JP3950559B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式にもとづく電子写真感光体を用いた、複写機、プリンターなどの電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方法は、米国特許第２２９７６９１号明細書に示されるように、画像露光の間に受けた照射量に応じて電気抵抗が変化し、かつ暗所では絶縁性の物質をコーティングした支持体よりなる光導電性材料を用いる。この光導電性材料を用いた電子写真感光体に要求される基本的な特性としては、
（１）暗所で適当な電位に帯電できること、
（２）暗所において電位の逸散が少ないこと、
（３）光照射によって速やかに電荷を逸散せしめること、
などが挙げられる。
【０００３】
従来より、電子写真感光体としてはセレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機光導電性化合物を主成分とする感光層を有する無機感光体が広く使用されてきた。しかしこれらは前記（１）〜（３）の条件は満足するが、熱安定性、耐湿性、耐久性、生産性において必ずしも満足できるものではなかった。
【０００４】
無機感光体の欠点を克服する目的で、様々な有機光導電性化合物を主成分とする電子写真感光体の開発が近年盛んに行われている。例えば米国特許３８３７８５１号明細書にはトリアリルピラゾリンを含有する電荷輸送層を有する感光体、米国特許３８７１８８０号明細書にはペリレン顔料の誘導体からなる電荷発生層と３−プロピレンとホルムアルデヒドの縮合体からなる電荷輸送層とからなる感光体等が公知である。
【０００５】
さらに有機光導電性化合物は、その化合物によって電子写真感光体の感光波長域を自由に選択することが可能であり、例えばアゾ顔料では特開昭６１−２７２７５４号公報、特開昭５６−１６７７５９号公報に示された物質は可視領域で高感度を示すものが開示されておりまた、特開昭５７−１９５７６号公報、特開昭６１−２２８４５３号公報でしめされた化合物は赤外領域まで感度を有していることがしめされている。
【０００６】
これらの材料のうち、赤外領域に感度を示すものは、近年進歩の著しいレーザービームプリンター（以下ＬＢＰと略す）やＬＥＤプリンターに使用され、その需要頻度は高くなってきている。
【０００７】
これら有機光導電性化合物を用いた電子写真感光体は、電気的、機械的双方の特性を満足させるために、電荷輸送層と電荷発生層を積層させた機能分離型の感光体として利用される場合が多い。一方、当然のことながら電子写真感光体には、適用される電子写真プロセスに応じた感度、電気的特性、さらには光学的特性を備えていることが要求される。
【０００８】
特に、繰り返し使用される電子写真感光体においては、その電子写真感光体表面にはコロナまたは直接帯電、画像露光、トナー現像、転写工程、表面クリーニングなどの電気的、機械的外力が直接加えられるため、それらに対する耐久性も要求される。
【０００９】
具体的には、帯電時のオゾン、および窒素酸化物による電気的劣化や、帯電時の放電、クリーニング部材の摺擦によって表面が摩耗したり傷が発生したりする機械的劣化、電気的劣化に対する耐久性が求められている。
【００１０】
機械的劣化は、特に無機感光体と異なり、物質的に柔らかいものが多い有機感光体は機械的劣化に対する耐久性が劣り、耐久性向上は特に切望されているものである。
【００１１】
さらに近年、特開昭５７−１７８２６号公報、特開昭５８−４０５６６号公報に開示してあるような帯電部材に直接電圧をかけ電子写真感光体に電荷を印加する直接帯電方式が主流となりつつある。
【００１２】
これは、導電ゴムなどで構成されたローラー状の帯電部材を直接電子写真感光体に当接させて電荷を印加する方法であり、スコロトロンなどに比べ、オゾン発生量が格段に少ない、スコロトロンは帯電器に流す電流の８０％前後はシールドに流れるため浪費されるのに対して、直接帯電はこの浪費分がなく、非常に経済的である、などのメリットをもつ。
【００１３】
しかし、直接帯電はパッシェン則による放電による帯電のため、帯電安定性が非常に悪いという欠点をもつ。この対策として、帯電前あるいは略同時に光照射を行う方式、または直流電圧に交流電圧を重畳させた、いわゆるＡＣ／ＤＣ帯電方式も考案されている（特開昭６３−１４９６６８公報）。
【００１４】
この帯電方式などにより帯電時の安定性は良化したが、帯電前露光を行うことにより生じる帯電能低下を補うため、帯電電圧を上げなくてはならない。また、ＡＣを重畳する方式では、電子写真感光体表面の放電量は大幅に増大してしまい、電子写真感光体の微小な欠陥を起点として絶縁破壊が生じ、画像欠陥になる問題が起こっており、電子写真感光体は絶縁耐圧が以前より増して要求されている。
【００１５】
この電子写真感光体の微小な欠陥は、電荷発生層、電荷輸送層からなる機能分離型の感光体の場合、主に電荷輸送生層に存在している。これは、電荷輸送層の製造段階で電荷輸送層の塗料中に存在する微小な泡が取り込まれたものである。
【００１６】
また、電子写真感光体の機械的耐久性を向上させるための一方法として、電子写真感光体の摩擦係数を低くすることが効果的であり、この手段として電子写真感光体の表面層に潤滑性を添加する方法が提案されている。具体的には、特開昭５２−１１７１３４号、同５３−１０７８４１号、同５４−２６７４０号、同５４−２７４３４号、同５４−８６３４０号、同５４−１４３１４２号、同５４−１４３１４８号、同５６−９３４５号、同５６−１２６８３８号、同５７−１４８４５号、同５７−７４７４８号、同５７−３５８６３号、同５７−７６５５３号、同５８−４４４４４号、同５８−７０２２９号、同５８−１０２９４９号、同５８−１６３９５８号、同５９−１９７０４２号、同６２−２７２２８１号、同６３−３０８５０号、同６３−５６６５８号、同６３−５８３５２号、同６３−５８４５０号、同６３−６１２５５号、同６３−６１２５６号、同６３−６５４４９号、同６３−６５４５０号、同６３−６５４５１号、同６３−７３２６７号、同６３−２２１３５５号、同６３−２４９１５２号、同６３−３１１３５６号公報などで提案されているものである。
【００１７】
潤滑剤としては、特にポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂粉体が好適である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フッ素系樹脂粉体を電子写真感光体の表面層に含有させるためには、表面層の塗料中に均一に分散させる必要がある。この方法として、界面活性剤を分散助剤として用いるのが効果的であるが、これにより塗料中に微小な気泡が取り込まれ易くなるため、前述したように直接帯電方式を用いた電子写真装置にこの表面層を有する電子写真感光体を使用した場合、この微小な欠陥を起点として絶縁破壊が生じ画像欠陥になる問題が生じている。
【００１９】
本発明の目的は、直接帯電方式において、電子写真感光体のリークなどによる画像欠陥の発生を防ぎ、耐久寿命の長い高品質の画像を安定して供給できる電子写真装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、被帯電体に、帯電処理手段により該被帯電体面を帯電処理する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を行う電子写真装置において、
前記被帯電体が、導電性支持体上に電荷発生層及び浸せき塗布により形成する電荷輸送層をこの順に積層し、該浸せき塗布により形成する電荷輸送層が表面層である電子写真感光体であって、
該表面層が電荷輸送材料、バインダー樹脂およびシリコーン系消泡剤を含有し、該シリコーン系消泡剤がジメチルポリシロキサンであり、該表面層におけるジメチルポリシロキサンの含有量がバインダー樹脂に対して０．００２乃至０．０１重量％であり、
前記被帯電体の帯電処理手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する直接帯電装置であることを特徴とする電子写真装置により達成される。
【００２１】
本発明に用いる電子写真感光体は、特に優れた絶縁耐圧性と耐久性を有するものである。
【００２２】
本発明において、電子写真感光体は、消泡性の優れたジメチルポリシロキサンを感光体の表面層に含有させることにより、感光層塗工時における塗料の微小泡を無くし、その結果、絶縁耐圧が向上しているものと推定される。
【００２３】
特に、表面層に潤滑剤としてフッ素系樹脂粉体を含有する電子写真感光体において効果的である。
【００２４】
以下本発明に用いる電子写真感光体の構成について説明する。
【００２５】
シリコーン系消泡剤としては、ジメチルポリシロキサンが優れており、添加量はバインダー樹脂に対して０．００２乃至０．０１重量％である。
【００２６】
フッ素系樹脂粉体としては、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化塩化エチレンおよびそれらの共重合体などが、代表例としてあげられる。
【００２７】
本発明における電子写真感光体は、感光層が電荷輸送材料と電荷発生材料を同一の層に含有する単層型であっても、電荷輸送層と電荷発生層に分離した積層型でもよいが電子写真特性的には積層型が好ましい。
【００２８】
使用する導電性基体は導電性を有するものであればよく、アルミニウム、ステンレスなどの金属、あるいは導電層を設けた金属、紙、プラスチックなどが挙げられ、形状はシート状、円筒状などが挙げられる。
【００２９】
ＬＢＰなどの画像入力がレーザー光の場合は、散乱による干渉縞防止、または基盤の傷を被覆することを目的とした導電層を設けてもよい。これは、カーボンブラック、金属粒子などの導電性粉体をバインダー樹脂に分散させて形成することができる。導電層の膜厚は５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍが適当である。
【００３０】
その上に接着機能を有する中間層を設ける。中間層の材料としてはポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、カゼイン、ポリウレタン、ポリエーテルウレタン、などが挙げられる。これらは適当な溶剤に溶解して塗布される。中間層の膜厚は０．０５〜５μｍ、好ましくは０．３〜１μｍが適当である。
【００３１】
中間層の上には電荷発生層が形成される。本発明に用いられる電荷発生物質としてはセレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、フタロシアニン、アントアントロン、ジベンズピレンキノン、トリスアゾ、シアニン、ジスアゾ、モノアゾ、インジゴ、キナクリドン、非対称キノシアニン系の各顔料が挙げられる。機能分離型の場合、電荷発生層は前記電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着剤樹脂および溶剤とともにホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミルおよび液衝突型高速分散機などの方法でよく分散し、分散液を塗布、乾燥させて形成される。電荷発生層の膜厚は５μｍ以下、好ましくは０．１〜２μｍが適当である。
【００３２】
電荷輸送層は、主として電荷輸送材料とバインダー樹脂とジメチルポリシロキサンとを溶剤中に溶解させた塗料を塗工乾燥して形成する。
【００３３】
必要に応じて潤滑剤としてフッ素系樹脂粉体を分散して用いる。
【００３４】
電荷輸送材料としては、トリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、トリアリルメタン系化合物、チアゾール系化合物などが挙げられる。
【００３５】
バインダー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、および不飽和樹脂などから選ばれる樹脂が挙げられる。
【００３６】
これらは０．５〜２倍量のバインダー樹脂と組み合わされ塗工、乾燥し電荷輸送層を形成する。電荷輸送層の膜厚は５〜４０μｍ、好ましくは１５〜３０μｍが適当である。
【００３７】
また、電荷発生層あるいは電荷輸送層には、酸化防止剤、紫外線吸収剤など種々の添加剤を含有させることができる。
【００３８】
本発明の電子写真装置の具体例を図１に示す。この装置は、電子写真感光体１の周面上にローラー形状帯電部材２、像露光手段３、現像器４、給紙ローラーと給紙ガイド５、転写ローラー６、クリーナー７、前露光手段８が配置された構成を有している。
【００３９】
画像形成方法は、まず、電子写真感光体１上に接触配置されている帯電部材２に電圧を印加して電子写真感光体１表面を帯電し、像露光手段３によって原稿に対応した画像を感光体１に像露光し、静電潜像を形成する。次に、現像器４中のトナーを電子写真感光体１に付着させることにより、電子写真感光体１上の静電潜像を現像（可視像化）する。
【００４０】
さらに電子写真感光体１に形成されたトナー像を給紙ローラーと給紙ガイド５を通して給紙された紙などの転写材上に転写ローラー６によって転写し、クリーナー７によって、転写材に転写されずに電子写真感光体１上に残った残トナーを回収する。なお、電子写真感光体１の内部に残留電荷が残るような場合には、前露光手段８によって感光体１に光を当てて除電したほうが良い。一方、トナー像が形成された転写材は搬送部９によって定着器（不図示）に送られてトナー像が定着される。
【００４１】
この電子写真装置において、像露光手段３の光源はハロゲン光、蛍光灯、レーザー光などを用いることができる。また必要に応じて他の補助プロセスを加えてもよい。
【００４２】
【実施例】
以下実施例にしたがって説明する。
【００４３】
（実施例１）
ウレタンゴム１００部に導電性カーボン４部を熔融混練し、φ５ｍｍ長さ３５０ｍｍのステンレス芯を中心軸としてφ１６ｍｍ×３２０ｍｍになる様にローラー形状帯電用部材を形成した。
【００４４】
次に電子写真感光体を以下のようにして作成した。
【００４５】
３０φ３５７．５ｍｍのＡｌシリンダーを支持体とし、それに、以下の材料より構成される塗料を支持体上に浸せき法で塗布し１４０℃、３０分熱硬化して１５μｍの導電層を形成した。
【００４６】
導電性顔料：ＳｎＯ_２ コート処理硫酸バリウム １０部
抵抗調節用顔料：酸化チタン ２部
バインダー樹脂：フェノール樹脂 ６部
レベリング材：シリコーンオイル ０．００１部
溶剤：メタノール、メトキシプロパノール０．２／０．８ ２０部
【００４７】
次にこの上にＮメトキシメチル化ナイロン３部および共重合ナイロン３部をメタノール６５部、ｎブタノール３０部の混合溶媒に溶解した溶液を浸せき法で塗布し０．５μｍの中間層を形成した。
【００４８】
次にＣｕＫαのＸ線回折スペクトルにおける回折角２θ±０．２°が９．０°，１４．２°，２３．９°，２７．１°に強いピークを有するＴｉＯＰｃ４部とポリビニルブチラール（商品名：エスレックＢＭ２、積水化学製）２部およびシクロヘキサノン６０部をφ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で４時間分散したあとエチルアセテート１００部を加えて電荷発生層用分散液を調製した。これを浸せき法で塗布し０．３μｍの電荷発生層を形成した。
【００４９】
次に下記構造式のアミン化合物９部
【００５０】
【化１】
【００５１】
下記構造式のアミン化合物１部
【００５２】
【化２】
【００５３】
とポリカーボネート樹脂（商品名パンライトＬ−１２５０：帝人化成（株）製）１０部と本発明によるシリコーン系消泡剤としてジメチルポリシロキサン（商品名ＳＨ２００：東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）０．０００２部をモノクロロベンゼン３０部ジクロロメタン７０部の混合溶媒に溶解した。
【００５４】
この塗料を浸せき法で塗布し１２０℃２時間乾燥し３０μｍの電荷輸送層を形成した。
【００５５】
次に評価について説明する。
【００５６】
装置はキヤノン製ＬＢＰ「ＬＢＰ−９３０」を改造して用いた。作成した電子写真感光体をこの装置で３０℃８０％ＲＨ下で通紙耐久を行った。シーケンスはプリント１枚ごとに１回停止する間欠モードとした。
【００５７】
トナーが無くなったら補給し画像に問題が発生するまで耐久を行った。その結果を表１に示す。
【００５８】
（実施例２）
実施例１において、ジメチルポリシロキサンを０．００１部とした以外は実施例１と同様に電子写真感光体を作成し評価した。その結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例１）
電荷輸送層にシリコーン系消泡剤を用いない他は実施例１と同様に電子写真感光体を作成し評価した。その結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（実施例３）
３０φ３５７．５ｍｍのＡｌシリンダーを支持体とし、それに、以下の材料より構成される塗料を支持体上に浸せき法で塗布し１４０℃、３０分熱硬化して１５μｍの導電層を形成した。
【００６２】
導電性顔料：ＳｎＯ_２ コート処理硫酸バリウム １０部
抵抗調節用顔料：酸化チタン ２部
バインダー樹脂：フェノール樹脂 ６部
レベリング材：シリコーンオイル ０．００１部
溶剤：メタノール、メトキシプロパノール０．２／０．８ ２０部
【００６３】
次にこの上にＮメトキシメチル化ナイロン３部および共重合ナイロン３部をメタノール６５部、ｎブタノール３０部の混合溶媒に溶解した溶液を浸せき法で塗布し０．５μｍの中間層を形成した。
【００６４】
次に構造式
【００６５】
【化３】
【００６６】
のアゾ顔料１０部、ポリビニルブチラール（商品名エレックスＢＬ−Ｓ：積水化学（株）製）５部およびシクロヘキサノン６００部をガラスビーズを用いたサンドミル装置で分散して電荷発生層用塗料を得た。この塗料を前記の下引き層上に浸せき塗布し、１２０℃で２０分間乾燥して０．１５μｍの電荷発生層を得た。
【００６７】
次に下記構造式のアミン化合物６．３部
【００６８】
【化４】
【００６９】
下記構造式のアミン化合物２．７部
【００７０】
【化５】
【００７１】
とビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂（商品名Ｚ−４００：三菱ガス化学製）９部と本発明によるシリコーン系消泡剤としてジメチルポリシロキサン（商品名ＳＨ２００：東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）０．０００２部をモノクロロベンゼン３０部ジクロロメタン２０部の混合溶媒に溶解した。
【００７２】
さらに、フッ素系樹脂粉体（商品名ルブロンＬ−２：ダイキン工業製）２部をモノクロロベンゼン１０部にサンドミル分散により分散させた液を前述した溶液に加えた。この際に該粉体の分散を安定させるために分散助剤である界面活性剤（商品名ＧＦ−３００：東亜合成製）０．１部を加えた。この電荷輸送用塗料を前記電荷発生層上に浸せき塗布、１２０℃２時間乾燥し２８μｍ厚の電荷輸送層を形成した。
【００７３】
次に評価について説明する。
【００７４】
装置はキヤノン製複写機「ＮＰ−６０３５」を改造して用いた。作成した電子写真感光体をこの装置で３０℃８０％ＲＨ下で通紙耐久を行った。１枚ごとに１回停止する間欠モードとした。
【００７５】
（実施例４）
実施例３において、ジメチルポリシロキサンを０．００１部とした以外は実施例３と同様に電子写真感光体を作成し評価した。その結果を表２に示す。
【００７６】
（比較例２）
電荷輸送層にシリコーン系消泡剤を用いない他は実施例３と同様に電子写真感光体を作成し評価した。その結果を表２に示す。
【００７７】
【表２】
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子写真装置に用いられる電子写真感光体は、直接帯電による放電に対する耐電気特性が良好であり、良好な画像が得られると共に、耐久性が高く、長期間にわたって良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電子写真装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電手段
３ 像露光手段
４ 現像手段
５ 給紙手段
６ 転写手段
７ クリーニング手段
８ 前露光手段
９ 定着手段

Claims (2)

1. 被帯電体に、帯電処理手段により該被帯電体面を帯電処理する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を行う電子写真装置において、
   前記被帯電体が、導電性支持体上に電荷発生層及び浸せき塗布により形成する電荷輸送層をこの順に積層し、該浸せき塗布により形成する電荷輸送層が表面層である電子写真感光体であって、
   該表面層が電荷輸送材料、バインダー樹脂およびシリコーン系消泡剤を含有し、該シリコーン系消泡剤がジメチルポリシロキサンであり、該表面層におけるジメチルポリシロキサンの含有量がバインダー樹脂に対して０．００２乃至０．０１重量％であり、
   前記被帯電体の帯電処理手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する直接帯電装置であることを特徴とする電子写真装置。
2. 前記表面層がシリコーン系消泡剤とフッ素系樹脂粉体を含有する請求項１に記載の電子写真装置。