電子写真装置
【課題】高硬度な表面層を有する感光体を過酷条件下で使用したときに生じる、感光体表面の滑り性低下、ブレードとの摩擦増大による感光体駆動のトルク上昇、クリ−ニングブレード捲れ、画像流れなどの画像欠陥に対し、ロバスト性のある電子写真装置の提供。
【解決手段】電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109〜9×109（Ｎ/ｍ2）であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05〜3.0（μｍ）であることを特徴とする無機粒子供給装置を備えた電子写真装置。
【解決手段】電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109〜9×109（Ｎ/ｍ2）であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05〜3.0（μｍ）であることを特徴とする無機粒子供給装置を備えた電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に関し、詳しくは、無機粒子供給装置を備えた電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのように画像を紙等の記録媒体に記録するカラー画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された感光ドラムを像担持体とする。先ず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。次に、現像剤に含まれる摩擦帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。そして、この動作を各々異なる色の現像剤を内包する複数の現像手段により現像して、感光体上、中間転写体上、或は、転写材上に各色トナー像を多重してカラー画像が形成される。
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化の要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる像担持体である感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、感光層の膜厚がより薄いものが使用され、又、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気、機械的強度や耐磨耗性の向上が図られている。
【０００３】
これらに対応して近年では、特許文献１に記載されているように硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として用いる試みや、特許文献２および３に記載されているように電荷移動層に炭素−炭素二重結合を有するモノマーを含有させ、電荷移動材の炭素−炭素二重結合と熱或は光のエネルギーによって反応させて電荷移動層の硬化膜を形成する試みがなされて、高感度を保持したまま、より硬く、より削れにくくする検討がなされている。
【０００４】
このような高硬度な表面層を有する感光ドラムを使用した場合、感光ドラムの表面が削れにくいため、転写材から発生する紙粉、ロジン、タルク、装置内の帯電手段に起因して発生する放電生成物、感光ドラムの表面に融着固化したトナー物質をクリーニングブレードによって十分に掻き取り除去することは極めて困難であった。このため、感光体ドラムの滑り性が低下し、クリーニングブレードとの摩擦が増大して感光ドラム駆動のトルクが上がったり、クリーニングブレードが捲れたりし易くなり、又、特に高湿環境下で放置されると画像流れの課題も発生していた。
【０００５】
これらの課題に対し、無機粒子のような研磨剤を現像剤に含有させ、感光ドラム表面をクリーニングブレードやクリーニングブラシと感光ドラムの間に介在する研磨剤で摺擦し、表面堆積物を除去する提案が成されている（特許文献４）。
【０００６】
これにより、転写材から発生する紙粉、ロジン、タルク、装置内の帯電手段に起因して発生する放電生成物、感光ドラム表面に融着固化したトナー物質をクリーニングブレードによって十分に掻き取り除去することが可能となった。
しかし、この方式では、研磨剤の混入により現像剤の現像特性を低下させてしまうため、研磨剤を現像剤に混入させる量に限りがあり、多量に混入させることは困難であった。
【０００７】
一方、クリーニングユニット内に、無機化合物粉末である研磨剤を含有させた脂肪酸金属塩の固形物を配設し、それを、クリーニングブラシで削りとりながら感光ドラム表面へ供給するシステムの提案が成されている（特許文献５）。
【０００８】
この構成を用いれば、現像剤に研磨剤を混入させることなく、感光ドラム表面への研磨剤の供給が可能となる。研磨剤を含有させた脂肪酸金属塩の固形物は、成型し易く、把持し易いため、装置化が容易である。しかし、研磨剤の粒子同士が脂肪酸金属塩を介して合一し易く、感光体表面での研磨剤粒子の流動性が低下してしまう。そのため、前記した現像剤に含有させる系と比較すると、感光ドラムの表面堆積物を除去する能力の改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０２−１２７６５２号公報
【特許文献２】特開平０５−２１６２４９号公報
【特許文献３】特開平０７−０７２６４０号公報
【特許文献４】特開２００５−２０８３２５号公報
【特許文献５】特開２００４−５３８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記したように、感光ドラムを耐久したとき、その表面に蓄積する堆積物は、研磨剤とクリーニングブレードによって、除去することが可能である。
しかし、近年、高硬度な表面層を有する感光ドラムを高温高湿度環境下で、高い帯電電位で、長期間使用するような、過酷条件下で使用するケースが市場で増えており、従来の装置構成では、感光体表面の滑り性低下、ブレードとの摩擦増大による感光体の駆動のトルク上昇、クリーニングブレード捲れ、画像流れが発生する確率が高いため、ロバスト性のある装置構成が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置を用いることで、前記課題が解決できることを見出した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、過酷条件下においても、感光ドラム表面に蓄積した堆積物を、十分に掻きとり除去することが可能となったため、感光ドラム表面の滑り性低下、ブレードとの摩擦増大による感光ドラム駆動のトルク上昇、クリ−ニングブレード捲れ、画像流れに対し、ロバスト性のある電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の無機粒子供給装置の一例である。
【図２】本発明の無機粒子供給装置を備えた電子写真装置である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の電子写真装置は、上述のとおり、電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置である。
【００１５】
さらに、本発明の電子写真装置は、電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削る回転ブラシＡと、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシＢとを有し、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢが接触しており、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢの毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置である。
【００１６】
図２は、本発明に係る無機粒子供給装置を備えるレーザプリンタで、その記録部の概略構成図である。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は、図示されている構成に限定されるものでは無い。
【００１７】
図２中符号Ｒで記録部を示す。記録部Ｒには、像担持体である感光ドラム１１を備える。感光ドラム１１のまわりには、図中矢印で示す駆動方向に、順に帯電装置１２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニング装置１６、除電装置（前露光）２２を配置する。感光ドラム１１の上方には、光書込み装置１８を備える。
【００１８】
感光ドラム１１は、矢示する時計方向に回転し、その際、帯電装置１２によって表面を一様に帯電し、その表面に光書込み装置１８からレーザ光を照射して感光ドラム１１上に静電潜像を形成する。続いて、現像装置１３の位置を通るとき、その現像装置１３でトナーを付着して感光ドラム１１上の静電潜像を可視像化する。その可視像を、感光ドラム１１の下側に配設してある中間転写ベルト２１に転写する。転写後、図示していない用紙Ｐに２次転写を行い、用紙Ｐを、これも図示省略した定着装置へと搬送し、そこで２次転写された画像を用紙Ｐ上に定着してから、外部の排紙部へ排出する。
【００１９】
他方、画像転写後、感光ドラム１１は、その表面に残ったトナーをクリーニング装置１６のクリーニングブレード２０で除去する。さらに、感光ドラム１１の表面を、除電装置（前露光）２２により静電的に初期化し、次の使用に備える。
【００２０】
上述した図２のレーザプリンタにおいて、図示省略した、クリーニング装置１６における感光体１１の回転方向上流位置に設けた無機粒子供給装置２５の拡大図を図１に示す。
【００２１】
無機粒子供給装置２５は、その外装ケース２５ａ内に回転ブラシ（回転ブラシＢ）２７を備える。回転ブラシ２７は、たとえばアルミニウム製の管軸２７ａの外周に、樹脂繊維の多数の毛体２７ｂをブラシ状に植設して形成している。そして、管軸２７ａの両端を外装ケース２５ａで回転自在に支持し、感光体１１の中心軸と平行に配置して感光体１１の表面に毛体２７ｂの先端を接触させている。
【００２２】
一方、回転ブラシ２７の感光体１１と反対側に、回転ブラシ（回転ブラシＡ）３０を備える。回転ブラシ３０は、たとえばアルミニウム製の管軸３０ａの外周に、樹脂繊維の多数の毛体３０ｂをブラシ状に植設して形成している。そして、ローラ軸３０ａの両端を前記外装ケース２５ａで回転自在に支持して管軸２７ａと平行に配置し、毛体２７ｂの先端と毛体３０ｂの先端を接触させている。
【００２３】
この回転ブラシ３０の表面には、無機粒子を圧縮成型して成る固形部材３５を当接している。
固形部材３５は、長手の箱状部材３１の中に入れられ固定され、その箱状部材は、外装ケース２５ａで支持している。
【００２４】
上述した無機粒子供給装置２５では、回転ブラシ２７および回転ブラシ３０を回転し、その回転ブラシ３０で無機粒子からなる固形部材３５を削り、その回転ブラシ３０の表面に無機粒子を付着させる。そして、回転ブラシ３０上に付着した無機粒子を、回転ブラシ２７との接触で回転ブラシ２７に移して、回転ブラシ２７の回転で、感光体１１の表面に塗布する。
【００２５】
一方、回転ブラシ２７には、感光体１１上の、残トナーが転移して付着する。この残トナーが回転ブラシ３０に転移するのを抑制するため、回転ブラシ２７上に付着した残トナーをスクレーパー部材４０により除去する。
【００２６】
なお、以上の実施の形態では、像担持体として感光体ドラム１１を用いた例を示した。本発明においては、像担持体としては、そのような感光ドラムに限らず、感光ベルトを用いることも可能である。また、本発明は、感光ドラムや、感光ベルト上に、多色現像を行い、その各色の画像を個別に転写してカラー画像を形成するシステムや、図２に示すように感光ドラム及びドラム周りのプロセスを並べ、中間転写体に多色転写するタンデム方式でカラー画像を形成するシステムに用いることも可能である。
【００２７】
本発明における、無機粒子は、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、マンガン、クロムおよびストロンチウムから選ばれた金属の酸化物の粉末、またはチタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウムおよびチタン酸バリウムから選ばれた金属化合物であり、特に、チタン酸ストロンチウムが好ましい。本発明における、無機粒子の体積平均粒径は０．０５μｍ以上３．０μｍ以下であり、より好ましくは０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である。
【００２８】
無機粒子の体積平均粒径が０．０５μｍ未満の場合に上記問題が生じる理由としては、無機粒子の粒径が小さ過ぎるため、クリーニングブレードで研磨剤を押し付ける力が小さくなったため、感光体表面に堆積している付着物の掻きとり能力が著しく減少したためと考えられる。
【００２９】
無機粒子の体積平均粒径が３．０μｍより大きい場合に上記問題が生じる理由としては、無機粒子の粒径が大き過ぎ、クリーニングブレードと感光ドラムの間に無機粒子が介在する確率が著しく小さくなってしまうため、感光体表面に堆積している付着物の掻きとり能力が減少したためと考えられる。
【００３０】
本発明において、該無機粒子から成る固形部材を削り取るための、該回転ブラシの毛体のヤング率は、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下である。回転ブラシの毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2未満の場合は、ブラシの毛倒れがし易く耐久性が低くなる。また、感光体に当接しているブラシへの削り取った無機粒子の受け渡し効率が低くなり、十分な効果を発現できなくなる。回転ブラシの毛体のヤング率が9×109Ｎ/ｍ2より大きい場合は、ブラシの剛性が強すぎるため固形部材の削りとり量が大きすぎたり、固形部材を削り取ったときの、その固まりが大きすぎ、これも、感光体に当接しているブラシへの削り取った無機粒子の受け渡し効率が低くなってしまい、十分な効果を発現できない。
【００３１】
本発明は、前記した図１の中で、回転ブラシ２７を介せず、回転ブラシ３０を直接、感光ドラムに接触させ感光ドラムに無機粒子を塗布することも可能である。
しかし、図１に示すように、２種類の回転ブラシ（回転ブラシＡおよびＢ）を駆使することで、より効率的に、無機粒子を感光ドラムへ供給することが可能となる。
【００３２】
本発明に係る無機粒子からなる固形部材は、圧縮成型機を用いて作成することができる。無機粒子には、その種類により、固め易いものと、固め難いものがある。本発明では、前記した図１の箱状部材３１の中に入れ、固定することができる程度の圧縮強度を有することが最低限必要である。
【００３３】
箱状部材３１中に、収納する無機粒子からなる固形部材は、どのような形状をしていてもよいが、円柱形状、角柱形状が、好ましく、角柱形状であれば、サイコロのような立方体を箱状部材３１の中に、複数個並べて配設することも可能である。
【００３４】
本発明においては、無機粒子から成る固形部材の耐圧縮強度は、15×104Ｎ/ｍ2以上で成型されていることが好ましい。この値より、小さい場合は、ブラシで摺擦したとき、固形部材の削れ量が非常に大きくなってしまい、固形部材の使用寿命が著しく短くなってしまう。
【００３５】
固形部材の耐圧縮強度は、以下のような方法で計測する。計測機としては、破断強度試験機（（株）オリエンテック製ＲＴＣ−1225Ａ）を用いる。成型された固形部材の面の中で平行関係にある面の一面を、サンプル台の面と接触させセッテイングする。計測機のサンプル台と平行関係にある計測機の圧縮治具の面を、固形部材の上方から１ｍｍ/分の速度で下降し、固形部材を圧縮治具の面とサンプル台で挟み込み、固形部材に圧力をかける。圧縮治具が、反作用で受ける力を記録し、固形部材に亀裂が入ったときに見られる降伏点を読み取り、そのときの加圧値を固形部材の耐圧縮強度とした。
【００３６】
本発明において、図１に示される、各回転ブラシの毛体の長さは、固形部材を削る回転ブラシ３０の毛体の長さが7×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以下であり、削られた粒子を感光ドラムに塗布する回転ブラシ２７の毛体の長さが3×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以上であることが好ましい。
【００３７】
回転ブラシ３０の毛体の長さが7×1０―3ｍ未満、太さが4×1０―5ｍより大きい場合は、毛体の腰が強くなりすぎてしまい、固形部材を削り取る量が著しく大きくなり、固形部材の供給量が安定しなくなってしまう。
【００３８】
回転ブラシ２７の毛体の長さが3×1０―3ｍ未満、太さが4×1０―5ｍ未満の場合は、毛体自身の寿命が、感光ドラムと接触することで生じる磨耗が大きくなることで、短くなってしまう。
【００３９】
本発明における、回転ブラシの毛体の素材としてはナイロンの他、レーヨンやポリエステル、アクリル等の様々な素材が適用でき、又、織度としては、０. ３〜２．２Ｔｅｘ、好ましくは０.４〜１．１Ｔｅｘが良好で、繊維密度としては、１５.５〜３１０本／ｍｍ2、好ましくは４６．５〜１５５本／ｍｍ2が良好である。
【００４０】
本発明における、スクレーパー部材４０としては、或る程度撓む性質を有するものであれば良く、耐久性を重視して高摺動性を有する高密度ポリエチレンシートを用いることもできる。又、材質としてそれ自体離型性のあるものをシート状に形成したものや表面に離型製の高いシリコーンコートを施したシート等を用いることで、回転ブラシ２７を高速回転で使用した際に発生することがあるシートへのトナー固着も防止できる。
【００４１】
一方、クリーニングブレード２０は、板金の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムから成り、図１に示すように、感光ドラムに対して所定の侵入量、設定角の条件で当接されている。本実施の形態では、試行錯誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳＡ）が好ましく、更には６０〜８０°（ＪＩＳＡ）が好ましく、本実施の形態では硬度が７０°（ＪＩＳＡ）のものを用い、設定角（当接角）θ＝２２°、および侵入量δ＝１. ０の設定で、像担持体１１への当接圧が約４０ｇ／ｃｍとなっている。
【００４２】
本発明において、像担持体である感光ドラムについて以下に説明する。
本発明に使用される感光体は少なくとも表面層が重合或いは架橋し、硬化させた化合物を含有している電子写真感光体であり、その硬化手段は熱や可視光、紫外線のような光、更に放射線を用いることができる。従って、本発明における表面層を形成する手段は、表面層用の重合或は架橋し硬化させることができる化合物を融解、含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティングにより塗工し、これを前記した硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率良く大量生産するには含浸コーティング法が最良であり、本発明においても浸漬塗布法は可能である。
【００４３】
本発明の感光体は、導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型、或は電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層を、この順に、又は逆の順に積層した構成の積層型の何れかである。更に、前記感光層上に表面保護層を形成することも可能である。本発明は、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線のような光、更に放射線により重合或は架橋し硬化させることができる化合物を含有していれば良い。但し、感光体としての特性、特に残留電位のような電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層を、この順に積層した機能分離型の感光体構成、又は、この構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００４４】
本発明において、表面層の重合或は架橋させる化合物の硬化法は、感光体特性の劣化無く残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことができる点で、放射線を用いることが好適である。
この際、使用する放射線は電子線及びガンマ線である。電子線を照射する場合、加速器としてスキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びラミーナ型の何れの形式も使用することができる。電子線を照射する場合に、本発明の感光体における電気特性及び耐久性能を発現する上で、その照射条件は、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。又、照射線量は好ましくは１０ｋＧｙ〜１０００ｋＧｙの範囲、より好ましくは３０ｋＧｙ〜５００ｋＧｙの範囲である。加速電圧が上記を超えると感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。又、照射線量が上記範囲より少ない場合には硬化が不十分となり易く、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こり易いので注意が必要である。
【００４５】
重合或は架橋し硬化させることのできる表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から、分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましく、更にその中でもアクリル基、メタクリル基及びスチレン基を持つ化合物が特に好ましい。
本発明における不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しより、モノマーとオリゴマーに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しが無く、比較的分子量の小さいものを示し、オリゴマーとは不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０の重合体である。又、ポリマー又はオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基を有するマクロノマーも本発明の表面層用の硬化性化合物として使用可能である。
又、本発明における不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要な電荷輸送機能を満足するために、前記化合物が電荷輸送化合物であると更に好ましい。中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることが更に好ましい。
【００４６】
次に、本発明による電子写真感光体の感光層について説明する。
電子写真感光体の支持体としては導電性を有するものであれば良く、例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレスのような金属やこれらの金属の合金をドラム又はシート状に形成したもの、アルミニウム及び銅のような金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化錫をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又は結着樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、又はプラスチックフィルム及び紙が挙げられる。
【００４７】
本発明においては、導電性支持体の上にはバリアー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることができる。
下引き層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、又、感光層の電気的破壊に対する保護等のために形成される。下引き層の材料としてはポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、にかわ及びゼラチンが使用可能である。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その際の膜厚としては０. １〜２μｍが好ましい。
【００４８】
本発明の感光体が機能分離型の感光体である場合は電荷発生層及び電荷輸送層を積層する。
電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、ピリピウム、チアピリリウム系染料、又、各種の中心金属及び結晶系、具体的には例えばα、β、γ、ε、及びＸ型のような結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニン及びアモルファスシリコンが挙げられる。
【００４９】
機能分離型感光体の場合、電荷発生層は前記電荷発生物質を０. ３〜４倍量の結着樹脂及び溶剤と共にホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター及びロールミルのような手段で良く分散し、分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、又は前記電荷発生物質の蒸着膜等、単独組成の膜として形成される。その膜厚は５μｍ以下であることが好ましく、特に０. １〜２μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５０】
結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンのようなビニル化合物の重合体及び共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００５１】
本発明における前記不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、前述した電荷発生層上に、電荷輸送層として、若しくは電荷発生層上に電荷輸送層と結着樹脂から成る電荷輸送層を形成した後に、表面保護層として用いることもできる。
【００５２】
表面保護層として用いた場合、その下層に当たる電荷輸送層は適当な電荷輸送物質、例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンのような複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、カルバゾールのような複素環化合物、トリフェニルアミンのようなトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体のような低分子化合物等を適当な結着樹脂（前述の電荷発生層用樹脂の中から選択できる）と共に溶剤に分散／溶解した溶液を前述の公知の方法によって塗布、乾燥して形成することができる。この場合の電荷輸送物質と結着樹脂の比率は、両者の全重量を１００とした場合に電荷輸送物質の重量が３０〜１００が好ましく、より好ましくは５０〜１００の範囲で適宜選択される。電荷輸送層の量がそれ以下であると電荷輸送能が低下し、感度低下、及び残留電位の上昇が発現しやすい。この場合にも感光層の厚みは５〜３０μｍの範囲であり、このときの感光層の膜厚とは電荷発生層、電荷輸送層及び表面保護層各々の膜厚を合計したものである。
【００５３】
何れの場合も表面層の形成方法は、前記正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合／硬化反応させるのが一般的であるが、前もって該正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させて硬化物を得た後に再度溶剤中に分散或は溶解させたものを用いて、表面層を形成することも可能である。これらの溶液を塗布する方法は、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法及びスピンコーティングが知られているが、効率性／生産性の点からは浸漬コーティング法が好ましい。又、蒸着、プラズマその他の公知の製膜方法が適宜選択できる。
【００５４】
本発明における表面保護層中には導電性粒子を混入させても良い。導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブラックが挙げられる。金属としては、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレス及び銀、又、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したものが挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及びアンチモンをドープした酸化ジルコニウムが挙げられる。これらは単独で用いることも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。２種以上を組み合わせる場合には、単に混合しても、固溶体や融着の形にしても良い。
本発明に用いられる導電性粒子の平均粒径は、保護層の透明性の点で０. ３μｍ以下であることが好ましく、特には０．１μｍ以下であることが好ましい。
又、本発明においては上述したような導電性粒子の中でも保護層の透明性の点で金属酸化物を用いることが、特に好ましい。
前記表面保護層中の導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層の抵抗を決定する要因の１つであり、保護層の抵抗は１０10〜１０15Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００５５】
本発明における表面層中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することができる。
フッ素原子含有樹脂粒子としては、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化２塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合体の中から1 種或は２種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に、４フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。樹脂粒子の分子量や粒径は適宜選択することができ、特に制限されるものではない。
前記表面層中のフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層全重量に対して５〜７０重量％が好ましく、より好ましくは、１０〜６０重量％である。フッ素原子含有樹脂粒子の割合が７０重量％より多いと表面層の機械的強度が低下し易く、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が５重量％より少ないと表面層の表面の離型性、表面層の耐磨耗性や耐傷性が充分ではなくなることがある。
【００５６】
本発明においては、分散性、結着性及び耐候性を更に向上させる目的で、前記表面層中にラジカル補足剤や酸化防止剤のような添加物を加えても良い。
本発明に用いる表面保護層の膜厚は０．２〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜６μｍの範囲である。
【００５７】
本発明の電子写真装置は、電子写真複写機に利用するのみならず、レーザビームプリンター、ＣＲＴプリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター、レーザ製版のような電子写真応用分野にも広く用いることができる。
【００５８】
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５９】
≪実施例1≫
＜電子写真感光体の作成＞
実施例１に用いる電子写真感光体を以下の通りに作製した。まず、長さ３５７．５ｍｍ、外径３０ｍｍ、肉厚０．７ｍｍのアルミニウムシリンダー（ＪＩＳ Ａ３００３アルミニウムの合金）を切削加工により作製した。このシリンダーの表面粗さを回転軸方向に測定したところＲｚｊｉｓ＝０．０８μｍであった。このシリンダーを洗剤（商品名：ケミコールＣＴ、常盤化学（株）製）を含む純水中で超音波洗浄を行い、続いて洗剤を洗い流す工程を経た後、さらに純水中で超音波洗浄を行って脱脂処理した。
【００６０】
アンチモンをドープした酸化スズの被覆膜を有する酸化チタン粉体（商品名：クロノスＥＣＴ−６２、チタン工業（株）製）６０質量部、酸化チタン粉体（商品名：ｔｉｔｏｎｅ ＳＲ−１Ｔ、堺化学（株）製）６０質量部、レゾール型フェノール樹脂（商品名：フェノライト Ｊ−３２５、大日本インキ化学工業（株）製、固形分７０％）７０質量部、２−メトキシ−１−プロパノール５０質量部、メタノール５０質量部とからなる溶液を約２０時間、ボールミルで分散させた。この分散液に含有するフィラーの平均粒径は、０．２５μｍであった。
【００６１】
このようにして調合した分散液を、前記アルミニウムシリンダー上に浸漬法によって塗布し、温度１５０℃に調整された熱風乾燥機中で４８分間加熱乾燥、硬化することにより膜厚１５μｍの導電層を形成した。
【００６２】
次に、共重合ナイロン樹脂（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ（株）製）１０質量部およびメトキシメチル化ナイロン樹脂（商品名：トレジンＥＦ３０Ｔ、帝国化学産業（株）製）３０質量部をメタノール５００質量部およびブタノール２５０質量部の混合液に溶解した溶液を、前記導電層の上に浸漬塗布し、温度１００℃に調整された熱風乾燥機中に２２分間投入し加熱乾燥して、膜厚０．４５μｍの下引き層を形成した。
【００６３】
次に、ＣｕＫα線回折スペクトルにおけるブラッグ角２θ±０．２°の７．４°、および２８．２°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料４質量部、ポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＸ−１、積水化学工業（株）製）２質量部、シクロヘキサノン９０質量部からなる混合溶液を直径１ｍｍガラスビーズを用いてサンドミルで１０時間分散させた後、酢酸エチル１１０質量部を加えて電荷発生層用塗工液を調製した。この塗工液を上記の下引き層上に浸漬塗布し、温度８０℃に調整された熱風乾燥機中に２２分間投入し加熱乾燥して、膜厚０．１７μｍの電荷発生層を形成した。
【００６４】
次に、下記構造式で示されるトリアリールアミン系化合物３５質量部および
【化１】
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Ｚ４００、三菱エンジニアリングプラスティックス（株）製）５０質量部を、モノクロロベンゼン３２０質量部およびジメトキシメタン５０質量部に溶解して第一電荷輸送層用塗布液を調製した。
この第一電荷輸送層用塗工液を、上記電荷発生層上に浸漬塗布し、温度１００℃に調整された熱風乾燥機中に４０分間投入し加熱乾燥して膜厚２０μｍの第一電荷輸送層を形成した。
【００６５】
次いで、分散剤としてフッ素原子含有樹脂（商品名：ＧＦ−３００、東亞合成（株）社製）０．１５質量部を、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（商品名：ゼオローラＨ、日本ゼオン（株）製）３５質量部と１−プロパノール３５質量部に溶解した後、潤滑剤として四フッ化エチレン樹脂粉体（商品名：ルブロンＬ−２、ダイキン工業（株）製）３質量部を加え、高圧分散機（商品名：マイクロフルイダイザーＭ−１１０ＥＨ、米Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ社製）で６００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で３回の処理を施し均一に分散させた。これを１０μｍのＰＴＦＥメンブレンフィルターで加圧ろ過を行い潤滑剤分散液を調整した。
【００６６】
その後、下記構造式で示される正孔輸送性化合物２７質量部を潤滑剤分散液に加え、ＰＴＦＥ製の５μｍメンブレンフィルターで加圧ろ過を行い、第二電荷輸送層用の塗工液を調整した。
【化２】
この塗工液を用いて前記電荷輸送層上に硬化性の第二電荷輸送層を浸漬塗布法により塗工した。その後、窒素中において加速電圧１５０ｋＶ、線量１．５×１０４Ｇｙの条件で電子線を照射した。引き続いて電子写真感光体の温度が１２０℃になる条件で９０秒間加熱処理を行った。このときの酸素濃度は１０ｐｐｍであった。さらに、電子写真感光体を大気中で温度１００℃に調整された熱風乾燥機中で、２０分間加熱処理を行って、膜厚６μｍの硬化性の第二電荷輸送層を形成した。
【００６７】
＜固形部材の作成＞
常温常湿環境下で、直径（φ）10ｍｍ×20ｍｍの超硬製ダイスに、チタン酸ストロンチウム（体積平均粒径１．０μｍ）を、その容積分だけ詰め、手動式５トンニュ−トンプレス（三庄インダストリ−（株）製）を用い、100ＭＰａ（785ｋｇｆ）の面圧で圧縮した。圧縮後に、作成された固形部材の形状はφ10ｍｍ×3ｍｍであった。
【００６８】
この円柱形状の固形部材の底面を、破断強度試験機（（株）オリエンテック製ＲＴＣ−1225Ａ）のサンプル台に乗せ、固形部材の上方から１ｍｍ/分の速度でセルを下降し、固形部材をセルの面とサンプル台で挟み込み、固形部材に圧力をかけた。固形部材が破壊され、その耐圧縮強度を計測したところ、15×104Ｎ/ｍ2であった。
この固形部材を１００個作成し、図１の箱状部材３１に並べ把持し、外装ケース２５に取り付けた。
【００６９】
＜無機粒子供給装置の構成＞
図１に、本発明の無機粒子供給装置の概略図を示す。本実施例において、固形部材に当接させている回転ブラシ３０は、その毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが7×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものを使用した。感光ドラムに当接させている回転ブラシ２７は、その毛体のヤング率が4.5×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが5×1０―3ｍ、太さが5×1０―5ｍのものを使用した。
図１における回転ブラシ２７には、スクレーパー部材４０として可撓性を有する厚さ０. １ｍｍのＰＥＴシートを板金に貼り付け、その自由長を２ｍｍとし、回転ブラシ２７に対する侵入量γ＝１. ０ｍｍに設定している。
【００７０】
＜耐久試験でのクリ−ニング性及び画像評価＞
前記の無機粒子供給装置を具備した、キヤノン（株）製の電子写真複写機ｉＲＣ3380（接触帯電方式）の改造機に、前記した感光ドラムを装着し、加速試験耐久評価を行なった。
雰囲気温度35℃および相対湿度85％の環境下で、電子写真感光体の暗部電位（Ｖｄ）が−７５０Ｖ、明部電位（Ｖｌ）が−２５０Ｖになるように帯電ロ−ラに印加するＡＣバイアスとＤＣバイアスの電圧を設定し、電子写真感光体の初期電位を調整した。
この機械を用い、Ａ４紙横送りモ−ドで印字比率5％の画像を10万枚流した。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れ等は一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７１】
≪実施例２≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した感光ドラムに当接させている回転ブラシ２７の、その毛体のヤング率が2.0×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが6×1０―3ｍ、太さが5×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７２】
≪実施例３≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した感光ドラムに当接させている回転ブラシ２７の、その毛体のヤング率が5.0×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが3×1０―3ｍ、太さが5×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、無かった。ブレード鳴きは、８万枚を過ぎた時点から、発生したが、非常に軽微であり、実用上は問題の無いレベルであった。ブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７３】
≪実施例４≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが5×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、無かった。ブレード鳴きは、９万枚を過ぎた時点から、発生したが、非常に軽微であり、実用上は問題の無いレベルであった。ブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７４】
≪実施例５≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが3×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、無かった。ブレード鳴きは、８万枚を過ぎた時点から、発生したが、非常に軽微であり、実用上は問題の無いレベルであった。ブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７５】
≪実施例６≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが7×1０―3ｍ、太さが4×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れ等は一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。１０万枚耐久した時点で、クリーニング装置内の固形部材を確認したところ、他の実施例では、少量ではあるが、残っていたのに対し、本実施例では、全て消費してしまっていた。
【００７６】
≪実施例7≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが10×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７７】
≪比較例1≫
実施例１において、固形部材に用いた無機粒子であるチタン酸ストロンチウムの体積平均粒径が、5.0μｍであること以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、発生しなかったが、ブレードとドラムの間の摩擦が大きくなりブレード鳴きが2万枚耐久したところから始まり、耐久放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生した。
【００７８】
≪比較例2≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体のヤング率が1.0×1010Ｎ/ｍ2であること以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、ブラシの腰が強すぎ、固形部材から削りとった無機粒子を、回転ブラシ２７に、効率良く移すことができず、感光ドラムへの、無機粒子の供給量が少ないため、耐久を通してクリーニング不良は、発生しなかったが、ブレードとドラムの間の摩擦が大きくなりブレード鳴きが3万枚耐久したところから始まり、耐久放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生した。
【００７９】
≪比較例3≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した感光ドラムに当接している回転ブラシ３０の毛体のヤング率が1.0×109Ｎ/ｍ2であること以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、ブラシの腰が弱すぎ、耐久で毛倒れが発生し、固形部材から削りとった無機粒子を、回転ブラシ２７に、効率良く移すことができず、また、感光ドラムへの、無機粒子の供給量も少なくなり感光ドラム表面を摺擦することもできなくなったため、ブレードとドラムの間の摩擦が大きくなりブレード鳴きが2万枚耐久したところから始まり、9万枚時点でクリーニングブレードからスジ状にトナーがすり抜けるクリーニング不良が発生した。また、耐久放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生した。
【００８０】
以上の実施例および比較例における、固形部材、回転ブラシＡおよびＢの物性並びに耐久試験の結果を以下の表１に示す。
【００８１】
【表１】
【符号の説明】
【００８２】
１１‥‥感光ドラム
２０‥‥クリーニングブレード
２５‥‥無機粒子供給装置
２７‥‥回転ブラシＢ（感光ドラム当接ブラシ）
２７ａ‥‥ローラ軸
２７ｂ‥‥毛体
３０‥‥回転ブラシＡ（固形部材当接ブラシ）
３０ａ‥‥ローラ軸
３０ｂ‥‥毛体
３１‥‥箱状部材
３５‥‥固形部材
４０‥‥スクレーパー部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に関し、詳しくは、無機粒子供給装置を備えた電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのように画像を紙等の記録媒体に記録するカラー画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された感光ドラムを像担持体とする。先ず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。次に、現像剤に含まれる摩擦帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。そして、この動作を各々異なる色の現像剤を内包する複数の現像手段により現像して、感光体上、中間転写体上、或は、転写材上に各色トナー像を多重してカラー画像が形成される。
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化の要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる像担持体である感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、感光層の膜厚がより薄いものが使用され、又、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気、機械的強度や耐磨耗性の向上が図られている。
【０００３】
これらに対応して近年では、特許文献１に記載されているように硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として用いる試みや、特許文献２および３に記載されているように電荷移動層に炭素−炭素二重結合を有するモノマーを含有させ、電荷移動材の炭素−炭素二重結合と熱或は光のエネルギーによって反応させて電荷移動層の硬化膜を形成する試みがなされて、高感度を保持したまま、より硬く、より削れにくくする検討がなされている。
【０００４】
このような高硬度な表面層を有する感光ドラムを使用した場合、感光ドラムの表面が削れにくいため、転写材から発生する紙粉、ロジン、タルク、装置内の帯電手段に起因して発生する放電生成物、感光ドラムの表面に融着固化したトナー物質をクリーニングブレードによって十分に掻き取り除去することは極めて困難であった。このため、感光体ドラムの滑り性が低下し、クリーニングブレードとの摩擦が増大して感光ドラム駆動のトルクが上がったり、クリーニングブレードが捲れたりし易くなり、又、特に高湿環境下で放置されると画像流れの課題も発生していた。
【０００５】
これらの課題に対し、無機粒子のような研磨剤を現像剤に含有させ、感光ドラム表面をクリーニングブレードやクリーニングブラシと感光ドラムの間に介在する研磨剤で摺擦し、表面堆積物を除去する提案が成されている（特許文献４）。
【０００６】
これにより、転写材から発生する紙粉、ロジン、タルク、装置内の帯電手段に起因して発生する放電生成物、感光ドラム表面に融着固化したトナー物質をクリーニングブレードによって十分に掻き取り除去することが可能となった。
しかし、この方式では、研磨剤の混入により現像剤の現像特性を低下させてしまうため、研磨剤を現像剤に混入させる量に限りがあり、多量に混入させることは困難であった。
【０００７】
一方、クリーニングユニット内に、無機化合物粉末である研磨剤を含有させた脂肪酸金属塩の固形物を配設し、それを、クリーニングブラシで削りとりながら感光ドラム表面へ供給するシステムの提案が成されている（特許文献５）。
【０００８】
この構成を用いれば、現像剤に研磨剤を混入させることなく、感光ドラム表面への研磨剤の供給が可能となる。研磨剤を含有させた脂肪酸金属塩の固形物は、成型し易く、把持し易いため、装置化が容易である。しかし、研磨剤の粒子同士が脂肪酸金属塩を介して合一し易く、感光体表面での研磨剤粒子の流動性が低下してしまう。そのため、前記した現像剤に含有させる系と比較すると、感光ドラムの表面堆積物を除去する能力の改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０２−１２７６５２号公報
【特許文献２】特開平０５−２１６２４９号公報
【特許文献３】特開平０７−０７２６４０号公報
【特許文献４】特開２００５−２０８３２５号公報
【特許文献５】特開２００４−５３８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記したように、感光ドラムを耐久したとき、その表面に蓄積する堆積物は、研磨剤とクリーニングブレードによって、除去することが可能である。
しかし、近年、高硬度な表面層を有する感光ドラムを高温高湿度環境下で、高い帯電電位で、長期間使用するような、過酷条件下で使用するケースが市場で増えており、従来の装置構成では、感光体表面の滑り性低下、ブレードとの摩擦増大による感光体の駆動のトルク上昇、クリーニングブレード捲れ、画像流れが発生する確率が高いため、ロバスト性のある装置構成が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置を用いることで、前記課題が解決できることを見出した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、過酷条件下においても、感光ドラム表面に蓄積した堆積物を、十分に掻きとり除去することが可能となったため、感光ドラム表面の滑り性低下、ブレードとの摩擦増大による感光ドラム駆動のトルク上昇、クリ−ニングブレード捲れ、画像流れに対し、ロバスト性のある電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の無機粒子供給装置の一例である。
【図２】本発明の無機粒子供給装置を備えた電子写真装置である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の電子写真装置は、上述のとおり、電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置である。
【００１５】
さらに、本発明の電子写真装置は、電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削る回転ブラシＡと、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシＢとを有し、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢが接触しており、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢの毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置である。
【００１６】
図２は、本発明に係る無機粒子供給装置を備えるレーザプリンタで、その記録部の概略構成図である。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は、図示されている構成に限定されるものでは無い。
【００１７】
図２中符号Ｒで記録部を示す。記録部Ｒには、像担持体である感光ドラム１１を備える。感光ドラム１１のまわりには、図中矢印で示す駆動方向に、順に帯電装置１２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニング装置１６、除電装置（前露光）２２を配置する。感光ドラム１１の上方には、光書込み装置１８を備える。
【００１８】
感光ドラム１１は、矢示する時計方向に回転し、その際、帯電装置１２によって表面を一様に帯電し、その表面に光書込み装置１８からレーザ光を照射して感光ドラム１１上に静電潜像を形成する。続いて、現像装置１３の位置を通るとき、その現像装置１３でトナーを付着して感光ドラム１１上の静電潜像を可視像化する。その可視像を、感光ドラム１１の下側に配設してある中間転写ベルト２１に転写する。転写後、図示していない用紙Ｐに２次転写を行い、用紙Ｐを、これも図示省略した定着装置へと搬送し、そこで２次転写された画像を用紙Ｐ上に定着してから、外部の排紙部へ排出する。
【００１９】
他方、画像転写後、感光ドラム１１は、その表面に残ったトナーをクリーニング装置１６のクリーニングブレード２０で除去する。さらに、感光ドラム１１の表面を、除電装置（前露光）２２により静電的に初期化し、次の使用に備える。
【００２０】
上述した図２のレーザプリンタにおいて、図示省略した、クリーニング装置１６における感光体１１の回転方向上流位置に設けた無機粒子供給装置２５の拡大図を図１に示す。
【００２１】
無機粒子供給装置２５は、その外装ケース２５ａ内に回転ブラシ（回転ブラシＢ）２７を備える。回転ブラシ２７は、たとえばアルミニウム製の管軸２７ａの外周に、樹脂繊維の多数の毛体２７ｂをブラシ状に植設して形成している。そして、管軸２７ａの両端を外装ケース２５ａで回転自在に支持し、感光体１１の中心軸と平行に配置して感光体１１の表面に毛体２７ｂの先端を接触させている。
【００２２】
一方、回転ブラシ２７の感光体１１と反対側に、回転ブラシ（回転ブラシＡ）３０を備える。回転ブラシ３０は、たとえばアルミニウム製の管軸３０ａの外周に、樹脂繊維の多数の毛体３０ｂをブラシ状に植設して形成している。そして、ローラ軸３０ａの両端を前記外装ケース２５ａで回転自在に支持して管軸２７ａと平行に配置し、毛体２７ｂの先端と毛体３０ｂの先端を接触させている。
【００２３】
この回転ブラシ３０の表面には、無機粒子を圧縮成型して成る固形部材３５を当接している。
固形部材３５は、長手の箱状部材３１の中に入れられ固定され、その箱状部材は、外装ケース２５ａで支持している。
【００２４】
上述した無機粒子供給装置２５では、回転ブラシ２７および回転ブラシ３０を回転し、その回転ブラシ３０で無機粒子からなる固形部材３５を削り、その回転ブラシ３０の表面に無機粒子を付着させる。そして、回転ブラシ３０上に付着した無機粒子を、回転ブラシ２７との接触で回転ブラシ２７に移して、回転ブラシ２７の回転で、感光体１１の表面に塗布する。
【００２５】
一方、回転ブラシ２７には、感光体１１上の、残トナーが転移して付着する。この残トナーが回転ブラシ３０に転移するのを抑制するため、回転ブラシ２７上に付着した残トナーをスクレーパー部材４０により除去する。
【００２６】
なお、以上の実施の形態では、像担持体として感光体ドラム１１を用いた例を示した。本発明においては、像担持体としては、そのような感光ドラムに限らず、感光ベルトを用いることも可能である。また、本発明は、感光ドラムや、感光ベルト上に、多色現像を行い、その各色の画像を個別に転写してカラー画像を形成するシステムや、図２に示すように感光ドラム及びドラム周りのプロセスを並べ、中間転写体に多色転写するタンデム方式でカラー画像を形成するシステムに用いることも可能である。
【００２７】
本発明における、無機粒子は、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、マンガン、クロムおよびストロンチウムから選ばれた金属の酸化物の粉末、またはチタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウムおよびチタン酸バリウムから選ばれた金属化合物であり、特に、チタン酸ストロンチウムが好ましい。本発明における、無機粒子の体積平均粒径は０．０５μｍ以上３．０μｍ以下であり、より好ましくは０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である。
【００２８】
無機粒子の体積平均粒径が０．０５μｍ未満の場合に上記問題が生じる理由としては、無機粒子の粒径が小さ過ぎるため、クリーニングブレードで研磨剤を押し付ける力が小さくなったため、感光体表面に堆積している付着物の掻きとり能力が著しく減少したためと考えられる。
【００２９】
無機粒子の体積平均粒径が３．０μｍより大きい場合に上記問題が生じる理由としては、無機粒子の粒径が大き過ぎ、クリーニングブレードと感光ドラムの間に無機粒子が介在する確率が著しく小さくなってしまうため、感光体表面に堆積している付着物の掻きとり能力が減少したためと考えられる。
【００３０】
本発明において、該無機粒子から成る固形部材を削り取るための、該回転ブラシの毛体のヤング率は、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下である。回転ブラシの毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2未満の場合は、ブラシの毛倒れがし易く耐久性が低くなる。また、感光体に当接しているブラシへの削り取った無機粒子の受け渡し効率が低くなり、十分な効果を発現できなくなる。回転ブラシの毛体のヤング率が9×109Ｎ/ｍ2より大きい場合は、ブラシの剛性が強すぎるため固形部材の削りとり量が大きすぎたり、固形部材を削り取ったときの、その固まりが大きすぎ、これも、感光体に当接しているブラシへの削り取った無機粒子の受け渡し効率が低くなってしまい、十分な効果を発現できない。
【００３１】
本発明は、前記した図１の中で、回転ブラシ２７を介せず、回転ブラシ３０を直接、感光ドラムに接触させ感光ドラムに無機粒子を塗布することも可能である。
しかし、図１に示すように、２種類の回転ブラシ（回転ブラシＡおよびＢ）を駆使することで、より効率的に、無機粒子を感光ドラムへ供給することが可能となる。
【００３２】
本発明に係る無機粒子からなる固形部材は、圧縮成型機を用いて作成することができる。無機粒子には、その種類により、固め易いものと、固め難いものがある。本発明では、前記した図１の箱状部材３１の中に入れ、固定することができる程度の圧縮強度を有することが最低限必要である。
【００３３】
箱状部材３１中に、収納する無機粒子からなる固形部材は、どのような形状をしていてもよいが、円柱形状、角柱形状が、好ましく、角柱形状であれば、サイコロのような立方体を箱状部材３１の中に、複数個並べて配設することも可能である。
【００３４】
本発明においては、無機粒子から成る固形部材の耐圧縮強度は、15×104Ｎ/ｍ2以上で成型されていることが好ましい。この値より、小さい場合は、ブラシで摺擦したとき、固形部材の削れ量が非常に大きくなってしまい、固形部材の使用寿命が著しく短くなってしまう。
【００３５】
固形部材の耐圧縮強度は、以下のような方法で計測する。計測機としては、破断強度試験機（（株）オリエンテック製ＲＴＣ−1225Ａ）を用いる。成型された固形部材の面の中で平行関係にある面の一面を、サンプル台の面と接触させセッテイングする。計測機のサンプル台と平行関係にある計測機の圧縮治具の面を、固形部材の上方から１ｍｍ/分の速度で下降し、固形部材を圧縮治具の面とサンプル台で挟み込み、固形部材に圧力をかける。圧縮治具が、反作用で受ける力を記録し、固形部材に亀裂が入ったときに見られる降伏点を読み取り、そのときの加圧値を固形部材の耐圧縮強度とした。
【００３６】
本発明において、図１に示される、各回転ブラシの毛体の長さは、固形部材を削る回転ブラシ３０の毛体の長さが7×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以下であり、削られた粒子を感光ドラムに塗布する回転ブラシ２７の毛体の長さが3×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以上であることが好ましい。
【００３７】
回転ブラシ３０の毛体の長さが7×1０―3ｍ未満、太さが4×1０―5ｍより大きい場合は、毛体の腰が強くなりすぎてしまい、固形部材を削り取る量が著しく大きくなり、固形部材の供給量が安定しなくなってしまう。
【００３８】
回転ブラシ２７の毛体の長さが3×1０―3ｍ未満、太さが4×1０―5ｍ未満の場合は、毛体自身の寿命が、感光ドラムと接触することで生じる磨耗が大きくなることで、短くなってしまう。
【００３９】
本発明における、回転ブラシの毛体の素材としてはナイロンの他、レーヨンやポリエステル、アクリル等の様々な素材が適用でき、又、織度としては、０. ３〜２．２Ｔｅｘ、好ましくは０.４〜１．１Ｔｅｘが良好で、繊維密度としては、１５.５〜３１０本／ｍｍ2、好ましくは４６．５〜１５５本／ｍｍ2が良好である。
【００４０】
本発明における、スクレーパー部材４０としては、或る程度撓む性質を有するものであれば良く、耐久性を重視して高摺動性を有する高密度ポリエチレンシートを用いることもできる。又、材質としてそれ自体離型性のあるものをシート状に形成したものや表面に離型製の高いシリコーンコートを施したシート等を用いることで、回転ブラシ２７を高速回転で使用した際に発生することがあるシートへのトナー固着も防止できる。
【００４１】
一方、クリーニングブレード２０は、板金の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムから成り、図１に示すように、感光ドラムに対して所定の侵入量、設定角の条件で当接されている。本実施の形態では、試行錯誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳＡ）が好ましく、更には６０〜８０°（ＪＩＳＡ）が好ましく、本実施の形態では硬度が７０°（ＪＩＳＡ）のものを用い、設定角（当接角）θ＝２２°、および侵入量δ＝１. ０の設定で、像担持体１１への当接圧が約４０ｇ／ｃｍとなっている。
【００４２】
本発明において、像担持体である感光ドラムについて以下に説明する。
本発明に使用される感光体は少なくとも表面層が重合或いは架橋し、硬化させた化合物を含有している電子写真感光体であり、その硬化手段は熱や可視光、紫外線のような光、更に放射線を用いることができる。従って、本発明における表面層を形成する手段は、表面層用の重合或は架橋し硬化させることができる化合物を融解、含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティングにより塗工し、これを前記した硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率良く大量生産するには含浸コーティング法が最良であり、本発明においても浸漬塗布法は可能である。
【００４３】
本発明の感光体は、導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型、或は電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層を、この順に、又は逆の順に積層した構成の積層型の何れかである。更に、前記感光層上に表面保護層を形成することも可能である。本発明は、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線のような光、更に放射線により重合或は架橋し硬化させることができる化合物を含有していれば良い。但し、感光体としての特性、特に残留電位のような電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層を、この順に積層した機能分離型の感光体構成、又は、この構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００４４】
本発明において、表面層の重合或は架橋させる化合物の硬化法は、感光体特性の劣化無く残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことができる点で、放射線を用いることが好適である。
この際、使用する放射線は電子線及びガンマ線である。電子線を照射する場合、加速器としてスキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びラミーナ型の何れの形式も使用することができる。電子線を照射する場合に、本発明の感光体における電気特性及び耐久性能を発現する上で、その照射条件は、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。又、照射線量は好ましくは１０ｋＧｙ〜１０００ｋＧｙの範囲、より好ましくは３０ｋＧｙ〜５００ｋＧｙの範囲である。加速電圧が上記を超えると感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。又、照射線量が上記範囲より少ない場合には硬化が不十分となり易く、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こり易いので注意が必要である。
【００４５】
重合或は架橋し硬化させることのできる表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から、分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましく、更にその中でもアクリル基、メタクリル基及びスチレン基を持つ化合物が特に好ましい。
本発明における不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しより、モノマーとオリゴマーに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しが無く、比較的分子量の小さいものを示し、オリゴマーとは不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０の重合体である。又、ポリマー又はオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基を有するマクロノマーも本発明の表面層用の硬化性化合物として使用可能である。
又、本発明における不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要な電荷輸送機能を満足するために、前記化合物が電荷輸送化合物であると更に好ましい。中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることが更に好ましい。
【００４６】
次に、本発明による電子写真感光体の感光層について説明する。
電子写真感光体の支持体としては導電性を有するものであれば良く、例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレスのような金属やこれらの金属の合金をドラム又はシート状に形成したもの、アルミニウム及び銅のような金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化錫をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又は結着樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、又はプラスチックフィルム及び紙が挙げられる。
【００４７】
本発明においては、導電性支持体の上にはバリアー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることができる。
下引き層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、又、感光層の電気的破壊に対する保護等のために形成される。下引き層の材料としてはポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、にかわ及びゼラチンが使用可能である。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その際の膜厚としては０. １〜２μｍが好ましい。
【００４８】
本発明の感光体が機能分離型の感光体である場合は電荷発生層及び電荷輸送層を積層する。
電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、ピリピウム、チアピリリウム系染料、又、各種の中心金属及び結晶系、具体的には例えばα、β、γ、ε、及びＸ型のような結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニン及びアモルファスシリコンが挙げられる。
【００４９】
機能分離型感光体の場合、電荷発生層は前記電荷発生物質を０. ３〜４倍量の結着樹脂及び溶剤と共にホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター及びロールミルのような手段で良く分散し、分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、又は前記電荷発生物質の蒸着膜等、単独組成の膜として形成される。その膜厚は５μｍ以下であることが好ましく、特に０. １〜２μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５０】
結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンのようなビニル化合物の重合体及び共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００５１】
本発明における前記不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、前述した電荷発生層上に、電荷輸送層として、若しくは電荷発生層上に電荷輸送層と結着樹脂から成る電荷輸送層を形成した後に、表面保護層として用いることもできる。
【００５２】
表面保護層として用いた場合、その下層に当たる電荷輸送層は適当な電荷輸送物質、例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンのような複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、カルバゾールのような複素環化合物、トリフェニルアミンのようなトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体のような低分子化合物等を適当な結着樹脂（前述の電荷発生層用樹脂の中から選択できる）と共に溶剤に分散／溶解した溶液を前述の公知の方法によって塗布、乾燥して形成することができる。この場合の電荷輸送物質と結着樹脂の比率は、両者の全重量を１００とした場合に電荷輸送物質の重量が３０〜１００が好ましく、より好ましくは５０〜１００の範囲で適宜選択される。電荷輸送層の量がそれ以下であると電荷輸送能が低下し、感度低下、及び残留電位の上昇が発現しやすい。この場合にも感光層の厚みは５〜３０μｍの範囲であり、このときの感光層の膜厚とは電荷発生層、電荷輸送層及び表面保護層各々の膜厚を合計したものである。
【００５３】
何れの場合も表面層の形成方法は、前記正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合／硬化反応させるのが一般的であるが、前もって該正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させて硬化物を得た後に再度溶剤中に分散或は溶解させたものを用いて、表面層を形成することも可能である。これらの溶液を塗布する方法は、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法及びスピンコーティングが知られているが、効率性／生産性の点からは浸漬コーティング法が好ましい。又、蒸着、プラズマその他の公知の製膜方法が適宜選択できる。
【００５４】
本発明における表面保護層中には導電性粒子を混入させても良い。導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブラックが挙げられる。金属としては、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレス及び銀、又、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したものが挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及びアンチモンをドープした酸化ジルコニウムが挙げられる。これらは単独で用いることも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。２種以上を組み合わせる場合には、単に混合しても、固溶体や融着の形にしても良い。
本発明に用いられる導電性粒子の平均粒径は、保護層の透明性の点で０. ３μｍ以下であることが好ましく、特には０．１μｍ以下であることが好ましい。
又、本発明においては上述したような導電性粒子の中でも保護層の透明性の点で金属酸化物を用いることが、特に好ましい。
前記表面保護層中の導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層の抵抗を決定する要因の１つであり、保護層の抵抗は１０10〜１０15Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００５５】
本発明における表面層中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することができる。
フッ素原子含有樹脂粒子としては、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化２塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合体の中から1 種或は２種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に、４フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。樹脂粒子の分子量や粒径は適宜選択することができ、特に制限されるものではない。
前記表面層中のフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層全重量に対して５〜７０重量％が好ましく、より好ましくは、１０〜６０重量％である。フッ素原子含有樹脂粒子の割合が７０重量％より多いと表面層の機械的強度が低下し易く、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が５重量％より少ないと表面層の表面の離型性、表面層の耐磨耗性や耐傷性が充分ではなくなることがある。
【００５６】
本発明においては、分散性、結着性及び耐候性を更に向上させる目的で、前記表面層中にラジカル補足剤や酸化防止剤のような添加物を加えても良い。
本発明に用いる表面保護層の膜厚は０．２〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜６μｍの範囲である。
【００５７】
本発明の電子写真装置は、電子写真複写機に利用するのみならず、レーザビームプリンター、ＣＲＴプリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター、レーザ製版のような電子写真応用分野にも広く用いることができる。
【００５８】
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５９】
≪実施例1≫
＜電子写真感光体の作成＞
実施例１に用いる電子写真感光体を以下の通りに作製した。まず、長さ３５７．５ｍｍ、外径３０ｍｍ、肉厚０．７ｍｍのアルミニウムシリンダー（ＪＩＳ Ａ３００３アルミニウムの合金）を切削加工により作製した。このシリンダーの表面粗さを回転軸方向に測定したところＲｚｊｉｓ＝０．０８μｍであった。このシリンダーを洗剤（商品名：ケミコールＣＴ、常盤化学（株）製）を含む純水中で超音波洗浄を行い、続いて洗剤を洗い流す工程を経た後、さらに純水中で超音波洗浄を行って脱脂処理した。
【００６０】
アンチモンをドープした酸化スズの被覆膜を有する酸化チタン粉体（商品名：クロノスＥＣＴ−６２、チタン工業（株）製）６０質量部、酸化チタン粉体（商品名：ｔｉｔｏｎｅ ＳＲ−１Ｔ、堺化学（株）製）６０質量部、レゾール型フェノール樹脂（商品名：フェノライト Ｊ−３２５、大日本インキ化学工業（株）製、固形分７０％）７０質量部、２−メトキシ−１−プロパノール５０質量部、メタノール５０質量部とからなる溶液を約２０時間、ボールミルで分散させた。この分散液に含有するフィラーの平均粒径は、０．２５μｍであった。
【００６１】
このようにして調合した分散液を、前記アルミニウムシリンダー上に浸漬法によって塗布し、温度１５０℃に調整された熱風乾燥機中で４８分間加熱乾燥、硬化することにより膜厚１５μｍの導電層を形成した。
【００６２】
次に、共重合ナイロン樹脂（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ（株）製）１０質量部およびメトキシメチル化ナイロン樹脂（商品名：トレジンＥＦ３０Ｔ、帝国化学産業（株）製）３０質量部をメタノール５００質量部およびブタノール２５０質量部の混合液に溶解した溶液を、前記導電層の上に浸漬塗布し、温度１００℃に調整された熱風乾燥機中に２２分間投入し加熱乾燥して、膜厚０．４５μｍの下引き層を形成した。
【００６３】
次に、ＣｕＫα線回折スペクトルにおけるブラッグ角２θ±０．２°の７．４°、および２８．２°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料４質量部、ポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＸ−１、積水化学工業（株）製）２質量部、シクロヘキサノン９０質量部からなる混合溶液を直径１ｍｍガラスビーズを用いてサンドミルで１０時間分散させた後、酢酸エチル１１０質量部を加えて電荷発生層用塗工液を調製した。この塗工液を上記の下引き層上に浸漬塗布し、温度８０℃に調整された熱風乾燥機中に２２分間投入し加熱乾燥して、膜厚０．１７μｍの電荷発生層を形成した。
【００６４】
次に、下記構造式で示されるトリアリールアミン系化合物３５質量部および
【化１】
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Ｚ４００、三菱エンジニアリングプラスティックス（株）製）５０質量部を、モノクロロベンゼン３２０質量部およびジメトキシメタン５０質量部に溶解して第一電荷輸送層用塗布液を調製した。
この第一電荷輸送層用塗工液を、上記電荷発生層上に浸漬塗布し、温度１００℃に調整された熱風乾燥機中に４０分間投入し加熱乾燥して膜厚２０μｍの第一電荷輸送層を形成した。
【００６５】
次いで、分散剤としてフッ素原子含有樹脂（商品名：ＧＦ−３００、東亞合成（株）社製）０．１５質量部を、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（商品名：ゼオローラＨ、日本ゼオン（株）製）３５質量部と１−プロパノール３５質量部に溶解した後、潤滑剤として四フッ化エチレン樹脂粉体（商品名：ルブロンＬ−２、ダイキン工業（株）製）３質量部を加え、高圧分散機（商品名：マイクロフルイダイザーＭ−１１０ＥＨ、米Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ社製）で６００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で３回の処理を施し均一に分散させた。これを１０μｍのＰＴＦＥメンブレンフィルターで加圧ろ過を行い潤滑剤分散液を調整した。
【００６６】
その後、下記構造式で示される正孔輸送性化合物２７質量部を潤滑剤分散液に加え、ＰＴＦＥ製の５μｍメンブレンフィルターで加圧ろ過を行い、第二電荷輸送層用の塗工液を調整した。
【化２】
この塗工液を用いて前記電荷輸送層上に硬化性の第二電荷輸送層を浸漬塗布法により塗工した。その後、窒素中において加速電圧１５０ｋＶ、線量１．５×１０４Ｇｙの条件で電子線を照射した。引き続いて電子写真感光体の温度が１２０℃になる条件で９０秒間加熱処理を行った。このときの酸素濃度は１０ｐｐｍであった。さらに、電子写真感光体を大気中で温度１００℃に調整された熱風乾燥機中で、２０分間加熱処理を行って、膜厚６μｍの硬化性の第二電荷輸送層を形成した。
【００６７】
＜固形部材の作成＞
常温常湿環境下で、直径（φ）10ｍｍ×20ｍｍの超硬製ダイスに、チタン酸ストロンチウム（体積平均粒径１．０μｍ）を、その容積分だけ詰め、手動式５トンニュ−トンプレス（三庄インダストリ−（株）製）を用い、100ＭＰａ（785ｋｇｆ）の面圧で圧縮した。圧縮後に、作成された固形部材の形状はφ10ｍｍ×3ｍｍであった。
【００６８】
この円柱形状の固形部材の底面を、破断強度試験機（（株）オリエンテック製ＲＴＣ−1225Ａ）のサンプル台に乗せ、固形部材の上方から１ｍｍ/分の速度でセルを下降し、固形部材をセルの面とサンプル台で挟み込み、固形部材に圧力をかけた。固形部材が破壊され、その耐圧縮強度を計測したところ、15×104Ｎ/ｍ2であった。
この固形部材を１００個作成し、図１の箱状部材３１に並べ把持し、外装ケース２５に取り付けた。
【００６９】
＜無機粒子供給装置の構成＞
図１に、本発明の無機粒子供給装置の概略図を示す。本実施例において、固形部材に当接させている回転ブラシ３０は、その毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが7×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものを使用した。感光ドラムに当接させている回転ブラシ２７は、その毛体のヤング率が4.5×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが5×1０―3ｍ、太さが5×1０―5ｍのものを使用した。
図１における回転ブラシ２７には、スクレーパー部材４０として可撓性を有する厚さ０. １ｍｍのＰＥＴシートを板金に貼り付け、その自由長を２ｍｍとし、回転ブラシ２７に対する侵入量γ＝１. ０ｍｍに設定している。
【００７０】
＜耐久試験でのクリ−ニング性及び画像評価＞
前記の無機粒子供給装置を具備した、キヤノン（株）製の電子写真複写機ｉＲＣ3380（接触帯電方式）の改造機に、前記した感光ドラムを装着し、加速試験耐久評価を行なった。
雰囲気温度35℃および相対湿度85％の環境下で、電子写真感光体の暗部電位（Ｖｄ）が−７５０Ｖ、明部電位（Ｖｌ）が−２５０Ｖになるように帯電ロ−ラに印加するＡＣバイアスとＤＣバイアスの電圧を設定し、電子写真感光体の初期電位を調整した。
この機械を用い、Ａ４紙横送りモ−ドで印字比率5％の画像を10万枚流した。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れ等は一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７１】
≪実施例２≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した感光ドラムに当接させている回転ブラシ２７の、その毛体のヤング率が2.0×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが6×1０―3ｍ、太さが5×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７２】
≪実施例３≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した感光ドラムに当接させている回転ブラシ２７の、その毛体のヤング率が5.0×109Ｎ/ｍ2であり、その毛体の長さが3×1０―3ｍ、太さが5×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、無かった。ブレード鳴きは、８万枚を過ぎた時点から、発生したが、非常に軽微であり、実用上は問題の無いレベルであった。ブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７３】
≪実施例４≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが5×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、無かった。ブレード鳴きは、９万枚を過ぎた時点から、発生したが、非常に軽微であり、実用上は問題の無いレベルであった。ブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７４】
≪実施例５≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが3×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、無かった。ブレード鳴きは、８万枚を過ぎた時点から、発生したが、非常に軽微であり、実用上は問題の無いレベルであった。ブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７５】
≪実施例６≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが7×1０―3ｍ、太さが4×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れ等は一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。１０万枚耐久した時点で、クリーニング装置内の固形部材を確認したところ、他の実施例では、少量ではあるが、残っていたのに対し、本実施例では、全て消費してしまっていた。
【００７６】
≪実施例7≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体の長さが10×1０―3ｍ、太さが2×1０―5ｍのものである以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良やブレード鳴きやブレード捲れは一度も発生せず、放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生せず、良質な画像形成を行うことができた。
【００７７】
≪比較例1≫
実施例１において、固形部材に用いた無機粒子であるチタン酸ストロンチウムの体積平均粒径が、5.0μｍであること以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、耐久を通してクリーニング不良は、発生しなかったが、ブレードとドラムの間の摩擦が大きくなりブレード鳴きが2万枚耐久したところから始まり、耐久放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生した。
【００７８】
≪比較例2≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した固形部材３５に当接させている回転ブラシ３０の毛体のヤング率が1.0×1010Ｎ/ｍ2であること以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、ブラシの腰が強すぎ、固形部材から削りとった無機粒子を、回転ブラシ２７に、効率良く移すことができず、感光ドラムへの、無機粒子の供給量が少ないため、耐久を通してクリーニング不良は、発生しなかったが、ブレードとドラムの間の摩擦が大きくなりブレード鳴きが3万枚耐久したところから始まり、耐久放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生した。
【００７９】
≪比較例3≫
実施例１と同様に電子写真感光体を作製し、実施例１で使用した感光ドラムに当接している回転ブラシ３０の毛体のヤング率が1.0×109Ｎ/ｍ2であること以外は、実施例１と同様の装置構成で、実施例１と同様の耐久試験を行った。
その結果、ブラシの腰が弱すぎ、耐久で毛倒れが発生し、固形部材から削りとった無機粒子を、回転ブラシ２７に、効率良く移すことができず、また、感光ドラムへの、無機粒子の供給量も少なくなり感光ドラム表面を摺擦することもできなくなったため、ブレードとドラムの間の摩擦が大きくなりブレード鳴きが2万枚耐久したところから始まり、9万枚時点でクリーニングブレードからスジ状にトナーがすり抜けるクリーニング不良が発生した。また、耐久放置後の画像（文字チャート評価）でも、画像流れが発生した。
【００８０】
以上の実施例および比較例における、固形部材、回転ブラシＡおよびＢの物性並びに耐久試験の結果を以下の表１に示す。
【００８１】
【表１】
【符号の説明】
【００８２】
１１‥‥感光ドラム
２０‥‥クリーニングブレード
２５‥‥無機粒子供給装置
２７‥‥回転ブラシＢ（感光ドラム当接ブラシ）
２７ａ‥‥ローラ軸
２７ｂ‥‥毛体
３０‥‥回転ブラシＡ（固形部材当接ブラシ）
３０ａ‥‥ローラ軸
３０ｂ‥‥毛体
３１‥‥箱状部材
３５‥‥固形部材
４０‥‥スクレーパー部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削る回転ブラシＡと、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシＢとを有し、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢが接触しており、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢの毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項３】
前記無機粒子を圧縮し成型した前記固形部材が、15×104Ｎ/ｍ2以上の耐圧縮強度で成型されており、前記回転ブラシＡの毛体の長さが7×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以下であり、前記回転ブラシＢの毛体の長さが3×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以上であることを特徴とする請求項2に記載の電子写真装置。
【請求項１】
電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削り、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシとを有し、該回転ブラシの毛体のヤング率が、3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
電子写真感光体と該電子写真感光体の表面に無機粒子を供給する手段とを有する電子写真装置において、該無機粒子を供給する手段が、該無機粒子を圧縮し成型した固形部材と、該固形部材を削る回転ブラシＡと、該電子写真感光体表面に該無機粒子を供給する回転ブラシＢとを有し、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢが接触しており、該回転ブラシＡと該回転ブラシＢの毛体のヤング率が3×109Ｎ/ｍ2以上9×109Ｎ/ｍ2以下であり、該電子写真感光体の表面に供給された該無機粒子の体積平均粒径が0.05μｍ以上3.0μｍ以下である無機粒子供給装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項３】
前記無機粒子を圧縮し成型した前記固形部材が、15×104Ｎ/ｍ2以上の耐圧縮強度で成型されており、前記回転ブラシＡの毛体の長さが7×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以下であり、前記回転ブラシＢの毛体の長さが3×1０―3ｍ以上、太さが4×1０―5ｍ以上であることを特徴とする請求項2に記載の電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１４５５９８（Ｐ２０１１−１４５５９８Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０４９（Ｐ２０１０−８０４９）
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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