(57)【要約】【課題】高温高湿時の画像欠陥の防止と画像再現性向上とを両立する事のできる電子写真用感光体、プロセスカートリッジ、電子写真装置を提供する。【解決手段】チタニウムの塩またはジルコニウムの塩を含有する酸性水溶液で化成処理し得られたアルミニウム基体を用いて作成した電子写真用感光体を用い、非露光時の感光層にかかる電界強度が±２５Ｖ／μｍ以下で使用する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電、露光及び現像の行程を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、導電性基体表面にアルミニウム、酸素及びチタニウム、またはアルミニウム、酸素及びジルコニウムを含有する事を特徴とする電子写真感光体を有し、また、現像位置における非露光時の感光層にかかる電界強度が±２５Ｖ／μｍ以下である事を特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
基体の表面が更にリンを含有することを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
基体の表面が更にフッ素を含有することを特徴とする請求項１，２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
基体の表面が化成処理による化成皮膜であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
現像位置における非露光時の感光層にかかる電界強度が±２０Ｖ／μｍ以下で使用される事を特徴とする請求項１〜４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
帯電、露光及び現像の行程を少なくとも有する電子写真装置において、導電性基体表面にアルミニウム、酸素及びチタニウム、またはアルミニウム、酸素及びジルコニウムを含有する事を特徴とする電子写真感光体を有し、また、現像位置における非露光時の感光層にかかる電界強度が±２５Ｖ／μｍ以下である事を特徴とする電子写真装置。
【請求項７】
基体の表面が更にリンを含有することを特徴とする請求項６に記載の電子写真装置。
【請求項８】
基体の表面が更にフッ素を含有することを特徴とする請求項６，７に記載の電子写真装置。
【請求項９】
基体の表面が化成処理による化成皮膜であることを特徴とする請求項６〜８に記載の電子写真装置。
【請求項１０】
現像位置における非露光時の感光層にかかる電界強度が±２０Ｖ／μｍ以下で使用される事を特徴とする請求項６〜９に記載の電子写真装置。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれかに記載のプロセスカートリッジに用いられることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項１２】
請求項６乃至１０のいずれかに記載の電子写真装置に用いられることを特徴とする電子写真感光体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロセスカートリッジ、電子写真装置及びそれらに用いられる電子写真感光体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真装置は、ネットワークの出力端末としての需要も増加し、大きな広がりを見せている。
【０００３】
この電子写真装置で行われるプロセスは、感光体表面の帯電、像露光による静電潜像の形成、潜像のトナーによる現像、トナー像の出力紙への転写、トナーの定着による画像形成プロセス等からなる。
【０００４】
この電子写真プロセスに必須である感光体は、無公害で安価、材料設計の柔軟性がある等の点から有機系の化合物を用いる感光体が主流となっている。
【０００５】
一方、最近は、デジタル化が進み、パソコン等で編集した高精細画像を出力する機会も増え、出力画像の高品位化が求められており、画像欠陥防止や画像再現性の向上が必須となっている。
【０００６】
画像欠陥を防止する方法としては、プロセス条件を変えることが必要となる。例えば、高温高湿下での黒点状画像欠陥を防止するには帯電電位を下げ、感光体の単位膜厚当たりの電界強度を小さくし、支持体からのキャリア注入を防ぐという方法がある。
【０００７】
しかし、帯電電位を下げた場合、感光体の電荷発生層からの電荷の吐き出し効果が弱まることにより、残留電位が上昇し、画像再現性、特に高濃度領域のドット再現性を悪化させてしまい、画像欠陥の防止と画像再現性向上との両立が困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明は高温高湿時の画像欠陥の防止と画像再現性向上とを両立する事のできる電子写真用感光体、プロセスカートリッジ、電子写真装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、化成処理を施したアルミ基体を用いた電子写真用感光体を用いると、帯電電位を下げた場合でも、大きな残電の上昇を引き起こすことが無いために、高温高湿時の画像欠陥の防止と画像再現性とを両立する事を見出した。
【００１０】
即ち、前記課題を解決するための手段は、チタニウムの塩またはジルコニウムの塩を含有する酸性水溶液で化成処理し得られたアルミニウム基体を用いて作成した電子写真用感光体を用い、非露光時の感光層にかかる電界強度が±２５Ｖ／μｍ以下で使用することを特徴とするプロセスカートリッジ及び電子写真装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における化成処理とは、陽極酸化のように電気的外力を加えることなく、基体を特定の溶液に接触させることにより、基体上に特定組成の皮膜を形成する処理である。
【００１２】
本発明に用いる金属塩の金属は、チタニウム及びジルコニウムであり、これらとアルミニウム及び酸素が共存した本発明の化成皮膜を有するアルミニウム基体は、電子写真感光体用の基体として、極めて優れた特性を有する。
【００１３】
添加するチタニウムの塩及びジルコニウムの塩はフッ素化合物であることが好ましい。チタニウムの塩としてはチタニウムフッ化水素酸及びそのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩及び硫酸チタニウム等が挙げられ、ジルコニウムの塩としてはジルコンフッ化カリウム及びジルコニウム硫酸塩等が挙げられる。酸性水溶液中の金属塩の濃度は、金属の量で０．０１ｇ〜２ｇ／リットルの範囲であることが好ましい。
【００１４】
また、酸性水溶液中のフッ素イオンの濃度は、０〜１０ｇ／リットルの範囲であることが好ましい。この範囲では基体表面のエッチング反応が適度に起こり、均一な皮膜が生成し易い。
【００１５】
本発明の酸性水溶液のｐＨは、アンモニアや水酸化ナトリウム等により、１．０〜５．５の範囲に調整することが好ましい。
【００１６】
ｐＨ１．０未満ではエッチング反応が激しく起こり、良好な皮膜を得にくく、ｐＨ５．５を超えると皮膜の生成速度が低く、薄い皮膜しか得られにくいために、本発明の顕著な効果が得られにくい。
【００１７】
本発明においては、反応が安定に行われるという点で、酸性水溶液を３０〜９０℃に加温して用いることが好ましい。
【００１８】
基体を酸性水溶液に接触させる方法は、浸漬法及びスプレーによる噴霧法等いずれの方法でも良いが、生産効率の点で浸漬法であることが好ましい。
【００１９】
化成処理後の基体は洗浄され、乾燥されてから使用される。
【００２０】
本発明においては、耐食性や塗膜の密着性の点で、酸性水溶液が更にリン酸、リン酸塩、タンニンまたはタンニン酸を含有することが好ましい。
【００２１】
リン酸及びリン酸塩としては、リン酸またはそのナトリウム、カリウム及びアンモニウム塩やピロリン酸、トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸及びそれらのナトリウム塩やカリウム塩といったアルカリ金属塩の縮合リン酸塩等が挙げられる。また、フィチン酸、ニトロジエタノールエチレンホスホン酸、２−ヒドロキシエチルメタクリル−１−アシッドホスホン酸、２−エチルヘキシルアシッドホスホン酸及びエタン−１−ヒドロキシ−１，１−ジホスホン酸等の有機リン酸化合物を使用することもできる。
【００２２】
酸性水溶液中のリン酸またはリン酸塩の濃度は、リン酸イオンに換算して０．０５〜５０ｇ／リットルの範囲であることが好ましい。この範囲においては、特に均一で良好な化成皮膜が得られ、また、処理液の安定性も特に良好である。
【００２３】
タンニンまたはタンニン酸としては、ケプラチョ、デプジト、支那産タンニン酸、トルコ産タンニン酸、ハマメリタンニン酸、ケプリン酸、スマックタンニン、五倍子タンニン及びエラーグ酸タンニン等が挙げられる。
【００２４】
酸性水溶液中のタンニンまたはタンニン酸の濃度は、０．１〜１０ｇ／リットルの範囲であることが好ましい。
【００２５】
また、本発明においては、酸性水溶液が、フッ酸、ホウフッ酸、ケイフッ酸及びそれらの塩を含有することが好ましい。これらはアルミニウム基体の化成処理を行う際に、基体表面をエッチングする機能を有するので、非常に均一な化成皮膜を得ることができる。
【００２６】
以上のことから、本発明の化成皮膜中にはリン及びフッ素が含有されていることが好ましい。
【００２７】
アルミニウム基体は、アルミニウムであれば特に限定されるものではなく、純アルミニウム及びＡｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系及びＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系等のアルミニウム合金が挙げられる。より具体的には、ＪＩＳ　Ａ　６０６３等の６０００系アルミニウム合金やＪＩＳ　Ａ　３００３等の３０００系アルミニウム合金等を用いることができる。形状も特に限定されないが、ドラム状であることが好ましい。
【００２８】
次に、本発明に用いる電子写真感光体の感光層について説明する。
【００２９】
本発明の感光層の構成は、電荷発生物質と電荷輸送物質の両方を同一の層に含有する単層型、及び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積層型に大別される。
【００３０】
以下、積層型の感光層を有する電子写真感光体について説明する。
【００３１】
感光体の構成としては、基体上に電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に積層したものと、逆に電荷輸送層及び電荷発生層の順に積層したものがある。
【００３２】
電荷輸送層は、主鎖または側鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレン及びフェナントレン等の構造を有する多環芳香族化合物；インドール、カルバゾール、オキサジアゾール及びピラゾリン等の含窒素環化合物；ヒドラゾン化合物及びスチリル化合物等の電荷輸送物質を成膜性を有する樹脂に溶解した溶液を塗布し、乾燥することによって形成する。
【００３３】
成膜性を有する樹脂としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸エステル及びポリアリレート等が挙げられる。
【００３４】
電荷輸送層の膜厚は、好ましくは５〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００３５】
電荷発生層は、スーダンレッド及びダイアンブルー等のアゾ顔料；ピレン、キノン及びアントアントロン等のキノン顔料；キノシアニン顔料；ペリレン顔料；インディゴ及びチオインディゴ等のインディゴ顔料及びフタロシアニン顔料等の電荷発生物質をポリビニルブチラール、ポリスチレン及びポリ酢酸ビニル及びアクリル樹脂等の樹脂に分散した分散液を塗布し、乾燥するか、前記顔料を真空蒸着することによって形成する。
【００３６】
電荷発生層の膜厚は、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは０．０１〜３μｍである。
【００３７】
単層型の感光層は、上記電荷発生物質及び電荷輸送物質を上記樹脂に分散及び溶解した溶液を塗布し、乾燥することによって形成する。感光層の膜厚は、好ましくは５〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００３８】
また、本発明においては、感光層上に保護層を設けても良い。
【００３９】
保護層を構成する材料としては、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリサルホン、ポリアクリルエーテル、ポリアセタール、フェノール、アクリル、シリコーン、エポキシ、ユリア、アリル、アルキッド、ブチラール、フェノキシ、ホスファゼン、アクリル変性エポキシ、アクリル変性ウレタン及びアクリル変性ポリエステル樹脂等が挙げられる。保護層の膜厚は、０．２〜１０μｍであることが好ましい。
【００４０】
以上の各層には、クリーニング性や耐摩耗性等の改善のために、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ素系グラフトポリマー、シリコーン系グラフトポリマー、フッ素系ブロックポリマー、シリコーン系ブロックポリマー及びシリコーン系オイル等の潤滑剤を含有させても良い。
【００４１】
更に、耐候性を向上させる目的で、酸化防止剤等の添加物を加えても良い。
【００４２】
また、保護層には、抵抗制御の目的で、導電性酸化スズ及び導電性酸化チタニウム等の導電性粉体を分散しても良い。
【００４３】
図１に本発明のプロセスカートリッジ及び電子写真装置の概略構成を示す。
【００４４】
図において、１はドラム状の本発明の電子写真感光体であり、軸２を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。感光体１は、回転過程において、一次帯電手段３によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段（不図示）からの露光光４を受ける。こうして感光体１の周面に静電潜像が順次形成されていく。
【００４５】
形成された静電潜像は、次いで現像手段５によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不図示の給紙部から感光体１と転写手段６との間に感光体１の回転と同期取り出されて給紙された転写材７に、転写手段６により順次転写されていく。
【００４６】
像転写を受けた転写材７は、感光体面から分離されて像定着手段８へ導入されて像定着を受けることにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００４７】
像転写後の感光体１の表面は、クリーニング手段９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に前露光手段（不図示）からの前露光光１０により除電処理された後、繰り返し画像形成に使用される。
【００４８】
一次帯電手段３は、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器でも良く、ローラ形状、ブレード形状、ブラシ形状等公知の形態が使用される接触型帯電器を用いても良い。接触型帯電器の部材の材料としては、導電性を付与した弾性体が一般的である。接触帯電部材に印加される電圧としては、直流電圧のみでも良く、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧でも良い。ここで言う振動電圧とは、時間とともに周期的に電圧値が変化する電圧であり、交流電圧は、直流電圧のみ印加時における感光体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが好ましい。
【００４９】
接触帯電手段を用いる場合は、前露光は必ずしも必要ではない。
【００５０】
感光体に帯電させる際、非露光時の感光層にかかる電界強度が±２５Ｖ／μｍ以下になる様に帯電させることが好ましく、より好ましくは±２０Ｖ／μｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
本発明においては、上述の電子写真感光体１、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段９等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンター等の電子写真装置本体に対して着脱自在に構成しても良い。例えば、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段９の少なくとも１つを感光体１と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレール１２等の案内手段を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ１１とすることができる。
【００５２】
また、露光光４は、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動等により照射される光である。
【００５３】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
アルミニウム合金ＪＩＳ規格Ａ３００３材をポ−トホ−ル押し出し法によりパイプ状にし、更にダイスによる引き抜き加工を行なうことにより外径３０φｍｍ、内径２８．５φｍｍのＥＤ管（引き抜き管）とした。
【００５５】
これを長さ２６０ｍｍにカットし円筒シリンダ−状基体とした後に、球状アルミナビーズ（昭和タイタニウム製アルミナビーズＣＢ−Ａ２０Ｓ）を用いて液体ホーニング処理を行った。
【００５６】
この基体を界面活性剤により脱脂洗浄した後、前処理として６０℃に加熱した２０％硫酸溶液に３分間揺動しながら浸漬することによって表面のエッチング処理を行った。
【００５７】
次に有機リン酸としてフィチン酸、及び金属の塩としてチタニウムフッ化水素酸及びチタンフッ化アンモニウム等を含有するノンクロメ−ト化成処理液（商品名：パルコ−ト３７５３、日本パ−カライジング株式会社製、ｐＨ３．８）を４２℃の温度に保ち、この処理液中に上記エッチングしたアルミニウムシリンダ−を浸漬し、２分間化成処理を行った後純水洗浄し自然乾燥させた。
【００５８】
この表面を走査型オージェ電子分光分析装置で測定を行ったところ、Ａｌ，Ｔｉ，Ｏ，Ｐ，Ｆ元素が検出された。
【００５９】
次に、電荷発生材料として下記構造式（１）チタニルオキシフタロシアニン５重量部、ブチラール樹脂（積水化学（株）製：エスレックＢＭ−２）４重量部とシクロヘキサノン３０重量部をボールミル分散機で４時間分散した後、テトラヒドロフラン６０重量部を更に加えて希釈した。この分散液を先に形成した下引層の上に浸漬コーティング法で塗工し、乾燥して電荷発生層を形成した。この時の膜厚は０．２μｍであった。
【外１】
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【００６０】
次に下記構造式（２）の電荷輸送材料４００重量部、ポリカーボネート樹脂（帝人製Ｃ−１４００）５００重量部、テトラヒドロフラン３３００重量部及びトルエン５００重量部の均一溶液を調製し、これを前記電荷発生層上に浸漬法で塗布し、１２０℃で３０分間乾燥して膜厚１９．５μｍの電荷輸送層を設け、電子写真用感光体を作製した。
【外２】
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【００６１】
（実施例２）
電荷発生材料として下記構造式（３）のヒドロキシガリウムフタロシアニンを用いた以外は実施例１と同様に電子写真用感光体を作成した。
【外３】
2004037641.tif 000005
【００６２】
（実施例３）
電荷輸送材料として下記構造式（４）のトリアリールアミン化合物を用いた以外は実施例１と同様に電子写真用感光体を作成した。
【外４】
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【００６３】
（実施例３）
電荷輸送材料として下記構造式（５）のヒドラゾン化合物を用いた以外は実施例１と同様に電子写真用感光体を作成した。
【外５】
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【００６４】
（実施例５〜８）
電荷輸送層の膜厚を２４．５μｍにした以外は実施例１〜４と同様に電子写真用感光体を作成した。
【００６５】
（比較例１）
実施例１と同様に電子写真用感光体を作成した。
【００６６】
（比較例２）
アルコール可溶性ポリアミド樹脂（アミランＣＭ８０００：東レ（株）製）４０部をメタノ−ル２６０部，ブタノ−ル４０部の混合溶媒に溶解し、下引層用塗布液を調製した。
【００６７】
この塗布液を、化成処理を施していないアルミニウムシリンダー上に浸漬塗布法で塗布し、１００℃で５分間熱風乾燥して、膜厚０．８μｍの下引層を形成した。
【００６８】
電荷発生層の作成以降は実施例１と同様に電子写真用感光体を作成した。
【００６９】
（比較例３）
比較例２と同様に下引層を形成した以外は、実施例３と同様に電子写真用感光体を作成した。
【００７０】
（比較例４）
比較例２と同様に下引層を形成した以外は、実施例４と同様に電子写真用感光体を作成した。
【００７１】
以上のようにして得た本発明の感光体と比較用の感光体をプロセスカートリッジに装着後、光量及び感光体帯電ＤＣ成分可変に改造した日本ヒューレットパッカード社製プリンター、レーザージェット４０５０に装着して高温高湿（温度３２．５℃／湿度８５％）で出力を行ない、電子写真特性及び画像特性を評価した。これらの結果を表１に示す。
【００７２】
何れも感光体暗部電位と現像バイアスの差は７０Ｖ。画像出力時は表１に示した明部電位Ｖｌを示すように光量を調節している。また、０．７μＪ／ｃｍ２照射時の明部電位をＶｒとし、残留電位とみなした。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
【発明の効果】
本発明のプロセスカートリッジ、電子写真装置及びそれらに用いられる電子写真感光体によれば、帯電電位を下げた場合でも、大きな残電の上昇を引き起こすことが無いために、高温高温高湿時の画像欠陥の防止と画像再現性とを両立できることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロセスカートリッジ及び電子写真装置の概略構成図。
【図１】
2004037641.tif 000009