(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体と該感光体に接触する位置に配設された接触帯電部材を有する電子写真装置において、接触帯電部材が、疎水性弾性体を用いて電子写真感光体との接触面を形成し、その表面の純水接触角を１０５度以上とすると共に、電子写真感光体の表面の純水接触角を９５度以上とし、電子写真感光体表面の純水接触角Ｒｏと接触帯電部材表面の純水接触角Ｒｃとが、次式を満足することを特徴とする電子写真装置。
０度≦｜Ｒｏ−Ｒｃ｜≦５度
【請求項２】
電子写真感光体表面の純水接触角を１０５度以上とする請求項１に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接触帯電部材および電子写真装置に関するものである。更に詳しくは、汚れの付着がなく鮮明な画像を得ることのできる接触帯電部材および電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真装置においては、感光体を帯電装置で帯電させるプロセスを必要とする。
帯電装置としては、大別して接触帯電装置と非接触帯電装置がある。前者の接触帯電装置は非帯電体としての感光体表面に、接触帯電用部材を接触させ、この接触帯電用部材に電圧を印加することによって、感光体表面を所定の電位に帯電させるものである。
【０００３】
この接触帯電装置は、後者の例えばコロナ放電を利用した非接触帯電装置に比して印加電圧を低く抑えることができ、また、帯電時のオゾンの発生を低減することが可能であるなどの利点がある。
しかし、接触帯電方式は、長期の使用に伴い、押しつぶされた残留トナーなどの汚染物が感光体に固着し、帯電不良、ひいては画像不良を引き起こすという問題があり、その対策として、最外層に疎水化表面処理された無機粒子を配合して感光体表面を疎水化し、トナーの残留を防止することが行われている。
しかしながら、かかる残留トナー防止策はある程度の効果をあげてはいるが画像不良は依然としてある程度の密度で観察され、特に、接触帯電装置を有する電子写真装置の場合に、問題となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、長期の使用においても汚れの付着がなく、鮮明な画像を得ることのできる接触帯電部材および電子写真装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、接触帯電装置を含む電子写真装置においては、感光体とこれを帯電する接触帯電用部材が直接接触しているために、感光体表面のみならず、接触帯電部材側にもトナーが残留、固着し、かかる残留トナーが、感光体の帯電不良箇所を発生させ、あるいは、感光体表面に戻ることにより画像不良が起こっていることを見出した。また、接触帯電部材の表面を純水接触角が特定の値以上になるまで疎水化することにより、画像不良を劇的に減少し得ることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
本発明は、残留トナーなどの汚染物の固着を防止し、長期にわたって安定した帯電特性を維持し、良好な画像形成を可能とした電子写真装置を提供するものである。
すなわち、本発明は、電子写真感光体と該感光体に接触する位置に配設された接触帯電部材を有する電子写真装置において、接触帯電部材が、疎水性弾性体を用いて電子写真感光体との接触面を形成し、その表面の純水接触角を１０５度以上とすると共に、電子写真感光体の表面の純水接触角を９５度以上とし、電子写真感光体表面の純水接触角Ｒｏと接触帯電部材表面の純水接触角Ｒｃとが、次式を満足することを特徴とする電子写真装置を提供するものである。
０度≦｜Ｒｏ−Ｒｃ｜≦５度
【０００７】
【発明の実施の形態】
電子写真装置１は、図１に示すように、電子写真感光体、図においてはドラム状の電子写真感光体２を有し、該感光体２の周囲には、帯電機構３、露光機構４、トナーによって画像を生じさせる現像機構５およびクリーナー６を有し、目的に応じて、画像を一旦転写する中間転写ベルト７、転写用荷電器８を設けて、中間転写ベルト７に転写された画像を用紙９に転写されるように構成されている。
【０００８】
本発明は、帯電機構３が、電子写真感光体との接触面が疎水性弾性体で形成され、その表面を純水の接触角が９０度以上とされる。
接触帯電部材の構造は特に制限はなく、帯電ローラ、帯電ブレード、帯電ブラシ、帯電フィルムなどを用いることができるが、帯電ローラが最も好適に使用することができる。
【０００９】
以下、本発明接触帯電部材を帯電ローラを例にとって説明する。
帯電ローラ１１としては、図２に示すように、ローラ状の芯金１２の外周に弾性体によって弾性体層１３が形成される。
本発明において弾性体とはその成形体が可撓性を示し得るものを広く意味し、ゴム状弾性を有するエラストマーからある程度硬質の樹脂状のものを意味するが帯電ローラ１としては、ある程度ゴム的性質を有するものが好ましく、加硫ゴム、注型ゴム、熱可塑性エラストマーなどのベース樹脂が用いられる。
【００１０】
接触帯電部材１１の感光体との接触面を形成する弾性体は、導電性を有することが望ましく、導電性成分が添加される。
導電性成分としては、カーボンブラック、金属粉、金属酸化物粉などの導電性フィラーや四級アンモニウム塩などの吸湿型導電剤をはじめ、公知のものを用いることができる。
【００１１】
導電性成分の配合量としては、体積固有抵抗率が、１×１０4 〜１×１０10Ω・ｃｍになるように調製することが好ましい。
弾性体層１３は、必要に応じて導電性あるいは弾性の異なる２以上の弾性体を積層することもできる。
本発明の帯電ローラは必要に応じて保護層１４を有するものを用いることができる。
【００１２】
保護層１４を形成する場合、弾性体が用いられ、熱可塑性樹脂、溶媒可溶性樹脂などをベース樹脂として用いることができる。従って、保護層１４は弾性体層１３の一部を形成するものである。
保護層１４は、抵抗値にも特に制限はなく、必要に応じて誘電体をベース樹脂に選択したり、導電性成分を配合することにより、所望の物性を得ることができる。  本発明においては、接触帯電部材１１の最外層表面を純水接触角９０度以上の疎水性とされる。
【００１３】
接触帯電部材１１の最外層の純水接触角を９０度以上に設定することにより、残留トナーなどの汚染物固着を防止することができる。
具体的には、９５度以上が好ましく、１０５度以上であればさらに好ましい。
一般に接触帯電部材１１に用いられる弾性体層１３、保護層を用いるときは保護層１４などの最外層は、ポリウレタンやポリアミドなど、純水接触角があまり高くないものが多く用いられるが、最外層のベースに用いる樹脂の純水接触角物性が低い樹脂であっても、無機粒子、好ましくは表面疎水化無機粒子を分散させることにより、純水接触角の高い最外層を得ることができる。
【００１４】
無機粒子としては、例えば酸化セリウム、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタンなどの酸化物二硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩；珪酸カルシウム、珪酸マグネシウムなどの珪酸塩；チッ化ホウ素、チッ化チタンなどのチッ化物；炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウムなどの炭化物；ホウ化ジルコニウム、ホウ化チタンなどのホウ化物などが挙げられ、これらのうち１種を、または、必要に応じて２種以上が用いられる。
【００１５】
無機粒子の物性に特に制限はないが、粒径が大きすぎると、分散不良を生じることがあるので、１μｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下であるとさらに好ましい。
また、無機粒子の表面を疎水化処理すると、撥水効果を付与し、トナーの固着をさらに防ぐことができるようになるので、特に好ましい。
【００１６】
疎水化処理としては、アルキル処理、アルキルシラン処理、ハロゲン化アルキルシラン処理などの手法を好適に用いることができる。
これらの無機粒子および疎水化無機粒子は、日本アエロジル（株）などから、市販品を入手することができる。
配合量は、比率が高いほど残留トナー固着を防ぐ効果が増すので、最外層において１重量％以上が好ましく、１０重量％以上であるとさらに好ましい。また、多くなりすぎると、ローラが固くなりすぎるなどの問題が生じることがあるので、５０重量％以下が好ましく、３０重量％以下であるとさらに好ましい。
【００１７】
図３は、帯電ブレード１４を示すもので、芯金１２の表面に弾性体層１３が形成されており、最外層表面の純水接触角が９０度以上とされる。
また、本発明においては、電子写真用感光体２についてもその表面を疎水性化することが望ましい。
感光体の構成としては、積層型、単層型などを用いることができる。
また、必要に応じ、磨耗防止などを目的とし、オーバーコート層を用いることもできる。
【００１８】
積層型感光体の場合その電荷発生層に使用される電荷発生材料としては、例えば、セレニウム、およびその合金、硫化カドミニウム、その他無機系光導電材料、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、キナクリドン顔料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、アントアントロン顔料、ベンズイミダゾール顔料などの有機顔料等各種が使用できるが、中でもフタロシアニン顔料、特にチタニルフタロシアニンは、感度、帯電性、繰り返し安定性に優れているため良好な電子写真特性を示す。
【００１９】
これらの微粒子を例えば、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸エステル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルプロピオナール、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、セルロースエステルなどの各種バインダー樹脂で結着した形で使用される。
【００２０】
この場合の使用比率はバインダー樹脂１００重量部に対して３０から５０重量部の範囲より使用され、その膜厚は通常０．１μｍから１μｍ、好ましくは、０．１５μｍから０．６μｍが好適である。
電荷移動層の電荷移動材料としては、例えば、２，４，７−トリニトロフルオレノン、テトラシアノキノジメタンなどの電子吸引性物質、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘導体、或いはこれらの化合物からなる基を主鎖もしくは側鎖に有する重合体などの電子供与性物質が挙げられる。
【００２１】
これらの電荷移動材料とともに必要に応じてバインダー樹脂が配合される。好ましいバインダー樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のビニル重合体、およびその共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリイミド、フェノキシ、エポキシ、シリコーン樹脂等があげられ、またこれらの部分的架橋硬化物も使用できる。また電荷移動層には、必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加剤を含んでいても良い。電荷移動層の膜厚は、１０〜４０μｍ、好ましくは、１３〜３５μｍの厚みで使用されるのがよい。
【００２２】
単層分散型の場合前述の電荷発生材料および電荷移動材料を例えば、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル、ポリカーボネート等のバインダー樹脂で結着した形で使用される。この場合バインダー樹脂１００重量部に対して電荷発生材料は１から５０重量部、電荷移動材料は３０から１５０重量部の範囲より使用されるのが好ましい。また膜厚は通常５から５０μｍ、好ましくは１０から３５μｍが好適である。また必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加剤を含んでいても良い。
【００２３】
感光体最外層の純水接触角も接触帯電部材同様、９０度以上と高く設定することにより、残留トナーなどの汚染物の固着を防止する事ができるので、好ましい。
具体的には、９５度以上が好ましく、１０５度以上であればさらに好ましい。
最外層のベースに用いる樹脂が純水接触角の低いものであっても、接触帯電部材の最外層同様、無機粒子、好ましくは表面疎水化無機粒子を分散させることにより、純水接触角の高い最外層を得ることができる。
【００２４】
感光体２としては、円筒状の感光ドラムや、フィルム状の感光ベルトなどが好適に用いられる。
該感光体２に接触帯電用部材１１が、設定された接触圧力をもって接触して配置され、接触帯電用部材からのびる電極が電源に接続され、接触帯電用部材に導電性ローラを用いた場合は、芯金が電極としての役割を果たす。
【００２５】
電極に印加されたバイアスは、接触帯電用部材１１を介して感光体に印加され、感光体表面を帯電する仕組みになっている。
また、接触帯電部材あるいは感光体として純水接触角の高いものを用いることにより、感光体の汚染を低減することができる。１０５度以上が好ましく、１２０度以上であれば汚染を極度に抑えることができるので特に好ましい。
【００２６】
しかしながら、接触帯電用部材１１と感光体２の純水接触角の差異が大きすぎると、各々の値がたとえ１００度を越えていても長期にわたる使用により、接触角の低い方に選択的に汚染物が累積してしまう問題が生じる。この問題は、接触帯電部材１１と感光体２の純水接触角の差異が小さい組み合わせを用いると、汚染物が片側に累積する前に、それぞれのクリーニングブレードなどでの清掃機構により除去される確率が高くなるので、総合的効果として抑制することができる。具体的には、接触帯電用部材と感光体の純水接触角の差異が１０度以下が好ましく、５度以下であれば選択的な汚染が低減されるので特に好ましい。
上記のように、接触帯電方式は、感光体に接触帯電用部材が設定された接触圧力をもって接触して配置されるため、接触部に残留トナーなどの汚染物が入り込むと、接触圧力により押しつぶされて、一部は固着してしまう問題が生じるが、本発明はかかる障害が一掃される。
【００２７】
【実施例】
本発明について、実施例により、更に具体的に説明するが、本発明の要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
尚、以下の評価雰囲気は全て２５℃、５０％ＲＨであり、本実施例に使用した原料、手法、評価方法は以下の通りである。
【００２８】
○導電性ローラ
・ベース層原料
スチレン系熱可塑性エラストマー
（三菱化学（株）製  ラバロンＴ３２０Ｃ  ＪＩＳ−Ａ硬度  １５）
カーボンブラック
（三菱化学（株）製  ３０３０Ｂ）
【００２９】
・ベース層用樹脂混練方法
各原料を表１の配合比にて、二軸混練押出機「ＰＣＭ４５」（池貝機販（株）製）を用いて混練、造粒して熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得た。
・ベース層成形方法
上記ペレットを、下記条件で、クロスヘッドダイを有する直径４０ｍｍ押出機を用いて導電性ローラを製造した。
成形温度        ；１９０℃
使用芯金形状    ；直径８ｍｍ、全長３４０ｍｍ（ＳＵＳ）
ローラ形状      ；芯金上に３．５ｍｍ厚で形成（全体の直径１５ｍｍ）
【００３０】
・保護層原料
アルコール可溶性ナイロン
（デュポン（株）製  エルバミド）
表面疎水化ＳｉＯ2 
（日本アエルジル（株）製  アエロジルＲ８１２）
・保護層形成
各原料を表１に記載の配合比、濃度に調整後、ディップコート手法により、保護層を形成した。
【００３１】
○感光体
・ＣＧＬ塗布液
オキシチタニウムフタロシアニン１０重量部に、ポリビニルブチラール（電気化学工業（株）製：デンカブチラール＃６０００−Ｃ）５重量部に１，２−ジメトキシエタン５００重量部を加え、サンドグラインドミルで粉砕、分散処理を行ってＣＧＬ塗布液を調液した。
・ＣＴＬ塗布液
次に示すヒドラゾン化合物Ａ、
【００３２】
【化１】
0003747633.tif 000002
次に示すヒドラゾン化合物Ｂ、
【００３３】
【化２】
0003747633.tif 000003
下記シアノ化合物、
【００３４】
【化３】
0003747633.tif 000004
および下記に示すポリカーボネート樹脂
【００３５】
【化４】
0003747633.tif 000005
【００３６】
を１，４−ジオキサンに溶解させた液に、表面疎水化ＳｉＯ2 （日本アエルジル（株）製  アエロジルＲ８１２）を添加混合した。各原料の配合比は表１に示す通りである。
表面を鏡面仕上げした肉厚１ｍｍ、外径３０ｍｍ、長さ２５４ｍｍのアルミシリンダーにＣＧＬ塗布液を浸漬塗布し、乾燥後の着量が０．３ｇ／ｍ2 になるよう電荷発生層を設けた。
【００３７】
更にこのシリンダーをＣＴＬ塗布液に浸漬塗布し、乾燥後の膜厚が１７μｍとなるように電荷移動層を設けた。
○接触帯電装置および画像形成装置
上述の接触帯電部材としての導電性ローラと感光体を画像形成装置の接触帯電装置として所定の位置に設置。
【００３８】
○評価
・純水接触角
ゴニオメーター式接触角測定器によって測定。
測定液は、精密蒸留水を用いた。
【００３９】
・画像評価
室温２５℃、湿度５０％ＲＨ環境下で、画像出力を５万枚実施し、出力画像を目視にて評価した。
◎  ；画像良好
○  ；軽微な画像不良発生
×  ；帯電不良画像発生
××；帯電不良画像発生
【００４０】
・帯電ローラの汚染度評価
画像出力のすんだ画像形成装置から帯電ローラを取り出し、残留トナーの固着などの汚染度を目視で評価した。
◎  ；汚染微
○  ；軽微な汚染
×  ；汚染大
××；汚染激
【００４１】
・感光体の汚染度評価
画像出力のすんだ画像形成装置から感光体を取り出し、残留トナーの固着などの汚染度を目視で評価した。
◎  ；汚染微
○  ；軽微な汚染
×  ；汚染大
××；汚染激
【００４２】
○結果
結果一覧を別表に示す。
○参考例１
表１に示す通り、汚染起因による画像不良の少ない画像を得た。
○参考例２
参考例１よりも、純水接触角の高い帯電ローラを用いることにより、画像出力後の帯電ローラの汚染は減少した。
画像評価結果は、参考例１とほぼ同レベルであった。
【００４３】
○参考例３
参考例１よりも、純水接触角の高い感光体を用いることにより、画像出力後の感光体の汚染は減少した。
画像評価結果は、参考例１とほぼ同レベルであった。
○実施例４
参考例１よりも、純水接触角の高い帯電ローラおよび純水接触角の高い感光体を用いることにより、画像出力後の帯電ローラおよび感光体の汚染は減少した。
汚染起因による画像不良は参考例１よりも少ない良好な画像を得た。
【００４４】
○比較例１
帯電ローラ、感光体ともに純水接触角の低いものを用いたため、画像出力後の汚染は帯電ローラ、感光体ともに大きかった。
画像評価では帯電ローラ、感光体ともに汚染が大きかったことに起因した画像不良が発生した。
【００４５】
○比較例２
比較例１よりも純水接触角の高い感光体を用いることにより、画像出力後の感光体の汚染は減少した。
しかし、帯電ローラの汚染は、比較例１よりも大きかった。
画像評価結果は、比較例１よりも悪かった。
汚染物が選択的に帯電ローラに固着したためと考えられる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、汚染起因の画像不良が少なく、総合的性能のバランスした電子写真装置を得ることができる。
【００４７】
【表１】
0003747633.tif 000006
【００４８】
【表２】
0003747633.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真装置の構造を示す側面図
【図２】接触帯電ローラの斜視図
【図３】接触帯電ブレードの縦断面図
【符号の説明】
１    電子写真装置
２    電子写真感光体
３    帯電機構
４    露光機構
５    現像機構
６    クリーナー
７    中間転写ベルト
９    用紙
１１    接触帯電部材
１２    芯金
１３    弾性体層
１４    保護層
【図１】
0003747633.tif 000008
【図２】
0003747633.tif 000009
【図３】
0003747633.tif 000010