JP2003005410A

JP2003005410A - 電子写真感光体、及び該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置

Info

Publication number: JP2003005410A
Application number: JP2001188612A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takagi; 進司高木; Shunkai Sako; 春海酒匂; Haruyuki Tsuji; 晴之辻
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電不良によるカブリ画像などの画像欠陥が
発生しない注入帯電方式の電子写真感光体を提供する。【解決手段】粒径が１０μｍ〜１０ｎｍである帯電粒
子と、該帯電粒子を担持する弾性の帯電粒子担持体によ
り構成され、該担持体上に担持した粒子の抵抗が１０¹²
〜１０^-1Ω・ｃｍであり、該粒子の担持量が０．１ｍｇ
／ｃｍ²〜５０ｍｇ／ｃｍ²である注入帯電方式の帯電装
置を有する電子写真装置において用いられる電子写真感
光体において、該感光体の表面層に対する表面皮膜物性
試験におけるＨと圧子の押し込み深さとの関係を示す曲
線が変曲点を持たず、かつＨＵが２００以上であり、か
つ(1)Ｅが６．０〜９．０、(2)Ｈ plastがＨＵに対して
１．２倍以上、(3)ＷｅがＷｔに対して３０％以上のい
ずれかを満足する電子写真感光体、及び該電子写真感光
体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、注入帯電プロセス
に用いる電子写真感光体、及び該電子写真感光体を有す
るプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置の帯電手段として、
コロナ帯電器が広く利用されていた。コロナ帯電器は非
接触型の帯電装置であり、例えば、ワイヤ電極などの放
電電極と該放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開
口部を被帯電体である像担持体に対向させて非接触に配
置し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することに
より生じる放電電流に像担持体をさらすことで、像担持
体面を所定の電位に帯電するものである。

【０００３】それに対し、近年、コロナ帯電器に比べて
低オゾンや低電力などの利点があることから、被帯電体
に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯電
する接触方式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化され
ている。

【０００４】接触帯電装置は、像担持体である被帯電体
に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブ
ラシ型及びブレード型などの導電性の帯電部材を接触さ
せ、この帯電部材に所定の帯電バイアスを印加して、被
帯電体を所定の電位に帯電させるものである。

【０００５】また、接触帯電の帯電機構には、（１）放
電帯電機構と（２）直接注入帯電機構の２種類の帯電機
構が混在する。

【０００６】例えば、接触帯電部材として導電ローラ
（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式は帯電の安定性
という点で好ましく、広く用いられているが、このロー
ラ帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的であ
る。

【０００７】放電帯電系は接触帯電部材と被帯電体に一
定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電
圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ
帯電器に比べれば発生量は格段に少ないが、放電生成物
を生じることが避けられないため、オゾンなど活性イオ
ンによる弊害は避けられない。

【０００８】そこで、接触帯電部材から被帯電体へ電荷
が直接注入されることで、被帯電体表面を帯電する直接
注入帯電方式が、特願平０４−１５８１２８号や特開平
０６−００３９２１号などで提案されている。

【０００９】これによると、中抵抗の接触帯電部材が被
帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放
電機構を基本的に用いないで、被帯電体表面に直接電荷
注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加
電圧が放電しきい値以下であっても、被帯電体を印加電
圧相当の電位に帯電することができる。この直接注入帯
電機構はイオンの発生を伴わないため放電生成による弊
害は生じない。

【００１０】この注入帯電方式のうちで、帯電ローラや
ファーブラシなどの簡易でローコストな帯電部材によ
り、帯電均一性に優れかつ長期にわたり安定した帯電を
実現する手段として、以下のような帯電手段・装置が挙
げられる。粒径が１０μｍ〜１０ｎｍである導電粒子を
主成分とする帯電粒子と、導電性と弾性を有した表面を
備え、該帯電粒子を担持する帯電粒子担持体により構成
され、該帯電粒子は電子写真感光体に接触し、該電子写
真感光体表面を帯電する帯電手段であり、該担持体上に
担持した粒子の抵抗が１０¹²〜１０^-1Ω・ｃｍであり、
該粒子の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ²〜５０ｍｇ／ｃｍ²
である。これにより、直接帯電において十分な接触性を
得られ、均一な帯電が可能となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような、帯電部材と感光体との接触面に導電粒子が介在
する注入帯電の系においては、導電粒子と感光体の摺擦
によって感光体に傷が発生し、その部分において帯電不
良が生じ、そこからカブリ画像などの画像欠陥が発生す
る、という問題があった。

【００１２】本発明の目的は、注入帯電方式を用いた場
合に、導電粒子によって感光体に発生する傷を抑制する
ことによって、帯電不良によるカブリ画像などの画像欠
陥が発生しない電子写真感光体、及び該電子写真感光体
を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、粒径が
１０μｍ〜１０ｎｍである導電粒子を主成分とする帯電
粒子と、導電性と弾性を有した表面を備え、該帯電粒子
を担持する帯電粒子担持体により構成され、該帯電粒子
は電子写真感光体に接触し、該電子写真感光体表面を帯
電する帯電手段であり、該担持体上に担持した粒子の抵
抗が１０¹²〜１０^-1Ω・ｃｍであり、該粒子の担持量が
０．１ｍｇ／ｃｍ²〜５０ｍｇ／ｃｍ²である帯電装置を
有する電子写真装置において用いられる電子写真感光体
において、該感光体の表面層に対する一定環境（２２．
５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における硬さ
Ｈと圧子の押し込み深さとの関係を示す曲線が変曲点を
持たず、かつユニバーサル硬さ値ＨＵが２００以上であ
り、かつ以下の（１）、（２）、（３）の全てを満足す
ることを特徴とする電子写真感光体である。

【００１４】（１）前記電子写真感光体の一定環境（２
２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における
ヤング率Ｅが、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰ
ａ］以下である。

【００１５】（２）前記電子写真感光体の一定環境（２
２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における
塑性変形の硬さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以
上である。

【００１６】（３）前記電子写真感光体の一定環境（２
２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における
弾性変形の仕事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％
以上である。

【００１７】また、本発明は、電子写真感光体の表面層
に対する一定環境（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面
皮膜物性試験における硬さＨと圧子の押し込み深さとの
関係を示す曲線が変曲点を持たず、かつユニバーサル硬
さ値ＨＵが２００以上であり、かつ上記の（１）、
（２）、（３）の全てを満足することを特徴とする電子
写真感光体。

【００１８】また、本発明は、上記電子写真感光体を有
するプロセスカートリッジ及び電子写真装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の表面皮膜物性試験は、ド
イツ・フィッシャー社製硬度計フィッシャースコープＨ
１００を用いて行った（図５参照）。当試験は、薄膜、
硬化皮膜や有機皮膜などの硬度の解析が可能であり、サ
ンプルの作成時においては、下地の影響を受けないよう
約１０μｍの膜厚に成膜した。よって、下地はガラスプ
レート、アルミニウム板やアルミニウムシリンダーなど
で特に限定されるものではない。硬化条件などは、感光
体作製の時と全く同様にした。測定においては、形状が
四角錐で対面角度が１３６゜に規定されているダイヤモ
ンド圧子７を使用し、設定荷重を段階的にかけて皮膜に
押し込んでいったときの、荷重をかけた状態での押し込
み深さを電気的に検出して読み取り、硬さ値Ｈは試験荷
重をその試験荷重で生じた圧痕の表面積で除した比率で
表示される。また、ユニバーサル硬さ値ＨＵは設定最大
押し込み深さでの硬さ値で表される。図５中、５は表面
層のみ成膜されたアルミニウムシリンダー、６は感光体
置き台、８は移動式テーブル、９は顕微鏡位置である。

【００２０】上記硬度計を用いて表面皮膜物性試験を行
った結果の一例を示すグラフを図１に示す。本発明にお
ける各物性の単位も合わせて示す。

【００２１】 (1) ＨＵ…ユニバーサル硬度［Ｎ／ｍｍ²］２２４．９ (2) Ｗｔ…全仕事量［ｎＪ］４８．７３ (3) Ｗｅ…弾性変形の仕事量［ｎＪ］２０．４３４１．９２％ (4) Ｗｒ…塑性変形の仕事量［ｎＪ］２８．３０５８．０８％ (5) Ｅ／（１−ν²）≒Ｅ…ヤング率［ＧＰａ］ ν（＜＜１）…ポアソン比５．８７±０．１５ (6) Ｈ plast…塑性変形の硬さ値［Ｎ／ｍｍ²］３７０±５ (7) ｈｒ’…曲線ＢＣの接線とｘ軸との交点［μｍ］２．２６２±０．０１５

【００２２】点Ａが測定開始点である。Ａ→Ｂが圧子の
押し込みに対応する曲線である。点Ｂは最大設定押し込
み深さに到達したときの点であり、点Ｂでの荷重を、そ
のとき生じた圧痕の表面積で除した値がユニバーサル硬
さ値ＨＵである。Ｂ→Ｃの曲線が、圧子を押し込んだ後
の「戻り」に対応する曲線である。即ち、この曲線は測
定サンプルの弾性分に対応する。曲線ＢＣにおいて、最
大荷重の９５％、６０％に対応する２点を通る直線を引
くと、経験的にその傾きがヤング率Ｅとなる。また、そ
の直線とｘ軸との交点をｈｒ’とすると、塑性変形の硬
さ値Ｈ plastは、押し込み深さｈｒ’での硬さ値で求め
られる。また、測定における弾性変形の仕事量ＷｅはＣ
−Ｂ−Ｄ−Ｃの囲む面積で表され、塑性変形の仕事量Ｗ
ｒはＡ−Ｂ−Ｃ−Ａの囲む面積で表される。全仕事量Ｗ
ｔはＷｅ＋Ｗｒで、Ａ−Ｂ−Ｄ−Ａの囲む面積で表され
る。

【００２３】電子写真感光体の表面層において、ユニバ
ーサル硬さ値ＨＵが２００を下回るようであれば、帯電
促進粒子によって感光体に傷が付き易くなる。

【００２４】樹脂の弾性が不足する場合、帯電促進粒子
が感光体に押し付けられた際に感光体の表面が割れると
いった現象が生じる。これは即ち、表面皮膜物性試験に
おける硬さ値Ｈと押し込み深さｈとの関係を示す曲線
が、図２に示されるように、表面が割れるときの押し込
み深さｈで硬度の急激な変化を示す変曲点Ｐを持つこと
を意味する。このように表面が割れることが、深傷につ
ながるものと考えられる。

【００２５】また、感光体表面層において、ヤング率Ｅ
が６．０を下回るようであれば、帯電促進粒子の押し付
けによって傷が付き易く、ヤング率Ｅが９．０を大幅に
上回る樹脂を用いた場合、樹脂の弾性不足により上記と
同様に表面が割れ、深傷が発生する。

【００２６】塑性変形、即ち傷付きの硬さ値であるＨ p
lastは、前述のようにＨＵの値と相関があり、ＨＵに対
するＨ plastの比率が大きいほど弾性分が大きいことに
なる。そして上記と同様に、Ｈ plast値がＨＵの１．２
倍未満の樹脂を用いると、樹脂の弾性不足になる。

【００２７】弾性変形の仕事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔ
（＝Ｗｅ＋Ｗｒ）に対して３０％未満である場合、即ちＷｅ／（Ｗｅ＋Ｗｒ）×１００＜３０％のときも、樹脂の弾性分不足による深傷に発展する。

【００２８】次に、感光層について説明する。

【００２９】本発明の電子写真感光体の感光層は、単層
または積層構造を有する。積層構造の場合、光キャリア
を生成する電荷発生層と、キャリアが移動する電荷輸送
層とが積層される。表面層を形成するのは電荷発生層ま
たは電荷輸送層どちらの場合もある。しかしながら、本
発明の注入帯電プロセスにおいては、帯電性を成立させ
るために最表面に注入層を設けることが好ましい。

【００３０】単層感光層の膜厚は５〜１００μｍである
ことが好ましく、１０〜６０μｍであることがより好ま
しい。電荷発生材料及び電荷輸送材料の含有量は２０〜
８０質量％であることが好ましく、３０〜７０質量％で
あることがより好ましい。積層感光体においては、電荷
発生層の膜厚は０．００１〜６μｍであることが好まし
く、０．０１〜２μｍであることがより好ましい。電荷
発生材料の含有量は１０〜１００質量％であることが好
ましく、４０〜１００質量％であることがより好まし
い。電荷輸送層の膜厚は５〜１００μｍであることが好
ましく、１０〜６０μｍであることがより好ましい。電
荷輸送材料の含有量は２０〜８０質量％であることが好
ましく、３０〜７０質量％であることがより好ましい。

【００３１】本発明に用いられる電荷発生材料として
は、フタロシアニン顔料、多環キノン顔料、アゾ顔料、
ペリレン顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、アズ
レニウム塩染料、スクアリリウム染料、シアニン染料、
ピリリウム染料、チオピリリウム染料、キサンテン色
素、キノンイミン色素、トリフェニルメタン色素、スチ
リル色素、セレン、セレン−テルル、アモルファスシリ
コン、硫化カドミウム及び酸化亜鉛などが挙げられる。

【００３２】電荷発生層用塗料に用いる溶剤は、使用す
る樹脂や電荷発生材料の溶解性や分散安定性から選択さ
れるが、有機溶剤としてはアルコール類、スルホキシド
類、ケトン類、エーテル類、エステル類、脂肪族ハロゲ
ン化炭化水素類及び芳香族化合物などを用いることがで
きる。

【００３３】電荷発生層は、前記の電荷発生材料を質量
基準で０．３〜４倍量の結着性樹脂、及び溶剤と共に、
ホモジナイザー、超音波、ボールミル、サンドミル、ア
トライター及びロールミルなどの方法でよく分散し、塗
布し、乾燥して形成される。

【００３４】本発明に用いられる電荷輸送材料として
は、ピレン化合物、カルバゾール化合物、ヒドラゾン化
合物、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアニリン化合物、ジフェニル
アミン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリフェニ
ルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物及
びスチルベン化合物などが挙げられる。

【００３５】電荷輸送層は一般的には前記の電荷輸送材
料と結着性樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成する。電
荷輸送材料と結着性樹脂との混合割合は質量基準で２：
１〜１：２程度であることが好ましい。溶剤としてはク
ロロベンゼン、クロロホルム及び四塩化炭素などの塩素
系炭化水素類などが用いられる。この溶液を塗布する際
には、例えば浸漬コーティング法及びスプレーコーティ
ング法などのコーティング法を用いることができ、乾燥
は１０℃〜２００℃、好ましくは２０℃〜１５０℃の範
囲の温度で、５分〜５時間、好ましくは１０分〜２時間
で送風乾燥または静止乾燥下で行うことができる。

【００３６】電荷輸送層を形成するのに用いられる結着
性樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリ
エステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート、ポ
リサルホン、ポリフェニレンオキシド、エポキシ樹脂、
ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及び不飽和樹脂などか
ら選ばれる樹脂が好ましい。電荷輸送層の膜厚は、５〜
４０μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍである
ことがより好ましい。

【００３７】また、前述したように、本発明において
は、単層及び積層いずれの場合においても、最表面に注
入層（保護層）を設けることが好ましい。そのときは、
保護層（表面層）に対して表面皮膜物性試験を行う。保
護層の膜厚は１〜２０μｍであることが好ましく、１〜
１０μｍであることがより好ましい。保護層には前述し
た電荷発生材料、電荷輸送材料や、金属及びその酸化
物、窒化物、塩、合金、更にはカーボンなどの導電材料
などを含有してもよい。保護層に用いられる結着性樹脂
としては、アクリル樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂及びブチ
ラール樹脂などが挙げられる。

【００３８】本発明の電子写真感光体に用いられる導電
性支持体は、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、チタ
ン、スズ、アンチモン、インジウム、鉛、亜鉛、金及び
銀などの金属や合金、あるいはそれらの酸化物やカーボ
ン、導電性樹脂などが使用可能である。形状は円筒形、
ベルト状やシート状のものがある。また、前記導電性材
料は、成形加工される場合もあるが、塗料として塗布し
たり、蒸着してもよい。

【００３９】また、導電性支持体と電荷発生層の間に、
結着層、更には干渉縞防止などを目的とする下引層を設
けてもよい。

【００４０】結着層は感光層の接着性改良、塗工性改
良、支持体の保護、支持体の欠陥の被覆、支持体からの
電荷注入性改良、また感光層の電気的破壊に対する保護
などのために形成される。結着層にはカゼイン、ポリビ
ニルアルコール、エチルセルロース、エチレン−アクリ
ル酸コポリマー、ポリアミド、変性ポリアミド、ポリウ
レタン及びゼラチンなどによって形成できる。結着層の
膜厚は、５μｍ以下であることが好ましく、０．２〜３
μｍであることがより好ましい。

【００４１】本発明においては、弾性体で構成され、感
光体に接触配置された帯電部材が、感光体面に対して周
速差を持ち、かつ少なくとも帯電部材と感光体の接触部
に導電粒子が担持され、かつ帯電部材に電圧を印加する
ことにより感光体を注入帯電している。

【００４２】図３及び４は、導電粒子を帯電部材と感光
体との接触部に供給する手段であるが、その方法はこれ
らに限定されるものではない。図３及び４中の１は感光
体、２は該感光体に接触させて配置した接触帯電部材、
３は導電粒子、４は導電粒子供給手段である。Ｓ１は電
源である。帯電ローラ２は芯金２ａ上にゴムあるいは発
泡体の中抵抗層２ｂを形成することにより作製される。
中抵抗層２ｂは樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子
（例えばカーボンブラック）、硫化剤及び発泡剤などに
より処方され、芯金２ａの上にローラ状に形成した。そ
の後必要に応じて表面を研磨してもよい。被帯電体とし
て電子写真感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リー
ク性を得るには１０⁴〜１０⁷Ωの抵抗が望ましい。帯電
ローラの材質としては、弾性発泡体に限定されものでは
なく、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢ
Ｒ、シリコーンゴムやＩＲなどに抵抗調整のためにカー
ボンブラックや金属酸化物などの導電性物質を分散した
ゴム材料や、またこれらを発泡させたものが挙げられ
る。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性
の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。

【００４３】後述の実施例における帯電部材と感光体と
のニップ部に介在する導電粒子は、帯電補助を目的とし
た帯電促進粒子である。以下、帯電促進粒子とする。本
発明においては、帯電促進粒子の比抵抗が１０⁶Ω・ｃ
ｍ、平均粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子３を用いた。
粒子の材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機
粒子や有機物との混合物など各種導電粒子が使用可能で
ある。ここで、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行
うため比抵抗としては１０¹⁰Ω・ｃｍ以下が好ましい。
また、粒径は良好な帯電均一性を得るために５０μｍ以
下であることが好ましく、画像露光時に粒子による光散
乱を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下で
あることが好ましい。粒径の下限値は、粒子が安定して
得られるものとして１０ｎｍが限界である。また、感光
体の帯電に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよ
う、無色あるいは白色に近い粒子が適切である。更に、
カラー記録を行う場合、帯電促進粒子が感光体上から記
録紙に転写した場合を考えると、無色、あるいは白色に
近いものが望ましい。

【００４４】

【実施例】次に、本発明の具体例を以下に示す。

【００４５】［実施例１］導電性酸化チタン（酸化錫コ
ート、平均一次粒径０．４μｍ）１０質量部、フェノー
ル樹脂前駆体（レゾール型）１０質量部、メタノール１
０質量部、及びブタノール１０質量部をサンドミル分散
した後に、外径２９．９２ｍｍ、長さ３５７．５ｍｍの
アルミニウムシリンダーに浸漬コーティング法により塗
布し、１４０℃で硬化した後、体積抵抗５×１０⁹Ω・
ｃｍ、膜厚が２０μｍの導電層を設けた。次に、下記メ
トキシメチル化ナイロン（メトキシメチル化度約３０
％）１０質量部

【００４６】

【化１】及びイソプロパノール１５０質量部を混合溶解した後
に、前記導電層上に浸漬コーティング法により塗布し
て、膜厚が１μｍの下引層（結着層）を設けた。

【００４７】次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラ
ッグ角２θ±０．２゜の９．０゜、１４．２゜、２３．
９゜及び２７．１゜に強いピークを有するオキシチタニ
ウムフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）４質量部とポリビニ
ルブチラール（商品名：エスレックＢＭ２、積水化学
（株）製）２質量部及びシクロヘキサノン６０質量部を
φ１ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミル装置で４時
間分散した後、エチルアセテート１００質量部を加えて
電荷発生層用分散液を調製した。これを浸漬コーティン
グ法により塗布して、膜厚が０．３μｍの電荷発生層を
設けた。

【００４８】次に、下記トリフェニルアミン１０質量
部、

【００４９】

【化２】ポリカーボネート樹脂（ビスフェノールＺ、分子量４０
０００）１０質量部、モノクロロベンゼン５０質量部及
びジクロロメタン１５質量部を撹拌混合した後、前記電
荷発生層上に浸漬コーティング法により塗布して、膜厚
が１７μｍの電荷輸送層を設けた。

【００５０】次に、下記の６官能アクリル系モノマー２
０質量部、

【００５１】

【化３】そして下記の２官能アクリルモノマー５質量部、

【００５２】

【化４】分散前の平均粒径が４００Åの酸化錫微粒子５０質量
部、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粉末（平均粒径
０．１８μｍ）２０質量部、光重合開始剤として２−メ
チルチオキサンソン１８質量部及びエタノール１５０質
量部をサンドミルにて６６時間分散を行った。

【００５３】ここで、官能数とは、各バインダーが持つ
下記構造式で示される官能基の数を意味する。

【００５４】

【化５】この調合液を用いて、先の電荷輸送層上に浸漬コーティ
ング法により塗布法により膜を形成し、高圧水銀灯にて
８００ｍＷ／ｃｍ²の光強度で、３０秒間光硬化を行
い、その後１２０℃で１００分熱風乾燥して表面層を設
けた。この時、得られた表面層の膜厚は４μｍであっ
た。このようにして感光体Ａを作製した。これとは別
に、外径２９．９２ｍｍ、長さ３５７．５ｍｍのアルミ
ニウムシリンダー上に１２μｍの表面層を設けたシリン
ダーＡ’を作製した。表面皮膜物性試験での圧子の押し
込み深さ１μｍの１０倍以上の厚さの層を設けることに
より、測定時の下地の影響を除外することができる。

【００５５】このように作製したシリンダーＡ’につい
て、表面皮膜物性試験（フィッシャーインストルメンツ
製、フィッシャースコープＨ１００Ｖ）で表面皮膜物性
試験を行い、表面層のユニバーサル硬度ＨＵ、ヤング率
Ｅ、塑性変形の硬さＨ plast、弾性変形の仕事量Ｗｅと
全仕事量Ｗｔをそれぞれ求めた。

【００５６】このときの測定条件は、最大押し込み深さ
１μｍ、深さ方向測定点は６０点とし、一定環境（室温
２２．５℃、湿度５０％ＲＨ）で測定を行った。

【００５７】その結果ユニバーサル硬度ＨＵは２５０
［Ｎ／ｍｍ²］、ヤング率Ｅは８．３、塑性変形の硬さ
値Ｈ plastは３５０、弾性変形の仕事量Ｗｅは、Ｗｔの
３５％であった。

【００５８】画像評価は、キヤノン（株）製複写機ＧＰ
−５５を以下のように注入帯電用に改造して用いた。注
入帯電を行うために、図４に示すような、弾性体である
帯電用ローラと図中３に示す導電粒子を用い、この帯電
用ローラは芯金上にゴムの中抵抗層を形成することによ
り作製した。中抵抗層は、ウレタン樹脂、導電性粒子
（カーボンブラック）、硫化剤及び発泡剤などにより処
方され、芯金の上にローラ状に成形した後、表面を研磨
して直径１２ｍｍ、長手長さ２５０ｍｍの弾性導電ロー
ラを作製した。このローラの抵抗を測定したところ１０
０ｋΩであった。ローラの芯金の総圧９．８Ｎ（１ｋ
ｇ）の荷重がかかるように感光体に圧着した状態で、芯
金と導電性支持体に１００Ｖを印加することで計測し
た。本例では、この帯電ローラ２の帯電接触幅は３ｍｍ
であった。この帯電ローラを帯電接触部において帯電ロ
ーラ表面と感光体表面とが互いに逆方向に移動するよう
におよそ８０ｒｐｍで矢印の時計方向に回転駆動させ
た。即ち、接触帯電部材としての帯電ローラ２の表面
は、被帯電体としての感光体１の面に対して速度差を持
たせるようにした。

【００５９】導電粒子３は、帯電促進を目的とした帯電
促進粒子であり、本例では比抵抗１０⁶Ω・ｃｍ、二次
凝集体を含めた平均粒径が３μｍの導電性酸化亜鉛粒子
を用いた。

【００６０】［実施例２］上記式（４）で示した６官能
アクリル系モノマーを１５質量部、式（５）で示した２
官能アクリル系モノマーを５質量部にした以外は実施例
１と同様にして感光体Ｂ、シリンダーＢ’を作製し、画
像評価した。表面皮膜物性試験による試験結果は、ＨＵ
が２３０、Ｅは８．０、Ｈ plastは３８５、ＷｅはＷｔ
の４２％であった。

【００６１】［実施例３］上記ポリテトラフルオロエチ
レン樹脂微粉末を１５質量部にする以外は、実施例１と
同様にして感光体Ｃ、シリンダーＣ’を作製し、画像評
価した。表面皮膜物性試験による結果は、ＨＵが２７
５、Ｅは８．３、Ｈ plastは４００、ＷｅはＷｔの３５
％であった。

【００６２】［実施例４］上記高圧水銀灯での光硬化の
ときの条件を、光量７００ｍＷ／ｃｍ²、時間２５秒に
した以外は、実施例１と同様にして感光体Ｄ、シリンダ
ーＤ’を作製し、画像評価した。表面皮膜物性試験によ
る結果は、ＨＵが２３０、Ｅは８．２、Ｈplastは３１
０、ＷｅはＷｔの３４％であった。

【００６３】［実施例５］上記熱風乾燥温度を１００℃
にした以外は、実施例１と同様にして感光体Ｅ、シリン
ダーＥ’を作製し、画像評価した。表面皮膜物性試験に
よる試験結果は、ＨＵが２４５、Ｅは８．３、Ｈ plast
は３４８、ＷｅはＷｔの３６％であった。

【００６４】［実施例６］上記酸化亜鉛微粒子の粒径を
１０μｍにし、感光体Ａを用いて実施例１と同様に画像
評価を行った。

【００６５】[実施例７]上記式（４）で示した６官能ア
クリルモノマーを２２．５質量部、式（５）で示した２
官能アクリルモノマーを２．５質量部にする以外は、実
施例１と同様にして、感光体Ｆ、シリンダーＦ’を作製
し、画像評価を行った。表面皮膜物性試験による結果、
ＨＵが２８３、Ｅは９．１、Ｈ plastは３３５、Ｗｅは
Ｗｔの３１％であった。

【００６６】［実施例８］上記ポリテトラフルオロエチ
レン樹脂微粉末を１０質量部にする以外は、実施例１と
同様にして感光体Ｇ、シリンダーＧ’を作製し、画像評
価した。表面皮膜物性試験による結果は、ＨＵが２７
５、Ｅは９．１、Ｈ plastは４００、ＷｅはＷｔの２９
％であった。

【００６７】［実施例９］上記熱風乾燥温度を９０℃に
した以外は、実施例１と同様にして感光体Ｈ、シリンダ
ーＨ’を作製し、画像評価した。表面皮膜物性試験によ
る試験結果は、ＨＵが２４５、Ｅは８．３、Ｈ plastは
２９３、ＷｅはＷｔの２９％であった。

【００６８】［比較例１］上記注入帯電器をコロナ帯電
器に変更し、耐刷試験が可能なように複写機を改造し
て、感光体、シリンダーはそれぞれＡ、Ａ’を使用して
耐刷試験、画像評価を行った。

【００６９】［比較例２］上記式（４）で示した６官能
アクリルモノマーを２５質量部、式（５）で示した２官
能アクリルモノマーを０にする以外は、実施例１と同様
にして、感光体Ｉ、シリンダーＩ’を作製し、画像評価
を行った。表面皮膜物性試験による結果、硬さＨと圧子
の押し込み深さｈの関係を示す曲線が変曲点を持ち、Ｈ
Ｕが２９５、Ｅは９．６、Ｈ plastは３２８、ＷｅはＷ
ｔの２８％であった。

【００７０】［比較例３］上記式（４）で示した６官能
アクリルモノマーを２２．５質量部、式（５）で示した
２官能アクリルモノマーを２．５質量部にする以外は、
実施例１と同様にして、感光体Ｊ、シリンダーＪ’を作
製し、画像評価を行った。表面皮膜物性試験による結
果、ＨＵが２８３、Ｅは９．１、Ｈ plastは３３５、Ｗ
ｅはＷｔの２８％であった。

【００７１】［比較例４］上記式（４）で示した６官能
アクリルモノマーを０、式（５）で示した２官能アクリ
ルモノマーを２５質量部にする以外は、実施例１と同様
にして、感光体Ｋ、シリンダーＫ’を作製し、画像評価
を行った。表面皮膜物性試験による結果、ＨＵが１９
０、Ｅは７．１、Ｈ plastは５２０、ＷｅはＷｔの５１
％であった。

【００７２】［比較例５］上記高圧水銀灯での光硬化の
ときの条件を、光量１００ｍＷ／ｃｍ²、時間を１０秒
にした以外は、実施例１と同様にして感光体Ｌ、Ｌ’を
作製し、画像評価を行った。表面皮膜物性試験による結
果、表面層の光硬化不良によって、ＨＵが１５０であっ
た。

【００７３】［比較例６］実施例１において、帯電部材
と感光体の接触部に介在する帯電促進粒子の酸化亜鉛微
粒子を用いずに、感光体Ａを用いて同様に画像評価を行
った。

【００７４】［比較例７］実施例１において、帯電部材
の回転をフリーにして感光体の回転に従動するように
し、感光体Ａを用いて同様に画像評価を行った。

【００７５】これらの感光体Ａ〜Ｌを、実施例１で記載
したように、注入帯電用に改造したキヤノン（株）製複
写機ＧＰ−５５に組み込んで、２２．５℃、５０％ＲＨ
の一定環境の下で１０Ｋ枚の複写耐刷試験を行い、感光
体上の傷、耐刷試験後の画像を検討、評価した。複写耐
刷試験結果は表１に示した通りである。表１における表
面皮膜物性試験の結果基準は以下の通りである。

【００７６】○…表面皮膜物性試験において、ＨＵ≧２
００かつ硬さＨ−押し込み深さｈ曲線が変曲点を持た
ず、かつ、６．０≦Ｅ≦９．０、Ｈ plast≧１．２×Ｈ
Ｕ、Ｗｅ／Ｗｔ≧０．３を全て達成する。

【００７７】△…表面皮膜物性試験において、ＨＵ≧２
００かつ硬さＨ−押し込み深さｈ曲線が変曲点を持た
ず、かつ、６．０≦Ｅ≦９．０またはＨ plast≧１．２
×ＨＵまたはＷｅ／Ｗｔ≧０．３のいずれかを達成す
る。

【００７８】×…上記条件を達成しない。

【００７９】

【表１】

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
注入帯電方式を用いた場合に、導電粒子によって感光体
に発生する傷を抑制することによって、帯電不良による
カブリ画像などの画像欠陥が発生しない電子写真感光
体、及び該電子写真感光体を有するプロセスカートリッ
ジ及び電子写真装置を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面皮膜物性試験の結果を示すグラフ。

【図２】表面皮膜物性試験における押し込み深さｈと硬
さＨとの関係を示し、変曲点Ｐが発生している場合のグ
ラフ。

【図３】本発明に用いる接触帯電部材の構成図。

【図４】本発明に用いる接触帯電部材の構成図。

【図５】表面皮膜物性試験の測定方法を示す図。

【符号の説明】

１感光体（像担持体、被帯電体）２帯電ローラ（接触帯電部材）３帯電促進粒子（導電粒子）４規制ブレード（粒子供給手段）５表面層のみ成膜されたアルミニウムシリンダー６感光体置き台７圧子８移動式テーブル９顕微鏡位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辻晴之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H068 AA08 2H200 GA23 GA44 HA02 HB12 HB17 LA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径が１０μｍ〜１０ｎｍである導電粒
子を主成分とする帯電粒子と、導電性と弾性を有した表
面を備え、該帯電粒子を担持する帯電粒子担持体により
構成され、該帯電粒子は電子写真感光体に接触し、該電
子写真感光体表面を帯電する帯電手段であり、該担持体
上に担持した粒子の抵抗が１０¹²〜１０^-1Ω・ｃｍであ
り、該粒子の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ²〜５０ｍｇ／
ｃｍ²である帯電装置を有する電子写真装置において用
いられる電子写真感光体において、該感光体の表面層に
対する一定環境（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮
膜物性試験における硬さＨと圧子の押し込み深さとの関
係を示す曲線が変曲点を持たず、かつユニバーサル硬さ
値ＨＵが２００以上であり、かつ以下の（１）、
（２）、（３）のいずれかを満足することを特徴とする
電子写真感光体。（１）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験におけるヤング率Ｅ
が、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰａ］以下であ
る。（２）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における塑性変形の硬
さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以上である。（３）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における弾性変形の仕
事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％以上である。
【請求項２】電子写真感光体の表面層に対する一定環
境（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験に
おける硬さＨと圧子の押し込み深さとの関係を示す曲線
が変曲点を持たず、かつユニバーサル硬さ値ＨＵが２０
０以上であり、かつ以下の（１）、（２）、（３）の全
てを満足することを特徴とする電子写真感光体。（１）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験におけるヤング率Ｅ
が、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰａ］以下であ
る。（２）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における塑性変形の硬
さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以上である。（３）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における弾性変形の仕
事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％以上である。
【請求項３】電子写真感光体、弾性体で構成され、該
感光体に接触配置された帯電部材、及び現像手段及びク
リーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一
体に支持し、電子写真装置本体に脱着自在であるプロセ
スカートリッジであって、該帯電部材が、粒径が１０μ
ｍ〜１０ｎｍである導電粒子を主成分とする帯電粒子
と、導電性と弾性を有した表面を備え、該帯電粒子を担
持する帯電粒子担持体により構成され、該帯電粒子は電
子写真感光体に接触し、該電子写真感光体表面を帯電す
る帯電手段であり、該担持体上に担持した粒子の抵抗が
１０¹²〜１０^-1Ω・ｃｍであり、該粒子の担持量が０．
１ｍｇ／ｃｍ²〜５０ｍｇ／ｃｍ²であるプロセスカート
リッジにおいて、該感光体の表面層に対する一定環境
（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験にお
ける硬さＨと圧子の押し込み深さとの関係を示す曲線が
変曲点を持たず、かつユニバーサル硬さ値ＨＵが２００
以上であり、かつ以下の（１）、（２）、（３）のいず
れかを満足する感光体を用いることを特徴とするプロセ
スカートリッジ。（１）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験におけるヤング率Ｅ
が、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰａ］以下であ
る。（２）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における塑性変形の硬
さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以上である。（３）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における弾性変形の仕
事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％以上である。
【請求項４】電子写真感光体の表面層に対する一定環
境（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験に
おける硬さＨと圧子の押し込み深さとの関係を示す曲線
が変曲点を持たず、かつユニバーサル硬さ値ＨＵが２０
０以上であり、かつ以下の（１）、（２）、（３）の全
てを満足する電子写真感光体を用いることを特徴とする
プロセスカートリッジ。（１）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験におけるヤング率Ｅ
が、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰａ］以下であ
る。（２）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における塑性変形の硬
さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以上である。（３）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における弾性変形の仕
事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％以上である。
【請求項５】前記一次帯電手段に用いる帯電粒子供給
手段が、帯電粒子が現像剤と共に現像手段内に蓄えら
れ、前記感光体上に転移し、被記録体に転写される時、
一部が転写されずに感光体上に残留して帯電手段に供給
される請求項３または４に記載のプロセスカートリッ
ジ。
【請求項６】電子写真感光体、弾性体で構成され、該
感光体に接触配置された帯電部材、像露光手段、現像手
段及び転写手段を有する電子写真装置であって、該帯電
部材が、粒径が１０μｍ〜１０ｎｍである導電粒子を主
成分とする帯電粒子と、導電性と弾性を有した表面を備
え、該帯電粒子を担持する帯電粒子担持体により構成さ
れ、該帯電粒子は電子写真感光体に接触し、該電子写真
感光体表面を帯電する帯電手段であり、該担持体上に担
持した粒子の抵抗が１０¹²〜１０^-1Ω・ｃｍであり、該
粒子の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ²〜５０ｍｇ／ｃｍ²で
ある電子写真装置において、該感光体の表面層に対する
一定環境（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性
試験における硬さＨと圧子の押し込み深さとの関係を示
す曲線が変曲点を持たず、かつユニバーサル硬さ値ＨＵ
が２００以上であり、かつ以下の（１）、（２）、
（３）のいずれかを満足することを特徴とする電子写真
装置。（１）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験におけるヤング率Ｅ
が、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰａ］以下であ
る。（２）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における塑性変形の硬
さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以上である。（３）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における弾性変形の仕
事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％以上である。
【請求項７】電子写真感光体の表面層に対する一定環
境（２２．５℃、５０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験に
おける硬さＨと圧子の押し込み深さとの関係を示す曲線
が変曲点を持たず、かつユニバーサル硬さ値ＨＵが２０
０以上であり、かつ以下の（１）、（２）、（３）の全
てを満足することを特徴とする電子写真装置。（１）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験におけるヤング率Ｅ
が、６．０［ＧＰａ］以上、９．０［ＧＰａ］以下であ
る。（２）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における塑性変形の硬
さ値Ｈ plastが、ＨＵに対して１．２倍以上である。（３）前記電子写真感光体の一定環境（２２．５℃、５
０％ＲＨ）での表面皮膜物性試験における弾性変形の仕
事量Ｗｅが、全仕事量Ｗｔに対して３０％以上である。
【請求項８】前記一次帯電手段に用いる帯電粒子供給
手段が、帯電粒子が現像剤と共に現像手段内に蓄えら
れ、前記感光体上に転移し、被記録体に転写される時、
一部が転写されずに感光体上に残留して帯電手段に供給
される請求項６または７に記載の電子写真装置。