JP2005292782A - 有機感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上に電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する感光層を有する有機感光体において、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記有機感光体の表面層に下記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有することを特徴とする有機感光体。
【化1】
【選択図】 なし
Description
(請求項1)
導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上に電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する感光層を有する有機感光体において、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記有機感光体の表面層に下記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有することを特徴とする有機感光体。
(請求項2)
導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上に電荷発生物質を含有する電荷発生層及び電荷輸送物質及びバインダー樹脂を含有する電荷輸送層を有する有機感光体において、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記電荷輸送層のバインダー樹脂が前記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有することを特徴とする有機感光体。
(請求項3)
前記ポリカーボネートが前記一般式(1)及び下記一般式(2)で表される構造単位を有する共重合ポリカーボネートを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機感光体。
(請求項4)
前記N型半導性粒子が金属酸化物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項5)
前記N型半導性粒子が酸化チタン又は酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項6)
前記N型半導性粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項5に記載の有機感光体。
(請求項7)
前記酸化チタンがルチル形酸化チタン又はアナターゼ形酸化チタンであることを特徴とする請求項6に記載の有機感光体。
(請求項8)
前記N型半導性粒子が表面処理を施されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項9)
前記中間層にポリアミド樹脂のバインダーを含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項10)
前記ポリアミド樹脂が融解熱0〜40J/gで、且つ吸水率5質量%以下のポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の有機感光体。
(請求項11)
前記中間層のバインダー樹脂とN型半導性粒子の体積比がバインダー樹脂1に対しN型半導性粒子0.5〜2であることを特徴とする請求項9又は10に記載の有機感光体。
(請求項12)
前記中間層の膜厚が1〜10μmであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項13)
前記電荷発生物質がフタロシアニン顔料であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項14)
前記フタロシアニン顔料がオキシチタニウムフタロシアニン顔料であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の有機感光体。
(請求項15)
有機感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で顕像化して電子写真画像を形成する画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジにおいて、導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上にバインダー樹脂、電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する感光層を有し、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記バインダー樹脂が前記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有する有機感光体と該有機感光体上に一様帯電を施す帯電手段、像露光を行う露光手段、該露光手段により生成した有機感光体上の静電潜像を顕像化する現像手段、該有機感光体上に顕像化されたトナー像を転写材上に転写する転写手段、該転写後に有機感光体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段の少なくとも1つの手段が一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に装着されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
(請求項16)
有機感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で顕像化して電子写真画像を形成する画像形成装置において、該有機感光体が導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上にバインダー樹脂、電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する感光層を有し、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記バインダー樹脂が前記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有することを特徴とする画像形成装置。
又、電荷輸送層には酸化防止剤を含有させることが好ましい。該酸化防止剤とは、その代表的なものは有機感光体中ないしは有機感光体表面に存在する自動酸化性物質に対して、光、熱、放電等の条件下で酸化作用を防止ないし、抑制する性質を有する物質である。
(R)n−Si−(X)4-n
(式中、Siはケイ素原子、Rは該ケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Xは加水分解性基を表し、nは0〜3の整数を表す。)
一般式(4)で表される有機ケイ素化合物において、Rで示されるケイ素に炭素が直接結合した形の有機基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル等のアルキル基、フェニル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基、γ−グリシドキシプロピル、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル等の含エポキシ基、γ−アクリロキシプロピル、γ−メタアクリロキシプロピルの含(メタ)アクリロイル基、γ−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピルオキシプロピル等の含水酸基、ビニル、プロペニル等の含ビニル基、γ−メルカプトプロピル等の含メルカプト基、γ−アミノプロピル、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピル等の含アミノ基、γ−クロロプロピル、1,1,1−トリフロオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、パーフルオロオクチルエチル等の含ハロゲン基、その他ニトロ、シアノ置換アルキル基を挙げられる。また、Xの加水分解性基としてはメトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ハロゲン基、アシルオキシ基が挙げられる。
攪拌機、窒素、窒素導入管、温度計、脱水管等を備えた重合釜にラウリルラクタム215質量部、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン112質量部、1,12−ドデカンシカルボン酸153質量部及び水2質量部を混合し、加熱加圧下、水を留出させながら9時間反応させた。重合物を取り出し、C13−NMRにより共重合組成を求めたところ、N−1の組成と一致した。尚、上記合成された共重合のメルトフローインデックス(MFI)は(230℃/2.16kg)の条件で、5g/10minであった。
本発明の中間層の膜厚は0.3〜10μmが好ましい。中間層の膜厚が0.5μm未満では、黒ポチが発生しやすく、10μmを超えると、残留電位の上昇や転写メモリーが発生しやすく、鮮鋭性が劣化しやすい。中間層の膜厚は0.5〜5μmがより好ましい。
測定条件:測定プローブ HRS
印加電圧:500V
測定環境:30±2℃、80±5RH%
体積抵抗が1×108未満では中間層の電荷ブロッキング性が低下し、黒ポチの発生が増大し、有機感光体の電位保持性も劣化し、良好な画質が得られない。一方1015Ω・cmより大きいと繰り返し画像形成で残留電位が増大しやすく、良好な画質が得られない。
感光体に用いられる導電性支持体としてはシート状、円筒状のどちらを用いても良いが、画像形成装置をコンパクトに設計するためには円筒状導電性支持体の方が好ましい。
本発明においては導電性支持体と感光層の間に、前記した中間層を設ける。
本発明の感光体の感光層構成は前記中間層上に電荷発生機能と電荷輸送機能を1つの層に持たせた単層構造の感光層構成でも良いが、より好ましくは感光層の機能を電荷発生層(CGL)と電荷輸送層(CTL)に分離した構成をとるのがよい。機能を分離した構成を取ることにより繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さく制御でき、その他の電子写真特性を目的に合わせて制御しやすい。負帯電用の感光体では中間層の上に電荷発生層(CGL)、その上に電荷輸送層(CTL)の構成を取ることが好ましい。正帯電用の感光体では前記層構成の順が負帯電用感光体の場合の逆となる。本発明の最も好ましい感光層構成は前記機能分離構造を有する負帯電感光体構成である。
電荷発生層には電荷発生物質(CGM)を含有する。その他の物質としては必要によりバインダー樹脂、その他添加剤を含有しても良い。
本発明の電荷輸送層としては前記した構成の電荷輸送層を用いる。
感光体1の作製
中間層1
洗浄済み円筒状アルミニウム基体(切削加工によりJISB−0601規定の十点表面粗さRz:0.81μmに加工した)上に、下記中間層塗布液を浸漬塗布法で塗布し、120℃30分で乾燥し、乾燥膜厚3.0μmの中間層1を形成した。
バインダー樹脂:(例示ポリアミドN−1) 1部(1.00体積部)
ルチル形酸化チタンA1(数平均一次粒径35nm;メチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)を用い、酸化チタン全質量の5質量%の量で表面処理しもの) 3.5部(1.0体積部)
エタノール/n−プロピルアルコール/THF(=45/20/30質量比)10部
上記成分を混合し、サンドミル分散機を用い、10時間、バッチ式にて分散して、中間層分散液を作製した。
下記成分を混合し、サンドミル分散機を用いて分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を浸漬塗布法で塗布し、前記中間層の上に乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
シリコーン変性ポリビニルブチラール 10部
4−メトキシ−4−メチル−2ーペンタノン 700部
t−ブチルアセテート 300部
電荷輸送層
下記成分を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚25μmの電荷輸送層を形成し、感光体1を作製した。
バインダー樹脂(例示化合物PC−1(Mv:30000)) 100部
酸化防止剤(下記化合物A) 8部
テトラヒドロフラン/トルエン(体積比8/2) 750部
感光体2〜17の作製
中間層のN型半導性粒子、バインダー樹脂、乾燥膜厚、電荷輸送層のバインダー樹脂、電荷輸送物質、膜厚等を表1のように変更した以外は感光体1と同様にして感光体2〜16を作製した。但し、表1の中間層体積比は感光体1〜16の全ての中間層のバインダー樹脂の体積とN型半導性粒子の体積の合計体積を一定にした上で、バインダー樹脂の体積とN型半導性粒子の体積の比(Vn/Vb)を変えた中間層分散液を作製して、中間層を形成した。但し感光体17は感光体1の中間層からN型半導性粒子を除いて作製した。
A1はルチル形酸化チタン
A2はアナターゼ形酸化チタン
Zは酸化亜鉛
*1はメチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)
*2はメチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比9:1)
*3はメチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比2:8)
*4はメチルハイドロジェンシロキサンとジエチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)
*5はメチルハイドロジェンシロキサンとメチルエチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)
*6はメチルハイドロジェンポリシロキサン
*7は一次処理:シリカ・アルミナ、二次処理メチルトリメトキシシラン
尚、表中、表面処理とは粒子の表面に施した表面処理に用いた物質を示す(但し、一次処理のシリカ・アルミナは粒子表面に析出したシリカ・アルミナを意味する)。
測定機:島津製作所「島津熱流速示差走査熱量計DSC−50」を用いて測定した。
測定対象の試料を70〜80℃で3〜4時間で十分に乾燥させ、その質量を精密に秤量する。次に、20℃に維持したイオン交換水に試料を投入し、一定時間経過後に引き上げ試料表面の水を清潔な布で拭き取り、質量を測定する。以上の操作を質量増が飽和するまで繰り返し、その結果得られた試料の増加質量(増加分)を初期の質量で除した値を吸水率とした。
得られた感光体を市販のカラープリンターmagicolor2200DeskLaser(ミノルタキューエムエス社製)に搭載し、低温低湿(LL:10℃20%RH)で耐久試験を行った。詳しくは、画素率が7%の文字画像、ハーフトーン画像、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にある画像画像を計2万枚印刷し、スタート時及び5000枚毎に評価した。評価項目と評価基準を以下に示す。
露光器:半導体レーザ
現像:平均粒径6.5μmの非磁性トナー、0.3μmのチタン酸ストロンチウム及び 15nmの疎水性シリカの外添剤を含有したトナー、反転現像法
転写:中間転写ベルト使用
クリーニング:クリーニングブレード
定着:加熱定着
プロセススピード:100mm/sec
画像濃度の評価
マクベス社製RD−918を使用して測定。紙の反射濃度を「0」とした相対反射濃度で測定した。多数枚のコピーで残留電位が増加すると、画像濃度が低下する。
○:黒ベタ画像が1.0以上、1.2以下(実用上問題なし)
×:黒ベタ画像が1.0未満(実用上問題あり)
カブリの評価
カブリ濃度はべた白画像をマクベス社製RD−918を使用し反射濃度で測定した。該反射濃度は相対濃度(印刷していないA4紙の濃度を0.000とする)で評価した。
○;カブリ濃度が0.010以上、0.020以下(実用上問題ないレベル)
×;カブリ濃度が0.020より高い(実用上問題となるレベル)
ブラックスポット
ハーフトーン画像上に周期性が感光体の周期と一致するブラックスポット(彗星状の小さなすじ画像)の発生状況を下記の基準で判定した。
○;0.4mm以上のブラックスポットの頻度:6個/A4以上、10個/A4以下が1枚以上発生(実用上問題なし)
×;0.4mm以上のブラックスポット画像欠陥の頻度:11個/A4以上が1枚以上発生(実用上問題有り)
黒ポチの評価
周期性が感光体の周期と一致し、目視できる黒ポチ、黒筋状の画像欠陥が、A4サイズ当たり何個あるかで判定した。
○;0.4mm以上の画像欠陥の頻度:6個/A4以上、10個/A4以下が1枚以上発生(実用上問題なし)
×;0.4mm以上の画像欠陥の頻度:11個/A4以上が1枚以上発生(実用上問題有り)
転写メモリーの評価
濃度の高い文字が次のハーフトーン画像に出現する(メモリー発生)か否(メモリー発生なし)かで判定した。
初期と2万枚後の現像位置でのべた黒画像部の電位変化(|ΔVR|)及びべた白画像部の電位変化(|ΔVH|)を評価した。それぞれ、残留電位と帯電電位の変動の大きさを表す。
感光体1の作製において、電荷発生層のY形オキシチタニルフタロシアニン顔料をCu−Kα線に対するブラッグ角2θで、7.5°、28.7°に顕著な回折ピークを有するオキシチタニルフタロシン顔料に変更した以外は同様にして感光体18を作製し、感光体1と同様の評価を行なった。感光体18の評価結果は感光体1と同様に、各評価結果共良好な結果であった。
感光体1の作製において、電荷発生層のY形オキシチタニルフタロシアニン顔料をCu−Kα線に対するブラッグ角2θで、12.4に最大ピークを有する下記構造のビスベンズイミダゾールペリレン顔料((1)と(2)の混合物)に変更した以外は同様にして感光体19を作製し、感光体1と同様の評価を行なった。感光体19の評価結果は感光体1と同様に、各評価結果共良好な結果であった。
21 感光体
22 帯電手段
23 現像手段
24 転写極
25 分離極
26 クリーニング装置
30 露光光学系
45 転写搬送ベルト装置
50 定着手段
250 分離爪ユニット
Claims (16)
- 導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上に電荷発生物質を含有する電荷発生層及び電荷輸送物質及びバインダー樹脂を含有する電荷輸送層を有する有機感光体において、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記電荷輸送層のバインダー樹脂が前記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有することを特徴とする有機感光体。
- 前記N型半導性粒子が金属酸化物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 前記N型半導性粒子が酸化チタン又は酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 前記N型半導性粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項5に記載の有機感光体。
- 前記酸化チタンがルチル形酸化チタン又はアナターゼ形酸化チタンであることを特徴とする請求項6に記載の有機感光体。
- 前記N型半導性粒子が表面処理を施されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 前記中間層にポリアミド樹脂のバインダーを含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 前記ポリアミド樹脂が融解熱0〜40J/gで、且つ吸水率5質量%以下のポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の有機感光体。
- 前記中間層のバインダー樹脂とN型半導性粒子の体積比がバインダー樹脂1に対しN型半導性粒子0.5〜2であることを特徴とする請求項9又は10に記載の有機感光体。
- 前記中間層の膜厚が1〜10μmであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 前記電荷発生物質がフタロシアニン顔料であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 前記フタロシアニン顔料がオキシチタニウムフタロシアニン顔料であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の有機感光体。
- 有機感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で顕像化して電子写真画像を形成する画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジにおいて、導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上にバインダー樹脂、電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する感光層を有し、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記バインダー樹脂が前記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有する有機感光体と該有機感光体上に一様帯電を施す帯電手段、像露光を行う露光手段、該露光手段により生成した有機感光体上の静電潜像を顕像化する現像手段、該有機感光体上に顕像化されたトナー像を転写材上に転写する転写手段、該転写後に有機感光体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段の少なくとも1つの手段が一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に装着されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 有機感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で顕像化して電子写真画像を形成する画像形成装置において、該有機感光体が導電性支持体上に少なくとも中間層、該中間層上にバインダー樹脂、電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する感光層を有し、前記中間層が数平均一次粒径が3〜200nmのN型半導性粒子を含有し、前記バインダー樹脂が前記一般式(1)で表される構造単位を有するポリカーボネートを含有することを特徴とする画像形成装置。
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