JP3977689B2 - 感光ドラム用基体及びそれを用いた感光ドラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂組成物からなる感光ドラム用基体（以下、樹脂製基体ということがある）及びそれを用いた感光ドラムに関する。さらに詳しくは、本発明は、高速の電子写真装置や静電記録装置などの高速画像形成装置に装着される感光ドラム用として用いられ、成形加工が容易で、かつ露光時における電位の減衰特性に優れ、画像不良の発生を抑制し得る基体及びこの基体を用いてなる感光ドラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真装置や静電記録装置などにおける静電記録プロセスにおいては、一般にまず、光導電性物質〔例えばＺｎＯ、ＣｄＳ、Ｓｅ、ＯＰＣ（有機半導体）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）など〕層を有する感光ドラム表面を一様に帯電させ、該感光ドラム表面に光学系から映像を投射し光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像にトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを紙、ＯＨＰ、印画紙等の記録媒体へ転写して画像を形成する方法が採られている。
【０００３】
このような静電記録プロセスに用いられる感光ドラムにおいて、ドラム基体としては、従来、比較的軽量で機械加工性にも優れ、かつ良好な導電性を有することから、アルミニウム合金を円筒状や円柱状に加工したドラム基体が用いられていたが、近年、このアルミニウム合金製基体に代わるものとして、熱可塑性樹脂にカーボンブラックなどの導電剤を混合分散した導電性樹脂組成物を射出成形してなる樹脂製基体を用いることも行われている。この樹脂製基体は、フランジやギアなどの付属品も基体本体と共に一体成形が可能である、低振動・低騒音である、電荷リーク性が小さい、電位の減衰特性が緩やかである、リサイクル性が向上する、などの長所を有している。
【０００４】
ところで、感光ドラムにおいては、その機能である、帯電→露光→転写→除電→帯電…というサイクルを行う場合、上記露光時の電位の減衰特性（表面抵抗値）が重要となる。通常速度、例えば１０〜１５枚／分程度の速度でプリントする画像形成装置に装着される感光ドラムにおいては、表面抵抗値が１０⁵〜１０⁶Ω／□（オーム／スクエア）程度でよいが、高速度、例えば２０〜４０枚／分程度の速度でプリントする画像形成装置に装着される感光ドラムにおいては、該ドラムの回転速度も速くなるために、露光時の電位の減衰が迅速に行われないと、残留電位が高いことに起因して、カブリなどの画像不良が生じやすくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、高速の電子写真装置や静電記録装置などの高速画像形成装置に装着される感光ドラム用として用いられ、成形加工が容易で、かつ露光時における電位の減衰特性に優れ、画像不良の発生を抑制し得る基体及びこの基体を用いてなる感光ドラムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の優れた機能を有する感光ドラム用樹脂製基体を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、該樹脂製基体が特定の樹脂成分からなり、樹脂製基体の表面抵抗値をある値以下に調整することにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。すなわち、本発明は、高速画像形成装置に装着される樹脂組成物からなる感光ドラム用基体であって、前記樹脂組成物を構成する樹脂成分が、ポリアミド樹脂と吸水率０．３％以下の樹脂からなり、前記基体の表面抵抗値が１０⁵Ω／□未満であることを特徴とする感光ドラム用基体を提供するものである。また、本発明は、前記感光ドラム用基体上に感光層を有することを特徴とする感光ドラムをも提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の感光ドラム用基体は樹脂組成物からなる。このような本発明の感光ドラム用基体は、例えば、特に２０〜４０枚／分程度でプリントする高速画像形成装置の感光ドラム用として用いられる場合は、その表面抵抗値が１０⁵Ω/□未満である。この表面抵抗値が１０⁵Ω/□以上であると表面電位特性（露光時の電位の減衰特性）が低下する、黒点やカブリなどの画像不良が生じるなどの不具合が生じることがある。さらに好ましくは１０⁴Ω/□未満、特に好ましくは１０³Ω/□未満であり、最も好ましくは５×１０²Ω/□以下である。また、表面抵抗値の下限については特に制限はないが、該樹脂製基体の他の物性などの点からは１×１０^０Ω/□以上が好ましく、更に製造コスト、生産性などを考慮すると１×１０^１Ω/□以上が好ましい。したがって、この表面抵抗値の最も好ましい範囲は１×１０^１〜５×１０²Ω/□である。なお、該表面抵抗値の測定方法については後で説明する。
表面抵抗値を上記の範囲とすることにより、得られる感光ドラム用基体の成形加工を容易にし、さらに、露光時における電位の減衰特性を改良し、画像不良の発生を抑制することができる。
【０００８】
本発明の感光ドラム用基体は、公知の方法、例えば樹脂組成物を、射出成形法や押出し成形法、好ましくは射出成形法により、所定の円筒形状や円柱形状に成形することにより作製することができる。前記樹脂組成物は導電性であることが好ましい。
このような導電性樹脂組成物を構成する基材樹脂としては、特に制限されるものではないが熱可塑性樹脂が好適に用いられる。この熱可塑性樹脂としては、従来から感光ドラム用の基体に用いられている公知の樹脂材料を用いることができるが、特に感光層を形成するに良好な表面平滑性を有し、かつ耐薬品性及び機械的強度に優れることから、ポリアミド樹脂、及び/又はポリエステル樹脂が好ましく用いられる。具体的には、ポリアミド樹脂としてはナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６１０、ナイロン６１２及びこれらの共重合物などの他のポリアミド樹脂が例示され、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが例示される。これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。
【０００９】
また、吸水による寸法変化を抑制するため、ＡＳＴＭ−Ｄ５７０に準拠して測定した吸水率が０．３％以下(以下、低吸水性ということがある)の樹脂を上記ポリアミド樹脂（ＰＡ）に添加混合することもできる。この低吸水性の樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが例示され、上記ポリアミド樹脂との相溶性などを考慮して適宜選択すればよい。 また、上記の基材樹脂に吸水率が０．３％以下の樹脂(以下、ブレンド樹脂ということがある)をブレンドしてポリマーアロイとすることにより、通常のポリアミド樹脂のように吸水性の高い樹脂においても吸水率を低くし、高温高湿環境下においても寸法変化の少ない性質を付与できる。
例えば、基材樹脂と吸水率が０．３％以下の樹脂とをブレンドしたアロイ系樹脂を得るには、上記吸水率が０．３％以下の樹脂のブレンド比が基材樹脂に対して、好ましくは１〜７０重量％、さらに好ましくは５〜５０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％になるように配合する。
上記ブレンドに際しては、更にポリアミド樹脂とブレンド樹脂との相溶性を向上させて分散性を高め、強度などの機械特性や、吸水性、耐薬品性を向上させるために、両方の樹脂成分に対して親和性の高い相溶化剤を適宜用いることができる。相溶化剤としては、例えば、ＰＡ−ＰＰ系に対しては、マレイン酸変性ポリプロピレン(マレイン酸変性ＰＰ)、ＰＡ−ＰＰＳ系やＰＡ−ＰＰＥ系に対しては、エポキシ変性ポリスチレン(エポキシ変性ＰＳ)−ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）共重合体などを挙げることができる。
本発明のポリアミド樹脂と吸水率が０．３％以下の樹脂とをブレンドしたアロイ系樹脂は、上述したように、樹脂成分として他のポリアミド樹脂を単独で使用した成形品に比べて優れた寸法安定性を有する。
【００１０】
前記樹脂組成物は、さらに導電剤を配合して導電性を付与することができる。該導電剤としては、前記樹脂成分に均一に分散可能であればよく特に制限されず、例えば、カーボンブラック、グラファイト、さらにはアルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉、導電性ガラス粉等が挙げられるが、これらの中で特にカーボンブラックが好ましい。
これらの導電剤は、得られる樹脂製基体の表面抵抗値が前記範囲になるように、当該導電性樹脂組成物に配合される。その配合量としては、樹脂組成物全量に基づき、好ましくは５から５０重量％、更に好ましくは５から３０重量％の範囲で選定される。
本発明の基体用樹脂組成物には、補強や増量の目的で、所望により、各種繊維やウィスカ等の充填材を含有させることができる。該充填材としては、例えば、導電性ウィスカ、導電性ガラス繊維等の導電性の繊維やウィスカやカーボン繊維などの導電性充填材、ガラス繊維等の非導電性充填材などが挙げられる。該導電性の充填材は、導電剤としても作用し得るため、これらを用いることにより、前記カーボンブラックなどの導電剤の使用量を減らすことができる。
【００１１】
前記充填材の配合量としては、特に制限はなく、充填材の種類、繊維の長さ及び径等に応じて適宜選択されるが、当該樹脂組成物の全量に基づき、１〜５０重量％が好ましく、５〜３５重量％がより好ましく、１０〜２５重量％が更に好ましい。
なお、当該樹脂組成物には、所望により、前記充填材のほか、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン樹脂、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、各種金属石鹸等の公知の添加剤を適量添加することができる。また、通常用いられるシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等を用い、前記導電剤、充填材等に表面処理を施したものでもよい。
【００１２】
本発明の感光ドラム用基体の形状としては、回転により、容易に記録媒体に画像を形成し得る点で、円筒状や円柱状等が好ましい。該基体の成形方法としては、特に制限はなく、例えば、射出成形法、押出成形法等が挙げられるが、射出成形法が特に好ましい。成形温度や射出圧力等の成形条件は、基体を構成する樹脂成分の種類等に応じて適宜選択される。
本発明の感光ドラム用基体の外周面は、特に制限されるものではないが、その表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．８μｍ以下、特に０．２μｍ以下、最大高さＲｍａｘで１．６μｍ以下、特に０．８μｍ以下、１０点平均粗さＲｚで１．６μｍ以下、特に０．８μｍ以下とすることが好ましく、これらＲａ，Ｒｍａｘ，Ｒｚが大きすぎると、樹脂製基体表面の凹凸が、感光ドラムの感光層上に現れて、これが画像不良の原因とする場合がある。
【００１３】
本発明の感光ドラムは、前述の高速画像形成装置に装着されるものであって、前記本発明の感光ドラム用基体上に、感光層及び必要に応じその他の層、例えば下引き層や保護層などを有するものである。前記感光層としては、電荷発生層及び電荷輸送層を少なくとも有するものが好ましい。ここで、電荷発生層は、通常電荷発生化合物及び結着樹脂から構成される。前記電荷発生化合物としては、特に制限はなく、従来、感光体の電荷発生層に用いられる公知の化合物の中から適宜選択され、各種無機系導電性化合物、有機系導電性化合物等が挙げられる。これらの中でも、電荷発生能の高い化合物等が好ましい。また、結着樹脂としては、特に制限はなく、従来、感光体の電荷発生層等に用いられる公知の樹脂の中から適宜選択される。この電荷発生層は、塗布、蒸着等の公知の方法によって形成することができる。
【００１４】
一方、電荷輸送層は、不均一電荷輸送層及び均一電荷輸送層を有するものが好ましく、前記不均一電荷輸送層としては、特に制限はないが、粒子分散型不均一電荷輸送層や、相分離型不均一電荷輸送層等が好ましい。該不均一電荷輸送層は、高分子材料等の、前記不均一電荷輸送層に含有させる材料を、溶剤に分散させ、塗布等の公知の方法によって形成することができる。
前記均一電荷輸送層としては、特に制限はないが、電荷輸送能が高く、成膜性に優れる高分子化合物を含有するものが好ましい。該均一電荷輸送層は、前記高分子材料等の、前記均一電荷輸送層に含有させる材料を、溶剤に分散させ、塗布等の公知の方法によって形成することができる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
各実施例及び比較例においては、第１表に示す配合組成の導電性樹脂組成物を調製し、射出成形により作成した外径３０ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、周壁の厚さ２．０ｍｍの円筒状の感光ドラム用樹脂製基体（以下、円筒状基体という）、又はこれを用いて得られた感光ドラムについて、以下に示す方法に従って各種性能の評価を行なった。なお、いずれの円筒状基体も同一の金型を用い、同一の成形条件で成形を行った。
（１）表面抵抗値
得られた円筒状基体について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に基づいて作製された三菱化学株式会社製の四探針式抵抗測定器「ロレスタＧＰ」ＡＳＰプロ−ブを使って９０Ｖ（ＤＣ）印加し、抵抗値が安定化したところで値を読み取った。
【００１６】
（２）吸水率
ＡＳＴＭ Ｄ−５７０に準拠して測定した。
（３）アイゾット衝撃値(ノッチ付き)
第１表に示す組成の樹脂組成物を射出成形してテストピースを作成し、ＡＳＴＭ Ｄ−２５６に従って評価した。
（４）曲げ弾性率
第１表に示す組成の樹脂組成物を射出成形してテストピ−スを作成し、ＡＳＴＭ Ｄ−７９０に従って測定したo
（５）曲げ強さ
第１表に示す組成の樹脂組成物を射出成形してテストピースを作成し、ＡＳＴＭＤ−７９０に従って曲げ強さを測定した。
（６）落下試験
得られた円筒状基体を、１．２ｍの高さからコンクリートの床に自由落下させて、破壊が発生したドラム用基体の割合を求めた。
【００１７】
（７）真直度不良率
得られた円筒状基体を１２０℃の加熱下に６０分間放置し、放冷後、基体の全長に亘る真直度を測定した。なお、真直度とは、ＪＩＳ Ｂ００２１に定義されているように、幾何学的な公差を表す尺度であり、その測定は下記の通り行った。
高い直線精度をもった基準エッジに対して、円筒状基体をほぼ平行に配置し、該基準エッジと円筒状基体表面との間隔をレーザー検出機と発信器を用いて長さ方向に測定し、得られたデータをプロットしてグラフを作成しその両端に接する基準線を引いて該基準線からの最大差を真直度とした。このようにして得られた真直度が５０μｍ以上である円筒状基体を不良と判定し、その割合を真直度不良率とした。
【００１８】
（８）画像特性不良率
得られた円筒状基体にフランジを組み付けた後、厚み３０μｍの感光層を形成して感光ドラムを作製した。感光ドラムをレーザーショットプリンタに装着し、２０〜４０枚/分の速度でプリントし、形成された画像を目視により観察し、画像ムラの発生率を求めた。
（９）フランジ嵌合後の回転振れ不良率
製品をレーザースキャンマイクロ測定機(振れ測定器)に両端からコーン型の治具で挟むように固定し、毎分１２０回転の速度で回転させ、治具に対して平行に位置させて基準エッジ製品との間隔を計測し、得られた値を２４６回/秒の平均化処理を行い、間隔の値の最大値と最小値の差を回転振れとした。回転振れが５０μm以上のものを不良とし、不良率を求めた。
【００１９】
実施例１、参考例１〜９及び比較例１，２
第１表に示す配合組成の導電性樹脂組成物を常法に従って調製した。各組成物を用いて各テストピース、円筒状基体を作成し、第１表に示す項目についての試験を行った。また、各円筒状基体にフランジを組み付けた後、同表についての試験を行った。なお、フランジは超音波により溶着したが、その溶着条件は、超音波の振幅３０μｍ、周波数４０ｋＨｚ、加圧力０．３ＭＰａ、溶着時間０．５秒であった。各種試験の結果を第１表に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
（注）
ＰＡ６６：ナイロン６６、宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン」
ＰＡ６：ナイロン６、宇部興産（株）製「宇部ナイロン」
ＰＡＭＸＤ６：ポリアミドＭＸＤ６、東洋紡績（株）製「東洋紡ナイロンＴ６００」
ＰＡ６１２：デュポン（株）製「ザイテル」
ＰＢＴ：ポリプラスチックス（株）製「ジュラネックス」
ＰＰＥ：（変性ポリフェニレンエーテル）、旭化成（株）製「ザイロン」
ケッチェンブラック：ライオン（株）製カーボンブラック
ファーネスブラック：旭カーボン（株）製「ＡＸ−０１５」
チタン酸カリウムウィスカ：大塚化学（株）製「ティスモ」
【００２２】
第１表から分かるように、実施例１および参考例１〜９の基体は、いずれも表面抵抗値が１０²〜５×１０²Ω／□の範囲にあり、画像特性が良好である。これに対し、比較例１，２の基体は、いずれも表面抵抗値が１０⁵Ω／□よりも大きく、また、画像ムラの発生率（画像特性不良率）は実施例および参考例より高くなっている。
実施例２〜４、参考例１０〜１２
第２表に示す配合組成の導電性樹脂組成物を調製し、吸水率と寸法変化とを測定した。
【００２３】
【表２】

【００２４】
（注）
＊１ 吸水率：ＡＳＴＭ Ｄ−５７０に準拠して測定
＊２ 寸法変化：流れ方向の寸法変化率
ＰＰＥ：（変性ポリフェニレンエーテル）、旭化成（株）製「ザイロン」
ＰＰＳ：東ソー（株）製「サスティール」
ＰＰ：三菱化学（株）製「三菱ポリプロ」
第２表に示された吸水率と寸法変化は、温度５０℃，相対湿度９５％の環境下の高温高湿槽に２４時間放置前後の差を測定したもので、ポリアミド樹脂に吸水率の低い樹脂をブレンドすることで、成形品の高温高湿環境下での吸水率、寸法変化が飛躍的に改善されることが認められる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の感光ドラム用基体は、高速の電子写真装置や静電記録装置などの高速画像形成装置に装着される感光ドラム用として用いられ、成形加工が容易で、かつ露光時における電位の減衰特性に優れ、画像不良の発生を抑制することができる。

Claims (7)

1. 高速画像形成装置に装着される樹脂組成物からなる感光ドラム用基体であって、前記樹脂組成物を構成する樹脂成分が、ポリアミド樹脂と吸水率０．３％以下の樹脂からなり、前記基体の表面抵抗値が１０⁵Ω／□未満であることを特徴とする感光ドラム用基体。
2. 前記ポリアミド樹脂が、ナイロン６６，ナイロン６，ナイロンＭＸＤ６，ナイロン６１２からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１に記載の感光ドラム用基体。
3. 前記吸水率０．３％以下の樹脂が、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１又は２に記載の感光ドラム用基体。
4. ポリアミド樹脂に対して吸水率０．３％以下の樹脂を１〜７０重量％となるように配合されたものである請求項１から３のいずれか一項に記載の感光ドラム用基体。
5. 前記樹脂組成物が、さらに導電剤を配合してなる請求項１から４のいずれか一項に記載の感光ドラム用基体。
6. さらに充填材を配合してなる請求項１から５のいずれか一項に記載の感光ドラム用基体。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の感光ドラム用基体上に感光層を有することを特徴とする感光ドラム。