JP5354261B2 - コロナ帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)コロトロン型コロナ帯電装置
コロトロン型コロナ帯電装置(2A)の概略構成とそれを用いた場合の帯電状態について図4に示す。図4(a)は、コロトロン型コロナ帯電装置の概略構成を示し、帯電装置(2A)は直径50〜100μmのタングステンワイヤ(2a)を1cm程度離して金属シールドケース(2b)でシールドした構成である。シールドケース(2b)の開口面(2c)を感光体(1)に対向して配置した状態で、コロナワイヤ(2a)に5〜10kVの高電圧を印加し、これによって発生した正または負イオンを感光体(1)の表面(1a)に移動させて帯電する。図4(b)は、帯電装置(2A)の帯電時間と感光体(1)の表面電位との関係を示すグラフで、図4(b)に示すようにコロトロン型コロナ帯電装置(2A)は一定量の電荷発生を行なうので、感光体(1)の表面(1a)を均一に一定電位に帯電するまでに比較的長時間を要する。従って、感光体(1)の表面を短時間で一定電位にする帯電装置としては必ずしも得意ではない。しかし、構造が簡単であり、安価であるという利点がある。そのため、一定電荷を転写紙に与えることを目的とする転写用の帯電装置としては特に有効である。
スコロトロン型コロナ帯電装置(2B)は、感光体表面(1a)の帯電電位のムラを少なくするために考案されたものである。図5(a)は、コロトロン型コロナ帯電装置の概略構成を示し、帯電装置(2)は直径50〜100umのタングステンワイヤ(2a)を1cm程度離して金属シールドケース(2b)でシールドしている。さらに、図5(a)に示すように、コロトロンの開口面(2c)に数本のワイヤ或いはメッシュをグリッド電極(2d)として配置した構成である。このスコロトロン型帯電装置の開口面(2c)を感光体(1)に対向させ、グリッド電極(2d)にバイアス電圧を印加する。
しかしながら、一度像担持体表面に付着した放電生成物は容易に脱離することは困難であることから、効果は不十分であった。
このように、オゾンやNOxに対して捕捉(吸着)性及び/又は分解性材料をコロナチャージャに設けて、チャージャの放電時に発生するオゾンやNOxを除去するという広義の一般的概念自体は、従来知られているが、しかし、これらは、チャージャのハウジング内壁等に設けるものが殆どで、帯電ワイヤやグリッドに被覆することを意図するものは、非常に少ない。
オゾンやNOxは電圧印加される帯電ワイヤやグリッドの近傍で発生するのであるから、帯電ワイヤやグリッド自体に除去剤を設けるのが本来は理想的であるのに、実際には、そのような提案技術が少ない理由して、帯電ワイヤ部やグリッド部は、特に常時、電圧印加という過酷な環境下に置かれるので、この部分の塗膜もまた高い耐久性が要求されること、被覆されたワイヤやグリッドの導電性を阻害するものであってはならないこと、極く小径のワイヤ等の表面に均一被覆ができる材料であること、対向する感光体の劣化を防止し、経時による画像ムラ発生を抑制できるものであること、等々各種の要件を同時に満たす材料を選定しなければならないという難かしさが主原因の1つになっているとも考えられる。
(1)「開口部を有するシールドケースと、当該シールドケース内に配設されたコロナ放電電極と、当該コロナ放電電極と前記開口部との間に配設される帯電グリッドとを有するコロナ帯電装置において、前記帯電グリッドの表面に少なくともゼオライトとB型シリカゲルと導電剤と結着樹脂とを含む組成物を有することを特徴とするコロナ帯電装置」、
(2)「前記第(1)項に記載のゼオライトが、A型、X型、及びY型の少なくとも1種の結晶型を有することを特徴とするコロナ帯電装置」、
(3)「表面に静電潜像が形成される像担持体と、少なくとも当該像担持体の表面を一様に帯電させるコロナ帯電装置とを備えた画像形成装置において、前記コロナ帯電装置は、前記第(1)項又は第(2)項に記載のコロナ帯電装置であることを特徴とする画像形成装置」、
(4)「前記像担持体は、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層を有する感光体であることを特徴とする前記第(3)項に記載の画像形成装置」、
(5)「前記像担持体は、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表面保護層を有する感光体であることを特徴とする前記第(4)項に記載の画像形成装置」、
(6)「前記架橋表面保護層は、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化合物と、電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物との反応物からなることを特徴とする前記第(5)項に記載の画像形成装置」、
(7)「前記架橋表面保護層は、少なくともフィラーを含有する1官能のラジカル重合性化合物との反応物からなることを特徴とする前記第(5)項又は第(6)項に記載の画像形成装置」、
(8)「表面に静電潜像が形成される像担持体と、少なくとも当該像担持体の表面を一様に帯電させるコロナ帯電装置とを一体に連結して画像形成装置本体に脱着可能に設置されるプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置は、前記第(3)項乃至第(7)項のいずれかに記載の画像形成装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ」。
機外に排出する放電生成物を削減するには排出までの経路にフィルター等に担持させた形態で効果を発揮するが、放電生成物により最も汚染されるのはコロナ帯電装置直下にある被帯電体(感光体)であり、コロナ帯電装置と被帯電体間は安定した帯電が行われるために1〜2mm程度の一定間隔を設けて固定されていることが多い。そのため放電生成物による被帯電体の汚染を抑制するためには、放電後コロナ帯電装置と被帯電体間に遮蔽物を入れる、またはコロナ帯電装置および被帯電体を移動させるといった複雑な機構が必要である。これらの課題を解決するために、本発明においては、前述の図2で示したように、ゼオライトとB型シリカゲルと導電剤と結着樹脂とを含む組成物(Z)をコロナ帯電装置(2)の帯電グリッド(2d)に塗布することで被帯電体汚染の抑制を可能としている。
コロナ帯電装置から発生する放電生成物により起こる課題としては、まず長時間放電後の放置によるコロナ帯電装置直下濃度ムラがある。これは作像動作中の放電時に発生し、コロナ帯電装置の内壁に付着した放電生成物が、画像形成装置が停止している間に徐々に被帯電体である感光体を汚染し、コロナ帯電装置直下部とそれ以外の部分での表面電位に差が生じ、結果として画像濃度ムラが発生するという課題である。このような現象は、前述の帯電グリッドを有するスコロトロン型コロナ帯電装置において顕著である。そして、この課題は20%RH程度の低湿環境下でより顕著に発生し、常温常湿環境下に置かれることで次第に回復する。感光体表面が放電生成物と可逆的に反応し、静電容量が増大または抵抗が低下しているために電位差が生じることが確認されている。いずれの感光体においても発生が確認されているが、特に保護層として表面に架橋性の硬化膜を設けた感光体での発生が顕著である。本発明においては、帯電グリッドに塗布される組成物に含まれるゼオライトが放電生成物の高い除去能力を有することから、被帯電体汚染の抑制を可能としている。
コロナ帯電装置から発生する放電生成物により起こるもう一つの課題としては、高温高湿下において発生するコロナ帯電装置直下画像ボケがある。これは作像動作中の放電時に発生し、コロナ帯電装置の内壁に付着した放電生成物が、画像形成装置が停止している間に徐々に被帯電体である感光体表面に水分を含んだ状態で付着することに起因する。放電生成物はイオン性物質であることから、感光体表面の抵抗が低下し、結果として画像がぼやける画像ボケと呼ばれる現象が発生するという課題である。このような現象は、前述の帯電グリッドを有するスコロトロン型コロナ帯電装置において顕著である。そして、この課題は70%RH程度の高湿環境下でより顕著に発生し、常温常湿環境下に置かれることで次第に回復する。また、表面の放電生成物の付着に起因したものであることから、画像形成を繰り返し行なうことでも次第に回復を示す。画像ボケの課題もいずれの感光体においても発生が確認されているが、特に保護層として表面に架橋性の硬化膜を設けた感光体での発生が顕著である。本発明においては、帯電グリッドに塗布される組成物に含まれるゼオライトが高湿環境下における水分吸着することで、放電生成物の高い除去能力が低下することを防ぐため、高い水分除去能力を有するB型シリカゲルを含有することで、ゼオライトによる放電生成物の除去能力を維持し、被帯電体汚染の抑制を可能としている。
コロナ放電を行なうスコロトロン帯電器を用いた画像形成装置では、出力画像に雨だれ状のムラが発生することがある。これは帯電器による感光体の帯電において、小さな範囲で帯電量に大きなムラが存在することによるものである。このムラが生じるのは例えば帯電ワイヤに付着したトナーやその添加剤であるシリカや放電生成物の局部的な付着による放電不良や、帯電グリッドに同様の電気抵抗の高い物質が付着し、放電され発生した電荷がグリッドを流れず感光体への移動量が増加した、または静電容量が高くなった帯電グリッド自体が帯電し、帯電グリッドに印加した電圧以上に感光体表面電位が局所的に上がってしまうことが考えられる。本発明においては、帯電グリッドに塗布される組成物に含まれる導電剤が帯電グリッドの電気抵抗上昇を防ぐため、高い水分除去能力を有するB型シリカゲルを含有することで、ゼオライトによる放電生成物の除去能力を維持し、被帯電体汚染の抑制を可能としている。
本発明では、放電生成物除去にゼオライトを利用している。ゼオライトは水晶のような結晶で、主にアルミニウムとケイ素から構成されている。結晶は非常に小さく、目視では形や大きさを見ることはできない。拡大して見ると、細孔と呼ばれる孔が多く存在することが確認できる。この独自の構造を持つゼオライトは、今まで自然界に40種類以上発見されている。下記に示すような吸着・分解機能に代表されるゼオライトの特徴をさらに活かすため、工業的に作られたものを合成ゼオライトと呼ぶ。合成ゼオライトは、能力が高く天然ゼオライトにはない種類のものが多数存在するが、コストが高いことが欠点である。第3のゼオライトとして登場したのが人工ゼオライトである。石炭灰などの廃棄物と考えられていた物質を処理することで、地球と人類に有益なゼオライトに変える。しかも低コストであるため、現在、大きな注目を集めている材料である。
ゼオライトは様々なものを吸着する働きがあり、そのメカニズムは脱臭剤や乾燥剤と類似している。この機能を活かすことで、有害物質の吸着や悪臭の除去が可能である。
ゼオライトは天然ゼオライトの約2〜3倍という高い陽イオン交換機能を持っており、この機能を活かすことで、酸性を中和する土壌改良や汚水・排水中のアンモニウムイオンの除去などが可能である。
ゼオライトには触媒としての機能があり、この機能を利用して、窒素酸化物(NOx)の分解等が研究されている。
本発明では、前述のように高湿下での水分除去にB型シリカゲルを用いることで、ゼオライトの水分吸着による、放電生成物除去能力の低下を抑制している。
B型シリカゲルは特に高湿下において吸湿能力が優れており、また低湿環境においては吸湿水分を放出する特性を有するため、長期にわたって放電生成物の除去能力を維持することを可能にしている。また、帯電グリッド上に形成される組成物のうち、B型シリカゲルの比率がゼオライトに対して高すぎても低すぎてもゼオライトの放電生成物の除去能力が低下し、B型シリカゲルの比率はゼオライト100wt%に対し、5〜100wt%が望ましく、より好ましくは10〜50wt%である。
ワイヤまたは金属板の加工品からなる帯電グリッド基材は本来導電性を有するが、ゼオライトとバインダ樹脂に覆われるため電気抵抗が大きくなり、表面電位制御の役割を果たさない。そのため導電性を付与させる目的で、導電剤をバインダ樹脂中に分散させている。ここで導電剤にはグラファイト、ニッケル、銅、銀等の金属微粒子の類やアンチモンドープ酸化スズ(ATO)、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ、アンチモン酸亜鉛等の金属酸化物の類や活性炭といった導電性の粒子を用いることができる。帯電グリッドは使用中常に放電下に置かれるため、用いる材料は放電に対する耐久性が求められ、グラファイトやニッケル等の金属、および酸化スズ、アンチモン酸亜鉛のような非ドーピング型金属酸化物が経時使用および環境変動に対して安定しており好ましい。また、導電剤は含有率が多すぎると、他の機能である膜の密着性や放電生成物除去機能を阻害するため、帯電グリッド上に形成する組成物における比率としては、5〜50wt%が望ましく、より好ましくは10〜40wt%である。また粒子自体の導電性は高く、粒径は小さいほうが好ましい。本発明では粒径0.01mm〜15mmの範囲の導電性微粒子を使用した。また導電性を示すバインダ樹脂も導電剤として用いることができる。場合により2種類の導電剤を用いることもできる。
本発明における結着樹脂は、帯電グリッド上に形成する組成物中に含有されるものであり、ゼオライト、B型シリカゲル、導電剤と帯電グリッドを結着させ、また塗工液を分散させ、均一な膜を形成する役割も担う。樹脂の種類としては、特に限定されるものではないが、アルキド樹脂及びアミノ樹脂からなる熱硬化樹脂、あるいはポリアミド樹脂を用いることで、ゼオライトの分散性や接着性に優れ、長期に渡って帯電グリッド上にゼオライトを含む組成物を保持することが可能であり、良好に用いることができる。
また、バインダ樹脂の帯電グリッド上に形成する組成物における比率は、5〜40wt%が望ましく、より好ましくは10〜30wt%である。結着樹脂の比率が多すぎると、その他の組成物を覆ってしまうことにより放電生成物除去機能の低下、雨だれの発生が見られる。また結着樹脂の比率が少なすぎると組成物と帯電グリッドの密着性が低下し、長期にわたって使用した際に膜の剥れが発生してしまう。
塗工液はまずバインダ樹脂を溶媒に対して比率5〜10wt%程度となるように作成し、攪拌している中にゼオライト粒子、B型シリカゲルおよび導電剤を加えることにより作成した。スプレー塗工の際には塗工液固形分濃度は30wt%以下とした。
作成した液を帯電グリッドへ塗工する方法としては、ディッピング方式、ローラ塗工、電気泳動電着法等があるが、今回最も塗工ムラの少ないスプレー方式を用いた。帯電グリッドを長軸方向両端からテンションを張り直径30mmの円筒状の基盤の長手方向に設置し、円筒を周方向に170rpmの速度で回転させているところを水平方向にスプレーを10mm/sec.の速度で走査させることにより塗工を行った。両面を塗工するために3mm程度基盤から浮かせて帯電グリッドを設置した。スプレー塗工後乾燥機によって130℃で30分加熱し、乾燥することで膜を固定した。塗工膜としてはグリッドの表裏面にそれぞれ30μm厚の塗工膜を形成した。
また、帯電グリッドの基材がワイヤである場合には、ワイヤの周囲に均一な塗膜を形成する。
次に本発明において好適に使用される像担持体としての感光体について説明する。
次に、本発明で使用される電子写真感光体の部分について図面に基づいて説明する。
図6は、本発明に用いる一実施形態に係わる電子写真感光体を表わす断面図である。図6(a)は、導電性支持体(31)上に、中間層(33)、電荷発生機能を有する電荷発生層(35)と、電荷輸送物機能を有する電荷輸送層(37)が積層された積層構造の感光体の断面構造を示している。図6(b)は、本発明に用いる他の実施形態に係わる電子写真感光体を表わす断面図である。図6(b)は図6(a)で示す感光体の電荷輸送層(37)上に保護層(39)が積層された感光体の断面構造を示している。
導電性支持体(31)としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理を施した管などを使用することができる。また、特許文献14に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体(31)として用いることができる。この他、上記支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものについても、導電性支持体(31)として用いることができる。
導電性支持体(31)上から感光層への電荷注入の防止や、干渉縞防止の目的のために設けることができる中間層(33)の構成は、結着樹脂や結着樹脂中に粒子を分散したものが用いられ、結着樹脂としてはポリビニルアルコール、ニトロセルロース、ポリアミド、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂、ポリウレタン、アルキッド−メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂などを利用することができる。中間層に分散させる粒子としては酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、シリカ及びそれらの表面処理品が用いられ、酸化チタンが分散性、電気的特性においてより好ましく、ルチル型とアナターゼ型いずれのものも用いることが可能である。中間層を形成するには、例えば上述の結着樹脂を有機溶剤中に溶解し、その溶液中に上述の粒子をボールミル、サンドミル等の手段で分散し、支持体上に塗布、乾燥すれば良い。中間層の厚みは10μm以下、好ましくは0.1〜6μmである。
(電荷発生層)
電荷発生層(35)は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダ樹脂を併用することもできる。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
電荷輸送層(37)は電荷輸送機能を有する層で、電荷輸送機能を有する電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層(35)上に塗布、乾燥することにより形成させる。
電荷輸送物質としては、前記電荷発生層(35)で記載した電子輸送物質、正孔輸送物質及び高分子電荷輸送物質を用いることができる。
本発明で使用できる電荷発生層(35)、電荷輸送層(37)などの感光層上に形成される架橋表面層(39)としては、少なくとも重合性化合物を重合することにより形成されることが望ましい。機械的耐久性の観点から重合性官能基の数は分子内に3つ以上有している重合性化合物が好ましく用いられる。つまり3官能以上の重合性化合物を重合することで3次元の網目構造が発達し、架橋密度が非常に高い高硬度かつ高弾性な表面層が得られ、かつ均一で平滑性も高く、高い耐摩耗性、耐傷性が達成される。架橋表面層39は、1μm以上、15μm以下の膜厚、より好ましくは2μm以上、10μm以下の膜厚を設けることで、クラックや膜剥がれが発生せず、かつ非常に高い耐摩耗性が達成される。
本発明に用いられる重合性化合物のうち、電荷輸送性構造を有しない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、例えば縮合多環キノン、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らず、かつ重合性官能基を有するモノマーを指す。この重合性官能基とは、炭素−炭素2重結合を有し、重合可能な基であれば何れでもよい。これら重合性官能基としては、例えば、下記(10)式に示す1−置換エチレン官能基、1,1−置換エチレン官能基等が挙げられる。
これらの重合性官能基の中では、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り、アクリロイルオキシ基を有する化合物は、例えば水酸基がその分子中にある化合物とアクリル酸(塩)、アクリル酸ハライド、アクリル酸エステルを用い、エステル反応あるいはエステル交換反応させることにより得ることができる。また、メタクリロイルオキシ基を有する化合物も同様にして得ることができる。また、重合性官能基を2個以上有する単量体中の重合性官能基は、同一でも異なっても良い。
Ar3、Ar4は置換もしくは無置換のアリール基を表わし、同一であっても異なってもよい。Xは単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表わす。Zは置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル2価基、アルキレンオキシカルボニル2価基を表わす。m、nは0〜3の整数を表わす。
前記一般式(1)、(2)において、R1の置換基中、アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基が、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等がそれぞれ挙げられ、これらは、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等により置換されていても良い。R1の置換基のうち、特に好ましいものは水素原子、メチル基である。
(1) ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基等。
(2) アルキル基、好ましくは、C1〜C12とりわけC1〜C8、さらに好ましくはC1〜C4の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これらのアルキル基にはさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基またはハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基もしくはC1〜C4のアルコキシ基で置換されたフェニル基を有していてもよい。具体的にはメチル基、エチル基、n−ブチル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−プロピル基、トリフルオロメチル基、2−ヒドロキエチル基、2−エトキシエチル基、2−シアノエチル基、2−メトキシエチル基、ベンジル基、4−クロロベンジル基、4−メチルベンジル基、4−フェニルベンジル基等が挙げられる。
(3) アルコキシ基(−OR2)であり、R2は(2)で定義したアルキル基を表わす。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ブトキシ基、s−ブトキシ基、i−ブトキシ基、2−ヒドロキシエトキシ基、ベンジルオキシ基、トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。
(4) アリールオキシ基であり、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基が挙げられる。これは、C1〜C4のアルコキシ基、C1〜C4のアルキル基またはハロゲン原子を置換基として含有してもよい。具体的には、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、4−メトキシフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基等が挙げられる。
(5) アルキルメルカプト基またはアリールメルカプト基であり、具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、p−メチルフェニルチオ基等が挙げられる。
(6) 下記式(12)で示す基が挙げられる。
(8) 置換または無置換のスチリル基、置換または無置換のβ−フェニルスチリル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジトリルアミノフェニル基等。
ビニレン基は、下記式(13)及び(14)が挙げられる。
アルキレンオキシカルボニル2価基としては、カプロラクトン2価変性基が挙げられる。
本発明で用いる上記一般式(1)及び(2)特に(6)の重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、炭素−炭素間の二重結合が両側に開放されて重合するため、末端構造とはならず、連鎖重合体中に組み込まれ、電荷輸送性構造を有しない重合性モノマーとの重合で架橋形成された重合体中では、高分子の主鎖中に存在し、かつ主鎖−主鎖間の架橋鎖中に存在(この架橋鎖には1つの高分子と他の高分子間の分子間架橋鎖と1つの高分子内で折り畳まれた状態の主鎖のある部位と主鎖中でこれから離れた位置に重合したモノマー由来の他の部位とが架橋される分子内架橋鎖とがある)するが、主鎖中に存在する場合であってもまた架橋鎖中に存在する場合であっても、鎖部分から懸下するトリアリールアミン構造は、窒素原子から放射状方向に配置する少なくとも3つのアリール基を有し、バルキーであるが、鎖部分に直接結合しておらず鎖部分からカルボニル基等を介して懸下しているため立体的位置取りに融通性ある状態で固定されているので、これらトリアリールアミン構造は重合体中で相互に程よく隣接する空間配置が可能であるため、分子内の構造的歪みが少なく、また、感光体の表面層とされた場合に、電荷輸送経路の断絶を比較的免れた分子内構造をとりうるものと推測される。
一般式(4)のアクリル酸エステル化合物においてより好ましい構造として下記一般式(5)の化合物を挙げることができる。
である。フィラーを添加することによって、像担持体の更なる耐摩耗性の向上並びに耐傷性の向上が実現でき、像担持体の寿命をさらに顕著に高めることが可能となる。保護層が硬化していることによって、フィラーの脱離が少なく、熱可塑性樹脂にフィラーを分散した場合よりもより一層寿命を延ばすことができる。また、フィラーを含有することによって、像担持体表面に適度な凹凸が形成され、クリーニング不良がさらに抑制できる効果も有する。また、硬化型保護層にフィラーを添加した像担持体表面に潤滑性物質を塗布することによって、ブレードの挙動が安定化し、潤滑性物質の塗布性も向上され、より一層の高寿命化、高画質化を達成することができ、本発明においては特に有効である。
硬化型保護層に含有されるフィラーは、有機性フィラー及び無機性フィラーがある。有機性フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、a−カーボン粉末等が挙げられ、無機性フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、ジルコニア、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素などの無機材料が挙げられる。これらのフィラーの中で、フィラー硬度や光散乱性の点から無機材料、特に金属酸化物を用いることが耐摩耗性あるいは高画質化に対し有利である。さらに、金属酸化物の使用は塗膜品質に対しても有利である。塗膜品質は画像品質や耐摩耗性に大きく影響するため、良好な塗膜を得ることは高耐久化及び高画質化に対し有効となる。更に、金属酸化物の中でも、α−アルミナが耐摩耗性や耐傷性、画質安定性の面で有効である。フィラーの平均一次粒径は、フィラー分散型保護層と同様に、0.1〜0.9μmが好ましいが、0.2〜0.6μmが特に好ましい。また、フィラーの添加量は、保護層の全固形分に対して、0.1〜30重量%が好ましく、より好ましくは5〜20重量%である。硬化型保護層の場合には、紫外線を照射して硬化させる必要があるため、フィラーの平均一次粒径や添加量は、必要以上に高くしない方が好ましい。
φ100mmのアルミニウムシリンダー上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、3.5μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、22μmの電荷輸送層を形成した。
アルキド樹脂 6部
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂 4部
(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業製)
酸化チタン 40部
(CR−EL、石原産業社製)
メチルエチルケトン 50部
Y型チタニルフタロシアニン 6部
シリコーン樹脂溶液 70部
(KR5240、15%キシレン−ブタノール溶液:信越化学社製)
2−ブタノン 200部
電荷輸送物質(下記構造式A) 20部
ビスフェノールZ型ポリカーボネート 30部
(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製)
1,2−ジクロロエタン 200部
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 10部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
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B) 10部
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
感光体作製例1において、架橋型表面保護層用塗工液を以下に変更した以外は同様に感光体を作製した。
α−アルミナ:2部
(スミコランダムAA−05、平均一次粒径:0.5μm、住友化学工業社製)
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液:0.1部
(BYK−P104、不揮発分50%、BYKケミー社製)
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化合物:10部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬社製)
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:10部
(例示化合物No.54)
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・ケミカルズ社製)
テトラヒドロフラン:100部
感光体作製例1において、架橋型表面保護層を設けず、電荷輸送層の膜厚を28μmとした以外は同様に感光体を作製した。
以下に示す材料を用いて帯電グリッドコート用塗工液を作成した。ゼオライト/シリカゲル/導電剤/バインダ樹脂の重量比は5/2/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
シリカゲル ・・・B型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
上記塗工液を、市販の複写機Imagio Neo 1050 Pro(株式会社リコー製)に用いられているコロナ帯電器の帯電グリッドにスプレーにより塗工し、以下に示す評価を行った。
帯電グリッドに塗工された膜の密着度合いが実使用に耐えられるかを、力を入れて強く擦ったときと指を乗せる程度の負荷で塗工面をウエスで10回拭いたときの剥がれの程度で評価した。以下にそれぞれの記号の程度を示す。
◎・・・擦ってもウエスに付着せず
×・・・擦ると多量にウエスに付着し、実使用に耐えられない
感光体作製例1で得られた感光体と上記実施例の帯電グリッドをプロセスカートリッジを有するimagio Neo 1050proに取り付けた。作像動作を行なうことでコロナ帯電器を3時間放電後機械の電源を切り15時間放置した。その後、再度機械の電源を入れ、中間調(ハーフトーン)画像出力、及び全面文字画像の出力によりコロナ帯電器直下の濃度ムラ、像流れの発生有無を確認した。なお上記評価の環境は、10℃15%RH、及び30℃90%RHの2種類の環境下において、それぞれ実施した。
○・・・コロナ帯電器直下濃度ムラ、または画像ボケが発生するが、許容レベル
×・・・コロナ帯電器直下濃度ムラ、または画像ボケがくっきり発生し許容できないレベル
ゼオライトとして、X型ゼオライト(F−9 東ソー製)を用いた以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライトとして、Y型ゼオライト(HSZ−320HOA 東ソー製)を用いた以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライトとして、ベータ型ゼオライト(HSZ−940NHA 東ソー製)を用いた以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライトとして、ZSM−5型ゼオライト(HSZ−840NHA 東ソー製)を用いた以外は実施例1と同様に評価を実施した。
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/シリカゲル/導電剤/バインダ樹脂の重量比は4/3/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
シリカゲル ・・・B型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/シリカゲル/導電剤/バインダ樹脂の重量比は6/1/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
シリカゲル ・・・B型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/導電剤/バインダ樹脂の重量比は7/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/導電剤/バインダ樹脂の重量比は7/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・X型ゼオライト(F−9 東ソー製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/導電剤/バインダ樹脂の重量比は7/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・Y型ゼオライト(HSZ−320HOA 東ソー製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/シリカゲル/導電剤/バインダ樹脂の重量比は5/2/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
シリカゲル ・・・A型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/シリカゲル/バインダ樹脂の重量比は6/2/2とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
シリカゲル ・・・ B型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、以下に示す材料に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/シリカゲル/導電剤/バインダ樹脂の重量比は5/2/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
シリカゲル ・・・ B型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、ゼオライトの替わりに活性炭に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
活性炭/シリカゲル/導電剤/バインダ樹脂の重量比は5/2/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
活性炭 ・・・活性炭(クラレコールSW クラレケミカル製)
シリカゲル ・・・B型シリカゲル (富士ゲル産業株式会社製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
帯電グリッドコート用塗工液として、シリカゲルの替わりに活性炭に変更した以外は実施例1と同様に評価を実施した。
ゼオライト/活性炭/導電剤/バインダ樹脂の重量比は5/2/2/1とし、液の固形分濃度は30wt%となるよう調整した。
ゼオライト ・・・A型ゼオライト(A-4 東ソー製)
活性炭 ・・・活性炭(クラレコールSW クラレケミカル製)
導電剤 ・・・アンチモン酸亜鉛(セルナックス CX-Z210IP日産化学工業製)
バインダ樹脂 ・・・オイルフリーアルキド樹脂
(ベッコライト46-118 大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂
(スーパーベッカミン G-821-60 大日本インキ化学工業製)
(アルキド樹脂/メラミン樹脂=3/2 重量比)
分散媒 ・・・2−ブタノン
実施例1と同様にして、帯電グリッドを作製した後、感光体作製例1で得られた感光体とともにプロセスカートリッジを有するimagio Neo 1050proに取り付けた。その後、30℃90%RH環境下において、10万枚(A4横通紙)の連続作像動作を行なう耐久性試験を行った。その後、中間調(ハーフトーン)画像出力、及び全面文字画像の出力を行い、異常画像発生の有無を確認した。更に、機械の電源を切り15時間放置し、その後、再度機械の電源を入れ、中間調(ハーフトーン)画像出力、及び全面文字画像の出力によりコロナ帯電器直下の濃度ムラ、像流れの発生有無を確認した。
実施例7において、感光体作製例2で得られた感光体を用いた以外は同様にして、耐久性試験後、及び15時間放置後の異常画像発生有無を確認した。
実施例7において、感光体作製例3で得られた感光体を用いた以外は同様にして、耐久性試験後、及び15時間放置後の異常画像発生有無を確認した。
1a 表面
2 コロナ帯電装置
2a コロナワイヤ
2b シールドケース
2c 開口面
2d グリッド電極
3 露光装置
4 現像装置
5 転写装置
6 クリーニング装置
6a クリーニングブラシ
6b 弾性ゴムクリーニングブレード
7 除電装置
8 レジストローラ
9 定着装置
10 ゼオライト粉体付着手段
31 導電性支持体
33 中間層
35 電荷発生層
37 電荷輸送層
39 架橋表面保護層
L 書き込み光
P 転写紙
Z ゼオライト粉体
Claims (8)
- 開口部を有するシールドケースと、当該シールドケース内に配設されたコロナ放電電極と、当該コロナ放電電極と前記開口部との間に配設される帯電グリッドとを有するコロナ帯電装置において、前記帯電グリッドの表面に少なくともゼオライトとB型シリカゲルと導電剤と結着樹脂とを含む組成物を有することを特徴とするコロナ帯電装置。
- 請求項1に記載のゼオライトが、A型、X型、及びY型の少なくとも1種の結晶型を有することを特徴とするコロナ帯電装置。
- 表面に静電潜像が形成される像担持体と、少なくとも当該像担持体の表面を一様に帯電させるコロナ帯電装置とを備えた画像形成装置において、前記コロナ帯電装置は、請求項1又は2に記載のコロナ帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
- 前記像担持体は、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層を有する感光体であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は、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表面保護層を有する感光体であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記架橋表面保護層は、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化合物と、電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物との反応物からなることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記架橋表面保護層は、少なくともフィラーを含有する1官能のラジカル重合性化合物との反応物からなることを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成装置。
- 表面に静電潜像が形成される像担持体と、少なくとも当該像担持体の表面を一様に帯電させるコロナ帯電装置とを一体に連結して画像形成装置本体に脱着可能に設置されるプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置は、請求項3乃至7のいずれかに記載の画像形成装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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