JP3902809B2 - 電子写真装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一次帯電部材を電子写真感光体に直接接触させる一次帯電系を有する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号公報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散逸が少ないこと、（３）光照射によって速やかに電荷を散逸せしめること等が挙げられる。
【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。しかしこれ等は前記（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。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。例えば米国特許第３８３７８５１号公報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、米国特許第３８７１８８０号公報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。
【０００４】
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号公報で示された化合物は赤外領域まで感度を有していることが示されている。これ等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やＬＥＤプリンターに使用されてその需要頻度は高くなっている。
【０００５】
現在、コンピューター、ワープロ、ファクシミリ等の出力装置としてレーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター等の電子写真プリンターの重要が高い。これ等のプリンターに主に用いられている電子写真感光体は、有機光導電体を使用しており、その感光層の基本構成は材料選択の許容幅、耐久性、電位安定性、感度及び応答性等の様々な理由から電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層を有する、所謂機能分離型が多い。
【０００６】
また、感光ドラムを一次帯電させる方法も小エネルギー／エコロジーの観点から一次帯電部材を感光体の接触させる方式が多くなってきている。このように小径ローラーを帯電部材として直流電圧に交流電圧を重畳して印加し、感光体に従動して帯電させた場合、印加交流電圧が感光体上で凹凸の電位となり、その凹部のサイクルに近いピッチでレーザーを感光体に照射した場合、それがハーフトーン画像では顕著な濃淡のモアレとなって現れる。そして、モアレを発生させないためには感光体上の一次帯電電位の凹凸サイクルむらが小さくなるよう交流電圧の周波数を上げる必要があり、その結果、帯電音が許容範囲を超えるという問題があった。
【０００７】
また、この系に金属磁性体を含有する現像剤（トナー）を用いて連続出力を数千枚単位で行った場合、現像剤が感光ドラム上に固着し、デジタル方式のプリンターにおいては画像入力を反転で行うことが多いため、画像の黒地部分が白く抜けてしまうことが起こる。これは、現像剤粒子の表面に露出した金属磁性体が一次帯電部材を介して感光体表面を傷つけ、次に感光体表面に残った現像剤が一連の現像過程の中でその傷口に擦り込まれることが原因と考えられる。
【０００８】
これ等の問題を解決するため、感光体の表面物性の改良、現像剤の構成や一次帯電部材の構成、物性や表面形状の改良等各方面からのアプローチが試みられている。しかしながら、いずれの方法も十分な結果が得られていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、一次帯電部材を感光体に接触させる一次帯電系において、交流帯電の帯電むらによるモアレ画像や許容範囲を超える帯電音を無くすための感光体構成と一次帯電部材形状を提供することである。また、併せて現像剤が感光体に固着しにくい構成にして、連続で画像出力しても白抜けが起こらないようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体としての直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダーおよび最表面に形成された水との接触角が９０度以上である保護層を有する電子写真感光体と、
該電子写真感光体に直接接触させた半径が１５ｍｍ以上で中心角が３０度以上６０度以下の扇柱状の一次帯電部材を有し、該一次帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することによって該電子写真感光体を一次帯電させる帯電装置と、
金属成分を含有しない現像剤粒子の表面にシリカ微粉体を有させてなる現像剤と
を有する電子写真装置であって、
該一次帯電部材は、扇の中心点を通る金属芯棒を中心として回動自在であり、かつ、加圧バネによって該電子写真感光体に対して押圧されるとともに別の加圧バネによって該電子写真感光体の回転方向の逆方向から押圧されることにより、該電子写真感光体上を摺動可能とされている電子写真装置から構成される。
【００１１】
本発明においては、ローラー状の一次帯電部材を用いた場合に顕著に見られる前記課題を解決するために、まず、円柱形の一次帯電部材の半径を従来の数倍に大径化することを試みた。これにより、一次帯電時の放電領域が広がり、交流電圧重畳時の帯電むら凹凸間の電位差を小さくできる。その結果、その凹凸のサイクルに近いピッチのレーザーを照射してもそれが目に見えるような濃淡となってハーフトーン画像に現れなくなる。従って、交流電圧の周波数でモアレ画像対策を施す必要がなく、帯電音が許容範囲を超えることがない。この帯電むら凹凸間の電位差はローラーの半径が大きくなると急激に減少するが、半径が１５ｍｍを超える辺りから緩やかに減少するため、半径が１５ｍｍ以上であればほぼ同様の効果が期待できる。
【００１２】
また、ローラー状の一次帯電部材の半径を大幅に大きくすると、設置スペースの確保や材料価格の面で不利なため、本発明においては、扇柱状の帯電部材を使う。この場合、ローラーのように感光体に従動できないため、帯電部材に感光体を摺動させる。そのため、バネ等を用いて、感光ドラムの回転と逆方向の力を帯電部材へ作用させて感光体上を摺動させる。
【００１３】
一次帯電部材の形状がローラーや扇柱状以外の場合、一次帯電部材が感光体上を従動もしくは摺動する際に一次帯電部材の支持点から感光体との接触地点までの距離が変化し、接触地点における機械的負担が増し、安定した帯電にも悪影響を与えるため好ましくない。
【００１４】
感光体は、表面層を低表面エネルギー状態の構成にして現像剤の転写効率や一次帯電部材の滑り性を良くする。例えば、熱や光硬化性の樹脂にフッ素系樹脂やシリコーン系樹脂をブレンドする方法や、硬化性樹脂そのものに含フッ素やシリコーンユニットを組み込む等の方法を用いることにより、表面エネルギーの指標となる水との接触角が初期、使用中とも９０度以上になるような薄い保護層を設ける。水との接触角が９０度未満になると現像剤の転写効率低下や一次帯電部材の滑り性低下等の弊害が顕著に現れてくる。
【００１５】
現像剤には、一成分現像方式に用いられる現像剤の構成成分である磁性体、即ち、金属酸化物微粒子を用いないことにより、現像剤粒子表面の高硬度成分を無くする（可能ならば、磁性体の存在を現像剤粒子の内部のみに留める方法でもよい）。その結果、感光体のクリーニング工程で除去されなかった現像剤が一次帯電部材と感光体の間に入り込んでも、滑剤として機能し、両者の摺動性を助けても傷つけることはない。
【００１６】
磁性体を少量含有する現像剤と低寿命用の感光体を組み合わせるならば、感光体に傷がつく前に寿命に至る場合があるが、そのような現像剤を長寿命用の感光体に組み合わせる場合、長寿命であるほど傷発生の可能性が大きくなり汎用性が限られるため、磁性体のような金属微粒子は現像剤粒子に含有されないことが好ましい。
【００１７】
上記の構成では、現像剤の感光体から複写紙への転写効率も高く、感光体のクリーニング後に感光体上に残る現像剤が少なく、また、現像剤粒子の表面に金属粒子が露出していないため感光体を傷つけにくく、感光体上に現像剤が固着して起こる黒地画像での白抜けが著しく起こりにくくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
電子写真感光体の作成
リン含有の酸化スズからなるフィラーとレゾール型フェノール樹脂と２−メトキシ−１−プロパノールとからなる混合溶液をボールミルで分散して調製した塗料をアルミニウムシリンダー上に塗布して中間層を形成し、次に、共重合ナイロンと変性ナイロンをメタノール及び１−ブタノールの混合液に溶解して調製した塗料を中間層上に塗布してバリア層を形成し、次に、チタニルオキシフタロシアニン顔料とポリビニルブチラールとシクロヘキサノンからなる混合液をサンドミルで分散した後、酢酸エチルを加えて調製した電荷発生層用塗料をバリア層上に塗布して電荷発生層を形成し、次に、電荷輸送物質であるトリアリールアミン化合物とポリカーボネートをクロロベンゼンとジクロロメタン混合液に溶解して調製した電荷輸送層用塗料を電荷発生層上に塗布して電荷輸送層までを形成する。
【００１９】
次に、アンチモン含有酸化スズ微粒子、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、エタノールをミリング処理した後、溶液をろ過、エタノール洗浄後、乾燥により微粒子を表面処理し、次いで、結着樹脂としてアクリル系硬化性モノマー、光重合開始剤として２−メチルチオキサントン、前記表面処理を施したアンチモン含有酸化スズ微粒子及びトルエンを混合し、サンドミルで分散し、分散液に四フッ化エチレン樹脂粒子を混合して更にサンドミルで分散し、保護層用の塗料を調製する。この塗料を電荷輸送層上に塗布して成膜、乾燥後、高圧水銀灯にて紫外線照射して保護層を形成し、電子写真感光体を作成する。この電子写真感光体表面の水との接触角が本発明における所定の角度を有する。
【００２０】
現像剤の作成
スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体、低分子量エチレン−プロピレン共重合体、カーボンブラック及びサリチル酸クロム錯体をブレンダーでよく混合した後、２軸混練押出機にて混練し、得られた混練物を冷却し、粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕粉を固定壁型風力分級機で分級して分級粉を生成する。得られた分級粉をコアンダ効果を利用した多分割分級装置で超微粉及び粗粉を、同時に厳密に分級除去して負帯電性絶縁性の黒色の現像剤粒子の粉体を製造する。得られた黒色の現像剤粒子の粉体と負帯電性疎水性乾式シリカ微粉体とを混合し、現像剤粒子表面にシリカ微粉体を有する現像剤を調製する。なお、この現像剤粒子は、磁性体等の金属成分を含有していないため、表面に金属粒子が露出することはない。
【００２１】
一次帯電部材の構成と形状
一次帯電部材の構成としては一般の製品に組み込まれる部材と同様であるが、例えば、半径が１５ｍｍの扇形柱を用いる。なお、一次帯電部材は扇の中心点で保持され、感光体に対して垂直方向及び感光体の回転方向と逆方向の２方向から軽く力が作用するようにバネが設置されている。
【００２２】
前記作成した電子写真感光体と前記作成した現像剤と前記構成形状の一次帯電部材を例えばレーザービームプリンターに装着して本発明の電子写真装置とする。
【００２３】
【実施例】
実施例１
電子写真感光体の作成
リン含有の酸化スズからなるフィラー（粉体抵抗２５Ωｃｍ）１４０重量部とレゾール型フェノール樹脂（商品名プライオーフェンＪ−３２５、大日本インキ化学工業（株）製、固形分７０％）７０重量部と２−メトキシ−１−プロパノール１００重量部とからなる混合溶液を約３時間ボールミルで分散し、調製した塗料を外径３０ｍｍ、長さ２５４ｍｍのアルミニウムシリンダー上に浸漬塗布し、１４０℃で３０分間加熱硬化し、厚み１０μｍの中間層を形成した。
【００２４】
次に、共重合ナイロン（商品名アミランＣＭ８０００、東レ（株）製）１２．５重量部と編成ナイロン（商品名トレジンＥＦ３０Ｔ−Ｐ）３７．５重量部をメタノール５６０重量部及び１−ブタノール２８０重量部の混合液に溶解し、調製した塗料を中間層上に浸漬塗布し、１００℃で１０分間加熱乾燥し、厚み１μｍのバリア層を形成した。
【００２５】
次に、チタニルオキシフタロシアニン顔料１８重量部、ポリビニルブチラール（商品名ＢＸ−１、積水化学工業（株）製）１５重量部とシクロヘキサノン５２０重量部からなる混合液をサンドミルで８時間分散した後、酢酸エチル４８０重量部を加えて電荷発生層用塗料を調製し、上記バリア層上に浸漬塗布し、９０℃で１０分間加熱乾燥し、厚み約０．２μｍの電荷発生層を形成した。
【００２６】
次に、下記構造式のトリアリールアミン化合物７０重量部
【００２７】
【外１】
とポリカーボネート（商品名ユーピロンＺ−２００、三菱瓦斯化学（株）製）１００重量部をクロロベンゼン／ジクロロメタン混合液５００重量部に溶解し、調製した電荷輸送層用塗料を電荷発生層上に浸漬塗布し、１００℃で３０分間乾燥し、厚み２０μｍの電荷輸送層を形成した。
【００２８】
次いで、平均粒径０．０２μｍのアンチモン含有酸化スズ微粒子（商品名Ｔ−１、三菱マテリアル（株）製）１００重量部、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン（信越化学（株）製）３０部、９５％エタノール５％水溶液３００重量部をミリング装置で１時間ミリング処理した後、溶液をろ過、エタノール洗浄後、乾燥（１２０℃で１時間の加熱処理）により微粒子の表面処理を行った。
【００２９】
次いで、結着樹脂として下記構造式で示されるアクリル系硬化性モノマー２５部、
【００３０】
【外２】
光重合開始剤としての２−メチルチオキサントン０．１重量部、前記表面処理を施したアンチモン含有酸化スズ微粒子３５部、トルエン３００部を混合し、サンドミルで９６時間分散し、この分散液に四フッ化エチレン樹脂粒子（商品名ルブロンＬ−２、ダイキン工業（株）製）２５部を混合して更にサンドミルで８時間分散し、保護層用の塗料を調製した。この塗料を電荷輸送層上にスプレー塗工にて成膜、乾燥後、高圧水銀灯にて８００ｍＷ／℃ｍ２の光強度で１５秒間紫外線照射して、厚み５μｍの保護層を形成し、電子写真感光体を作成した。この電子写真感光体表面の水との接触角を測定したところ、９５度であった。
【００３１】
現像剤の作成
スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体（モノマー重量比８０：１９．５：０．５、重量平均分子量（Ｍｗ）３０万）１００重量部、低分子量エチレン−プロピレン共重合体３重量部、カーボンブラック３重量部とサリチル酸クロム錯体２重量部をブレンダーでよく混合した後、１５０℃に設定した２軸混練押出機にて混練した。
【００３２】
得られた混練物を冷却し、カッターミルにて粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕粉を固定壁型風力分級機で分級して分級粉を生成した。更に、得られた分級粉をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（エルボジェット分級機、日鉄鉱業（株）製）で超微粉及び粗粉を、同時に厳密に分級除去して負帯電性絶縁性の黒色の現像剤粒子の粉体を得た。
【００３３】
得られた黒色の現像剤粒子の粉体１００部と負帯電性疎水性乾式シリカ微粉体（ＢＥＴ比表面積３００ｍ２／ｇ）０．６部とをヘンシェルミキサーで混合し、現像剤粒子表面にシリカ微粉体を有する現像剤を調製した。なお、この現像剤粒子は、磁性体等の金属成分を含有していないため、表面に金属粒子が露出することはない。
【００３４】
一次帯電部材の構成と形状
一次帯電部材の構成は、一般の製品に組み込まれる部材と同様であるが（金属芯棒に低抵抗層、高抵抗層と表面層を塗布）、形状は中心角が６０度で半径が１５ｍｍの扇形柱とした。なお、一次帯電部材は扇の中心点で保持され、感光体に対して垂直方向及び感光体の回転方向と逆方向の２方向から軽く力が作用するようにバネが設置されている。なお、図１に帯電部材が扇柱状の場合の帯電装置と感光ドラムの組み合わせた例を掲げた。１は感光ドラム、２は帯電装置、３は感光層、４はアルミ基体、５はアース、６はドラム回転方向、７は金属芯棒、８は導電ゴム９は加圧バネ、１０は給電部を示す。
【００３５】
前記作成した電子写真感光体と前記作成した現像剤と前記構成形状の一次帯電部材を装着したレーザービームプリンター（ヒューレットパッカード社製Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ４）を直流電圧６５０Ｖ、交流電流５００μＡ、交流周波数２３０Ｈｚの一次帯電条件に設定した。
【００３６】
この本体を温度３０℃／湿度８０％の環境下で格子画像を連続して６０００枚出力した。そして連続出力の最後にベタ黒を出力し、白抜け画像欠陥の程度を評価し、また、連続出力の前後に横２ドット３スペースのレーザー照射パターンでハーフトーン画像を出力した。このように出力した画像のモアレと画像欠陥の程度を評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
実施例２
実施例１における電子写真感光体と、実施例１における現像剤と、半径３０ｍｍで中心角が３０度である以外は実施例１における一次帯電部材と同様の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
比較例１
保護層を設けない他は、実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体（感光体表面での水との接触角は８０度）と現像剤粒子が磁性体粒子（Ｆｅ３Ｏ４）を３０ｗｔ％含有している他は、実施例１におけると同様にして作成された現像剤（現像剤粒子表面に磁性体微粒子が観察される）と半径６．２５ｍｍの一次帯電ローラーを感光体に従動させる構成を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
比較例２
保護層を設けない他は、実施例１におけると同様にして作成された感光体（感光体表面での水との接触角は８０度）と実施例１におけると同様にして作成された現像剤と実施例１におけると同様の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４０】
比較例３
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、現像剤粒子が磁性体粒子（Ｆｅ３Ｏ４）を３０ｗｔ％含有している他は実施例１における現像剤と同様にして作成された現像剤（現像剤粒子表面に磁性体微粒子が観察される）と、実施例１におけると同様の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４１】
比較例４
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、実施例１におけると同様にして作成された現像剤と、半径６．５ｍｍの一次帯電ローラーを感光体に従動させる構成を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４２】
比較例５
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、実施例１におけると同様にして作成された現像剤と、半径１３．５ｍｍで中心角が６０度である他は実施例１におけると同様の構成の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例６
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、実施例１におけると同様にして作成された現像剤と、半径１３．５ｍｍの一次帯電ローラーを感光体に従動させる構成を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、直流電圧に交流電圧を重畳した一次帯電部材を感光体に接触させて帯電する方式の電子写真装置において、低表面エネルギー感光体と従来より径が大きい一次帯電部材を組み合わせて用いることにより、ハーフトーン画像でのモアレをほぼ弊害なく防ぐことができ、また、このような系において感光体表面の傷や現像剤の感光体表面への固着が発生する場合でも、金属磁性体を含有しない現像剤を更に組み合わせることにより、これ等の問題を回避できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 帯電部材が扇柱状の場合の帯電装置と感光ドラムを組み合わせた装置の例である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 感光層
４ アルミ基体
５ アース
６ ドラム回転方向
７ 金属芯棒
８ 導電ゴム
９ 加圧バネ
１０ 給電部
【発明の属する技術分野】
本発明は一次帯電部材を電子写真感光体に直接接触させる一次帯電系を有する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号公報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散逸が少ないこと、（３）光照射によって速やかに電荷を散逸せしめること等が挙げられる。
【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。しかしこれ等は前記（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。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。例えば米国特許第３８３７８５１号公報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、米国特許第３８７１８８０号公報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。
【０００４】
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号公報で示された化合物は赤外領域まで感度を有していることが示されている。これ等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やＬＥＤプリンターに使用されてその需要頻度は高くなっている。
【０００５】
現在、コンピューター、ワープロ、ファクシミリ等の出力装置としてレーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター等の電子写真プリンターの重要が高い。これ等のプリンターに主に用いられている電子写真感光体は、有機光導電体を使用しており、その感光層の基本構成は材料選択の許容幅、耐久性、電位安定性、感度及び応答性等の様々な理由から電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層を有する、所謂機能分離型が多い。
【０００６】
また、感光ドラムを一次帯電させる方法も小エネルギー／エコロジーの観点から一次帯電部材を感光体の接触させる方式が多くなってきている。このように小径ローラーを帯電部材として直流電圧に交流電圧を重畳して印加し、感光体に従動して帯電させた場合、印加交流電圧が感光体上で凹凸の電位となり、その凹部のサイクルに近いピッチでレーザーを感光体に照射した場合、それがハーフトーン画像では顕著な濃淡のモアレとなって現れる。そして、モアレを発生させないためには感光体上の一次帯電電位の凹凸サイクルむらが小さくなるよう交流電圧の周波数を上げる必要があり、その結果、帯電音が許容範囲を超えるという問題があった。
【０００７】
また、この系に金属磁性体を含有する現像剤（トナー）を用いて連続出力を数千枚単位で行った場合、現像剤が感光ドラム上に固着し、デジタル方式のプリンターにおいては画像入力を反転で行うことが多いため、画像の黒地部分が白く抜けてしまうことが起こる。これは、現像剤粒子の表面に露出した金属磁性体が一次帯電部材を介して感光体表面を傷つけ、次に感光体表面に残った現像剤が一連の現像過程の中でその傷口に擦り込まれることが原因と考えられる。
【０００８】
これ等の問題を解決するため、感光体の表面物性の改良、現像剤の構成や一次帯電部材の構成、物性や表面形状の改良等各方面からのアプローチが試みられている。しかしながら、いずれの方法も十分な結果が得られていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、一次帯電部材を感光体に接触させる一次帯電系において、交流帯電の帯電むらによるモアレ画像や許容範囲を超える帯電音を無くすための感光体構成と一次帯電部材形状を提供することである。また、併せて現像剤が感光体に固着しにくい構成にして、連続で画像出力しても白抜けが起こらないようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体としての直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダーおよび最表面に形成された水との接触角が９０度以上である保護層を有する電子写真感光体と、
該電子写真感光体に直接接触させた半径が１５ｍｍ以上で中心角が３０度以上６０度以下の扇柱状の一次帯電部材を有し、該一次帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することによって該電子写真感光体を一次帯電させる帯電装置と、
金属成分を含有しない現像剤粒子の表面にシリカ微粉体を有させてなる現像剤と
を有する電子写真装置であって、
該一次帯電部材は、扇の中心点を通る金属芯棒を中心として回動自在であり、かつ、加圧バネによって該電子写真感光体に対して押圧されるとともに別の加圧バネによって該電子写真感光体の回転方向の逆方向から押圧されることにより、該電子写真感光体上を摺動可能とされている電子写真装置から構成される。
【００１１】
本発明においては、ローラー状の一次帯電部材を用いた場合に顕著に見られる前記課題を解決するために、まず、円柱形の一次帯電部材の半径を従来の数倍に大径化することを試みた。これにより、一次帯電時の放電領域が広がり、交流電圧重畳時の帯電むら凹凸間の電位差を小さくできる。その結果、その凹凸のサイクルに近いピッチのレーザーを照射してもそれが目に見えるような濃淡となってハーフトーン画像に現れなくなる。従って、交流電圧の周波数でモアレ画像対策を施す必要がなく、帯電音が許容範囲を超えることがない。この帯電むら凹凸間の電位差はローラーの半径が大きくなると急激に減少するが、半径が１５ｍｍを超える辺りから緩やかに減少するため、半径が１５ｍｍ以上であればほぼ同様の効果が期待できる。
【００１２】
また、ローラー状の一次帯電部材の半径を大幅に大きくすると、設置スペースの確保や材料価格の面で不利なため、本発明においては、扇柱状の帯電部材を使う。この場合、ローラーのように感光体に従動できないため、帯電部材に感光体を摺動させる。そのため、バネ等を用いて、感光ドラムの回転と逆方向の力を帯電部材へ作用させて感光体上を摺動させる。
【００１３】
一次帯電部材の形状がローラーや扇柱状以外の場合、一次帯電部材が感光体上を従動もしくは摺動する際に一次帯電部材の支持点から感光体との接触地点までの距離が変化し、接触地点における機械的負担が増し、安定した帯電にも悪影響を与えるため好ましくない。
【００１４】
感光体は、表面層を低表面エネルギー状態の構成にして現像剤の転写効率や一次帯電部材の滑り性を良くする。例えば、熱や光硬化性の樹脂にフッ素系樹脂やシリコーン系樹脂をブレンドする方法や、硬化性樹脂そのものに含フッ素やシリコーンユニットを組み込む等の方法を用いることにより、表面エネルギーの指標となる水との接触角が初期、使用中とも９０度以上になるような薄い保護層を設ける。水との接触角が９０度未満になると現像剤の転写効率低下や一次帯電部材の滑り性低下等の弊害が顕著に現れてくる。
【００１５】
現像剤には、一成分現像方式に用いられる現像剤の構成成分である磁性体、即ち、金属酸化物微粒子を用いないことにより、現像剤粒子表面の高硬度成分を無くする（可能ならば、磁性体の存在を現像剤粒子の内部のみに留める方法でもよい）。その結果、感光体のクリーニング工程で除去されなかった現像剤が一次帯電部材と感光体の間に入り込んでも、滑剤として機能し、両者の摺動性を助けても傷つけることはない。
【００１６】
磁性体を少量含有する現像剤と低寿命用の感光体を組み合わせるならば、感光体に傷がつく前に寿命に至る場合があるが、そのような現像剤を長寿命用の感光体に組み合わせる場合、長寿命であるほど傷発生の可能性が大きくなり汎用性が限られるため、磁性体のような金属微粒子は現像剤粒子に含有されないことが好ましい。
【００１７】
上記の構成では、現像剤の感光体から複写紙への転写効率も高く、感光体のクリーニング後に感光体上に残る現像剤が少なく、また、現像剤粒子の表面に金属粒子が露出していないため感光体を傷つけにくく、感光体上に現像剤が固着して起こる黒地画像での白抜けが著しく起こりにくくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
電子写真感光体の作成
リン含有の酸化スズからなるフィラーとレゾール型フェノール樹脂と２−メトキシ−１−プロパノールとからなる混合溶液をボールミルで分散して調製した塗料をアルミニウムシリンダー上に塗布して中間層を形成し、次に、共重合ナイロンと変性ナイロンをメタノール及び１−ブタノールの混合液に溶解して調製した塗料を中間層上に塗布してバリア層を形成し、次に、チタニルオキシフタロシアニン顔料とポリビニルブチラールとシクロヘキサノンからなる混合液をサンドミルで分散した後、酢酸エチルを加えて調製した電荷発生層用塗料をバリア層上に塗布して電荷発生層を形成し、次に、電荷輸送物質であるトリアリールアミン化合物とポリカーボネートをクロロベンゼンとジクロロメタン混合液に溶解して調製した電荷輸送層用塗料を電荷発生層上に塗布して電荷輸送層までを形成する。
【００１９】
次に、アンチモン含有酸化スズ微粒子、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、エタノールをミリング処理した後、溶液をろ過、エタノール洗浄後、乾燥により微粒子を表面処理し、次いで、結着樹脂としてアクリル系硬化性モノマー、光重合開始剤として２−メチルチオキサントン、前記表面処理を施したアンチモン含有酸化スズ微粒子及びトルエンを混合し、サンドミルで分散し、分散液に四フッ化エチレン樹脂粒子を混合して更にサンドミルで分散し、保護層用の塗料を調製する。この塗料を電荷輸送層上に塗布して成膜、乾燥後、高圧水銀灯にて紫外線照射して保護層を形成し、電子写真感光体を作成する。この電子写真感光体表面の水との接触角が本発明における所定の角度を有する。
【００２０】
現像剤の作成
スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体、低分子量エチレン−プロピレン共重合体、カーボンブラック及びサリチル酸クロム錯体をブレンダーでよく混合した後、２軸混練押出機にて混練し、得られた混練物を冷却し、粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕粉を固定壁型風力分級機で分級して分級粉を生成する。得られた分級粉をコアンダ効果を利用した多分割分級装置で超微粉及び粗粉を、同時に厳密に分級除去して負帯電性絶縁性の黒色の現像剤粒子の粉体を製造する。得られた黒色の現像剤粒子の粉体と負帯電性疎水性乾式シリカ微粉体とを混合し、現像剤粒子表面にシリカ微粉体を有する現像剤を調製する。なお、この現像剤粒子は、磁性体等の金属成分を含有していないため、表面に金属粒子が露出することはない。
【００２１】
一次帯電部材の構成と形状
一次帯電部材の構成としては一般の製品に組み込まれる部材と同様であるが、例えば、半径が１５ｍｍの扇形柱を用いる。なお、一次帯電部材は扇の中心点で保持され、感光体に対して垂直方向及び感光体の回転方向と逆方向の２方向から軽く力が作用するようにバネが設置されている。
【００２２】
前記作成した電子写真感光体と前記作成した現像剤と前記構成形状の一次帯電部材を例えばレーザービームプリンターに装着して本発明の電子写真装置とする。
【００２３】
【実施例】
実施例１
電子写真感光体の作成
リン含有の酸化スズからなるフィラー（粉体抵抗２５Ωｃｍ）１４０重量部とレゾール型フェノール樹脂（商品名プライオーフェンＪ−３２５、大日本インキ化学工業（株）製、固形分７０％）７０重量部と２−メトキシ−１−プロパノール１００重量部とからなる混合溶液を約３時間ボールミルで分散し、調製した塗料を外径３０ｍｍ、長さ２５４ｍｍのアルミニウムシリンダー上に浸漬塗布し、１４０℃で３０分間加熱硬化し、厚み１０μｍの中間層を形成した。
【００２４】
次に、共重合ナイロン（商品名アミランＣＭ８０００、東レ（株）製）１２．５重量部と編成ナイロン（商品名トレジンＥＦ３０Ｔ−Ｐ）３７．５重量部をメタノール５６０重量部及び１−ブタノール２８０重量部の混合液に溶解し、調製した塗料を中間層上に浸漬塗布し、１００℃で１０分間加熱乾燥し、厚み１μｍのバリア層を形成した。
【００２５】
次に、チタニルオキシフタロシアニン顔料１８重量部、ポリビニルブチラール（商品名ＢＸ−１、積水化学工業（株）製）１５重量部とシクロヘキサノン５２０重量部からなる混合液をサンドミルで８時間分散した後、酢酸エチル４８０重量部を加えて電荷発生層用塗料を調製し、上記バリア層上に浸漬塗布し、９０℃で１０分間加熱乾燥し、厚み約０．２μｍの電荷発生層を形成した。
【００２６】
次に、下記構造式のトリアリールアミン化合物７０重量部
【００２７】
【外１】
【００２８】
次いで、平均粒径０．０２μｍのアンチモン含有酸化スズ微粒子（商品名Ｔ−１、三菱マテリアル（株）製）１００重量部、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン（信越化学（株）製）３０部、９５％エタノール５％水溶液３００重量部をミリング装置で１時間ミリング処理した後、溶液をろ過、エタノール洗浄後、乾燥（１２０℃で１時間の加熱処理）により微粒子の表面処理を行った。
【００２９】
次いで、結着樹脂として下記構造式で示されるアクリル系硬化性モノマー２５部、
【００３０】
【外２】
【００３１】
現像剤の作成
スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体（モノマー重量比８０：１９．５：０．５、重量平均分子量（Ｍｗ）３０万）１００重量部、低分子量エチレン−プロピレン共重合体３重量部、カーボンブラック３重量部とサリチル酸クロム錯体２重量部をブレンダーでよく混合した後、１５０℃に設定した２軸混練押出機にて混練した。
【００３２】
得られた混練物を冷却し、カッターミルにて粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕粉を固定壁型風力分級機で分級して分級粉を生成した。更に、得られた分級粉をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（エルボジェット分級機、日鉄鉱業（株）製）で超微粉及び粗粉を、同時に厳密に分級除去して負帯電性絶縁性の黒色の現像剤粒子の粉体を得た。
【００３３】
得られた黒色の現像剤粒子の粉体１００部と負帯電性疎水性乾式シリカ微粉体（ＢＥＴ比表面積３００ｍ２／ｇ）０．６部とをヘンシェルミキサーで混合し、現像剤粒子表面にシリカ微粉体を有する現像剤を調製した。なお、この現像剤粒子は、磁性体等の金属成分を含有していないため、表面に金属粒子が露出することはない。
【００３４】
一次帯電部材の構成と形状
一次帯電部材の構成は、一般の製品に組み込まれる部材と同様であるが（金属芯棒に低抵抗層、高抵抗層と表面層を塗布）、形状は中心角が６０度で半径が１５ｍｍの扇形柱とした。なお、一次帯電部材は扇の中心点で保持され、感光体に対して垂直方向及び感光体の回転方向と逆方向の２方向から軽く力が作用するようにバネが設置されている。なお、図１に帯電部材が扇柱状の場合の帯電装置と感光ドラムの組み合わせた例を掲げた。１は感光ドラム、２は帯電装置、３は感光層、４はアルミ基体、５はアース、６はドラム回転方向、７は金属芯棒、８は導電ゴム９は加圧バネ、１０は給電部を示す。
【００３５】
前記作成した電子写真感光体と前記作成した現像剤と前記構成形状の一次帯電部材を装着したレーザービームプリンター（ヒューレットパッカード社製Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ４）を直流電圧６５０Ｖ、交流電流５００μＡ、交流周波数２３０Ｈｚの一次帯電条件に設定した。
【００３６】
この本体を温度３０℃／湿度８０％の環境下で格子画像を連続して６０００枚出力した。そして連続出力の最後にベタ黒を出力し、白抜け画像欠陥の程度を評価し、また、連続出力の前後に横２ドット３スペースのレーザー照射パターンでハーフトーン画像を出力した。このように出力した画像のモアレと画像欠陥の程度を評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
実施例２
実施例１における電子写真感光体と、実施例１における現像剤と、半径３０ｍｍで中心角が３０度である以外は実施例１における一次帯電部材と同様の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
比較例１
保護層を設けない他は、実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体（感光体表面での水との接触角は８０度）と現像剤粒子が磁性体粒子（Ｆｅ３Ｏ４）を３０ｗｔ％含有している他は、実施例１におけると同様にして作成された現像剤（現像剤粒子表面に磁性体微粒子が観察される）と半径６．２５ｍｍの一次帯電ローラーを感光体に従動させる構成を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
比較例２
保護層を設けない他は、実施例１におけると同様にして作成された感光体（感光体表面での水との接触角は８０度）と実施例１におけると同様にして作成された現像剤と実施例１におけると同様の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４０】
比較例３
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、現像剤粒子が磁性体粒子（Ｆｅ３Ｏ４）を３０ｗｔ％含有している他は実施例１における現像剤と同様にして作成された現像剤（現像剤粒子表面に磁性体微粒子が観察される）と、実施例１におけると同様の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４１】
比較例４
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、実施例１におけると同様にして作成された現像剤と、半径６．５ｍｍの一次帯電ローラーを感光体に従動させる構成を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４２】
比較例５
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、実施例１におけると同様にして作成された現像剤と、半径１３．５ｍｍで中心角が６０度である他は実施例１におけると同様の構成の一次帯電部材を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例６
実施例１におけると同様にして作成された電子写真感光体と、実施例１におけると同様にして作成された現像剤と、半径１３．５ｍｍの一次帯電ローラーを感光体に従動させる構成を組み合わせて、実施例１と同様に画像を出力し、評価した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【発明の効果】
本発明は、直流電圧に交流電圧を重畳した一次帯電部材を感光体に接触させて帯電する方式の電子写真装置において、低表面エネルギー感光体と従来より径が大きい一次帯電部材を組み合わせて用いることにより、ハーフトーン画像でのモアレをほぼ弊害なく防ぐことができ、また、このような系において感光体表面の傷や現像剤の感光体表面への固着が発生する場合でも、金属磁性体を含有しない現像剤を更に組み合わせることにより、これ等の問題を回避できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 帯電部材が扇柱状の場合の帯電装置と感光ドラムを組み合わせた装置の例である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 感光層
４ アルミ基体
５ アース
６ ドラム回転方向
７ 金属芯棒
８ 導電ゴム
９ 加圧バネ
１０ 給電部
Claims (1)
- 基体としての直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダーおよび最表面に形成された水との接触角が９０度以上である保護層を有する電子写真感光体と、
該電子写真感光体に直接接触させた半径が１５ｍｍ以上で中心角が３０度以上６０度以下の扇柱状の一次帯電部材を有し、該一次帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することによって該電子写真感光体を一次帯電させる帯電装置と、
金属成分を含有しない現像剤粒子の表面にシリカ微粉体を有させてなる現像剤と
を有する電子写真装置であって、
該一次帯電部材は、扇の中心点を通る金属芯棒を中心として回動自在であり、かつ、加圧バネによって該電子写真感光体に対して押圧されるとともに別の加圧バネによって該電子写真感光体の回転方向の逆方向から押圧されることにより、該電子写真感光体上を摺動可能とされている電子写真装置。
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