JP2015152864A - 画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種の電荷発生材料と正孔輸材料と電子輸送材料とを含み、且つ正孔輸送材料及び電子輸送材料の含有量が特定の範囲である感光層を有する感光体10、並びに少なくとも感光体と接触する部分がポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材で構成されているクリーニングブレード72を備える画像形成装置である。
【選択図】図1
Description
例えば、特定の分子構造を持たせ、電子輸送性を向上させ、感度を高めた電子輸送材料が知られている(特許文献1〜2参照)。また、特定の分子構造を持たせ、正孔輸送性を向上させた正孔輸送材料も知られている(特許文献3参照)。その他、電荷輸送材料としては、種々の材料が知られている(特許文献4参照)。
導電性基体と前記導電性基体上に設けられた単層型の感光層とを有し、前記感光層が、結着樹脂とヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種の電荷発生材料と下記一般式(1)で表される正孔輸送材料と下記一般式(2)で表される電子輸送材料とを含み、前記感光層の電子輸送材料の含有量が前記結着樹脂に対して20質量%以上40質量%以上であり、且つ前記感光層の正孔輸送材料と電子輸送材料との質量比(正孔輸送材料/電子輸送材料)が60/40以上80/20以下である電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、少なくとも前記電子写真感光体と接触する部分がポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材で構成されているクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備える画像形成装置。
(一般式(2)中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、及びR17は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基を示す。R18は、炭素数5以上10以下の直鎖状のアルキル基を示す。)
前記クリーニングブレードのポリウレタンゴムがハードセグメントとソフトセグメントとを有し、前記ハードセグメントの凝集体の平均粒子径が5μm以上20μm以下であり、且つ前記ハードセグメントの凝集体の粒度分布(標準偏差σ)が2μm以上である請求項1に記載の画像形成装置。
前記一般式(1)で表される正孔輸送材料が、m及びnが1を示す正孔輸送材料である請求項1又は2に記載の画像形成装置。
導電性基体と前記導電性基体上に設けられた単層型の感光層とを有し、前記感光層が、結着樹脂とヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種の電荷発生材料と下記一般式(1)で表される正孔輸送材料と下記一般式(2)で表される電子輸送材料とを含み、前記感光層の電子輸送材料の含有量が前記結着樹脂に対して20質量%以上40質量%以上であり、且つ前記感光層の正孔輸送材料と電子輸送材料との質量比(正孔輸送材料/電子輸送材料)が60/40以上80/20以下である電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、少なくとも前記電子写真感光体と接触する部分がポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材で構成されているクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を備える。
そして、単層型の感光層は、結着樹脂と、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種の電荷発生材料と、一般式(1)で表される正孔輸送材料と、一般式(2)で表される電子輸送材料と、を含む。また、感光層の電子輸送材料の含有量は、結着樹脂に対して20質量%以上40質量%以上である。感光層の正孔輸送材料と電子輸送材料との質量比(正孔輸送材料/電子輸送材料)は、60/40以上80/20以下である。
なお、単層型の感光層とは、電荷発生能と共に、正孔輸送性及び電子輸送性を持つ感光層である。
一方で、単層型感光体は、その単層型の感光層内に、電荷発生材料と正孔輸送材料と電子輸送材料とを含有するため、積層型の感光層を有する有機感光体ほどの感度が得られず、更なる高感度化が求められている。
しかしながら、単層型感光体において、感度を獲得するために、単に、高い電荷輸送性を持つ正孔輸送材料及び電子輸送材料を用いても、高感度化は実現されるものの、画質耐久性が悪化することがある。単層型感光体を高感度化すると、単層型感光体へのトナー付着量の増加に伴って、クリーニングされるトナー量も増加する。このため、繰り返し画像形成を行うと、クリーニングブレードからトナーがすり抜ける等といったクリーニング不良が生じ易くなり、このクリーニング不良に起因して画質が低下していき、画質耐久性が悪化すると考えられる。
この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと推察される。
本実施形態に係る画像形成装置101は、図1に示すように、例えば、矢印Aで示すように、時計回り方向に回転する電子写真感光体10と、電子写真感光体10の上方に、電子写真感光体10に相対して設けられ、電子写真感光体10の表面を帯電させる帯電装置20(帯電手段の一例)と、帯電装置20により帯電した電子写真感光体10の表面に露光して、静電潜像を形成する露光装置30(静電潜像形成手段の一例)と、露光装置30により形成された静電潜像に現像剤に含まれるトナーを付着させて電子写真感光体10の表面にトナー像を形成する現像装置40(現像手段の一例)と、記録紙P(記録媒体の一例)をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて記録紙Pに電子写真感光体10上のトナー像を転写させる転写装置50と、電子写真感光体10の表面をクリーニングするクリーニング装置70(クリーニング手段の一例)と、を備える。そして、本実施形態に係る画像形成装置101は、トナー像が形成された記録紙Pを搬送しつつ、トナー像を定着させる定着装置60を備える。
図2は、本実施形態に係る電子写真感光体10の一部の断面を概略的に示している。
図2に示した電子写真感光体10は、例えば、導電性基体4を備え、導電性基体4上に、下引層1、単層型の感光層2、及び保護層3がこの順で設けられて構成されている。
なお、下引層1、及び保護層3は、必要に応じて、設けられる層である。
導電性基体としては、例えば、金属(アルミニウム、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等)又は合金(ステンレス鋼等)を含む金属板、金属ドラム、及び金属ベルト等が挙げられる。また、導電性基体としては、例えば、導電性化合物(例えば導電性ポリマー、酸化インジウム等)、金属(例えばアルミニウム、パラジウム、金等)又は合金を塗布、蒸着又はラミネートした紙、樹脂フィルム、ベルト等も挙げられる。ここで、「導電性」とは体積抵抗率が1013Ωcm未満であることをいう。
酸性処理液による処理は、例えば、以下のようにして実施される。先ず、リン酸、クロム酸及びフッ酸を含む酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸及びフッ酸の配合割合は、例えば、リン酸が10質量%以上11質量%以下の範囲、クロム酸が3質量%以上5質量%以下の範囲、フッ酸が0.5質量%以上2質量%以下の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5質量%以上18質量%以下の範囲がよい。処理温度は例えば42℃以上48℃以下が好ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が好ましい。
下引層は、例えば、無機粒子と結着樹脂とを含む層である。
これらの中でも、上記抵抗値を有する無機粒子としては、例えば、酸化錫粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子等の金属酸化物粒子がよく、特に、酸化亜鉛粒子が好ましい。
無機粒子の体積平均粒径は、例えば、50nm以上2000nm以下(好ましくは60nm以上1000nm以下)がよい。
特に、電子受容性化合物としては、アントラキノン構造を有する化合物が好ましい。アントラキノン構造を有する化合物としては、例えば、ヒドロキシアントラキノン化合物、アミノアントラキノン化合物、アミノヒドロキシアントラキノン化合物等が好ましく、具体的には、例えば、アントラキノン、アリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリン等が好ましい。
下引層に用いる結着樹脂としては、例えば、電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂、導電性樹脂(例えばポリアニリン等)等も挙げられる。
これら結着樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合には、その混合割合は、必要に応じて設定される。
添加剤としては、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料が挙げられる。シランカップリング剤は前述のように無機粒子の表面処理に用いられるが、添加剤として更に下引層に添加してもよい。
下引層の表面粗さ(十点平均粗さ)は、モアレ像抑制のために、使用される露光用レーザ波長λの1/4n(nは上層の屈折率)から1/2λまでに調整されていることがよい。
表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子等を添加してもよい。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子等が挙げられる。また、表面粗さ調整のために下引層の表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、湿式ホーニング、研削処理等が挙げられる。
これらの溶剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。
図示は省略するが、下引き層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。
中間層は、例えば、樹脂を含む層である。中間層に用いる樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の高分子化合物が挙げられる。
中間層は、有機金属化合物を含む層であってもよい。中間層に用いる有機金属化合物としては、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素等の金属原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
これらの中間層に用いる化合物は、単独で又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
単層型の感光層は、結着樹脂と、電荷発生材料と、正孔輸送材料と、電子輸送材料と、必要に応じて、その他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、特に制限はないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーンアルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等が挙げられる。これらの結着樹脂は、単独又は2種以上混合して用いてもよい。
これらの結着樹脂の中でも、特に、感光層の成膜性の観点から、例えば、粘度平均分子量30000以上80000以下のポリカーボネート樹脂がよい。
電荷発生材料としては、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種が適用される。
電荷発生材料としては、これら顔料を単独で用いてもよいが、必要に応じて併用してもよい。そして、電荷発生材料としては、感光体の高感度化、及び画像の点欠陥抑制の観点から、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料がよい。
特に、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料としては、例えば、600nm以上900nm以下の波長域での分光吸収スペクトルにおいて、810nm以上839nm以下の範囲に最大ピーク波長を有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料がより優れた分散性が得られる観点から好ましい。電子写真感光体の材料として用いた場合に、優れた分散性と、十分な感度、帯電性及び暗減衰特性とが得られ易くなる。
ここで、平均粒径が0.20μmより大きい場合、又は比表面積値が45m2/g未満である場合は、顔料粒子が粗大化しているか、又は顔料粒子の凝集体が形成される傾向があり、分散性や、感度、帯電性及び暗減衰特性といった特性に欠陥が生じやすい傾向にあり、それにより画質欠陥を生じ易くなることがある。
クロロガリウムフタロシアニン顔料の好適な分光吸収スペクトルの最大ピーク波長、平均粒径、最大粒径、及び比表面積値は、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料と同様である。
正孔輸送材料としては、一般式(1)で表される正孔輸送材料が適用される。
これらの中でも、低級アルキル基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
なお、フェニル基に置換し得る置換基としては、例えば、R1〜R6が示す低級アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。
・4−Me:フェニル基の4−位に置換するメチル基
・3−Me:フェニル基の3−位に置換するメチル基
・4−Cl:フェニル基の4−位に置換する塩素原子
・4−MeO:フェニル基の4−位に置換するメトキシ基
・4−F:フェニル基の4−位に置換するフッ素原子
・4−Pr:フェニル基の4−位に置換するプロピル基
・4−PhO:フェニル基の4−位に置換するフェノキシ基
なお、この正孔輸送材料の含有量は、一般式(1)で表される正孔輸送材料と他の正孔輸送材料を併用した場合、その正孔輸送材料全体の含有量である。
電子輸送材料としては、一般式(2)で表される電子輸送材料が適用される。
これらの中でも、フェニル基が好ましい。
なお、この電子輸送材料の含有量は、一般式(2)で表される電子輸送材料と他の電子輸送材料を併用した場合、その電子輸送材料全体の含有量である。
上記特定の正孔輸送材料及び電子輸送材料以外にも、機能を損ねない範囲で、他の電荷輸送材料(他の正孔輸送材料、他の電子輸送材料)を併用してもよい。但し、他の電荷輸送材料は、正孔輸送材料及び電子輸送材料の全体に対して50質量%未満で併用することがよい。
正孔輸送材料と電子輸送材料との質量比(正孔輸送材料/電子輸送材料)は、60/40以上80/20以下であり、感光層の高感度化及び高機械的強度の点から、好ましくは65/35以上75/25以下である。
なお、本比率は、他の電荷輸送材料を併用した場合、その合計での比率である。
単層型の感光層には、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の周知のその他添加剤を含んでいてもよい。また、単層型の感光層が表面層となる場合、フッ素樹脂粒子、シリコーンオイル等を含んでいてもよい。
単層型の感光層は、上記成分を溶剤に加えた感光層形成用塗布液を用いて形成される。
溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状もしくは直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤が挙げられる。これら溶剤は単独又は2種以上混合して用いる。
保護層は、必要に応じて感光層上に設けられる。保護層は、例えば、帯電時の感光層の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善する目的で設けられる。
そのため、保護層は、硬化膜(架橋膜)で構成された層を適用することがよい。これら層としては、例えば、下記1)又は2)に示す層が挙げられる。
2)非反応性の電荷輸送材料と、電荷輸送性骨格を有さず、反応性基を有する反応性基含有非電荷輸送材料と、を含む組成物の硬化膜で構成された層(つまり、非反応性の電荷輸送材料と、当該反応性基含有非電荷輸送材料の重合体又は架橋体と、を含む層)
なお、保護層形成用塗布液は、無溶剤の塗布液であってもよい。
帯電装置20としては、例えば、導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が挙げられる。また、帯電装置20としては、例えば、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も挙げられる。帯電装置20としては、接触型帯電器がよい。
露光装置30としては、例えば、電子写真感光体10表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザの波長としては、例えば、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザや青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
現像装置40は、例えば、トナー及びキャリアからなる2成分現像剤を収容する容器内に、現像領域で電子写真感光体10に対向して配置された現像ロール41が備えられた構成が挙げられる。現像装置40としては、2成分現像剤により現像する装置であれば、特に制限はなく、周知の構成が採用される。
転写装置50としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
クリーニング装置70は、例えば、筐体71と、クリーニングブレード72と、クリーニングブレード72の電子写真感光体10回転方向下流側に配置されるクリーニングブラシ73と、を含んで構成されている。また、クリーニングブラシ73には、例えば、固形状の潤滑剤74が接触して配置されている。
クリーニングブレード72の先端部が電子写真感光体10に食込む長さが0.8mm以上1.2mm以下の範囲であることが好ましく、0.9mm以上1.1mm以下の範囲であることがより好ましい。
クリーニングブレード72と電子写真感光体10との接触部における角度W/A(Working Angle)は8°以上14°以下の範囲であることが好ましく、10°以上12°以下の範囲であることがより好ましい。
なお、示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度(溶融温度)は、示差走査熱量測定(DSC)にてASTM D3418−99に準じて行なった。測定には、パーキンエルマー社製Diamond−DSCを使用し、装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の溶融温度を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いた。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空のパンをセットし測定を行った。このときのDSCでの測定の際の昇温速度は3℃/mimとし、測定温度範囲は20℃から250℃とした。
上記制御方法の詳細については、後に詳述する。
ポリウレタンゴムがハードセグメントとソフトセグメントとを有し、ハードセグメントの凝集体の平均粒子径が5μm以上20μm以下であることが好ましい。
ハードセグメントの凝集体の平均粒子径が5μm以上であることにより、クリーニングブレード72表面での結晶面積が増え、摺動性向上(低摩擦化)の利点がある。一方、20μm以下であることにより、低摩擦化を維持しつつ、靱性(耐欠け性)を失わないとの利点がある。
ハードセグメントの凝集体の平均粒子径は、5μm以上15μm以下であることがより好ましく、5μm以上10μm以下であることが更に好ましい。
ハードセグメントの凝集体の粒度分布(標準偏差σ)が2μm以上であることは、つまり様々な粒子径のものが混在していることを表し、小さい凝集体によって、ソフトセグメントとの接触面積が増えることによる高硬度化の効果が得られ、一方大きい凝集体によって、摺動性向上の効果が得られる。
ハードセグメントの凝集体の粒度分布(標準偏差σ)は、2μm以上5μm以下であることがより好ましく、2μm以上3μm以下であることが更に好ましい。
画像の2値化は、画像処理ソフトOLYMPUS Stream essentials(オリンパス社製)を用い、結晶部を黒、非晶部を白になるよう色相/彩度/輝度の閾値を調整する。
標準偏差σ=√{[(X1−M)2+(X2−M)2+・・・
・・・+(X500−M)2]/500}
Xn:測定粒径n(n=1から500)
M:測定粒径の平均値
クリーニングブレード72は、特定部材(ポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材)を、少なくとも電子写真感光体と接触する部分に有していればよい。つまり、特定部材からなり且つ電子写真感光体10の表面に接触する第一層と、該第一層の背面に、背面層としての第二層が設けられた2層構成であってもよし、3層以上の構成であってもよい。また、電子写真感光体と接触する部分の角部のみが特定部材からなり、その周囲が他の材料からなる構成であってもよい。
なお、通常、クリーニングブレード72は剛性板状支持材に接着されて用いられる。
クリーニングブレード72の特定部材は、ポリウレタンゴムを含有する。
ポリウレタンゴムは、通常、ポリイソシアネートとポリオールとを重合することで合成される。また、ポリオール以外にイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂を用いてもよい。尚、ポリウレタンゴムはハードセグメントとソフトセグメントとを有していることが好ましい。
ここで、「ハードセグメント」および「ソフトセグメント」とは、ポリウレタンゴム材料中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
ソフトセグメント材料としては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール等のポリオールが挙げられる。なお、ソフトセグメント材料として用いられるポリオールの市販品としては、例えば、ダイセル化学社製のプラクセル205、プラクセル240等が挙げられる。
ハードセグメント材料としては、イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂を用いることが好ましい。また、柔軟性のある樹脂であることが好ましく、柔軟性の点から直鎖構造を有する脂肪族系の樹脂であることがより好ましい。ハードセグメント材料として具体的には、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂等を用いることが好ましい。
2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂の市販品としては、例えば、出光興産社製、R−45HT等が挙げられる。
2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、物性面の点から、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内であり、25℃における粘度が15000±5000mPa・sの範囲内であることが好ましく、15000±3000mPa・sの範囲内であることがより好ましい。この特性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、DIC製、EPLICON EXA−4850−150等が挙げられる。
ハードセグメント材料比が、10質量%以上であることにより、耐摩耗性が得られ、長期に渡って良好なクリーニング性が維持される易くなる。一方、ハードセグメント材料比が30質量%以下であることにより、硬くなり過ぎることがなく、柔軟性や伸張性が得られ、欠けの発生が抑制されて、長期に渡って良好なクリーニング性が維持され易くなる。
ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)、1,6−ヘキサンジイソシアネート(HDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)および3,3−ジメチルフェニル−4,4−ジイソシアネート(TODI)等が挙げられる。
なお、求められる大きさ(平均粒子径)のハードセグメント凝集体の形成し易さという点から、ポリイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)がより好ましい。
20質量部以上であることにより、ウレタン結合量が多く確保されてハードセグメント成長し、求められる硬度が得られる易くなる。一方40質量部以下であることにより、ハードセグメントが大きくなり過ぎず、伸張性が得られ、クリーニングブレード72の欠けの発生が抑制され易くなる。
架橋剤としては、ジオール(2官能)、トリオール(3官能)、テトラオール(4官能)等が挙げられ、これらを併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。なお、3官能以上の架橋剤を用いて架橋されたものであることが好ましい。3官能の架橋剤としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
ポリウレタンゴムの製造は、プレポリマー法、ワンショット法等、ポリウレタンの一般的な製造方法が用いられる。プレポリマー法は強度、耐摩耗性に優れるポリウレタンが得られるため好適であるが、製法により制限されるものではない。
具体的には、ポリウレタンゴム組成物を調整する際に、ポリオール、又はプレポリマーの温度を低くしたり、硬化及び成形の温度を低くしたりすることにより、架橋の進行が遅くなるよう調整する。これらの温度(ポリオールやプレポリマーの温度、硬化及び成形の温度)を低く設定して反応性を下げることにより、ウレタン結合部が凝集し、ハードセグメントの結晶体が得られるので、ハードセグメント凝集体の平均粒子径が求められる結晶径となるよう温度を調整する。
これにより、ポリウレタンゴム組成物に含まれる分子が並んだ状態となり、DSCを測定した際に、結晶融解エネルギーの吸熱ピークトップ温度が上記範囲の結晶体を含むポリウレタンゴムが成形される。
なお、ポリオール、ポリイソシアネート、および架橋剤の量、架橋剤の比率等は求められる範囲に調整する。
次に、このソフトセグメント材料とハードセグメント材料との混合物に対して、イソシアネート化合物(例えば4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)を加えて、例えば窒素雰囲気下で反応させる。この際の温度は60℃以上150℃以下であることが好ましく、更には80℃以上130℃以下であることが好ましい。また反応時間は0.1時間以上3時間以下であることが好ましく、更には1時間以上2時間以下であることが好ましい。
次いで、このプレポリマーを昇温し減圧下で脱泡する。この際の温度は60℃以上120℃以下であることが好ましく、更には80℃以上100℃以下であることが好ましい。また、反応時間は10分間以上2時間以下であることが好ましく、更には30分間以上1時間以下であることが好ましい。
その後、プレポリマーに対して、架橋剤(例えば1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン等)を加えて混合し、クリーニングブレード形成用のポリウレタンゴム組成物を調製する。
更に架橋反応させ、冷却した後にカットし、クリーニングブレード72が形成される。この架橋反応の際の熟成加熱の温度は70℃以上130℃以下であることが好ましく、80℃以上130℃以下であることがより好ましく、更には100℃以上120℃以下であることが好ましい。また反応時間は1時間以上48時間以下であることが好ましく、更には10時間以上24時間以下であることが好ましい。
クリーニングブレード72の特定部材においては、ポリウレタンゴム中における化学架橋(架橋剤による架橋)「1」に対する物理架橋(ハードセグメント同士の水素結合による架橋)の比率が、1:0.8乃至1:2.0であることが好ましく、更には1:1乃至1:1.8であることが好ましい。
化学架橋に対する物理架橋の比率が上記下限値以上であることにより、ハードセグメント凝集体がより成長され結晶由来の低摩擦性の効果が得られる。一方、上記上限値以下であることにより、靱性維持の効果が得られる。
σ=2C1(λ−1/λ2)+2C2(1−1/λ3)
σ:応力、λ:歪、C1:化学架橋密度、C2:物理架橋
ここで、引張り試験による応力−歪曲線より10%伸長時のσとλを用いる。
ソフトセグメントに対するハードセグメントの比率が上記下限値以上であることにより、ハードセグメント凝集体量も増えることにより低摩擦性の効果が得られる。一方、上記上限値以下であることにより、靱性維持の効果が得られる。
クリーニングブレード72は、特定部材を電子写真感光体に接触する第一層とし、この第一層の背面にさらに背面層を設けた複数層構成であってもよい。
ポリオールとしては、ポリテトラメチルエーテルグリコール、ポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどが挙げられる。
ポリイソシアネートとしては、2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、3,3−ジメチルジフェニル−4,4’−ジイソシアネート(TODI)などが挙げられる。中でもMDIが好ましい。
更に、ポリウレタンを硬化させる硬化剤として、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの硬化剤が挙げられる。
また、複数層構成の場合には、上記方法により得られた第一層および背面層(3層以上の層構成である場合には複数の背面層)を、相互に貼り合わせることにより作製される。上記貼り合わせる方法としては、両面テープ、各種接着剤等が好適に用いられる。
また、成型時に時間差を置いて各層の材料を流し込み、接着層を設けずに材料間で結合させることによってクリーニングブレード72を得てもよい。
その後、クリーニング装置70により電子写真感光体10の表面をクリーニングされる。そして、再び、帯電装置20によって、帯電がなされて、次のサイクル(画像プロセス)が行われる。
プロセスカートリッジ101Aの構成は、これに限られず、例えば、少なくとも、電子写真感光体10、及び光除電装置80を備えてえればよく、その他、例えば、帯電装置20、露光装置30、現像装置40、転写装置50、及びクリーニング装置70から選択される少なくとも一つを備えていてもよい。
電荷発生材料(表1中「CGM」と表記)としてCukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に回折ピークを有するV型のヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料 3質量部と、結着樹脂としてビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量:5万)47質量部と、表1に示す電子輸送材料(表1中「ETM」と表記) 13質量部と、表1に示す正孔輸送材料(表1中「HTM」と表記) 37質量部と、溶剤としてテトラヒドロフラン250質量部と、からなる混合物を、直径1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて4時間分散し、感光層形成用塗布液を得た。
この感光層形成用塗布液を浸漬塗布法にて、直径30mm、長さ244.5mmのアルミニウム基材上に塗布し、140℃、30分の乾燥硬化を行い、厚さ30μmの単層型の感光層を形成した。
以上の工程を経て、電子写真感光体1(表1中「OPC1」と表記)を作製した。
表1に従って、電子輸送材料(ETM)、正孔輸送材料(HTM)、電荷発生材料(CGM)の種類及び量を変更した以外は、電子写真感光体1と同様にして、電子写真感光体2〜10(表1中「OPC2〜10」と表記)を作製した。なお、表1中の「部」は質量部を示している。また、電子輸送材料(ETM)の「質量%」は、結着樹脂に対する量比を示している。
表1に従って、電子輸送材料(ETM)、正孔輸送材料(HTM)、電荷発生材料(CGM)の種類及び量を変更した以外は、電子写真感光体1と同様にして、電子写真感光体2〜7(表1中「C−OPC1〜7」と表記)を作製した。なお、表1中の「部」は質量部を示している。また、電子輸送材料(ETM)の「質量%」は、結着樹脂に対する量比を示している。
まず、ポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学工業(株)製、プラクセル205、平均分子量529、水酸基価212KOHmg/g)およびポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学工業(株)製、プラクセル240、平均分子量4155、水酸基価27KOHmg/g)と、をポリオール成分のソフトセグメント材料として用いた。また、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂(綜研化学社製、アクトフローUMB−2005B)をハードセグメント材料として用い、上記ソフトセグメント材料およびハードセグメント材料を8:2(質量比)の割合で混合した。
続いて、上記イソシアネート化合物を更に34.3部加え、窒素雰囲気下で70℃で3時間反応させて、プレポリマーを得た。尚、プレポリマーの使用に際して利用したイソシアネート化合物の全量は40.56部であった。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を75℃に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、クリーニングブレード2(表2中「BLD2」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を75℃に、熱成加熱時間を32時間に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、クリーニングブレード3(表2中「BLD3」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を70℃に、1,4−ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物の質量比を35/65に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、クリーニングブレード4(表2中「BLD4」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を70℃に、1,4−ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物の質量比を35/65に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、クリーニングブレード5(表2中「BLD5」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を100℃に、1,4−ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物の質量比を50/50に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、クリーニングブレード6(表2中「BLD6」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を85℃に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、クリーニングブレード7(表2中「BLD7」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、熟成加熱温度を75℃に、1,4−ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物の質量比を70/30に変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、比較クリーニングブレード1(表2中「C−BLD1」と表記)を得た。
クリーニングブレード1の作製において、ソフトセグメント材料を1,9−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量2000の1,9−NDアジペートに変更した以外は、クリーニングブレード1と同様に、比較クリーニングブレード2(表2中「C−BLD2」と表記)を得た。
クリーニングブレードのウレタンゴムの示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度(表2中「吸熱PH温度」と表記)、ハードセグメントの凝集体の平均粒子径(表2中「HS凝集体粒子径」と表記)、ハードセグメントの凝集体の粒度分布(表2中「HS凝集体粒度分布」と表記)を既述の方法により測定した。
硬度(JIS−A)は、JISK6253(1997)に記載のタイプA デュロメータを用いて測定した硬さであり、ブレードの感光体接触面を軸方向に3点測定し、平均値を求めることによって測定した。
表3に従った組み合わせで、電子写真感光体(OPC)とクリーニングブレード(BLD)とを、画像形成装置「Brother社製HL5340Dの改造機」に搭載した。この画像形成装置を実施例1〜16、比較例1〜9とした。
各例の画像形成装置、電子写真感光体、クリーニングブレードについて次の評価を行った。
感光体の感度は、次にようにして評価した。
静電複写紙試験装置(エレクトロスタティックアナライザーEPA-8100、川口電気社製)を用いて、20℃、40%RHの環境下、+800Vに帯電させた後、タングステンランプの光を、モノクロメーターを用いて800nmの単色光にし、感光体表面上で1μW/cm2になるように調整して、照射した。
そして、帯電直後における感光体表面の表面電位V0(V)の半分となる半減露光量E1/2(μJ/cm2)を測定した。
評価基準は以下の通りである。
A:半減露光量が0.15μJ/cm2以下
B:半減露光量が0.15μJ/cm2以下を超え0.2μJ/cm2以下
C:半減露光量が0.2μJ/cm2以下を超え0.25μJ/cm2以下
D:半減露光量が0.25μJ/cm2以下を超える
画質耐久性は、次にようにして評価した。
上記改造機にて、画像濃度30%のハーフトーン画像をA4紙に1万枚出力して、1枚目プリント画像の濃度に対して1万枚目プリント画像の濃度が何%になったかを測定した。
評価基準は以下の通りである。
A:1枚目プリント画像の濃度に対して1万枚目プリント画像の濃度が95%以上
B:1枚目プリント画像の濃度に対して1万枚目プリント画像の濃度が95%未満90%以上
C:1枚目プリント画像の濃度に対して1万枚目プリント画像の濃度が90%未満85%以上
D:1枚目プリント画像の濃度に対して1万枚目プリント画像の濃度が85%未満
感光体の寿命は、次にようにして評価した。
上記画質耐久性試験前後で渦電流式膜厚測定装置(フィッシャー・インストルメンツ社製)による感光体膜厚の測定を行い、膜厚減り量をテストサイクル数で除して膜減り率を求めた。 評価基準は以下の通りである。
A:20nm/kcy以下
B:20nm/kcyを超え30nm/kcy以下
C:30nm/kcyを超え40nm/kcy以下
D:40nm/kcyを超える
クリーニングブレードの寿命は、次にようにして評価した。
上記画質耐久性試験後、クリーニングブレードの断面側からキーエンス社製レーザ顕微鏡VK−8510により観察される感光体表面側のエッジ欠落部の最大深さを評価した。また、上記試験後にトナー未定着のベタ画像を形成した用紙を、感光体とクリーニングブレードとの間に給紙し、トナーのすり抜け有無を確認した。
評価基準は以下の通りである。
A:エッジ欠落部が3μm以下で、トナーすり抜けが無い
B:エッジ欠落部が3μmを超え5μm以下で、トナーすり抜けが無い
C:エッジ欠落部が3μmを超え5μm以下で、トナーすり抜けが有る
D:エッジ欠落部が5μmを超え、トナーすり抜けが有る
・(C7H15):一般式(2)で表される電子輸送材料の例示化合物(2−1)
・(C8H17):一般式(2)で表される電子輸送材料の例示化合物(2−2)
・(C9H19): 一般式(2)で表される電子輸送材料の例示化合物(2−13)
・ETM1: 下記構造の電子輸送材料
・(1,1 H): 一般式(1)で表される正孔輸送材料の例示化合物(1−1)
・(1,1 CH3): 一般式(1)で表される正孔輸送材料の例示化合物(1−2)
・(1,0 H): 一般式(1)で表される正孔輸送材料の例示化合物(1−21)
・HTM−A: 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
・HOGaPC(V型): Cukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に回折ピークを有するV型のヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料(600nm以上900nm以下の波長域での分光吸収スペクトルにおける最大ピーク波長= 820 nm、平均粒径=0.12μm、最大粒径=0.2μm、比表面積値=60m2/g)
・ClGaPC: Cukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.4゜,16.6゜,25.5゜,28.3゜の位置に回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン顔料(600nm以上900nm以下の波長域での分光吸収スペクトルにおける最大ピーク波長=780nm、平均粒径=0.15μm、最大粒径=0.2μm、比表面積値=56m2/g)
・TiOPC(II型): チタニルフタロシアニン
Claims (4)
- 導電性基体と前記導電性基体上に設けられた単層型の感光層とを有し、前記感光層が結着樹脂とヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種の電荷発生材料と下記一般式(1)で表される正孔輸送材料と下記一般式(2)で表される電子輸送材料とを含み、前記感光層の電子輸送材料の含有量が前記結着樹脂に対して20質量%以上40質量%以上であり、且つ前記感光層の正孔輸送材料と電子輸送材料との質量比(正孔輸送材料/電子輸送材料)が60/40以上80/20以下である電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、少なくとも前記電子写真感光体と接触する部分がポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材で構成されているクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備える画像形成装置。
(一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5、及びR6は、各々独立に、水素原子、低級アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、ハロゲン原子、又は、低級アルキル基、低級アルコキシ基及びハロゲン原子から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基を示す。m及びnは、各々独立に0又は1を示す。)
(一般式(2)中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、及びR17は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基を示す。R18は、炭素数5以上10以下の直鎖状のアルキル基を示す。) - 前記クリーニングブレードのポリウレタンゴムがハードセグメントとソフトセグメントとを有し、前記ハードセグメントの凝集体の平均粒子径が5μm以上20μm以下であり、且つ前記ハードセグメントの凝集体の粒度分布(標準偏差σ)が2μm以上である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記一般式(1)で表される正孔輸送材料が、m及びnが1を示す正孔輸送材料である請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 導電性基体と前記導電性基体上に設けられた単層型の感光層とを有し、前記感光層が、結着樹脂とヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びクロロガリウムフタロシアニン顔料から選択される少なくとも1種の電荷発生材料と下記一般式(1)で表される正孔輸送材料と下記一般式(2)で表される電子輸送材料とを含み、前記感光層の電子輸送材料の含有量が前記結着樹脂に対して20質量%以上40質量%以上であり、且つ前記感光層の正孔輸送材料と電子輸送材料との質量比(正孔輸送材料/電子輸送材料)が60/40以上80/20以下である電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードであって、少なくとも前記電子写真感光体と接触する部分がポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材で構成されているクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
(一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5、及びR6は、各々独立に、水素原子、低級アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、ハロゲン原子、又は、低級アルキル基、低級アルコキシ基及びハロゲン原子から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基を示す。m及びnは、各々独立に0又は1を示す。)
(一般式(2)中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、及びR17は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基を示す。R18は、炭素数5以上10以下の直鎖状のアルキル基を示す。)
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