JP7240124B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Description
この要求に対して、従来から、電子写真感光体の表面層に耐摩耗性の高い樹脂(硬化性樹脂など)を用いるなどの改良技術が用いられている。
本発明の目的は、クリーニングブレード、プロセスカートリッジおよび電子写真装置の寿命を長くすることができる電子写真感光体を提供することにある。また、本発明の別の目的は、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することにある。
全ての該凹部の深さの平均値davgが、下記(式1)を満たし、
0.4≦davg≦3.0(μm) (式1)
下記(式2)を満たす深さdを有する該凹部の開口面積の総和が、全ての該凹部の開口面積の総和の95%以上を占め、
davg-0.2≦d≦davg+0.2(μm) (式2)
該凹部の開口部の、該電子写真感光体の周方向における最大の幅の平均値Lavgが、20μm以上200μm以下であって、
該電子写真感光体の表面が、下記領域Bを少なくとも一ヶ所有する、
ことを特徴とする電子写真感光体;
(基準面)
該電子写真感光体の表面を、深さ方向についても情報が得られるように拡大観察する。該電子写真感光体の表面の周方向に曲がった曲面の断面プロファイルを抽出し、該断面プロファイルに円弧の曲線をフィッティングする。該曲線が直線になるように該断面プロファイルの補正を行う。補正後の該断面プロファイルに直線をフィッティングさせ、該電子写真感光体の周方向に直交する軸方向に該直線を拡張した面を基準面とする。
(第二基準面)
該基準面から該電子写真感光体の断面の円筒中心の方向に0.2μmずれて位置し、該基準面に平行な面を第二基準面とする。
(平坦部)
該第二基準面よりも該電子写真感光体の断面の円筒中心から離れる方向に位置する部分を平坦部とする。
(凹部)
該電子写真感光体の表面の凹んでいる部分のうち、該第二基準面よりも該電子写真感光体の断面の円筒中心の方向に位置する部分を該凹部とする。
(凹部の深さ)
該第二基準面から該凹部の該電子写真感光体の断面の円筒中心の方向に向かって最も離れた点までの距離を該凹部の深さとする。
(凹部の開口部)
該第二基準面と該凹部とが交わる線に囲われた部分を該凹部の該開口部とする。
(凹部の開口面積)
該開口部の面積を該凹部の開口面積とする。
(帯Y0)
帯Y0は、
該凹部の該開口部の、該電子写真感光体の軸方向における最大の幅の平均値をWavgとしたときに、
該電子写真感光体の軸方向における中心を通る線LY0を中心線として含む4×Wavgの幅を有する環状の帯である。
(線X0)
線X0は、
(i)該凹部の開口面積の50%以上が該帯Y0に含まれ、且つ、該凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部が、該帯Y0内に2つ以上連続して存在する場合、
連続して存在する該浅い凹部のうち、周方向における両端に位置する2つの該浅い凹部の最深位置を結ぶ線分の中心点を通り、且つ、該帯Y0と直交する、該電子写真感光体の軸方向の線、
又は、
(ii)該凹部の開口面積の50%以上が該帯Y0に含まれ、且つ、該凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部が、該帯Y0内に単独で存在する場合、
該浅い凹部の最深位置を通り、且つ、該帯Y0と直交する、該電子写真感光体の軸方向の線
である。
(領域A)
領域Aは、
該電子写真感光体の表面において、
該線LY0に平行に設けられ、且つ、互いの線の間隔が200μmであるように配置された、周方向の線と、
該線X0に平行に、該線X0から35mm離れた位置までの領域に設けられ、且つ、互いの線の間隔が200μmであるように配置された、軸方向の線と、
で仕切られた200μm四方の四角形エリアであって、
該凹部の開口面積の50%以上が該四角形エリアに含まれる該凹部の総数に占める、該凹部の深さが0.5×davg以下である浅い凹部の個数の割合が25%以上である四角形エリアである。
(領域B)
領域Bは、該領域Aの四辺又は四角のいずれかが互いに接しあう該領域Aの集合体のうち、下記条件1を満足する集合体によって形成される弓形状の領域である。
(条件1)
該集合体の該電子写真感光体の軸方向の長さが、該凹部が形成されている領域の、該電子写真感光体の軸方向における最大長さに対して、90%以上であり、且つ、
該集合体の該電子写真感光体の周方向の長さが、該凹部が形成されている領域の、該電子写真感光体の軸方向における最大長さに対して、1%以上10%以下であり、且つ、
該電子写真感光体の軸方向をX方向とし、該電子写真感光体の周方向をY方向とする直交座標系における、該集合体を構成する各領域Aの中心点の各X座標及び各Y座標を得、該各X座標及び該各Y座標を用い、最小二乗法による二次関数近似を行って近似曲線を求め、該近似曲線並びに該各X座標及び該各Y座標から求められる相関係数Rが、0.5以上である。
0.4≦davg≦3.0(μm) (式1)
davg-0.2≦d≦davg+0.2(μm) (式2)
(領域B)
領域Bは、領域Aの四辺又は四角のいずれかが互いに接しあう該領域Aの集合体のうち、下記条件1を満足する集合体によって形成される弓形状の領域である。
(条件1)
該集合体の該電子写真感光体の軸方向の長さが、該電子写真感光体の軸方向における凹部形状形成領域の最大長さに対して、90%以上であり、且つ、
該集合体の該電子写真感光体の周方向の長さが、該電子写真感光体の軸方向における該凹部形状形成領域の最大長さに対して、1%以上10%以下であり、
該集合体を構成する各領域Aの中心点について、該電子写真感光体の軸方向をX方向、周方向をY方向とする直交座標系において、最小二乗法による二次関数近似したときの近似曲線の相関係数Rが0.5以上である。
[帯Y0]
図1(a)で示すように帯Y0 21は、凹部の開口の、電子写真感光体1の軸方向における最大の幅の平均値をWavgとしたときに、該電子写真感光体の軸方向における中心を通る線LY0 25を中心線として含む4×Wavgの幅を有する環状の帯である。
[線X0]
図1(b)に示すように、線X0 24は、
(i)凹部の開口面積の50%以上が帯Y0 21に含まれ、且つ、凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部22が、帯Y0 21内に2つ以上連続して存在する場合、連続して存在する浅い凹部22のうち、周方向における両端に位置する2つの凹部の最深位置を結ぶ線分の中心点を通り、且つ、帯Y0 21と直交する、電子写真感光体1の軸方向の線、又は、
(ii)凹部の開口面積の50%以上が帯Y0 21に含まれ、且つ、凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部22が、帯Y0 21内に単独で存在する場合、浅い凹部22の最深位置を通り、且つ、帯Y0 21と直交する、電子写真感光体1の軸方向の線である。
[領域A]
図1(c)および図1(d)に示すように、領域Aは、電子写真感光体1の表面において、線LY0 25に平行に設けられ、且つ、互いの線の間隔が200μmであるように配置された、周方向の線と、線X0 24に平行に、線X0 24から35mm離れた位置までの領域に設けられ、且つ、互いの線の間隔が200μmであるように配置された、軸方向の線と、で仕切られた200μm四方の四角形エリアであって、凹部の開口面積の50%以上が四角形エリアに含まれる凹部の総数に占める、凹部の深さが0.5×davg以下である浅い凹部22の個数の割合が25%以上である四角形エリアである。
[領域B]
領域Bは、領域Aの四辺又は四角のいずれかが互いに接しあう領域Aの集合体のうち、下記条件1を満足する集合体によって形成される弓形状の領域である。
(条件1)
集合体の電子写真感光体の軸方向の長さが、電子写真感光体の軸方向における凹部形状形成領域の最大長さに対して、90%以上であり、且つ、
集合体の電子写真感光体の周方向の長さが、電子写真感光体の軸方向における凹部形状形成領域の最大長さに対して、1%以上10%以下であり、
集合体を構成する各領域Aの中心点について、電子写真感光体の軸方向をX方向、周方向をY方向とする直交座標系において、最小二乗法による二次関数近似したときの近似曲線の相関係数Rが0.5以上である。
はじめに、電子写真感光体1の表面上のすべての凹部の、電子写真感光体の軸方向における開口の最大幅の平均であるWavgを求める。
(ii)凹部の開口面積の50%以上が帯Y0に含まれ、且つ、凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部が、帯Y0内に単独で存在する場合、浅い凹部の最深位置を通り、且つ、帯Y0と直交する、電子写真感光体1の軸方向の線である線X0を定める。
(条件1)
集合体の電子写真感光体の軸方向の長さが、電子写真感光体の軸方向における凹部形状形成領域の最大長さに対して、90%以上であり、且つ、
集合体の電子写真感光体の周方向の長さが、電子写真感光体の軸方向における凹部形状形成領域の最大長さに対して、1%以上10%以下であり、
集合体を構成する各領域Aの中心点について、電子写真感光体の軸方向をX方向、周方向をY方向とする直交座標系において、最小二乗法による二次関数近似したときの近似曲線の相関係数Rが0.5以上である。
上記条件1は、下記条件1A~1Cのいずれかであることが好ましい。
<条件1A>
電子写真感光体の軸方向をX方向、電子写真感光体の周方向をY方向とする直交座標系において、領域Bを構成する領域Aの中心点について最小二乗法による二次関数近似した近似曲線を描いたときの相関係数Rが0.7以上であって、該領域Bの該直交座標系におけるY方向の長さが、凹部の形状形成領域の軸方向の最大長さの3%以上7%以下である。
<条件1B>
電子写真感光体の軸方向をX方向、電子写真感光体の周方向をY方向とする直交座標系において、領域Bを構成する領域Aの中心点について最小二乗法による二次関数近似した近似曲線を描いたときの相関係数Rが0.7以上であって、該領域Bの該直交座標系におけるY方向の長さが、凹部の形状形成領域の軸方向の最大長さの1%以上10%以下である。
<条件1C>
電子写真感光体の軸方向をX方向、電子写真感光体の周方向をY方向とする直交座標系において、領域Bを構成する領域Aの中心点について最小二乗法による二次関数近似した近似曲線を描いたときの相関係数Rが0.5以上であって、該領域Bの該直交座標系におけるY方向の長さが、凹部の形状形成領域の軸方向の最大長さの1%以上10%以下である。
凹部の形状形成領域の10%以下であると、領域Bとクリーニングブレードが当接する時間が短くなり、クリーニングブレードに蓄積された応力の一部が解放され、応力の蓄積を緩和する効果を得やすい。
電子写真感光体の表面に設けられる複数の凹部は、異なる形状、開口面積や、深さのものが混在していてもよい。
図6に、電子写真感光体の表面に凹部を形成するための圧接形状転写加工装置の例を示す。図6(a)は圧接形状転写加工装置の概略を示す側面図であり、図6(b)は圧接形状転写加工装置の概略を示す上面図である。また、図7に電子写真感光体の表面に凹部を形成するための型部材の一例を示す。図7(a)、図7(b)、および図7(c)は凹部を形成するための型部材の概略を示す上面図である。
更に、減圧可能な空間30を、吸引口42から図示しない吸引ポンプを用いて減圧することによって大気圧に対して負圧とする。この時の減圧状態は差圧計41に表示される値によって真空度と表現する。
この時に部材A32から潤滑成分が揮発し、型ユニット内の各部材の表面に付着する。このことによって、弾性層7と弾性層と接する部材との間の摺動性を高めることができる。
Tm=T2+t3×A3+t4×A4
+(T2+t3×A3+t4×A4
-(T1-(t1×A1+t2×A2)))×R
として型部材の表面温度を特定することができる。
本発明の円筒状の電子写真感光体は、支持体および支持体上に形成された感光層を有する。
感光層は、電荷輸送物質と電荷発生物質を同一の層に含有する単層型感光層と、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とに分離した積層型(機能分離型)感光層が挙げられる。電子写真特性の観点から、積層型感光層が好ましい。また、電荷発生層を積層構成としてもよいし、電荷輸送層を積層構成としてもよい。
支持体の表面は、レーザー光の散乱による干渉縞の抑制を目的として、切削処理、粗面化処理、アルマイト処理などを施してもよい。
下引き層は、結着樹脂を溶剤に溶解させることによって得られる下引き層用塗布液を塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。
電荷発生物質と結着樹脂の質量比は、1:0.3~1:4の範囲であることが好ましい。
電荷輸送層の膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以上35μm以下であることがより好ましい。
保護層の膜厚は、0.1μm以上30μm以下であることが好ましく、1μm以上10μm以下であることがより好ましい。
図9に、本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の例を示す。
図9において、円筒状の本発明の電子写真感光体201は、軸202を中心に矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。電子写真感光体201の表面は、回転過程において、帯電手段203(一次帯電手段:例えば、帯電ローラーなど)により、正又は負の所定電位に均一に帯電される。次いで、均一に帯電された電子写真感光体201の表面は、露光手段(画像露光手段)(不図示)から照射される露光光(画像露光光)204を受ける。このようにして、電子写真感光体201の表面には、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
本発明は、放電を利用した帯電手段を用いた場合において、効果が特に大きい。
直径29.92mm、長さ357.5mmのアルミニウムシリンダーを円筒状基体2(円筒状支持体)とした。
このようにして、表面に形状を形成する前の円筒状の電子写真感光体(形状形成前の電子写真感光体)を作製した。
(表面加工)
このようにして得られた円筒状の電子写真感光体1に、図6(a)に示すような、挿入部材4を、予め55℃に加熱した状態で挿入した。挿入に際しては、電子写真感光体1の軸芯方向中心位置と挿入部材4の軸芯方向中心位置が合致するように挿入した。挿入部材の材料は、縦弾性係数が540×103N/mm2の炭化タングステンを主材料とした超硬合金を用いた。
続いて、このように加工して電子写真感光体1の表面に形成された凹部の深さと面積率について測定を行った。この測定方法について説明する。
上記観察によって、電子写真感光体表面に形成された各凹部の深さおよび開口面積を求めた。結果を表1に示す。
(評価)
上述のようにして実施例1で表面を加工した電子写真感光体を、キヤノン(株)製の電子写真複写機iR-ADV C5255改造機に装着してトナーすり抜け評価を行った。電子写真感光体は、電子写真複写機iR-ADV C5255用ドラムカートリッジ(トナーすり抜け評価のために帯電ローラー清掃ブラシをはずしたもの)に、電子写真感光体塗布上端側が電子写真複写機iR-ADV C5255改造機の奥側になるように装着した。
評価用のトナーは黒色とし、重量平均粒径が5.0μmのものを使用した。
A:帯電ローラー上に残存したトナー濃度と白紙との濃度差が0.03未満のもの。
B:帯電ローラー上に残存したトナー濃度と白紙との濃度差が0.03以上0.06未満のもの。
C:帯電ローラー上に残存したトナー濃度と白紙との濃度差が0.06以上0.10未満のもの。
D:帯電ローラー上に残存したトナー濃度と白紙との濃度差が0.10以上のもの。
A:クリーニングブレードの摩耗距離が25μm未満のもの。
B:クリーニングブレードの摩耗距離が25以上40μm未満のもの。
C:クリーニングブレードの摩耗距離が40以上50μm未満のもの。
D:クリーニングブレードの摩耗距離が50μm以上のもの。
実施例1と同様に表面に形状を形成する前の円筒状の電子写真感光体(形状形成前の電子写真感光体)を作製し、表1に示す構成の第一凸形状部および第二凸形状部を有する型部材を用い、実施例1と同様にして表面の加工を行った。表面形状形成後の電子写真感光体について、実施例1と同様に測定、および評価を行った。測定結果、評価結果をそれぞれ表2、表3に示す。
実施例1と同様に表面に形状を形成する前の円筒状の電子写真感光体(形状形成前の電子写真感光体)を作製した。表面の加工に際し、図7(a)に示す型部材を使用した。ここで用いた型部材は、凸型の半球形状が連続して設けられた第一凸形状部分51を有し、その構成を表1に示す。それ以外は、全て実施例1と同様に電子写真感光体の表面の加工、測定、および評価を行った。測定結果、評価結果をそれぞれ表2、表3に示す。
実施例1と同様に表面に形状を形成する前の円筒状の電子写真感光体(形状形成前の電子写真感光体)を作製した。表面の加工に際し、図7(c)に示す型部材を使用した。第一凸形状部分51および第二凸形状部分52を、それぞれ図7(c)に図示する位置に設けた。第二凸形状部分52の図7(c)中の線分a55、線分b56、線分c57の長さ、および第二凸形状部の幅58を表4に示す。それ以外は、全て実施例1と同様に電子写真感光体の表面の加工、測定、および評価を行った。測定結果、評価結果を表5、表6に示す。
3 表面層
5 型部材
12 浅い凹部分
13 クリーニングブレード
21 帯Y0
22 0.5davg以下の凹部
23 0.5davgより大きい凹部
24 線X0
25 線LY0
41 差圧計
42 吸引口
51 第一凸形状部分
52 第二凸形状部分
58 第二凸形状部の幅
131 ブレード前面
132 ブレード下面
133 摩耗距離
201 電子写真感光体
207 クリーニング手段
209 プロセスカートリッジ
501 断面プロファイル
502 フィッティングした曲線
604 補正後の断面プロファイル
606 凹部
Claims (5)
- 表面に複数の凹部を有する円筒状の電子写真感光体であって、
全ての該凹部の開口面積の総和が、該電子写真感光体の表面の全面積に対して5%以上65%以下であり、
全ての該凹部の深さの平均値davgが、下記(式1)を満たし、
0.4≦davg≦3.0(μm) (式1)
下記(式2)を満たす深さdを有する該凹部の開口面積の総和が、全ての該凹部の開口面積の総和の95%以上を占め、
davg-0.2≦d≦davg+0.2(μm) (式2)
該凹部の開口部の、該電子写真感光体の周方向における最大の幅の平均値Lavgが、20μm以上200μm以下であって、
該電子写真感光体の表面が、下記領域Bを少なくとも一ヶ所有する、
ことを特徴とする電子写真感光体;
(基準面)
該電子写真感光体の表面を、深さ方向についても情報が得られるように拡大観察する。該電子写真感光体の表面の周方向に曲がった曲面の断面プロファイルを抽出し、該断面プロファイルに円弧の曲線をフィッティングする。該曲線が直線になるように該断面プロファイルの補正を行う。補正後の該断面プロファイルに直線をフィッティングさせ、該電子写真感光体の周方向に直交する軸方向に該直線を拡張した面を基準面とする。
(第二基準面)
該基準面から該電子写真感光体の断面の円筒中心の方向に0.2μmずれて位置し、該基準面に平行な面を第二基準面とする。
(平坦部)
該第二基準面よりも該電子写真感光体の断面の円筒中心から離れる方向に位置する部分を平坦部とする。
(凹部)
該電子写真感光体の表面の凹んでいる部分のうち、該第二基準面よりも該電子写真感光体の断面の円筒中心の方向に位置する部分を該凹部とする。
(凹部の深さ)
該第二基準面から該凹部の該電子写真感光体の断面の円筒中心の方向に向かって最も離れた点までの距離を該凹部の深さとする。
(凹部の開口部)
該第二基準面と該凹部とが交わる線に囲われた部分を該凹部の該開口部とする。
(凹部の開口面積)
該開口部の面積を該凹部の開口面積とする。
(帯Y0)
帯Y0は、
該凹部の該開口部の、該電子写真感光体の軸方向における最大の幅の平均値をWavgとしたときに、
該電子写真感光体の軸方向における中心を通る線LY0を中心線として含む4×Wavgの幅を有する環状の帯である。
(線X0)
線X0は、
(i)該凹部の開口面積の50%以上が該帯Y0に含まれ、且つ、該凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部が、該帯Y0内に2つ以上連続して存在する場合、 連続して存在する該浅い凹部のうち、周方向における両端に位置する2つの該浅い凹部の最深位置を結ぶ線分の中心点を通り、且つ、該帯Y0と直交する、該電子写真感光体の軸方向の線、
又は、
(ii)該凹部の開口面積の50%以上が該帯Y0に含まれ、且つ、該凹部の深さが0.5×davg以下である、浅い凹部が、該帯Y0内に単独で存在する場合、
該浅い凹部の最深位置を通り、且つ、該帯Y0と直交する、該電子写真感光体の軸方向の線
である。
(領域A)
領域Aは、
該電子写真感光体の表面において、
該線LY0に平行に設けられ、且つ、互いの線の間隔が200μmであるように配置された、周方向の線と、
該線X0に平行に、該線X0から35mm離れた位置までの領域に設けられ、且つ、互いの線の間隔が200μmであるように配置された、軸方向の線と、
で仕切られた200μm四方の四角形エリアであって、
該凹部の開口面積の50%以上が該四角形エリアに含まれる該凹部の総数に占める、該凹部の深さが0.5×davg以下である浅い凹部の個数の割合が25%以上である四角形エリアである。
(領域B)
領域Bは、
該領域Aの四辺又は四角のいずれかが互いに接しあう該領域Aの集合体のうち、下記条件1を満足する集合体によって形成される弓形状の領域である。
(条件1)
該集合体の該電子写真感光体の軸方向の長さが、該凹部が形成されている領域の、該電子写真感光体の軸方向における最大長さに対して、90%以上であり、且つ、
該集合体の該電子写真感光体の周方向の長さが、該凹部が形成されている領域の、該電子写真感光体の軸方向における最大長さに対して、1%以上10%以下であり、且つ、
該電子写真感光体の軸方向をX方向とし、該電子写真感光体の周方向をY方向とする直交座標系における、該集合体を構成する各領域Aの中心点の各X座標及び各Y座標を得、該各X座標及び該各Y座標を用い、最小二乗法による二次関数近似を行って近似曲線を求め、該近似曲線並びに該各X座標及び該各Y座標から求められる相関係数Rが、0.5以上である。 - 前記領域Bの前記相関係数Rが、0.7以上である、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記領域Bの周方向の長さが、該凹部が形成されている領域の、該電子写真感光体の軸方向における最大長さに対して、3%以上7%以下である、請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触配置されたクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、および該電子写真感光体に接触配置されたクリーニングブレードを有するクリーニング手段を有することを特徴とする電子写真装置。
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