(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する感光体ドラムを、主帯電、画像露光、現像、転写、クリーニング及び除電の画像形成プロセスを付すことにより、画像形成が行われる電子写真法において、前記画像形成プロセスを、感光体ドラムの周速が４００ｍｍ／ｓｅｃ以上１５００ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度で回転させながら行うと共に、前記感光体ドラムとして平均表面粗さＲａが０．６μｍ以下の導電性素管に、厚みが２５μｍ以上５０μｍ以下であり、感光層の平均表面粗さＲａが０．０３４μｍ以上０．１１０μｍ以下の単層の感光層を直接設けてなる単層型有機感光体ドラムを使用し、クリーニングを感光体ドラム表面に圧接されたクリーニングブレードにより行うことを特徴とする電子写真法。
【請求項２】
前記クリーニングブレードは、２〜４０ｇ／ｍｍの圧接力で感光体ドラム表面に圧接されている請求項１記載の電子写真法。
【請求項３】
前記クリーニングブレードとして、硬度が４０〜９０°であり、厚みが１〜５ｍｍのゴムブレードを使用する請求項２記載の電子写真法。
【請求項４】
前記クリーニングブレードは、剛性のホルダーに支持されており、感光体ドラム表面に圧接されるクリーニングブレード先端は、該ホルダーから５乃至２０μｍの長さで突き出ている請求項２記載の電子写真法。
【請求項５】
画像露光を、光源として半導体レーザを用いて行う請求項１記載の電子写真法。
【請求項６】
平均表面粗さＲａが０．６μｍ以下の導電性素管に厚みが２５μｍ以上５０μｍ以下であり感光層の平均表面粗さＲａが０．０３４μｍ以上０．１１０μｍ以下の単層の感光層を直接設けてなる感光体ドラムの周速が４００ｍｍ／ｓｅｃ以上１５００ｍｍ／ｓｅｃ以下の高速画像形成プロセス用電子写真有機感光体ドラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば静電式複写機、レーザープリンター、普通紙ファクシミリ装置等の画像形成装置に使用される電子写真法に関し、より詳細には単層型有機感光体を用いてブレードクリーニングを行う高速複写プロセスに適した電子写真法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機に代表される電子写真方式を利用した画像形成装置においては、回転する感光体ドラムを主帯電、画像露光、現像、転写、クリーニング及び除電の画像形成プロセスを用いることにより画像形成が行われている。
このような電子写真方式による画像形成プロセスに用いる感光体としては種々のものが良く知られているが、導電性素管上に有機感光層を設けた有機感光体が広く使用されている。有機感光体は導電性素管を感光体の塗工液に浸漬した後に引き上げて成膜する塗布方法によって製造できるためコストの低減という大きな利点を有している。また、感光体を形成する材料の選択範囲が広い為に、有害性のない化合物を選択できることによりユーザー廃棄によるメンテナンスフリー化も可能であるという利点も有している
上述した有機感光体としては、感光層が電荷発生剤と電荷輸送剤とを含有する単一層である単層型有機感光体と感光層が電荷発生剤を含有する電荷発生層と電荷輸送剤を含有する電荷輸送層とから形成されている機能分離積層型有機感光体とが知られている。
【０００３】
ところで、現在では画像形成プロセスの高速化、デジタル化が進み、高速のデジタル式画像形成装置では感光体ドラムを高速で回転するとともに、画像露光用の光源として主に半導体レーザを使用しているが、これにら関連して種々の問題が生じている。
例えばその１つとして、機能分離積層型有機感光体では、半導体レーザを用いて画像露光を行う際に、前記導電性素管の表面状態の影響を受けて干渉縞（モアレ）を生じやすいという問題が有る。干渉縞の発生を防止するために導電性素管の表面粗さを一定の範囲に規定することで防止することが知られているが、上記の感光体ドラムを高速で回転することによる問題は残されている。
即ち、電子写真方式の画像形成プロセスでは、感光体ドラムに残存するトナーを除去するために、一般的にクリーニングブレードを感光体表面に圧接させてクリーニングが行われるが、機能分離積層型有機感光体の場合、クリーニングブレードの圧接により感光体ドラム表面の電荷輸送層が摩耗し、帯電特性や感度特性の変化に伴う画像特性が著しく劣化する為、高速化に伴う感光体ドラムの長期安定利用に問題を有している。
【０００４】
一方、単層型有機感光体では、露光工程の光が感光層表面もしくは表面近傍でほとんど吸収されるため前述した干渉縞は発生しにくいだけでなく、感光層の摩耗もほとんど問題にならない。即ち、感光層の厚みは、機能分離型積層感光体においては導電性素管側にある電荷発生層で電荷発生が行われた後、この電荷が感光層表面側に電荷輸送層を移動し表面電位を打ち消すことにより潜像を形成するが、この移動中に電荷が横方向へ拡散して解像度が低下してしまう為に、膜厚を厚くできないのに比べ、上述したように単層型有機感光体ではこのような問題は起こらないために、感光層膜厚を厚くすることが可能であり、高速化に伴う長寿命化に対応できる為である。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
従って、デジタル式の高速の画像形成プロセスには単層型有機感光体が適当であるが、このような有機感光体を用いたとしても、長期間にわたって良好な画像形成するためのプロセス速度には限界が有る。例えば、感光体ドラムを４００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速で回転させて画像形成プロセスを行うと、画像形成スタート時に感光体が一定の速度で回転する定常速度に達するまで加速度を受けて急速に回転し始める為、感光層表面と接触するブレード先端に強い静止摩擦力が作用する。また、定常速度においても高速で回転するために強い遠心力が働き、クリーニングブレード先端には大きな動摩擦力が作用する。この結果、クリーニングブレード先端にササクレ（ブレードのエッジ部の微少部分が欠けてギザギザになった状態）を生じ、更に画像形成を繰り返すとブレードの捲れ上がりが発生し、最後にはクリーニング不良を引き起こし短期間で良好な画像形成が困難となってしまう。
以下の表１はビジネスクラスの中速機である分速４０枚機（複写プロセス速度２００ｍｍ／ｓｅｃ）に用いる導電性素管の平均表面粗さＲａ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１）が１．３μｍ、感光層膜厚２０μｍの単層型有機感光体を用い、ドラム周速を種々変化させて連続して１０万枚の画像形成プロセスを実行した時のクリーニングブレード先端の状態及びクリーニング不良の発生の有無を示したものである。
画像露光の光源は半導体レーザを用いて行った。
【表１】
0003947350.tif 000002
この表１から理解されるように、導電性素管の表面粗さ及び感光層の厚みが、上記のように本発明の特許請求の範囲外である単層型有機感光体を用いた場合には、感光体ドラムの回転速度を速くするに従いクリーニングブレード先端の損傷が著しくなり、特に感光体ドラムの周速が４００ｍｍ／ｓｅｃを超えるとクリーニングブレードの損傷は一層顕著になり、短期間にクリーニング不良による画像異常を生じてしまうようになる。
【０００６】
ところで、導電性素管の表面粗さは感光層の表面性に影響を及ぼし、導電性素管の表面粗さを小さくすると感光層表面もより平滑になることは、例えば特開平８−３０５０４４号公報等に開示されている。従って、導電性素管の表面粗さを一定値以下に設定することにより、平滑な感光層となり、感光層との摩擦によるクリーニングブレードの損傷を防止できると予想される。しかしながら予想に反して後述する比較例５、６に示されるごとく、感光体の表面を平滑とするだけでは、高速で画像形成する場合のクリーニングブレードの損傷を防止し得ないことがわかった。
このようにこれまで、画像形成プロセスをかなり高速で行った時のクリーニング不良を回避するための手段については、何ら提案されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記高速の画像形成プロセスでのクリーニングブレード先端の損傷に伴うクリーニング不良を防止するという課題を解決するために、第1の請求項の発明は、回転する感光体ドラムを、主帯電、画像露光、現像、転写、クリーニング及び除電の画像形成プロセスを付すことにより、画像形成が行われる電子写真法において、前記画像形成プロセスを、感光体ドラムの周速が４００ｍｍ／ｓｅｃ以上１５００ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度で回転させながら行うと共に、前記感光体ドラムとして平均表面粗さＲａが０．６μｍ以下の導電性素管に、厚みが２５μｍ以上５０μｍ以下であり感光層の平均表面粗さＲａが０．０３４μｍ以上０．１１０μｍ以下の単層の感光層を設けてなる単層型有機感光体ドラムを使用し、クリーニングを感光体ドラム表面に圧接されたクリーニングブレードにより行う電子写真法を特徴としている。
上記のような条件でクリーニング不良を解決できるのは、比較的平滑な導電性素管に感光層を設けることで感光層の表面を平滑にするだけでなく、適度な素管と感光層の密着性を得ることができる為であり、更には感光層の膜厚を一定以上に厚くすることでクリーニングブレード先端との接触においてクッション性を持たせることが出きる為である。
請求項２の発明は、より具体的にクリーニングブレードの設定条件を規定するもので、クリーニングブレードが２〜４０ｇ／ｍｍの圧接力で感光体ドラム表面に圧接される請求項１に係わる電子写真法であり、この設定条件でクリーニング性を保ちながら先端の損傷を回避できる。
請求項３、４はブレード硬度が４０〜９０°で、厚みが１〜５ｍｍのゴムブレードを使用し、剛性のホルダーに支持されており、感光体ドラム表面に圧接されるクリーニングブレード先端は、該ホルダーから５乃至２０μｍの長さで突き出ている構成を特徴としている請求項２に係わるクリーニングブレードである。
請求項５の発明は請求項１に係わり、画像露光を、光源として半導体レーザを用いて行う電子写真法に関するもので、本発明においてはレーザ光照射時の干渉縞にも対応できるものである。
請求項6の発明は、平均表面粗さＲａが０．６μｍ以下の導電性素管に厚みが２５μｍ以上５０μｍ以下であり感光層の平均表面粗さＲａが０．０３４μｍ以上０．１１０μｍ以下の単層の感光層を直接設けてなる感光体ドラムの周速が４００ｍｍ／ｓｅｃ以上１５００ｍｍ／ｓｅｃ以下の高速画像形成プロセス用電子写真有機感光体ドラムを特徴としており、これによって高速の複写プロセスにおいても有機感光体を用いて安定した長期に渡る画像形成が可能となる。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明の電子写真感光体に用いる導電性素管の素材としては、任意の導電性材料から形成されて良いが、一般的にはアルミニウムもしくは機械的強度の向上、耐食性の改善を目的としてマグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）等を適量含むアルミニウム合金が使用される。
又、感光体の耐圧特性を向上させるために必要に応じてクロム酸、硫酸、シュウ酸、ホウ酸、スルファミン酸等を用いた酸性浴中で行う陽極酸化処理、封孔処理を施し、素管表面にアルマイト層を設けたものを使用しても良い。
導電性素管の平均表面粗さ（Ｒａ）は、研磨剤を用いての表面研磨により調整可能であるが、感光層との結着性を確保するために０．１μｍ以上が必要であり、本願の目的である高速の複写プロセスでのクリーニング不良を回避するために０．６μｍ以下にする必要があることから、０．１〜０．６μｍの範囲、特に０．１〜０．４５μｍが好適である。
【０００９】
本発明の電子写真感光体の感光層は、電荷発生剤、電荷輸送剤及び必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤等各種の添加剤を結着樹脂に一様に分散された単層型の有機感光体が用いられる。上記感光層に用いる電荷発生剤としては、ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、スクアリリウム顔料、キサンテン顔料、キナクドリン顔料、インジゴ顔料等が用いられる。これらの電荷発生剤は、通常、結着樹脂１００重量部当たり、０．１乃至５０重量部、特に０．５乃至３０重量部の量で使用される。
【００１０】
上記感光層に用いる電荷輸送剤としては、ベンジジン化合物、フェニレンジアミン化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、スチルベン化合物、オキサジアゾール化合物、カルバゾール化合物、エナミン化合物、トリフェニルメタン化合物等の正孔輸送物質及びジフェノキノン化合物、ナフトキノン化合物、フルオレノン化合物、イミン化合物等の電子輸送物質が用いられる。このような電荷輸送剤は、通常、結着樹脂１００重量部当たり、２０乃至３００重量部、特に５０乃至２００重量部の量で使用される。
【００１１】
結着樹脂としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＺ等のポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等が用いられる。また、結着樹脂中には上述した電荷発生剤や電荷輸送剤以外にも、それ自体公知の添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤等を必要に応じて分散させることもできる。感光層は、上記材料をテトラヒドロフラン、トルエン、ジオキサン、ジクロルメタン等の塩素系溶剤等に適当な粘度で均一に溶解した塗工液に、導電性素管を浸漬後引き上げる、いわゆるディッピング法で作製することができる。
【００１２】
本発明において、上記有機感光層は２５μｍ以上、好ましくは、３０μｍ以上、最も好ましくは３０〜５０μｍの厚みを有するように、例えば塗工液の粘度や塗工液に浸漬された後の導電性素管の引き上げ速度等を調整することで形成される。有機感光層の厚みが上記範囲より薄いとクリーニングブレードと感光層の接触においてクッション性が小さく、高速での画像形成プロセスでクリーニングブレードの損傷を有効に防止することはできない。また５０μｍ以上を超えると、厚みにばらつきを生じ易く、感光体特性が不安定になる恐れが有る。尚、有機感光層の表面は、必要により研磨剤やレーザ等による表面研磨によって、その表面粗さを０．０５μｍ以下にすることもできる。
表面粗さは、（株）小坂研究所製モデルＳＥ−３Ｈを用いて測定した。
【００１３】
一方、クリーニングブレードは感光層表面に残存するトナーの除去、回収を行い、感光層の摩耗を制御し、十分なクリーニング作用を有するという点で、用いられる材質は、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）４０〜９０°のウレタンゴム、シリコンゴムが用いられる。ブレードの厚みは、１〜５ｍｍ、ブレードの設定条件としては、ホルダー部外への突き出し量は５〜２０μｍ、圧接力は強すぎると感光層の摩耗が大きくクリーニングブレードからの発生音、所謂ブレード鳴きが発生し、弱すぎるとトナーすり抜けやそれに起因したダッシュマークが発生する為、２〜４０ｇ／ｍｍの範囲で用いられる。感光層表面とクリーニングブレードとの圧接角は通常５〜４０°の範囲が望ましい。
【００１４】
【実施例１】
メタルフリーフタロシアニン１．５重量部を電荷発生剤、３，３’−ジメチル−ＮＮ’−ビス（４メチル）ベンジジン６０重量部を正孔輸送剤、３，５−ジメチル-３’，５’ジtertブチル-４，４’−ジフェノキノン３０重量部を電子輸送剤、結着樹脂として分子量５万のビスェノールＺ型ポリカーボネート１００重量部を均一にテトラフラン溶剤に分散させた粘度２５０ｃｐｓの塗工液に、平均表面粗さ０．２５μｍのアルミニウム製導電性素管を浸漬後、５ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度でディッピング塗工し、膜厚２５μｍの単層感光体を作製した。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０５μｍであった。
上記感光体を京セラミタ製デジタル複写機ＫＭ−６２３０を、画像形成時のクリーニング条件として硬度６５°のウレタンゴム製で厚み１．８ｍｍのクリーニングブレードを圧接力８ｇ／ｍｍ、圧接角θ１８．５°、ホルダーからの突き出し長さＬ１０ｍｍに有機感光体用に改造し、周速を可変できる実験機を用いて１０００ｍｍ／ｓｅｃの複写プロセス速度で１０万枚の耐刷を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
【実施例２】
複写プロセス速度が４００ｍｍ／ｓｅｃであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
【実施例３】
複写プロセス速度が１２５０ｍｍ／ｓｅｃであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
【実施例４】
複写プロセス速度が１５００ｍｍ／ｓｅｃであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
【実施例５】
粘度３００ｃｐｓ、５ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度でディッピング塗工し、感光層膜厚が３０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０３４μｍであった。
【実施例６】
導電性素管の平均表面粗さＲａが、０．４５μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０８μｍであった。
【実施例７】
導電性素管の平均表面粗さＲａが、０．６０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．１１μｍであった。
【実施例８】
導電性素管の平均表面粗さＲａが、０．４５μｍ、感光層膜厚が３０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０６μｍであった。
【実施例９】
導電性素管の平均表面粗さＲａが、０．４５μｍ、粘度３００ｃｐｓ、５ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度でディッピング塗工し、感光層膜厚が４０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０４μｍであった。
【実施例１０】
導電性素管の平均表面粗さＲａが、０．６０μｍ、感光層膜厚が３０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０７μｍであった。
【実施例１１】
導電性素管の平均表面租度が、０．６０μｍ、感光層膜厚が４０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて同様の評価を行ったが、クリーニング不良の発生はなく、ブレードのエッジ部はササクレも発生せず正常であった。
尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０５μｍであった。
【００１５】
【比較例１】
導電性素管の表面粗度Ｒａが、０．８０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて複写プロセス速度５００ｍｍ／ｓｅｃのプロセスで耐刷を行ったが、５０００枚でブレードエッジ部にササクレが発生し、７０００枚でクリーニング不良による画像不良を生じた。尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．１４５μｍであった。
【比較例２】
導電性素管の表面粗度Ｒａが、１．０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いて複写プロセス速度５００ｍｍ／ｓｅｃのプロセスで耐刷を行ったが、２０００枚でブレードエッジ部にササクレが発生し、３０００枚でクリーニング不良による画像不良を生じた。尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．１８０μｍであった。
【比較例３】
ドラム周速を１０００ｍｍ／ｓｅｃであること以外は、上記比較例１と同一の感光体を用いて同様に耐刷を行ったが、５００枚でブレードエッジ部にササクレが発生し、６５０枚でクリーニング不良による画像不良を生じた。尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０５μｍであった。
【比較例４】
メタルフリーフタロシアニン１重量部を電荷発生剤として、結着樹脂として用いるポリビニルブチラール１重量部に均一に分散し０．５μｍの電荷発生層を表面粗度０．２５μｍの導電性支素管に設けた。更に、３，３’−ジメチル−ＮＮ’−ビス（４メチル）ベンジジン８０重量部を電荷輸送剤として、結着樹脂として用いるビスフェノールＺ型ポリカーボネート１００重量部に均一に分散した電荷輸送層を膜厚２５μｍにて電荷発生層上に設け、機能分離型積層感光体を作成した。この感光体を用いて実施例１と全く同様にして耐刷を行ったところ、干渉縞が発生し良好な画像は全く得られなかった。
【比較例５】
感光層膜厚が２０μｍであること以外は、上記実施例１と同一の感光体を用いてドラム周速４００ｍｍ／ｓｅｃとした以外は、実施例１と同様の耐刷評価を行ったが、６０００枚でクリーニングブレードのエッジにササクレが発生し、７５００枚でクリーニング不良による画像不良が発生した。尚、この感光層の平均表面粗さＲａは、０．０７５μｍであった。
【比較例６】
比較例１で作製された感光体をレーザ研磨により感光層の平均表面粗さＲａを０．０５μｍに調整し、この感光体を用いてドラム周速４００ｍｍ／ｓｅｃとした以外は、実施例１と同様の耐刷評価を行ったが、２００００枚でクリーニングブレードのエッジにササクレが発生し、３５０００枚でクリーニング不良による画像不良が発生した。
【００１６】
これらの評価結果を表２に示す。
【表２】
0003947350.tif 000003
これらの結果から感光層の平均表面粗さＲａは素管の表面粗さを反映しており、実施例１〜１１で複写プロセス速度４００ｍｍ／ｓｅｃ以上において、導電性素管の平均表面粗さＲａ０．６０μｍ以下、感光層膜厚２５μｍ以上でクリーニング不良が発生せず良好な結果が得られた。
比較例１〜３においては、素管の表面粗さが大きいために感光層の平均表面粗さＲａが大きく、これによってクリーニング不良が発生している。比較例５に関しては、膜厚が薄いために感光層の平均表面粗さＲａもやや大きいが、実施例６、７に比べれば感光層の平均表面粗さＲａは小さくクリーニング不良が出にくいと考えられるが、膜厚２０μｍと薄膜であるために感光層のクッション層としての機能が低く、ブレード先端の損傷が出やすかったものと推測される。比較例６に関しては、感光層膜厚、平均表面粗さＲａ共にクリーニング不良が出ない領域であるが、素管表面粗さが大きい為、感光層と素管との密着性が大きいことが、ブレード先端の損傷が出やすかったことに起因しているものと推測される。
【００１７】
【発明の効果】
この発明によって、導電性素管の平均表面粗さＲａ０．６０μｍ以下で感光層膜厚２５μｍ以上の単層型有機感光体を使用すれば、４００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速の複写プロセスにおいても、長時間の使用に渡ってクリーニングブレードの先端がササクレることなく、クリーニング不良による画像不具合を起こさずに使用することが可能となった。