JP2005140946A - 電子写真感光体基体の処理方法、および電子写真感光体、それを用いたプロセスカートリッジ、及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホーニング処理をした導電性支持体において、その表面に研磨剤や削り粉の付着のない、安価な電子写真感光体用支持体を提供すること。
【解決手段】 材質がブリネル硬さＨＢ（１０／５００）５０以下であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金を用い電子写真感光体用の導電性支持体を作製する場合には、該導電性支持体をホーニング加工するための手段を有するホーニングユニットと、洗浄するための洗浄ユニットがその内部の雰囲気の圧力を洗浄ユニットの雰囲気より低い圧力に保つように加工する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真感光体、特にアルミニウム支持体を用いた電子写真感光体とそれを用いたプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。

電子写真感光体は、帯電及び露光により潜像を形成する感光層と、その感光層を設ける導電性支持体からなっている。

一方、電子写真感光体は、適用される電子写真プロセスに応じた感度、電気特性、さらには、光学特性を備えていることが要求される。

さらに低温低湿から高温高湿までいかなる環境においてもその特性が充分に発揮され、画像の欠陥が出ない環境特性を有していることが要求される。画像欠陥の代表的なものとしては、画像スジ、白地部分の黒点、黒字部分の白点、白地部分の地カブリ等があげられる。

上記のような画像欠陥が発生する場合に大きな影響を与える要因の一つとして、導電性支持体の表面状態があげられる。

支持体の形状は、シート状、円筒状等用いられる電子写真装置の構成により選ばれるが寸法精度や形状安定性はもとより、その製造方法により製造コストも重要な要件になってくる。

これら導電性支持体としては例えば、アルミニウム製の円筒状基体を例にとってみると、アルミニウムのインゴットを押し出し成型した後、引き抜き加工により円筒を作成し、その後、表面を切削加工し電子写真感光体としての基体に供す所謂、切削管や切削管にさらに鏡面化工を施した鏡面切削管等が代表的である。

一方、これらのコスト低減の目的で切削仕上げをすることなく寸法精度を満足させたアルミニウム基体も以下のように知られている。深絞り加工によってアルミニウム板をカップ状に加工し、ついでしごき加工によって有底の円筒を製造するＤＩ加工、衝撃押し出し加工によってアルミニウム板をカップ状に加工し、ついでカップ壁をしごき加工によって伸ばして円筒を製造するＩＩ法、押し出し加工後、得られた円筒物をしごき加工し薄肉円筒を製造するＥＩ法、押し出し加工後にさらに引き抜き加工により薄肉円筒を製造するＥＤ法等々の方法が知られている。

これらのアルミニウム基体上に直接、感光層を形成させ感光体を作成した場合、レーザービームプリンターやデジタル複写機のように可干渉光を光源に用いる電子写真装置においては、光源の光の干渉により画像上に干渉縞が発生し、画質を著しく損ない実用に供することができない。また、白色光を光源に用いるアナログ複写機においても基体の切削痕や引き目が画像上に再現され同様に画質を損なう。

これら画像上の不具合を解決するためにホーニング処理等研磨剤（砥粒）を基体に吹き付け、照射することにより基体表面を適度に粗面化することが提案されている。これらの処理は、適切な条件を選ぶことにより干渉縞を対策したり、基体の切削痕や引き目を消失させるには有効な手段である。粗面化する際には、適度な粗さが求められるが、本発明で言う表面粗さに関しては、ＪＩＳ Ｂ ０６０１(1994)に準じて小阪研究所製表面粗さ計サーフコーダーＳＥ３５００を用い、カットオフを０.８ｍｍ、測定長さを８ｍｍで行った。この測定から、本発明に求められるレーザー光による画像の干渉縞を防いだり、基体の切削痕や引き目の除去を目的とした表面粗さは、Ｒｚで０.６μｍ以上が好適である。

一方、電子写真装置は近年、ますます画質の向上、高精細化が求められている。出力画像のカラー化対応がその顕著な一例であるが、このことは潜像を形成する電子写真感光体の品質の均一性及び向上を求められる結果となっている。

ホーニング処理は適度な粗面を低コストで得られる技術であるが、品質面では研磨剤の突き刺さりや削り粉の付着などが発生し、そのまま感光体を作製した場合には、電流のリークにより画像上に黒いオビや黒点、スジムラが発生する場合があり、高精細化した電子写真装置に供給される電子写真感光体基体としては不満足であった。この研磨剤の突き刺さりや削り粉の付着の数は、使用する導電性支持体の強度を上げることで減少させることができるが、強度だけでは支持体のコストアップに見合った充分な効果は得られていない。
特開昭６３−１４９６６９号公報

本発明は前述の問題点について考慮しなされたものであり、本発明の目的はホーニング処理をした導電性支持体において、その表面に研磨剤や削り粉の付着のない、安価な電子写真感光体用支持体を提供することであり、そのような支持体を用いた電子写真感光体を電子写真装置に使用した際に、黒スジや黒点など画像欠陥の発生の無い電子写真感光体及び、その電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することである。

すなわち本発明に従って、電子写真感光体用の導電性支持体を粗面化する製造装置がホーニング加工するための手段を有するホーニングユニットと、該ホーニングユニットから移送された導電性支持体を洗浄するための洗浄ユニットを有し、ホーニングユニットがその内部の雰囲気の圧力を洗浄ユニットの雰囲気より低い圧力に保つように制御されることで、上記問題の解決が達成される。また、導電性支持体としてその材質がブリネル硬さHB（10/500）50以下であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金を用いることで大きな効果をあげることができる。

また、本発明に従って上記電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置が提供される。

以上のように、材質がブリネル硬さHB（10/500）50以下であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金を用い電子写真感光体用の導電性支持体を作製する場合には、該導電性支持体をホーニング加工するための手段を有するホーニングユニットと、洗浄するための洗浄ユニットがその内部の雰囲気の圧力を洗浄ユニットの雰囲気より低い圧力に保つように加工することで、良好な電子写真感光体用の支持体及び電子写真感光体を供給することができる。

以下本発明に用いられる導電性支持体の製造装置の構成及び電子写真感光体について説明する。

図１は一実施の形態による電子写真感光体用の導電性支持体の製造装置を示す概略図であって、これは、導電性支持体をホーニング加工するためのホーニングユニット１ａと、ホーニングユニット１ａから移送された被加工物を洗浄するための洗浄ユニット１ｂと、該洗浄ユニットによって洗浄された被加工物を乾燥させるユニット1ｃを有する。2aはホーニングユニットと洗浄ユニットを仕切る開閉手段であり、洗浄ユニットは開閉手段2ｂを介しクリーンルーム雰囲気の乾燥ユニット1ｃに面している。ホーニングユニット1aには内部を排気するための排気手段が設けられる。また必要に応じて洗浄ユニット1ｂ、乾燥ユニット1ｃにもこれらの内部を排気するための排気手段をそれぞれ設けても良い。ホーニングユニットの圧力P1と洗浄ユニットの圧力P2はP1＜P2と設定し、その圧力差は10〜1000Pa程度が好ましく、この範囲より圧力差が小さい場合にはホーニングユニット内で生じる導電性支持体の削り粉が洗浄ユニットに混入しやすく、圧力差が大きい場合には装置の耐久性に問題が生じやすくなる。洗浄ユニットの圧力P2と乾燥ユニットの圧力P3はP2＜P3が好ましい。

本発明における導電性支持体はアルミニウム及びアルミニウム合金をホーニング加工し、粗面化した支持体を用いることが必要である。

ホーニング処理としては、乾式及び湿式での処理方法があるがいずれを用いてもよい。湿式ホーニング処理は、水等の液体に粉末状の研磨剤を懸濁させ、高速度で支持体表面に吹き付けて粗面化する方法であり、表面粗さは吹き付け圧力、速度、研磨剤の量、種類、形状、大きさ、硬度、比重及び懸濁温度等により制御することができる。同様に、乾式ホーニング処理は、研磨剤をエアーにより、高速度で導電性基体表面に吹き付けて粗面化する方法であり、湿式ホーニング処理と同じように表面粗さを制御することができる。これら湿式または乾式ホーニング処理に用いる研磨剤としては、炭化ケイ素、アルミナ、鉄、ガラスビーズ等の粒子があげられる。

粗面化した支持体の表面粗さは、最大高さ（RmaxD）が1.2≦RmaxD≦4.5um、十点平均粗さ（Rz）が1.2≦Rz≦2.0um、算術平均粗さ（Ra）が0.15≦Ra≦0.3um、凹凸の平均間隔（Sm）が30＜Sm≦80umの範囲であれば良い。なお、表面粗さの測定は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（1994）に準じ小坂研究所表面粗さ計サーフコーダーＳＥ３５００を用い、カットオフを0.8ｍｍ、測定長さを8ｍｍで行い、算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、凹凸の平均間隔SmはJIS B0601-1994での設定における値を示し、最大高さRmaxはRmaxDすなわち、Rmax DINを示す。

本発明において導電性支持体は、その材質がブリネル硬さHB（10/500）50以下であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金を用いた場合にその効果が最も現れる。アルミニウム合金は、製造方法、用途によって銅、マグネシウム、マンガン、ケイ素などを添加した合金がありJIS規格ではA1100、A3003、A6061などがある。また材質による違いだけでなく、熱処理の方法により硬さが変化し、JIS規格の記号ではO、H、Tなどで表されている。ホーニング処理による粗面化とは導電性支持体を削ることに他ならず、必然的に削り粉が発生し、その量は硬度の低い支持体のほうが多くなる。同様に支持体表面に突き刺さる研磨剤の数も硬度の低い支持体を用いた場合に多くなる。例えばアルミニウムに亜鉛やマグネシウム等を添加し熱処理したA7075-T6アルミニウム合金の場合、ブリネル硬さHB（10/500）が150あり研磨剤の突き刺さりも少なく、削り粉の量も少ないだけでなく、支持体表面に付着しにくい。但し、生産性、コスト的に電子写真感光体用の導電性支持体として工業化されていない。

ホーニング処理後の支持体は開閉手段2aを介してホーニングユニットより低圧力の洗浄ユニットへと輸送される。洗浄手段としては、圧縮空気を混合させた洗浄液をノズルからホーニングされた導電性支持体に照射する方法や導電性支持体の表面を摺擦部材で摺擦する方法などがある。摺擦部材としては、二トリルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の弾性体類、ポリウレタン、ポリビニルアセタール、シリコーン樹脂等の発砲体類、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、セルロース、ポリプロピレン等の繊維から成る布類が用いることができ、水分を介在させた湿潤状態で摺擦することが望ましい。また摺擦の際に界面活性剤を含む水分で摺擦してもよい。

乾燥ユニット1ｃでの乾燥方法としては、洗浄された導電性支持体を熱風で乾燥させる方法や50〜90℃程度の温浴槽に浸した後引き上げる方法などが用いられる。

本発明で得られた欠陥のない導電性支持体の上に感光層が設けられ電子写真感光体とし提供される。

該感光体の層構成としては、基体上に必要に応じて中間層を設けた上に電荷発生層と電荷輸送層をこの順に積層したものと、逆に電荷輸送層、電荷発生層の順に積層したものがある。

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樹脂に溶解した溶液を塗布し、乾燥することにより形成する。成膜性を有す樹脂としては、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あげられる。

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。

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；インヂィゴ及びチオインヂィゴ等のインヂ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り形成する。

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。

本発明においては、基体と感光層の間にバリヤー機能や接着機能を有する中間層を設けることができる。中間層は、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド、ポリウレタン及びゼラチン等を溶解した溶液を塗布し、乾燥することにより形成する。

中間層の膜厚は、０．１〜３．０μｍであることが好ましい。

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。

保護層を構成する材料としては、ポリエステル、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリブラズエン、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、ポリサルフォン、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、アルキッド、ブチラール、フェノキシ、フォスファゼン、アクリル変成エポキシ、アクリル変成ウレタン、及びアクリル変成ポリエステル樹脂等があげられる。

保護層の膜厚は、０．２〜１０μｍであることが好ましい。

以上の各層には、クリーニング性や耐磨耗性改善のため、ポリ４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、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。

さら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。
本発明の電子写真感光体は、電子写真複写機に利用するのみならず、レーザービームプリンター、ＣＲＴプリンター、LEDプリンター、液晶プリンター、及びレーザー製版当電子写真応用分野にも広く用いることができる。

以下実施例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。

導電性支持体としてＪＩＳ Ａ3003材の外径φ30ｍｍ、内径φ28.5ｍｍ、長さ260.5ｍｍのアルミニウムＥＤ管を準備した。なお、このブリネル硬度HB（10/500）は48であった。

この支持体上を図1のホーニングユニット1a内に設置した液体（湿式）ホーニング装置を用いて液体ホーニング処理を行った。研磨材砥粒は、球状アルミナビーズ平均粒径３０μｍ（商品名：CB-A30S、昭和電工株式会社製）を用い、水９に対し砥粒１の体積比率で懸濁分散し、エアー吹き付け圧力＝0.165ＭＰａで所定の処理を行った。

得られた支持体のホーニング後のシリンダー表面粗さはＲmax２．５３μｍ、Ｒｚ１．５１μｍ、Ｒa０．２３μｍ、Ｓｍ３４μｍであった。

ホーニング処理した導電性支持体を洗浄ユニットに移動後、フィルターでろ過した水を流量5L/min、エアー圧力3kg/cm²で混合した洗浄液を30秒照射し洗浄した。なお、洗浄ユニット1ｂの圧力P2はホーニングユニットの圧力P1よりも50Pa高い値であった。また摺擦後の面粗さは、摺擦前と変化なかった。

ついで、乾燥ユニット内に設置した、温度80℃の温浴中に洗浄済みの導電性支持体を浸漬後、引き上げることで乾燥し電子写真感光体用の導電性支持体とした。なお乾燥ユニットの圧力P3は洗浄ユニットの圧力P2よりも10Pa高い値であった。

次にポリアミド樹脂（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ製）１０重量部、メトキシメチル化６ナイロン樹脂（商品名：トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国化学（株）社製）３０重量部を、を、メタノール４００重量部、n-ブタノール２００重量部の混合溶媒中に溶解した塗料を浸漬塗布し、９０℃で１０分間熱風乾燥させ、膜厚０．６５μｍの下引き層を形成した。

次に、ＣｕＫαのX線回折スペクトルにおける回折角2θ±0.2°が9.0°、14.2°、23.9°、27.1°に強いピークを有するチタニルフタロシアニン顔料４重量部、ポリビニルブチラール樹脂（商品名：ＢＸ−１、積水化学工業製）２重量部、シクロヘキサノン６０重量部からなる溶液を1ｍｍφのガラスビーズを用いたサンドミルで４時間分散した後、エチルアセテート１００重量部を加えて電荷発生層用の分散液を調合した。

この分散液を中間層上に浸漬塗布し、９５℃で１０分間加熱乾燥することにより、電荷発生層を形成した。電荷発生層の膜厚は０．３μｍであった。

次に下記構造式のアミン化合物9重量部

下記構造式のアミン化合物1重量部

ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂（商品名：ユーピロンＺ−２００，三菱ガス化学（株）製）を１０重量部、をモノクロロベンゼン７０重量部、ジクロロメタン３０重量部の混合溶媒に溶解した。この塗料を浸せき法で塗布し１２０℃で1時間乾燥し１５μmの電荷輸送層を形成した。

このようにして作製した本発明の電子写真感光体を、ヒューレット・パッカード（株）製プリンターLaserJet 4000に装着して、白画像、ハーフトーン画像をそれぞれ出して、黒点、黒オビ、スジムラの画像評価を行なった。なお画像評価は初期画像及び2千枚耐久後の画像で行った。結果は、表−１に示す。

黒点の判定は、ドラム一回転分に相当する白画像上の欠陥個数・大きさで以下のような基準で行った。

：直径0.8ｍｍ未満の黒点が3個以内
△ ：直径0.8ｍｍ未満の黒点が５個以内、または直径0.8ｍｍ以上の黒点が1個（実用範囲内）
× ：直径0.8ｍｍ未満の黒点が６個以上、または直径0.8ｍｍ以上の黒点が2個以上
ハーフトーン画像は黒線１本と白線２本分が交互に連続しているものであり、縦方向、横方向それぞれ走査したものを使用した。

黒オビとスジムラの判定は、ハーフトーン画像において以下のように行った。

○：黒オビとスジムラが確認できない場合
△：わずかに黒オビとスジムラが確認できる場合（実用範囲内）
×：黒オビとスジムラが確認できる場合

ホーニング処理した導電性支持体を洗浄ユニットに移動後摺擦した。摺擦部材には、幅260ｍｍ、厚さ1ｍｍのポリエステル布（商品名ミューフェス／ユニチカ製）を用い、基体は円周方向に６０rpmで回転させながら、摺擦部材の背面からシリコーンゴム製のローラー（アスカーＣ硬度７５）で支持体に傷が入らないよう均一に圧接して一分間摺擦した。なお、支持体上部からは、間断なく注水し、摺擦部位を常に湿潤状態に保った。また洗浄ユニット1ｂの圧力P2をホーニングユニットの圧力P1よりも300Pa高い値とした以外は実施例1と同様に電子写真感光体を作製し、実施例２とした。

導電性支持体としてＪＩＳ Ａ6061材の外径φ30ｍｍ、内径φ28.5ｍｍ、長さ260.5ｍｍのアルミニウム管を使用し、ホーニング処理のエアー吹き付け圧力＝0.15ＭＰａとした以外は実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。なお、導電性支持体のブリネル硬度HB（10/500）は30であった。

（比較例１）
洗浄ユニット1ｂの圧力P2をホーニングユニットの圧力P1と同じにした以外は実施例1と同様に電子写真感光体を作製し、比較例1とした。

（比較例２）
導電性支持体としてＪＩＳ Ａ6063材の外径φ30ｍｍ、内径φ28.5ｍｍ、長さ260.5ｍｍのアルミニウム管を使用し、ホーニング処理のエアー吹き付け圧力＝0.19ＭＰａとした以外は実施例1と同様に電子写真感光体を作製した。なお、導電性支持体のブリネル硬度HB（10/500）は75であった。

電子写真用導電性支持体製造装置の略図 摺擦の図

符号の説明

１ 粗面化された支持体
１ａ ホーニングユニット
１ｂ 洗浄ユニット
１ｃ 乾燥ユニット
２ 摺擦部材（この場合布状）
２ａ 開閉装置
２ｂ 開閉装置
３ 散水装置
４ 加圧ローラー
Ｐ１ 圧力
Ｐ２ 圧力
Ｐ３ 圧力

Claims (4)

1. 導電性支持体上に感光層を有する電子写真用感光体の製造方法において、該導電性支持体製造装置がホーニング加工するための手段を有するホーニングユニットと、該ホーニングユニットから移送された導電性支持体を洗浄するための洗浄ユニットを有し、ホーニングユニットがその内部の雰囲気の圧力を洗浄ユニットの雰囲気より低い圧力に保つように制御されることを特徴とする製造装置。
2. 請求項1記載の導電性支持体がアルミニウムもしくはアルミニウム合金であり、そのブリネル硬さHB（10/500）が50以下であることを特徴とする導電性支持体の製造方法。
3. 請求項1から2記載の導電性支持体を用いた電子写真感光体。
4. 請求項3記載の電子写真感光体をもちいた画像形成装置。
   

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