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JP3106906B2 - 電子写真用円筒状支持体および電子写真用有機感光体 - Google Patents

電子写真用円筒状支持体および電子写真用有機感光体

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JP3106906B2
JP3106906B2 JP07135512A JP13551295A JP3106906B2 JP 3106906 B2 JP3106906 B2 JP 3106906B2 JP 07135512 A JP07135512 A JP 07135512A JP 13551295 A JP13551295 A JP 13551295A JP 3106906 B2 JP3106906 B2 JP 3106906B2
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cylindrical support
carbon black
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resin
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紀右 川田
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子写真用有機感光
体に関し、詳しくはその導電性の円筒状支持体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子写真技術を応用した複写機やプリン
タなどの電子写真装置に用いられる電子写真用有機感光
体は、導電性の支持体とその上に設けられた有機光導電
性材料を含む有機材料からなる感光層とから構成されて
いる。導電性支持体は装置設計上の利点から通常円筒状
とされ、その外表面に感光層が塗布形成される。
【0003】円筒状支持体の材料としては、従来、比較
的軽量であり,機械加工性の良いアルミニウムまたはア
ルミニウム合金が多用されてきた。一方、特公平2−1
7026号公報には、より軽量であり、耐薬品性,耐熱
性にも優れ、大気中でも酸化など変質を起こさず、有機
感光体に好適な円筒状支持体として、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂(以下、PPS樹脂と略記する)を主成
分とする材料を用い射出成形法で製造した支持体が開示
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金からなる支持体は、支持体に
要求される厳しい寸法精度(真円度±50μm以下,直
径の寸法精度±40μm以下)や好適な表面粗さ(最大
高さRmax で0.5μm〜1.2μm)を得るために個
々に高精度の機械加工を施す必要があり、さらに、感光
体を回転駆動させるためのフランジを嵌合するインロー
加工を個々に行う必要もあり、また、大気中の水分や酸
素の影響を受けて表面が酸化したり変質する問題があ
り、表面に陽極酸化皮膜を形成するなどの変質防止策を
採る必要があり、製造工数がかかり製造コストが高いと
いう問題があった。
【0005】また、PPS樹脂を主成分とする材料から
なる支持体においては、次に述べるような問題点があ
る。すなわち、PPS樹脂の体積抵抗率は通常1015Ω
・cm〜1018Ω・cmと高いために、例えばカーボン
ブラックをPPS樹脂に添加して導電性を付与すること
が行われている。近年、画像品質,印字特性に対する市
場要求が厳しくなってきているが、実用上必要とされる
程度の良好な画質の画像あるいは良好な印字特性を得る
ために必要な支持体の導電性について調べたところ、支
持体の体積抵抗率を少なくとも10Ω・cm以下とする
ことが必要であり、105Ω・cm程度以上になると、
感光体を露光したときおよび除電するときの支持体への
電荷の抜けが悪く残留電位が大きくなり、良好な画像,
印字が得られなくなることが判った。カーボンブラック
の体積抵抗率は通常導電性カーボンブラックと言われて
いるファーネスカーボンで1Ω・cm〜10Ω・cmで
あり、支持体の体積抵抗率を104Ω・cm以下とする
ためには20重量%を超えるカーボンブラックを添加す
ることが必要となるが、そのような多量のカーボンブラ
ックを添加すると材料の粘度が高くなり、射出成形が難
しくなるという問題が生じる。特に最近では小径(外径
30mm程度以下),薄肉(肉厚3mm程度以下)でし
かも長尺(長さ数百mm)の形状の支持体が必要とされ
るようになってきたが、このような形状の支持体を射出
成形することは極めて困難である。また、支持体の機械
的強度が低下するという不具合も生じてくる。さらにま
た、薄肉,長尺の支持体となるほど寸法精度を保つこと
が難しくなり、通常のリニアタイプのPPS樹脂を主成
分とする材料からなる支持体では、その上に有機材料の
層を塗布形成する過程で塗液の溶剤,加熱により生じ
る,通常では問題とならないような僅かな変形が問題と
なり、支持体に要求される寸法精度を得ることが難し
い。また、PPS樹脂の良好な耐薬品性のために、その
上に塗布形成される有機材料の層の密着性が悪く、感光
体使用時に感光層の剥離が生じ易く実用寿命が短いとい
う問題もあった。更に、感光体を回転駆動させるための
フランジは従来形成の容易性,自己潤滑性,低騒音など
の点から樹脂成形品を感光体に嵌合するのが一般的であ
ったが、PPS樹脂のように支持体を樹脂により形成す
るものである場合、回転精度,工程削減の面から支持体
とフランジとを一体成形により成形することが考えられ
る。しかしながら、PPS樹脂によって成形されるフラ
ンジは感光体を回転駆動するには機械的強度及び摺動摩
耗特性が十分でなく、PPS樹脂により一体成形された
支持体は実用上問題があった。
【0006】この発明は、上述の点に鑑みてなされたも
のであって、第一に軽量でかつ好適な導電性を有し、耐
薬品性および耐熱性に優れていて薄肉,長尺の形状でも
寸法精度を良好に保つことができ、大気中でも酸化など
変質を起こさず安定した品質を維持できる円筒状支持体
を有する有機感光体を提供すること、第二にさらに適切
な粗さの均一な表面粗さの円筒状支持体を有する有機感
光体を提供すること、第三にさらに機械的強度が大きく
て薄肉,長尺の形状でも変形しにくい円筒状支持体を有
する有機感光体を提供すること、第四にさらに接着性に
優れ、その上に有機材料からなる層を密着性良く塗布形
成できる円筒状支持体を有する有機感光体を提供するこ
とを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、上記
の第一の課題は、ポリフタルアミド樹脂を主成分とし
40重量%以上含有するとともに、これにカーボンブラ
ックを配合して体積抵抗率104Ω・cm以下にした
材料からなる円筒状支持体を用い、その上に有機感光層
を設けた感光体とすることによって解決される。
【0008】この発明に用いられるポリフタルアミド樹
脂は、芳香族系のポリアミド樹脂で、例えばテレフタル
酸とジアミンとを重合して得られる特殊ポリアミド樹脂
である。このようなポリフタルアミド樹脂は、従来のポ
リアミド樹脂に比べて耐熱性が高く、さらに分子中のポ
リアミド結合濃度が小さいことにより吸湿による寸法変
化も少ない樹脂である。
【0009】上記の第二の課題は、円筒状支持体に含ま
れるカーボンブラックの平均粒径を20nmないし50
nmとすることによって解決される。また、カーボンブ
ラックを添加する際に、同時にカーボンブラックの分散
剤を添加すると、支持体材料中にカーボンブラックを均
一に含ませることができて好適である。分散剤として
は、硫酸マグネシウム,タルク,チタン酸カリウム,ケ
イ酸カルシウム,炭酸カルシュウムまたはクレーなどの
無機質粉末を挙げることができる。
【0010】第三の課題は、円筒状支持体に補強材とし
てガラス繊維を含ませることによって解決される。上述
のように支持体材料はポリフタルアミド樹脂にカーボン
ブラック,カーボンブラック分散剤,ガラス繊維などを
それぞれ添加したものであるが、ポリフタルアミド樹脂
の特長を生かすために少なくとも樹脂量は上述のように
40重量%以上とされる。
【0011】第四の課題は、ポリフタルアミド樹脂は有
機材料との相溶性に優れているため有機感光層を形成す
る前に支持体表面を脱脂洗浄処理することにより解決さ
れる。
【0012】
【作用】表1は、ポリフタルアミド樹脂とPPS樹脂に
ついて、それぞれの円筒状成形品を用いて、アセトン,
塩化メチレン,ジクロロエタンにそれぞれ24時間浸漬
後の質量変化(%)で評価した耐薬品性および120℃
加熱48時間後の直径方向,長さ方向の寸法変化(%)
で評価した耐熱性を示したものである。
【0013】
【表1】
【0014】表1に見られるように、ポリフタルアミド
樹脂はPPS樹脂と比べてみると耐薬品性,耐熱性とも
にほぼ同程度であることが分かる。ポリフタルアミド樹
脂を主成分とする材料で支持体を形成することにより、
支持体の熱的変形および感光層などの有機材料からなる
層を塗布形成する際の塗液溶剤による膨潤がより少なく
なり、支持体の変形が低減されて、薄肉,小径,長尺の
支持体を用いた感光体でも実用上充分な寸法精度を得る
ことが可能である。
【0015】また、このようなポリフタルアミド樹脂を
主成分とする材料に導電性を付与するために添加するカ
ーボンブラックを体積抵抗率が10-1Ω・cm以下の高
導電性のカーボンブラック,例えば高導電性ファーネス
カーボン,あるいはより高導電性のチャンネルブラック
とすることにより、支持体の体積抵抗率を要求される1
4 Ω・cm以下とするために支持体材料に添加するカ
ーボンブラックの量を20重量%以下と少なくすること
ができ、支持体の材料の粘度を小径,薄肉,長尺の形状
のものでも射出成形可能な範囲内、例えば温度300℃
でのメルトフローレイト(MFR)を20g/10分〜
50g/10分に保つことが可能となる。
【0016】また、当然のことながら、カーボンブラッ
クは支持体材料内にできるだけ均一に分散していること
が望ましい。そのためには分散剤を添加することが望ま
しく、その添加量はカーボンブラックの添加量による
が、支持体材料の10重量%〜30重量%とされる。1
0重量%未満では効果が少なく、30重量%を超えると
材料の導電性などに悪影響がでてくるので好ましくな
い。
【0017】また、支持体の表面粗さは材料に添加され
るカーボンブラックの粒径に大きく左右される。カーボ
ンブラックの平均粒径を20nmないし50nmとする
ことにより、支持体表面粗さをRmax で0.5μm〜
1.2μmの範囲内にすることが可能となる。さらにま
た、支持体材料にガラス繊維を添加することにより、カ
ーボンブラック添加による機械的強度の低下を補強す
る。ガラス繊維は径が20μm程度で長さが3mm程度
のものが好ましい。ガラス繊維の添加量はカーボンブラ
ックの添加量によるが、支持体材料の10重量%〜30
重量%とされる。10重量%未満では効果が少なく、3
0重量%を超えると材料の導電性,支持体の表面粗さな
どに悪影響がでてくるので好ましくない。
【0018】上述のように、支持体材料はポリフタルア
ミド樹脂にカーボンブラック,カーボンブラック分散
剤,ガラス繊維などを添加したものであるが、少なくと
も樹脂量を40重量%以上とすることにより、ポリフタ
ルアミド樹脂の特長を損なうことなく活用することがで
きる。また、PPS樹脂は接着性が劣るという難点があ
るがポリフタルアミド樹脂の場合には、有機感光材料と
の相溶性が優れるために表面を脱脂洗浄処理するのみ
で、紫外線やコロナ放電などの表面改質処理を行わなく
とも、優れた接着性を得ることができる。
【0019】この発明の感光体用の支持体は、ポリフタ
ルアミド樹脂を主成分とし、これにカーボンブラック,
さらにカーボンブラックの分散剤やガラス繊維を添加し
た材料を射出成形して作製される。成形金型を適切な構
造とし、適切な成形条件で一体成形することにより所要
の形状,表面粗さを有する支持体を寸法精度よく,生産
性良く製造することが可能となる。アルミニウム合金で
支持体を製作する場合のように、個々に機械加工,表面
粗さ加工などを行う必要はなくなる。
【0020】
【実施例】図1は、この発明の感光体の支持体の一実施
例の模式的断面で、図1(a)は支持体1の縦断面図,
図1(b)は図1(a)のX−X断面図を示す。また、
図2は感光体の一実施例の層構成を示す模式的断面図
で、図1に示したような支持体1上に下引き層2を介し
て電荷発生層4,電荷輸送層5を順次積層した感光層3
が設けられている。なお、下引き層2は必要に応じて設
けられるもので必ずしも必要ではない。
【0021】円筒状支持体は図3〜5に示された金型に
より成形される。図3はキャビティー型6の端面と固定
型8の端面とが密着している型締めの状態を示し、7は
芯型、9は成形材料が充填され成形品が形成されるキャ
ビティーである。図4は成形後のキャビティー型6と固
定型8が離れた型開きの状態を示し、14は成形品であ
る。芯型7は固定型8に嵌め込んで固定されている。図
5は図3のスプリングノック11及びその周辺の部分拡
大断面図で、12はスプリング、13はノックアウトピ
ンである。
【0022】この金型にサイドゲート方式により樹脂を
充填して、樹脂が硬化した後成形品1を取り出す。取
り出しは固定型8の端面のキャビティー型6に接する部
分でキャビティー型6の円周方向に設けれたノックアウ
トピン13,スプリング12から構成されるスプリング
ノック11によって容易に行われる。図5に示すように
型締め時に圧縮されていたスプリング12が開放されて
伸びてノックアウトピン13の先端が図4に示したよう
に固定型8の端面から突き出る。ノックアウトピン13
の先端の突き出る長さは、図5に示したmに相当する長
さである。従って、成形固定型8からキャビティー型6
を離して開く過程では、両者が長さmに相当する距離に
離れるまではノックアウトピン13の先端がキャビティ
ー型6と成形品14の端面を押しているので、キャビテ
ィー型6と成形品14は一体となって動き、型開き後は
図4に示すように成形品14は芯型7から抜けてキャビ
ティー型6側に固定して残っている。芯型7に抜き勾配
が形成されており、また表面が滑らかに仕上げられてい
るので、型開き時には芯型7は成形品14からスムーズ
に抜ける。芯型7が抜けることによって成形品14は
方向に収縮し、成形品14をキャビティー型6から表
面を損傷することなく、取り出すことが可能となる。
【0023】実施例1 表2に示すような配合の材料1−1,1−2を用い、図
3〜図5に示した金型を用いて、表3に示すように支持
体No.1〜支持体No.2は同一成形条件で、外径3
0mm、長さ260.5mm、内径が薄肉側で28.5
mm,厚肉側で26.5mmとなるような抜き勾配(片
側で約0.23°)のある支持体1−1,1−2を射出
成形した。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】これらの各支持体の上に、以下に述べる感
光層を同一条件で形成して感光体を作製した。すなわ
ち、アルコール可溶性ポリアミド樹脂(東レ(株)製;
アミランCM8000)5重量部をメタノール95重量
部に溶解した塗液を浸漬塗布法で塗布し、温度120℃
で15分間乾燥して膜厚約0.5μmの下引き層を形成
した。この下引き層の上に、X型無金属フタロシアニン
(大日本インキ化学工業(株)製;FASTGEN B
LUE 8120)10重量部と塩化ビニル系樹脂(日
本ゼオン(株)製;MR−110)10重量部とをジク
ロロメタン686重量部と1,2−ジクロロエタン29
4重量部とともに混合機で1時間混合分散し、さらに超
音波分散機で30分分散して作製した塗液を浸漬塗布法
で塗布し、温度80℃で30分間乾燥して膜厚約0.5
μmの電荷発生層を形成した。この電荷発生層上に、下
記構造式(I)に示すヒドラゾン化合物(富士電機
(株)製)100重量部,ポリカーボネート樹脂(三菱
瓦斯化学(株)製;ユーピロンPCZ)100重量部,
ジクロロメタン800重量部よりなる塗液を浸漬塗布法
で塗布し、温度90℃で1時間乾燥して膜厚約20μm
の電荷輸送層を形成して感光体を作製した。
【0027】
【化1】
【0028】このようにして作製した各感光体につい
て、支持体材料の温度300℃でのMFR,体積抵抗
率,射出成形性,機械的強度,耐薬品性(塩化メチレン
に2時間浸漬時の質量変化率で評価)、支持体の表面粗
さ(最大高さRMAX ),外径寸法精度,温度120℃で
48時間加熱処理後の寸法変化率、および感光体の暗所
帯電後5秒放置後の電位保持率Vk5,波長780nmの
単色光を10μJ/cm2照射後の残留電位Vr ,市販
の半導体レーザプリンタに実装して評価した印字特性お
よびゴバン目試験(JIS K5400 8.5.
1,)によって評価した支持体と感光層との接着性を表
4に示す。
【0029】
【表4】
【0030】表4に見られるように、PPS樹脂を主成
分とする材料1−2を用いた支持体1−2はポリフタル
アミド樹脂を主成分とする材料1−1を用いた支持体1
−1に比べて耐薬品性は同等であるが、支持体と感光層
との接着性が劣り、さらに機械的強度も劣る。ポリフタ
ルアミド樹脂を主成分とし、体積抵抗率が104 Ω・c
m以下である材料からなる支持体の効果は明らかであ
る。
【0031】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので以下に述べる効果が得られる。ポリフタル
アミド樹脂を主成分とし、その含有率が40重量%以上
であり、これにカーボンブラックを配合して体積抵抗率
104Ω・cm以下にした材料からなる円筒状支持体
およびこの支持体上に有機感光層を備えた感光体とする
ことにより、軽量でかつ好適な導電性を有し、耐薬品
性,耐熱性に優れていて、支持体外表面に形成される感
光層との接着性が良いため紫外線処理などの表面改質処
理行う必要がなく、薄肉,長尺の形状でも寸法精度を良
好に保つことができ、大気中でも酸化などの変質を起こ
さず特別な表面安定化処理を行う必要がない円筒状支持
体および電子写真用有機感光体が得られる。
【0032】また、支持体材料に配合するカーボンブラ
ックの平均粒径を20nmないし50nmとすることに
より、表面粗さがRmax で0.5μmないし1.2μm
の好適な範囲で均一な円筒状支持体を有する有機感光体
が得られる。カーボンブラックの添加に際してカーボン
ブラックの分散剤を一緒に添加することによりカーボン
ブラックを均一に添加することができ、支持体が均質と
なり、また表面粗さを均一にすることにも寄与するので
好適である。
【0033】さらにまた、支持体材料にガラス繊維を添
加することにより機械的強度が大きくて薄肉,長尺の形
状でも変形しにくい円筒状支持体を有する有機感光体が
得られる。ガラス繊維は直径20μm程度,長さ3mm
程度の形状のものが支持体の表面粗さに悪影響を及ぼさ
ず好適である。そうして、このように種々のものを添加
しても、支持体材料の少なくとも40重量%以上をポリ
フタルアミド樹脂とすると、その特長を損なうことなく
発揮させることができる。
【0034】また、上述のような円筒状支持体は、ポリ
フタルアミド樹脂を主成分とし、これに体積抵抗率10
-1Ω・cm以下の高導電性のカーボンブラックを配合し
て体積抵抗率が104 Ω・cm以下にした材料、または
さらにカーボンブラックの平均粒径を20nmないし5
0nmとした材料、またはさらにガラス繊維を添加した
材料を射出成形することにより生産性良く製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の支持体の一実施例の模式的断面図
で、図1(a)は縦断面図,図1(b)は図1(a)の
X−X断面図
【図2】この発明の感光体の一実施例の模式的断面図
【図3】この発明に係わる金型の一実施例を説明する型
締めの状態の部分断面図
【図4】この発明に係わる金型の一実施例を説明する型
開きの状態の部分断面図
【図5】図3のスプリングノック部およびその周辺の部
分拡大断面図
【符号の説明】
1 支持体 2 下引き層 3 感光層 4 電荷発生層 5 電荷輸送層 6 キャビティー型 7 芯型 8 固定型 9 キャビティー 10 段差部 11 スプリングノック 12 スプリング 13 ノックアウトピン 14 成形品 15 リング状凸部 16 サイドゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−273052(JP,A) 特開 平1−102577(JP,A) 特開 平1−306465(JP,A) 特開 平5−310920(JP,A) 特開 平4−136032(JP,A) 特開 平4−44050(JP,A) 実開 昭63−177847(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 5/10 C08L 77/10

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子写真用円筒状支持体において、ポリフ
    タルアミド樹脂を主成分として40重量%以上含有する
    とともに、カーボンブラックを含み、体積抵抗率が10
    4Ω・cm以下であることを特徴とする電子写真用円筒
    状支持体。
  2. 【請求項2】請求項記載の円筒状支持体に含まれるカ
    ーボンブラックの平均粒径が20nmないし50nmで
    あることを特徴とする電子写真用円筒支持体。
  3. 【請求項3】請求項または記載の円筒状支持体がカ
    ーボンブラックの分散剤を含むことを特徴とする電子写
    真用円筒支持体。
  4. 【請求項4】請求項記載の円筒支持体において、分
    散剤が平均粒径50μm以下の無機質粉末であることを
    特徴とする電子写真用円筒状支持体。
  5. 【請求項5】請求項ないしのうちのいずれかに記載
    の円筒状支持体が補強材としてガラス繊維を含むことを
    特徴とする電子写真用円筒支持体。
  6. 【請求項6】請求項ないしのうちのいずれかに記載
    の円筒状支持体の肉を3mm以下としたことを特徴と
    する電子写真用円筒支持体。
  7. 【請求項7】請求項1ないしのうちいずれかに記載の
    円筒状支持体上に有機感光層を備えたことを特徴とする
    電子写真用有機感光体。
JP07135512A 1995-06-02 1995-06-02 電子写真用円筒状支持体および電子写真用有機感光体 Expired - Fee Related JP3106906B2 (ja)

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