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【発明の名称】 電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置
【発明者】 【氏名】小嶋 文夫

【氏名】真下 清和

【氏名】小関 一浩

【氏名】上坂 友純

【要約】 【課題】帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の工程を含む電子写真画像形成プロセスにおいて高いクリーニング性及び耐久性が得られ、その結果、長期間にわたって画質欠陥が発生することなく高い電子写真特性を得ることができる電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置を提供すること。

【解決手段】導電性支持体及び感光層を備えた電子写真感光体を帯電させる帯電工程と前記感光体を露光して静電潜像を形成させる露光工程と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像工程と前記トナー像を転写材に転写する転写工程と、前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング工程とを含む電子写真画像形成方法であって前記感光体が前記感光体の表面層中に架橋構造を有する硬化物を含有し且つ1次粒子の平均径5〜500nmのケイ素化合物微粒子を該表面層中の固形分全量基準で3〜30重量部を含有するものであり、前記トナーが重合トナーであり前記帯電工程において前記感光体を接触帯電方式により帯電させることを特徴とする電子写真画像形成方法。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 導電性支持体及び感光層を備えた電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、前記感光体を露光して静電潜像を形成させる露光工程と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像工程と、前記トナー像を転写材に転写する転写工程と、前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング工程と、を含む電子写真画像形成方法であって、前記感光体が、前記感光体の表面層中に、架橋構造を有する硬化物を含有し、且つ1次粒子の平均径5〜500nmのケイ素化合物微粒子を該表面層中の固形分全量基準で3〜30重量部を含有するものであり、前記トナーが重合トナーであり、前記帯電工程において前記感光体を接触帯電方式により帯電させることを特徴とする電子写真画像形成方法。
【請求項2】 前記クリーニング工程において、クリーニングブレードを用て前記感光体の表面に残存したトナーを除去することを特徴とする、請求項1に記載の電子写真画像形成方法。
【請求項3】 導電性支持体及び感光層を備えた電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させるための帯電装置と、前記電子写真感光体上に静電潜像を形成するための露光装置と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させるための現像装置と、前記トナー像を転写材に転写するための転写装置と、前記電子写真感光体の表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング装置と、を備えた電子写真画像形成装置であって、前記感光体が、前記感光体の表面層中に、架橋構造を有する硬化物を含有し、且つ1次粒子の平均径5〜500nmのケイ素化合物微粒子3〜30重量部を含有するものであり、前記トナーが重合トナーであり、前記帯電装置が接触帯電装置であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項4】 前記クリーニング装置がクリーニングブレードを備えることを特徴とする、請求項3に記載の電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置に関するものであり、より詳しくは、帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の工程を含む電子写真画像形成方法並びにそのための電子写真画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真画像形成装置においては、帯電した電子写真感光体表面を露光することにより静電潜像が形成され、該静電潜像にトナーを付着させることによってトナー像が形成される。次いで、前記トナー像を転写材に転写し、定着させることによって、永久画像の固定された転写材がプリントアウトされる。転写後の感光体は、クリーニング手段により清浄面化された後、帯電、露光、現像、転写の各工程に繰り返し使用される。
【0003】ここで、現像工程において感光体上に形成されたトナー像が全て転写材に転写されるわけではなく、転写工程後の感光体上にはトナーが残存する。このように感光体に残存したトナー(転写残トナー)はクリーニング手段によって感光体上から除去又は回収される。
【0004】クリーニング工程において感光体上の転写残トナーの除去及び回収が不十分であると、上記の画像形成プロセスを繰り返す事によって転写残トナーが感光体上に蓄積し、画質欠陥等の問題を引き起こす原因となる。従って、クリーニング工程は高品位な画像を得る上で重要な役割を果すものであり、感光体表面を高い精度で清浄面化するために種々のクリーニング手段が考案されている。これらの中でも、クリーニングブレードは、クリーニング性能に優れると同時に装置の小型、低コスト化を可能とするものとして広く実用化されている。
【0005】ところで、従来より帯電工程に用いる帯電手段としては、コロトロンワイヤーに高電圧を印加しコロナ放電を生じさせるコロナ帯電方式が使用されてきた。しかしながら、コロナ帯電方式の場合、コロトロンワイヤーからの電流の多くがワイヤー周囲のシールド部材に流れ込むことによって感光体に対する電流の流れ込み効率が悪くなるという欠点があった。また、コロナ放電によりオゾン、NOx等の所謂コロナ放電生成物が生成すると感光体表面で酸化反応等の化学変化が起こり、その結果、画像ぼけ、感度低下、残留電位の上昇等による画質欠陥が生じるという問題があった。
【0006】そこで、近年、コロナ帯電方式に代わり、感光体に帯電部材を直接接触させ電圧を印加する接触帯電方式が実用化されてきている。接触帯電方式はコロナ帯電方式に比べて感光体に対する電流の流れ込み効率が高く、同時にオゾンの発生量が著しく少ないものである。そして、接触帯電方式の中でも、直流電圧に交流電圧を重畳した半導電性ロール方式は、帯電均一性に優れている事から近年利用範囲が急速に拡大して来ている。
【0007】一方、現像工程に用いられるトナーとしては、重合法によって製造された球形のトナー(重合トナー)が実用化されつつある。重合トナーの長所としては、小粒径化した場合においても均一な帯電性を保つこと、粉体流動性が良好であること、現像転写効率が高いこと、等が挙げられる。また、重合トナーは重合法により製造されるので、非常に高い精度でのトナー粒径の制御が可能となり、従来の粉砕分級方式によるもの比べて生産性を大幅に向上させることができる。従って、球形の重合トナートナーは今後その利用範囲の拡大が期待されている。
【0008】しかしながら、接触帯電方式を用いた帯電工程及び重合トナーを用いた現像工程を含む画像形成プロセスにはクリーニング不良が生じやすいという欠点がある。クリーニング不良とはクリーニング部材と感光体の間をすり抜けた転写残トナーが帯電工程の接触帯電部材に付着し、画像形成サイクルを繰り返すに従って接触帯電部材上に蓄積する現象のことであり、感光体の帯電ムラによる画質欠陥の発生の原因となるものである。
【0009】クリーニング不良を防止する方法の一つとして、特開平5−210300号公報に開示されているように、画像形性プロセスからクリーニング工程を省き、転写残トナーを次の画像形成サイクルの現像工程において回収する試みがなされている。しかしながら、転写残トナーを次の画像形成サイクルの現像工程で回収する場合、現像工程の前工程にあたる帯電工程において転写残トナーが付着したままの感光体が帯電されることになる。その結果、現像工程で転写残トナーが回収されにくくなるだけでなく、接触帯電部材表面への転写残トナーの付着量が増加し、帯電ムラによる画質欠陥がより顕著となってしまう。
【0010】また、特開平8−211741号公報には、接触帯電部材に磁性の微粒子を用いた磁気ブラシ帯電方式により、帯電工程において感光体を帯電すると共に転写残トナーを除去する技術が開示されている。しかしながら、磁気ブラシ帯電部材に転写残トナーを一旦取り込み、再度転写残トナーを磁気ブラシ帯電部材から吐き出すための制御を行なったとしても、磁気ブラシ帯電部材から転写残トナーを完全に除去することは困難である。従って、この方法を用いた場合には、画像形成プロセスが繰り返されるに従って磁気ブラシ帯電部材に対する転写残トナーの付着と蓄積が進行し、接触帯電の性能が低下するという問題が生じる。また磁気ブラシ帯電方式は、画像形成プロセスが繰り返されるに従って磁性微粒子が感光体表面に付着し、処理手段と感光体とが当接する工程(転写工程等)において感光体を傷つけるという欠点を有している。
【0011】更に、帯電工程に接触帯電方式を用い、感光体上に現像されたトナーをクリーニングブレードでクリーニングする場合、クリーニング性が不十分であることに加え、他の画像形成方法に比べて感光体の短寿命化、すなわち、接触帯電部材と感光体との間の微少空隙での放電による感光体の機械的強度の低下、及びクリーニングブレードと感光体との間のせん断力による感光体の摩耗量の著しい増加等の問題がある。この問題の対策として、特開平8−146640公報や特開平9−34137公報に開示されているように、種々の熱可塑性樹脂を感光体の表面層用樹脂として使用する方法が検討されているが、これらの方法を用いた場合であっても感光体の耐久性は未だ不十分であった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の工程を含む画像形成プロセスにおいて高いクリーニング性及び耐久性が得られ、その結果、長期間にわたって画質欠陥が発生することなく高い電子写真特性を得ることができる電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の工程を含む電子写真画像形成プロセスにおいて、特定の電子写真感光体を使用し、該感光体を接触帯電方式により帯電し、更に重合トナーを用いて現像を行うことにより上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0014】すなわち、本発明の電子写真画像形成方法は、導電性支持体及び感光層を備えた電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、前記感光体を露光して静電潜像を形成させる露光工程と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像工程と、前記トナー像を転写材に転写する転写工程と、前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング工程と、を含む電子写真画像形成方法であって、前記感光体が、前記感光体の表面層中に、架橋構造を有する硬化物を含有し、且つ1次粒子の平均径5〜500nmのケイ素化合物微粒子を該表面層中の固形分全量基準で3〜30重量部を含有するものであり、前記トナーが重合トナーであり、前記帯電工程において前記感光体を接触帯電方式により帯電させることを特徴とするものである。
【0015】また、本発明の電子写真画像形成蔵置は、導電性支持体及び感光層を備えた電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させるための帯電装置と、前記電子写真感光体上に静電潜像を形成するための露光装置と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させるための現像装置と、前記トナー像を転写材に転写するための転写装置と、前記電子写真感光体の表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング装置と、を備えた電子写真画像形成装置であって、前記感光体が、前記感光体の表面層中に、架橋構造を有する硬化物を含有し、且つ1次粒子の平均径5〜500nmのケイ素化合物微粒子3〜30重量部を含有するものであり、前記トナーが重合トナーであり、前記帯電装置が接触帯電装置であることを特徴とするものである。
【0016】本発明によれば、電子写真感光体の表面層に、架橋構造を有する硬化物を含有させ、且つ1次粒子の平均径が5〜500nmのケイ素化合物微粒子を該表面層中の固形分全量基準で3〜30重量部を含有させることによって、感光体表面に付着した重合トナーがクリーニング装置と感光体との間をすり抜けることなく高い精度をもって除去される。また、上記の感光体は十分に高い機械的強度及び耐摩耗性を有しているので、接触帯電方式を用いた場合であっても、電流の流れ込み効率を高水準に維持しながら長期間使用することができる。従って、電子写真画像形成プロセスにおいて、長期間にわたって帯電ムラによる画像欠陥を生じることなく高い電子写真特性を得ることが可能となる。
【0017】なお、本発明においては、クリーニングブレードを用いてクリーニング工程を行うことが好ましい。クリーニングブレードを用いると、より高いクリーニング性能が得られる傾向にある。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付するものとする。
【0019】本発明において使用される電子写真感光体は導電性支持体と感光層とを備えたものであり、該感光層の表面層が、架橋構造を有する硬化物を含有し、且つ一次粒子の平均径が5〜500nmのケイ素化合物微粒子3〜30重量部を含有するものである。なお、架橋構造を有さない硬化物を用いた感光体においては、接触帯電部材と感光体表面との間の微小空隙での放電等に対する耐久性が不十分となる。また、表面層中のケイ素化合物微粒子の含有量が前記下限値未満であると感光体表面へのトナー付着性が高まるのでトナーフィルミング現象が起こりやすくなり、前記上限値を超えるとクリーニング工程においてトナーが感光体とクリーニング装置との間をすり抜けやすくなるので、共にクリーニング性が不十分となる。
【0020】前記感光層は、電荷発生材料と電荷輸送材料とを同一の層に含有する単層型感光層、及び電荷発生材料を含有する電荷発生層と電荷輸送材料を含有する電荷輸送層とに機能を分離した積層型感光層、のうちのいずれであってもよく、また、これらの層の上に更に表面保護層を備えるものであってもよい。すなわち、(a)感光層が表面保護層を有さない単層型である場合、表面層(単層型感光層)には電荷発生材料、電荷輸送材料、架橋構造を有する硬化物、及びケイ素化合物微粒子が含有され;
(b)感光層が表面保護層を有さない積層型であり、その最上層が電荷輸送層である場合、表面層(電荷輸送層)には電荷輸送材料、架橋構造を有する硬化物、及びケイ素化合物微粒子が含有され;
(c)感光層が表面保護層を有さない積層型であり、その最上層が電荷発生層である場合、表面層(電荷発生層)には電荷発生材料、架橋構造を有する硬化物、及びケイ素化合物微粒子が含有され;
(d)感光層が表面保護層を有するものである場合、表面層(表面保護層)には架橋構造を有する硬化物、及びケイ素化合物微粒子が含有される。なお、表面保護層には電荷発生材料又は電荷輸送材料が含有されていてもよい。前記電荷発生材料としては非晶質セレン、結晶性セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金等のセレン化合物又はセレン合金;酸化亜鉛、酸化チタン等の無機系光導電性材料;フタロシアニン系化合物、スクアリウム系化合物、アントアントロン系化合物、ペリレン系化合物、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、ピレン系化合物、ピリリウム塩、チアピリリウム塩等の有機顔料及び染料、等が挙げられる。また、前記電荷輸送材料としてはp−ベンゾキノン、クロラニルキノン、ブロマニルキノン、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物;トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物等が挙げられる。更に、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の電荷輸送性ポリマーを電荷輸送材料として使用してもよく、中でも特開平8−176293号公報、特開平8−208820号公報に開示されているポリエステル系電荷輸送性ポリマーは、高い電荷輸送性を有しているという点で特に好ましいものである。なお、電荷輸送性ポリマーを単独で用いても電荷輸送層を成膜することができるが、後述するように結着樹脂と混合して使用してもよい。
【0021】ここで、架橋構造を有する硬化物は、硬化性化合物と硬化剤(架橋剤)との反応により得ることができる。原料に用いる硬化性化合物としては、ポリウレタン、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂;光硬化性エポキシ樹脂、光硬化性ウレタン樹脂、光硬化性アクリル樹脂等の光硬化性樹脂、等が挙げられる。また、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等のシランカップリング剤;KP−85、CR−39、X−12−2208、X−40−9740、X−41−1007、KNS−5300、X−40−2239 (以上、信越シリコーン社製)、AY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)等の市販のシリコン系ハードコート剤、等の反応性シリコーン化合物を用いることもできる。一方、架橋剤としては、例えば硫黄化合物、有機過酸化物、多価のフェノール樹脂、多価のアミノ樹脂、多価のハロゲン化合物、多価のアミン化合物、多価のアゾ化合物、多価のイソシアネート化合物、多価のシリルイソシアネート化合物、多価のエポキシ化合物、シラン化合物、チタネート化合物、多価のカルボン酸化合物、酸無水物等が挙げられる。上記の硬化性化合物と架橋剤との反応は従来より公知の方法を用いて行うことができる。具体的には、前記架橋剤と硬化性化合物とを予め混合したものを塗布して架橋させる方法、該硬化性化合物を予め塗布した上に、スプレイや浸漬、蒸気への暴露等により前記架橋剤を接触させて架橋させる方法等が挙げられる。
【0022】また、架橋構造を有する硬化物は、上記の電荷輸送材料に所定の置換基を導入した化合物と、上記の硬化性化合物と、を硬化剤を用いて反応させることによっても得ることができる。ここで、電荷輸送材料に導入される置換基としては、水酸基、シラール基等が挙げられる。これらの置換基の中でも、下記式[1]:【化1】

【0023】[式中、R1は水素原子、アルキル基、又は置換あるいは無置換のアリール基を表し、R2は水素原子、アルキル基又はトリアルキルシリル基を表し、aは1〜3の整数を表し、Yは下記式[2]〜[12]:【化2】

【0024】
【化3】

【0025】
【化4】

【0026】
【化5】

【0027】
【化6】

【0028】
【化7】

【0029】
【化8】

【0030】
【化9】

【0031】
【化10】

【0032】
【化11】

【0033】
【化12】

【0034】(式中、R3は水素原子、アルキル基、又は置換あるいは未置換のアリール基を表し、tは1〜4の整数を表し、xは1〜10の整数を表し、yは2〜15の整数を表し、zはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、1〜5の整数を表す)のうちのいずれかの構造を有する2価の基を表す]で表される置換基を導入することは、3次元的な無機ガラス質ネットワークを形成することができる点で好ましい。なお、置換基を電荷輸送材料に導入する反応、及び電荷輸送材料と硬化性化合物との架橋反応は、それぞれ従来より公知の方法を用いて行うことができる。
【0035】更に、架橋構造を有する硬化物は、所定の置換基が導入された電荷輸送材料と架橋剤とを反応させることによっても得ることができる。なお、置換基を電荷輸送材料に導入する反応、及び電荷輸送材料の架橋反応は、それぞれ従来より公知の方法を用いて行うことができる。
【0036】一方、前記ケイ素化合物微粒子は一次粒子の平均径が5〜500nmのものである限り特に制限はなく、具体的には、シリカ(二酸化ケイ素)微粒子、シリコーン樹脂微粒子、シリコーンゴム粒子等が挙げられ、一般に市販されているものを使用することができる。これらのケイ素化合物微粒子の中でも、シリカ微粒子を用いることが好ましい。シリカ微粒子を用いると、より高いクリーニング性及び耐久性が得られる傾向にある。シリカ微粒子としては市販のコロイダルシリカをはじめとする公知のものを使用することができるが、無水シリカ微粒子、シリコーン処理シリカ微粒子等の疎水化処理を施したものを使用することがより好ましい。
【0037】また、本発明に使用される導電性支持体としては、アルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類;アルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化スズ、酸化インジウム、ITO等の薄膜を設けたプラスチックフィルム;導電性付与剤を塗布又は含浸させた紙又はプラスチック、等が挙げられる。これらの導電性支持体の形状に特に制限はないが、一般的には、ドラム状、シート状、プレート状等の形状で使用される。なお、前記導電性支持体は、画質に影響のない範囲で、表面の酸化処理、薬品処理、着色処理、乱反射処理(砂目立て等)等を行うことができる。
【0038】次に、本発明に使用される電子写真感光体の製造方法について説明する。
【0039】感光層が表面保護層を有さない積層型である場合は、電荷発生材料又は電荷輸送材料と結着樹脂とを含む溶液を導電性支持体表面に塗布して電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層し、更に、前記溶液に架橋構造を有する硬化物とケイ素化合物微粒子とを加えたものを塗布することによって目的の感光体を得ることができる。ここで、電荷発生層及び電荷輸送層の積層の順序に特に制限はなく、また、いずれの層が最上層であってもよい。また、前記結着樹脂としては従来より公知のものが使用可能であり、具体的には、電荷発生層にはポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、部分変性ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等;電荷輸送層にはポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アクリル樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等、を使用することができる。上記の方法において、電荷発生材料と結着樹脂との配合比は重量比で1:10〜10:1であることが好ましく、電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は重量比で1:9〜7:3であることが好ましい。また更に、前記溶液に使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;アセトン、2−ブタノン等のケトン類;塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類;テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環上又は直鎖状のエーテル類、等が挙げられ、これらの溶媒は単独で使用してもよく、2種以上の混合物として使用してもよい。更にまた、前記溶液を導電性支持体に塗布する方法について特に制限はないが、具体的には、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等が挙げられる。なお、架橋構造を有する硬化物を含む溶液は、架橋構造を有する硬化物を予め製造し、該化合物を上記の溶媒に溶解させたものを使用してもよく、また、原料である硬化性化合物及び/又は電荷輸送材料と架橋剤とを上記の溶媒中で反応させたものを使用してもよい。
【0040】このようにして得られた積層型感光層を備えた電子写真感光体において、電荷発生層及び電荷輸送層の膜厚に特に制限はないが、電荷発生層の膜厚は好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.2〜2μm;感光層全体の膜厚は好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μmである。
【0041】一方、感光層が表面保護層を有さない単層型である場合は、電荷発生材料、電荷輸送材料結着樹脂、架橋構造を有する硬化物、及びケイ素化合物微粒子を含む溶液を導電性支持体表面に塗布することによって目的の感光体を得ることができる。ここで、前記結着樹脂としては、具体的には、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、シリコン樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等が挙げられる。また、前記溶液に使用される溶媒、及び該溶液を塗布する方法については、それぞれ積層型感光体の製造方法と同様のものが使用できる。なお、前記溶液は、架橋構造を有する硬化物を予め製造し、該化合物を上記の溶媒に溶解させたものを使用してもよく、また、原料である硬化性化合物及び/又は電荷輸送材料と架橋剤とを上記の溶媒中で反応させたものを使用してもよい。
【0042】このようにして得られた単層型感光層を備えた電子写真感光体において、感光層の膜厚は好ましくは5〜70μm、より好ましくは10〜50μmである。
【0043】感光層が表面保護層を有する積層型である場合は、上記の方法と同様にして、電荷発生層及び電荷発生層を導電性支持体上に積層した後、更に、架橋構造を有する硬化物、ケイ素化合物微粒子及び結着樹脂を含む溶液を塗布することによって目的の感光体を得ることができる。ここで、結着樹脂、溶液に使用される溶媒、及び該溶液を塗布する方法は、それぞれ上記と同様のものが使用可能である。なお、前記溶液は、架橋構造を有する硬化物を予め製造し、該化合物を上記の溶媒に溶解させたものを使用してもよく、また、原料である硬化性化合物及び/又は電荷輸送材料と架橋剤とを上記の溶媒中で反応させたものを使用してもよい。また、前記表面保護層は、更に上記の電荷発生材料又は電荷輸送材料を含むものであってもよい。
【0044】なお、上記の感光体においては、感光層と導電性支持体との間に下引層を設けてもよい。下引層とは、積層構造を有する感光層が帯電した場合に、導電性支持体から感光層へ電荷が流入することを阻止するとともに、感光層を導電性支持体に対して一体的に接着保持させる接着層として機能し、更にその材質によっては導電性支持体の光反射を防止する層を意味する。ここで、下引層に使用する結着樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ニトロセルロース、カゼイン、ゼラチン、ポリグルタミン酸、澱粉、スターチアセテート、アミノ澱粉、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ジルコニウムキレート化合物、チタニルキレート化合物、チタニルアルコキシド化合物、有機チタニル化合物、シランカップリング剤等が挙げられ、これらの結着樹脂は1種を単独で使用してもよく、2種以上の混合物として使用してもよい。更に、これらの結着樹脂は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、シリコーン樹脂等の微粒子と混合して使用することもできる。なお、下引層の膜厚は好ましくは0.01〜10μm、より好ましくは0.05〜2μmである。
【0045】上記の感光体を、接触帯電方式による帯電工程、露光工程、球形の重合トナーを用いた現像工程、転写工程、像定着工程及びクリーニング工程を含む画像形成プロセスに使用することによって、クリーニング性及び耐久性が向上し、長期間にわたって高い電子写真特性を得ることができる。ここで、前記感光体の形状に特に制限はないが、通常、ドラム状、シート状、プレート状等の形状で使用される。
【0046】図1は本発明の電子写真画像形成装置の好適な一実施形態を示す概略構成図である。図1において、ドラム状の電子写真感光体1は支持体2によって保持されており、支持体2を中心として矢印の方向に所定の回転速度で回転駆動される。この回転過程において、電源3から電圧の供給を受けた接触帯電用部材4により、感光体1はその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、更に、露光装置(画像入力装置)5にて光像露光を受けることにより、その周面に露光像に対応した静電潜像が形成される。その後、現像装置6にて球状の重合トナーを前記静電潜像に付着させてトナー像が形成され、転写装置7にて前記トナー像が転写材Pに転写される。トナー像が転写された後の転写材Pは像定着装置8にて像定着を受けて複写物としてプリントアウトされる。転写工程後の感光体1はクリーニング装置9にてその周面に残存したトナーの除去を受けて清浄面化された後、除電器10により除電されて繰り返して像形成に使用される。
【0047】ロール状接触帯電部材4は、芯材上に弾性層及び抵抗層が順次積層されたものである。前記芯材の材料としては、導電性を有するものである限り特に制限はなく、具体的には、鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属や導電性粒子を分散させた樹脂等が挙げられる。
【0048】また、前記弾性層は導電性あるいは半導電性を有するものであり、この材料としては導電性又は半導電性微粒子を分散させたゴム材が一般的に使用される。前記ゴム材としては、具体的には、EPDM、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、SBR、CR、NBR、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、SBS、熱可塑性エラストマー、ノルボーネンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴム等が挙げられる。また、導電性又は半導電性粒子としては、具体的には、カーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属;ZnO−Al23、SnO2−Sb23、In23−SnO2、ZnO−TiO2、MgO−Al23、FeO−TiO2、TiO2、SnO2、Sb23、In23、ZnO、MgO等の金属酸化物、等の粒子が挙げられ、これらの材料のうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。更に、弾性層の形成方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等が挙げられる。
【0049】更に、前記抵抗層は結着樹脂に導電性又は半導電性粒子を分散して電気抵抗を制御したものであり、その抵抗率は通常103〜1014Ωcm、好ましくは105〜1012Ωcm、より好ましくは107〜1012Ωcmであり、その膜厚は0.01〜1000μm、好ましくは0.1〜500μm、より好ましくは0.5〜100μmである。なお、前記結着樹脂としてはアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、PFA、FEP、PET等のポリオレフィン樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等;導電性又は半導電性粒子としては弾性層に用いた粒子と同様のカーボンブラック、金属、金属酸化物の粒子等、が挙げられる。また、必要に応じて前記抵抗層に、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤;クレー、カオリン等の充填剤;シリコーンオイル等の潤滑剤、等を添加することができる。更に、抵抗層の形成方法としては、弾性層の場合と同様の方法が挙げられる。
【0050】更にまた、ロール状接触帯電部材4においては、抵抗層の上に更に保護層を設けてもよい。前記保護層は結着樹脂に導電性又は半導電性粒子を分散したものであり、その抵抗率、膜厚、使用する結着樹脂、導電性又は半導電性粒子、及び形成方法については抵抗層と同様である。また、必要に応じて前記保護層に、上記の酸化防止剤、充填剤、潤滑剤を添加することができる。
【0051】上記のロール状接触帯電部材4に印可する電圧としては、直流電圧又は直流電圧に交流電圧を重畳したものが好ましい。印加電圧が直流電圧である場合は、好ましくは50〜2000V、より好ましくは100〜1500Vの電圧が印可される。なお、前記直流電圧を印加する場合は、感光体帯電電位に応じて正又は負の電圧が適宜選択される。一方、印加電圧が直流電圧に交流電圧を重畳したものである場合は、ピーク電圧が通常400〜1800V、好ましくは800〜1600V、より好ましくは1200〜1600Vの電圧が印加される。また、前記交流電圧の周波数は通常50〜20000Hz、好ましくは100〜5000Hzである。
【0052】なお、接触帯電部材4は、感光体1と接触させることによって感光体1と同一の周速度で回転させてもよく、所定の駆動手段を用いて所望の周速度及び回転方向で回転させてもよい。本発明の装置においては、ロール状接触帯電部材の代わりに、ブラシ状、ブレード状、ピン電極状等の形状を有する接触帯電部材を使用することができる。
【0053】また、現像装置6において使用される重合トナーは、熱、圧力等により転写材に定着するための定着成分と、転写材を着色するための着色剤と、を含むものであり、必要に応じて帯電制御剤、離型剤等が添加されたものである。ここで、前記定着成分に特に制限はなく、従来より公知の定着用樹脂が使用できる。具体的には、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸2−エチルヘキシル、ポリアクリル酸ラウリル等のアクリル酸エステル重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸2−エチルヘキシル、ポリメタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル重合体、スチレン系モノマーとアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのエチレン系重合体及び共重合体、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ゴム類、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種を単独で、あるいは2種以上を混合して使用することができる。また、前記着色剤としては、カーボンブラック、ベンガラ、紺青、酸化チタンなどの無機顔料、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッド、キレートレッド、ブリリアントカーミン、パラブラウンなどのアゾ顔料、銅フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン顔料、フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレットなどの縮合多環系顔料、分散染料、油溶性染料、等が挙げられる。これらの材料を、懸濁重合法、シード重合法、分散重合法、界面重合法等の方法により水又は有機溶媒中で反応させることにより重合トナーを得ることができる。なお、重合トナーの表面にシリカ粒子を含有させることは、流動性向上の点で好ましい。また、重合トナーの平均粒径は3〜7.5μmであることが好ましい。
【0054】このようにして得られた重合トナーは実質的に球形のものであり、その球形化度はワーデル球形化度:(ワーデル球形化度)=(粒子の投影像の面積に等しい円の直径)/(粒子の投影像に外接する最小の円の直径)
を用いて表すことができる。本発明においては、重合トナーのワーデル球形化度は0.8〜1.0であることが好ましい。重合トナーのワーデル球形化度が前記下限値未満であると球形でなくなり、粉砕分級したトナーに対する各種性能面での優位性が小さくなる傾向にある。
【0055】クリーニング装置9においては、クリーニングブレード、ブラシクリーニング、ロールクリーニング等のクリーニング手段を用いることができるが、これらの中でもクリーニングブレードを用いることが好ましい。クリーニングブレードを用いてクリーニング工程を行うと、より高いクリーニング性が得られる傾向にある。また、クリーニングブレードを用いる場合、クリーニングブレードの感光体に対する線圧は7.5〜70g/cmであることが好ましい。クリーニングブレードの線圧が前記下限値未満であるとクリーニング性が不十分となる傾向にあり、前記上限値を超えると感光体の摩耗への影響が大きくなる傾向にある。また、クリーニングブレードのブレードエッジは感光体に当接していることが好ましい。更に、クリーニングブレードの感光体に対する当接方向は、感光体の移動方向に対して順方向、対面方向(逆方向)のいずれであってもよいが、当接方向が対面方向であるとより高いクリーニング性が得られる傾向にあるので好ましい。更にまた、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレン(登録商標)ゴム、シリコンゴム等が挙げられるが、これらの中でもウレタンゴムを用いることは、長期の断力維持能力の点で好ましい。
【0056】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0057】実施例1(下引層の成膜)外径84mmのアルミニウムパイプ基体上にホーニング処理を施して表面を粗面化した後、該基材の表面に、ジルコニウム化合物(商品名:「オルガノチックスZC540」、マツモト製薬社製)10重量部、シラン化合物(商品名:「A1110」、日本ユニカー社製)1重量部、イソプロパノール40重量部及びブタノール20重量部からなる溶液を浸漬コーティング法で塗布し、150℃で10分間加熱乾燥して膜厚0.1μmの下引層を成膜した。
【0058】(電荷発生層の成膜)次に、X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)として7.4°、16.6°、25.5°、28.3°に強い回折ピークを持つクロロガリウムフタロシアニン1重量部を、ポリビニルブチラール(商品名:「エスレックBM−S」、積水化学社製)1重量部及び酢酸n−ブチル100重量部と混合し、ガラスビーズと共にペイントシェーカーで1時間分散処理を行った。得られた塗布液を上記の下引き層上にディップコートし、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚約0.15μmの電荷発生層を成膜した。
【0059】(電荷輸送層の成膜)更に、下記式[13]で表わされるトリフェニルアミン化合物2重量部及び下記式[14]で表わされる繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量38000)3重量部をクロロベンゼン20重量部に溶解させた塗布液を、上記の電荷発生層上に浸漬コーティング法で塗布し、110℃、40分間の加熱を行って膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
【0060】
【化13】

【0061】
【化14】

【0062】(表面保護層の成膜)下記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、シリコーンハードコート剤(商品名:X−40−2239、信越化学社製)20重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約7nmの無水シリカ微粒子(商品名:AEROSIL R812、日本アエロジル社製)5重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部及び酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0063】
【化15】

【0064】実施例2先ず、実施例1と同様にして、下引層、電荷発生層及び電荷輸送層の成膜を行った。
【0065】次に、上記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、シリコーンハードコート剤(商品名:X−40−2239 信越化学社製)20重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約100nmのシリコーン処理シリカ微粒子(商品名:KP−X−100、信越化学社製)5重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部、酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0066】比較例1先ず、実施例1と同様にして、下引層、電荷発生層及び電荷輸送層の成膜を行った。
【0067】次に、上記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、シリコーンハードコート剤(商品名:X−40−2239、信越化学社製)20重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約7nmの無水シリカ微粒子(商品名:AEROSIL R812、日本アエロジル社製)1重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部、酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0068】比較例2実施例1と同様にして、下引層、電荷発生層及び電荷輸送層の成膜を行った。
【0069】次に、上記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、シリコーンハードコート剤(商品名:X−40−2239、信越化学社製)20重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約7nmの無水シリカ微粒子(商品名:AEROSIL R812、日本アエロジル社製)50重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部及び酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0070】比較例3実施例1と同様にして、下引層、電荷発生層及び電荷輸送層の成膜を行った。
【0071】次に、上記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、シリコーンハードコート剤(商品名:X−40−2239 信越化学社製)20重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約100nmのシリコーン処理シリカ微粒子(商品名:KP−X−100、信越化学社製)1重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部及び酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0072】比較例4実施例1と同様にして、下引層、電荷発生層及び電荷輸送層の成膜を行った。
【0073】次に、表面保護層として上記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、シリコーンハードコート剤(商品名:X−40−2239 信越化学社製)20重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約100nmのシリコーン処理シリカ微粒子(商品名:KP−X−100、信越化学社製)50重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部及び酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分間の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0074】比較例5実施例1と同様にして、下引層、電荷発生層及び電荷輸送層の成膜を行った。
【0075】次に、上記式[14]で表わされる繰り返し構造を有するポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量38000)3重量部、上記式[15]で表わされる電荷輸送化合物10重量部、フェニルトリエトキシシラン3重量部、1次粒子の平均径約7nmの無水シリカ微粒子(商品名:AEROSIL R812、日本アエロジル社製)20重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:「MDP−S」、スミライザー社製)1重量部及び酢酸1重量部を混合して得られた塗布液を、前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、30分の指触乾燥の後、120℃、60分間の加熱処理を行い、膜厚5μmの電荷輸送性硬化型表面保護層を成膜して電子写真感光体を得た。
【0076】このようにして得られた実施例1〜2及び比較例1〜5の電子写真感光体を、それぞれデジタルフルカラープリンター「富士ゼロックス製Color Laser Wind 3320PS」を改造した装置に装着して、図1に示す電子写真画像形成装置を作製した。この装置は、接触帯電用の帯電ロール、レーザー露光光学系、トナー現像器及び懸濁重合法によって作製され平均粒径が7μmでワーデル球形化度が0.9の球形重合トナー、転写ベルト、ウレタンゴムからなるクリーニングブレード、定着ロールを有するものである。
【0077】これらの装置を用いて耐刷性試験を行い、テストシート10万枚をプリントした後のクリーニング性及び感光体表面摩耗量について評価した。なお、クリーニング性の評価は感光体表面の観察により行った。その結果を表1に示す。
【0078】
【表1】

【0079】表1に示したように、実施例1〜2の感光体を備えた電子写真画像形成装置を用いた場合は感光体表面が良好な状態を保っており、高いクリーニング性及び耐摩耗性が得られることが確認された。
【0080】一方、ケイ素化合物微粒子の含有量が3重量%未満である比較例1及び比較例3の感光体を備えた装置を用いた場合は、感光体表面でのトナーフィルミングの発生及び表面摩耗量の増加が確認された。また、ケイ素化合物微粒子の含有量が50重量%を超える比較例2及び比較例4の感光体を用いた場合は、感光体表面の摩耗量は少なかったが、トナーがクリーニングブレードをすり抜ける現象が認められた。更に、表面保護層にポリカーボネート樹脂を含む比較例5の感光体を備えた装置を用いた場合は、ケイ素化合物微粒子の含有量が50重量%を超えるにもかかわらず表面の摩耗や損傷が顕著であり、トナーがクリーニングブレードをすり抜ける現象も認められた。
【0081】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の工程を含む電子写真画像形成プロセスにおいて高いクリーニング性及び耐久性が得られ、その結果、長期間にわたって画質欠陥が発生することなく高い電子写真特性を得ることができる電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
【出願日】 平成12年4月20日(2000.4.20)
【代理人】 【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹 (外1名)
【公開番号】 特開2001−305776(P2001−305776A)
【公開日】 平成13年11月2日(2001.11.2)
【出願番号】 特願2000−119704(P2000−119704)