(57)【要約】【課題】高耐久の感光体を使用してもクリーニング性の劣化やフィルミングの発生がなく、かつ、感光体の残留電位による異常画像の発生を抑制して高画質の画像が長期に亘り安定して得られる画像形成装置等を提供する。【解決手段】導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層及び架橋型電荷輸送層を順次積層した感光体、該感光体表面に近接配置された帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段を備えた画像形成装置であって、架橋型電荷輸送層は、少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とを反応して形成されると共に、帯電開始前に感光体表面をプレ帯電させて感光体残留電位を除電するプレチャージ手段が感光体の回転方向に対してクリーニング手段の上流側で、かつ、転写手段の下流側に設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層及び架橋型電荷輸送層を順次積層した感光体、該感光体表面に近接配置された帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段を備えた画像形成装置であって、
前記画像形成装置はさらにプレチャージ手段を有し、
前記架橋型電荷輸送層は、少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とを反応して形成されると共に、帯電開始前に前記感光体表面をプレ帯電させて感光体残留電位を除電する前記プレチャージ手段が前記感光体の回転方向に対して前記クリーニング手段の上流側で、かつ、前記転写手段の下流側に設置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ラジカル重合性モノマーまたは前記ラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記プレチャージ手段は、前記感光体と非接触であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記プレチャージ手段は、ローラ形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記プレチャージ手段は、直流成分にさらに交流成分を重畳した電圧を印加して前記感光体の表面電位をプレチャージするＡＣ帯電方式であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記プレチャージ手段に印加されるＡＣ電圧は、前記感光体からアースに流れる電流値で制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記プレチャージ手段による帯電のON/OFFタイミングは、感光体帯電領域の露光手段先端がプレチャージ手段へ突入するタイミングもしくは先端が突入するよりも早いタイミングでONし、感光体上露光領域の後端がプレチャージ手段を通過後のタイミングもしくは後端がプレチャージ手段通過後よりも遅いタイミングでOFFすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記架橋型電荷輸送層は、膜厚が１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記架橋型電荷輸送層は、１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．０５〜１．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置に使用されている電子写真感光体及びプレチャージ手段と、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを組み合わせて構成され、画像形成装置本体に脱着可能に設置されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及び該画像形成装置に使用されるプロセスカートリッジに関する。さらに詳しくは高耐久の感光体を使用するにもかかわらず長期にわたり高画質の画像を安定して供給することができる画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いる画像形成装置の感光体としては、それまでのセレン膜を真空蒸着法により作製した無機感光体に比べ、コストが低い、毒性が殆どない、成膜性が容易であるなどの多くのメリットから、いわゆる有機感光体が主流となっている。そして、この有機感光体の中でも、導電性基体上にいわゆる電荷発生層、電荷輸送層を積層した積層タイプが主として採用されている。
【０００３】
しかし、有機感光体は、繰り返し使用によって感光体の膜削れが発生しやすく、感光層の膜削れが進むと、感光体の帯電電位の低下や光感度の劣化、感光体表面のキズなどによる地汚れ、画像濃度低下、あるいは画質劣化が促進される傾向が強いことから、感光層の耐摩耗性や耐傷性の向上が望まれていた。
【０００４】
さらに、近年では電子写真装置の高速化、あるいは装置の小型化に伴う感光体の小径化によって、さらに高速化やフルカラー化、メンテナンスフリーの動きもあって感光体の耐摩耗性向上が必要不可欠なものになってきている。したがって、有機系の電子写真感光体においては、特に高画質化と高耐久化を両立させることが最重要課題として挙げられている。
【０００５】
そうした課題を解決するため、電荷輸送層中に種々の物質を添加することで感光体表面の物性を改善し、画質としての耐久性を向上させることが試みられている。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、感光層中にエポキシ化合物と、特定の構造を有するヒンダードアミン化合物又は特定の構造を有するヒンダードフェノール化合物を含有させることで、繰り返し使用しても帯電電位、残留電位等の電気特性が変化せず、また感度、文字太り、画像ボケ等の画像特性も安定して変化しない耐久性の優れた電子写真感光体を得ることができると開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、感光層の表面層に潤滑剤としてポリ四フッ化エチレン粉体を含有させ、かつ、ジ低級アルキルアミノフェニル基を有し、（Ｃ6Ｈ5）2（Ｃ6Ｈ5Ｐ−ＮＲ2）2の構造式を有する４，４−ジフェニル−１，１−ジ（Ｐ−ジ低級アルキル置換アミノフェニル）−ブタジエンを電荷輸送物質として含有させることで摺擦による表面の摩耗やひっかき傷の発生等に対して耐久性を有し、かつ、画像ボケのない高品位の画像が得られる高耐久性を有する電子写真感光体、のみならずクリーニング性が良好で感光体表面層へのトナー付着のない高耐久性を有する電子写真感光体を得ることができると開示されている。
【０００７】
また、特許文献４には、導電性支持体上に少なくとも感光層、フィラーを含有する保護層を順次形成してなる電子写真感光体において、前記感光層に有機硫黄系化合物を含有させ、かつ前記保護層にヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を含有させることで、繰り返し使用しても残留電位上昇、あるいは画像ボケなどの異常画像が発生せず、長期にわたり高画質な画像が安定に得られる高耐久の感光体を得ることができると開示されている。
【０００８】
しかしながら、これら公知技術のいずれも、感光体の帯電電位の低下や光感度の劣化、感光体表面のキズなどによる地汚れ、画像濃度低下あるいは画質劣化の防止、特に高画質化と高耐久化の両立という点で不充分なものであった。
例えば、特許文献３に記載の方法では、ポリ四フッ化エチレン粉体は低表面エネルギーのポリマーであることから溶媒に不溶であり、分散性も不良であることから、平滑な感光体表面を得ることが困難である。また、分散剤等で分散性を向上させることはできるが、得られた塗膜は、屈折率が小さいことから光散乱が生じ易く、それによる潜像の劣化を生じる問題があり、画像ボケも発生しやすい。
また、特許文献４に記載の方法では、画質の高耐久化に対する効果は有するものの、本発明に示す高画質化に対応した画像形成装置に使用される感光体に比較して充分なものではなく、特に高温高湿下で画質の低下が激しくなるものであった。
【０００９】
一方、感光層の耐摩耗性を改良する技術としては、（１）架橋型電荷輸送層に硬化性バインダーを用いたもの（例えば、特許文献５参照）、（２）高分子型電荷輸送物質を用いたもの（例えば、特許文献６参照）、（３）架橋型電荷輸送層に無機フィラーを分散させたもの（例えば、特許文献７参照）等が挙げられる。
これらの技術のうち、（１）の硬化性バインダーを用いたものは、電荷輸送物質との相溶性が悪いためや重合開始剤、未反応残基などの不純物により残留電位が上昇し画像濃度低下が発生し易い傾向がある。また、（２）の高分子型電荷輸送物質を用いたものは、ある程度の耐摩耗性向上が可能であるものの、有機感光体に求められている耐久性を十二分に満足させるまでには至っていない。また、高分子型電荷輸送物質は材料の重合、精製が難しく高純度なものが得にくいため材料間の電気的特性が安定しにくい。更に塗工液が高粘度となる等の製造上の問題を起こす場合もある。（３）の無機フィラーを分散させたものは、通常の低分子電荷輸送物質を不活性高分子に分散させた感光体に比べ高い耐摩耗性が発揮されるが、無機フィラー表面に存在する電荷トラップにより残留電位が上昇し、画像濃度低下が発生し易い傾向にある。また、感光体表面の無機フィラーとバインター樹脂の凹凸が大きい場合には、クリーニング不良が発生し、トナーフィルミングや画像流れの原因となることがある。
このように、前記（１）〜（３）の技術では、有機感光体に求められる電気的な耐久性、機械的な耐久性、画質上の耐久性も含めた総合的な耐久性を十二分に満足するには至っていない。
【００１０】
さらに、前記（１）の耐摩耗性と耐傷性を改良するために多官能のアクリレートモノマー硬化物を含有させた感光体も知られている（特許文献８参照）。しかし、この感光体においては、感光層上に設けた保護層にこの多官能のアクリレートモノマー硬化物を含有させる旨の記載があるものの、この保護層においては電荷輸送物質を含有せしめてもよいことが記載されているのみで具体的な記載はなく、しかも、単に架橋型電荷輸送層に低分子の電荷輸送物を含有させた場合には、上記硬化物との相溶性の問題があり、これにより、低分子電荷輸送物質の析出や、白濁現象が起こり、露光部電位の上昇により画像濃度が低下するばかりでなく機械強度も低下してしまうことがあった。
また、この感光体は、具体的には高分子バインダーを含有した状態でモノマーを反応させるため、３次元網目構造が充分に進行せず、架橋結合密度が希薄となるため飛躍的な耐摩耗性を発揮できるまでには至っていない。
【００１１】
これらに代わる感光層の耐摩耗技術として、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送材及びバインダー樹脂からなる塗工液を用いて形成した電荷輸送層を設けることが知られている（例えば、特許文献９参照）。
このバインダー樹脂は電荷発生層と硬化型電荷輸送層の接着性を向上させ、さらに厚膜硬化時の膜の内部応力を緩和させる役割を果たしていると考えられ、炭素−炭素二重結合を有し、上記電荷輸送剤に対して反応性を有するものと、上記二重結合を有せず反応性を有しないものに大別される。
この感光体は耐摩耗性と良好な電気的特性が両立しており注目されるが、バインダー樹脂として反応性を有しないものを使用した場合においては、バインダー樹脂と、上記モノマーと電荷輸送剤との反応により生成した硬化物との相溶性が悪く、架橋型電荷輸送層中で相分離が生じ、傷やトナー中の外添剤及び紙粉の固着の原因となることがある。
また、前記したように、３次元網目構造が充分に進行せず、架橋結合密度が希薄となるため飛躍的な耐摩耗性を発揮できるまでには至っていない。加えて、この感光体において使用される上記モノマーとして具体的に記載されているものは２官能性のものであり、これらのことから耐摩耗性の点では未だ満足するには至らなかった。また、反応性を有するバインダーを使用した場合においても、硬化物の分子量は増大するものの分子間架橋結合数は少なく、前記電荷輸送物質の結合量と架橋密度との両立は難しく、電気特性及び耐摩耗性も充分とはいえないものであった。
【００１２】
また、同一分子内に二つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を硬化した化合物を含有する感光層も知られている（例えば、特許文献１０参照）。この感光層は架橋結合密度を高められるため高い硬度を有するが、嵩高い正孔輸送性化合物が二つ以上の連鎖重合性官能基を有するため硬化物中に歪みが発生し内部応力が高くなり、架橋表面層が長期間の使用においてクラックや剥がれが発生しやすい場合がある。
【００１３】
更に、同一分子内に二つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物の重合体を含み、かつ感光層の膜厚が５〜１５μｍの範囲のものを製作することも知られている（特許文献１１参照）。但し、膜厚の限定理由は、耐磨耗性、耐傷性に加えて、繰り返し使用時における帯電電位の低下や残留電位の上昇などの感光体静電特性の安定性に関するものであり、画質に関する記述・効果は全く記載されていない。また書き込み光源との組み合わせについても何ら記載されていない。
【００１４】
更にまた、感光体の高耐久化を図るために、表面層に連鎖重合性官能基を有する化合物を重合又は架橋によって硬化させた樹脂を用いることが検討されている（例えば特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４参照）。
【００１５】
また、耐摩耗性向上に対して高耐久性の有機ケイ素系バインダー樹脂含有の感光層ないし表面保護層を設けることが実用化されているが、有機ケイ素系バインダーは吸湿しやすく、画質の低下、特にフィルミングによる画像ボケ、画像流れ等の欠点も生じてしまう。
【００１６】
一方、電子写真装置において、クリーニング装置による残留トナーの機械的掻き取りのみでは感光体表面のクリーニングは十分に行えないため、クリーニングに先立ってＡＣコロナ除電器により残留トナーの除電を行いクリーニング装置によるクリーニング性を高めるようにしていることは一般に知られているところであり、除電器に印加する周波数や電圧を調整したり、或いは除電器の出力をクリーニング装置の使用量に応じて変更可能にしてクリーニング性の増大を図るなどの検討はなされているが（例えば特許文献１５参照）、上述した高耐久化した感光体におけるクリーニング性の問題という観点からは未だ検討されていない。
【００１７】
以上に述べた高画質化と高耐久化を両立させることの困難である理由は、次のように考えられる。
前述したように、高耐摩耗性を実現しようとする試みはこれまで数多くなされており、それによって有機系電子写真感光体の飛躍的な耐摩耗性の向上が実現されてきた。しかし、感光体の長寿命化に伴い感光体残留電位やクリーニング不良による経時での異常画像の発生が顕著に見られる問題が顕在化されてきた。これは、感光体の耐摩耗性の向上に伴い使用期間が長期化することよる感光体残留電位の上昇やクリーニングブレードの劣化などによるクリーニング性能の低下が大きな原因として考えられる。従って、長期にわたり感光体の残留電位の上昇を抑制し、さらにクリーニング性能を維持して、長期にわたり高画質の画像を安定して供給することが重要である。
【特許文献１】特開平１０−１９８０５３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０１３０３号公報
【特許文献３】特開平８−１６０６４８号公報
【特許文献４】特開２００２−１３９８５９号公報
【特許文献５】特開昭５６−４８６３７号公報
【特許文献６】特開昭６４−１７２８号公報
【特許文献７】特開平４−２８１４６１号公報
【特許文献８】特許第３２６２４８８号公報
【特許文献９】特許第３１９４３９２号公報
【特許文献１０】特開２０００−６６４２５号公報
【特許文献１１】特開２００１−１６６５０１号公報
【特許文献１２】特開２００４−３０２４５０号公報
【特許文献１３】特開２００４−３０２４５１号公報
【特許文献１４】特開２００４−３０２４５２号公報
【特許文献１５】特開２００５−７７６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたもので、高耐久の感光体を使用するにもかかわらずクリーニング性の劣化やフィルミングの発生がなく、なおかつ、感光体の残留電位による異常画像の発生を抑制して高画質の画像が長期にわたり安定して得られる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題は次の（１）ないし（１０）の発明（以下、本発明１ないし１０という）によって解決される。
（１）導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層及び架橋型電荷輸送層を順次積層した感光体、該感光体表面に近接配置された帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段を備えた画像形成装置であって、前記画像形成装置はさらにプレチャージ手段を有し、前記架橋型電荷輸送層は、少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とを反応して形成されると共に、帯電開始前に前記感光体表面をプレ帯電させて感光体残留電位を除電する前記プレチャージ手段が前記感光体の回転方向に対して前記クリーニング手段の上流側で、かつ、前記転写手段の下流側に設置されることを特徴とする画像形成装置。
（２）ラジカル重合性モノマーまたは前記ラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基の少なくともいずれかであることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
（３）前記プレチャージ手段は、前記感光体と非接触であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（４）前記プレチャージ手段は、ローラ形状であることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の画像形成装置。
（５）前記プレチャージ手段は、直流成分にさらに交流成分を重畳した電圧を印加して前記感光体の表面電位をプレチャージするＡＣ帯電方式であることを特徴とする前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の画像形成装置。
（６）前記プレチャージ手段に印加されるＡＣ電圧は、前記感光体からアースに流れる電流値で制御することを特徴とする前記（５）に記載の画像形成装置。
（７）前記プレチャージ手段による帯電のON/OFFタイミングは、感光体帯電領域の露光手段先端がプレチャージ手段へ突入するタイミングもしくは先端が突入するよりも早いタイミングでONし、感光体上露光領域の後端がプレチャージ手段を通過後のタイミングもしくは後端がプレチャージ手段通過後よりも遅いタイミングでOFFすることを特徴とする前記（１）ないし（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
（８）前記架橋型電荷輸送層は、膜厚が１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする前記（１）ないし（７）のいずれかに記載の画像形成装置。
（９）前記架橋型電荷輸送層は、１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．０５〜１．０μｍの範囲であることを特徴とする前記（１）ないし（８）のいずれかに記載の画像形成装置。
（１０）（１）ないし（９）のいずれかに記載の画像形成装置に使用されている電子写真感光体及びプレチャージ手段と、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを組み合わせて構成され、画像形成装置本体に脱着可能に設置されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００２０】
前記するように本発明者らは、画像形成装置の感光体を架橋型電荷輸送層とすることで、繰り返し使用による帯電のハザードの影響を低減することが可能となり、従って、帯電生成物の感光体との付着エネルギーを低減し、かつ、持続させることが可能となること、また、架橋型電荷輸送層とすることで耐摩耗性も非常に優れたものとなることを知った。
そして、このような高耐久の感光体を用いて長期間使用することによるクリーニングブレードの劣化などによるクリーニング不良の発生は、帯電プロセスの前に感光体の残留電位を除電するプレチャージ手段を設置することで、感光体上の残トナーと感光体の静電付着力を低下させクリーニン性を向上させることができ、さらには感光体の残留電位を原因とする残像画像の発生を抑制することができること、また、それらを組み合わせることによって長期に渡り高画質の画像を安定して供給できることを見出した。
プレチャージャ方式にはコロナ帯電方式に比べてオゾンやＮＯｘの発生量が極めて少ない方式を採用し、かつ、プレチャージの駆動タイミングを必要最小限とすることによってオゾンやＮＯｘガスの影響を軽減し、更に感光体に対して帯電部材を近接配置させることにより、帯電部材の汚染及びそれに由来する画質劣化の影響を軽減した。
【発明の効果】
【００２１】
本発明１の画像形成装置によれば、特定の構成の架橋型電荷輸送層を有する感光体を用い、帯電開始前に感光体表面をプレ帯電させて感光体残留電位を除電するためのプレチャージ手段をクリーニング手段の上流側で、かつ、転写手段の下流側に設置することから、高耐久性の感光体を使用しても経時における感光体の残留電位を除電することができ、残留電位を原因とする残像の発生が防止されると共にトナーと感光体の静電的な付着力が弱められてクリーニング性が向上し、長期にわたり高画質の画像が安定して得られる画像形成装置を提供することができる。
【００２２】
本発明２の画像形成装置によれば、ラジカル重合性化合物のラジカル重合官能基が、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であることから、架橋型電荷輸送層の耐磨耗性を向上することができる。
【００２３】
本発明３の画像形成装置によれば、プレチャージ手段を非接触方式にすることから、感光体上の残トナーや異物がプレチャージ手段を汚すことなく使用することができる。
【００２４】
本発明４の画像形成装置によれば、プレチャージ手段をローラ形状にすることから、コロナ放電器とくらべ小型化、低コスト化、印加バイアスを低減でき、さらにはオゾン発生量を低減することができる。
【００２５】
本発明５の画像形成装置によれば、プレチャージ手段をＡＣ帯電方式にすることから、環境によらず均一で安定した帯電を行うことができる。
【００２６】
本発明６の画像形成装置によれば、プレチャージ手段へ印加するＡＣ電圧の制御（バイアス制御）を、感光体からアースに流れる電流値で行うことから、感光体への放電が過剰とならないように制御でき、感光体の放電や感光体からプレチャージ手段へ異物の付着を抑制することができる。また、感光体からアースへの電流で制御することから、感光体への放電をむらのないもとすることができるため、感光体の帯電を安定して行うことができる。
【００２７】
本発明７の画像形成装置によれば、感光体上へのプレチャージタイミングを最適化することから、感光体上のプレチャージを必要とする領域をムラなく効率良く帯電させることができ、放電による感光体の劣化を最小限に抑えることができる。また、無駄なエネルギー消費を抑制し、画像形成装置の消費エネルギーを低減することができる。
【００２８】
本発明８の画像形成装置によれば、架橋型電荷輸送層は膜厚が１μｍ以上、１０μｍ以下であることから、架橋型電荷輸送層の耐磨耗性を向上させ、安定化することができる。
【００２９】
本発明９の画像形成装置によれば、架橋型電荷輸送層は１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．０５〜１．０μｍであることから、感光体のクリーニング性を向上することができる。
【００３０】
本発明１０のプロセスカートリッジによれば、特定の構成の架橋型電荷輸送層を有する感光体とプレチャージ手段を備えることから、高耐久の感光体を使用しても経時によるクリーニング性の低下や異常画像の発生を抑制し、長期にわたり高画質の画像を安定して得られるプロセスカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の画像形成装置における各手段のレイアウトを示す。図１に示すように、本発明の画像形成装置は円筒状の感光体の周囲に該感光体表面に近接配置された帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を備え、さらにプレチャージ手段が具備されている。
本発明の画像形成装置は、このようにプレチャージ手段を備えることで、感光体の残留電位を除電することができ、残留電位を原因とする残像の発生を防止し、高耐久の感光体を使用しても経時での異常画像の発生を抑制し、長期にわたり高画質の画像を安定して得ることができる。
【００３２】
本発明では、高耐久の感光体として、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層及び架橋型電荷輸送層を順次積層し、該架橋型電荷輸送層は、少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと１官能の電荷輸層性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化することにより形成した。
【００３３】
前記電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ＨＰＡ（アルキレン）変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ（エチレンオキシ）変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＰＯ（プロピレンオキシ）変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＨＰＡ変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＴＴＡ）、グリセロールトリアクリレート、ＥＣＨ（エピクロロヒドリン）変性グリセロールトリアクリレート、ＥＯ変性グリセロールトリアクリレート、ＰＯ変性グリセロールトリアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート（ＤＴＭＰＴＡ）、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ＥＯ変性リン酸トリアクリレート、２，２，５，５−テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートなどが挙げられる。これらは、１種単独で、又は２種類以上を併用して用いることができる。前記変性を行なった理由はモノマーの粘度を下げ、扱い易くするためである。
【００３４】
また、前記１官能の電荷輸層性構造を有するラジカル重合性化合物としては、例えばトリアリールアミン、ヒドラゾン、ピラゾリン、カルバゾールなどの正孔輸送性構造、縮合多環キノン、ジフェノキノン、シアノ基やニトロ基を有する電子吸引性芳香族環などの電子輸送構造を有しており、かつ、１個のラジカル重合性官能基を有する化合物を指す。このラジカル重合性官能基としては特にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が有用である。また電荷輸送性構造としてはトリアリールアミン構造が効果が高い。
【００３５】
次に、前記プレチャージ手段は、汚染されることを防止するために非接触とすることが好ましい。非接触方式にすることで感光体上の残トナーや異物がプレチャージ手段を汚すことなく使用することができる。
【００３６】
また、前記プレチャージ手段は、感光体表面のプレチャージの安定化を図るために、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加して、前記感光体の表面電位のプレチャージを行うＡＣ帯電方式であることが好ましい。ＡＣ帯電方式にすることにより、環境によらず均一に安定した帯電を行うことができる。
【００３７】
また、前記プレチャージ手段は、チャージ手段の小型化、低コスト化、印加バイアスの低減、オゾンの発生量を低減するために、プレチャージ手段をローラ形状にすることが好ましい。ローラ形状にすることで、コロナ放電器と比べ、小型化、低コスト化、印加バイアスを低減でき、さらにはオゾンの発生量を低減することができる。
【００３８】
また、前記プレチャージ手段は、感光体残留電位による残像の発生を防止し、感光体上のクリーニング性を向上させるために、図１に示すように、感光体の回転方向に対して前記クリーニング手段の上流側で、前記転写手段の下流側に設置されることが好ましい。このような設置箇所とすることによって転写後の感光体上の残留電位を除電し残像画像の発生が防止される。また、クリーニング前に感光体の残留電位を除電することから、トナーと感光体の静電的な付着力を弱めてクリーニング性を向上させることができる。
【００３９】
また、前記プレチャージ手段は、放電による感光体の劣化とプレチャージ手段への汚れ付着を抑制するために、プレチャージ手段の印加ＡＣ電圧の制御を感光体からアースに流れる電流値で制御することが好ましい。
図２は、その電流制御方法を示すもので、狙いの電流値となるように感光体ドラムからアースに流れる電流を測定しプレチャージ用ローラへの印加ＡＣ電位を制御する。
バイアス制御を感光体に流れる電流値で制御することで、感光体への放電が過剰とならないように制御でき、感光体の放電や感光体からのプレチャージ手段への異物の付着を抑制することができる。
【００４０】
また、前記プレチャージ手段による帯電のＯＮ／ＯＦＦタイミングは、感光体帯電領域の露光部先端がプレチャージ部へ突入する時、もしくは先端が突入するよりも早いタイミングでＯＮし、感光体上露光領域の後端がプレチャージ部を通過後、もしくは後端がプレチャージ部通過後よりも遅いタイミングでＯＦＦすることが好ましい。
図３は、そのプレチャージ手段のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示す。
プレチャージ手段の帯電開始は遅くとも感光体上の露光開始部がプレチャージ部を通過するタイミングであり、帯電終了は早くとも感光体上の露光終了部がプレチャージ部を通過するタイミングとなる。実際のＯＮ／ＯＦタイミングは、露光部−プレチャージ部間距離／プロセス線速から算出される露光部からプレチャージ部へ突入する時間Ｔをもとに、露光開始からＴ秒後にプレチャージ開始、露光終了後からＴ秒後にプレチャージ終了と制御する。
感光体上へのプレチャージタイミングを最適化すると感光体上のプレチャージを必要とする領域を効率よく帯電させることができ、放電による感光体の劣化を最小限に抑える。また、無駄なエネルギー消費を抑制し、画像形成装置の消費エネルギーを低減することができる。
【００４１】
また、前記架橋型電荷輸送層は、前記架橋型電荷輸送層の耐摩耗性を向上させ、かつ、安定化させるために、膜厚を１μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上８μｍ以下とする。
前記架橋型電荷輸送層は１０μｍより厚い場合、クラックや膜剥がれが発生しやすくなる。８μｍ以下にするとクラックや膜剥がれに対する余裕度が向上し、架橋密度を高くすることが可能となり、さらには耐摩耗性を高める材料選択や硬化条件の設定ができる。
表層１μｍ以下ではラジカル重合反応は酸素阻害を受けやすく、すなわち大気に接した表面では酸素によるラジカルトラップの影響で架橋反応が進まなかったり、不均一になりやすくなる。
前記架橋型電荷輸送層は１μｍ以上の膜厚で良好な耐摩耗性、耐傷性を有するが、繰り返しの使用において局部的に下層の電荷輸送層まで削れた部分ができるとその部分の磨耗が増加し、帯電性や感度変動から中間調画像の濃度むらが発生しやすくなる、従って、より長寿命、高画質化のためには、架橋型電荷輸送層の膜厚を２μｍ以上にすることが望ましい。
【００４２】
また、前記架橋型電荷輸送層は、感光体のクリーニング性を向上させるために、１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．０５〜１．０μｍであることが好ましい。
表面粗さＲｚが１．０μｍを上回る場合、クリーニングブレードにおいて微小なトナーのすり抜けが発生しやすくなり、地汚れ、スジ状画像の原因となる。表面粗さＲｚが０．０５を下回る場合にはクリーニングブレードのスリップスティックが過度になり、ブレードの反転やスリップスティックに伴うトナーの振動的なすり抜けによるクリーニング不良が発生するようになる。
【００４３】
また、前記架橋型電荷輸送層に用いられる電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマー及び１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基が、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であることが好ましい。
最上層の架橋型電荷輸送層にアクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基を有するモノマーまたは化合物を反応（重合反応等）させて用いることで３次元の網目構造が発達し、架橋度が非常に高い高硬度の表面層が得られ、高い耐磨耗性を達成することができる。
【００４４】
本発明は、以上述べた画像形成装置の発明に加え、前記感光体とプレチャージ手段を備え、これらと帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段のうちから少なくとも一つを組み合わせて形成し、装置本体に脱着可能に装着できるプロセスカートリッジの発明も含む。
このようなプロセスカートリッジによれば、プレチャージ手段を備えることから、感光体残留電位を除電することができ、トナーと感光体の静電的な付着力を弱めることでクリーニング性を向上させ、さらに残留電位を原因とする残像の発生を防止し、長期にわたり高画質の画像を安定して得ることができる。
【００４５】
以下に本発明を、さらに実施例及び比較例により詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例により限定されて解釈されるものではない。なお特に断わらない限り、部は重量部を意味する。
【実施例１】
【００４６】
φ３０ｍｍ×３４０ｍｍ（直径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ）のアルミニウムシリンダー上にポリアミド樹脂（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ製）の５％メタノール溶液を浸漬法で塗布し、０．３μｍ厚の下引層を設けた。なお、アルミニウムシリンダーには、モアレが発生しないような切削処理を施した。
次に、ＣｕＫαを用いたＸ線回折における回折角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顔料を１０部、ポリカーボネートＺ樹脂（重量平均分子量２８，０００）１０部及びシクロヘキサン６０部を、１φガラスビーズを用いたサンドミル装置で２０時間分散した。この分散液にメチルエチケトン１００部を加えた溶液を、上記下引層上に塗布し、乾燥することによって電荷発生層を形成した。この膜厚は０．１２μｍであった。
【００４７】
次に下記式（１）で示されるトリアリールアミン化合物７部と、下記式（２）で示されるスチリル化合物３部をポリカーボネートＺ樹脂（重量平均分子量８０，０００）１０部及びモノクロルベンゼン６０部に溶解した。この溶液を上記電荷発生層上に塗布し、乾燥することによって電荷輸送層を形成した。乾燥後の膜厚は２０μｍであった。
【００４８】
【化１】
2007271949.tif 000003
【００４９】
【化２】
2007271949.tif 000004
【００５０】
更に、前記電荷輸送層上に下記組成の架橋型電荷輸送層用塗工液をスプレー塗工し、２０分自然乾燥した後、メタルハライドランプ：１６０Ｗ／ｃｍ、照射距離：１２０ｍｍ、照射強度：５００ｍＷ／ｃｍ2、照射時間：６０秒の条件で光照射を行ない、塗布膜を硬化させた。更に１３０℃で２０分乾燥を加え５．３μｍの架橋型電荷輸送層を設け、本発明の電子写真感光体を得た。
〔架橋型電荷輸送層用塗工液〕
電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーとして下記アクリレートを１０部使用した。
トリメチロールプロパントリアクリレート
（日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤ  ＴＭＰＴＡ、
分子量：２９６、官能基数：３官能、分子量／官能基数＝９９）
１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物
（下記構造式（３）の化合物）                                １０部
【００５１】
【化３】
2007271949.tif 000005
光重合開始剤                                                    １部
１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン
（イルガキュア１８４、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）
テトラヒドロフラン                                          １００部
【実施例２】
【００５２】
実施例１の架橋型電荷輸送層の膜厚を１．３μｍにした以外は実施例１と同様にして電子写真感光体を作製した。
【実施例３】
【００５３】
実施例１の架橋型電荷輸送層の膜厚を７．７μｍにした以外は実施例１と同様にして電子写真感光体を作製した。
【実施例４】
【００５４】
実施例１の架橋型電荷輸送層用塗工液に含有させた電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性モノマーを下記のモノマーに換え、１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を下記構造式（４）の化合物、１０部に換え、架橋型電荷輸送層の膜厚を５．４μｍにした以外は実施例１と同様にして電子写真感光体を作製した。
電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性モノマーのラジカル重合性モノマーとして下記アクリレートを１０部使用した。
ペンタエリスリトールテトラアクリレート
（化薬サートマー製ＳＲ−２９５，
分子量：３５２、官能基数：４官能、分子量／官能基数＝８８）
１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物
【００５５】
【化４】
2007271949.tif 000006
【実施例５】
【００５６】
実施例４の架橋型電荷輸送層の膜厚を１．４μｍにした以外は実施例４と同様にして電子写真感光体を作製した。
【実施例６】
【００５７】
実施例４の架橋型電荷輸送層の膜厚を７．７μｍにした以外は実施例４と同様にして電子写真感光体を作製した。
【００５８】
（比較例１）
実施例１において、架橋型電荷輸送層を設けず、電荷輸送層の膜厚を２５μｍとした以外は実施例１と同様にして比較例１の電子写真感光体を作製した。
【００５９】
（比較例２）
実施例１において、電荷輸送層上に、架橋型電荷輸送層を設けず、下記構造式（５）で示されるアクリル系硬化性モノマー２５部、２−メチルチオキサントン２．０部及びトルエン３００部を混合した溶液をスプレー塗布し、乾燥後、高圧水銀灯にて８００ｍＷ／ｃｍ2 の光強度で２０秒間紫外線照射することによって膜厚２．０μｍの保護層を形成した以外は実施例１と同様にして比較例２の電子写真感光体を作製した。
【００６０】
【化５】
2007271949.tif 000007
【００６１】
（比較例３）
実施例１において電荷輸送層まで作製し、この電荷輸送層上に下記組成の接着層用塗布液を塗布して１００℃、３０分の加熱処理を行い、膜厚０．３μｍの接着層を形成した。
〔接着層用塗工液〕
シリルアクリレート（ＰＣ−７Ａ：信越化学工業社製）          ６部
２−ブタノン                                            ２００部
更に、この接着層上に下記のようにして保護層を設けた。
〈保護層〉
メチルシロキサン単位８０モル％、メチル−フェニルシロキサン単位２０モル％からなるポリシロキサンのメタノール溶液にモレキュラーシーブ４Ａを添加し、１５時間静置し脱水処理した。この溶液１０部をトルエン１０部に溶解し、これにメチルトリメトキシシラン１部、ジブチル錫アセテート０．２部を加え均一な溶液にした。
この溶液を乾燥膜厚３μｍの保護層として塗布し、１２０℃、１時間の加熱硬化を行い、比較例３の電子写真感光体を作製した。
【００６２】
（比較例４）
実施例１の架橋型電荷輸送層用塗工液に含有される１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を下記構造式（６）の２官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物１０部に換えた以外は実施例１と同様に比較例４の電子写真感光体を作製した。
２官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物  １０部
【００６３】
【化６】
2007271949.tif 000008
【００６４】
以上のようにして作製した実施例の電子写真感光体１〜６及び比較例の電子写真感光体１〜４を、図１のようにプレチャージ手段を転写プロセスとクリーニングプロセスの間に備え付けたリコー製ＩＰＳＩＯ  ＣＸ４００改造機に装着し、画像評価を行った。
プレチャージ手段の改造としては帯電ローラの両端部（非画像形成領域）には５０μｍ厚のＰＥＴテープを巻き付け固定し、感光体に対し帯電部材を近接配置させた。また、プレチャージ帯電ローラには感光体からアースへ流れ出る電流値が狙いの３００μＡとなるＡＣ（１．３５ｋＨｚ，２．０ｋＶ（peak to peak））＋ＤＣ（０Ｖ）を感光体の露光部先端から後端にかけて印加した。
【００６５】
画像評価は、プレチャージ手段有りと無しの条件で連続してトータル６万枚の印刷を行い、６万枚印刷後において２５℃５０％ＲＨ環境下及び３０℃９０％ＲＨ環境下にて画像評価を行った。また、初期における最上層である架橋表面層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）の評価を行った。
【００６６】
架橋表面層の平均表面粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４規格に準じて測定した１０点平均粗さであり、本発明ではサーフコム１４００Ｄ（東京精密製）を用いて測定した。
【００６７】
これらの結果を表１及び表２に示す。なお、画像のレベルは下記に示す記号によって分類した。
◎：画質低下が認められず良好なレベル
○：画質低下が認められるが問題のないレベル
△：明らかに画質低下が確認できるレベル
×：画質低下が顕著で画像判別が困難なレベル
【００６８】
【表１】
2007271949.tif 000009
【００６９】
【表２】
2007271949.tif 000010
【００７０】
上表より、実施例の感光体を用い、プレチャージ手段を備えた画像形成装置によれば、６万枚印刷後でも画質低下がなく良好な画像が得られることがわかる。また、感光体の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）は、いずれも０．７μｍより小さく、クリーニングブレードにおける微小なトナーのすり抜けの発生などがないことがわかる。
また、プレチャージ帯電ローラにはパワーパックからの出力が２．０ｋＶ（peak to peak）となるＡＣ（１．３５ｋＨｚ）＋ＤＣ（０Ｖ）を印加して、上記と同様の評価を行ったところ、高温高湿下においてフィルミングの発生が顕著となった（帯電ローラと感光体のギャップが帯電ローラの膨張により狭くなり放電が過剰になるため）。さらには、環境の変化に対して感光体表面の帯電が安定せず（帯電ローラと感光体のギャップが環境により変化するため）、画質にムラが発生した。さらに、プレチャージ帯電の印加タイミングを感光体駆動のＯＮ／ＯＦＦに同期させたところ、フィルミングの発生がさらに顕著となった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の画像形成装置におけるプレチャージ手段の設置場所を示すレイアウト図である。
【図２】本発明の画像形成装置におけるプレチャージ手段の電流制御方法を説明するための図である。
【図３】本発明の画像形成装置におけるプレチャージ手段のＯＮ／ＯＦＦタイミングを説明するための図である。
【図１】
2007271949.tif 000011
【図２】
2007271949.tif 000012
【図３】
2007271949.tif 000013