JP4559097B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリやこれらの複合機等の電子写真法を使用して画像形成を行う画像形成装置に関する。 The present invention is a copying machine, a laser printer, using the facsimile and an electrophotographic method such as a complex machine thereof relates to an image forming equipment for forming an image.
画像形成を行うための装置として広く一般に普及しているファクシミリ、レーザープリンタ、電子写真複写機やこれらの複合機等の間接電子写真法(ゼログラフ法)を用いたデスクトップ型あるいはフロア型の画像形成装置は、一般に、像担持体としての電子写真感光体、帯電装置、画像露光装置、現像装置、転写装置、分離装置、クリーニング装置、除電装置、定着装置、用紙(被転写体)用の給紙トレイ、排紙トレイ等を備えている。なお、電子写真感光体は、以後、単に感光体と記す。 Desktop type or floor type image forming apparatus using indirect electrophotographic method (zero graph method) such as facsimile, laser printer, electrophotographic copying machine and their combined machines widely used as an apparatus for image formation In general, an electrophotographic photosensitive member as an image carrier, a charging device, an image exposure device, a developing device, a transfer device, a separating device, a cleaning device, a static eliminating device, a fixing device, and a paper feed tray for paper (transferred material) And a paper discharge tray. Hereinafter, the electrophotographic photoreceptor is simply referred to as a photoreceptor.
以下に画像形成装置における画像形成について簡単に説明する。画像形成装置内では、感光体に静電潜像を形成するための帯電装置が対向配設される。感光体は光(可視光、赤外光または紫外光等の単色光等)の注入によりキャリア(正孔と電子)を生成する光導電層が導電性支持体上に形成されたものであり、感光層の総膜厚は画像形成に必要な十分な電位を確保するために、10〜50(μm)の膜厚に設定される。この感光体に、帯電装置により、暗中で(−)400〜800(V)程度になる様に均一帯電される。 The image formation in the image forming apparatus will be briefly described below. In the image forming apparatus, a charging device for forming an electrostatic latent image on the photoconductor is disposed oppositely. The photoconductor is formed by forming a photoconductive layer on a conductive support to generate carriers (holes and electrons) by injection of light (monochromatic light such as visible light, infrared light, or ultraviolet light). The total film thickness of the photosensitive layer is set to a film thickness of 10 to 50 (μm) in order to secure a sufficient potential necessary for image formation. The photosensitive member is uniformly charged by a charging device so that it becomes about (−) 400 to 800 (V) in the dark.
帯電方法には接触帯電法、コロナ帯電法、感光体から数十μm隔てて帯電部材を配置して帯電する非接触帯電法(または近接帯電法)等が有り、帯電部材には直流電圧、または交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。 The charging method includes a contact charging method, a corona charging method, a non-contact charging method (or a proximity charging method) in which a charging member is arranged at a distance of several tens of μm from the photosensitive member, and the charging member has a DC voltage or A DC voltage superimposed with an AC voltage is applied.
画像形成に使用される感光体として、プラス帯電用感光体とマイナス帯電用感光体があるが、本発明では電荷発生層と電荷輸送層で構成される機能分離型の有機感光体を主として使用するため、帯電極性はマイナス帯電となる。 As a photoreceptor used for image formation, there are a positively charged photoreceptor and a negatively charged photoreceptor. In the present invention, a function-separated organic photoreceptor composed of a charge generation layer and a charge transport layer is mainly used. Therefore, the charge polarity is negatively charged.
帯電が終了すると感光体には画像露光が施され静電潜像が形成される。画像露光はコピーしたい原稿、パソコンなどからの情報(信号)をCCD(電荷結合素子)、ポリゴンミラー、フィルター、光源(LD素子やLED素子)等で構成される画像露光装置を使用して、ドットパターンに変換した光像を感光体に照射するものである。 When charging is completed, the photosensitive member is subjected to image exposure to form an electrostatic latent image. Image exposure uses an image exposure device that consists of a CCD (charge coupled device), polygon mirror, filter, light source (LD device or LED device), etc. The photosensitive member is irradiated with a light image converted into a pattern.
画像露光により感光体には入力信号に応じた電荷パターン(静電潜像)が形成される。静電潜像はトナー、キャリアから構成される二成分系の現像剤が投入された現像装置(通常はマグネットブラシ法が一般的である)で反転現像され、感光体上にトナー像として顕像化(逆像)される。 By image exposure, a charge pattern (electrostatic latent image) corresponding to the input signal is formed on the photoreceptor. The electrostatic latent image is reversely developed by a developing device (usually the magnet brush method is generally used) in which a two-component developer composed of toner and carrier is introduced, and is visualized as a toner image on the photosensitive member. (Reverse image).
トナー像はトナーの帯電極性とは反対の電圧が印加された転写装置を使用して、給紙トレイより搬送された被転写体としての用紙に転写され、転写後定着装置に運ばれ定着されることでハードコピーとされた後、排紙トレイに排出される。 The toner image is transferred to a sheet as a transfer medium conveyed from a paper feed tray using a transfer device to which a voltage opposite to the toner charging polarity is applied, and is transferred to a fixing device after transfer and fixed. As a result, the hard copy is made and then discharged to a paper discharge tray.
転写後の感光体に残ったトナー像は残留粉体として、クリーニング装置でクリーニングされた後、感光体表面は光による全面照射が行われて内部潜像が除電され、電気的に初期化され一連の複写サイクルが終了する。 The toner image remaining on the photoconductor after the transfer is cleaned as a residual powder by a cleaning device, and then the entire surface of the photoconductor is irradiated with light, the internal latent image is neutralized, electrically initialized, and a series of The copying cycle ends.
ところで、画像形成に使用される感光体には、酸化亜鉛感光体(ZnO)、硫化カドミウム感光体(CdS)、セレン化カドミウム感光体(CdSe)、アモルファス・セレン系感光体(例えば、a−Se、a−Se−Te、a−As2Se3など)、アモルファスシリコン系感光体(例えば、a−SiH、a−Si:Ge:H)などがあり、現在でもアモルファスシリコン感光体は無公害、高耐久感光体として製造されているが、一方では作製が容易、高感度設計が可能、低コスト、無公害等の多くのメリットを有する有機系感光体への転換が進み、また、デジタル時代を迎え、感光体もデジタル方式にマッチしたより高感度で高耐久性を有するデジタル用感光体の開発が進められている。 By the way, the photoreceptor used for image formation includes a zinc oxide photoreceptor (ZnO), a cadmium sulfide photoreceptor (CdS), a cadmium selenide photoreceptor (CdSe), and an amorphous selenium photoreceptor (for example, a-Se). , A-Se-Te, a-As 2 Se 3 etc.), amorphous silicon photoconductors (for example, a-SiH, a-Si: Ge: H), etc. Although it is manufactured as a highly durable photoconductor, on the other hand, it is easy to manufacture, high-sensitivity design is possible, and the conversion to organic photoconductors with many advantages such as low cost and pollution-free progresses, and the digital age In response, the development of digital photoconductors with higher sensitivity and durability that match the digital system is also underway.
有機感光体の構成には、導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層の2層から構成される機能分離型感光体と、電荷発生材料と電荷輸送材料を一体構成とする単層構成の有機感光体があり、夫々一長一短は有るが、高感度が得られやすい、機械的耐久性や設計上の優位性などの面で機能分離型感光体が優れており、市場で多く使用されている。 The structure of the organic photoreceptor includes a function-separated type photoreceptor composed of two layers of a charge generation layer and a charge transport layer on a conductive support, and a single layer configuration in which the charge generation material and the charge transport material are integrated. Although there are advantages and disadvantages of each, there are advantages and disadvantages, but the function-separated type photoconductor is excellent in terms of mechanical durability and superiority in design, etc. Yes.
機能分離型感光体の基本構成は、アルミニウム等の導電性支持体上に1〜20μmの下引き層、0.1〜2μmの電荷発生層、10〜50μmの電荷輸送層が順に積層されたものであり、電荷輸送層を感光体の最上層に構成する事によって、機械的耐久性に対する設計の自由度が広がる。電荷輸送層にはバインダー樹脂としてアモルファス・ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリスチレン樹脂(PS)、A型、C型、Z型などポリカーボネート樹脂(PC)等の樹脂が使用される。 The basic structure of the function-separated type photoconductor is that an undercoat layer of 1 to 20 μm, a charge generation layer of 0.1 to 2 μm, and a charge transport layer of 10 to 50 μm are sequentially laminated on a conductive support such as aluminum. In addition, by configuring the charge transport layer as the uppermost layer of the photoreceptor, the degree of freedom in design with respect to mechanical durability is expanded. For the charge transport layer, a resin such as an amorphous / polyolefin resin (APO), a polystyrene resin (PS), a polycarbonate resin (PC) such as A-type, C-type, or Z-type is used as a binder resin.
バインダー樹脂を使用した感光体の耐久枚数は、市場実績でA−4サイズ横送りの場合、4万枚〜8万枚程度であり、a−Si感光体やセレン系などの無機系感光体に比べて耐久性で劣るが、ペーパージャムなどで感光体が傷つく事が無ければ、一般に使用するには問題のない耐久枚数である。 The durable number of photoconductors using a binder resin is about 40,000 to 80,000 in the case of A-4 size lateral feed in the market results, and it is suitable for inorganic photoconductors such as a-Si photoconductor and selenium. Although it is inferior in durability, if the photoconductor is not damaged by paper jam or the like, it is a durable sheet that is generally free from problems.
耐久枚数は感光層の摩耗、擦り傷(スクラッチ)、打痕や放電破壊などによるダメージ、触手や帯電時のコロナ生成物による化学的劣化などによって左右されるが、前記した耐久枚数は感光層がダメージを受けずに、自然に摩耗したときの枚数である。耐久枚数に幅があるのは、使用している材料種や作像条件(たとえば、コントラスト電位、トナー濃度、クリーニングブレード当接圧、原稿の画像面積等)などが要因と考えられる。 The number of durable sheets depends on the abrasion of the photosensitive layer, scratches, damage caused by dents and electric discharge destruction, chemical degradation due to the tentacles and corona products during charging, etc. It is the number of sheets when they are naturally worn without being affected. The range of the number of durable sheets is considered to be caused by the type of material used and the image forming conditions (for example, contrast potential, toner concentration, cleaning blade contact pressure, document image area, etc.).
4万枚〜8万枚という耐久枚数は、通常の使用では特に不足は生じないが、複写枚数が多いユーザーでは感光体の交換を頻繁に行う必要が生じる。また、コンピューターの導入によっても、コピー枚数は減るどころか益々増加傾向にあり、メンテナンスフリーの推進などと共に、感光体の高耐久化は益々その重要度を増している。 The endurance number of 40,000 to 80,000 is not particularly deficient in normal use, but a user with a large number of copies needs to frequently replace the photoconductor. In addition, with the introduction of computers, the number of copies has steadily increased rather than decreasing, and with the promotion of maintenance-free, the higher durability of photoconductors has become increasingly important.
感光体の摩耗は現像剤やクリーニングブレード、クリーニングブラシ、接触帯電部材など、感光体と摺接する部材によって引き起こされる。また間接的な因子として帯電時に発生するオゾンやNOxなどのコロナ生成物の作用がある。
これらの要因による感光層の摩耗抑制は現像剤の量、クリーニングブレードの当接圧などの適正化、オゾン、NOxの低減化などの他、感光体の最表層、または感光層全層の耐摩耗性や耐傷性を高める手段を講じる事によって改善可能である。特に感光体の最表面層を高硬度化することによって、数倍の耐久性改善を図ることが可能となる。感光体の耐摩耗性向上の具体的な手段としては、感光層に耐摩耗性の大きい材料(たとえば、樹脂中にシリカ、アルミナなどの高硬度の微粒子を含有させる方法、樹脂層に光や熱硬化性架橋樹脂を用いる。)を使用する方法の他、感光層表面の摩擦係数(または表面自由エネルギー)を小さくする事でも可能である。
Wear of the photoreceptor is caused by a member that is in sliding contact with the photoreceptor, such as a developer, a cleaning blade, a cleaning brush, or a contact charging member. Indirect factors include the action of corona products such as ozone and NOx generated during charging.
In addition to optimizing the amount of developer, contact pressure of the cleaning blade, reducing ozone and NOx, etc., the wear resistance of the outermost surface of the photoconductor or the entire photosensitive layer can be suppressed by these factors. It can be improved by taking measures to increase the property and scratch resistance. In particular, by increasing the hardness of the outermost surface layer of the photoreceptor, it is possible to improve durability several times. Specific means for improving the wear resistance of the photoreceptor include a material having high wear resistance in the photosensitive layer (for example, a method in which fine particles having high hardness such as silica and alumina are contained in the resin, and light or heat in the resin layer. In addition to the method of using a curable cross-linked resin, it is possible to reduce the coefficient of friction (or surface free energy) on the surface of the photosensitive layer.
有機感光体の感光層は硬度が低いために、摩耗によるダメージの他に、感光層が窪む場合や、細かい摺擦傷や深い溝のスクラッチが形成され易い。特に、硬度の低い感光体は複写開始と同時にあるいはアイドリング中に、また、感光層を高硬度化した感光体もその硬度の大きさに左右されるが、比較的短時間の内に摺擦傷が発生する。摺擦傷が発生する主な要因としては、クリーニングブレードや現像剤、接触帯電部材等での摺擦等があるが、この様な摺擦傷は浅いため画像に影響が及ぶことは殆ど皆無である。 Since the photosensitive layer of the organic photoreceptor is low in hardness, in addition to damage due to wear, the photosensitive layer is likely to be depressed, or fine rubbing scratches and deep groove scratches are easily formed. In particular, photoconductors with low hardness are affected at the same time as the start of copying or during idling, and photoconductors with high hardness are also affected by the hardness of the photoconductor. appear. The main factor for the occurrence of the rubbing scratch is rubbing with a cleaning blade, a developer, a contact charging member or the like, but since such rubbing scratch is shallow, the image is hardly affected.
しかし、現像スリーブを離れたキャリアや、用紙に付着しているタルク、トナーの粒塊、希に洗浄で十分に除去されなかった形状が不定形のアルミ、あるいは画像形成装置本体側からの紛れた鉄の微粒子(切削屑)などの硬い異物が、クリーニングブレードと感光体、及び/又は転写部材と感光体間に挟まれた場合、打痕のような傷、引きずられた様なスクラッチとなり、画像に黒筋としてコピー上に顕在化する。 However, the carrier away from the developing sleeve, the talc adhering to the paper, the toner agglomerates, the shape that was rarely removed sufficiently by washing was indeterminate from the image forming apparatus main body side When hard foreign matter such as iron fine particles (cutting scraps) is sandwiched between the cleaning blade and the photosensitive member and / or the transfer member and the photosensitive member, scratches such as dents and scratches appear to be dragged. It appears on the copy as black streaks.
打痕のような感光体の導電性支持体(支持層)に達するような深い傷は、接触帯電部材を使用した場合には、小さい点であっても、穴の位置で黒筋が帯電装置に沿って発生する。また、スクラッチの場合には画像の背景部には黒筋、ベタ画像には電位レベルによるが、白筋となる場合が多い。特に、キャリアは粒径が60μm前後と大きく、硬度が極めて大きいため、クリーニングブレードで圧接されると、スクラッチになりやすい。 Deep scratches that reach the conductive support (support layer) of the photoconductor, such as a dent, can be obtained by charging the black streaks at the hole positions even when the contact charging member is used. Along the line. In the case of a scratch, the background portion of the image often has black streaks, and the solid image often has white streaks depending on the potential level. In particular, since the carrier has a large particle size of around 60 μm and extremely high hardness, it tends to scratch when pressed with a cleaning blade.
2成分系の現像剤はキャリアと呼ばれる磁性紛とトナーから構成されるが、現像剤は現像時だけでなく、感光体に常時接触している。したがって、感光体の帯電電位が高すぎたり、キャリアの径が小さかったり、現像装置での現像剤の穂が長かったり、現像装置を構成するマグネットの磁力が弱い場合など、感光体に現像剤が付着する要因が生じると、キャリアは静電的や物理的に感光体に付着し、転写装置を通過してクリーニング装置まで搬送される。 The two-component developer is composed of magnetic powder called a carrier and toner, and the developer is always in contact with the photoconductor as well as during development. Therefore, when the charged potential of the photosensitive member is too high, the carrier diameter is small, the developer spikes in the developing device are long, or the magnetic force of the magnet constituting the developing device is weak, the developer is on the photosensitive member. When an adhesion factor occurs, the carrier adheres to the photosensitive member electrostatically or physically, passes through the transfer device, and is conveyed to the cleaning device.
クリーニングブレードは感光体上のトナーをクリーニングするために配設されているが、キャリアの様な硬い微粒子が感光体に付着し、ブレードと感光体との間にキャリアが潜り込むと、ブレードで押さえつけられるため、異常画像や感光体やクリーニングブレードの寿命を短くする傷が形成される。すなわち、キャリアが感光体に付着すると、被転写体(用紙やOHPシートなど)にトナー像が転写される際に、転写ベルトや転写ローラに押されて感光体に凹みが生じることや、クリーニングブレードの所まで搬送された場合には、クリーニングブレードで圧接され、さらに深い傷が形成される。 The cleaning blade is arranged to clean the toner on the photoconductor. However, when hard particles such as a carrier adhere to the photoconductor and the carrier enters between the blade and the photoconductor, the blade is pressed by the blade. For this reason, abnormal images and scratches that shorten the life of the photosensitive member and the cleaning blade are formed. That is, when the carrier adheres to the photoconductor, when the toner image is transferred to the transfer target (paper, OHP sheet, etc.), the photoconductor is depressed by the transfer belt or transfer roller, and the cleaning blade When the sheet is conveyed to the position, it is pressed by a cleaning blade, and deeper scratches are formed.
ブレードで感光体に圧接されると、微粒子が感光体に食い込み、凹みやスクラッチや擦り傷となり、画像品質上では黒筋や地肌汚れが起き、感光体、クリーニングブレードには細かい無数の凹みや深いスクラッチなど致命的な欠陥を生じ、交換を余儀なくされる。スクラッチとは画像に出ないまでも、キャリアやフィラー等の硬い微粉末で生じた傷で、大凡10μm以上と比較的深い引っ掻き傷を指し、擦り傷とはブレードの様な摺擦部材で出来た傷跡で、数ミクロン程度の比較的浅い傷を指す。あくまでも感覚的な区別である。 When pressed against the photoconductor with a blade, the fine particles will bite into the photoconductor, resulting in dents, scratches, and scratches, resulting in black streaks and background stains in terms of image quality, and numerous indentations and deep scratches on the photoconductor and cleaning blade. It causes fatal defects and is forced to be replaced. Scratches are scratches caused by hard fine powders such as carriers and fillers, even if they do not appear in the image. These scratches are relatively deep scratches of 10 μm or more, and scratches are scars made of a rubbing member such as a blade. It refers to a relatively shallow scratch of about several microns. It is a sensory distinction.
感光体に対するブレードの荷重(押圧)は本発明に限らず、通常15〜30g/cmの範囲に設定されている。但し、平均円形度の大きい球形トナーの場合には、トナーが球に近い形状をしているため、押圧と感光体の回転方向に引っ張られてカールしたブレードの下に潜り込み易いため、潜り込みを阻止するために、30g/cm以上の荷重に設定される場合もある。すなわち、荷重を掛ける理由は感光体とクリーニングブレード間に、トナーが入り込まないような寸分な隙間も形成されない様にするためである。 The load (pressing) of the blade against the photoreceptor is not limited to the present invention, and is usually set in the range of 15 to 30 g / cm. However, in the case of a spherical toner having a large average circularity, the toner is shaped like a sphere, so it is easy to sink under the curled blade by being pressed and pulled in the direction of rotation of the photosensitive member. Therefore, the load may be set to 30 g / cm or more. That is, the reason for applying the load is to prevent the formation of a gap that does not allow toner to enter between the photosensitive member and the cleaning blade.
クリーニングブレードの当接圧を高くすると、トナーのみならずキャリアもクリーニングブレードでの阻止率は高くなる。しかし、感光体及びクリーニングブレードのエッジの摩耗が進行するため、耐久性は短くなる。一方、キャリアの様な硬い微粒子がクリーニングブレードと感光体間に潜り込んだ場合には、キャリアが入り込んだ部位の感光層が凹む場合や、感光層が大きく削られて深いスクラッチが生じ、この様な現象が繰り返し起こると、被害は全体に広がる。スクラッチの深さが感光層の比較的浅い部位に留まった場合には、画像に異常画像として顕在化することは殆ど無いが、下引き層あるいは導電性支持体まで入り込んだ場合には、ほぼ確実に画像に黒筋や黒帯として画像上に現れる。またこの事によって、クリーニングブレードにも欠損箇所が生じる可能性が高くなる。また、場合によってはトナーのクリーニング不良が発生する可能性を有する。したがって、感光体は交換を余儀なくされ、状況によっては、クリーニングブレードも交換の必要性が生じる。 When the contact pressure of the cleaning blade is increased, the blocking rate of not only the toner but also the carrier with the cleaning blade is increased. However, since the wear of the edges of the photosensitive member and the cleaning blade proceeds, the durability is shortened. On the other hand, when hard particles such as a carrier have entered between the cleaning blade and the photosensitive member, the photosensitive layer in the part where the carrier enters may be recessed, or the photosensitive layer may be greatly scraped to cause deep scratches. If the phenomenon occurs repeatedly, the damage spreads throughout. If the scratch depth stays at a relatively shallow part of the photosensitive layer, the image hardly reveals as an abnormal image, but if the scratch layer enters the conductive layer, it is almost certain. It appears on the image as black streaks or black bands in the image. This also increases the possibility of missing parts on the cleaning blade. In some cases, toner cleaning failure may occur. Therefore, the photoconductor is forced to be replaced, and the cleaning blade needs to be replaced depending on the situation.
前記したように、ブレードと感光体間にキャリアが潜り込むと、キャリアが抜け出るまでスクラッチが感光体に生じるが、圧接されることによってブレードエッジも破損する。なお、帯電時に発生したコロナ生成物、特にNOxはブレードを応変させ硬くなる為、欠損を起こす要因になる。クリーニングブレードのエッジの破損はクリーニング不良の要因になるが、鋭利な破損、硬度の高いブレードを使用している場合などにおいては、感光体に更に傷を付けることもある。 As described above, when the carrier sinks between the blade and the photosensitive member, scratches are generated on the photosensitive member until the carrier comes out, but the blade edge is also damaged by the pressure contact. Note that corona products generated during charging, particularly NOx, cause the blade to deform and become hard, which causes defects. Although damage to the edge of the cleaning blade may cause cleaning failure, the photoconductor may be further damaged when sharp damage or a blade with high hardness is used.
硬度の低い感光体の場合、そのまま使用し続けると、感光層全体が摩耗するため、黒筋や黒点が生じたとしても次第に見えにくくなり、自然と消失する場合もある。しかし、耐摩耗性を向上させた感光体の場合、摩耗が遅いため、一度傷が入ると何時までも傷が残るため、異常画像は容易に改善されない。この様な状態に到った場合、感光体、又は感光体とクリーニングブレードの両方を交換する必要が生じる。したがって、感光体を長期的に良好な状態で維持させる為には、クリーニングブレードに到達する前にキャリアを除去する事が重要となる。 In the case of a photoconductor with low hardness, if the photoconductor is used as it is, the entire photosensitive layer is worn, and even if black streaks or black spots occur, it becomes gradually less visible and may disappear naturally. However, in the case of a photoreceptor with improved wear resistance, wear is slow, and once a scratch is made, the scar remains forever, so an abnormal image is not easily improved. When such a state is reached, it is necessary to replace the photoreceptor or both the photoreceptor and the cleaning blade. Therefore, it is important to remove the carrier before reaching the cleaning blade in order to maintain the photoreceptor in a good state for a long time.
キャリアの感光体付着は、微小粒径ほど多くなり、80μm〜100μmの大粒径キャリアであっても、帯電電位が高い場合や、帯電電位と現像バイアスの電位差が大きい場合、現像部の磁束密度が低い場合、現像の穂立ちが大きい場合等に、現像スリーブより感光体にキャリアが転移しやすい傾向がある。 The adhesion of the carrier to the photosensitive member increases as the particle size becomes smaller. Even when the carrier has a large particle size of 80 μm to 100 μm, if the charging potential is high or the potential difference between the charging potential and the developing bias is large, the magnetic flux density of the developing portion Is low, the carrier tends to transfer to the photoreceptor more easily than the developing sleeve, for example, when the development spikes are large.
この様に、感光体に付着したキャリアのような硬い微粒子は、感光体のみならずクリーニングブレードへも多大なる影響を及ぼすため、感光体に付着した微粒子はその影響が及ばない内(たとえば、クリーニングブレードに到達しない内に)に除去することが重要である。 In this way, hard fine particles such as carriers adhering to the photoconductor greatly affect not only the photoconductor but also the cleaning blade. Therefore, the fine particles adhering to the photoconductor are not affected (for example, cleaning) It is important to remove them before they reach the blade.
画像形成装置では、キャリアを感光体に付着させない方法も実施されているが、一時的に効果があっても十分ではない。この点、キャリアが磁性粉で有ることから、磁石を使用した方式が一般的で確実な方法であり、多くの事例が開示されている。以下にその例を開示する。 In the image forming apparatus, a method in which the carrier is not attached to the photoconductor is also implemented, but even if it is temporarily effective, it is not sufficient. In this respect, since the carrier is magnetic powder, a method using a magnet is a general and reliable method, and many examples have been disclosed. Examples thereof are disclosed below.
特許文献1及び特許文献2には、マグネットを現像装置と転写装置の間、または/および転写装置とクリーニング装置の間に配設して、クリーニング装置の直前でキャリアを除去する事が記載されている。キャリアの感光体への付着量が少ない場合は、静電的に付着したキャリアを排除するには有効な手段である。僅かでも除去しきれずに残った場合でも、クリーニングブレードが十分に機能していれば殆ど問題になることはない。
Patent Document 1 and
特許文献3には、クリーニングブラシの背後に磁気吸引手段を配し、回転するクリーニングブラシで感光体からキャリアをたたき落とし、クリーニングブラシに付着したキャリアをフリッカーバーでたたき落とし、そのキャリアを磁石で吸引し排除する内容が記載されている。
In
特許文献4には、現像装置の下流側にヨークを併設し、磁力線を高めたキャリアクリーナーを付設することにより、感光体に付着したキャリアを除去する構成が記載されている。この方式は、感光体に付着したキャリアを除去するための専用の装置で、非磁性の回転スリーブ内に磁石が装着してあるため、スリーブ上に付着したキャリアもスリーブを回転することによって、キャリアが移動し排除される。したがって、感光体への再付着が起こらないという点で優れる。 Patent Document 4 describes a configuration in which a carrier attached to the photosensitive member is removed by providing a yoke on the downstream side of the developing device and attaching a carrier cleaner with increased magnetic field lines. This method is a dedicated device for removing the carrier adhering to the photoconductor. Since the magnet is mounted in the non-magnetic rotating sleeve, the carrier adhering on the sleeve also rotates the carrier by rotating the sleeve. Moves and is eliminated. Therefore, it is excellent in that it does not reattach to the photoreceptor.
一方、トナーなどの感光体上に残留する残留粉体をクリーニングするためのメインとなる除去部材には前述したように、クリーニングブレードが多く使用される。クリーニングブレードはキャリアが感光体に付着した場合には前記したように著しい被害をもたらす危険性を有しているが、クリーニングブレードは画像形成装置では、良好な作像性を保証するために必要不可欠な部材である。 On the other hand, as described above, a cleaning blade is often used as a main removal member for cleaning residual powder remaining on the photosensitive member such as toner. As described above, the cleaning blade has a risk of causing significant damage when the carrier adheres to the photosensitive member. However, the cleaning blade is indispensable for the image forming apparatus to guarantee good image forming performance. It is an important member.
静電潜像は現像されトナー像として可視化されたのち、転写装置により普通紙やOHPフィルムなどの被転写体に転写される。通常トナー像の転写効率は通常93〜98%程度であるため、トナーは感光体上に残留する。このための清掃手段が必要になるが、その手段として、クリーニングブレードが用いられる。クリーニングブレード方式はコンパクトに設計出来、またクリーニング性が比較的良好なため、小型の装置から大型の大量複写の装置まで幅広く利用される。 The electrostatic latent image is developed and visualized as a toner image, and then transferred to a transfer medium such as plain paper or an OHP film by a transfer device. Since the transfer efficiency of a normal toner image is usually about 93 to 98%, the toner remains on the photoreceptor. For this purpose, a cleaning means is required, and a cleaning blade is used as the means. Since the cleaning blade method can be designed compactly and has relatively good cleaning properties, it is widely used from small devices to large-scale mass copying devices.
クリーニングブレードの材質にはネオプレンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、アクリルゴムなどの弾性部材があるが、感光体に化学的ダメージを与えず、耐久性、耐オゾン性、耐油性等で優れた特性を有するポリウレタンゴム(又はウレタンゴム)が好適である。クリーニング装置に使用されるクリーニングブレードは、短冊状に切断したブレードを支持体の一面で固定したものが一般的で、ブレードのエッジ部は感光体の回転に伴って食い込むように当接されるカウンター方式で設置される場合が多い。 There are elastic members such as neoprene rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, and acrylic rubber as the material of the cleaning blade, but they do not cause chemical damage to the photoreceptor, and have excellent characteristics such as durability, ozone resistance, and oil resistance. The polyurethane rubber (or urethane rubber) is preferable. The cleaning blade used in the cleaning device is generally a blade that is cut into a strip shape and fixed on one side of the support, and the edge of the blade is abutted so as to bite as the photoconductor rotates. It is often installed by the method.
トナー、紙粉などから構成される残留粉体のクリーニング性能は、感光体およびクリーニングブレードの表面粗度、感光体の摩擦係数、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗、クリーニングブレードの硬度及び伸び率などで左右される。クリーニングブレードのエッジは、その表面粗さをほぼ10μm程度に設定される。クリーニングブレードは使用と共に摩耗したり欠けたりする。クリーニングブレードの表面粗さは、トナーのクリーニング性に関係してくるため、出来るだけ小さい方が望ましいが、余り小さいと感光体との密着性が大きくなり、感光体との摩擦抵抗が大きくなるため好ましくない。感光体の摩擦係数が大きくなると、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗が増加し、ブレードの摺擦力がアップするため、感光層には摺擦傷がつき易くなる。 The cleaning performance of residual powder composed of toner, paper dust, etc. is the surface roughness of the photoconductor and the cleaning blade, the coefficient of friction of the photoconductor, the frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade, the hardness and elongation of the cleaning blade. It depends on. The edge of the cleaning blade has a surface roughness of about 10 μm. Cleaning blades wear and chip with use. The surface roughness of the cleaning blade is related to the cleaning properties of the toner, so it is desirable that the surface be as small as possible. However, if the surface roughness is too small, the adhesion to the photoconductor increases and the frictional resistance with the photoconductor increases. It is not preferable. When the coefficient of friction of the photosensitive member increases, the frictional resistance between the photosensitive member and the cleaning blade increases and the frictional force of the blade increases, so that the photosensitive layer is easily scratched.
このため感光層は摩耗が促進され、感光体及びクリーニングブレードは耐久性が低下すると同時に、クリーニングブレードとの間に隙間を形成する機会を与える。また、摩擦係数が大きくなると振動や、歪みが生じることや、さらには、スティックスリップ現象が起こりやすくなるため、感光体とブレードのエッジとの間に微小な隙間を生じる。この隙間に潜り込んだトナーは帯電装置側に抜け出る、いわゆるクリーニング不良となる。この現象が継続されると画像品質上地肌汚れを起こしたり、帯電部材を汚したり、クリーニングブレード、感光体の摩耗増加による耐久性低下の要因となる。また、トナーは帯電部材やクリーニングブレードなどで圧接され、感光体に固着するフィルミング現象となり、さらに摩擦抵抗の増大を引き起こすため、益々クリーニング不良が拡大する。 For this reason, abrasion of the photosensitive layer is promoted, and the durability of the photosensitive member and the cleaning blade is lowered, and at the same time, an opportunity to form a gap with the cleaning blade is provided. Further, when the friction coefficient is increased, vibration and distortion are generated, and furthermore, a stick-slip phenomenon is likely to occur, so that a minute gap is generated between the photosensitive member and the edge of the blade. The toner that has entered the gap becomes a so-called cleaning defect that escapes to the charging device side. If this phenomenon continues, it causes image quality background stains, contamination of the charging member, and deterioration of durability due to increased wear of the cleaning blade and the photosensitive member. In addition, the toner is pressed by a charging member, a cleaning blade, or the like, resulting in a filming phenomenon that adheres to the photosensitive member, and further causes an increase in frictional resistance.
したがって、ブレードエッジが感光体の稼働中のみならず、停止中においても、隙間が生じないような、エッジ部の均一な当接が必要である。停止中に感光体とブレード間に隙間が生じた場合(たとえば解除)には、クリーニングブレードに付着しているトナーやキャリアなどが入り込むため、始動時には完全にクリーニングブレードが感光体に密着出来ずにブレードが浮き、入り込んだ異物のために、感光体が傷つく可能性もある。また、感光体はブレードに歪みが起こることや、スティックスリップ現象が起こらないように、常に摩擦係数が好適な範囲になる様にすることも必要である。 Therefore, it is necessary to make the edges contact evenly so that no gap is generated not only when the blade edge is stopped but also when the photosensitive member is in operation. If there is a gap between the photoconductor and the blade during the stop (for example, release), the toner or carrier adhering to the cleaning blade will enter, and the cleaning blade will not be able to contact the photoconductor completely at startup. There is a possibility that the photosensitive member may be damaged due to the foreign matter that has entered the blade. Further, it is also necessary for the photoreceptor to always have a friction coefficient within a suitable range so that the blade is not distorted and the stick-slip phenomenon does not occur.
近年高画質化の要求に伴って、重合トナーが使用されてきたが、重合トナーはほぼ球形であるため、現状でも多数使用されている凹凸の多い異形状の粉砕トナーに比べて、クリーニング不良を起こし易い傾向にある。このクリーニング不良はトナーの形状に起因する。重合トナーの場合は殆ど球に近い形状であるため引っかかりが無い。したがって、ブレードエッジでの堰き止めが不十分となり、トナー径より狭い僅かな隙間であっても、トナーが回転しながらブレード下に潜り込みながら抜け出ると推測される。 In recent years, polymerized toners have been used in response to the demand for higher image quality, but polymerized toners are almost spherical, so they have poor cleaning compared to irregularly pulverized toners with many irregularities that are still in use today. It tends to occur easily. This poor cleaning is caused by the shape of the toner. In the case of the polymerized toner, the shape is almost like a sphere, so there is no catch. Therefore, it is estimated that the damming at the blade edge becomes insufficient, and even if the gap is narrower than the toner diameter, the toner is pulled out while being submerged under the blade while rotating.
クリーニング不良を起こさない様にするためには、感光体とクリーニングブレード間に隙間が形成する機会を厳に封じる事が重要である。
ブレード方式のクリーニング装置が多く使用されるのは、前記したように、クリーニング性能とコンパクト性を兼ね備えているためであるが、粉砕トナーを使用した場合には良好なクリーニング性を示しても、重合トナーに代えた途端、クリーニング不良が起こることや、使用していく内にクリーニング不良を起こすという事はしばしば経験する事であり、市場でも問題となっている。
In order not to cause a cleaning failure, it is important to tightly seal the opportunity to form a gap between the photoreceptor and the cleaning blade.
As described above, the blade type cleaning device is often used because it has both cleaning performance and compactness. As soon as it is replaced with toner, it is often experienced that a cleaning failure occurs or a cleaning failure occurs during use, which is also a problem in the market.
クリーニングブレードはそのエッジが十分に感光体に当接するように設置されるが、感光体の回転に伴う振動、あるいはブレードの硬度不足、ゴムブレード自体の僅かな歪み等によって、ブレードエッジが局所的に感光体から浮かび、トナー抜けの要因になる事が確認されている。したがって、上記したクリーニング不良を排除する要因を改善することが、クリーニング不良を改善する近道である。 The cleaning blade is installed so that the edge is sufficiently in contact with the photoconductor. However, the blade edge is locally localized due to vibration accompanying the rotation of the photoconductor, insufficient hardness of the blade, slight distortion of the rubber blade itself, etc. It has been confirmed that the toner floats from the photoreceptor and causes toner loss. Therefore, improving the factor that eliminates the above-mentioned cleaning failure is a shortcut for improving the cleaning failure.
クリーニングブレードが摩耗してくると、トナーは感光体とクリーニングブレード間に挟まり摩擦抵抗を減ずるが、クリーニングブレードエッジの摩耗をも促進させる。したがって、クリーニング不良が起こりやすくなるため、クリーニングブレードの負担を軽くするために、クリーニングブレードと感光体間の摩擦抵抗が上昇しない程度に減量することが望ましい。
クリーニング不良を防止する手段にはいくつかの方法がある。以下に代表的な特許文献の開示例を示す。特許文献5は、JIS−A硬度60〜75度のクリーニングブレードを25〜60(gf/cm)と一般的な当接圧より高めに設定し、感光体との密着性を高め、また、ブレードの浮きが起こらないようにして、クリーニングするものである。球形トナーの場合、クリーニングブレードの下に潜り込み易いため、感光体とブレード間の密着性を上げる事で、クリーニング不良を防止できる可能性が高くなると考えられる。すなわち、特許文献5では、粉砕トナー使用時よりも当接圧を高めに設定してクリーニング不良を防止している。当接圧を上げることにより、ブレードエッジに歪みや多少の凹凸があっても、隙間が生じにくくなりクリーニング不良を改善することが出来る。
As the cleaning blade wears, the toner is sandwiched between the photoreceptor and the cleaning blade to reduce frictional resistance, but also promotes wear of the cleaning blade edge. Therefore, since cleaning defects are likely to occur, it is desirable to reduce the amount so that the frictional resistance between the cleaning blade and the photosensitive member does not increase in order to reduce the burden on the cleaning blade.
There are several methods for preventing poor cleaning. Examples of disclosure of typical patent documents are shown below. In
特許文献6には、クリーニングブレードのエッジ部に微小振動を与えることによって、ブレードエッジ部に集積(凝集)した感光体などの削れ粉を払いのけて、ブレードが浮くのを防止し、ブレードエッを感光体に十分密着させて、トナーのクリーニング不良を改善する事が記載されている。この方式は、クリーニングブレードに付着したトナー、感光体に付着したトナーを払い落とし、クリーニング性を改善しようとするものである。
In
特許文献7には、クリーニングブレードを導電性材料で作製し、アースまたは電圧(交流電圧又は直流電圧)を印加してトナーの保有電荷を除電し、感光体及びクリーニングブレードからのトナー離れを良くして、小粒径トナー、重合トナーのクリーニング性能を高める内容である。
In
次に記載の特許文献は、クリーニングブレードを機械的に補強してトナーのクリーニング不良を防止するものである。 The following patent document describes that a cleaning blade is mechanically reinforced to prevent toner cleaning failure.
特許文献8は、特定の構造を有するポリカーボネート樹脂から成る有機感光体を使用し、ブレードの線圧を8g/cm以上、20g/cm以下、圧接角を12°以上、30°以下に設定する事によって、摩耗が少なく、ブレードのめくれ、ブレード鳴き等の不具合を発生しないようにしたものである。
特許文献9には、クリーニングブレードにおいては、そのクリーニングブレードの一部、もしくは支持体に制振材を貼り付け、クリーニングブレードが振動しないようにする事により、トナーの抜けを防止しクリーニング不良を改善する技術が記載されている。このような構成においては、重合トナーの場合僅かな隙間があると抜けやすいため、クリーニングブレードの振動を無くしブレードエッジが確実に感光体に当接させることは重要である。クリーニングブレードの振動を抑えることは感光体とクリーニングブレード間に隙間が生じないようにする事であり、理にかなったものと思われる。
According to
特許文献10には、クリーニングブレードの支持体に弾性部材を介してクリーニングブレードを貼り付け、弾性部材の反発弾性Bとクリーニングブレードの反発弾性Aの間に0.1B<Aの関係を持たせる事によって、クリーニングブレードの振動を抑制し、強く安定したクリーニング力を長期に亘って保持し、重合トナーのような球形トナーも良好にクリーニングできるという技術が記載されている。
In
球形トナーはその形状故に、初期は良好でも、ブレードに欠損、感光体にスクラッチが生じることや、摩擦係数が上昇すると直ちに、感光体とクリーニングブレード間に隙間を作る要因で出来るため、クリーニング不良が発生しやすくなる。また、ブレードの側面を補強しても、クリーニング部材全体が振動しやすい場合には、補強の効果を十分に生かし切れず、使用していく内に、次第にクリーニング不良を起こす事が確認されている。
球形トナーを使用する場合には、クリーニング部材は微動だにしないようにする事が重要で、振動が起こらないようにするだけで、クリーニング不良を防止することが可能になるばかりか、クリーニングブレードエッジの摩耗も少なくなるため、部材としてのクリーニングブレードの寿命を延ばすことが可能となる。
Due to the shape of the spherical toner, the initial state is good, but the blade is damaged, the photoconductor is scratched, and immediately after the friction coefficient is increased, a gap is formed between the photoconductor and the cleaning blade. It tends to occur. In addition, even if the blade side is reinforced, if the entire cleaning member tends to vibrate, the effect of the reinforcement cannot be fully utilized, and it has been confirmed that cleaning failure will gradually occur during use. .
When using spherical toner, it is important to prevent the cleaning member from moving finely, and it is possible not only to prevent vibration but also to prevent defective cleaning, as well as the cleaning blade edge. Therefore, the life of the cleaning blade as a member can be extended.
特許文献11には、クリーニングブレードを挟んで、支持体の反対側にクリーニングブレードを補強するための剛性補強部材を備えて、像担持体の回転方向の下流側に配置する事によって、環境差によるクリーニング不良(白抜け白筋の発生)を回避する事が記載されている。この手段は、クリーニングブレードの側面に補強部材(ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂などの薄板)を貼り付けて、像担持体に当接して、動作させた場合に、クリーニングブレードが弾性変形するのを回避するものである。 In Patent Document 11, a rigidity reinforcing member for reinforcing the cleaning blade is provided on the opposite side of the support with the cleaning blade interposed therebetween, and is disposed on the downstream side in the rotation direction of the image carrier, thereby causing a difference in environment. It describes that cleaning defects (occurrence of white spots) are avoided. This means attaches a reinforcing member (a thin plate of ABS resin, polycarbonate resin or the like) to the side surface of the cleaning blade and avoids elastic deformation of the cleaning blade when it is in contact with the image carrier and operated. Is.
クリーニング不良は像担持体すなわち感光体が回転する際に、感光体とクリーニングブレード間に摩擦抵抗が大きい部位が有ると、局所的にクリーニングブレードの先端部が感光体の回転方向に引きずられて歪みを生じ、隙間が出来るために起こる。すなわち、特許文献11に記載される内容は、ブレードに歪みを起こさないようにする有効な手段である。 When the image carrier, that is, the photoconductor rotates, if there is a part with a large frictional resistance between the photoconductor and the cleaning blade, the cleaning blade is locally distorted by the tip of the cleaning blade being dragged in the rotation direction of the photoconductor. This occurs because a gap is formed. That is, the contents described in Patent Document 11 are effective means for preventing the blade from being distorted.
特許文献1、2においては、感光体上に転写されずに残ったトナーが多く、感光体の静電力が強い場合には、キャリアを吸引するのが容易ではない。また、感光体に深いスクラッチやクリーニングブレードに欠損があった場合、更にクリーニングブレードが振動する場合、スティックスリップ現象が生じ、クリーニングブレードが感光体から一瞬でも浮いた様な場合や、ブレードの硬度が低く、感光体に当接した状態でのブレードが緩いカーブを描いている場合には、キャリアが感光体との間に挟み込まれ易くなるために、感光体に食い込む可能性が高くなる。特にキャリアの搬送が多い場合には磁石で除去仕切れないため、感光体上に多量のキャリアが存在することになり、クリーニングブレードで傷つく可能性も高くなってしまう。
In
キャリアの搬送量が少なくても、長期に亘る画像形成でキャリアが多量にマグネットに溜まった場合や、感光体の表面電位が高く、静電引力が勝ることや、微小なトナーが付着した場合などでは、付着したキャリアが感光体に接触し、感光体への再付着という問題も無視できず、前記したクリーニングブレードの欠損や、スティックスリップ現象があると、感光体にダメージを与える危険性がある。 Even if the carrier transport amount is small, if a large amount of carrier accumulates in the magnet during long-term image formation, the surface potential of the photoconductor is high, electrostatic attraction is superior, or minute toner adheres In this case, the problem that the attached carrier contacts the photoreceptor and reattachment to the photoreceptor cannot be ignored. If there is a cleaning blade defect or a stick-slip phenomenon, there is a risk of damaging the photoreceptor. .
特許文献3の構成では、感光体に付着しているキャリアを強制的にたたき落とすため、効果は認められるが、クリーニングブラシを使用しているため、ブラシの中にキャリアが入り込みやすいという点と、ブラシの奥の方に入り込んだキャリアが磁石から離れている点と、トナーも多量に含有しているため、磁力が及びにくい。このため、キャリアは容易に排除できず、また、感光体にキャリアが付着しない時でも、ブラシの中に保有されているキャリアが飛び出して、感光体にキャリアが付着していない状態でも、常時害を与える可能性を有している。
In the configuration of
特許文献4の構成では、磁石が回転するわけでは無いので、キャリアの一部がスリーブ上(磁石のエッジ近傍)に残留していく可能性があり、蓄積したキャリアが穂を延ばし感光体へ再付着する懸念があり、改良の必要性がある。また、取付けスペースが必要で、小型の画像形成装置では設置に無理を生じる場合がある。 In the configuration of Patent Document 4, since the magnet does not rotate, a part of the carrier may remain on the sleeve (near the edge of the magnet), and the accumulated carrier extends the ear and re-appears on the photoreceptor. There are concerns about adhesion and there is a need for improvement. In addition, an installation space is required, and installation may be difficult in a small image forming apparatus.
以上説明したように、磁石を使用してキャリアを除去する手段は、的を得た方法であるが、磁石に付着したキャリアの処置によっては感光体に再付着し、思わぬ悪影響を起こす危険性も有する。この様に、磁石を使用した方法は確実性も有るが、まだまだ改良の余地が残されている。 As explained above, the means to remove the carrier using a magnet is a method that has been achieved. However, depending on the treatment of the carrier attached to the magnet, it may reattach to the photoconductor and cause an unexpected adverse effect. Also have. Thus, although the method using a magnet has certainty, there is still room for improvement.
特許文献5の構成では、感光体の摩擦係数が0.5や0.6(オイラーベルト方式で測定した場合の数値)と大きくなると、当接圧を高くすることによる不具合がクリーニングブレード、感光体の双方に現れる。すなわち、当接圧を高くすることにより、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗が増すため、感光体およびクリーニングブレードが摩耗しやすくなったり、感光体とクリーニングブレードの間で高周波を伴う摺擦音を発したり、さらに感光体の回転が不安定になる等の不具合が生じる。また、ブレードとの摩擦抵抗がアップするため、ブレードエッジに負担が掛かり、エッジが歪み易くなる。すなわち、一時的にはトナーのクリーニング性は高くなるが、クリーニング性能が維持されにくい。また、本文中に摩擦係数の規定や潤滑剤の記述がないことから、感光体の表面摩擦係数は高いものと推測される。摩擦抵抗が高いと、前述したようにブレードエッジの局部的な歪みが起こりやすくなりクリーニング不良の機会が増し、感光体、クリーニングブレードの耐久性が低下し、ひいては画像品質に影響が及んでしまう。
In the configuration of
特許文献6の構成では、初期においては確かに効果は認められるが、振動によってトナーがクリーニングブレードと感光体間に挟み込まれ易く、次第にクリーニング不良を起こす傾向が見られ、効果は不十分である。
In the configuration of
特許文献7の構成では、クリーニングブレードに直接接したトナーについて除電の効果は認められるが、殆どのトナーは除電されにくい為、効果は思ったほど良くなく、特に繰り返し複写の場合には大量のトナーがブレードの所に集中するため、除電効果は極めて低く、クリーニング性能の効率アップは殆ど望めず、クリーニング不良の改善にはなり得ない。
In the configuration of
特許文献8の構成では、当接圧を軽くし、圧接角を小さく設定することにより、ブレードエッジの反転頻度は少なくなり妥当な考えと思われるが、ブレードの反転にはブレードの硬度は勿論のこと、支持体の先端から、感光体に当接する迄の固定されていない領域を表す、いわゆる、ブレードの自由長、さらには感光体上の摩擦係数(又はブレードと感光体間の摩擦抵抗)もブレードの反転頻度やブレード鳴きに密接な因果関係がある。特許文献8には、硬度(たとえばJIS K 6301に準じた測定によるJIS−A硬度)の規定がない上、自由長の長さも規定されていない為、効果は不確かである。また、感光体は使用していく過程で、帯電によるコロナ生成物の付着があるため、如何にシロキサン構造を持つポリカーボネート樹脂といえども、効果は初期のみで、使用していく内に次第に感光体表面の摩擦係数が上昇し、ブレード反転、ブレード鳴きなどの問題が浮上する。クリーニングブレードを感光体に当接する場合には、ブレードエッジの接触面積が出来るだけ少なくなるような当接圧及び角度に設定する事が望ましく、特許文献8においても長期的には十分な効果は得られにくいと考えられる。
In the configuration of
特許文献9の構成では、感光体とクリーニングブレードの摺擦によるビビリのような振動は支持体が1mmやそれ以下のように薄い場合には効果は生じるが、2mmとか3mmと厚くなると振動を止め難くなり、感光体表面にフィルミングが生じることや、たとえ生じなくとも、コロナ生成物の付着により、摩擦係数が0.5とか0.6程度に高くなると、クリーニングブレードの振動が大きくなり、また、スティックスリップのような現象が起こるため、制振材だけでは改善効果は得られにくい。
In the configuration of
特許文献10に記載の方式では、特許文献9に記載のものよりは、振動を抑制する効力は高いと思われるが、球形トナーは局所的に少しの歪みや隙間が起こると、その部位よりトナー抜けが起こるようになる。したがって、ブレードエッジは感光体に対して、均一に当接するようにする事が望ましいが、支持体とクリーニングブレードの間に弾性部材を挿入する方法では、ブレードエッジ迄は管理できないため、クリーニング不良を解消することは出来ない。また、弾性部材を間に介する事により、感光体をブレードに当接した場合に、ブレードはズレを起こし、クリーニングブレードの当接圧は設定値よりも実質的に軽く成るため、トナーの抜けが多くなる可能性を有する。特許文献10ではクリーニング性能の改善よりも、ブレード鳴きの方が改善効果は高くなる。
上記したように、多くの特許資料が開示されているが、決定的な方法が無いというのが実状である。
In the method described in
As described above, many patent documents have been disclosed, but the fact is that there is no definitive method.
特許文献11の構成では、クリーニングブレードの歪みは自由長が長ければ長いほど、歪みやすくなるため、感光体との密着性が不安定になり、クリーニング不良を起こしやすくなる。クリーニング不良が起こる隙間は、感光体の表面状態(たとえば、コロナ生成物の付着による摩擦係数の上昇など)によっても左右され、クリーニングブレードのエッジの状態にも依存される。実施に基づく図、表及び説明から判断する限り、自由長(F/L)が最短5mmとクリーニング不良を防止するにはまだ長すぎるため、クリーニングブレードの歪みは防ぎきれない。また、特許文献11には予めトルクを所定範囲に設定する旨が記載されているが、トルクをコントロールする手段が講じられていない場合には、コロナ生成物の付着によって、トルクは上昇するため、一定の範囲に設定することは困難である。特にトルクが大きくなると、ブレードエッジの歪み度合いも大きくなるため、クリーニング不良は益々起こりやすくなる。したがって、感光体の寿命を待たずに早期にクリーニング不良に陥るのは必定と判断される。
本発明は、感光体、クリーニングブレードを劣化させ、また異常画像の要因となる感光体付着キャリアを効率的、且つ良好に排除できる画像形成装置を提供することである。
本発明は、平均円形度の大きい球形トナーであっても、安定したクリーニングを行うことが出来る画像形成装置を提供することである。
In the configuration of Patent Document 11, the longer the free length of the cleaning blade is, the easier it is to be distorted. Therefore, the adhesion with the photosensitive member becomes unstable, and cleaning failure is likely to occur. The gap in which the cleaning failure occurs depends on the surface state of the photoreceptor (for example, an increase in the coefficient of friction due to the attachment of the corona product) and also depends on the state of the edge of the cleaning blade. As long as it is judged from the drawings, tables and explanations based on the implementation, the free length (F / L) is 5 mm at the shortest, which is still too long to prevent poor cleaning, so that the distortion of the cleaning blade cannot be prevented. In addition, Patent Document 11 describes that the torque is set in a predetermined range in advance, but when no means for controlling the torque is taken, the torque increases due to the adhesion of the corona product. It is difficult to set a certain range. In particular, when the torque is increased, the degree of distortion of the blade edge is also increased, so that cleaning defects are more likely to occur. Therefore, it is determined that it is indispensable that the cleaning failure occurs early without waiting for the life of the photoreceptor.
The present invention includes a photoreceptor, to degrade the cleaning blade, also efficient photoreceptor attachment carrier which causes the abnormal image is to provide an and image forming equipment which can satisfactorily eliminated.
The present invention may be a large spherical toner having an average circularity is to provide Hisage image forming equipment which can perform stable cleaning.
上記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置において、回転可能な像担持体上の転写残留粉体を清掃するクリーニングブレードと、クリーニングブレードの上流側に配設され、像担持体上の転写残留粉体の内トナーを減量し、キャリアを除去する掻取手段を備えたことを特徴としている。 To achieve the above object, according to the present invention, in an image forming apparatus, a cleaning blade for cleaning transfer residual powder on a rotatable image carrier, and an upstream side of the cleaning blade are disposed on the image carrier. It is characterized by having scraping means for reducing the amount of toner in the transfer residual powder and removing the carrier.
掻取手段は、基体とこの基体の周方向に多数枚のフィンを一定間隔で配設したものであってもよい。 Scraping means may be obtained by arranging a large number of fins in the circumferential direction of the substrate with the base member at regular intervals.
掻取手段のフィンとしては、第1の磁性体、または第1の磁性体をフィルム状部材のフィンの先端に取り付けた構造の何れか一つとする。第1の磁性体と像担持体とは、非接触状態に近接配置する。 The fin of the scraping means is one of the first magnetic body and the structure in which the first magnetic body is attached to the tip of the fin of the film-like member. The first magnetic body and the image carrier are disposed close to each other in a non-contact state.
掻取手段が第1の磁性体を有する場合には、第1の磁性体と互いに反対磁極になるような第2の磁性体を、掻取手段に近接配置するのが良い。第2の磁性体の配設位置としては、掻取手段を挟んだ像担持体の反対側とするのが良い。また、第1の磁性体の磁束密度よりも第2の磁性体の磁束密度が大きくするとよい。第1の磁性体をラバー磁石とした場合、第2の磁性体はラバー磁石以外の磁石とする。掻取手段は、その形態に関わらず、像担持体の回転方向に対し、カウンター方向に回転可能に設ける。 In the case where the scraping means has the first magnetic body, it is preferable that a second magnetic body that is opposite to the first magnetic body to be opposite to the first magnetic body is disposed close to the scraping means. The second magnetic body is preferably disposed on the opposite side of the image carrier with the scraping means interposed therebetween. The magnetic flux density of the second magnetic body may be larger than the magnetic flux density of the first magnetic body. When the first magnetic body is a rubber magnet, the second magnetic body is a magnet other than the rubber magnet. Regardless of its form, the scraping means is provided so as to be rotatable in the counter direction with respect to the rotation direction of the image carrier.
本発明によれば、転写後像担持体に未転写トナーとして残った残留粉体のクリーニングブレードへの流入量を(必要最小限残して)減らすことが出来るため、クリーニングブレードの負担が軽くなり、クリーニングブレードの摩耗による劣化を軽減し、耐久性を維持することが可能となる。また、残留粉体中に含有されるキャリアなどの硬い微粒子を掻取手段で未然に除去することが出来ため、像担持体のみならず、クリーニング装置が損傷を受ける確率が減少する。したがって、画像品質は保たれ、像担持体及びクリーニング装置の寿命が短くならずに済む。さらに、交換頻度が少なくなるためコスト低減につながり、さらに、省エネルギー、省資源に有利となり、環境汚染に対しても良好な効果が得られる。 According to the present invention, the inflow of the remaining residue powder cleaning blade as untransferred toner after image bearing member transfer (minimum required leaving) because it is able to reduce, become lighter of the cleaning blade load, It is possible to reduce deterioration due to wear of the cleaning blade and maintain durability. Further, since hard particles such as a carrier contained in the residual powder can be removed in advance by the scraping means, not only the image carrier but also the probability of damage to the cleaning device is reduced. Therefore, the image quality is maintained and the life of the image carrier and the cleaning device is not shortened. Furthermore, since the replacement frequency is reduced, the cost is reduced. Further, it is advantageous for energy saving and resource saving, and a favorable effect is obtained against environmental pollution.
本発明によれば、掻取手段の基体の周方向に多数枚のフィンを一定間隔に配設したので、クリーニングブレードに流入するトナー量を必要以上に減ずることが無いため、像担持体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗を高める事もない。したがって、クリーニングブレードの先端部が反転することや、像担持体の回転がロックする事もない。また、各フィンの間を開けているために、トナー、キャリアの滞留が無い。したがって、掻取手段が回転不良に陥ることや、クリーニングブレードの負担も増大することもないため、クリーニングブレードの耐久性が保たれる。 According to the present invention, since a large number of fins are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the substrate of the scraping means, the amount of toner flowing into the cleaning blade is not reduced more than necessary. It does not increase the frictional resistance between the blades . Therefore, the tip of the cleaning blade is not reversed, and the rotation of the image carrier is not locked. Further, since the gaps between the fins are open, there is no retention of toner and carrier. Accordingly, it and the scraping means falling into defective rotation, because it does not increase even the cleaning blade load, the durability of the cleaning blade is maintained.
本発明によれば、掻取手段のフィンに第1の磁性体、または第1の磁性体をフィルム状部材のフィンの先端に取り付けた構造の何れか一つとしたので、像担持体上に付着した、キャリアを像担持体に接触させずに吸着して排除するため、クリーニングブレードへのキャリアの搬送が無く、クリーニングブレード、像担持体ともキャリア、トナーからなる残留粉体による劣化は無くなり、耐久性維持が可能となる。 According to the present invention, either the first magnetic body or the structure in which the first magnetic body is attached to the tip of the fin of the film-like member on the fin of the scraping means is attached to the image carrier. Since the carrier is adsorbed and removed without contacting the image carrier, there is no conveyance of the carrier to the cleaning blade , and neither the cleaning blade nor the image carrier is deteriorated by residual powder consisting of carrier and toner, and durability It becomes possible to maintain sex.
本発明によれば、掻取手段の第1の磁性体と像担持体とを、非接触状態に近接配置したので、像担持体上のキャリアはほぼ良好に排除する事が可能となる。
本発明によれば、第1の磁性体と互いに反対磁極になるような第2の磁性体を、掻取手段に近接配置したので、掻取手段の第1の磁性体に付着したキャリアは、この磁性体の側面に付着し難く、効率よく排除する事が出来る。したがって、掻取手段によるキャリアの除去効率が低下することなく、感光体上よりキャリアを半永久的に除去する事が可能となる。
According to the present invention, since the first magnetic body of the scraping means and the image carrier are arranged close to each other in a non-contact state, carriers on the image carrier can be eliminated almost satisfactorily.
According to the present invention, since the second magnetic body that is opposite to the first magnetic body and the opposite magnetic pole is disposed close to the scraping means, the carrier attached to the first magnetic body of the scraping means is It is difficult to adhere to the side surface of the magnetic body and can be efficiently removed. Therefore, it is possible to remove the carrier semi-permanently from the photoreceptor without reducing the carrier removal efficiency by the scraping means.
本発明によれば、第2の磁性体の配設位置を、掻取手段を挟んだ像担持体の反対側としたので、掻取手段で排除したキャリアの像担持体への再付着は皆無となり、キャリアのクリーニングブレード、像担持体への被害が防止できるため、耐久性を維持でき、また、画像品質も良好に保持する事が出来る。 According to the present invention, since the second magnetic body is disposed on the opposite side of the image carrier with the scraping means interposed therebetween, the carrier removed by the scraping means does not reattach to the image carrier. Thus, damage to the carrier cleaning blade and the image carrier can be prevented, so that durability can be maintained and image quality can be maintained well.
本発明によれば、第1の磁性体の磁束密度より、第2の磁性体の磁束密度を大きくしたので、掻取手段への残留キャリアは皆無となり、キャリアによるクリーニングブレード、像担持体に対するダメージは極めて少なくなり、クリーニングブレード、キャリアの耐久性は維持され、また、それによる画像品質の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, since the magnetic flux density of the second magnetic body is made larger than the magnetic flux density of the first magnetic body, there is no residual carrier in the scraping means, and the cleaning blade and the image carrier are damaged by the carrier. The durability of the cleaning blade and the carrier is maintained, and deterioration of the image quality due to the durability can be suppressed.
本発明によれば、掻取手段を構成する第1の磁性体をラバー磁石、掻取手段に近接配置した第2の磁性体をラバー磁石以外の磁石としたので、掻取手段へのキャリアの残留が皆無となる。像担持体上からキャリアを除去する場合には加工がし易く、キャリアを除去するには磁力の弱い第1の磁性体を、第1の磁性体よりキャリアを引き剥がす場合には、第1の磁性体とは異なりこの磁性体よりも磁力の大きい第2の磁性体を配置する事で、キャリアが像担持体に再付着するのを防ぐことが出来る。このため、キャリアによる像担持体、クリーニングブレードへダメージが皆無となり、像担持体、キャリアの保全が出来、結果的に省エネルギー、省資源等環境汚染防止にもつながる。 According to the present invention, the first magnetic body constituting the scraping means is a rubber magnet, and the second magnetic body disposed close to the scraping means is a magnet other than the rubber magnet. There is no residue. When removing the carrier from the image bearing member, it is easy to process. To remove the carrier, the first magnetic body having a weak magnetic force is used. When the carrier is peeled off from the first magnetic body, the first magnetic body is removed. By disposing a second magnetic body having a magnetic force larger than that of the magnetic body, unlike the magnetic body, it is possible to prevent the carrier from reattaching to the image carrier. For this reason, there is no damage to the image carrier and the cleaning blade by the carrier, and the image carrier and the carrier can be maintained. As a result, environmental pollution such as energy saving and resource saving can be prevented.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本願発明者らは、本願課題に鑑み、鋭意検討した結果、以下に記載の内容を実施することによって課題を解決することを確認した。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As a result of intensive studies in view of the problems of the present application, the inventors of the present application have confirmed that the problems can be solved by implementing the contents described below.
図1、図2は、間接電子写真法(ゼログラフ法)を用いた画像形成装置の概略図をそれぞれ示す。図1と図2の違いは帯電転写装置、クリーニング装置7の形式のみで、他は全て同一構成のシステムとしている。
1 and 2 are schematic views of an image forming apparatus using indirect electrophotography (zero graph method), respectively. The only difference between FIG. 1 and FIG. 2 is the type of the charge transfer device and the
画像形成装置の画像形成に預かるエンジン部分は、像担持体としての感光体1、帯電装置2、画像露光装置3、現像装置4、転写装置5、分離装置6、クリーニング装置7、除電装置8で構成されている。画像形成装置は、帯電装置2と転写装置5との間に位置する感光体1の外周面近傍に掻取手段72を、転写装置後よりも用紙搬送下流側に定着装置9をそれぞれ備えている。これら各構成要素は画像形成装置本体100内に配設されている。画像形成装置本体100の下方には、被転写体としての用紙11をストックする給紙トレイ10が、画像形成装置本体100の左方には変体定着装置9を通過して画像定着されたハードコピー13をストックする排紙トレイ12がそれぞれ設けられている。
The engine parts for image formation of the image forming apparatus are a photosensitive member 1 as an image carrier, a
感光体1は、導電性支持体上に下引き層を介して感光層が10〜40μm程度積層された光導電層である。感光体1には帯電装置2が接触もしくは近接配置され、直流電圧又は交流電圧を重畳した直流電圧が印加されて、感光体1に画像形成に必要な電荷が付与される。
The photosensitive member 1 is a photoconductive layer in which a photosensitive layer is laminated on a conductive support by about 10 to 40 μm via an undercoat layer. A charging
帯電装置2にはコロナ帯電装置、接触帯電装置等があり、感光体1の表面電位は400〜800V程度に帯電される。本発明で使用する感光体1には、−(マイナス)極性で動作する機能分離型の有機感光体を使用するため、帯電装置2への印加電圧はマイナスである。感光体1に帯電が施されると、装置にパソコンが直接またはネットワークを介して接続されている場合には、パソコンからの信号が入力される。画像形成装置本体100にスキャナ機能を備えている場合には、スキャナ機能を用いて原稿を読み取る。パソコンからの信号や原稿を読み取ったCCD(電荷結合素子)の電気信号は変換器を介して光のドットパターンに変換されて、感光体1に照射される。この時点で光が照射された部位の光減衰が生じ、光が照射されない部位との間で静電潜像(静電コントラスト)が形成される。照射光で減衰した後の電位は−50V〜−250V程度で、画像形成には250V好ましくは350V〜600Vのコントラスト電位が有れば十分である。
The charging
この静電潜像はトナーとキャリアからなる二成分の現像剤を使用し、現像バイアスが印加された磁気ブラシ方式の現像装置4により現像され、給紙トレイ10から搬送された用紙11に転写装置5で転写される。現像バイアスは直流電圧(マイナス)又は交流電圧を重畳した直流電圧である。この後、用紙11は感光体1から分離装置6を使用して剥離され、定着装置9を通過しハードコピー13となり、排紙トレイ12にストックされる。分離後の感光体1にはトナーを主成分とする残留粉体が多量に付着しているため、クリーニング装置7を使用して清掃される。
This electrostatic latent image uses a two-component developer composed of toner and carrier, is developed by a magnetic brush type developing device 4 to which a developing bias is applied, and is transferred to a sheet 11 conveyed from a
本形態において、クリーニング装置7は、クリーニングブレード71と掻取手段72とを、そのケーシング内に収納されている。掻取手段72は、クリーニングブレード71よりも感光体1の回転方向の上流側に配設されていれば良い、必ずしもクリーニングブレード71と一緒にクリーニング装置7に設ける必要は無い。すなわち、クリーニングブレード71と掻取手段72とは、機能的には夫々単独に構成されても良い。
In this embodiment, the
クリーニングブレード71の主たる機能は、周知のように感光体表面に付着したトナーの清掃であるが、掻取手段72は、感光体1に付着している転写後のトナー中に埋没する(含まれている)キャリアを、感光体1及びクリーニングブレード71にスクラッチなどの不具合を与えない程度に排除する点と、クリーニングブレード71の負担を軽くし、クリーニングブレード71と感光体1間の摩擦抵抗が上昇し、ブレードの反転や歪みが起こらない程度に、トナーのクリーニングブレード71への流入量を抑制することを目的に配設されているものであり、周知のクリーニングブラシなどとは、その機能を異にしている。
The main function of the
トナー清掃後、感光体1は内部電荷を消去するために、除電装置8を用いて長波長光が感光体1全面に照射されて、静電潜像が消去され、次の複写サイクルに備えられる。
After cleaning the toner, the photosensitive member 1 is irradiated with long-wavelength light on the entire surface of the photosensitive member 1 using the
図3は、感光体1、帯電装置(又は帯電部材ともいう)2、及びクリーニング装置7の3つの構成手段を組み合わせたプロセスカートリッジ150を示す一形態である。プロセスカートリッジ150には、現像装置4を組み込む事も可能であり、クリーニング装置7を別のユニットとして単体構成とすることも可能である。すなわち、このプロセスカートリッジ150は、感光体1と帯電装置2、現像装置4、クリーニング装置7の中から選択される少なくとも一つの手段となる構成要素を一体的に支持し、画像形成装置本体100に着脱可能にカートリッジ化したものである。カートリッジ化することで、これらの手段に関係した異常が発生した場合や、メンテナンスが必要な場合には、別のプロセスカートリッジ(交換用)を用意しておけば、入れ替えるだけで短時間に元の状態に復させることができる大きなメリットがあり、ユーザーに迷惑をかけることが少なく、本発明においても有用である。
FIG. 3 shows an example of a
図4は、図1に示すエンジン部分の現像装置がマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの4系統からなる、所謂4連タンデム方式のフルカラーの画像形成装置を側面から見た概略図であり、各感光体に形成されたトナー像を、搬送された用紙上に4回転写し、最後に定着装置8で熱定着して1枚のフルカラー像を形成する装置である。図4の構成では、掻取手段72はクリーニングブレード71と共にクリーニング装置7内に配設されているが、無論別な構成としても良い。図4に示す画像形成装置に、図3に示すプロセスカートリッジ150を装着して使用する事もできる。
FIG. 4 is a schematic view of a so-called quadruple tandem full-color image forming apparatus as seen from the side, in which the developing device of the engine portion shown in FIG. 1 is composed of four systems of magenta, cyan, yellow, and black. The toner image formed on the body is transferred four times onto the conveyed paper and finally thermally fixed by the fixing
次に画像形成装置の構成を各ユニット別に説明する。
(感光体の概要)
本発明で使用される感光体1はデジタル用の機能分離型の有機感光体である。図5にこの感光体1(「有機感光体1」とも記す)の断面構成を示す。機能分離型の有機感光体1は、導電性支持体101上に、下引き層102、電荷発生層103、電荷輸送層104の順で積層されて構成された感光体である。この感光体はマイナス帯電で動作するため、電荷輸送層104は正孔(ホール)移動型の感光層である。図5に図示した感光体1の構成による耐久枚数は、A4サイズ用紙換算で4万枚〜8万枚程度とされている。
Next, the configuration of the image forming apparatus will be described for each unit.
(Outline of photoconductor)
The photoreceptor 1 used in the present invention is a digital function-separated organic photoreceptor. FIG. 5 shows a cross-sectional configuration of the photoreceptor 1 (also referred to as “organic photoreceptor 1”). The function-separated organic photoreceptor 1 is a photoreceptor formed by laminating an
近年、高速機やフルカラー複写機の需要が高まっているが、これらの画像形成装置では益々高耐久性、高信頼性が必要となってきている。これらの画像形成装置に搭載するためには、感光体1は高耐摩耗性が必要である。高耐摩耗性を図る手段としては各種有るが、同時に電子写真特性、画像特性においても満足する必要がある。図6は、高耐久化を図るために、耐摩耗性の高い薄膜を電荷輸送層上に2〜10μm程度形成した感光体1の断面構成を示したものであり、具体的には、電荷輸送層104上に高耐摩耗性を図った電荷輸送層105が積層形成されている。
In recent years, demand for high-speed machines and full-color copiers has increased, but these image forming apparatuses are increasingly required to have high durability and high reliability. In order to be mounted on these image forming apparatuses, the photoreceptor 1 needs to have high wear resistance. There are various means for achieving high wear resistance, but at the same time, electrophotographic characteristics and image characteristics must be satisfied. FIG. 6 shows a cross-sectional configuration of the photoreceptor 1 in which a thin film having high wear resistance is formed on the charge transport layer in an amount of about 2 to 10 μm in order to achieve high durability. A
以下、本発明で使用する感光体について各層毎に詳述する。
(導電性支持体)
感光体1に使用可能な導電性支持体101としては、ジュラルミン、アルミ、銅、真鍮、ステンレスなどの金属、プラスチック材、紙管、ガラスなどの絶縁体に導電処理したもの等、多くの種類があるが、その中でも特に、導電性支持体として要求される機械的強度、加工性(切削性)、電気特性等に優れ、軽量のJIS規定3003系のアルミニウム合金が好適である。感光体1としてのアルミニウム支持体は真円度、真直度、振れなどの特性が規定値内に入るように切削され、最終的に1〜10μm程度の表面粗さになる様に表面仕上げ(超仕上げや鏡面仕上げ)が施される。
Hereinafter, the photoreceptor used in the present invention will be described in detail for each layer.
(Conductive support)
As the
有機感光体1として構成される導電性支持体101としては、肉厚は0.6〜3mm、外径は25〜100mm程度に加工される。導電性支持体101の電気抵抗は、体積抵抗率で106Ω・cm以下であれば十分で、約109Ω・cmオーダー迄の体積抵抗率であれば、ほぼ電子写真特性を損なわないで使用できる。電気抵抗が大きくなるにつれ、感光層内の正孔の移動に支障が出るため、光減衰特性が緩やかになり、電子写真特性が悪化する。
The
アルミニウムでは切削直後より絶縁性の酸化膜(Al2O3)が形成されるが、大気中で形成された酸化膜は薄く、弱く、不均一であるため電荷注入阻止膜(電荷注入層としてのブロッキング膜)としては不十分である。したがって、アルマイト処理するか、あるいは帯電時の電荷(マイナス帯電時は正孔)を現像終了までの時間(〜数十msec)を保持する程度の絶縁性を有する薄膜(後述する下引き層、中間層ともいう)が形成される。
(下引き層)
下引き層102を形成する目的は、帯電時に導電性支持体101側からの電荷注入を阻止すると共に、画像形成時の入射光が導電性支持体101で反射して、感光層に再入射することを防止することによって、画像の乱れを無くし、画像形成に必要な帯電電位、静電コントラスト及び均一画像(モアレ防止、ドットパターンの再現など)を確保するためである。したがって、デジタル式の画像形成装置では必要不可欠である。電荷注入を阻止し、電子写真特性を劣化させないための膜厚は1〜10μm程度であり、好適には3〜6μmである。
In aluminum, an insulating oxide film (Al 2 O 3 ) is formed immediately after cutting, but the oxide film formed in the atmosphere is thin, weak, and non-uniform, so that the charge injection blocking film (as a charge injection layer) It is insufficient as a blocking film. Therefore, it is a thin film (undercoat layer, intermediate described later) that has an anodizing treatment or that retains the time (up to several tens of msec) until the development is completed (charge during negative charge). Also referred to as a layer).
(Undercoat layer)
The purpose of forming the
下引き層102は1010〜1013(Ω・cm)オーダの体積抵抗率に設定されるが、膜厚が厚くなるに従い、画像形成によって形成されたキャリア(マイナス帯電時は電子)が下引き層102から導電性支持体101側に移動するのに時間がかかる。したがって、繰り返し使用が多い程、電荷発生層の界面に電子が蓄積することによって、感光層中に残留電荷が蓄積し、光減衰特性の劣化、帯電特性電位の上昇、プラス帯電を起こしやすいといった特性の変化が生じ、画像濃度の低下、残像が発生し、さらに現像時のキャリアが感光体1に付着しやすいなどの弊害を生じる。
The
一方、膜厚が薄くなるにしたがい、塗工膜にはムラが形成され易くなり、導電性支持体101からの電荷注入(この場合プラス電荷(正孔))が起こり易くなるため、帯電が不十分となり、ノイズの多い画像となる。したがって、膜厚を厚くする事は好ましくなく3〜6μmが好適である。 On the other hand, as the film thickness is reduced, unevenness is easily formed in the coating film, and charge injection from the conductive support 101 (in this case, positive charges (holes)) is likely to occur. It will be sufficient and the image will be noisy. Therefore, it is not preferable to increase the film thickness, and 3 to 6 μm is preferable.
下引き層102に使用される樹脂には、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。また、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を分散し含有させてもよい。これらの下引き層102は、適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。更に本発明の下引き層102として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えばゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層も有用である。
(電荷発生層)
電荷発生層103は画像露光装置3より照射された光子により画像形成に必要な電子−正孔対を生成する層で、電子−正孔対の生成量が多いほど感度は高くなる傾向がある。画像露光で生成された電子又は正孔を表面、若しくは導電性支持体101の電荷に向かってスムーズに移動させるためには、電荷発生層103と接している電荷輸送層104又は下引き層102との界面の障壁はできるだけ低い方が望ましく、この条件を満たす感光材料であれば、無機系、有機系材料を問わず、何れの材料も使用可能である。
Examples of the resin used for the
(Charge generation layer)
The
無機系材料の電荷発生材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・シリコンなどがある。また、有機系の電荷発生材には金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、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−ル骨格を有するアゾ顔料、トリフェニールアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾ−ル系顔料などがある。 Examples of the charge generating material of the inorganic material include crystalline selenium, amorphous selenium, selenium-tellurium, selenium-tellurium-halogen, selenium-arsenic compound, and amorphous silicon. Further, organic charge generating materials include metal phthalocyanine, phthalocyanine pigments such as metal-free phthalocyanine, azulenium salt pigments, squaric acid methine pigments, azo pigments having a carbazole skeleton, azo pigments having a triphenylamine skeleton, An azo pigment having a diphenylamine skeleton, an azo pigment having a dibenzothiophene skeleton, an azo pigment having a fluorenone skeleton, an azo pigment having an oxadiazol skeleton, an azo pigment having a bisstilbene skeleton, an azo pigment having a distyryl oxadiazol skeleton Azo pigments having a distyrylcarbazole skeleton, perylene pigments, anthraquinone or polycyclic quinone pigments, quinoneimine pigments, diphenylmethane and triphenylmethane pigments, benzoquinone and naphthoquinone pigments, cyanine and the like Azomethine pigments, indigoid pigments, bisbenzimidazo - there and Le pigments.
電荷発生層103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などが用いられる。これらのバインダー樹脂は、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。また、必要に応じて低分子電荷輸送物質(電子輸送物質又は正孔輸送物質)を添加してもよい。
The binder resin used as necessary for the
電子輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイドなど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、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
正孔輸送物質としては、以下に示される電子供与性物質が挙げられる。 例えば、オキサゾ−ル誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニールアミン誘導体、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、チオフェン誘導体などが挙げられる。これらの正孔輸送物質は、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。
Examples of the electron transporting material include chloroanil, bromoanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 2,4 , 5,7-tetranitroxanthone, 2,4,8-trinitrothioxanthone, 2,6,8-trinitro-4H-indeno [1,2-b] thiophen-4-one, 1,3,7-tri Examples thereof include electron accepting substances such as nitrodibenzothiophene-5,5-dioxide. These electron transport materials can be used alone or as a mixture of two or more.
Examples of the hole transport material include electron donating materials shown below. For example, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, 9- (p-diethylaminostyrylanthracene), 1,1-bis- (4-dibenzylaminophenyl) propane, styrylanthracene, styryl Examples include pyrazoline, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, benzofuran derivatives, benzimidazole derivatives, and thiophene derivatives. These hole transport materials can be used alone or as a mixture of two or more.
電荷発生層103は、電荷発生物質、溶媒及び結着樹脂を主成分とするものから形成されるが、その中には、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等のいかなる添加剤が含まれていても良い。
The
電荷発生層103を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法とが大きく挙げられる。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法などが用いられ、上述した無機系材料、有機系材料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103を設けるには、上述した無機系もしく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、ブタノンなどの溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液を適度に希釈して塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレー塗工法、ビードコート法などを用いて行うことができる。
As a method for forming the
以上のようにして設けられる電荷発生層103の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.05〜2μmである。通常は0.1〜0.3μmの厚さに塗布される。この膜厚が薄すぎると、感度不良が生じるが、厚すぎると、空間電荷による光減衰劣化、残留電位上昇が生じ、画像濃度低下、解像度低下などの画像品質低下につながる。
(電荷輸送層)
電荷輸送層104は十分な帯電電位と、画像形成に必要な十分なコントラスト電位を確保するために形成される。電荷輸送層104には一般的に極性依存性が少なく、1014〜1018(Ω・cm)程度の体積抵抗率を有するポリカーボネート樹脂(A型、C型、Z型など)や、スチレン樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂などがバインダー樹脂として使用され、さらにドナー、酸化防止剤、レベリング材などが添加される。電荷輸送層104を構成する低分子電荷輸送物質にはオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダール誘導体、トリフェニールアミン誘導体、α−フェニールスチルベン誘導体、トニフェニールメタン誘導体、アントラセン誘導体などを使用することができる。
The film thickness of the
(Charge transport layer)
The
一方、高分子電荷輸送物質としては、以下に示す公知の高分子電荷輸送材料を用いることができる。
(1)主鎖および/または側鎖にカルバゾール環を有する重合体には、例えば、ポリ−N−ビニルカルバゾール、特開昭50−82056号公報、特開昭54−9632号公報、特開昭54−11737号公報、特開平4−183719号公報に記載の化合物等がある。
(2)主鎖および/または側鎖にヒドラゾン構造を有する重合体には、例えば、特開昭57−78402号公報、特開平3−50555号公報に記載の化合物等がある。
(3)かつポリシリレン重合体には、例えば、特開昭63−285552号公報、特開平5−19497号公報、特開平5−70595号公報に記載の化合物等がある。
(4)主鎖および/または側鎖に第3級アミン構造を有する重合体には、例えば、N,N−ビス(4−メチルフェニル)−4−アミノポリスチレン、特開平1−13061号公報、特開平1−19049号公報、特開平1−1728号公報、特開平1−105260号公報、特開平2−167335号公報、特開平5−66598号公報、特開平5−40350号公報に記載の化合物等がある。
(5)その他の重合体には、例えば、ニトロピレンのホルムアルデヒド縮重合体、特開昭51−73888号公報、特開昭56−150749号公報に記載の化合物等がある。
On the other hand, as the polymer charge transport material, the following known polymer charge transport materials can be used.
(1) Polymers having a carbazole ring in the main chain and / or side chain include, for example, poly-N-vinylcarbazole, JP 50-82056 A, JP 54-9632 A, and JP A Examples thereof include compounds described in JP-A Nos. 54-11737 and 4-183719.
(2) Examples of the polymer having a hydrazone structure in the main chain and / or side chain include compounds described in JP-A-57-78402 and JP-A-3-50555.
Examples of the (3) polysilylene polymer include compounds described in JP-A-63-285552, JP-A-5-19497, and JP-A-5-70595.
(4) Examples of the polymer having a tertiary amine structure in the main chain and / or side chain include N, N-bis (4-methylphenyl) -4-aminopolystyrene, JP-A-1-13061, As described in JP-A-1-19049, JP-A-1-1728, JP-A-1-105260, JP-A-2-167335, JP-A-5-66598, and JP-A-5-40350. There are compounds.
(5) Other polymers include, for example, formaldehyde condensation polymers of nitropyrene, compounds described in JP-A Nos. 51-73888 and 56-150749, and the like.
本発明に使用される電子供与性基を有する重合体は、上記重合体だけでなく、公知単量体の共重合体や、ブロック重合体、グラフト重合体、スタ−ポリマ−や、また、例えば特開平3−109406号公報に開示されているような電子供与性基を有する架橋重合体等を用いることも可能である。また、本発明における高分子電荷輸送物質として、主鎖および/または側鎖にトリアリールアミン構造を有するポリカーボネートが有効に使用される。 The polymer having an electron donating group used in the present invention is not limited to the above polymer, but also a copolymer of known monomers, a block polymer, a graft polymer, a star polymer, and, for example, It is also possible to use a crosslinked polymer having an electron donating group as disclosed in JP-A-3-109406. Further, as the polymer charge transport material in the present invention, a polycarbonate having a triarylamine structure in the main chain and / or side chain is effectively used.
一方、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、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAタイプ、ビスフェノールCタイプ、ビスフェノールZタイプ或いはこれらの共重合体)、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、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、アルキド樹脂などの熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの高分子化合物は単独または2種以上の混合物として、また、電荷輸送物質と共重合化して用いることができる。 On the other hand, examples of the polymer compound that can be used as the binder component include polystyrene, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / maleic anhydride copolymer, polyester resin, polyvinyl chloride, and chloride. Vinyl / vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polyarylate resin, polycarbonate resin (bisphenol A type, bisphenol C type, bisphenol Z type or copolymers thereof), cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl Thermoplastic or thermal such as butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, acrylic resin, silicone resin, fluorine resin, epoxy resin, melamine resin, urethane resin, phenol resin, alkyd resin Including but of resin, but is not limited thereto. These polymer compounds can be used singly or as a mixture of two or more kinds, or copolymerized with a charge transport material.
電荷輸送層塗工液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、エチルセロソルブなどのエーテル類、トルエン、キシレンなどの芳香族類、クロロベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類等を挙げることができるが、環境破壊を考慮してハロゲン系の溶媒の使用は避けた方が望ましい。 Examples of the dispersion solvent that can be used in preparing the charge transport layer coating solution include ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, ethers such as dioxane, tetrahydrofuran, and ethyl cellosolve, toluene, xylene, and the like. Examples include aromatics, halogens such as chlorobenzene and dichloromethane, and esters such as ethyl acetate and butyl acetate, but it is desirable to avoid the use of halogen-based solvents in consideration of environmental destruction.
本発明では耐環境性の改善のため、及び、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、電荷発生層、電荷輸送層、下引き層、保護層、中間層等の各層に酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、低分子電荷輸送物質を添加することができる。 In the present invention, an antioxidant is added to each layer such as a charge generation layer, a charge transport layer, an undercoat layer, a protective layer and an intermediate layer for the purpose of improving the environmental resistance and preventing the decrease in sensitivity and the increase in residual potential. Plasticizers, lubricants, UV absorbers, and low molecular charge transport materials can be added.
電荷輸送層104の膜厚は10〜40μm程度の範囲に設定されるが、好適には10〜30μmの範囲で、高解像度を望む場合には15〜25μm程度に設定される。膜厚が10μm以下では静電容量が大きくなり過ぎ、画像形成に必要な表面電位を確保することができ難くなる。画像形成にはコントラスト電位として、少なくとも250V以上有ることが望ましいが、10μm以下ではコントラスト電位が確保できにくくなり、感光層が摩耗する事によって使用できる時間が極端に短くなり、さらにコントラスト電位の確保が困難となる。また、膜厚が薄くなると、均一な膜厚の感光層を製造することが難しく、濃度ムラやピンホールによる画像欠陥が起こり、SN比の悪い画像品質となる。
The film thickness of the
電荷輸送層104の膜厚を厚くすると、静電容量が小さくなるため十分な表面電位が確保され、SN比が良好な画像品質を得る事ができるようになる。しかし、厚くなるにしたがい相対的に感光層中には構造欠陥が増加するため、キャリア(ここでは正孔)の移動に支障が生じ、残像などの好ましくない現象が生じ易くなる。
When the thickness of the
画像形成装置に使用する感光体1としては、電荷輸送層104まで形成する事により4〜8万枚の使用に耐えさせることが可能であるが、さらに耐久性を延ばすためには、好適な潤滑剤を感光体表層に付与して、感光体表面の摩擦係数を0.2前後まで低減化させる事により、20万枚前後の耐久性まで高めることが可能となり、さらに実用性が高まり、環境負荷に対しても有効になる。
As the photosensitive member 1 used in the image forming apparatus, it is possible to endure the use of 40,000 to 80,000 sheets by forming up to the
感光体1の耐久性が50万枚、あるいはそれ以上必要とする場合には、以下に記載の方法がある。
(電荷輸送層)
感光体1の耐久性を高くする手段にはいくつか方法があるが、高耐久性で比抵抗が1012〜1014Ω・cm程度の透光性を有する0.5〜10μm程度の薄膜(有機膜、無機膜)を感光層上に形成するのが一般に行われる方法であり、電子写真特性、画像特性が満足できれば、本発明でも有効に使用する事ができる。しかし、上記した比抵抗や透光性などの特性を満足するものであっても、繰り返し時に残留電位増加や、感度低下などが生じることがあり、必ずしも感光体1として使用できるとは限らない。
When the durability of the photoreceptor 1 is required to be 500,000 or more, there is a method described below.
(Charge transport layer)
There are several methods for increasing the durability of the photoreceptor 1, but a thin film having a high durability and a specific resistance of about 10 12 to 10 14 Ω · cm and having a translucency of about 0.5 to 10 μm ( An organic film or an inorganic film) is generally formed on the photosensitive layer, and can be used effectively in the present invention if the electrophotographic characteristics and image characteristics are satisfied. However, even if the above-mentioned characteristics such as specific resistance and translucency are satisfied, the residual potential may increase or the sensitivity may decrease during repetition, and the photoconductor 1 is not always usable.
本発明では、耐摩耗性を有し且つ電子写真特性を満足させるために、電荷輸送層の性質を有する感光層(電荷輸送層105と称する)を電荷輸送層104上に形成する方式を採用している。この電荷輸送層105を有する感光体1の概略構成は図6に示す通りである。すなわち、電荷輸送層105を電荷輸送層104の延長と考えて、両層間にはっきりした界面が形成されないようにする事により、繰り返し使用においても、両層(電荷輸送層104及び105)の界面間の障壁の高さに起因して起こる残留電位の蓄積、光減衰特性の劣化、帯電電位低下を低く抑えることが可能となる。
In the present invention, a method of forming a photosensitive layer (referred to as a charge transport layer 105) having the property of a charge transport layer on the
電荷輸送層105は「反応性水酸基を有する架橋性電荷輸送物質」と、「熱硬化性樹脂単量体」と、「熱硬化性界面活性剤との架橋反応によって得られる樹脂」が使用される。加熱と架橋により硬度を高め、耐摩耗性に優れた感光体1を形成する。
The
架橋性電荷輸送物質としては、特開平7−228557号公報に記載のビスフェノール化合物、特開平8−198825号公報に記載のジアミン化合物、特開平9−31035号公報、特開平9−263569号公報、特開平9−268164号公報等に記載のジヒドロキシル基含有ジアミン化合物、特開平9−278723号公報、特開平10−7630号公報に記載のヒドロキシル基含有アミン化合物、特開平9−194442号公報に記載のヒドロキシル基含有スチルベン化合物、特開平10−53569号公報に記載のアミン化合物等があり、何れも有効である。これらは高分子電荷輸送物質の原料であり、電荷輸送能力に優れた特性を示し、反応性にも優れた材料である。 Examples of the crosslinkable charge transport material include bisphenol compounds described in JP-A-7-228557, diamine compounds described in JP-A-8-198825, JP-A-9-31035, JP-A-9-26369, Dihydroxyl group-containing diamine compounds described in JP-A-9-268164 and the like, JP-A-9-278723, JP-A-10-7630, hydroxyl-group-containing amine compounds, JP-A-9-194442 The hydroxyl group-containing stilbene compounds described above, the amine compounds described in JP-A-10-53569, and the like are all effective. These are raw materials for polymer charge transport materials, exhibiting excellent characteristics in charge transport ability and excellent in reactivity.
熱硬化性樹脂単量体としては、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、有機シラン縮合物などの縮合物又はこれらの混合物などがあり、本発明で有効に使用できる。例えば、メラミン樹脂は自己縮合性を有する性質が有り、他の原料との配合比率の調整が容易であり、設計自由度が高い。また、エポキシ樹脂も硬化剤の材料種が多いため、設計自由度が高い。 Examples of thermosetting resin monomers include melamine resins, urea resins, epoxy resins, urethane resins, alkyd resins, acrylic resins, condensates such as organic silane condensates, or mixtures thereof, which are effective in the present invention. Can be used for For example, a melamine resin has a property of having a self-condensation property, can easily adjust the blending ratio with other raw materials, and has a high degree of design freedom. Epoxy resins also have a high degree of design freedom because there are many types of curing agents.
熱硬化性界面活性剤としては、例えば、
(1)特開平7−68398号公報に記載のフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートを含む共重合体として、特開昭60−221410号公報、特開昭60−228588号公報に記載のフッ素を含まないビニル型モノマーと含フッ素ビニル型モノマーととから成るブロック共重合体、
(2)フッ素系グラフトポリマーとして、例えば、特開昭60−187921号公報に記載のポリメチルメタクリレートを側鎖にもつメタクリレートマクロモノマーとフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートを共重合した櫛形グラフトポリマーなどがある。
As a thermosetting surfactant, for example,
(1) As a copolymer containing a (meth) acrylate having a fluoroalkyl group described in JP-A-7-68398, fluorine described in JP-A-60-212410 and JP-A-60-228588 A block copolymer comprising a vinyl-type monomer containing no fluorine and a fluorine-containing vinyl-type monomer,
(2) As a fluorine-based graft polymer, for example, a comb-shaped graft polymer obtained by copolymerizing a methacrylate macromonomer having polymethyl methacrylate in the side chain and a (meth) acrylate having a fluoroalkyl group described in JP-A-60-187721 and so on.
これらのフッ素系樹脂は樹脂添加量として入手が容易であり、例えば、含フッ素ランダム共重合体は旭化成(株)より、樹脂表面改質剤SC−101,SC−105の表品名で、また、含フッ素ブロック共重合体として、フッ化アルキル基含有重合体セグメントとアクリル系重合体セグメントからなるブロック共重合体として、日本油脂(株)からモディパーFシリーズF100,F110,F200,F210,F2020等の商品名で、フッ素系グラフトポリマーとしては、東亞合成(株)よりアロンGF−150,GF−300,RESEDA GF−2000の商品名で市販されている。これらの界面活性剤は単独で用いても、架橋樹脂成分としても用いても良い。 These fluorine-based resins are easily available as resin addition amounts. For example, fluorine-containing random copolymers are available from Asahi Kasei Co., Ltd. under the names of resin surface modifiers SC-101 and SC-105, As a fluorine-containing block copolymer, as a block copolymer composed of a fluorinated alkyl group-containing polymer segment and an acrylic polymer segment, Modiper F series F100, F110, F200, F210, F2020, etc. from Nippon Oil & Fats Co., Ltd. As the fluorine-based graft polymer under the trade name, they are commercially available from Toagosei Co., Ltd. under the trade names Aron GF-150, GF-300, and RESEDA GF-2000. These surfactants may be used alone or as a crosslinked resin component.
特開2000−119354号公報には、フッ素樹脂にシリコーン成分が化学結合された材料が記載されており、疎水性樹脂ZXシリーズZX−007C、ZX−001、ZX―017等は耐汚染性に特に優れた特性を有している。架橋樹脂成分として用いる場合、メタクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルとの共重合体は特に有効である。
電荷輸送層105を形成する際には、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤等の低分子化合物、レベリング剤を添加する事ができる。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。低分子化合物の使用量は、樹脂成分100重量部に対して0.1〜50重量部、好ましくは、0.1〜20重量部、レベリング剤の使用量は、樹脂成分100重量部に対して0.001〜5重量部程度が適当である。
JP 2000-119354 A describes a material in which a silicone component is chemically bonded to a fluororesin. Hydrophobic resins ZX series ZX-007C, ZX-001, ZX-017 and the like are particularly resistant to contamination. It has excellent characteristics. When used as a cross-linked resin component, a copolymer of a methacrylic acid ester and a fluorinated alkyl acrylate is particularly effective.
In forming the
フッ素系の界面活性剤の使用は、感光体の硬度アップに寄与すると同時に、感光体表層の摩擦係数を下げる。したがって、画像形成装置内で感光体1を帯電する際に生成される、オゾンや窒素酸化物などのコロナ生成物が作用することによって、上昇する摩擦係数、クリーニング不良等の改善には極めて有効である。 Use of a fluorosurfactant contributes to increasing the hardness of the photoreceptor, and at the same time lowers the friction coefficient of the photoreceptor surface layer. Therefore, corona products such as ozone and nitrogen oxides that are generated when the photosensitive member 1 is charged in the image forming apparatus act, so that it is extremely effective in improving the friction coefficient and the cleaning failure that are increased. is there.
架橋性樹脂を用いる際には、保護層中を光誘起電荷キャリアが移動できる程度に電荷輸送性の官能基を架橋樹脂中に結合させるか、高分子電荷輸送物質を配合する必要がある。低分子型の電荷輸送物質と架橋樹脂とを混合することが可能で有れば、低分子型の電荷輸送物質を混合しても良いが、保護層内に固定できず、低分子成分が表面に析出することがある。このようなケースに対して前述の高分子電荷輸送物質を用いることで析出を防ぎ、感度特性の向上を図ることができる。 When a crosslinkable resin is used, it is necessary to bond a charge transporting functional group to the crosslinkable resin to such an extent that photoinduced charge carriers can move in the protective layer, or to blend a polymer charge transport material. If it is possible to mix the low molecular charge transport material and the cross-linked resin, the low molecular charge transport material may be mixed, but it cannot be fixed in the protective layer, and the low molecular component is on the surface. May precipitate. By using the above-described polymer charge transport material for such a case, precipitation can be prevented and sensitivity characteristics can be improved.
感光層を形成する手法には、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あり、成膜性、コスト、製造容易性等を勘案し好適な方法が採用される。電荷輸送層B105を形成する場合には、特にスプレー塗工法とリングコート法は生産上、品質の安定性を確保し易い方法であり好適である。好適には15〜35μmの範囲が望ましい。 Methods for forming the photosensitive layer include dipping method, spray coating method, ring coating method, roll coater method, gravure coating method, nozzle coating method, screen printing method, etc. A suitable method is taken into consideration. In the case of forming the charge transport layer B105, the spray coating method and the ring coating method are particularly preferable because they are easy to ensure quality stability in production. The range of 15 to 35 μm is preferable.
画像形成に際して、画像形成装置内で帯電装置2により、感光体1は−400〜−800Vに帯電される。感光層の膜厚が厚くなるにしたがい、静電容量が小さくなるため、帯電電位に対する余裕(高い帯電電位を得ることができる)が生じる。しかし、画像露光により帯電電位が低下すると、電荷強度が小さくなるため、感光層内でのキャリアの移動が遅くなり、感光層内部に正孔又は電子の蓄積が起こり、感光体が十分に機能しなくなる。したがって、必要以上に膜厚を上げることは好ましくない。薄い場合には前記した内容と逆の現象が起こり、残留電位の蓄積は低くなる。
At the time of image formation, the photosensitive member 1 is charged to −400 to −800 V by the charging
電荷輸送層105の膜厚は3〜10μm程度の膜厚が好適で、電荷輸送層104と電荷輸送層105を合わせた全電荷輸送層の膜厚は厚くても50μmが限度で、実際には使用する帯電電位に応じた膜厚に設定するのが良く、40μm以下、さらには35μm以下で有ることが好ましい。下限の膜厚は10μm以上、好ましくは15μm以上に設定するのが良い。
The thickness of the
電荷輸送層105を形成した感光体1の表面粗さの初期における10点平均粗さRzJIS(JIS B 0601)は、0.1μm以上、1.0μm以下になる様に形成することが望ましい。これは感光体表面の粗さに左右されずにシャープな画像品質を得るためであり、クリーニングブレード71が感光体1に当接したとき、ブレードエッジに歪みが生じ、クリーニング不良に陥らないための条件である。感光体表面は繰り返し使用により表面粗さが大きくなる傾向にあるため、初期における表面粗さは小さくしておく必要があるが、トナーキャリアのブレード抜けを完全に防止できれば、表面粗さを3μm以下には十分抑制することは可能である。ここで言う、トナーキャリアのブレード抜けとは、トナー、キャリアがクリーニングブレード71と感光体1の外周面の間を抜け出る、いわゆるクリーニング不良を指す。トナー、キャリアのブレード抜けが生じた場合には、感光体1の表面粗さはその状況にも左右されるが、悪い場合には平均表面粗さが5μm程度にもなり、局所的にクリーニング不良を起こす要因となる。
The 10-point average roughness Rz JIS (JIS B 0601) at the initial stage of the surface roughness of the photoreceptor 1 on which the
感光体1の表面粗さが小さくなる程、クリーニングブレード71の密着性は向上するため、トナーのクリーニング性には有効であるが、有機感光体では繰り返し使用で摩擦抵抗は増大する傾向があるため、スティックスリップ現象や、ブレードの局所的な歪み、ブレード鳴き等が起こり易くなるため、有機感光体の場合、表面粗さが余り小さくなりすぎるのは好ましい事ではない。また、表面粗さが大きくなると摩擦抵抗という面では緩和される傾向があるが、前記したように画像品質やクリーニング性に影響が出てくる。
As the surface roughness of the photoreceptor 1 becomes smaller, the adhesion of the
近年、高画質化の要求に伴って、平均円形度が0.96とか0.98とほぼ球形に近い、6μm前後の重合トナーが使用されるが、このトナーは尖りが無く、球形に近い故に、クリーニングブレード71と感光体1の外周面の間にトナー径よりも小さい隙間でもあっても、回転しながら潜り込むため、クリーニング不良を起こしやすい。したがって、球形トナーを使用する場合には、クリーニングブレード71は感光体1との間に隙間が形成されないように密着している事が重要で、トナーの潜り込みを許すような表面粗さに成るような状況は好ましくない。長期に亘って使用するには感光体1の初期表面粗さはできるだけ平滑に維持される事が望ましい。
In recent years, with the demand for higher image quality, polymerized toners with an average circularity of 0.96 or 0.98, which are almost spherical, and around 6 μm are used, but this toner has no sharpness and is nearly spherical. Even if there is a gap smaller than the toner diameter between the
この球形トナーは更に小粒径化する傾向が有り、感光体1の表面粗さによって、クリーニング性が左右される傾向が益々強くなっている。また、有機感光体は使用することによって、クリーニングブレード71の摺擦や現像剤のキャリアや紙粉(タルクなど)などによって次第に表面粗さが大きくなる。したがって、感光体1の表面粗さの初期値は小さいレベルに抑えておいた方が望ましい。例えば、5万枚の作像を行うと、感光体表面の平均粗さは1.2〜2(μm)程度になるが、クリーニングブレード71のエッジに欠損が無ければ、十分にクリーニング性が維持される。
The spherical toner has a tendency to further reduce the particle diameter, and the tendency of the cleaning property to be influenced by the surface roughness of the photosensitive member 1 becomes stronger. Further, when the organic photoreceptor is used, the surface roughness gradually increases due to the rubbing of the
感光体表面が荒れてくると、クリーニングブレード71にも影響が及ぶため、感光体1の表面粗さを低く抑えることによって、長期的に安定した画像品質を維持させることが可能となる。但し、キャリアなどが感光体表層に付着する事によって、感光体1が傷つく事が無い場合である。
When the surface of the photoconductor becomes rough, the
感光体を高耐久化してもキャリアがブレードで押しつけられると、感光体1には確実にスクラッチや凹みが生じる。また、高耐久化した感光体1では摩耗しにくいため、一度傷つくと傷が修復されない、すなわち、摩耗し易い感光体は摩耗することで、傷の深さが減少するので、画像品質への影響がいつまでも発生し続けるという弊害がある。したがって、感光体1へのキャリア付着は可能な限り回避する事が大切で、搬送された場合であっても、感光体1とクリーニングブレード71の間にキャリアが潜り込む様な状態(隙間)は回避する事が重要である。
Even if the durability of the photoconductor is increased, if the carrier is pressed by the blade, the photoconductor 1 is surely scratched or dented. Further, since the highly durable photoconductor 1 is hard to be worn, the scratch is not repaired once it is damaged, that is, the photoconductor that is easily worn is worn, and the depth of the flaw is reduced, which affects the image quality. Has the harmful effect of continuing to occur. Therefore, it is important to avoid carrier adhesion to the photosensitive member 1 as much as possible. Even when the carrier is transported, avoid a state (gap) where the carrier is buried between the photosensitive member 1 and the
感光体1の硬度は、大きい方が良好な画像品質を長期に亘って維持できるという点で有効である。感光体1にスクラッチや凹みなど画像に現れるような異常が起こらなければ、10万枚以上の耐刷枚数を保証することができる。 A higher hardness of the photoreceptor 1 is effective in that good image quality can be maintained over a long period of time. If no abnormalities such as scratches or dents appear in the image occur on the photosensitive member 1, a printing durability of 100,000 sheets or more can be guaranteed.
感光体1の硬度を例えば鉛筆硬度で表すと、2H以上、好ましくは3H以上あることが好ましい。鉛筆硬度で判定する理由は、鉛筆のエッジを感光体に押し当てて移動させて、傷の発生有無により硬度を判定する方式であるため、スクラッチに対する抵抗力を判断するに有効である。2H以上有れば、耐傷性も良好になり、画像品質的にも安定させることができる。
(クリーニング装置の概略)
感光体1に残留したトナー、キャリアなどの残留粉体を清掃する為のクリーニング装置7はクリーニングブレード71を主体として構成される。図1、図2では、クリーニング装置7に、クリーニングブレード71と、トナー、キャリア、紙粉、その他の粉体から構成される残留粉体を掻き取り、排除するための掻取手段72が一体にケーシングに内蔵されている。これは一体にした方が装置をコンパクトにできるためであるが、夫々単独のユニットとして構成しても無論かまわない。
When the hardness of the photoreceptor 1 is expressed by, for example, pencil hardness, it is preferably 2H or more, preferably 3H or more. The reason for the determination based on the pencil hardness is effective in determining the resistance against scratching because the pencil edge is pressed against the photoreceptor and moved to determine the hardness based on the presence or absence of scratches. If it is 2H or more, the scratch resistance is improved and the image quality can be stabilized.
(Outline of the cleaning device)
A
掻取手段72の機能は、所謂クリーニングブラシと目的を若干異にし、キャリア排除と、トナーのクリーニングブレード71への流入量を抑制して、クリーニングブレード71が受ける負担を軽くし、耐久性を長くする事を目的としている。
The function of the scraping means 72 is slightly different from the purpose of a so-called cleaning brush, suppresses the carrier removal and the amount of toner flowing into the
トナー量の流入を抑制するのは、トナーのクリーニングブレード71への流入を抑制し、クリーニングブレード71の感光体外周面との接触部としてのエッジの負担を軽くするのと同時に、トナー塊の流入を阻止し、且つキャリアの流入を阻止又は流入の減量を行うためである。トナーのクリーニングブレード71への流入量を極端に少なくした場合には、クリーニングブレード71と感光体1間の摩擦抵抗上昇に伴う負担が増加し、感光体1、クリーニングブレード71のエッジの摩耗促進にもつながる。したがって、少なくともトナーだけは減量して、クリーニングブレード71に流入させることが望ましい。
Suppressing the inflow of the toner amount suppresses the inflow of the toner to the
キャリアの感光体1への付着はメーカーを問わず、どの機種でも大なり小なり起こっており、キャリアの小粒径化と共に益々付着しやすい傾向が出ており、画像品質、感光体等へ与える影響も大きくなっている。キャリアがクリーニングブラシの穂の間に取り込まれると、ブラシに付着したキャリアによって感光層が摩耗することや、飛び出したキャリアの一部が感光体1に再付着し、現像装置4からの感光体1付着が起こらないときでも、感光体1にスクラッチが起こる危険性を有している。したがって、このような状況は完全に防止する必要がある。 Regardless of the manufacturer, the adhesion of the carrier to the photoreceptor 1 is occurring to a greater or lesser extent, and it tends to be more and more likely to adhere as the carrier becomes smaller in size. The impact is also increasing. When the carrier is taken in between the ears of the cleaning brush, the photosensitive layer is worn by the carrier attached to the brush, or a part of the protruded carrier is reattached to the photosensitive member 1, and the photosensitive member 1 from the developing device 4. Even when adhesion does not occur, there is a risk that the photoconductor 1 may be scratched. Therefore, this situation needs to be completely prevented.
以下、掻取手段72、クリーニングブレード71の順で説明する。
(掻取手段)
掻取手段72はクリーニングブラシに代わるもので、主な機能は上述したように、キャリアの排除及びトナーのクリーニングブレード71への流入量抑制である。形状は図7乃至図11に示すように、クリーニングブラシとはブラシ形状が全く異なり、密でなく、粗の状態になっている点が大きく異なる。クリーニングブラシはクリーニングブレード71の補助的な役割を持っており、感光体1に付着したトナーをブラシの穂先及び背で摺擦することにより、強制的に感光体1から引き離し、トナーを排除しクリーニングブレード71のクリーニング性を向上させる効果を狙うものである。クリーニングブラシはクリーニングとしての機能を十分に果たすが、ブラシが密になっているため、ブラシ間にキャリアが入り込み易く、蓄積されやすいため、時として感光体1の寿命を低下させる不具合を起こす事が多い。
Hereinafter, the scraping means 72 and the
(Scraping means)
The scraping means 72 replaces the cleaning brush, and the main functions are the removal of the carrier and the suppression of the amount of toner flowing into the
蓄積されたキャリアで感光体1が摩耗することや擦り傷を形成する。また、クリーニングブラシ中に蓄積したキャリアがブレードの方向にはじき飛ばされて、クリーニングブレード71と感光体1間に挟まれると、キャリアが感光体1に押しつけられ感光体が傷つき、感光体1に大きなスクラッチが形成され、クリーニングブレード71が歪む場合、スクラッチの部位からキャリアが抜けクリーニング不良の原因となる。また、感光体1を長期使用した場合に、時としてスクラッチの発生部位周辺からトナーフィルミングが起こることもある。この様にローラの周面全面にブラシが形成されたクリーニングブラシでは、キャリアをため込む性質が有るため、感光体1に対しては有害な部材として働く場合もある。
The accumulated carrier causes the photoreceptor 1 to be worn or scratched. When the carrier accumulated in the cleaning brush is repelled in the direction of the blade and is sandwiched between the
本発明で使用する掻取手段72は、上記したように、クリーニングブラシとは機能を異にする。すなわち、前記したように、クリーニングブレード71へキャリアが影響を及ぼすのを極力抑制し、二次的に影響が及ぶのを排除する。また、トナーの流入量を減らすことによって、クリーニングブレード71の負担を軽くし、クリーニング性維持と、耐久性を延ばす事を主な目的としている。
As described above, the scraping means 72 used in the present invention has a function different from that of the cleaning brush. That is, as described above, the influence of the carrier on the
掻取手段72は、例えば、図7にその断面を示すように、断面円形を成す基体72aに複数のフィン72bを、基体72aの外周面との接線に対して直角に、あるいは図8に断面で示すように、基体72aの外周面に対して傾斜をつけて固定して設けた形状をしている。図7に示す掻取手段72の斜視図を図9に、図8に示す掻取手段72の斜視図を図10にそれぞれ示す。これら掻取手段72は、その両端が回転自在に支持される回転可能なローラ形状とされている。
For example, as shown in FIG. 7, the scraping means 72 has a plurality of
各掻取手段72は、図7、図8に示すように、基体72aに一定間隔で長手方向に固定された多数枚のフィン72bで構成されており、位置的にはクリーニングブレード71よりも感光体回転方向の上流側に配設され、残留粉体の掻き取り効果を高めるためにカウンター方向に回転されるのが望ましい。各フィン72bの間を空けるのは、キャリアがフィンの間に蓄積しないようにし、掻き取ったトナー、キャリアが抜け出易いようにするためである。フィン72bの間隔は使用する材質にもよるが1〜3mm(所定量)の間で適宜設定する。図1、図2に示すように、クリーニングブレード71と掻取手段72の間には、必要に応じて両者の間をカバーリングする遮蔽板73eを設置してもよい。フィン72bは基本的にはフィルム、ブラシ、磁石の何れか1種で構成される。
As shown in FIGS. 7 and 8, each scraping means 72 is composed of a large number of
掻取手段72の回転は、感光体1に対してカウンター方向の回転であり、その回転数は50〜250rpmの間に設定される。通常、150〜220rpm程度の回転数があれば、残留粉体を特にはトナーを減量させ、キャリアを可能な限り排除するという目的は達成される。これらはその材料、形状、硬さ等に応じて、接触又は非接触の何れかの状態に配設される。フィン72bの長手方向(掻取部材の軸線方向)の長さは、少なくとも現像領域をカバーするだけの長さが必要である。
(フィルムを使用した掻取手段)
フィン72bには25〜150μmの厚さのフィルムが使用される。感光体1への食い込み量は+1mm〜−0.2mmである。フィン72bの感光体方向の幅、すなわち、基部72aの外周面からの突出量はシステムによって変える必要があるが、通常2〜10mmの間で設定する。フィルムの厚みが薄ければ、感光体1に接触しても接触時の極浅い傷が入る程度で、画像形成には何ら問題ないが、厚くなるにしたがい、感光体1にダメージを与えるようになる。したがって、感光体1への食い込み量を変える必要が生じる。
The rotation of the scraping means 72 is a counter direction rotation with respect to the photosensitive member 1, and the number of rotations is set between 50 and 250 rpm. Usually, if there is a rotational speed of about 150 to 220 rpm, the purpose of reducing residual powder, particularly toner, and eliminating the carrier as much as possible is achieved. These are arranged in either a contact state or a non-contact state depending on the material, shape, hardness, and the like. The length of the
(Scraping means using film)
A film having a thickness of 25 to 150 μm is used for the
フィン72bの幅(突出量)が長くなると撓りがあるため、接触しても感光体1に傷が入る傷深さは軽減される。フィンの膜厚が薄くなるにしたがい感光体1に食い込む(+)方向に、厚くなるにしたがい感光体1から離す(−)方向に設定するのが良い。通常は少し厚めのフィルム(例えば、100μm前後)を、感光体1に接触しない程度にするのが望ましい。ここでいう接触しない程度とは、感光体1とフィン72bの先端の間を約0.1〜0.2(mm)程度に設定することである。
Since the
25〜40(μm)の薄いフィルムを使用する場合、食い込み深さは+1mm、60〜150(μm)の中〜厚めのフィルムを使用した場合には−0.1〜−0.2mmに設定する。25〜40(μm)のフィルムを+1mm以上に設定した場合、感光体上のトナーによる抵抗が大きくなり、フィルムが変形する可能性が高くなるためである。また、食い込み量が少なくなるにしたがいフィルムが撓り、逃げが生じるため、トナー及びキャリアの抑止力が低下し、掻取手段72としての機能が効かなくなる。フィルムの膜厚は強度、掻き取り効果(抑止力)から、25μm以上、好ましくは50μmが必要である。この時の感光体1へ近接する方向へのフィルム幅(突出量)は2mm〜10mmの範囲内に設定するのが望ましい。 When using a thin film of 25 to 40 (μm), the biting depth is set to +1 mm, and when using a medium to thick film of 60 to 150 (μm), set to −0.1 to −0.2 mm. . This is because when the film of 25 to 40 (μm) is set to +1 mm or more, the resistance due to the toner on the photoreceptor increases, and the possibility that the film deforms increases. Further, as the amount of biting decreases, the film bends and escapes, so that the deterring power of the toner and the carrier is reduced, and the function as the scraping means 72 is not effective. The film thickness needs to be 25 μm or more, preferably 50 μm, from the viewpoint of strength and scraping effect (deterrence). At this time, the film width (protrusion amount) in the direction approaching the photosensitive member 1 is desirably set within a range of 2 mm to 10 mm.
フィルムが厚くなると機械的強度が増し、撓りが少なくなるため、トナーの抑止力が増加し、またキャリアの掻き取り効果も増大する傾向がある。100μm程度の厚みになると、フィンの幅によっても変わるが、感光体に摺擦傷が付き易くなるため、感光体1とは非接触にした方が望ましい。100μmのフィルムを使用した場合、感光体とフィン間は0.05mm〜0.3mmの間に設定するのが望ましい。この隙間は一般に流通している用紙が1枚程度通しできる程度の隙間である。掻取手段72としての好適なフィルムの厚みは50〜120μm程度で、食い込み深さは−0.1mm〜−0.2mmである。 As the film becomes thicker, the mechanical strength increases and bending becomes less, so that the toner deterrence increases and the carrier scraping effect tends to increase. When the thickness is about 100 μm, it varies depending on the width of the fin, but it is easy to be rubbed against the photoconductor. When a 100 μm film is used, the distance between the photoreceptor and the fin is preferably set between 0.05 mm and 0.3 mm. This gap is generally enough to allow about one sheet of paper in circulation. The thickness of a suitable film as the scraping means 72 is about 50 to 120 μm, and the biting depth is −0.1 mm to −0.2 mm.
フィン72bはφ5〜10mmの金属、樹脂、樹脂被覆の金属製のロッド棒で構成された基体71aに12〜20枚のフィルムを直角(図7)もしくは、カウンター方向で残留粉体を掻き取るように傾斜(図8)を付けて固定する。傾斜角度は50°〜80°の範囲が望ましい。
The
フィン用に使用可能なフィルム材質は、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、等の樹脂製品がある。また、フィルムでには部類しないが、ベークライトなどの樹脂も使用可能である。
(ブラシを使用した掻取手段)
図10は、ブラシを使用した掻取手段721を示す。この掻取手段721は、クリーニングブラシに使用されるナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、カーボン繊維等と同じものが使用可能である。繊維径は5〜20(D/F)、ブラシ密度は1万〜10万(本/inch2)で、感光体1への食い込み量に応じて、ブラシの穂の長さを設定する。Dはデニール、Fはフィラメントをそれぞれ示す。
Film materials that can be used for fins include resin products such as polyethylene terephthalate (PET) resin, polycarbonate resin, and polyimide resin. Moreover, although it is not classified with a film, resin, such as a bakelite, can also be used.
(Scraping means using a brush)
FIG. 10 shows scraping means 721 using a brush. The scraping means 721 can be the same as the nylon fiber, polyester fiber, polyethylene fiber, carbon fiber, etc. used for the cleaning brush. The fiber diameter is 5 to 20 (D / F), the brush density is 10,000 to 100,000 (lines / inch 2 ), and the length of the brush ear is set according to the amount of biting into the photoreceptor 1. D represents denier and F represents a filament.
クリーニングブラシの場合、好適な材質及び繊維径のブラシ材(クリーニングブラシに同等または近似のもの)を選択すれば、感光体表層には浅い摺擦傷は発生するが、深いスクラッチ状の傷にはなり難い。したがって、感光体1への食い込み量は+1mm以下、好ましくは0〜+0.5mm程度に設定するのが望ましい。食い込み量が大きすぎると、ブラシの感光体1に対する抵抗が大きくなり、メカニックなトラブル(例えば、感光体1に負荷が掛かり回転に支障が出る、摩擦熱により感光体1に、不均一に削れを起こす等の現象が起こる可能性を有する。短過ぎるとトナー、キャリア抜けが生じ、配設した効果が発揮されない。 In the case of a cleaning brush, if a brush material with a suitable material and fiber diameter (equivalent or approximate to the cleaning brush) is selected, a shallow rubbing scratch will occur on the surface of the photoreceptor, but it will be a deep scratch. hard. Therefore, the amount of biting into the photoreceptor 1 is desirably set to +1 mm or less, preferably about 0 to +0.5 mm. If the amount of biting is too large, the resistance of the brush to the photosensitive member 1 increases, causing mechanical troubles (for example, the photosensitive member 1 is overloaded and hinders rotation, and the photosensitive member 1 is scraped unevenly by frictional heat. If it is too short, the toner and the carrier may come off and the effect of the arrangement may not be exhibited.
掻取手段721に植毛又は接着剤でブラシ材を固定する場合、互いに隣り合うブラシ材を1mm〜2mmの幅で基布(ベース)に植毛されたブラシを、図10の斜視図のように取り付ける、各ブラシの間隔(隣り合うブラシのピッチ)は1mm〜2mmが適当である。 When the brush material is fixed to the scraping means 721 by flocking or an adhesive, a brush in which the brush materials adjacent to each other and having a width of 1 mm to 2 mm are planted on the base cloth (base) is attached as shown in the perspective view of FIG. The interval between the brushes (the pitch between adjacent brushes) is suitably 1 mm to 2 mm.
掻取手段721として使用されるブラシは、先端部をブラシ形状としたままで、先端から1〜3mmを残して、樹脂のようなもので固化する。すなわち、基部72aの外周面からの突出量を1〜3mmとしている。これは感光体1上の残留粉体を掻き取った場合、抜け出るトナーが多くなること、及びキャリアがブラシの間に滞留することをできるだけ少なくするためである。1mm以下では感光体1に傷を付け易くなり、3mm以上ではトナーキャリアの滞留が生じ、また、キャリアの抜けが起こり、クリーニングブレード71まで達する可能性が多くなる。通常は1〜2mm程度で十分である。なお、スペース的にブラシ(繊維)の長さがを長くできず、植毛した状態でもブラシの長さが3mm以下(例えば2mmとか1.5mmなど)になるような場合には、ブラシは特に固化する必要はなく、基体72aにブラシを固定しただけであってもよい。ブラシを掻取手段とする場合は、ブラシの穂がバラバラにならないようにする必要がある。
(磁性体を使用した掻取手段)
磁性体として磁石を使用した掻取手段について、図11〜図14を主に用いて説明する。図11は図7に示した断面形状を有し、フィルムの様な薄膜のフィン72bの先端に幅0.4mm〜1mm、高さ1〜3mmの第1の磁性体となるラバー磁石を用いた磁石A72cを固定した掻取手段722を示す。ラバー磁石はゴムの中にフェライト磁石などの磁性紛を含有させ、着磁させたシート状の磁石で、はさみやナイフで容易に加工できる。各種磁石の中では最も磁力が小さい。図12はフィン全体が磁石A72c(ラバー磁石)で構成された掻取手段723を示す。
The brush used as the scraping means 721 is solidified with a resin or the like while leaving the tip portion in a brush shape, leaving 1 to 3 mm from the tip. That is, the protrusion amount from the outer peripheral surface of the
(Scraping means using magnetic material)
The scraping means using a magnet as the magnetic body will be described mainly with reference to FIGS. 11 has a cross-sectional shape shown in FIG. 7, and a rubber magnet serving as a first magnetic body having a width of 0.4 mm to 1 mm and a height of 1 to 3 mm is used at the tip of a thin film-
図11、図12において、磁石A72cを挟んで感光体1との反対側には、磁石A72cより強力な磁力(残留磁束密度)を有する第2の磁性体としての磁石B72dが、間隔を空けて固定配設される。本形態において、これら磁石72dは、図1、図2に示すように、クリーニング装置7のケーシングに固定されている。
In FIG. 11 and FIG. 12, a
市販のラバー磁石(等方性)の磁力(残留磁束密度)は40〜74(mT)(=400〜740(gauss))程度である。感光体1との距離、感光体1の転写後の帯電電位、キャリアの大きさ、トナー量等を勘案し、各磁石の好適な磁力を設定する。なお、メーカー(例えば、(株)TDKなど)に依頼すれば、これ以上の磁力を有するラバー磁石を入手する事は可能である。 The magnetic force (residual magnetic flux density) of a commercially available rubber magnet (isotropic) is about 40 to 74 (mT) (= 400 to 740 (gauss)). Considering the distance from the photoconductor 1, the charged potential after transfer of the photoconductor 1, the size of the carrier, the amount of toner, etc., a suitable magnetic force for each magnet is set. If a manufacturer (for example, TDK Co., Ltd.) is requested, it is possible to obtain a rubber magnet having a higher magnetic force.
このように掻取手段722、723を有すると、感光体1の表面に付着しているトナー中のキャリアが掻取手段722、723の磁石A72cから磁力によってそれぞれ吸着される。これら磁石A72cに吸着されたキャリアを吸引する(外す)ためには、これとの反対側(対向側)に配設される磁石B72dを、これら以上の磁力を持つ磁石とする必要がある。
When the scraping means 722 and 723 are provided in this way, the carrier in the toner adhering to the surface of the photoreceptor 1 is attracted by the magnetic force from the
一般にラバー磁石の磁化には限度があり、必要以上には磁化できない。したがって、磁石B72dにはフェライト磁石やネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石などを使用するが、通常は比較的安価なフェライト磁石で十分である。大きさは厚み2〜5mm、幅3〜10mm程度で良い。その全長は、感光体1の軸線方向における画像形成領域長を満たす長さがあれば良い。磁力の大きさは大きいほど望ましいが、実際には250〜400(mT)(=2500〜4000 (gauss))の範囲のものを用いれば良い。 Generally, there is a limit to the magnetization of a rubber magnet, and it cannot be magnetized more than necessary. Therefore, a ferrite magnet, a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, or the like is used as the magnet B72d, but a relatively inexpensive ferrite magnet is usually sufficient. The size may be about 2 to 5 mm in thickness and about 3 to 10 mm in width. The total length may be any length that satisfies the image forming area length in the axial direction of the photoreceptor 1. The larger the magnitude of the magnetic force, the better. However, actually, a magnetic force in the range of 250 to 400 (mT) (= 2500 to 4000 (gauss)) may be used.
図13に示すように、磁石A72cと磁石B72dとの距離L2は磁石の磁力及びキャリアが磁石B72dに吸引されて、堆積したときに不具合を起こさない距離を保てれば良く、両磁石は2〜10mmの間の距離L2で固定するのが好ましい。磁石A72cを設置する場合には、フィン方向、すなわちフィンの延びる方向であり感光体1との近接方向に対して磁力線が最も強くなるように固定する。
As shown in FIG. 13, the distance L2 between the magnet A72c and the magnet B72d may be a distance that does not cause a malfunction when the magnetic force and carrier of the magnet are attracted to the magnet B72d and deposited, and the two magnets are 2 to 10 mm. It is preferable to fix at a distance L2 between. When the
感光体1の表面と磁石A72cとの距離L1は、感光体表面に傷を付けない最小の距離であれば良く、0.1〜0.5mmの間の距離L1で設定すればよい。これによりトナーを感光体1の表面から掻き取りながら、キャリアを効率よく吸引する事ができる。 The distance L1 between the surface of the photoreceptor 1 and the magnet A72c may be a minimum distance that does not damage the surface of the photoreceptor, and may be set at a distance L1 between 0.1 and 0.5 mm. As a result, the carrier can be efficiently sucked while scraping off the toner from the surface of the photoreceptor 1.
図14は、フィン72Bの先端にラバー磁石で構成した磁石A72cを取り付けた掻取手段722をクリーニング装置7菜にい設置し、掻取手段722によってトナー40a、キャリア40bが掻き取られている状態を示す模式図である。感光体1上に付着する転写後の残留粉体(トナー+キャリア+紙粉など)は、掻取手段722と感光体1の表面との間を通過することによって減量し、掻取手段よりも感光体回転方向下流側に配置されているクリーニングブレード71に流入する。一方、トナー中に内在するキャリア40bは磁石A72cに吸引されて感光体1より引き離され、掻取手段722を間に挟んで感光体1の反対側に配設される磁石B72dに吸引され、感光体1への再付着が防止される。
(クリーニングブレード)
クリーニングブレード71について、図15〜図19を用いてその詳細な構成を説明する。本形態において、クリーニングブレード71は、ホルダー71a、ブレード71b、補強部材としての補強シール71c、取付け金具71fから構成されるが、これらすべての構成要素が必ずしも揃っている形態でなくても良い。クリーニングブレード71の機能は、図14で示したトナー40aを完全に堰き止めて排除し、次の作像工程(帯電)に影響が及ばないようにする事であり、また、キャリア40bがクリーニングブレード71のところに到達しても完全に阻止し、クリーニングブレード71の下、すなわち感光体表面との間に潜り込まないようにする事である。
FIG. 14 shows a state where a scraping means 722 having a magnet A72c made of a rubber magnet attached to the tip of the fin 72B is installed in the
(Cleaning blade)
The detailed configuration of the
クリーニングブレード71としての基本構成を図15に示す。ブレード71bは左右対称形状で、断面コの字型のホルダー71aの内部にその基端を装着されている。ホルダー71aから突出しているブレード71bの自由端の両面には、その長手方向全長さに亘って左右同一寸法の補強シール71cが貼り付けられている。自由端というのはホルダー71aの先端部からブレード71bの先端部の、所謂ホルダー71aに固定されていない部分(突出している部分)を指し、この部分の長さの自由長をいう。この自由長は本発明では3〜8(mm)に設定される。
A basic configuration of the
ホルダー71aはアルミニウム、ステンレス、鉄などの素材が使用できる。肉厚は1〜2mm程度で、画像形成装置に装着して当接し、感光体を回転したとき、変形が全く起こらず、加工容易、低コストのもので有れば、上記以外の素材でも使用可能である。ホルダー71aを左右対称とし、補強シール71cを左右同一寸法とするのは、クリーニングブレード71を反転して使用する事ができるようにとの配慮からである。
The
クリーニングブレード71は感光体1と常時摺擦しており、時としてクリーニング不良が起こると先端エッジの摩耗が起こり、当接圧が大きいほど摩耗し易くなり、ブレードの寿命は低下する。クリーニングブレード71は通常1方向のみの使用となっているが、省資源の観点から、長時間使用が望ましく、クリーニングブレード71の反転使用はこれを具現化するものであり、2倍の長さ使用できる事を意味する。
The
補強シール71cは25〜300μmの膜厚のフィルム状部材が使用される。フィルム状部材はポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、塩化ビニル樹脂などが好適に使用される。25μm以下では強度的に不足であり、300μm以上では強度的に十分で、それ以上の厚さは必要としない。通常は100μm〜200μmの範囲で有れば十分である。これらのフィルムは3M社(スコッチブランド ST−416P、4595MPなど)の強力両面接着テープ、やホットメルト接着剤が良好に使用されるが、長期安定性を維持させるためには、ホットメルト接着剤の方が望ましい。
The reinforcing
図16は、図15のクリーニングブレードの斜視図である。符号71eは装着位置決め用の穴で、図17に示す取付け金具71fに形成された図示しない突起に差し込まれることで、位置決めと支持がなされる。符号71dは取付け金具71fにクリーニングブレード71を取付け固定するためのビスを示す。
FIG. 16 is a perspective view of the cleaning blade of FIG.
図17はホルダー71aに挟持したブレード71bを、取付け金具71fに取り付けた形状の一例を示す。ホルダー71a、ブレード71bを備えたクリーニングブレード71は、取付け金具71fからビス71dで簡単に取り外せるため、交換時期が来たら、クリーニングブレード71を反転させ再度ビス71dで取り付けることにより、さらに一定期間、新品のクリーニングブレードに交換せず継続使用する事ができる。反転使用するか否かはユーザーの自由である。
FIG. 17 shows an example of a shape in which the
図18は、クリーニングブレード71を感光体1に当接させた状態の一例で、エッジ部は感光体1に当接する事によって面接触するような形となる。図15に示すクリーニングブレード71は取付け金具71fに固定されて、感光体1の回転方向にカウンター当接するように取り付けられる。当接角度は15〜30(°)程度が適当である。当接角度が大きくなると、ニップ幅が増え、トナー、キャリアが挟み込まれる確率が多くなる。したがって、当接角は小さめの方が好ましく、エッジの潰れは可能な限り少なくし、線接触になる様な状態で且つ、感光体1と完全密着させることで、良好なクリーニング性を維持することにつながる。
FIG. 18 shows an example of a state in which the
図19は、感光体1を矢印方向に回転させた状態の、クリーニングブレード71のエッジ部の状態を示す図である。クリーニングブレード71のエッジ部は、感光体1の回転方向に引きずられて、潰れて歪み、食い込む状態となる。この潰れによって、感光体上の浅い摺擦傷はほぼ十分にふさがれ、トナーの抜けが起こらないようになる。
FIG. 19 is a view showing the state of the edge portion of the
クリーニングブレード71は感光体1に対して、15〜30(g/cm)の範囲の当接圧が加えられ、クリーニング作業が行われる。当接圧は残留粉体のクリーニングに対し重要な特性で、小さ過ぎる(15g/cm以下)と圧接不十分となり、感光体1との間に隙間が生じ易くなり、クリーニング不良を起こし、大き過ぎる場合(30g/cm以上)には、感光体1にスクラッチを形成し、摩耗を増大させ、ブレードエッジに欠損や歪みを起こし、摩耗も促進される。すなわち、感光体1、クリーニングブレード71双方の劣化を促進させることになる。
The
つまり、クリーニングが良好に行われる当接圧の範囲は、15〜30(g/cm)で、好適には20〜25(g/cm)である。なお、当接圧が15g/cm以下であっても、初期から不具合が発生する事はなく、ある程度使用する(例えば100枚とか1000枚)と、次第に感光体表層の摩擦係数が上昇するために、クリーニングブレード71に歪みや振動を起こすようになり、クリーニング不良が起こるようになる。不具合が起こるのは、画像形成装置の使われ方、キャリアの付着の度合いによって左右されるため、クリーニング不良が生じる、あるいは感光体1にスクラッチが入ったり、ブレードに欠損が生じたりして、クリーニング不良が起こる迄の耐久枚数は変動する。
In other words, the range of the contact pressure at which cleaning is satisfactorily performed is 15 to 30 (g / cm), preferably 20 to 25 (g / cm). Note that even if the contact pressure is 15 g / cm or less, there is no problem from the beginning, and the friction coefficient of the surface layer of the photoreceptor gradually increases when used to some extent (for example, 100 sheets or 1000 sheets). Then, the
円形度の大きい0.96とか0.98程度の球形トナー(重合トナー)では、当接圧が小さいとクリーニング不良が起こし易い。したがって、円形度の大きい重合トナーを使用する場合には、粉砕トナーを使用する場合の当接圧より高め(30g/cm〜50g/cm)に設定するのが好ましい。これにより、感光体1とクリーニングブレード71のエッジ間に隙間ができるのを防止するため、トナーの阻止率が向上し、クリーニング性が良くなるが、重合トナーの場合には、当接圧のみでは限度がある。
In a spherical toner (polymerized toner) having a high circularity of about 0.96 or about 0.98, if the contact pressure is low, cleaning failure is likely to occur. Therefore, when using a polymer toner having a high degree of circularity, it is preferable to set the contact pressure higher (30 g / cm to 50 g / cm) than when a pulverized toner is used. This prevents a gap from being formed between the edge of the photosensitive member 1 and the
すなわち、クリ−ニングブレード71、感光体1の表面状態(摩擦係数の大小、スクラッチの深さ、数など)によってクリーニング性が左右される事が大きいため、当接圧だけでは決められない事が多い。当接圧を上げることによって、感光体1及び、クリーニングブレード71の摩耗が促進される。また、当接圧を上げることによって、感光体1、クリーニングブレード71双方に摺擦に伴う傷や欠損が生じ、クリーニング不良を起こし易くなるという問題も指摘される。
That is, the cleaning performance is greatly influenced by the surface condition of the
クリーニングブレード71に補強シール71cを併用した場合には、当接圧を上げなくても、ブレード71bの硬度を上げたときのように感光体1と当接面が強化され、密着性が向上し、球形トナーでも良好にクリーニングを行うことが可能となる。
ブレード71bには感光体1に対して、均一な密着性を示し、機械的、化学的な劣化が少ないポリウレタン(又はウレタン)ゴムが好適に使用される。ブレード71bはJIS−A硬度が58°〜80°で、1.5〜3mmの厚さの板状ゴムを、使用される幅、長さに裁断したものである。JIS−A硬度が低いと、感光体1との密着性は向上するが、クリーニングを良好に行うための、ブレードエッジの線接触が難しくなり、感光体1との摩擦抵抗も増大する。また、当接圧によるカールがひどくなるため、トナー、キャリアが圧接され易くなり、不具合が起こり易くなる。したがって、ブレード71bの硬度は58°が限度である。一方硬度が大きくなると、感光体1との線接触は良好に行われるようになり、ブレード、感光体に傷が無ければ、良好なクリーニングが保証される。しかし、傷ができると、隙間が生じるようになるため、クリーニング不良が起こり易くなる。すなわち、初期においては90°程度の硬度のクリーニングブレード71でも使用可能であるが、長期的には感光体、ブレードエッジの傷や、コロナ生成物による硬度アップなどで柔軟性に欠如するため、クリーニング性が不安定である。
When the reinforcing
For the
補強シール71cを貼ることによって、硬度の不足が補われ、また、線接触も十分に行われるため、ブレード71bのJIS−A硬度は低くても使用可能である。JIS−A硬度としては約80°有れば十分である。通常は60°〜80°の間で有れば、十分に使用可能である。
By sticking the reinforcing
画像形成装置で使用されるときには、クリーニングブレード71に当接圧(押圧)が加えられるため、感光体1との隙間は≒0μmになる。ブレードエッジの表面粗さは30μm程度であっても、クリーニング性に問題ないが、小さく抑えることは余裕度を高めることになり、その分、クリーニング不良が起こるまでの寿命を長くすることも可能となる。
When used in the image forming apparatus, a contact pressure (pressing) is applied to the
ブレード71bの肉厚を1.5〜3(mm)とする事によって、補強シール71cの効果が高まり、ブレードエッジの線接触の維持が良くなる。その結果、トナーのクリーニング性が良好に行われ、キャリア、球形トナーの潜り込みを抑えるのに有効となる。1.5mmより薄いとクリーニング性、耐久性に問題が生じ、肉厚が3mm以上の場合はブレードエッジの潰れにより、トナー、キャリアのブレード下への潜り込み易くなるため好ましくない。通常は2mm程度の肉厚のブレードを使用するのがバランス的に良好である。
By setting the thickness of the
クリーニングブレード71の作製は、例えば、両側に1〜2mm程度に開き気味にしたホルダー71a(鉄やアルミニウムなどの金属をコの字型に加工したもの)の中に、接着剤を両面に塗布した短冊状にカットした幅が1.5〜3mmの、のポリウレタンゴムからなるブレード71bを挿入し、ホルダーの口を閉じるように圧着する。接着剤には市販の1液性もしくは2液性の接着剤、両面テープなどが使用できる。長さは現像領域をカバーするだけの長さが必要である。この後、取付け金具71fにネジ止めされる。
(感光体の摩擦係数又は表面自由エネルギー)
感光体の摩擦係数又は表面自由エネルギーは、傷が全くない初期状態で、オイラーベルト法で測定した場合、0.25〜0.4程度の比較的低い値を示すが、画像形成装置中で使用する事によって、感光体が傷ついて光沢が失われたり、レベリング剤として添加したオイルが取り去られたりするため、摩擦係数は次第に上昇し、0.6以上の高い数値を示す様になる。摩擦係数は画像形成の上で重要な項目で、高すぎても低すぎても問題が起こる。摩擦係数が高いと、クリーニング性不良、転写不良等の問題が生じ、また感光体は摩耗し易くなる。
The
(Coefficient of friction or surface free energy of photoconductor)
The coefficient of friction or surface free energy of the photoconductor shows a relatively low value of about 0.25 to 0.4 when measured by the Euler belt method in an initial state without any scratches, but is used in an image forming apparatus. By doing so, the photoreceptor is damaged and the gloss is lost, or the oil added as a leveling agent is removed, so that the friction coefficient gradually increases and becomes a high value of 0.6 or more. The coefficient of friction is an important item in image formation, and problems arise if it is too high or too low. If the friction coefficient is high, problems such as poor cleaning properties and poor transfer occur, and the photosensitive member is easily worn.
一方、低過ぎた場合には、トナーの適正現像が出来ずシャープ性低下を起こすことや、トナーのブレード下のすり抜けによるクリーニング性低下、感光体付着物の除去欠如による画像流れ等の不具合が生じる。 On the other hand, if it is too low, the toner cannot be properly developed, resulting in a decrease in sharpness, a decrease in cleaning property due to slipping under the toner blade, and a problem such as image flow due to lack of removal of the adhering substance on the photoreceptor. .
摩擦係数の数値限界は画像形成を行うためのシステム条件で左右されるために、一概に決定されないが、良好な感光体の摩擦係数はオイラーベルト法で測定した場合、0.2〜0.4(好ましくは0.35)の間に設定する事が望ましい。この事により、残留粉体のクリーニング性(トナーのブレードエッジでの阻止)、画像品質、感光体の耐久性向上等の何れにおいても良好な効果が得る事が可能となる。 The numerical limit of the coefficient of friction depends on the system conditions for image formation, and therefore cannot be determined unconditionally. However, the coefficient of friction of a good photoreceptor is 0.2 to 0.4 when measured by the Euler belt method. It is desirable to set between (preferably 0.35). As a result, it is possible to obtain good effects in any of the cleaning properties of the residual powder (blocking at the blade edge of the toner), the image quality, and the durability improvement of the photoreceptor.
感光体1の新品の摩擦係数は前記したように0.25〜0.4程度である。この数値が作像中であっても、問題を引き起こす可能性は低い。これはクリーニングブレードが潤滑剤やトナーの付着により、感光体とクリーニングブレード間の摩擦抵抗が低下しているためである。しかし、メンテナンスでクリーニングブレード及び/又は感光体を交換した場合には、クリーニングブレード71のエッジには、ポリフッ化ビニリデンなどの潤滑剤の塗布が一応施されているものの、不十分で感光体1とクリーニングブレード71間の摩擦抵抗は極めて大きく、感光体に回転駆動を与えても、十分に回転させることが出来ない事がある。この場合、ギヤを破損する場合や、感光体1を傷つける事が起こる。この異常を回避するには、感光体表面の摩擦係数を下げれば良い。
As described above, the new friction coefficient of the photoreceptor 1 is about 0.25 to 0.4. Even if this number is in the process of image formation, it is unlikely to cause a problem. This is because the friction resistance between the photosensitive member and the cleaning blade is reduced due to the adhesion of the lubricant and toner to the cleaning blade. However, when the cleaning blade and / or the photoconductor is replaced during maintenance, the edge of the
感光体1の初期回転をスムーズにするためには、十分に低い摩擦係数になる様にすればよい。たとえ、初期に摩擦係数を0.2以下(〜0.1)に低減させても、感光体1の回転と共に摩擦係数は上昇し、またクリーニングブレード71の表面粗さは10μm以下と小さいために、正常な画像が得られる感光体では、傷が有ってもブレードエッジで十分に傷をふさぎ、クリーニング不良が起こり難い。
In order to make the initial rotation of the photosensitive member 1 smooth, the friction coefficient may be made sufficiently low. Even if the friction coefficient is initially reduced to 0.2 or less (˜0.1), the friction coefficient increases with the rotation of the photosensitive member 1 and the surface roughness of the
感光体1の表面摩擦係数を低減化する手段としては、潤滑剤を感光体表面に塗布する方法がある。例えば、ポロテトラフルオロエチレン(PTFE)は優れた潤滑剤で、粉末状のPTFE(例えば、ダイキン工業社製、ルブロンL−2.L−5など)を綿布や不織布に塗して感光体に傷を付けない程度に摺擦しながら塗布し、潤滑剤の薄層を全体的に形成する(均一に塗布する必要はない)ことによって、簡単に摩擦係数を下げる事ができる。PTFE以外のフッ素系樹脂粉末としては、例えばPFA(四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂)や前述のポリフッ化ビニリデンなどが有るが、潤滑剤としての効果は低く、単に感光体を回転させる程度の効果が得られるに過ぎず、塗布の仕方では感光体の回転時にブレードの擦れ音が発生することや、スムーズに回転できない場合も起こる。 As a means for reducing the surface friction coefficient of the photoconductor 1, there is a method of applying a lubricant to the surface of the photoconductor. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE) is an excellent lubricant, and powdered PTFE (for example, Lubron L-2.L-5 manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is applied to a cotton cloth or non-woven fabric to scratch the photoreceptor. The friction coefficient can be easily reduced by applying the material while rubbing to the extent that no friction is applied to form a thin layer of lubricant as a whole (it is not necessary to apply uniformly). Examples of fluorine resin powders other than PTFE include PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin) and the aforementioned polyvinylidene fluoride. However, the effect as a lubricant is low, and the photoconductor is simply rotated. However, depending on the method of application, blade rubbing noise may occur when the photosensitive member rotates, and smooth rotation may occur.
このようにPTFEの薄膜を感光体上に形成することにより、摩擦係数を0.2前後の低い値にする事ができる。塗布後の摩擦係数は使わない限り長時間にわたって維持されるため、この処理は感光体製造直後でも、包装紙に梱包する直前に行っても良い。 Thus, by forming a thin film of PTFE on the photoconductor, the friction coefficient can be lowered to about 0.2. Since the coefficient of friction after application is maintained for a long time unless it is used, this treatment may be performed immediately after the production of the photosensitive member or immediately before packaging on the wrapping paper.
摩擦係数が0.25程度、又はそれ以下の数値であれば、回転は容易になるため、高耐久化した感光体1であっても、傷を付けることなく回転が可能となる。初期に0.2以下に摩擦係数が下がっても、作像すれば、潤滑剤はクリーニングブレードや現像剤等で除去され摩擦係数は上昇し、画像品質に影響が出ることは全くない。 If the friction coefficient is a numerical value of about 0.25 or less, the rotation becomes easy. Therefore, even the highly durable photoconductor 1 can be rotated without being damaged. Even if the coefficient of friction decreases to 0.2 or less in the initial stage, if an image is formed, the lubricant is removed by a cleaning blade, a developer, etc., and the coefficient of friction increases, and the image quality is not affected at all.
感光体1の回転が容易になれば、後はトナーがある程度潤滑剤の役目を果たすため、スムーズに回転させることが可能となる。ただし、潤滑剤、あるいはそれに代わる表面を滑らかにする手段が無いと、摩擦係数は次第に0.5〜0.6と高く成るため、クリーニング性、画像品質、感光体の耐久性等に不具合が生じる。 If the photosensitive member 1 can be easily rotated, the toner will serve as a lubricant to some extent, and can be rotated smoothly. However, if there is no lubricant or alternative means for smoothing the surface, the coefficient of friction gradually increases to 0.5 to 0.6, which causes problems in terms of cleaning properties, image quality, and durability of the photoreceptor. .
すなわち、感光体表面に潤滑剤を付与する手段が必要となる。摩擦係数を低減化する手段として、トナー中に感光体1の摩擦係数を下げる効果を有するワックスの微粒子やフッ素樹脂粒子を分散させるか、潤滑剤塗布装置をクリーニング装置の下流側に付設して感光体の表面に供給する方法などがある。また上記以外の手段として、感光体表層にフッ素樹脂粒子を重量%で30〜60%程度添加する手段もある。ただし、この手段はフッ素樹脂粒子を添加する事によって、感光体表面の表面粗さが大きくなることと、摩耗し易くなるため、感光体の耐久性や画質の面で本発明には適していない。 That is, a means for applying a lubricant to the surface of the photoreceptor is required. As a means for reducing the friction coefficient, the wax fine particles and the fluororesin particles having the effect of lowering the friction coefficient of the photosensitive member 1 are dispersed in the toner, or a lubricant application device is provided downstream of the cleaning device for photosensitivity. There is a method of supplying to the surface of the body. As other means, there is also a means for adding about 30 to 60% by weight of fluororesin particles to the surface of the photoreceptor. However, this means is not suitable for the present invention in terms of durability and image quality of the photoconductor because the surface roughness of the photoconductor surface is increased and the surface is easily worn by adding fluororesin particles. .
トナーは省電力、環境汚染回避などから低融点トナーが主流になりつつある。また画像品質向上の面からクリーニング性は勿論、転写性や定着時の離型性も良好でなければならない。この改善策として、トナーの表面近傍にワックスを含有させる手段がある。 As the toner, low melting point toner is becoming the mainstream for power saving and avoiding environmental pollution. From the standpoint of improving the image quality, not only the cleaning property but also the transfer property and the releasing property at the time of fixing must be good. As an improvement measure, there is a means for containing a wax near the surface of the toner.
ワックスはトナーに対し、5〜10重量%程度含有される。ワックスをトナーの表面近傍に選択的に含有させることにより、ワックスの一部が感光体1に作用し感光体1の摩擦係数を下げる事ができる。この場合、摩擦係数の低減はゆっくり進行する。初期の内は感光体に予め塗布した潤滑剤の効果が効き、長期的には感光体の表面自由エネルギーの低減効果と、トナー中のワックスの効果により、摩擦係数を0.3前後のレベルで推移させることができる。但し、原稿の画像面積によってトナーの使用量が変わる場合や、フィルミングの形成によって摩擦係数に暴れが生じることも有る。したがって、複写条件などによって摩擦係数が上昇する事も有るため、前記した手段により摩擦係数を維持する事が望ましい。 The wax is contained in an amount of about 5 to 10% by weight with respect to the toner. By selectively containing the wax near the surface of the toner, a part of the wax acts on the photoreceptor 1 and the friction coefficient of the photoreceptor 1 can be lowered. In this case, the reduction of the friction coefficient proceeds slowly. In the initial stage, the effect of the lubricant pre-applied to the photoconductor is effective, and in the long term, the friction coefficient is reduced to a level of about 0.3 due to the effect of reducing the surface free energy of the photoconductor and the effect of wax in the toner. It can be changed. However, the amount of toner used may vary depending on the image area of the document, or the friction coefficient may be violated due to the formation of filming. Therefore, since the friction coefficient may increase depending on the copying conditions and the like, it is desirable to maintain the friction coefficient by the above-described means.
本発明での摩擦係数は下記の測定手段によって行われる。
感光体の摩擦係数の測定
測定用の感光体を台座に固定して、幅30mm、長さ290mmにカットした厚み85μmの上質紙(リコー社製、タイプ6200ペーパー、縦目使用)をベルトとし、前記上質紙を感光体の上に乗せ、ベルト端部の一方に100grのおもりを取付け、もう一方の片端に重量測定用のデジタル・フォース・ゲージを取付け、デジタル・フォース・ゲージをゆっくり引き、ベルトの移動開始時の重量を読み取り、式1より(静止)摩擦係数μsを計算する。
The coefficient of friction in the present invention is measured by the following measuring means.
Measurement of coefficient of friction of photoconductor A photoconductor for measurement was fixed to a pedestal, and a fine paper of 85 μm in thickness (made by Ricoh, type 6200 paper, using vertical eyes) cut to a width of 30 mm and a length of 290 mm was used as a belt. Place the high-quality paper on the photoconductor, attach a weight of 100gr to one end of the belt, attach a digital force gauge for weight measurement to the other end, slowly pull the digital force gauge, and Is read, and the (static) friction coefficient μs is calculated from Equation 1.
μs=2/π×ln(F/W) ・・・(式1)
ただし、μs:静止摩擦係数、F:読み取り荷重、W:分銅の重さ、π:円周率
また、本発明中に記載の平均円形度は、測定粒子数を1000粒子以上として、5μm以上の粒子径のものを選定し、トナー像を投影して周囲長を算出する。
μs = 2 / π × ln (F / W) (Formula 1)
However, μs: Static friction coefficient, F: Reading load, W: Weight of weight, π: Circumferential ratio Further, the average circularity described in the present invention is 5 μm or more when the number of measured particles is 1000 particles or more. A particle having a particle size is selected, and a toner image is projected to calculate the perimeter.
平均円形度=Σ(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長/粒子投影像の周囲長)/
測定粒子数 ・・・(式2)
測定装置としてはシスメックス社製 FPIA−1000型等が使用できる。
Average circularity = Σ (perimeter of circle with the same projected area as particle image / perimeter of particle projection image) /
Number of particles to be measured (Formula 2)
As a measuring device, FPIA-1000 type manufactured by Sysmex Corporation can be used.
以下実施例及び比較例を挙げて本発明について具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
評価用感光体の作製例1(感光体A)
φ30mm×340mmのアルミニウムドラム(JIS規格3003系)上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布し加熱乾燥することにより、3.5μmの下引き層、0.3μmの電荷発生層、23μm(または28μm)の電荷輸送層を形成した。加熱乾燥の条件は下引き層を120℃20分、電荷発生層、電荷輸送層を130℃20分とした。これらのタイプの感光体を感光体Aとする。感光層の膜厚は、渦電流式膜厚計(フィッシャー社タイプmms)を用いて測定した測定値13点の平均値である。
(下引き層用塗工液)
アルキッド樹脂(ベッコゾール 1307−60−EL,大日本インキ化学工業製)
10重量部
メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60,大日本インキ化学工業製)
7重量部
酸化チタン(CR−EL 石原産業社製) 40重量部
メチルエチルケトン 200重量部
〔電荷発生層用塗工液〕
下記構造のビスアゾ顔料(リコー社製) 5重量部
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited only to these Examples.
Preparation Example 1 of Photosensitive Member for Evaluation (Photosensitive member A)
Apply an undercoat layer coating solution, a charge generation layer coating solution, and a charge transport layer coating solution to the following composition on a φ30 mm x 340 mm aluminum drum (JIS standard 3003 series), and heat-dry. Thus, an undercoat layer of 3.5 μm, a charge generation layer of 0.3 μm, and a charge transport layer of 23 μm (or 28 μm) were formed. The heat drying conditions were 120 ° C. for 20 minutes for the undercoat layer, and 130 ° C. for 20 minutes for the charge generation layer and the charge transport layer. These types of photoreceptors are referred to as photoreceptor A. The film thickness of the photosensitive layer is an average value of 13 measurement values measured using an eddy current film thickness meter (Fischer type mms).
(Coating liquid for undercoat layer)
Alkyd resin (Beccosol 1307-60-EL, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals)
10 parts by weight melamine resin (Super Becamine G-821-60, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
7 parts by weight Titanium oxide (CR-EL manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 40 parts by weight Methyl ethyl ketone 200 parts by weight [Coating liquid for charge generation layer]
5 parts by weight of bisazo pigment having the following structure (manufactured by Ricoh)
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC社製) 1重量部
シクロヘキサノン 200重量部
メチルエチルケトン 80重量部
(電荷輸送層A用塗工液)
ポリカーボネート樹脂(Zポリカ、粘度平均分子量;5万、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
Polyvinyl butyral (XYHL, manufactured by UCC) 1 part by weight Cyclohexanone 200 parts by weight Methyl ethyl ketone 80 parts by weight (Coating liquid for charge transport layer A)
Polycarbonate resin (Z polycarbonate, viscosity average molecular weight; 50,000, manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
10 parts by
テトラヒドロフラン 100重量部
1%シリコーンオイル(KF50−100CS信越化学工業社製)テトラヒドロフラン 溶液 1重量部
評価用感光体の作製例2(感光体B)
感光層膜厚を23μmとする感光体Aの表層に、さらに下記に示す電荷輸送層Bの塗工液を用いて、スプレー塗工を行い、170℃30分の加熱乾燥により、5μm目標の電荷輸送層Bを積層して28μmの評価用感光体を作製した。
このタイプの感光体を感光体Bとする。
〔フッ素樹脂配合電荷輸送層B用塗工液〕
下記構造の低分子電荷輸送物質 3重量部
The surface layer of the photoreceptor A having a photosensitive layer thickness of 23 μm is further spray-coated using the coating liquid for the charge transport layer B shown below, and heat drying at 170 ° C. for 30 minutes to achieve a target charge of 5 μm. A transport layer B was laminated to produce a 28 μm photoconductor for evaluation.
This type of photoreceptor is referred to as photoreceptor B.
[Coating solution for fluorine resin-containing charge transport layer B]
3 parts by weight of low molecular charge transport material with the following structure
フッ素系界面活性剤(熱硬化性界面活性剤 モディパーF200、日本油脂社製)
5.7重量部(固形分:2.1重量部)
メラミン樹脂(熱硬化性樹脂単量体 スーパーベッカミン L−145−60,大日本インキ化学工業製) 8.2重量部(固形分 4.9重量部)
テトラヒドロフラン 180重量部
シクロヘキサノン 53重量部
電荷輸送層のスプレー塗工条件は次の通りである。
(電荷輸送層Bの塗工条件)
塗工液吐出量: 11ml/min
塗工液吐出圧: 2.4kgf/cm2
被塗工ドラムの回転速度: 120rpm
塗工速度: 28mm/sec
スプレーヘッドと被塗工ドラムの距離:5cm
塗工回数: 2回
評価用感光体の作製例3(感光体C)
φ100mm、長さ360mm、肉厚1.2mmに加工されたJIS規定3003系アルミニウム合金ドラムを導電性支持体として、下記仕様の下引層(UL)用塗工液で浸漬塗工した後、120℃20分乾燥し約3.5μmの下引き層を形成した。次に、チタニルフタロシアニン系の電荷発生材を用いた電荷発生層(CGL)用塗工液で浸漬塗工した後、120℃20分間加熱乾燥して、0.2μmの電荷発生層を形成した。さらに、(4)式に記載の電荷輸送材を使用した電荷輸送層A(CTL)用塗工液に浸積して、電荷輸送層Aを塗工した後、130℃20分の加熱乾燥を行い、感光層の平均膜厚を約25μm(または30μm)とする有機感光体を作製した。これらのタイプの感光体を感光体Cとする。
(下引き層用塗工液)
アルキッド樹脂(ベッコゾール 1307−60−EL,大日本インキ化学工業社製) 6重量部
メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60,大日本インキ化学工業社製) 4重量部
酸化チタン(CR−EL 石原産業社製) 40重量部
メチルエチルケトン 200重量部
(電荷発生層用塗工液)
オキソチタニウムフタロシアニン顔料(リコー製) 2重量部
ポリビニルブチラール(ユニオンカーバイト社製:XYHL) 0.2重量部
テトラヒドロフラン(関東化学社製) 50重量部
(電荷輸送層A用塗工液)
ビスフェノールZ型ポリカーボネート(帝人化成社製:Zポリカ Mv5万)
10重量部
下記構造の低分子電荷輸送物質 8重量部
Fluorine-based surfactant (thermosetting surfactant Modiper F200, manufactured by NOF Corporation)
5.7 parts by weight (solid content: 2.1 parts by weight)
Melamine resin (thermosetting resin monomer Super Becamine L-145-60, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 8.2 parts by weight (solid content: 4.9 parts by weight)
Tetrahydrofuran 180 parts by weight cyclohexanone 53 parts by weight The spray coating conditions for the charge transport layer are as follows.
(Coating conditions for charge transport layer B)
Coating liquid discharge rate: 11 ml / min
Coating liquid discharge pressure: 2.4 kgf / cm 2
Rotating speed of coated drum: 120rpm
Coating speed: 28mm / sec
Distance between spray head and coated drum: 5cm
Number of times of coating: Twice Example 3 of photoconductor for evaluation (photoconductor C)
After dip coating with an undercoat layer (UL) coating solution having the following specifications, a JIS standard 3003 series aluminum alloy drum machined to φ100 mm, length 360 mm, and wall thickness 1.2 mm was used as a conductive support. C. for 20 minutes to form an undercoat layer of about 3.5 .mu.m. Next, after dip-coating with a coating solution for a charge generation layer (CGL) using a titanyl phthalocyanine-based charge generation material, it was dried by heating at 120 ° C. for 20 minutes to form a 0.2 μm charge generation layer. Furthermore, after immersing in the coating solution for charge transport layer A (CTL) using the charge transport material described in the formula (4) to coat the charge transport layer A, heat drying at 130 ° C. for 20 minutes is performed. Then, an organic photoreceptor having an average film thickness of the photosensitive layer of about 25 μm (or 30 μm) was produced. These types of photosensitive members are referred to as a photosensitive member C.
(Coating liquid for undercoat layer)
Alkyd resin (Beckosol 1307-60-EL, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals) 6 parts by weight Melamine resin (Super Becamine G-821-60, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals) 4 parts by weight Titanium oxide (CR-EL Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 40 parts by weight methyl ethyl ketone 200 parts by weight (charge generation layer coating solution)
Oxotitanium phthalocyanine pigment (Ricoh) 2 parts by weight Polyvinyl butyral (Union Carbide: XYHL) 0.2 part by weight Tetrahydrofuran (Kanto Chemical Co.) 50 parts by weight (coating liquid for charge transport layer A)
Bisphenol Z-type polycarbonate (manufactured by Teijin Chemicals Ltd .: Z Polica Mv50,000)
10 parts by
テトラヒドラフラン 200重量部
1%シリコーンオイル(KF50−100CS信越化学製)テトラヒドラフラン溶液
1重量部
評価用感光体の作製例4(感光体D)
さらに、感光層膜厚が25μmの感光層C上に、下記電荷輸送層B用塗工液を用いて、スプレー塗工を行い、170℃30分の加熱乾燥を行い、5μmの電荷輸送層Bを形成し、感光層膜厚が30μmの評価用感光体を作製した。このタイプの感光体を感光体Dとする。
(電荷輸送層B用塗工液)
下記構造式の低分子電荷輸送物質 3重量部
Tetrahydrafuran 200 parts by weight 1% silicone oil (KF50-100CS manufactured by Shin-Etsu Chemical) Tetrahydrafuran solution
Preparation Example 4 of Photosensitive Member for 1 Part by Weight Evaluation (Photosensitive member D)
Further, spray coating is performed on the photosensitive layer C having a photosensitive layer thickness of 25 μm using the following coating solution for the charge transport layer B, followed by heating and drying at 170 ° C. for 30 minutes, and the charge transport layer B having a thickness of 5 μm. And a photosensitive member for evaluation having a photosensitive layer thickness of 30 μm was produced. This type of photoreceptor is referred to as photoreceptor D.
(Coating liquid for charge transport layer B)
3 parts by weight of low molecular charge transport material of the following structural formula
フッ素系界面活性剤(熱硬化性界面活性剤 疎水性樹脂ZX−007C、富士化成工業社製) 10重量部(固形分:3.5重量部)
メラミン樹脂(熱硬化性樹脂単量体 スーパーベッカミン L―145−60,大日本インキ化学工業製) 5.8重量部(固形分 3.5重量%)
テトラヒドロフラン 190重量部
シクロヘキサノン 53重量部
(電荷輸送層Bの塗工条件)
塗工液吐出量: 10ml/min
塗工液吐出圧: 2.4kgf/cm2
被塗工ドラムの回転速度: 120rpm
塗工速度: 28mm/sec
スプレーヘッドと被塗工ドラムの距離:5cm
塗工回数: 3回
(掻取手段の作製例)
[掻取手段の作製例−1(掻取手段(A))]
直径が6mmのステンレス製の芯金に、深さ1mm、幅1mm、長さ326mmのスリットを約3.1mm間隔で8スリット形成された厚さ1mmの塩化ビニル円筒挿入し、シアノアクリレート樹脂を隙間に注入して接着固定された基体に、厚さ0.6mm、幅3.3mm、長さ326mmにカットしたラバー磁石(約64mT)(=磁石A)を挿入し、セメダイン社の接着剤で固定し、図12の様な掻取手段を完成した。これを掻取手段(A)とする。
Fluorine-based surfactant (thermosetting surfactant hydrophobic resin ZX-007C, manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.) 10 parts by weight (solid content: 3.5 parts by weight)
Melamine resin (thermosetting resin monomer Super Becamine L-145-60, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 5.8 parts by weight (solid content 3.5% by weight)
Tetrahydrofuran 190 parts by weight Cyclohexanone 53 parts by weight (coating conditions for charge transport layer B)
Coating liquid discharge rate: 10 ml / min
Coating liquid discharge pressure: 2.4 kgf / cm 2
Rotating speed of coated drum: 120rpm
Coating speed: 28mm / sec
Distance between spray head and coated drum: 5cm
Number of coating times: 3 times (example of scraping means preparation)
[Example 1 of preparation of scraping means (scraping means (A))]
Insert a 1mm-thick vinyl chloride cylinder into which a slit of 1mm in depth, 1mm in width and 326mm in length and 8 slits formed at intervals of about 3.1mm is inserted into a stainless steel core with a diameter of 6mm. A rubber magnet (approx. 64 mT) (= magnet A) cut to a thickness of 0.6 mm, a width of 3.3 mm, and a length of 326 mm is inserted into the base material that has been injected and fixed to the substrate, and fixed with an adhesive from Cemedine. Then, the scraping means as shown in FIG. 12 was completed. This is called scraping means (A).
ラバー磁石の突き出し幅は2.3mmで、計算上感光体とは約0.4mm間隔がある。用意した評価機(イマジオ7070改造機、リコー社製)のクリーニング装置部のトナー回収コイル(図示せず)の上部に、1mmtのアルミニウム板に接着した3×5×325(mm)の大きさのフェライト磁石(327mT)(=磁石B)を固定した。掻取手段(A)と磁石Bとの距離は約3mmである。
[掻取手段の作製例−2(掻取手段(B))]
直径が6mmのステンレス製の芯金に、深さ1mm、幅約0.5mm、長さ326mmのスリットを約4.1mm間隔で等間隔に形成した厚さ1mmの塩化ビニル円筒挿入し、シアノアクリレート樹脂で接着固定して作製された基体に、厚さ90μm、幅2.3mm、長さ326mmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)を挿入し、セメダイン社の接着剤(例えばスーパーX)で固定し、図9の様な掻取手段を作製した。この掻取手段を掻取手段(B)とする。
The protruding width of the rubber magnet is 2.3 mm, which is approximately 0.4 mm from the photosensitive member in calculation. The size of 3 × 5 × 325 (mm) bonded to a 1 mm aluminum plate is placed on the upper part of a toner recovery coil (not shown) of the cleaning device section of the prepared evaluation machine (IMAGIO 7070 modified machine, manufactured by Ricoh). A ferrite magnet (327 mT) (= magnet B) was fixed. The distance between the scraping means (A) and the magnet B is about 3 mm.
[Production Example 2 of scraping means (scraping means (B))]
A stainless steel core with a diameter of 6 mm is inserted into a 1 mm-thick vinyl chloride cylinder in which slits having a depth of 1 mm, a width of about 0.5 mm, and a length of 326 mm are formed at regular intervals of about 4.1 mm, and cyanoacrylate A polyethylene terephthalate film (PET) having a thickness of 90 μm, a width of 2.3 mm, and a length of 326 mm is inserted into a base made by bonding and fixing with a resin, and fixed with an adhesive (for example, Super X) of Cemedine. A scraping means such as 9 was prepared. This scraping means is called scraping means (B).
この掻取手段を、φ30mm感光体搭載の評価機(イプシオカラー8100改造機、リコー社製)に取り付けた場合、計算上フィンは塩化ビニル円筒から約1.3mm突き出す形となり、感光体とフィン間の隙間は約0.3mm空く。 When this scraping means is attached to an evaluation machine equipped with a φ30 mm photoconductor (Ipsio Color 8100 modified machine, manufactured by Ricoh Co., Ltd.), the calculation results in the fin projecting about 1.3 mm from the vinyl chloride cylinder, and between the photoconductor and the fin. The gap is about 0.3 mm.
掻取手段(B)には、1mmのアルミニウム板に接着剤で固定された160μmのPETフィルム(アルミニウム板からの突き出し幅は4mm)が326mmの長さに亘ってフリッカーバーとして固定されている。フィンとフリッカーバーとの食い込み量は計算上0.2mm程度で、僅かに振動する程度である。
(クリーニングブレードの作製例)
[クリーニングブレードの作製例−1(クリーニングブレード(A))]
ネジ止め用の3.5mmの穴を3箇所、位置決め用の穴を2箇所空けた、326×6×1(mm)の鉄板2枚(ホルダー)、前記鉄板と同じ位置にネジ止め用の穴を3箇所空けた、326×12.5×1.96(mm)にカットしたJIS−A硬度68°のポリウレタンゴム(ブレード)1枚を用意した。このポリウレタンゴムの上端部が一致するように、前記ブレードを間に挟み、2枚の鉄板をホットメルト接着剤で接着した(この時の自由長は7mmである)。さらに、ブレードのエッジから1mm上に326mm×5mm×200μmのポリカーボネート樹脂フィルム(補強シール)をセメダイン社の接着剤で接着固定した。これをクリーニングブレード(A−1)とする。
In the scraping means (B), a 160 μm PET film (the protruding width from the aluminum plate is 4 mm) fixed to a 1 mm aluminum plate with an adhesive is fixed as a flicker bar over a length of 326 mm. The amount of biting between the fins and the flicker bar is about 0.2 mm in calculation and is slightly oscillated.
(Production example of cleaning blade)
[Preparation Example 1 of Cleaning Blade (Cleaning Blade (A))]
Two 326 x 6 x 1 (mm) iron plates (holders) with three 3.5 mm holes for screwing and two positioning holes, holes for screwing at the same position as the iron plate A polyurethane rubber (blade) having a JIS-A hardness of 68 ° cut into 326 × 12.5 × 1.96 (mm) was prepared. The two blades were bonded with a hot melt adhesive with the blade sandwiched between them so that the upper end portions of the polyurethane rubber coincided (the free length at this time was 7 mm). Further, a polycarbonate resin film (reinforcing seal) of 326 mm × 5 mm × 200 μm was bonded and fixed 1 mm above the edge of the blade with an adhesive of Cemedine. This is designated as a cleaning blade (A-1).
同様な方法で、ブレードを58°、77°、80°、89°と代えて作製したものを、夫々クリーニングブレード(A−2)、クリーニングブレード(A−3)、クリーニングブレード(A−4)、クリーニングブレード(A−5)とする。 In the same manner, the blades replaced with 58 °, 77 °, 80 °, and 89 ° were prepared as cleaning blade (A-2), cleaning blade (A-3), and cleaning blade (A-4), respectively. The cleaning blade (A-5) is used.
次に上面より6mmの位置に止めネジ用穴を中央と両端2箇所、両端2箇所の穴の内側に夫々1箇所の位置決め用の穴を2箇所空けた上端部をL字加工した、326×15×1(mm)の取付け金具に、前記クリーニングブレード(A−1)〜クリーニングブレード(A−5)をネジ止めし、ブレードクリーニング装置を作製した。 Next, a set screw hole at the position of 6 mm from the upper surface is L-shaped at the upper end with two holes for positioning at the center and two at both ends and two positioning holes inside the holes at both ends, 326 × The cleaning blade (A-1) to cleaning blade (A-5) were screwed to a 15 × 1 (mm) mounting bracket to produce a blade cleaning device.
これらのクリーニングブレードを評価機(イプシオカラー8100改造機 リコー社製)に装着し評価に供した。なお、上記とは別に比較用として、補強シールを貼り付けないクリーニングブレードを用意した。上記したクリーニング部材の当接圧は21〜23(g/cm)程度である。
[クリーニングブレードの作製例−2(クリーニングブレード(B))]
クリーニングブレード(A)と同様な方法で、クリーニング(B)を作製し、前記評価機とは別の評価機(イマジオMF7070改造機、リコー社製)用に作製し、同様に装着して評価に供した。この時使用したポリウレタンゴム製のブレードのJIS−A硬度は68°のみとした。装着時のクリーニングブレードの当接圧は約23g/cmであった。
(実施例1〜2)
評価機としてφ100mmの有機感光体を搭載する、コロナ帯電方式のイマジオMF7070改造機(リコー製)を用いた。
These cleaning blades were attached to an evaluation machine (Ipsio Color 8100 modified machine manufactured by Ricoh Co., Ltd.) for evaluation. In addition to the above, a cleaning blade without a reinforcing seal was prepared for comparison. The contact pressure of the cleaning member is about 21 to 23 (g / cm).
[Production Example 2 of Cleaning Blade (Cleaning Blade (B))]
The cleaning (B) is prepared in the same manner as the cleaning blade (A), and is prepared for an evaluation machine (Imagio MF7070 remodeling machine, manufactured by Ricoh) different from the above-mentioned evaluation machine. Provided. The polyurethane rubber blade used at this time had a JIS-A hardness of only 68 °. The contact pressure of the cleaning blade at the time of mounting was about 23 g / cm.
(Examples 1-2)
As an evaluation machine, a Corona-charged IMAGIO MF7070 machine (manufactured by Ricoh) equipped with an organic photoreceptor having a diameter of 100 mm was used.
評価用感光体として、感光体A及び感光体B、掻取手段として、掻取手段(A)、クリーニングブレードとして、クリーニングブレード(B)を夫々用意し、評価機にセットした。掻取手段は、直毛タイプのクリーニングブラシを外せば、そのまま取り付けられる寸法に設定されている。掻取手段の回転数は評価機に設定された条件のままで行った。 Photosensitive bodies A and B as evaluation photoconductors, scraping means (A) as scraping means, and cleaning blade (B) as cleaning blades were prepared and set in an evaluation machine. The scraping means is set to such a size that it can be attached as it is when the straight hair type cleaning brush is removed. The number of revolutions of the scraping means was performed under the conditions set in the evaluation machine.
有機感光体にはあらかじめPTFEの粉末(ダイキン工業製L−2)を含ませた不織布(旭化成製ハイゼガーゼ)で、感光体全面を摺擦し、摩擦係数が0.2〜0.3の間に入るように前処理を行った。 The entire surface of the photoconductor is rubbed with a non-woven fabric (Asahi Kasei Heisegase) containing PTFE powder (Daikin Industries L-2) in advance, and the coefficient of friction is between 0.2 and 0.3. Pretreatment was performed to enter.
トナーにはリコー社製の懸濁重合法で作製した平均円形度が0.97、平均粒径が5.7μmのブラックトナー(ライスワックス(融点83度)8重量%含有)、キャリアには平均粒径が53μmの磁性体(リコー社製)を使用し、トナー濃度はキャリアに対して6重量%とした。 A black toner (containing 8% by weight of rice wax (melting point 83 °)) having an average circularity of 0.97 and an average particle diameter of 5.7 μm prepared by a suspension polymerization method manufactured by Ricoh Co. A magnetic material having a particle diameter of 53 μm (manufactured by Ricoh) was used, and the toner concentration was 6% by weight based on the carrier.
トナーにワックスを添加した球形トナーを使用するのは、省エネルギー、環境汚染(CO2の排出抑制、電力消費量低減、有害ガス排除など)を具現化し、低温定着、オイルレス定着、転写性、高解像度、感光体の低摩擦係数(低自由表面エネルギー)等を達成するためである。 Using spherical toner with wax added to the toner realizes energy saving and environmental pollution (CO2 emission suppression, power consumption reduction, elimination of harmful gases, etc.), low temperature fixing, oilless fixing, transferability, high resolution This is to achieve a low friction coefficient (low free surface energy) and the like of the photoreceptor.
画像評価では、解像力評価用のチャート(コダック社製 JIS Z 6008 1982)を貼り付けたオリジナルのA−3版原稿(テストチャート)を用いた。 In the image evaluation, an original A-3 version manuscript (test chart) on which a chart for evaluation of resolving power (JIS Z 6008 1982, manufactured by Kodak Company) was attached was used.
作像条件は、感光体の帯電電位を−850V、画像部電位を−180V、現像バイアス電圧を−600Vに設定した。この作像条件は、帯電電位を通常使用条件より少し高めに設定し、帯電電位と現像バイアスの電位差を広くして、キャリアの感光体付着が起こりやすい条件に設定した。 As the image forming conditions, the charging potential of the photosensitive member was set to -850V, the image portion potential was set to -180V, and the developing bias voltage was set to -600V. The image forming conditions were set such that the charging potential was set slightly higher than the normal use conditions, the potential difference between the charging potential and the developing bias was widened, and the carrier was likely to adhere to the photoconductor.
評価はA−4サイズのペーパー(原稿は画像面積6%の文字チャートを使用)を5万枚通紙し、その前後に採取したテストチャートによる画像(地汚れ、筋模様、階調度再現性など)、感光層の膜厚、感光体およびブレードエッジの外観検査等により効果を判断した。ブレードエッジ欠損の大きさの観察には、超深度形状測定顕微鏡(キーエンス社製VK−8500)を用いた。
結果を表1に示す。
Evaluation was made by passing 50,000 sheets of A-4 size paper (using a character chart with an image area of 6% for the manuscript), and images (background stain, streaks, gradation reproducibility, etc.) taken before and after the test chart. ), The effect was judged by the film thickness of the photosensitive layer, the appearance of the photoreceptor and the blade edge, and the like. For observation of the size of the blade edge defect, an ultra-deep shape measuring microscope (VK-8500 manufactured by Keyence Corporation) was used.
The results are shown in Table 1.
(表中)感光層の摩耗量は5万枚での摩耗量を示し、判定の○、◎は実用上全く問題ない事を意味する。○と◎の差は実施例の範囲において、単に摩耗量が多いか少ないかの違いであって、実施例1においても、耐久性的には15μm以上の実力が認められる。 (In the table) The amount of abrasion of the photosensitive layer indicates the amount of abrasion at 50,000 sheets, and the judgments of “○” and “◎” mean that there is no practical problem. The difference between ◯ and ◎ is simply the difference between the amount of wear and the amount of wear within the range of the examples. Even in Example 1, an ability of 15 μm or more is recognized in terms of durability.
磁石を使用した掻取手段と補強シールを貼り付けたクリーニングブレードの併用使用により、クリーニングブレード位置でのキャリアはほぼ皆無であり、掻取手段によるクリーニングブレードへの流入抑制により、感光体はスクラッチが無く殆どブレードの摺擦による摺擦傷が大半であり、クリーニング後の感光体上の残留トナーは皆無に近いレベルであり、実用的に全く問題ないレベルとなった。また、掻取手段によるトナーの掻き取り効果もほぼ十分で、クリーニングブレードにおけるトナーの堆積量の良好であった。また、取り外して測定した、感光体の摩擦係数は5箇所測定値の平均で0.32と良好であった。この結果、コピー上の地肌汚れは目視では全く問題ないレベルとなり、低濃度レベル(0.06〜0.5)の階調度はムラなく再現され、感光層の摩耗は感光体Cで0.28μm、電荷輸送層Aの上にさらに電荷輸送層Bを形成した感光体Dでは、感光層の摩耗が大幅に低下し、0.11μmと良好な結果が得られた。
(比較例1〜4)
評価機として実施例1〜2に同じφ100mmの有機感光体を搭載するイマジオMF7070改造機(リコー製)を用いた。評価用感光体として、感光体C及び感光体D、掻取手段は使用せず、クリーニングブレードには、クリーニングブレード(B)を夫々用意した。但し、クリーニングブレードは補強シールを貼り付けたものと、貼り付けないもの2種類を用意した。表2のB*は補強シールの無いタイプBのクリーニングブレードを意味する。掻取手段の位置は標準搭載のクリーニングブラシそのままとした。
有機感光体にはあらかじめPTFEの粉末で表面処理を行い、摩擦係数の低減化を行った。
The combined use of the scraping means using magnets and the cleaning blade with the reinforcing seal attached makes almost no carrier at the cleaning blade position, and the photoconductor is scratched by suppressing the inflow to the cleaning blade by the scraping means. There was almost no rubbing scratch due to the rubbing of the blade, and the residual toner on the photoconductor after cleaning was almost at the level of nothing, and it was at a level where there was no practical problem at all. Further, the toner scraping effect by the scraping means was almost sufficient, and the amount of toner deposited on the cleaning blade was good. In addition, the coefficient of friction of the photoconductor measured by removing it was as good as 0.32 on the average of the measured values at five locations. As a result, the background stain on the copy is at a level that causes no problem with visual observation, the gradation of the low density level (0.06 to 0.5) is reproduced without unevenness, and abrasion of the photosensitive layer is 0.28 μm on the photosensitive member C. In the photoreceptor D in which the charge transport layer B was further formed on the charge transport layer A, the wear of the photosensitive layer was greatly reduced, and a good result of 0.11 μm was obtained.
(Comparative Examples 1-4)
As an evaluation machine, an Imagio MF7070 remodeling machine (manufactured by Ricoh Co., Ltd.) mounting the same organic photoreceptor of φ100 mm in Examples 1 and 2 was used. As the photoconductor for evaluation, the photoconductor C, the photoconductor D, and the scraping means were not used, and a cleaning blade (B) was prepared as a cleaning blade. However, two types of cleaning blades were prepared, one with a reinforcing seal and one without. B * in Table 2 means a type B cleaning blade without a reinforcing seal. The position of the scraping means was the same as the standard cleaning brush.
The organophotoreceptor was previously surface treated with PTFE powder to reduce the friction coefficient.
トナーは同じくリコー社製の懸濁重合法で作製された平均円形度0.97、平均粒径5.7μmのブラックトナー(ライスワックス(融点83度)8重量%含有)、キャリアには平均粒径が約53μmの磁性体(リコー社製)を使用し、トナー濃度はキャリアに対して6重量%とした。作像条件、画像評価等は何れも実施例1〜2に同じである。
結果を表2に示す。
The toner is a black toner having an average circularity of 0.97 and an average particle size of 5.7 μm (containing 8% by weight of rice wax (melting point: 83 °)), which is also produced by the suspension polymerization method manufactured by Ricoh. A magnetic material (made by Ricoh Co., Ltd.) having a diameter of about 53 μm was used, and the toner concentration was 6% by weight based on the carrier. The image forming conditions, image evaluation, etc. are all the same as in Examples 1-2.
The results are shown in Table 2.
(表中)×は実用上問題が有ることを意味する。
掻取手段を使用せず、クリーニングブラシを使用した場合には、クリーニングブレードのエッジ、及びクリーニングブラシには僅かながらキャリアが確認され、クリーニングブラシの中にも多数のキャリアが確認され、感光体には局所的にスクラッチが確認された。トナーの掻き取り量も不十分で、実施例に比べ、クリーニングブレードでのトナーの蓄積量も多かった。
(In the table) × means that there is a problem in practice.
When the cleaning brush is used without using the scraping means, a slight amount of carrier is confirmed on the edge of the cleaning blade and the cleaning brush, and a large number of carriers are also confirmed in the cleaning brush. Scratch was confirmed locally. The amount of toner scraped off was insufficient, and the amount of toner accumulated on the cleaning blade was larger than that in Examples.
補強シールを貼った場合と貼らなかった場合では、トナーのクリーニング性に差異が見られ、補強シールを貼らなかった場合には、明らかに残留粉体がクリーニング後に確認され、用紙上に明らかな地汚れが確認された。濃度レベルで0.06〜0.07程度である(目視又はルーペで確認出来ないレベルは0.05程度である)。また、低濃度側の階調パターンにはムラが見られた。 There is a difference in toner cleaning properties between when the reinforcing seal is applied and when it is not applied. When the reinforcing seal is not applied, the residual powder is clearly confirmed after cleaning and is clearly visible on the paper. Dirt was confirmed. The density level is about 0.06 to 0.07 (the level that cannot be confirmed visually or with a magnifying glass is about 0.05). Further, unevenness was observed in the gradation pattern on the low density side.
キャリアが十分に除去されなかった為に、キャリアの一部がブレードと感光体の間に挟まれ、感光体にスクラッチが、ブレードエッジに40μm前後の欠損が生じた。但し、この程度の欠損そのものはクリーニング不良を起こすには若干の余裕があるレベルであるが、スクラッチを生じた部位近傍で、摩擦係数が0.35〜0.4(表2には記載せず)と少し高い箇所が見られた。 Since the carrier was not sufficiently removed, a part of the carrier was sandwiched between the blade and the photoconductor, and a scratch occurred on the photoconductor and a defect of about 40 μm occurred on the blade edge. However, such a defect itself is at a level with a slight margin for causing a cleaning defect, but the friction coefficient is 0.35 to 0.4 (not shown in Table 2) in the vicinity of the site where the scratch occurs. ) And a little high.
この結果、僅かながら画像上に帯状に近い黒筋が4本程度観測された。これは摩擦係数が局所的に高くなったために、ブレードエッジに歪みが生じ、クリーニング不良が起こる要因(例えば、トナーフィルミング)を作った為と推測される。また、キャリアの影響と見られる画像ムラが生じた。
判定は×である。
(実施例3〜6)
評価機としてφ30mmの感光体を搭載し、非接触帯電部材を使用するイプシオカラー8100改造機(リコー製)を用いた。評価用感光体として、感光体A及び感光体B、掻取手段として、掻取手段(B)、クリーニングブレードとして、クリーニングブレード(A−1)及びクリーニングブレード(A−3)を用意し、評価機にセットした。
As a result, about four black stripes close to a belt shape were observed on the image. This is presumed to be because a factor (for example, toner filming) in which a blade edge is distorted and a cleaning failure occurs (for example, toner filming) due to a locally high friction coefficient. In addition, image unevenness that appears to be the influence of the carrier occurred.
The judgment is x.
(Examples 3 to 6)
As an evaluation machine, a modified Ipsio Color 8100 machine (manufactured by Ricoh Co., Ltd.) using a non-contact charging member mounted with a photoconductor of φ30 mm was used. Photoreceptors A and B as evaluation photoreceptors, scraping means (B) as scraping means, and cleaning blade (A-1) and cleaning blade (A-3) as cleaning blades are prepared and evaluated. Set in the machine.
有機感光体にはあらかじめPTFEの粉末(ダイキン工業製L−2)を含ませた不織布(旭化成製ハイゼガーゼ)で前処理を行い、評価機に搭載した。 The organophotoreceptor was pretreated with a non-woven fabric (Asahi Kasei Heisegase) containing PTFE powder (Daikin Kogyo L-2) in advance, and mounted on an evaluation machine.
イプシオカラー8100は感光体を4本使用した4連タンデム方式のフルカラープリンターであるため、評価ではマゼンタステーション及びシアンステーションのみを使用した。実施例3及び実施例5がマゼンタステーション、実施例4及び実施例5をシアンステーションとした。なお、上記以外のイエローステーション及びブラックステーションにはダミードラムをセットし、評価の対象より外した。 Since the Ipsiocolor 8100 is a quadruple tandem full color printer using four photoconductors, only the magenta station and the cyan station were used in the evaluation. Examples 3 and 5 are magenta stations, and examples 4 and 5 are cyan stations. In addition, dummy drums were set in the yellow station and black station other than the above and excluded from the evaluation targets.
トナーにはリコー社製の懸濁重合法で作製された平均円形度が0.968、平均粒径が6.2μmのマゼンタトナー(ライスワックス(融点83度)6重量%含有)、平均円形度が0.972、平均粒径が6.4μmのシアントナー(ライスワックス(融点83度)6重量%含有)を使用し、キャリアには平均粒径が62μmの磁性体(リコー社製)を使用し、トナー濃度はキャリアに対して5.5重量%添加のものを使用した。 As the toner, magenta toner (containing 6% by weight of rice wax (melting point: 83 degrees)) having an average circularity of 0.968 and an average particle diameter of 6.2 μm prepared by a suspension polymerization method manufactured by Ricoh Co., Ltd., average circularity Is a cyan toner (rice wax (melting point 83 ° C.) containing 6% by weight) having an average particle diameter of 6.4 μm, and a magnetic material having an average particle diameter of 62 μm (made by Ricoh) is used for the carrier. The toner concentration was 5.5% by weight with respect to the carrier.
画像に於ける効果確認は、外部パソコンのテストチャートを評価機に入力し、作像して得られたハードコピーで評価した。
作像条件は、感光体の帯電電位を−800V、画像部電位を−120V、現像バイアスを−500Vに設定した。この場合の条件においても、作像条件を少し高めに設定し、キャリアが付着しやすい設定条件とした。
評価はA−4サイズのペーパー(原稿はパソコンより入力した画像面積6%の文字チャートを使用)を5万枚通紙し、その前後に採取したテストチャートによる画像(地汚れ、1ドット再現性など)、感光層の膜厚、感光体およびブレードエッジの外観検査等により効果を判断した。
結果を表3に示す。
In order to confirm the effect on the image, the test chart of the external personal computer was input to the evaluator, and the hard copy obtained by image formation was evaluated.
As the image forming conditions, the charging potential of the photosensitive member was set to -800V, the image portion potential was set to -120V, and the developing bias was set to -500V. Also in this case, the image forming condition was set a little higher to set the carrier to be easily attached.
Evaluation was made by passing 50,000 sheets of A-4 size paper (using a character chart with an image area of 6% input from a PC as a manuscript) and using test charts taken before and after that (ground stain, 1-dot reproducibility) The effect was judged by the film thickness of the photosensitive layer, the appearance inspection of the photoreceptor and the blade edge, and the like.
The results are shown in Table 3.
掻取手段でのキャリアの除去は磁石を用いた場合に比べて劣り、クリーニングブレードに到達(付着)した例(実施例3,5)も見られたが、クリーニング装置内及びフィンの検査でトナー中にキャリアが多く観測され、掻取手段でキャリアが排除されたと判断される(トナーに混じったキャリアは適宜排出されるが、クリーニングブレードに付着したあるいはブレードに挟まれたキャリアは除去されにくい)。この事は、キャリアによる被害を少なくするに有利となる。すなわち、キャリアが分散され、トナーによっても、クリーニングブレード下に潜り込む確率を少なくする。キャリアが多いと、トナーに邪魔される割合が少なくなるため、被害が拡大する可能性が大きくなる。 The removal of the carrier by the scraping means is inferior to the case of using a magnet, and there were cases (Examples 3 and 5) that reached (attached) the cleaning blade, but the toner in the cleaning device and fin inspection Many carriers are observed, and it is judged that the carrier is removed by the scraping means (the carrier mixed in the toner is appropriately discharged, but the carrier attached to the cleaning blade or sandwiched between the blades is difficult to remove) . This is advantageous for reducing the damage caused by the carrier. In other words, the carrier is dispersed, and the probability that the toner gets under the cleaning blade is reduced. If the number of carriers is large, the ratio of being disturbed by the toner is reduced, so that the possibility of increasing damage increases.
キャリアがクリーニングブレードに付着しても、トナークリーニングブレードの補強シールの効果により、キャリアはクリーニングブレードで圧接されるまでは到らず、感光体、クリーニングブレードも損害は僅かに留まった。その結果、画像に黒筋や黒帯が生じる様な事は無かった。 Even if the carrier adheres to the cleaning blade, the carrier does not reach the pressure contact with the cleaning blade due to the effect of the reinforcing seal of the toner cleaning blade, and the photosensitive member and the cleaning blade suffer little damage. As a result, there were no black streaks or black bands in the image.
帯電部材は非接触であるため、トナー汚染に対しては有効であるが、それでも汚染から回避するには不十分であり、感光体との間隙が50μm以下であるため、僅かでは有るが白っぽく汚染された。この程度の汚染では、帯電部材の電気抵抗はまだ十分に保持されており、画像に影響が出ることはなかった。また、感光体の表面は光沢を十分に維持しており、1ドット画像は良好に再現されており、文字画像もシャープ性良好であった。判定は何れも◎または○であった。
(比較例5〜8)
評価機として実施例3〜6に同じ、φ30mmの感光体を搭載する、非接触帯電部材を使用するイプシオカラー8100改造機(リコー製)を用いた。評価用感光体として、感光体A及び感光体B、掻取手段は装着せず、クリーニングブラシは標準搭載のクリーニングブラシそのままとし、クリーニングブレードとして、クリーニングブレード(A−1)及びクリーニングブレード(A−3)を用意し、評価機にセットした。
Since the charging member is non-contact, it is effective against toner contamination, but it is still insufficient to avoid contamination, and since the gap with the photoconductor is 50 μm or less, it is slightly but slightly whitish. It was done. With this level of contamination, the electrical resistance of the charging member is still sufficiently maintained, and the image is not affected. Further, the surface of the photoreceptor was sufficiently glossy, the 1-dot image was reproduced well, and the character image was also sharp. All the judgments were ◎ or ○.
(Comparative Examples 5 to 8)
As an evaluation machine, a modified Ipsio Color 8100 machine (manufactured by Ricoh Co., Ltd.) using a non-contact charging member equipped with a photoconductor of φ30 mm, which is the same as in Examples 3-6. As the evaluation photoconductor, the photoconductor A and the photoconductor B, the scraping means are not attached, the cleaning brush is left as it is, and the cleaning blade (A-1) and the cleaning blade (A- 3) was prepared and set in an evaluation machine.
但し、クリーニングブレードは補強シールを貼り付けたものと、貼り付けないものを夫々用意し、評価機にセットした。表3のA−1*、A−3*は補強シールの無いクリーニングブレードを意味する。クリーニングブレード(A−1)はJIS−A硬度が68°、クリーニングブレード(A−3)は77°である。 However, cleaning blades with and without a reinforcing seal were prepared and set on an evaluation machine. A-1 * and A-3 * in Table 3 mean cleaning blades without a reinforcing seal. The cleaning blade (A-1) has a JIS-A hardness of 68 °, and the cleaning blade (A-3) has a 77 °.
有機感光体にはあらかじめPTFEの粉末(ダイキン工業製L−2)を含ませた不織布(旭化成製ハイゼガーゼ)で前処理を行い、評価機に搭載した。評価位置は実施例3〜実施例6と同じく、マゼンタステーション及びシアンステーションのみを使用した。比較例5及び比較例7をマゼンタステーション、比較例6及び比較例8をシアンステーションとした。 The organophotoreceptor was pretreated with a non-woven fabric (Asahi Kasei Heisegase) containing PTFE powder (Daikin Kogyo L-2) in advance, and mounted on an evaluation machine. The evaluation positions were the same as in Examples 3 to 6, and only the magenta station and cyan station were used. Comparative Example 5 and Comparative Example 7 were magenta stations, and Comparative Example 6 and Comparative Example 8 were cyan stations.
トナーにはリコー社製の懸濁重合法で作製された平均円形度が0.968、平均粒径が6.2μmのマゼンタトナー(ライスワックス(融点83度)6重量%含有)、平均円形度が0.972、平均粒径が6.4μmのシアントナー(ライスワックス(融点83度)6重量%含有)を、キャリアには平均粒径が62μmの磁性体(リコー社製)を使用した。また、トナー濃度はキャリアに対して5.5重量%とした。
作像条件、評価条件は実施例3〜6に同じである。
結果を表4に示す。
As the toner, magenta toner (containing 6% by weight of rice wax (melting point: 83 degrees)) having an average circularity of 0.968 and an average particle diameter of 6.2 μm prepared by a suspension polymerization method manufactured by Ricoh Co., Ltd., average circularity Was 0.972 and an average particle size of 6.4 μm cyan toner (containing 6% by weight of rice wax (melting point 83 °)), and a magnetic material having an average particle size of 62 μm (manufactured by Ricoh) was used as the carrier. The toner concentration was 5.5% by weight with respect to the carrier.
Image forming conditions and evaluation conditions are the same as those in Examples 3 to 6.
The results are shown in Table 4.
掻取手段を搭載せず、通常のクリーニングブラシを使用した場合には、キャリアの堰き止め能力が不足し、何れの例においてもクリーニングブレードにキャリアの付着が通常作像条件より多く観測され、その一部が感光体とクリーニングブレードに挟まれているのが確認された。また、帯電部材には回転方向に無数のトナー汚染による筋模様が観測された。このため、1ドットの画像に濃淡のムラが生じた。 When a normal cleaning brush is used without a scraping means, the carrier damming ability is insufficient, and in any case, more carrier adhesion to the cleaning blade is observed than the normal imaging conditions. It was confirmed that a part was sandwiched between the photoreceptor and the cleaning blade. In addition, in the charging member, numerous streaks due to toner contamination were observed in the rotation direction. For this reason, shading unevenness occurred in a one-dot image.
クリーニングブレードに補強シールを貼り付けない場合(比較例5,7)にはキャリアの感光体への食い込みが観測され、画像上に細い(0.2〜0.5mm程度)黒筋が数本、黒帯が数本観測された。キャリアの食い込みにより、ブレードエッジの欠損が大きくなった。この欠損が黒帯を起こした大きな要因である。欠損が70μmになると、感光体の摩擦係数が0.25程度に低くてもクリーニング不良を起こし易くなる。 When the reinforcing seal is not attached to the cleaning blade (Comparative Examples 5 and 7), biting of the carrier into the photosensitive member is observed, and several thin (about 0.2 to 0.5 mm) black streaks are formed on the image. Several black belts were observed. Due to the bite of the carrier, the blade edge was greatly damaged. This deficiency is a major cause of the black belt. When the defect is 70 μm, a cleaning defect is likely to occur even if the coefficient of friction of the photosensitive member is as low as 0.25.
一方、補強シールをクリーニングブレードに貼り付けた場合には、キャリアの感光体への食い込みは観測されたが、深くは無く、画像上に黒帯、黒筋が現れる事は無かった。ただ、10倍のルーペで観測して微かに薄く汚れた状態が観測された事から、クリーニング性は完全とは云えず、さらに継続して作像した場合には、地汚れが悪くなる可能性を有する。1ドット再現性ほぼ良好であった。感光体の耐久性、画像品質的に判定は何れの条件においても×であった。
(実施例7〜10)
評価機にはイプシオカラー8100改造機(リコー製)を用いた。評価用感光体として、感光体A及び感光体B、掻取手段として、掻取手段(B)、クリーニングブレードとして、クリーニングブレード(A−2)、クリーニングブレード(A−4)及びクリーニングブレード(A−5)を用意し、評価機にセットした。クリーニングブレード(A−2)はJIS−A硬度が58°、クリーニングブレード(A−4)は80°、クリーニングブレード(A−5)は89°である。
On the other hand, when the reinforcing seal was affixed to the cleaning blade, the carrier bite into the photoconductor was observed, but it was not deep, and no black band or black streak appeared on the image. However, since it was observed with a magnifier of 10 times, it was observed that it was slightly thinly soiled, so the cleaning performance was not perfect, and if the image was continuously created, the soiling could become worse. Have The 1-dot reproducibility was almost good. Judgment in terms of durability and image quality of the photoreceptor was x in any condition.
(Examples 7 to 10)
The evaluation machine used was an Ipsio Color 8100 modified machine (manufactured by Ricoh). Photoreceptors A and B as evaluation photoreceptors, scraping means (B) as scraping means, cleaning blade (A-2), cleaning blade (A-4) and cleaning blade (A as cleaning blades) -5) was prepared and set in an evaluation machine. The cleaning blade (A-2) has a JIS-A hardness of 58 °, the cleaning blade (A-4) is 80 °, and the cleaning blade (A-5) is 89 °.
有機感光体には何れもPTFEの粉末(ダイキン工業製L−2)による表面処理を施し評価機に搭載した。感光体の搭載位置としては、実施例7と実施例9がマゼンタステーション、実施例8と実施例10がシアンステーションとした。それ以外のイエローステーション及びブラックステーションにはダミードラムをセットした。トナー、作像条件、評価条件とも前記実施例3〜6,比較例5〜8に同じである。
結果を表5示す。
All the organic photoreceptors were subjected to a surface treatment with PTFE powder (L-2 manufactured by Daikin Industries) and mounted on an evaluation machine. As the mounting positions of the photoconductors, Example 7 and Example 9 were magenta stations, and Example 8 and Example 10 were cyan stations. Dummy drums were set at the other yellow and black stations. The toner, image forming conditions, and evaluation conditions are the same as those in Examples 3-6 and Comparative Examples 5-8.
The results are shown in Table 5.
表中)△は実用性限界、○、◎は実用上問題ない事を示している。
クリーニングブレードに補強シールを貼った場合には、クリーニング性は良好又はほぼ良好に行われたが、クリーニングブレードに90°の硬度を有するポリウレタンゴムを使用した場合には、感光体との線接触は良好となるが、柔軟性に乏しくなる。したがって、感光体にスクラッチなどの傷や、異物が有った場合には十分に隙間を防ぎきれず、感光体上にうっすらとしたトナーが確認されたが、転写後の画像上では目視で判る程度の地汚れはなかった。但し、ルーペでは点状に筋らしきものが確認された。5万枚後では地汚れに関してはまだ実用範囲内と判断されたが、更なる使用では異常が拡大する可能性を有している。判定は△で有る。
In the table, Δ indicates a practical limit, and ○ and ◎ indicate that there is no practical problem.
When a reinforcing seal was applied to the cleaning blade, the cleaning performance was good or almost good, but when polyurethane rubber having a hardness of 90 ° was used for the cleaning blade, the line contact with the photosensitive member was not Good, but less flexible. Therefore, when the photoconductor has scratches such as scratches or foreign matters, the gap cannot be sufficiently prevented, and a slight amount of toner is confirmed on the photoconductor, but it can be visually confirmed on the image after transfer. There was no degree of soiling. However, in the loupe, a streak-like thing was confirmed. After 50,000 sheets, it was judged that the background dirt was still within the practical range, but there is a possibility that the abnormalities will expand with further use. The determination is Δ.
ゴム硬度に58°の部材を使用した場合には、補強シールを貼り付けてはいるものの、感光体にクリーニングブレードを押圧したとき、エッジ部の曲がりが大きくなるため、キャリアが感光体とブレードの間に挟まれ易くなっており、食い込み易くなっている。 When a member with a rubber hardness of 58 ° is used, a reinforcing seal is attached, but when the cleaning blade is pressed against the photoconductor, the bending of the edge portion becomes large. It is easy to get caught between them, and it is easy to bite in.
このためキャリアが感光体に食い込み、感光体に凹み及びスクラッチが見られ、画像上薄い帯状模様が確認された。1ドット再現性は少しムラも見られたが、注意してみないと判らない程度のムラであった。ただ、58°ではキャリアの潜り込み阻止の面で少し不十分である。判定は○に近い△である。 For this reason, the carrier bites into the photoconductor, dents and scratches were observed on the photoconductor, and a thin strip pattern was confirmed on the image. Although the 1-dot reproducibility was slightly uneven, it was an unevenness that could not be understood without careful attention. However, 58 ° is a little insufficient in terms of preventing the carrier from entering. The determination is Δ close to ○.
一方、感光体の耐摩耗性を向上させた感光体Bでは、スクラッチは比較的良好で、実施例7に比べる良好で、1ドット再現性もムラも殆ど無く良好であった。ブレードのゴム硬度が80°になると、クリーニング性、キャリアの食い込み阻止性もバランス的に向上し、地肌汚れ、感光体外観特性、画像品質とも良好であった。 On the other hand, in Photoreceptor B in which the abrasion resistance of the photoconductor was improved, the scratch was relatively good, better than that in Example 7, and good with almost no dot reproducibility and unevenness. When the rubber hardness of the blade was 80 °, the cleaning property and the carrier biting prevention property were improved in a balanced manner, and the background stain, the photoreceptor appearance characteristics, and the image quality were good.
1 像担持体
2 帯電装置
3 画像露光装置
4 現像装置
5 転写装置
7 クリーニング装置
40a トナー
40b キャリア
71 クリーニング部材(クリーニングブレード)
71a ホルダー
71b ブレード
71c 補強部材
72、721、722、723 掻取手段
72a 基体
72b フィン
72c 第1の磁性体(磁石A)
72d 第2の磁性体(磁石B)
100 画像形成装置本体
101 導電性支持体
102 下引き層
103 電荷発生層
104 電荷輸送層
105 電荷輸送層
150 プロセスカートリッジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
72d Second magnetic body (magnet B)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
回転可能な像担持体上の転写残留粉体を清掃するクリーニングブレードと、
前記クリーニングブレードの上流側に配設され、前記像担持体上の転写残留粉体の内トナーを減量し、キャリアを除去する掻取手段を備え、
前記掻取手段が、基体と、前記基体の周方向に多数枚のフィンを一定間隔で配設したものであり、
前記フィンは、第1の磁性体、または第1の磁性体をフィルム状部材のフィンの先端に取り付けた構造の何れか一つであることを特徴とする画像形成装置。 In the image forming apparatus,
A cleaning blade for cleaning the transfer residual powder on the rotatable image carrier;
Provided on the upstream side of the cleaning blade , comprising scraping means for reducing the amount of toner in the transfer residual powder on the image carrier and removing the carrier,
The scraping means is a substrate and a plurality of fins arranged at regular intervals in the circumferential direction of the substrate,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fin has one of a first magnetic body and a structure in which the first magnetic body is attached to a tip of a fin of the film-like member.
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