用である。
【0088】
高分子電荷輸送物質は架橋型樹脂表面層を積層する際、低分子型の電荷輸送物質と比べて、架橋型樹脂表面層へ電荷輸送層を構成する成分の滲みだしが少なく、架橋型樹脂表面層の硬化不良を防止するのに適当な材料である。また、電荷輸送物質の高分子量化により耐熱性にも優れる性状から、架橋型樹脂表面層を成膜する際の硬化熱による劣化が少なく有利である。
【0089】
電荷輸送層のバインダー成分として用いることのできる高分子化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。このうち、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネートは電荷輸送成分のバインダー成分として用いる場合、電荷移動特性が良好な性能を示すものが多く、有用である。
また、電荷輸送層はこの上層に架橋型樹脂表面層が積層されるため、電荷輸送層は従来型の電荷輸送層に対する機械強度の必要性が要求されない。このため、ポリスチレン等、透明性が高いものの機械強度が多少低い材料で従来技術では適用が難しいとされた材料も、電荷輸送層のバインダー成分として有効に利用することができる。
【0090】
これらの高分子化合物は単独又は2種以上の混合物として、或いはそれらの原料モノマー2種以上からなる共重合体として、さらには、電荷輸送物質と共重合化して用いることができる。
【0091】
電荷輸送層の改質に際して電気的に不活性な高分子化合物を用いる場合にはフルオレン等の嵩高い骨格をもつカルドポリマー型のポリエステル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、C型ポリカーボネートのようなビスフェノール型のポリカーボネートに対してフェノール成分の3,3’部位がアルキル置換されたポリカーボネート、ビスフェノールAのジェミナルメチル基が炭素数2以上の長鎖のアルキル基で置換されたポリカーボネート、ビフェニルまたはビフェニルエーテル骨格をもつポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクトンの様な長鎖アルキル骨格を有するポリカーボネート(例えば、特許文献40の特開平7−292095号公報に記載)やアクリル樹脂、ポリスチレン、水素化ブタジエンが有効である。
【0092】
ここで電気的に不活性な高分子化合物とは、トリアリールアミン構造のような光導電性を示す化学構造を含まない高分子化合物を指す。これらの樹脂を添加剤としてバインダー樹脂と併用する場合、光減衰感度の制約から、その添加量は、電荷輸送層の全固形分に対して50wt%以下とすることが好ましい。
【0093】
低分子型の電荷輸送物質を用いる場合、その使用量は40〜200phr、好ましくは70〜100phr程度が適当である。また、高分子電荷輸送物質を用いる場合、電荷輸送成分100重量部に対して樹脂成分が0〜200重量部、好ましくは80〜150重量部程度の割合で共重合された材料が好ましく用いられる。
【0094】
また電荷輸送層に2種以上の電荷輸送物質を含有させる場合、これらのイオン化ポテンシャル差は小さい方が好ましく、具体的にはイオン化ポテンシャル差を0.10eV以下とすることにより、一方の電荷輸送物質が他方の電荷輸送物質の電荷トラップとなることを防止することができる。
このイオン化ポテンシャルの関係は電荷輸送層に含有する電荷輸送物質と後述する硬化性電荷輸送物質との関係についても同様にこれらの差は0.10eVにするとよい。なお、本発明における電荷輸送物質のイオン化ポテンシャル値は理研計器社製大気雰囲気型紫外線光電子分析装置AC−1により一般的な方法で計測して得られた数値である。
【0095】
高感度化を満足させるには電荷輸送成分の配合量を70phr以上とすることが好ましい。また、電荷輸送物質としてα−フェニルスチルベン化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物の単量体、二量体およびこれらの構造を主鎖または側鎖に有する高分子電荷輸送物質は電荷移動度の高い材料が多く有用である。
【0096】
電荷輸送層塗料を調製する際に使用できる分散溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、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、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族類、クロロベンゼン、ジクロロメタン等のハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類等を挙げることができる。このうち、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノンは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。これらの溶媒は単独としてまたは混合して用いることができる。
【0097】
電荷輸送層は電荷輸送成分とバインダー成分を主成分とする混合物ないし共重合体を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。塗工方法としては浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコータ法、グラビア塗工法、ノズルコート法、スクリーン印刷法等が採用される。
【0098】
電荷輸送層の上層には、架橋型樹脂表面層が積層されているため、この構成における電荷輸送層の膜厚は、実使用上の膜削れを考慮した電荷輸送層の厚膜化の設計が不要でる。
電荷輸送層の膜厚は、実用上、必要とされる感度と帯電能を確保する都合、10〜40μm程度が適当であり、より好ましくは15〜30μm程度が適当である。
【0099】
また、必要により、電荷輸送層中に後述する酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物およびレベリング剤を添加することもできる。これらの化合物は単独または2種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物およびレベリング剤を併用すると感度劣化を来すケースが多い。このため、これらの使用量は概して、0.1〜20phr、好ましくは、0.1〜10phr、レベリング剤の使用量は、0.001〜0.1phr程度が適当である。
【0100】
−表面層−
表面層は感光体表面に製膜される保護層を指す。この保護層には、表面形状の持続性の観点から架橋樹脂を用いることが好ましい。この保護層は塗料がコーティングされた後、重縮合反応によって架橋構造の樹脂が製膜される。樹脂膜が架橋構造をもつため感光体各層の中で最も耐摩耗性が強靱である。また、架橋性の電荷輸送材料が配合されるため電荷輸送層と類似の電荷輸送性を示す。
【0101】
(ラジカル重合性材料成分)
本発明では感光体表面にシリカ微粒子を用いることに起因する画像流れを解消する目的で特にトリメチロールプロパントリアクリレートを用いることが極めて好ましい。トリメチロールプロパンの利用は他に感光体表面の耐摩耗性の強化にも優れる。
【0102】
3官能以上のバインダー成分は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ないしジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有させるとよい。これにより架橋膜自体の耐摩耗性が向上したり、強靱性が増大したりすることが多い。
電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーは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が好ましい。
これらは東京化成社等の試薬メーカー、日本化薬社KAYARD DPCAシリーズ、同DPHAシリーズ等を入手することができる。
【0103】
また、硬化を促進させたり、安定化させたりするためにチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社イルガキュア184等の開始剤を全固形分に対して5〜10wt%程度加えてもよい。
架橋性の電荷輸送材料としては、アクリロイルオキシ基やスチレン基を有する連鎖重合系の化合物、水酸基や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が挙げられ、電荷輸送構造を含み(メタ)アクリロイルオキシ基を一つ以上有する化合物が利用できる。また、電荷輸送構造を含まない(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有するモノマーやオリゴマーと併用した組成の構成にしても良い。少なくとも塗工液中にこのような化合物を含有させて表面層を形成し、熱、光、或いは電子線、γ線等の放射線によるエネルギーを与えて架橋し硬化させてできる。例えば、以下の一般式(1)にある電荷輸送性化合物が挙げられる。
【0104】
【化1】
(式中、d、e、fはそれぞれ0または1の整数、R13は水素原子、メチル基を表し、R14、R15は水素原子以外の置換基で炭素数1〜6のアルキル基を表し、複数の場合は異なってもよい。g、hは0〜3の整数を表す。Zは単結合、メチレン基、エチレン基、下記構造を表す。)
【0105】
【化2】
【0106】
具体的な化合物群として以下のものが挙げられる。
【0107】
【表2−1】
【0108】
【表2−2】
【0109】
【表2−3】
【0110】
架橋樹脂表面層塗料を調製する際に使用する分散溶媒はモノマーを十分に溶解するものが好ましく、上述のエーテル類、芳香族類、ハロゲン類、エステル類の他、エトキシエタノールのようなセロソルブ類、1−メトキシ−2−プロパノールのようなプロピレングリコール類を挙げることができる。このうち、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−プロパノールは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。これらの溶媒は単独としてまたは混合して用いることができる。
【0111】
架橋樹脂表面層塗料のコーティングとして、浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコータ法、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。
多くの場合、塗料はポットライフが長くないため、少量の塗料で必要な分量のコーティングができる手段が環境への配慮とコスト面で有利となる。このうちスプレー塗工法とリングコート法が好適である。更に本発明の特別な形状を付与するためにインクジェット方式を用いると良い。
【0112】
架橋樹脂表面層を製膜する際、主に紫外光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照射光源が利用できる。また、ラジカル重合性含有物や光重合開始剤の吸収波長に合わせ可視光光源の選択も可能である。照射光量は50mW/cm2以上、1000mW/cm2以下が好ましく、50mW/cm2未満では硬化反応に時間を要する。1000mW/cm2より強いと反応の進行が不均一となり、架橋型電荷輸送層表面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。また、急激な架橋により内部応力が大きくなり、クラックや膜剥がれの原因となる。
【0113】
必要により、架橋樹脂表面層中に電荷発生層で記載した酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物およびレベリング剤、また電荷輸送層で記載した高分子化合物を添加することもできる。これらの化合物は単独または二種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物およびレベリング剤を併用すると感度劣化を来すケースが多い。このため、これらの使用量は概して塗料総固形分中の0.1〜20wt%、好ましくは0.1〜10wt%、レベリング剤の使用量は0.1〜5wt%程度が適当である。
【0114】
表面層の膜厚は3〜15μm程度が適当である。下限は製膜コストに対する効果度合いから算定される値であり、上限は帯電安定性や光減衰感度等の静電特性と膜質の均質性から設定される。
【0115】
(粗面化)
本発明ではWRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下であることが重要である。このための感光体表面の粗面化が必要となる。この具体的な方策として、表面層へのフィラーの配合、ゾル−ゲル系塗料の配合や種々ガラス転移点の異なる樹脂のポリマーブレンド、有機微粒子の添加などの方法が挙げられる。他に、表面層形成後に追加工として、サンドブラスト処理やラッピングフィルム等の研磨紙で表面研磨する手段も考えられる。具体的な方策は実施例にて説明する。
【0116】
[画像形成装置の形態]
以下、図面に沿って本発明で用いられる画像形成装置を説明する。本発明の画像形成装置には後述する固体潤滑剤を感光体表面に入力する手段が取り付けられる。簡単のため、この手段は画像形成装置の説明の後に別に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置を説明するための概略図であり、後述するような変形例も本発明の範疇に属するものである。
【0117】
図1において、感光体(11)は、表面層を積層する電子写真感光体である。感光体(11)はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
帯電手段(12)は、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)、帯電ローラを始めとする公知の手段が用いられる。帯電手段は、消費電力の低減の観点から、感光体に対し接触もしくは近接配置したものが良好に用いられる。中でも、帯電手段への汚染を防止するため、感光体と帯電手段表面の間に適度な空隙を有する感光体近傍に近接配置された帯電機構が望ましい。転写手段(16)には、一般に上記の帯電器を使用できるが、転写チャージャーと分離チャージャーを併用したものが効果的である。
【0118】
露光手段(13)、除電手段(1A)等に用いられる光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般を挙げることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
【0119】
現像手段(14)により感光体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、感光体上に残存するトナーも生ずる。このようなトナーは、クリーニング手段(17)により、感光体より除去される。クリーニング手段は、ゴム製のクリーニングブレードやファーブラシ、マグファーブラシ等のブラシ等を用いることができる。
【0120】
電子写真感光体に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。かかる現像手段には、公知の方法が適用され、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。
【0121】
図2には、本発明による電子写真プロセスの別の例を示す。図2において、感光体(11)は表面層を積層する電子写真感光体である。感光体(11)はベルト状の形状を示しているが、ドラム状、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。感光体(11)は駆動手段(1C)により駆動され、帯電手段(12)による帯電、露光手段(13)による像露光、現像(図示せず)、転写手段(16)による転写、クリーニング前露光手段によるクリーニング前露光、クリーニング手段(17)によるクリーニング、除電手段(1A)による除電が繰返し行なわれる。図2においては、感光体(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なわれる。
【0122】
以上の電子写真プロセスは、本発明における実施形態を例示するものであって、もちろん他の実施形態も可能である。例えば、図2において支持体側よりクリーニング前露光を行なっているが、これは感光層側から行なってもよいし、また、像露光、除電光の照射を支持体側から行なってもよい。一方、光照射工程は、像露光、クリーニング前露光、除電露光が図示されているが、他に転写前露光、像露光のプレ露光、およびその他公知の光照射工程を設けて、感光体に光照射を行なうこともできる。
【0123】
また、以上に示すような画像形成手段は、複写機、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。プロセスカートリッジの形状は多く挙げられるが、一般的な例として、図3に示すものが挙げられる。感光体(11)はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
【0124】
図4には本発明による画像形成装置の別の例を示す。この画像形成装置では、感光体(11)の周囲に帯電手段(12)、露光手段(13)、ブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Y)の色毎の現像手段(14Bk、14C、14M、14Y)、中間転写体である中間転写ベルト(1F)、クリーニング手段(17)が順に配置されている。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。感光体(11)は、表面層を積層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、画像形成を行なう色の現像手段のみが駆動される。感光体(11)上に形成されたトナー像は中間転写ベルト(1F)の内側に配置された第1の転写手段(1D)により、中間転写ベルト(1F)上に転写される。第1の転写手段(1D)は感光体(11)に対して接離可能に配置されており、転写動作時のみ中間転写ベルト(1F)を感光体(11)に当接させる。各色の画像形成を順次行ない、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、定着手段(19)により定着されて画像が形成される。第2の転写手段(1E)も中間転写ベルト(1F)に対して接離可能に配置され、転写動作時のみ中間転写ベルト(1F)に当接する。
【0125】
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4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長がある。このような中間転写方式は図4に示す装置に限らず前述の図1、図2、図3および後述する図5(具体例を図6に記す。)に記すような画像形成装置に適用することができる。
【0126】
図5には本発明による画像形成装置の別の例を示す。この画像形成装置は、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色を用いるタイプとされ、色毎に画像形成部が配設されている。また、各色の感光体(11Y、11M、11C、11Bk)が設けられている。この画像形成装置に用いられる感光体11は、表面層を積層する電子写真感光体である。各感光体(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)等が配設されている。また、直線上に配設された各感光体(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)を挟んで各感光体(1Y、1M、1C、1Bk)に対向する転写位置には転写手段(16)が配設されている。
【0127】
図5の形態のようなタンデム方式の画像形成装置は、色毎に感光体(1Y、1M、1C、1Bk)を持ち、各色のトナー像を搬送転写ベルト(1G)に保持された印刷メディア(18)に順次転写するため、感光体を一つしか持たないフルカラー画像形成装置に比べ、はるかに高速のフルカラー画像の出力が可能となる。
【0128】
(固体潤滑剤供給)
本発明では、図9に示すように潤滑剤(3A)を感光体表面に供給するための潤滑剤供給手段として、潤滑剤塗布装置(3C)を上記の画像形成装置の全てについて設けている。
この潤滑剤塗布装置は、塗布部材としてのファーブラシ(3B)、固体潤滑剤(3A)、潤滑剤をファーブラシ方向に押圧するための加圧バネ(3D)を有している。このときの固体潤滑剤(3A)はバー状に成型された固体潤滑剤である。ファーブラシ(3B)は感光体表面にブラシ先端が当接しており、軸を中心に回転することによって固体潤滑剤(3A)を一端ブラシに汲み上げ、感光体表面との当接位置までブラシ上に担持搬送して感光体表面に塗布する。
【0129】
また、経時で固体潤滑剤(3A)がファーブラシ(41)に掻き削られて減少してもファーブラシ(3B)に接触しなくならないように、加圧バネ(3D)によって所定の圧力で固体潤滑剤(3A)がファーブラシ(3B)側に押圧されている。これによって、微量の固体潤滑剤(3A)でも常に均一にファーブラシ(3B)に汲み上げられる。
【0130】
また、感光体表面に付着した固体潤滑剤の定着性を高めるための固体潤滑剤定着手段を設けてもよい。この手段はクリーニングブレードのような板をトレーリング方式またはカウンター方式で感光体に押し合てる手段がある。
【0131】
固体潤滑剤(3A)としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられるが、特に感光体(1)の摩擦係数を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。
【実施例】
【0132】
以下、実施例によって本発明を更に詳細かつ具体的に説明する。
実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中において使用する「部」は、すべて重量部を表わす。
始めに、本発明に関わる試験と測定方法について述べる。
【0133】
(1)感光体表面形状の測定
表面粗さ・輪郭形状測定機(東京精密社、Surfcom 1400D)にて、電子写真感光体表面をピックアップ:E−DT−S02Aを取り付けて、測定長さ12mm、測定速度;0.06mm/sの条件で1つの感光体につき4箇所測定した。都度、感光体断面曲線のテキストデータを収録し、ウェーブレット変換による多重解像度解析を行なった。
これから得られる表面粗さパラメーター4箇所分の平均値を各周波数成分のWRaとした。
【0134】
(2)耐久試験
(i)クリーニングブレード摩耗量
試験終了後に回収したクリーニングブレードの先端部分をレーザー顕微鏡(キーエンス社VK−8500)で観察した。ゴム板でつくられるクリーニングブレードの先端は感光体との摺擦で感光体の移動方向に引き込まれる。このため、クリーニングブレードは先端から引き込まれて感光体と接触する部分が摩耗するため、回収したクリーニングブレードの摩耗は先端から離れた部分がえぐれた様に摩耗する。先端からえぐれた長さをえぐれ開始点として摩耗具合を評価した。評価は以下の基準で行った。
○:クリーニングブレードの先端(エッジ)が残っている状態
△:エッジはなくなっているが、摩耗量が飽和していない状態
×:摩耗量が大きく、ほぼ飽和している状態
(ii)潤滑剤消費量
試験前と試験終了後の固体潤滑剤の重量を測定し、試験中によって消費した潤滑剤の重量を測定した。以下の基準で評価した。
○:潤滑剤の消費量が0.8g以下
△:潤滑剤の消費量が0.8〜2.4g
×:潤滑剤の消費量が2.4g以上
(iii)画像評価
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。
○:優れている
△:僅かにくすんだ感触を受けるが実際の使用では問題ない
×:くすんだ感触を受ける。
【実施例1】
【0135】
Al製支持体(外径40mmφ)に、乾燥後の膜厚が3.5μmになるように浸漬法で塗工し、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部
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂 4部
(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業製)
酸化チタン 40部
(CR−EL:石原産業)
メチルエチルケトン 50部
【0136】
この下引き層上に下記構造のビスアゾ顔料を含む電荷発生層塗工液に浸漬塗工し、加熱乾燥させ、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
・電荷発生層用塗工液
下記構造のビスアゾ顔料 2.5部
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC製) 0.5部
シクロヘキサノン 200部
メチルエチルケトン 80部
【0137】
【化3】
【0138】
この電荷発生層上に下記構造の電荷輸送層用塗工液を用いて、浸積塗工し、加熱乾燥させ、膜厚22μmの電荷輸送層とした。
・電荷輸送層用塗工液
ビスフェーノルZ型ポリカーボネート 10部
下記構造の低分子電荷輸送物質 10部
テトラヒドロフラン 80部
1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液 0.2部
(KF50−100CS、信越化学工業製)
【0139】
【化4】
【0140】
電荷輸送層上に下記構成の架橋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/cm2、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、このドラムと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/cm2(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、アルミニウムドラム内に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、5.0μmの架橋樹脂表面層を設け本発明の電子写真感光体を得た。
【0141】
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・有機微粒子 1部
(綜研化学社製、MP300)
【0142】
【化5】
【実施例2】
【0143】
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料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得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.25部
(住友化学社製、AA−03)
・分散剤 0.23部
(共栄社化学製、DOPA−33)
【0144】
【化6】
【実施例3】
【0145】
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料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得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.23部
(住友化学社製、AA−03)
・分散剤 0.22部
(共栄社化学製、WK−13E)
【0146】
【化7】
【実施例4】
【0147】
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料に変更し、さらに表面に以下の加工を施したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
【0148】
【化8】
【0149】
[表面加工]
アルミナを砥粒として表面に保持したラッピングフィルム(住友3M社製)を用意した。
自作の感光体磨耗試験機にセットし、ラッピングフィルムを自動的に送り込むことで、感光体の周面に粗さを与えることができる。その概要を図15に示す。粗さの程度はラッピングフィルムの表面粗さ(Ra)、加圧ローラーゴム硬度、ラッピングフィルム送り速度(m/h)、ドラム回転速度(rpm)にて調整できる。また、同時にドラムを長手方向に移動させた。条件は、ドラム回転数を30rpmに、ドラムの長手方向の移動速度を110mm/s、加圧ローラーゴム硬度を60°、加圧ローラ振れ精度を30μm、ラッピングフィルムの粗さを#2000に、ラッピングフィルムの送り速度を2m/hに、加工回数は1回とした。
【実施例5】
【0150】
実施例4の電子写真感光体において表面層の形成をせずに作成し、その上に実施例4と同様の表面加工を施した以外は実施例4と同様にして電子写真感光体を得た。
【実施例6】
【0151】
実施例1の電子写真感光体において、表面層を形成後に実施例4と同様の表面加工を施した以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
【0152】
[比較例1]
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料に変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
【0153】
【化9】
【0154】
[比較例2]
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料に変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.25部
(AA−3、住友化学社製)
・分散剤 0.23部
(ビックケミー社、BYK−P104)
【0155】
【化10】
【0156】
[比較例3]
実施例1の電子写真感光体の表面層用塗料を以下の塗料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得た。
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
・α−アルミナ 2.25部
(住友化学社製、AA−03)
・分散剤 0.23部
(共栄社化学製、WK−13E)
【0157】
【化11】
【0158】
[比較例4]
実施例1の電子写真感光体の電荷輸送層まで同様に作成し、その後表面に以下の条件で溶剤を吹き付け、さらにその上に以下の表面層用塗料を塗布した以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を得た。
【0159】
[電荷輸送層の粗面化]
電荷輸送層上にテトラヒドロフランを、ドラム回転速度;160rpm、スプレーガン送り速度;5.8mm/s、吐出量4.5ml/min、吹きつけ圧力;1.0kgf/cm2、吹きつけ回数;2回の条件でスプレー塗工を行い、10分間の乾燥を行った。
【0160】
・架橋表面層塗工液
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
下記の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 9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・ケミカルズ製)
テトラヒドロフラン 100部
【0161】
【化12】
【0162】
[比較例5]
実施例1における表面層塗料を以下のものに変更した以外は、実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。
・表面層塗工液
・Z型ポリカーボネート(パンライトTS−2050、帝人化成社製) 10重量部
・下記構造の低分子電荷輸送物質 7重量部
・α−アルミナ 5.7重量部
(住友化学社、スミコランダム AA−03)
・分散剤(ビックケミー社、BYK−P104) 0.014重量部
テトラヒドロフラン 280重量部
シクロヘキサノン 80重量部
【0163】
【化13】
【0164】
[比較例6]
実施例4における電子写真感光体の作成において、表面加工に使用するラッピングフィルムの粗さを#800とした以外は実施例4と同様に電子写真感光体を作成した。
【0165】
以上のようにして作製した実施例1〜6および比較例1〜6の電子写真感光体の各周波数成分におけるWRaを図18〜図29に示す。また、ウェーブレット変換後のLHLとHMH帯域のWRaを以下の表3に示す。
【0166】
【表3】
【0167】
以上のようにして作製した実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例5の直径φ40mmの感光体ドラムを実装用にした後、画像形成装置画像形成装置(IPSiO SP C811、リコー社製)のブラック現像ステーションに搭載し、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枚ずつ印刷する条件で通算7万枚、コピー用紙(My Paper A4、NBSリコー社品)にプリントアウトした。トナーと現像剤はIPSiO SP C811純正品を使用した。トナーは重合トナーである。
【0168】
感光体ユニットは純正品を使用した。帯電ローラの印加電圧はAC成分としてピーク間電圧1.5kV、周波数0.9kHzを選択した。また、DC成分は試験開始時の感光体の帯電電位が−700Vとなるようなバイアスを設定し、試験終了に至るまでこの帯電条件で試験を行った。また、現像バイアスは−500Vとした。なお、この装置において、除電手段は設けていない。また、クリーニング手段は純正品を印刷枚数が5万枚ごとに未使用品に変えて試験を行った。試験終了後、カラーテストチャートをPPC用紙TYPE−6200A3に複写印刷した。試験環境は25℃/55%RHであった。
以上の実施例と比較例について画像評価結果を表4に示す。
【0169】
【表4】
【0170】
実施例1〜6は、耐久試験後のプリント画像は高品質である。また、クリーニングブレードのえぐれ摩耗も小さく、潤滑剤の消費量も少なく、効率性に優れている。
比較例1と3は、WRa(LHL)が0.002μm以下であるが、WRa(HMH)が0.002μm以下であるため、潤滑剤が感光体上に引き伸ばされにくく、十分な潤滑性が得られにくかった。
比較例2と5と6は、WRa(HMH)は0.002μm以上であるが、WRa(LHL)が0.002μm以上であるため、感光体上で寿命を迎えた潤滑剤を除去することが難しく、出力画像に乱れが生じた。
比較例4は、WRa(HMH)が0.002μm以下で、WRa(LHL)が0.002μm以上であるため、表面に潤滑剤を引き伸ばし、また除去する能力に乏しく、クリーニングブレード摩耗、潤滑剤の消費量、出力画像評価共に悪かった。
【0171】
本発明では、固体潤滑剤の付着性には適当な粗面形状が存在し、その条件として、塗布ブラシから掻き取られた固体潤滑剤の粉体が電子写真感光体上を横滑りさせない機能と塗布ブレードに適度な線圧変動をもたらす機能を電子写真感光体の粗面化によって発現させることを考案した。
【符号の説明】
【0172】
<図1〜6について>
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
<図7について>
21 導電性支持体
24 下引き層
25 電荷発生層
26 電荷輸送層
28 表面層
<図12について>
41 測定対象である電子写真感光体
42 表面粗さを測定するプローブを取り付けた治具
43 上記治具を測定対象に沿って移動させる機構
44 表面粗さ計
45 信号解析を行なうパーソナルコンピュータ
<図13について>
101 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分
102 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分
103 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分
104 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分
105 1回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分
106 1回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分
107 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分
108 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より1つ低い周波数成分
109 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より2つ低い周波数成分
110 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より3つ低い周波数成分
111 2回目の多重解像度解析結果の最高周波数成分より4つ低い周波数成分
112 2回目の多重解像度解析結果の最低周波数成分
<図14について>
121 1回目の多重解像度解析における最高周波成分の帯域
122 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分の帯域
123 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分の帯域
124 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分の帯域
125 1回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分の帯域
126 1回目の多重解像度解析における最低周波成分の帯域
<図16について>
127 2回目の多重解像度解析における最高周波成分の帯域
128 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より1つ低い周波数成分の帯域
129 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より2つ低い周波数成分の帯域
130 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より3つ低い周波数成分の帯域
131 2回目の多重解像度解析における最高周波成分より4つ低い周波数成分の帯域
132 2回目の多重解像度解析における最低周波成分の帯域
【先行技術文献】
【特許文献】
【0173】
【特許文献1】特開2000−66424号公報
【特許文献2】特開2000−171990号公報
【特許文献3】特開2007−121908号公報
【特許文献4】特開昭57−94772号公報
【特許文献5】特開昭59−13241号公報
【特許文献6】特開2006−11047号公報
【特許文献7】特開昭51−129237号公報
【特許文献8】特開2007−292772号公報
【非特許文献】
【0174】
【非特許文献1】百武信男, 丸山彰久, 重崎聡,奥山裕江, Japan Hardcopy Fall Meeting, 24-27, 2001)
【非特許文献2】水口由紀子, 宮本賢人, KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT Vol. 1, 19-22, 2004
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、導電性支持体上に感光層と表面層を有する電子写真用感光体において、該電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る6個の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、更にここで得た最低周波成分の一次元データ配列に対してデータ配列数が1/10〜1/100に減少するように間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して更にウェーブレット変換を行って、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行うことで追加で得られる6個の各周波数成分との合計12個の各周波数成分の個々の算術平均粗さについて、少なくともWRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下を特徴とする電子写真感光体。
ここで、電子写真感光体のJIS−B0601:2001で定義される算術平均粗さ(略号;Ra)をウェーブレット変換により凹凸の一周期の長さについて周波数成分に分離した個々の帯域における算術平均粗さを以下のように表す。
WRa(HMH):凹凸の一周期の長さが2μm〜13μmの帯域におけるRa
WRa(LHL):凹凸の一周期の長さが53μm〜183μmの帯域におけるRa
【請求項2】
前記電子写真感光体の表面層にフィラーが含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
【請求項3】
前記電子写真感光体の表面層が線状の溝を有していることを特徴とする請求項1又2に記載の電子写真感光体。
【請求項4】
前記電子写真感光体の表面が少なくとも架橋樹脂であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項5】
前記電子写真感光体の表面層が少なくともトリメチロールプロパントリアクリレート構造単位を含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項6】
前記電子写真感光体の感光層が支持体側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層の積層構成であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項7】
少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成装置であって、該画像形成装置が請求項1乃至6のいずれかに記載の電子写真感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項8】
前記画像形成装置において、前記現像工程に重合トナーを用いることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記画像形成装置において、固体潤滑剤をブラシ状ローラで掻きとり電子写真感光体表面に入力する手段および転移した潤滑剤を電子写真感光体表面に均すブレードとを有することを特徴とする請求項8又は9のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項10】
少なくとも2色以上の現像ステーションを有し、且つ、タンデム方式であって更に重合トナーを用いて現像することを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項11】
少なくとも感光体、現像手段、クリーニング手段を含む画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記感光体が1乃至8のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
【請求項1】
少なくとも、導電性支持体上に感光層と表面層を有する電子写真用感光体において、該電子写真感光体表面の凹凸形状を表面粗さ・輪郭形状測定機により測定して得た一次元データ配列を、ウェーブレット変換して高周波数成分から低周波数成分に至る6個の周波数成分に分離する多重解像度解析を行い、更にここで得た最低周波成分の一次元データ配列に対してデータ配列数が1/10〜1/100に減少するように間引きした一次元データ配列を作り、この一次元データ配列に対して更にウェーブレット変換を行って、高周波数成分から低周波数成分に至る複数の周波数成分に分離する多重解像度解析を行うことで追加で得られる6個の各周波数成分との合計12個の各周波数成分の個々の算術平均粗さについて、少なくともWRa(HMH)が0.002μm以上0.004μm以下、且つWRa(LHL)が0.002μm以上0.010μm以下を特徴とする電子写真感光体。
ここで、電子写真感光体のJIS−B0601:2001で定義される算術平均粗さ(略号;Ra)をウェーブレット変換により凹凸の一周期の長さについて周波数成分に分離した個々の帯域における算術平均粗さを以下のように表す。
WRa(HMH):凹凸の一周期の長さが2μm〜13μmの帯域におけるRa
WRa(LHL):凹凸の一周期の長さが53μm〜183μmの帯域におけるRa
【請求項2】
前記電子写真感光体の表面層にフィラーが含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
【請求項3】
前記電子写真感光体の表面層が線状の溝を有していることを特徴とする請求項1又2に記載の電子写真感光体。
【請求項4】
前記電子写真感光体の表面が少なくとも架橋樹脂であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項5】
前記電子写真感光体の表面層が少なくともトリメチロールプロパントリアクリレート構造単位を含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項6】
前記電子写真感光体の感光層が支持体側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層の積層構成であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項7】
少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成装置であって、該画像形成装置が請求項1乃至6のいずれかに記載の電子写真感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項8】
前記画像形成装置において、前記現像工程に重合トナーを用いることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記画像形成装置において、固体潤滑剤をブラシ状ローラで掻きとり電子写真感光体表面に入力する手段および転移した潤滑剤を電子写真感光体表面に均すブレードとを有することを特徴とする請求項8又は9のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項10】
少なくとも2色以上の現像ステーションを有し、且つ、タンデム方式であって更に重合トナーを用いて現像することを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項11】
少なくとも感光体、現像手段、クリーニング手段を含む画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記感光体が1乃至8のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
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【図8】
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【図11】
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【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
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【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【公開番号】特開2012−203028(P2012−203028A)
【公開日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−64642(P2011−64642)
【出願日】平成23年3月23日(2011.3.23)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月23日(2011.3.23)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
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