JP2008040368A - 電子写真感光体、その製造方法、それを用いた画像形成方法、画像形成装置および画像形成装置用プロセスカートリッジ - Google Patents

電子写真感光体、その製造方法、それを用いた画像形成方法、画像形成装置および画像形成装置用プロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】耐摩耗性が高く、電気特性が良好で、さらに平滑な表面性を有し、かつ感光層との接着性が高い架橋表面層を形成することにより、安定した電気特性を持たせると同時に、クリーニング性が良好で、優れた耐久性を長期間にわたり実現した電子写真感光体とその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、該表面層が少なくとも、
(イ)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モノマーと、
(ロ)電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物、
の単量体混合物を硬化した架橋表面層からなり、該架橋表面層の表面粗さRaが0.2μm以下であり、かつSAICAS法による測定から得られる該架橋表面層の剥離強度が0.2N/mm以上である電子写真感光体。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐摩耗性が高く、電気特性が良好で、さらに平滑な表面性を有し、かつ感光層との接着性が高い架橋表面層を形成することにより、優れた耐久性と同時に、良好なクリーニング性、および高品質の画像形成を長期間にわたり実現した電子写真感光体とその製造方法に関する。また、本発明はそれらの長寿命、高性能感光体を使用した画像形成方法、画像形成装置および画像形成装置用プロセスカートリッジに関する。
近年、有機感光体(OPC)は良好な性能、様々な利点から、無機感光体に代わり複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ及びこれらの複合機に多く用いられている。この理由としては、例えば(i)光吸収波長域の広さ及び吸収量の大きさ等の光学特性、(ii)高感度、安定な帯電特性等の電気的特性、(iii)材料の選択範囲の広さ、(iv)製造の容易さ、(v)低コスト、(vi)無毒性、等が挙げられる。
一方、最近画像形成装置の小型化から感光体の小径化が進み、機械の高速化やメンテナンスフリーの動きも加わり感光体の高耐久化が切望されるようになってきた。この観点からみると、有機感光体は、表面層が低分子電荷輸送材料と不活性高分子を主成分としているため一般に柔らかく、電子写真プロセスにおいて繰り返し使用された場合、現像システムやクリーニングシステムによる機械的な負荷により摩耗が発生しやすいという欠点を有している。加えて高画質化の要求からトナー粒子の小粒径化に伴いクリーニング性を上げる目的でクリーニングブレードのゴム硬度の上昇と当接圧力の上昇が余儀なくされ、このことも感光体の摩耗を促進する要因となっている。この様な感光体の摩耗は、感度の劣化、帯電性の低下などの電気的特性を劣化させ、画像濃度低下、地肌汚れ等の異常画像の原因となる。また摩耗が局所的に発生した傷は、クリーニング不良によるスジ状汚れ画像をもたらす。現状では感光体の寿命はこの摩耗や傷が律速となり、交換に至っている。
したがって、有機感光体の高耐久化においては前述の摩耗量を低減することが不可欠であり、更に優れたクリーニング性、転写性を付与させるために、良好な表面性を有する有機感光体が必要とされており、これらが当分野でもっとも解決が迫られている課題である。
感光層の耐摩耗性を改良する技術としては、(1)表面層に硬化性バインダーを用いたもの(特許文献1)、(2)高分子型電荷輸送物質を用いたもの(特許文献2)、(3)表面層に無機フィラーを分散させたもの(特許文献3)等が挙げられる。これらの技術の内、(1)の硬化性バインダーを用いたものは、電荷輸送物質との相溶性が悪いためや重合開始剤、未反応残基などの不純物により残留電位が上昇し画像濃度低下が発生し易い傾向がある。また、(2)の高分子型電荷輸送物質を用いたもの、及び(3)の無機フィラーを分散させたものは、ある程度の耐摩耗性向上が可能であるものの、有機感光体に求められている耐久性を十二分に満足させるまでには至っていない。更に(3)の無機フィラーを分散させたものは、無機フィラー表面に存在するトラップにより残留電位が上昇し、画像濃度低下が発生し易い傾向にある。これら(1)、(2)、(3)の技術では、有機感光体に求められる電気的な耐久性、機械的な耐久性をも含めた総合的な耐久性を十二分に満足するには至っていない。
更に、(1)の耐摩耗性と耐傷性を改良するために多官能の硬化型アクリレートモノマーを含有させた感光体も知られている(特許文献4)。しかし、この感光体においては、感光層上に設けた保護層にこの多官能の硬化型アクリレートモノマーを含有させる旨の記載があるものの、この保護層においては電荷輸送物質を含有せしめてもよいことが記載されているのみで具体的な記載はなく、しかも、単に表面層に低分子の電荷輸送物質を含有させた場合には、上記硬化物との相溶性の問題があり、これにより、低分子電荷輸送物質の析出、クラックの発生が起こり、機械強度も低下してしまうことがあった。また相溶性向上のためにポリカーボネート樹脂を含有させる記載もあるが、硬化型アクリルモノマー含有量が減少し、結果的には十分な耐摩耗性を達成できていない。また表面層に電荷輸送物質を含まない感光体については、露光部電位低下のために表面層を薄膜とする記載があるが、膜が薄いために感光体の寿命が短い。また帯電電位や露光部電位の環境安定性が悪く温湿度環境の影響によりその値は大きく変動し、十分な値を維持するには至っていないのが現状である。
これらに代わる感光層の耐摩耗技術として、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送物質及びバインダー樹脂からなる塗工液を用いて形成した電荷輸送層を設けることが知られており(特許文献5)、このバインダー樹脂には、炭素−炭素二重結合を有し、上記電荷輸送物質に対して反応性を有するものと、上記二重結合を有せず反応性を有しないものが含まれる。この感光体は耐摩耗性と良好な電気的特性を両立させており注目されるが、バインダー樹脂として反応性を有しないものを使用した場合においては、バインダー樹脂と、上記モノマーと電荷輸送物質との反応により生成した硬化物との相溶性が悪く、層分離から架橋時に表面凹凸が生じ、クリーニング不良を引き起こす傾向が見られた。また、上記のように、この場合バインダー樹脂がモノマーの硬化を妨げるほか、この感光体において使用される上記モノマーとして具体的に記載されているものは2官能性のものであり、この2官能性モノマーでは官能基数が少なく充分な架橋密度が得られず、耐摩耗性の点では未だ満足するには至らなかった。また、反応性を有するバインダーを使用した場合においても、上記モノマーおよび上記バインダー樹脂に含有される官能基数の低さから、上記電荷輸送物質の結合量と架橋密度との両立は難しく、電気特性及び耐摩耗性も充分とは言えないものであった。
また、同一分子内に二つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を硬化した化合物を含有する感光層も知られている(特許文献6)。しかし、この感光層は嵩高い正孔輸送性化合物が二つ以上の連鎖重合性官能基を有するため硬化物中に歪みが発生し内部応力が高くなり、表面層の荒れや経時におけるクラックが発生しやすい場合があり、十分な耐久性を有していない。
さらに、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モノマー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を硬化させた架橋型電荷輸送層も知られており(特許文献7、特許文献8、特許文献9)、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を用い、表面層を硬化することで、機械的および電気的な耐久性と同時に感光層のクラックを抑制している。特に特許文献9の感光体では、多官能基アクリルモノマー量を規定することで表面粗さを小さくし、良好なクリーニング性が得られ、異常画像を抑制できることが示されている。しかし、これらに使用される多官能基アクリルモノマーでは硬化時の体積収縮が大きいため、感光層との接着性が不十分となる場合があり、画像形成時の機械的ハザードにより表面層が剥離し、長期に渡る耐摩耗性が維持できない可能性がある。
以上のようなことから、これら従来技術における電荷輸送性構造を化学結合させた架橋表面層を有する感光体においても、現状では充分な総合特性を有しているとは言えない。
特開昭56−48637号公報 特開昭64−1728号公報 特開平4−281461号公報 特許第3262488号公報 特許第3194392号公報 特開2000−66425号公報 特開2004−302450号公報 特開2004−302451号公報 特開2004−302452号公報
本発明の目的は、耐摩耗性が高く、電気特性が良好で、さらに平滑な表面性を有し、かつ感光層との接着性が高い架橋表面層を形成することにより、安定した電気特性を持たせると同時に、クリーニング性が良好で、優れた耐久性を長期間にわたり実現した電子写真感光体とその製造方法を提供する点にある。また、本発明のもう1つの目的は、それらの長寿命、高性能感光体を使用した画像形成方法、画像形成装置及び画像形成装置用プロセスカートリッジを提供する点にある。
本発明者らは、導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、該表面層が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モノマーと電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の単量体混合物を硬化した架橋表面層からなり、該架橋表面層の表面粗さRaが0.2μm以下であり、かつSAICAS法による測定から得られる該架橋表面層の剥離強度が0.2N/mm以上とすることにより前記課題を達成可能であることを見出し、本発明に至った。
本発明の第1は、導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、該表面層が少なくとも、
(イ)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モノマーと、
(ロ)電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物
の単量体混合物を硬化した架橋表面層からなり、該架橋表面層の表面粗さRaが0.2μm以下であり、かつSAICAS法による測定から得られる該架橋表面層の剥離強度が0.2N/mm以上であることを特徴とする電子写真感光体に関する。
本発明の第2は、前記架橋表面層の表面粗さRaが0.15μm以下であり、かつ剥離強度が0.3N/mm以上であることを特徴とする前記第1に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第3は、前記(ロ)の電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造、ヒドラゾン構造、ピラゾリン構造およびカルバゾール構造よりなる群から選ばれたものであることを特徴とする前記第1または第2に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第4は、前記(ロ)の電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造であることを特徴とする前記第1〜第3のいずれか一項に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第5は、前記(ロ)のラジカル重合性化合物が、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基よりなる群から選ばれた官能基を有するものであることを特徴とする前記第1〜第4のいずれか一項に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第6は、前記(ロ)のラジカル重合性化合物の官能基の数が1つであることを特徴とする前記第1〜第5のいずれか一項に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第7は、前記(イ)の3官能以上のラジカル重合性モノマーが、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基よりなる群から選ばれた官能基を3個以上有するものであることを特徴とする前記第1〜第6のいずれか一項に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第8は、前記架橋表面層の硬化手段が光エネルギー照射手段であることを特徴とする前記第1〜第7のいずれか一項に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第9は、前記感光層が、支持体側から、電荷発生層、電荷輸送層、架橋表面層の積層構成であることを特徴とする前記第1〜第8のいずれか一項に記載の電子写真感光体に関する。
本発明の第10は、前記架橋表面層が2回以上のオシレートによるスプレー塗工で形成され、
1回目塗工時のスプレー液滴の粒径が7μm≦D50、
2回目以降塗工時のスプレー液滴の粒径がD50<7μm、
(D50は塗工液をスプレーにより霧化したときの、液滴粒径分布を0.1秒間隔で100回測定し、各液滴粒径分布の累積50%の値の平均値を示す。)
であることを特徴とする前記第1〜第9のいずれか一項に記載の電子写真感光体の製造方法に関する。
本発明の第11は、前記スプレー塗工法において、
1回目塗工時のスプレー液滴の粒径が10μm≦D50≦15μm、
2回目以降で最後のオシレート時のスプレー液滴の粒径がD50≦5μm
であることを特徴とする前記第10に記載の電子写真感光体の製造方法に関する。
本発明の第12は、前記第1〜第9のいずれか一項に記載の電子写真感光体を用いて、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写を繰り返し行うことを特徴とする画像形成方法に関する。
本発明の第13は、前記第1〜第9のいずれか一項に記載の電子写真感光体を有することを特徴とする画像形成装置に関する。
本発明の第14は、前記第1〜第9のいずれか一項に記載の電子写真感光体と帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段および除電手段よりなる群から選ばれた少なくとも一つの手段を有するものであって、画像形成装置本体に着脱可能としたことを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジに関する。
本発明の導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、該表面層が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モノマーと電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の単量体混合物を硬化した架橋表面層からなり、該架橋表面層の表面粗さRaが0.2μm以下とし、かつSAICAS法による測定から得られる該架橋表面層の剥離強度が0.2N/mm以上とすることで、優れた耐久性、安定した電気特性を持たせると同時に、クリーニング性が良好で、高品質な画像を維持できる電子写真感光体が実現される。また、本発明の感光体の製造方法、感光体を用いた画像形成プロセス、画像形成装置及び画像形成装置用プロセスカートリッジは高性能、高信頼性を有している。
以下本発明について詳細に説明する。本発明は以下の基本的思想に基づくものである。
本発明の感光体は表面層に、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モノマーを用いており、これにより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架橋表面層が得られ、高い耐摩耗性が達成される。また、本発明の表面層の形成においては、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モノマーに加え、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を含有しており、これらが同時に短時間で重合、硬化し、高硬度の架橋結合を構成し、耐久性の向上が達成された。更に、反応性官能基が多く、硬化速度の速い、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モノマーと電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化することで架橋層中に歪みの少ない均一な架橋膜を形成することが可能となり、この結果、架橋表面層中において電荷輸送物質の未反応部分が減少し、架橋膜内部の均質性が大きく改善される。これにより耐摩耗性の向上と同時に安定した静電特性およびクラックの発生しない電子写真感光体の両立が実現された。
さらに、本発明の表面層形成では、2回以上のオシレートによるスプレー塗工により架橋表面層塗工液を塗布し、1回目のスプレー液滴粒径を7μm≦D50とし、2回目以降のスプレー液滴粒径をD50<7μmとすることを特徴としている。1回目オシレートのスプレー塗工では、液滴粒径を大きくすることで、感光層に液滴を若干溶解させ、接着性を向上させる。2回目以降のオシレートのスプレー塗工では、微細な液滴が塗工することで、緻密な膜形成を起こし、表面の平滑性を向上させる。以上のように形成された表面層は算術平均粗さRaが0.2μm以下になる同時に、SAICAS法による接着強度が0.2N/mm以上となり、良好なクリーニング性能と画像形成時の機械的ハザードによる表面層の剥離を抑制することが同時に可能となった。
次に、本発明の架橋表面層塗布液の構成材料について説明する。(イ)の電荷輸構送造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーとしては、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、かつラジカル重合性官能基を3個以上有するモノマーを指す。このラジカル重合性官能基とは、炭素−炭素2重結合を有し、ラジカル重合可能な基であれば何れでもよい。これらラジカル重合性官能基としては、例えば、下記に示す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。
1−置換エチレン官能基としては、例えば、下記一般式(1)で表される官能基が好適に挙げられる。
一般式(1)
CH=CH−X1
ただし、前記一般式(1)中、X1は、置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基等のアリーレン基、置換基を有していてもよいアルケニレン基、−CO−基、−COO−基、−CON(R30)−基(ただし、R30は、水素原子、メチル基、エチル基等のアルキル基、ベンジル基、ナフチルメチル基、フェネチル基等のアラルキル基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基を表す。)、又は−S−基を表す。
これらの置換基としては、具体的には、ビニル基、スチリル基、2−メチル−1,3−ブタジエニル基、ビニルカルボニル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミド基、ビニルチオエーテル基、等が挙げられる。
1,1−置換エチレン官能基としては、例えば、下記一般式(2)で表される官能基が好適に挙げられる。
一般式(2)
CH2=C(Y)−X2
ただし、前記一般式(2)中、Yは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基あるいはエトキシ基等のアルコキシ基、−COOR31基(ただし、R31は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル、フェネチル基等のアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基、)又は−CONR3233(ただし、R32及びR33は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル基、ナフチルメチル基、あるいはフェネチル基等のアラルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基を表し、互いに同一又は異なっていてもよい。)、また、X2は前記一般式(1)のX1と同一の置換基及び単結合、アルキレン基を表す。ただし、Y,X2の少なくとも何れか一方がオキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基、及び芳香族環である。
これらの置換基としては、例えば、α−塩化アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、α−シアノエチレン基、α−シアノアクリロイルオキシ基、α−シアノフェニレン基、メタクリロイルアミノ基、等が挙げられる。
なお、これらX1、X2、Yについての置換基に更に置換される置換基としては、例えばハロゲン原子、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、などが挙げられる。
これらのラジカル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、3個以上の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3個以上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、3個以上の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、ラジカル重合性官能基を3個以上有する単量体中のラジカル重合性官能基は、同一でも異なってもよい。
(イ)の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モノマーの具体例としては、以下のものが例示されるが、これらの化合物に限定されるものではない。
すなわち、本発明において使用する上記ラジカル重合性モノマー(イ)としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート、HPA変性(アルキレン変性)トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性(エチレンオキシ変性)トリメチロールプロパントリアクリレート、PO変性(プロピレンオキシ変性)トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、HPA変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、グリセロールトリアクリレート、ECH変性(エピクロロヒドリン変性)グリセロールトリアクリレート、EO変性グリセロールトリアクリレート、PO変性グリセロールトリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート(DTMPTA)、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、2,2,5,5,−テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートなどが挙げられ、これらは、単独又は2種類以上を併用しても差し支えない。前記変性を行なった理由はモノマーの粘度を下げ、扱い易くするためである。
また、本発明に用いられる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モノマーとしては、架橋表面層中に緻密な架橋結合を形成するために、該モノマー中の官能基数に対する分子量の割合(分子量/官能基数)は250以下が望ましい。また、この割合が250より大きい場合、架橋表面層は柔らかく耐摩耗性が幾分低下するため、上記例示したモノマー等中、HPA、EO、PO等の変性基を有するモノマーにおいては、極端に長い変性基を有するものを単独で使用することは好ましくはない。
また、架橋表面層に用いられる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モノマーの成分割合は、架橋表面層全量に対し20〜80重量%、好ましくは30〜70重量%である。モノマー成分が20重量%未満では架橋表面層の3次元架橋結合密度が少なく、従来の熱可塑性バインダー樹脂を用いた場合に比べ飛躍的な耐摩耗性向上が達成されない。また、80重量%以上では電荷輸送性化合物の含有量が低下し、電気的特性の劣化が生じる。使用されるプロセスによって要求される耐摩耗性や電気特性が異なるため一概には言えないが、両特性のバランスを考慮すると30〜70重量%の範囲が最も好ましい。
本発明に用いられる(ロ)電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とは、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り、且つラジカル重合性官能基を有する化合物を指す。このラジカル重合性官能基としては、先にラジカル重合性モノマーで示したものが挙げられ、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る。また、電荷輸送性構造としてはトリアリールアミン構造が効果が高い。
更に、下記一般式(3)又は(4)の構造で示される化合物を用いた場合、感度、残留電位等の電気的特性が良好に持続される。
〔式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、−COOR2(R2は水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基又は置換基を有してもよいアリール基)、ハロゲン化カルボニル基若しくはCONR34(R3及びR4は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい)を表わし、Ar1、Ar2は置換もしくは未置換のアリーレン基を表わし、同一であっても異なってもよい。Ar3、Ar4は置換もしくは未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、ビニレン基を表わし、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基、アルキレンオキシカルボニル基を表わし、mとnは0〜3の整数を表わす。〕
前記一般式(3)、(4)において、R1における、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のうち、特に好ましいものは水素原子、メチル基である。
Ar3、Ar4は置換もしくは未置換のアリール基を表す。本発明においては該アリール基としては、縮合多環式炭化水素基、非縮合環式炭化水素基及び複素環基を含むものであり、以下の基が挙げられる。
該縮合多環式炭化水素基としては、好ましくは環を形成する炭素数が18個以下のもの、例えば、ペンタニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、As−インダセニル基、s−インダセニル基、フルオレニル基、アセナフチレニル基、プレイアデニル基、アセナフテニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、トリフェニレル基、ピレニル基、クリセニル基、及びナフタセニル基等が挙げられる。
該非縮合環式炭化水素基としては、ベンゼン、ジフェニルエーテル、ポリエチレンジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル及びジフェニルスルホン等の単環式炭化水素化合物の1価基、あるいはビフェニル、ポリフェニル、ジフェニルアルカン、ジフェニルアルケン、ジフェニルアルキン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン、1,1−ジフェニルシクロアルカン、ポリフェニルアルカン、及びポリフェニルアルケン等の非縮合多環式炭化水素化合物の1価基、あるいは9,9−ジフェニルフルオレン等の環集合炭化水素化合物の1価基が挙げられる。
複素環基としては、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、オキサジアゾール、及びチアジアゾール等の1価基が挙げられる。
また、前記Ar3、Ar4で表わされるアリール基は例えば以下に示すような置換基を有してもよい。
(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、更に好ましくは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更にフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、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−ヒドロキシエチル基、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(−ORa)であり、Ra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)
(式中、R10及びR11は各々独立に水素原子、前記(2)で定義したアルキル基、またはアリール基を表わす。アリール基としては、例えばフェニル基、ビフェニル基又はナフチル基が挙げられ、これらは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。R10及びR11は共同で環を形成してもよい。)
具体的には、アミノ基、ジエチルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジ(トリール)アミノ基、ジベンジルアミノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基等が挙げられる。
(7)メチレンジオキシ基、又はメチレンジチオ基等のアルキレンジオキシ基又はアルキレンジチオ基等が挙げられる。
(8)置換又は無置換のスチリル基、置換又は無置換の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。
前記Ar1、Ar2で表わされるアリーレン基としては、前記Ar3、Ar4で表されるアリール基から誘導される2価基である。
前記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。
前記Xにおけるアルキレン基としては、C1〜C12、好ましくはC1〜C8、更に好ましくはC1〜C4の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、これらのアルキレン基には更にフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、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。具体的にはメチレン基、エチレン基、n−ブチレン基、i−プロピレン基、t−ブチレン基、s−ブチレン基、n−プロピレン基、トリフルオロメチレン基、2−ヒドロキシエチレン基、2−エトキシエチレン基、2−シアノエチレン基、2−メトキシエチレン基、ベンジリデン基、フェニルエチレン基、4−クロロフェニルエチレン基、4−メチルフェニルエチレン基、4−ビフェニルエチレン基等が挙げられる。
前記Xにおけるシクロアルキレン基としては、C5〜C7の環状アルキレン基であり、これらの環状アルキレン基にはフッ素原子、水酸基、C1〜C4のアルキル基、C1〜C4のアルコキシ基などの置換基を有していても良い。具体的なシクロアルキレン基としてはシクロヘキシリデン基、シクロへキシレン基、3,3−ジメチルシクロヘキシリデン基等が挙げられる。
前記Xにおけるアルキレンエーテル基としては、エチレンオキシ、プロピレンオキシ、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコールを表わし、アルキレンエーテル基のアルキレン基はヒドロキシル基、メチル基、エチル基等の置換基を有してもよい。
前記Xにおけるビニレン基は、
で表わされ、R12は水素、アルキル基〔前記(2)で定義されるアルキル基と同じ〕、アリール基(前記Ar3、Ar4で表わされるアリール基と同じ)、aは1または2、bは1〜3を表わす。
前記Zは置換もしくは未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基、アルキレンオキシカルボニル基を表わす。置換もしくは未置換のアルキレン基としては、前記Xのアルキレン基と同様なものが挙げられる。置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基としては、前記Xのアルキレンエーテル基が挙げられる。アルキレンオキシカルボニル基としては、カプロラクトン変性基が挙げられる。
また、本発明の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物として更に好ましくは、下記一般式(5)の構造の化合物が挙げられる。
(式中、p、q、oはそれぞれ0又は1の整数、Rは水素原子、メチル基を表わし、R6、R7は水素原子以外の置換基で炭素数1〜6のアルキル基を表わし、複数の場合は異なっても良い。s、tは0〜3の整数を表わす。Z2は単結合、メチレン基、エチレン基、
を表わす。)
上記一般式で表わされる化合物としては、R6、R7の置換基として、特にメチル基、エチル基である化合物が好ましい。
本発明で用いる上記一般式(3)及び(4)特に(5)の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物は、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、3官能以上のラジカル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、電子写真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。
また本発明においては下記一般式(6)で示した特定のアクリル酸エステル化合物も電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物として良好に用いることができる。
Ar5は置換又は無置換の芳香族炭化水素骨格からなる一価基または二価基を表す。芳香族炭化水素としては、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、ビフェニル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン等が挙げられる。
置換基としては、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ベンジル基、ハロゲン原子が挙げられる。また、上記アルキル基、アルコキシ基は、さらにハロゲン原子、フェニル基を置換基として有していても良い。
Ar6は、少なくとも1個の3級アミノ基を有する芳香族炭化水素骨格からなる一価基または二価基、もしくは少なくとも1個の3級アミノ基を有する複素環式化合物骨格からなる一価基または二価基を表すが、ここで、3級アミノ基を有する芳香族炭化水素骨格とは下記一般式(7)で表される。
(式中、R13、R14はアシル基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ar7はアリール基を表す。wは1〜3の整数を表す。)
13、R14のアシル基としてはアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
13、R14の置換もしくは無置換のアルキル基はAr5の置換基で述べたアルキル基と同様である。
13、R14の置換もしくは無置換のアリール基は、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ピレニル基、フルオレニル基、9,9−ジメチル−2−フルオレニル基、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基に加えて下記一般式(8)で表される基を挙げることができる。
[式中、Bは−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−CO−及び以下の二価基から選ばれる。
(ここで、R21は、水素原子、Ar5で定義された置換もしくは無置換のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、R13で定義された置換もしくは無置換のアリール基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基を表し、R22は、水素原子、Ar5定義された置換もしくは無置換のアルキル基、R13で定義された置換もしくは無置換のアリール基を表し、iは1〜12の整数、jは1〜3の整数を表す。)]
21のアルコキシ基の具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、2−ヒドロキシエトキシ基、2−シアノエトキシ基、ベンジルオキシ基、4−メチルベンジルオキシ基、トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。
21のハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
21のアミノ基としては、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジベンジルアミノ基、4−メチルベンジル基等が挙げられる。
Ar7のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ピレニル基、フルオレニル基、9,9−ジメチル−2−フルオレニル基、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基を挙げることができる。
Ar7、R13、R14は、Ar5で定義されたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子を置換基として有していても良い。
また、3級アミノ基を有する複素環式化合物骨格としては、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、ジオキサゾール、インドール、イソインドール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソキサジン、カルバゾール、フェノキサジン等のアミン構造を有する複素環化合物が挙げられる。これらは、Ar5で定義されたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子を置換基として有していても良い。
1、B2はアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基又はビニル基を有するアルキル基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基又はビニル基を有するアルコキシ基を表す。アルキル基、アルコキシ基は、Ar5で述べたものが同様に適用される。これらB1、B2はどちらか一方のみが存在し、両方の存在は除外される。
一般式(6)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(9)の化合物を挙げることができる。
式中、R8、R9は、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、ハロゲン原子を表し、Ar7、Ar8は、置換もしくは無置換のアリール基またはアリレン基、置換又は無置換のベンジル基をあらわす。アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子は前記Ar5で述べたものが同様に適用される。
アリール基は、R13、R14で定義されたアリール基と同様である。アリレン基は、そのアリール基から誘導される二価基である。
1〜B4は、一般式(6)におけるB1、B2と同様である。uは0〜5の整数、vは0〜4の整数を表す。
特定のアクリル酸エステル化合物は次のような特徴を有する。スチルベン型共役構造を有した三級アミン化合物であり、発達した共役系を有している。こういった共役系の発達した電荷輸送性化合物を用いることで、架橋層界面部分での電荷注入性が非常に良好となり、さらに架橋結合間に固定化された場合でも分子間相互作用が阻害されにくく、電荷移動度に関しても良好な特性を有する。また、ラジカル重合性の高いアクリロイルオキシ基、又はメタクリロイルオキシ基を分子中に有しており、ラジカル重合時に速やかにゲル化するとともに過度な架橋歪を生じない。分子中のスチルベン構造部の二重結合が部分的に重合に参加し、しかもアクリロイルオキシ基、又はメタクリロイルオキシ基よりも重合性が低いために架橋反応に時間差が生じることで歪みを最大に大きくする事が無く、しかも分子中の二重結合を使用する為に分子量当りの架橋反応数を上げることが出来る為に、架橋密度を高めることができ、耐摩耗性のさらなる向上が実現可能となった。また、この二重結合は、架橋条件により重合度を調整することができ、容易に最適架橋膜を作製できる。この様なラジカル重合への架橋参加は、アクリル酸エステル化合物の特異的な特徴であり、前述したようなα−フェニルスチルベン型の構造では起こらない。
以上のことから、一般式(6)特に一般式(9)に示したラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物を用いることで良好な電気特性を維持しつつ、且つ、クラック等の発生を起さずに架橋密度の極めて高い膜を形成することができ、それにより感光体の諸特性を満足し、且つシリカ微粒子等が感光体に刺さることを防止し、白斑点等の画像欠陥を減らすことができる。
ラジカル重合性官能基の数については架橋構造の均一性については官能基数の少ないものが好ましく、耐摩耗性については官能基数の多いものが好ましい。本発明においては両者のバランスから良好に選択して使用することが可能である。
以下に本発明において用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の具体例を示すが、これらの構造の化合物に限定されるものではない。
また、本発明に用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物(ロ)は、架橋表面層の電荷輸送性能を付与するために重要で、この成分は架橋表面層全量に対し20〜80重量%、好ましくは30〜70重量%になるように塗工液成分の含有量を調整する。この成分が20重量%未満では架橋表面層の電荷輸送性能が充分に保てず、繰り返しの使用で感度低下、残留電位上昇などの電気特性の劣化が現れる。また、80重量%を超えると電荷輸送構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーの含有量が低下し、架橋結合密度の低下を招き高い耐摩耗性が発揮されない。使用されるプロセスによって要求される電気特性や耐摩耗性が異なるため一概には言えないが、両特性のバランスを考慮すると30〜70重量%の範囲が最も好ましい。
本発明の架橋表面層は、導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体において、該感光層の表面層が少なくとも(イ)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モノマーと(ロ)電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化することにより形成されるが、これ以外に塗工時の粘度調整、架橋表面層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で1官能及び2官能のラジカル重合性モノマー、機能性モノマー及びラジカル重合性オリゴマーを併用することができる。これらのラジカル重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。
1官能のラジカル重合性モノマーとしては、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソブチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、セチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ステアリルアクリレート、スチレンモノマーなどが挙げられる。
2官能のラジカル重合性モノマーとしては、例えば、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ビスフェノールA−EO変性ジアクリレート、ビスフェノールF−EO変性ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。
機能性モノマーとしては、例えば、オクタフルオロペンチルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、2−パーフルオロイソノニルエチルアクリレートなどのフッ素原子を置換したもの、特公平5−60503号公報、特公平6−45770号公報記載のシロキサン繰り返し単位:20〜70のアクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、メタクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、アクリロイルポリジメチルシロキサンプロピル、アクリロイルポリジメチルシロキサンブチル、ジアクリロイルポリジメチルシロキサンジエチルなどのポリシロキサン基を有するビニルモノマー、アクリレート及びメタクリレートが挙げられる。
ラジカル重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系オリゴマーが挙げられる。
但し、1官能及び2官能のラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマーを多量に含有させると架橋表面層の3次元架橋結合密度が実質的に低下し、耐摩耗性の低下を招く。このためこれらのモノマーやオリゴマーの含有量は、3官能以上のラジカル重合性モノマー100重量部に対し50重量部以下、好ましくは30重量部以下に制限される。
また、本発明の表面層は、導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体において、該感光層の表面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モノマー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を含有する単量体混合物の溶媒溶液組成物(塗工液)を塗布、乾燥し、これを重合、硬化することにより形成されるものであるが、必要に応じてこの架橋反応を効率よく進行させるために該溶媒溶液組成物中に重合開始剤(例えば熱重合開始剤や光重合開始剤)を使用してもよい。
熱重合開始剤としては、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(パーオキシベンゾイル)ヘキシン−3、ジ−t−ブチルベルオキサイド、t−ブチルヒドロベルオキサイド、クメンヒドロベルオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化物系開始剤、アゾビスイソブチルニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、4,4′−アゾビス−4−シアノ吉草酸などのアゾ系開始剤が挙げられる。
光重合開始剤としては、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、などのアセトフェノン系またはケタール系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、などのベンゾインエーテル系光重合開始剤、ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼン、などのベンゾフェノン系光重合開始剤、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、などのチオキサントン系光重合開始剤、その他の光重合開始剤としては、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物、が挙げられる。また、光重合促進効果を有するものを単独または上記光重合開始剤と併用して用いることもできる。例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4′−ジメチルアミノベンゾフェノン、などが挙げられる。
これらの重合開始剤は1種又は2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性を有する総含有物100重量部に対し、0.5〜40重量部、好ましくは1〜20重量部である。
更に、本発明の塗工液は必要に応じて各種可塑剤(応力緩和や接着性向上の目的)、レベリング剤、ラジカル反応性を有しない低分子電荷輸送物質などの添加剤が含有できる。これらの添加剤は公知のものが使用可能であり、可塑剤としてはジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂に使用されているものが利用可能で、その使用量は塗工液の総固形分に対し20重量%以下、好ましくは10重量%以下に抑えられる。また、レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが利用でき、その使用量は塗工液の総固形分に対し3重量%以下が適当である。
本発明の架橋表面層は、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モノマーと、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を含有する塗工液をスプレーにより塗布し、外部エネルギーを与えることで硬化し、形成される。塗工液は溶媒により希釈して塗布され、このとき用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピルエーテルなどのエーテル系、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン系、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセテートなどのセロソルブ系などが挙げられる。これらの溶媒は単独または2種以上を混合して用いてもよい。溶媒による希釈率は組成物の溶解性、目的とする膜厚により変わり、任意であるが、スプレーの液滴粒径を制御する点から希釈率は5%から40%が好ましい。
本発明では、さらに該架橋表面層の算術平均粗さRaが0.2μm以下であり、かつSAICAS法による剥離強度が0.2N/mm以上であることを特徴としている。
本発明の表面粗さRaはJIS B0601−1994規格に準じて測定された算術平均粗さであり、本発明ではサーフコム1400D(東京精密製)を用いて測定しているが、これと同等の性能を有するいかなる装置で測定された値でもよい。架橋表面層の表面粗さRaが0.2μmを上回る場合、クリーニング不良による地肌汚れやスジ状汚れが発生しやすくなることが分かり、Raを0.2μm以下にすることで良好な画像品質を得られることが見出された。
また、本発明の剥離強度は、刃角60°、すくい角20°、にげ角10°の単結晶ダイヤモンド切刃をサンプル表面から界面にかけて超低速で切削及び剥離することで測定される。具体的に測定するデータは、切刃にかかる水平力と垂直力および垂直変位であり、剥離強度は刃幅あたりの水平力として算出することができる。かかる剥離強度の測定は一定温湿度下で行われ、本発明で剥離強度とは、温度22℃、相対湿度55%の環境条件下で行なわれた上記試験の測定値を示す。
本発明では、サイカス(SAICAS)装置DN−20型(ダイプラ・ウィンテス製)、刃幅が0.5mmの切刃を用いているが、これと同等の性能を有するいかなる装置で測定された値でもよい。測定においては本発明の架橋表面層を有する感光体をアルミニウムシリンダー上に作製し、これを適宜切断して用いた。ここでの架橋表面層における剥離強度を0.2N/mm以上とすることで、架橋表面層と感光層間での接着強度を十分に確保することができ、架橋表面層の剥離が生じることなく、架橋層全域において高い耐摩耗性および安定な電気特性を維持することができ、長期間の高画質画像出力が可能な電子写真感光体が実現された。
さらに本発明では、該架橋表面層を2回以上のオシレートによるスプレー塗工で形成し、1回目オシレートのスプレー液滴粒径を7μm≦D50とし、2回目以降オシレートのスプレー液滴粒径をD50<7μmとすることで、表面粗さRaが0.2μm以下、剥離強度0.2N/mm以上を同時に満たす架橋表面層が形成可能であることを見出した。また、感光層材料の表面層へのマイグレートを抑制する点や接着強度の点から、1回目オシレートのスプレー液滴粒径を10μm≦D50≦15μm、2回目以降最後のオシレート時のスプレー液滴の粒径をD50≦5μmとすることがより好ましい。1回目オシレート時の液滴粒径を大きくすることで、架橋表面層塗工液が感光層に若干の溶解を起こし、感光層と架橋表面層の接着性が向上する。このとき液滴粒径D50は7μm未満では剥離強度が小さく剥離の抑制は期待できない。また、2回目以降のオシレートでのスプレー液滴を微細化して塗工することで、表面性が向上することが見出された。このときD50が7μm以上では平滑な表面性は期待できない。
本発明で使用されるスプレーガンはいずれでもよく、エアスプレー、エアレススプレー、静電スプレーなどが挙げられる。図1に本発明のスプレー塗工の概略を示す。(A)はスプレーガンを示し、(B)は塗布される基体を示す。図1において基体は感光層まで塗工した感光体を示し、感光体の支持体には円筒状のものを使用している。(B)基体は駆動手段により矢印方向に回転しており、(A)スプレーガンは塗工液を霧化しながら矢印方向に移動し、(B)基体上に塗工する。1回のオシレートとは、この塗工液のスプレー開始からスプレーガンが矢印方向に移動して、基体が全面塗工され、スプレーが終了するまでの工程をいう。本発明では2回以上のオシレートによる塗工を特徴としていることから、スプレー塗工時にオシレート工程を2回以上行う。このとき、オシレートとオシレートの間の時間は短い方がよく、1分以内が好ましい。また、スプレーガンの移動速度と支持体の回転数は任意であるが、塗工ムラ発生を抑制する点から、スプレーガンの移動速度は10mm/s以下、支持体の回転数は80rpm以上が好ましい。
本発明でのスプレー液滴粒径分布は、レーザー光散乱方式粒度分布測定装置により測定を行っており、本発明ではレーザー粒度分布測定装置LDSA−3500A(東日コンピュータアプリケーションズ社製)にて測定を行っているが、これと同等の性能を有するいかなる装置で測定された値でも良い。測定においては、スプレーガンとレーザーの距離を表面層塗工時のノズル-基体間距離と同じになるように設定し、スプレーガンにより塗工液を霧化したときの液滴粒径をレーザーにより読み取り、粒径分布が得られる。測定間隔は0.1秒で、連続100回測定を行っており、各測定から図2にような粒径分布ヒストグラムが得られる。n回目の測定の粒径分布から累積50%の値D50(n)(1≦n≦100)を算出し、さらに100回の測定の平均値を本発明のD50とした。
塗工時のスプレー液滴粒径の制御方法は何れの方法でもよく、塗工液の溶媒、粘度、希釈率、またスプレーガンの吐出量、霧化圧力、ノズル基体間の距離などによって変えることが可能である。本発明では、単一の塗工液で塗工可能なことから、スプレーの吐出量、霧化圧力、ノズル基体間距離などのスプレー条件で液滴粒径を制御する方が好ましい。また、これらのスプレー条件は狭い粒径分布を得る点から、吐出量は0.8ml/s以下、霧化エアー圧力は1.5kgf/cm2以上、スプレーガンと支持体の距離は20mm以上100mm以下が好ましい。また、1回目オシレートでの塗布は5μm以下に設定し塗工することが好ましく、5μmより厚く塗工すると長期に渡る良好な表面性が期待できない。架橋表面層の総膜厚は5〜20μmが好ましく、5μmより薄いと膜厚ムラによって耐久性がバラツキ、20μmより厚いと電荷輸送層全体の膜厚が厚くなり電荷の拡散から画像の再現性が低下する。膜厚の制御についても、各々の塗工液条件、スプレー条件で制御可能であるが、ノズル基体間距離やスプレーガン移動速度は液滴粒径への影響が少なく、膜厚の制御が容易であり好ましい。
本発明においては、かかる塗工液を塗布後、外部からエネルギーを与え硬化させ、架橋表面層を形成するものであるが、このとき用いられる外部エネルギーとしては熱、光、放射線がある。熱のエネルギーを加える方法としては、空気、窒素などの気体、蒸気、あるいは各種熱媒体、赤外線、電磁波を用い塗工表面側あるいは支持体側から加熱することによって行なわれる。加熱温度は100℃以上、170℃以下が好ましく、100℃未満では反応速度が遅く、完全に反応が終了しない。170℃より高温では反応が不均一に進行し架橋表面層中に大きな歪みが発生する。硬化反応を均一に進めるために、100℃未満の比較的低温で加熱後、更に100℃以上に加温し反応を完結させる方法も有効である。光のエネルギーとしては主に紫外光に発光波長をもつ高圧水銀灯やメタルハライドランプなどのUV照射光源が利用できるが、ラジカル重合性含有物や光重合開始剤の吸収波長に合わせ可視光光源の選択も可能である。照射光量は50mW/cm2以上、好ましくは500mW/cm2以上、より好ましくは1000mW/cm2以上である。1000mW/cm2より強い照度の照射光を用いることで、重合反応の進行速度が大幅に大きくなり、より均一な架橋表面層を形成することが可能となる。放射線のエネルギーとしては電子線を用いるものが挙げられる。これらのエネルギーの中で、反応速度制御の容易さ、装置の簡便さから熱及び光のエネルギーを用いたものが有用である。
<電子写真感光体の層構造について>
本発明に用いられる電子写真感光体を図面に基づいて説明する。
図3は、本発明の電子写真感光体を表わす断面図である。図3−Aは導電性支持体(31)上に、電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する感光層(32)が設けられた単層構造の感光体に、架橋表面層が積層した感光体である。図3−Bは、導電性支持体(31)上に、電荷発生機能を有する電荷発生層(33)と、電荷輸送物機能を有する電荷輸送層(34)とが積層された積層構造の感光体に、架橋表面層が積層した感光体である。
<導電性支持体について>
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、特開昭52−36016号公報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、本発明の導電性支持体(31)として用いることができる。
この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、また、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ITOなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン(登録商標)などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体(31)として良好に用いることができる。
<感光層について>
次に感光層について説明する。感光層は積層構造でも単層構造でもよい。
積層構造の場合には、感光層は電荷発生機能を有する電荷発生層と電荷輸送機能を有する電荷輸送層とから構成される。また、単層構造の場合には、感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。
以下、積層構造の感光層及び単層構造の感光層のそれぞれについて述べる。
<感光層が電荷発生層と電荷輸送層からなるもの>
(電荷発生層)
電荷発生層(33)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ー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。
無機系材料には、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファス・シリコン等が挙げられる。アモルファス・シリコンにおいては、ダングリングボンドを水素原子、ハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子等をドープしたものが良好に用いられる。
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
電荷発生層(33)に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミドなどが挙げられる。これらのバインダー樹脂は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。また、電荷発生層のバインダー樹脂として上述のバインダー樹脂の他に、電荷輸送機能を有する高分子電荷輸送物質、例えば、アリールアミン骨格やベンジジン骨格やヒドラゾン骨格やカルバゾール骨格やスチルベン骨格やピラゾリン骨格等を有するポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリシロキサン、アクリル樹脂等の高分子材料やポリシラン骨格を有する高分子材料等を用いることができる。
前者の具体的な例としては、特開平01−001728号公報、特開平01−009964号公報、特開平01−013061号公報、特開平01−019049号公報、特開平01−241559号公報、特開平04−011627号公報、特開平04−175337号公報、特開平04−183719号公報、特開平04−225014号公報、特開平04−230767号公報、特開平04−320420号公報、特開平05−232727号公報、特開平05−310904号公報、特開平06−234836号公報、特開平06−234837号公報、特開平06−234838号公報、特開平06−234839号公報、特開平06−234840号公報、特開平06−234841号公報、特開平06−239049号公報、特開平06−236050号公報、特開平06−236051号公報、特開平06−295077号公報、特開平07−056374号公報、特開平08−176293号公報、特開平08−208820号公報、特開平08−211640号公報、特開平08−253568号公報、特開平08−269183号公報、特開平09−062019号公報、特開平09−043883号公報、特開平09−71642号公報、特開平09−87376号公報、特開平09−104746号公報、特開平09−110974号公報、特開平09−110976号公報、特開平09−157378号公報、特開平09−221544号公報、特開平09−227669号公報、特開平09−235367号公報、特開平09−241369号公報、特開平09−268226号公報、特開平09−272735号公報、特開平09−302084号公報、特開平09−302085号公報、特開平09−328539号公報等に記載の電荷輸送性高分子材料が挙げられる。
また、後者の具体例としては、例えば特開昭63−285552号公報、特開平05−19497号公報、特開平05−70595号公報、特開平10−73944号公報等に記載のポリシリレン重合体が例示される。
また、電荷発生層(33)には低分子電荷輸送物質を含有させることができる。
電荷発生層(33)に併用できる低分子電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、ジフェノキノン誘導体などの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
正孔輸送物質としては、以下に表わされる電子供与性物質が挙げられ、良好に用いられる。正孔輸送物質としては、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、9−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
電荷発生層(33)を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法とが大きく挙げられる。
前者の方法には、真空蒸着法、グロー放電分解法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、CVD法等が用いられ、上述した無機系材料、有機系材料が良好に形成できる。
また、後述のキャスティング法によって電荷発生層を設けるには、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、アニソール、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗布することにより、形成できる。また、必要に応じて、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のレベリング剤を添加することができる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などを用いて行なうことができる。
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.05〜2μmである。
(電荷輸送層について)
電荷輸送層(34)は電荷輸送機能を有する層であり、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(33)上に塗布、乾燥することにより形成する。この上に本発明のラジカル重合性組成物を含有する塗工液を塗布し、外部エネルギーにより架橋硬化させる。
電荷輸送物質としては、前記電荷発生層(33)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。前述したように高分子電荷輸送物質を用いることにより、表面層塗工時の下層の溶解性を低減でき、とりわけ有用である。
結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
電荷輸送物質の量は結着樹脂100重量部に対し、20〜300重量部、好ましくは40〜150重量部が適当である。但し、高分子電荷輸送物質を用いる場合は、単独でも結着樹脂との併用も可能である。
電荷輸送層の塗工に用いられる溶媒としては前記電荷発生層と同様なものが使用できるが、電荷輸送物質及び結着樹脂を良好に溶解するものが適している。これらの溶剤は単独で使用しても2種以上混合して使用しても良い。また、電荷輸送層の形成には電荷発生層(33)と同様な塗工法が可能である。
また、必要により可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷輸送層に併用できる可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、結着樹脂100重量部に対して0〜30重量部程度が適当である。
電荷輸送層に併用できるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、結着樹脂100重量部に対して0〜1重量部程度が適当である。
電荷輸送層の膜厚は、5〜40μm程度が適当であり、好ましくは10〜30μm程度が適当である。
架橋表面層は、前述の架橋表面層作製方法に記載したように、かかる電荷輸送層上に本発明のラジカル重合性組成物を含有する塗工液を塗布後、紫外線の照射光エネルギー等により硬化反応を開始させ、架橋表面層が形成される。
<感光層が単層のもの>
単層構造の感光層(32)は、電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層であり、感光層は電荷発生機能を有する電荷発生物質と電荷輸送機能を有する電荷輸送物質と結着樹脂を適当な溶媒に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。電荷発生物質の分散方法、それぞれ電荷発生物質、電荷輸送物質、可塑剤、レベリング剤は前記電荷発生層(33)、電荷輸送層(34)において既に述べたものと同様なものが使用できる。結着樹脂としては、先に電荷輸送層(34)の項で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層(33)で挙げたバインダー樹脂を混合して用いてもよい。また、先に挙げた高分子電荷輸送物質も使用可能で、架橋表面層への下層感光層組成物の混入を低減できる点で有用である。かかる感光層の膜厚は、5〜30μm程度が適当であり、好ましくは10〜25μm程度が適当である。
架橋表面層は、前述のようにかかる感光層上に本発明のラジカル重合性組成物を含有する塗工液を塗布後、紫外線の照射光エネルギー等により硬化させ、架橋表面層を形成される。
単層構造の感光層中に含有される電荷発生物質は感光層全量に対し1〜30重量%が好ましく、感光層に含有される結着樹脂は全量の20〜80重量%、電荷輸送物質は10〜70重量%が良好に用いられる。
<中間層について>
本発明の感光体においては、架橋表面層が感光層上に設けられるので、架橋表面層への下層成分混入を抑える又は下層との接着性を改善する目的で架橋表面層と感光層の間に中間層を設けることが可能である。この中間層はラジカル重合性組成物を含有する架橋最表面層中に下部感光層組成物の混入により生ずる、硬化反応の阻害や架橋表面層の凹凸を防止する。また、下層の感光層と表面架橋層の接着性を向上させることも可能である。
中間層には、一般にバインダー樹脂を主成分として用いる。これら樹脂としては、ポリアミド、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。中間層の形成法としては、前述のごとく一般に用いられる塗工法が採用される。なお、中間層の厚さは0.05〜2μm程度が適当である。
<下引き層について>
本発明の感光体においては、導電性支持体(31)と感光層との間に下引き層を設けることができる。下引き層は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層にはモアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。
これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。更に本発明の下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、本発明の下引き層には、Al23を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物やSiO2、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は0〜5μmが適当である。
<各層への酸化防止剤の添加について>
また、本発明においては、耐環境性の改善のため、とりわけ、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、表面架橋層、感光層、電荷発生層、電荷輸送層、下引き層、中間層等の各層に酸化防止剤を添加することができる。
本発明に用いることができる酸化防止剤として、下記のものが挙げられる。
(フェノール系化合物)
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、トコフェロール類など。
(パラフェニレンジアミン類)
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミンなど。
(ハイドロキノン類)
2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。
(有機硫黄化合物類)
ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3’−チオジプロピオネートなど。
(有機燐化合物類)
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。
これら化合物は、ゴム、プラスチック、油脂類などの酸化防止剤として知られており、市販品を容易に入手できる。
本発明における酸化防止剤の添加量は、添加する層の総重量に対して0.01〜10重量%である。
<画像形成方法及び装置について>
次に図面に基づいて本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置を詳しく説明する。
本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置とは、本発明は平滑な電荷輸送性表面架橋層を有する感光体を用い、例えば少なくとも感光体に帯電、画像露光、現像の過程を経た後、画像保持体(転写紙)へのトナー画像の転写、定着及び感光体表面のクリーニングというプロセスよりなる画像形成方法ならびに画像形成装置である。
場合により、静電潜像を直接転写体に転写し現像する画像形成方法等では、感光体に配した上記プロセスを必ずしも有するものではない。
図4は、画像形成装置の一例を示す概略図である。感光体を平均的に帯電させる手段として、帯電チャージャ(3)が用いられる。この帯電手段としては、コロトロンデバイス、スコロトロンデバイス、固体放電素子、針電極デバイス、ローラー帯電デバイス、導電性ブラシデバイス等が用いられ、公知の方式が使用可能である。
特に本発明の構成は、接触帯電方式又は非接触近接配置帯電方式のような帯電手段からの近接放電により感光体組成物が分解する様な帯電手段を用いた場合に有効である。ここでいう接触帯電方式とは、感光体に帯電ローラー、帯電ブラシ、帯電ブレード等が直接接触する帯電方式である。一方の近接帯電方式とは、例えば帯電ローラーが感光体表面と帯電手段との間に200μm以下の空隙を有するように非接触状態で近接配置したタイプのものである。この空隙は、大きすぎた場合には帯電が不安定になりやすく、また、小さすぎた場合には、感光体に残留したトナーが存在する場合に、帯電部材表面が汚染されてしまう可能性がある。したがって、空隙は10〜200μm、好ましくは10〜100μmの範囲が適当である。
次に、均一に帯電された感光体(1)上に静電潜像を形成するために画像露光部(5)が用いられる。この光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
次に、感光体(1)上に形成された静電潜像を可視化するために現像ユニット(6)が用いられる。現像方式としては、乾式トナーを用いた一成分現像法、二成分現像法、湿式トナーを用いた湿式現像法がある。感光体に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
次に、感光体上で可視化されたトナー像を転写体(9)上に転写するために転写チャージャ(10)が用いられる。また、転写をより良好に行なうために転写前チャージャ(7)を用いてもよい。これらの転写手段としては、転写チャージャ、バイアスローラーを用いる静電転写方式、粘着転写法、圧力転写法等の機械転写方式、磁気転写方式が利用可能である。静電転写方式としては、前記帯電手段が利用可能である。
次に、転写体(9)を感光体(1)より分離する手段として分離チャージャ(11)、分離爪(12)が用いられる。その他分離手段としては、静電吸着誘導分離、側端ベルト分離、先端グリップ搬送、曲率分離等が用いられる。分離チャージャ(11)としては、前記帯電手段が利用可能である。
次に、転写後感光体上に残されたトナーをクリーニングするためにファーブラシ(14)、クリーニングブレード(15)が用いられる。また、クリーニングをより効率的に行なうためにクリーニング前チャージャ(13)を用いてもよい。その他クリーニング手段としては、ウェブ方式、マグネットブラシ方式等があるが、それぞれ単独又は複数の方式を一緒に用いてもよい。
次に、必要に応じて感光体上の潜像を取り除く目的で除電手段が用いられる。除電手段としては除電ランプ(2)、除電チャージャが用いられ、それぞれ前記露光光源、帯電手段が利用できる。
その他、感光体に近接していない原稿読み取り、給紙、定着、排紙等のプロセスは公知のものが使用できる。
本発明は、このような画像形成手段に本発明に係る電子写真感光体を用いる画像形成方法及び画像形成装置である。
この画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形態でそれら装置内に組み込まれ、着脱自在としたものであってもよい。プロセスカートリッジの一例を図5に示す。
画像形成装置用プロセスカートリッジとは、感光体(101)を内蔵し、他に帯電手段(102)、現像手段(104)、転写手段(106)、クリーニング手段(107)、除電手段(図示せず)の少なくとも一つを具備し、画像形成装置本体に着脱可能とした装置(部品)である。
図5に例示される装置による画像形成プロセスについて示すと、感光体(101)は、矢印方向に回転しながら、帯電手段(102)による帯電、露光手段(103)による露光により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像手段(104)でトナー現像され、該トナー現像は転写手段(106)により、転写体(105)に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の感光体表面は、クリーニング手段(107)によりクリーニングされ、さらに除電手段(図示せず)により除電されて、再び以上の操作を繰り返すものである。
本発明は、平滑な電荷輸送性表面架橋層を有する感光体と帯電、現像、転写、クリーニング、除電手段の少なくとも一つを一体化した画像形成装置用プロセスカートリッジを提供するものである。
以上の説明から明らかなように、本発明の電子写真感光体は電子写真複写機に利用するのみならず、レーザービームプリンター、CRTプリンター、LEDプリンター、液晶プリンター及びレーザー製版等の電子写真応用分野にも広く用いることができるものである。
<電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の合成例>
本発明における電荷輸送性構造を有する化合物は、例えば特許第3164426号公報記載の方法にて合成される。また、下記にこの一例を示す。
トリアリールアミン構造を有するラジカル重合性化合物の合成例
(1)ヒドロキシ基置換トリアリールアミン化合物(下記構造式B)の合成
メトキシ基置換トリアリールアミン化合物(下記構造式A)113.85g(0.3mol)と、ヨウ化ナトリウム138g(0.92mol)にスルホラン240mlを加え、窒素気流中で60℃に加温した。この液中にトリメチルクロロシラン99g(0.91mol)を1時間で滴下し、約60℃の温度で4時間半撹拌し反応を終了させた。この反応液にトルエン約1.5Lを加え室温まで冷却し、水と炭酸ナトリウム水溶液で繰り返し洗浄した。その後、このトルエン溶液から溶媒を除去し、カラムクロマト処理(吸着媒体:シリカゲル、展開溶媒:トルエン:酢酸エチル=20:1)にて精製した。得られた淡黄色オイルにシクロヘキサンを加え、結晶を析出させた。このようにして下記構造式Bの白色結晶88.1g(収率=80.4%、融点:64.0〜66.0℃)を得た。
(2)トリアリールアミノ基置換アクリレート化合物(表1中の例示化合物NO.54)の合成
上記(1)で得られたヒドロキシ基置換トリアリールアミン化合物(構造式B)82.9g(0.227mol)をテトラヒドロフラン400mlに溶解し、窒素気流中で水酸化ナトリウム水溶液(NaOH:12.4g,水:100ml)を滴下した。この溶液を5℃に冷却し、アクリル酸クロライド25.2g(0.272mol)を40分かけて滴下した。その後、5℃で3時間撹拌し反応を終了させた。この反応液を水に注ぎ、トルエンにて抽出した。この抽出液を炭酸水素ナトリウム水溶液と水で繰り返し洗浄した。その後、このトルエン溶液から溶媒を除去し、カラムクロマト処理(吸着媒体:シリカゲル、展開溶媒:トルエン)にて精製した。得られた無色のオイルにn−ヘキサンを加え、結晶を析出させた。このようにして例示化合物NO.54の白色結晶80.73g(収率=84.8%、融点:117.5〜119.0℃)を得た。元素分析結果を以下に示す。
アクリル酸エステル化合物の合成例
(1)2−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジエチルの調製
かき混ぜ装置、温度計、滴下漏斗をつけた反応容器に、2−ヒドロキシベンジルアルコール(東京化成品製)38.4g、o−キシレン80mlを入れ、窒素気流下、亜リン酸トリエチル(東京化成品製)62.8gを80℃でゆっくり滴下し、さらに同温度で1時間反応を行った。その後、減圧蒸留により、生成したエタノール、溶媒のo−キシレン、未反応の亜リン酸トリエチルを除去し、66gの2−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジエチルを得た。(沸点 120.0℃/1.5mmHg)(収率90%)
(2)2−ヒドロキシ−4’−(N,N−ビス(4−メチルフェニル)アミノ)スチルベンの調製
かき混ぜ装置、温度計、滴下漏斗をつけた反応容器に、カリウム−tert−ブトキサイド14.8g、テトラヒドロフラン50mlを入れ、窒素気流下、2−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジエチル9.90gと4−(N,N−ビス(4−メチルフェニル)アミノ)ベンズアルデヒド5.44gとをテトラヒドロフランに溶解させた溶液を室温でゆっくり滴下し、その後、同温度で2時間反応させた。その後、水冷下、水を加え、次いで2規定の塩酸水溶液を加えて酸性化したのち、テトラヒドロフランをエバポレーターにより除き、粗生成物をトルエンで抽出した。トルエン相を水、炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて脱水した。ろ過後、トルエンを除いてオイル状の粗収物を得、さらにシリカゲルによりカラム精製を行った後、ヘキサン中で晶析させ、5.09gの2−ヒドロキシ−4’−(N,N−ビス(4−メチルフェニル)アミノ)スチルベンを得た。(収率72%、融点136.0〜138.0℃)
(3)4’−(N,N−ビス(4−メチルフェニル)アミノ)スチルベン−2−イルアクリレートの調製
かき混ぜ装置、温度計、滴下漏斗をつけた反応容器に、2−ヒドロキシ−4’−(N,N−ビス(4−メチルフェニル)アミノ)スチルベン14.9g、テトラヒドロフラン100ml、12%濃度の水酸化ナトリウム水溶液21.5gを入れ、窒素気流下、5℃でアクリル酸クロリド5.17gを30分かけて滴下した。その後、同温度で3時間反応させた。反応液を水にあけ、トルエンで抽出した後、濃縮してシリカゲルによるカラム精製を行った。得られた粗収物をエタノールで再結晶し、黄色針状晶の4’−(N,N−ビス(4−メチルフェニル)アミノ)スチルベン−2−イルアクリレート(例示化合物NO.109)13.5gを得た。(収率79.8%、融点104.1〜105.2℃)元素分析結果を以下に示す。
以上の様に、2−ヒドロキシベンジルホスホン酸エステル誘導体と種々のアミノ置換ベンズアルデヒド誘導体を反応させることにより数多くの2−ヒドロキシスチルベン誘導体を合成し、そのアクリル化またはメタクリル化を行なう事で種々のアクリル酸エステル化合物を合成することができる。
次に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中において使用する「部」は、すべて重量部を表わす。
実施例1
φ30mm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、3.0μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、20μmの電荷輸送層を形成した。
[下引き層用塗工液]
アルキッド樹脂: 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
メチルエチルケトン: 50部
[電荷発生層用塗工液]
下記構造式(I)のビスアゾ顔料顔料: 2.5部
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC製): 0.5部
シクロヘキサノン: 200部
メチルエチルケトン: 80部
[電荷輸送層用塗工液]
ビスフェノールZポリカーボネート: 10部
(パンライトTS−2050、帝人化成製)
下記構造式(II)の低分子電荷輸送物質: 7部
テトラヒドロフラン: 100部
1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液: 0.2部
(KF50−100CS、信越化学工業製)
電荷輸送層上に下記構成の架橋表面層用塗工液をスプレー塗工した。塗工液は以下の構成のものを使用した。
[架橋表面層用塗工液]
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(分子量:419、官能基数:1官能)
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
(日本化薬製、KAYARAD TMPTA、分子量:296、
官能基数:3官能)
光重合開始剤: 1部
イルガキュア184(日本化薬製、分子量:204)
溶媒: 120部
テトラヒドロフラン(沸点:66℃、飽和蒸気圧:181.7mmHg/20℃)
スプレー塗工では、スプレーガンにはオリンポス製PC308を使用し、2回のオシレートにより塗工した。塗工は温度20℃、湿度50%下で行った。以下にスプレーの詳細な条件を示す。
1回目オシレート時のスプレー条件
吐出量:0.43ml/s
霧化圧力:1.5kgf/cm2
ノズル基体間距離:70mm
スプレーガン移動速度:8.0mm/s
基体回転数:160rpm
1回目オシレート時のD50:13.4μm
1回目スプレー時の狙い膜厚:3μm
2回目オシレート時のスプレー条件
吐出量:0.12ml/s
霧化圧力:4.0kgf/cm2
ノズル基体間距離:70mm
スプレーガン移動速度:0.8mm/s
基体回転数:160rpm
2回目オシレート時のD50:1.5μm
2回目スプレー時の狙い膜厚:7μm
塗工後、紫外線照射装置には、Fusion製UVランプシステムを用い、支持体を30rpmで回転させながら紫外線照射を行った。紫外線照射はメタルハライドランプを使用し、紫外線ランプと感光体表面の距離を50mm、照射強度を1000mW/cm2とし、30秒間の紫外線照射を行い、塗布膜を硬化させた。紫外線照射後は、90℃10分の乾燥を加え、膜厚10μmの架橋表面層を設け、本発明の電子写真感光体を得た。
実施例2
実施例1において、1回目オシレート時の霧化圧力を2kgf/cm2とし、D50を7.5μmに、2回目オシレート時の霧化圧力を3.0kgf/cm2とし、D50を4.6μmとした以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
実施例3
実施例1において、オシレート回数を3回にし、1回目オシレート時の吐出量を0.74ml/s、スプレーガン移動速度9.3mm/s、狙い膜厚2μmとし、D50を17.3μmに、2回目と3回目のオシレート時の吐出量を0.10ml/s、霧化圧力を4.0kgf/cm2、スプレーガン移動速度を2.0mm/s、狙い膜厚6μmとし、D50μmを1.5μmとした以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚14μmの電子写真感光体を作製した。
実施例4
実施例1において、光重合開始剤を下記熱重合開始剤に変更して架橋表面層塗工液を調整した。また、スプレー塗工時の条件を、基体回転数を200rpmとし、1回目オシレート時の吐出量を0.51ml/s、霧化圧力を2.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を70cm、スプレーガン移動速度7.0mm/sとし、D50を15.3μmに、2回目のオシレート時の吐出量を0.16ml/s、霧化圧力を3.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を50mm、スプレーガン移動速度を1.0mm/sとし、D50μmを5.8μmとした。また、スプレー塗工後は、送風型オーブンを用い150℃で30分加熱し膜厚10μmの架橋表面層を形成し、電子写真感光体を作製した。
熱重合開始剤: 1部
2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシ)プロパン
(パーカドックス 12−EB20 化薬アクゾ製)
実施例5
実施例1において、架橋表面層の溶媒をアセトン(沸点:56℃、飽和蒸気圧:181.7mmHg/20℃)120部に変更した以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
実施例6
実施例1において、架橋表面層の溶媒をメタノール(沸点:65℃、飽和蒸気圧:90.5mmHg/20℃)120部に変更した。また、1回目オシレート時の吐出量を0.28ml/s、霧化圧力を2.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を50cm、スプレーガン移動速度3.0mm/s、狙い膜厚5μmとし、D50を8.8μmに、2回目のオシレート時の吐出量を0.21ml/s、霧化圧力を3.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を50mm、スプレーガン移動速度を1.8mm/sとし、D50を6.4μmとした以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚10μmの電子写真感光体を作製した。
実施例7
実施例1において、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を、例示化合物NO.109(分子量:445、官能基数:1官能)に変更した以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
実施例8
実施例1において、架橋表面層用塗工液に含有した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モノマーを下記材料に変更した。以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(ヘキサアクリレート(a=5、b=1)とペンタアクリレート(a=6、
b=0)の質量比1:1混合物)
(日本化薬社製、KAYARAD DPHA)
官能基数:5官能化合物と6官能化合物(質量比1:1)
実施例9
実施例1において、架橋表面層用塗工液に含有した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モノマーを下記材料に変更した。またスプレーのオシレートを3回に変更し、1回目オシレート時の吐出量を0.51ml/s、霧化圧力を1.5kgf/cm2、ノズル基体間距離を70mm、スプレーガン移動速度8.0mm/sとし、D50を14.2μmに、2回目のオシレート時の吐出量を0.10ml/s、霧化圧力を4.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を70mm、スプレーガン移動速度を2.0mm/sとし、D50を4.6μmに、3回目のオシレート時の吐出量を0.08ml/s、霧化圧力を4.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を70mm、スプレーガン移動速度を2.5mm/sとし、D50を3.2μmとした以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(日本化薬社製、KAYARAD DPCA−120)
官能基数:6官能
実施例10
実施例1において、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を、例示化合物NO.109(分子量:445、官能基数:1官能)に、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に下記材料に変更した。また、2回目のオシレート時の吐出量を0.18ml/s、霧化圧力を4.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を70mm、スプレーガン移動速度を1.0mm/sとし、D50を3.1μmとした以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
ジペンタエリスリトールカプロラクトン変性ヘキサアクリレート
(日本化薬製、KAYARAD DPCA−60)
官能基数:6官能
実施例11
実施例1において、架橋表面層用塗工液の溶媒であるテトラヒドロフランを50重量部に変更し、1回目オシレートの吐出量を0.35ml/s、霧化圧力を1.2kgf/cm2、スプレーガン移動速度を7.0mm/sとし、D50を10.3μmに、2回目オシレートの吐出量を0.1ml/s、霧化圧力を3.0kgf/cm2、スプレーガン移動速度を4.0mm/sとし、D50を0.7μmに変更した以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
比較例1
実施例1において、オシレート回数を1回とし、吐出量を0.43ml/s、霧化圧力を3.0kgf/cm2、ノズル期待感距離を70mm、スプレーガン移動速度を1.7mm/sとし、D50を5.6μmに変更した以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚10μmの電子写真感光体を作製した。
比較例2
実施例1において、オシレート回数を1回とし、吐出量を0.84ml/s、霧化圧力を1.5kgf/cm2、ノズル期待感距離を70mm、スプレーガン移動速度を3.0mm/sとし、D50を20.5μmに変更した以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚10μmの電子写真感光体を作製した。
比較例3
実施例1において、1回目と2回目のオシレート時のスプレー条件を共通条件にし、吐出量を0.51ml/s、霧化圧力を2.0kgf/cm2、ノズル期待感距離を70mm、スプレーガン移動速度を3.0mm/s、狙い膜厚4μmとし、D50を15.2μmに変更した以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚10μmの電子写真感光体を作製した。
比較例4
実施例1において、1回目と2回目のオシレート時のスプレー条件の吐出量を0.16ml/s、霧化圧力を3.0kgf/cm2、ノズル期待感距離を50mmに固定し、D50を3.4μmにし、スプレーガン移動速度を1回目4.0mm/sとして膜厚3μm狙いに、2回目を1.8mm/sとして膜厚7μm狙いに変更した以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚10μmの電子写真感光体を作製した。
比較例5
実施例1において、1回目と2回目のオシレート時のスプレー条件を共通条件にし、吐出量を0.28ml/s、霧化圧力を2.0kgf/cm2、ノズル期待感距離を50mm、スプレーガン移動速度を2.2mm/s、狙い膜厚6μmとし、D50を8.1μmに変更した以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
比較例6
実施例1において、1回目オシレート時の吐出量を0.10ml/s、霧化圧力を4.0kgf/cm2、ノズル基体間距離を70mm、スプレーガン移動速度2.5mm/sとし、D50を1.2μmに、2回目のオシレート時の吐出量を0.43ml/s、霧化圧力を1.5kgf/cm2、ノズル基体間距離を70mm、スプレーガン移動速度を3.5mm/sとし、D50を10.2μmとした以外は全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
比較例7
実施例1において架橋表面層を設けず、電荷輸送層の膜厚を25μmとし、電子写真感光体を作製した。
比較例8
実施例1において、架橋表面層用塗工液に含有した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モノマーを下記材料に変更した以外は、全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。下記材料は2官能基であり、電荷輸送構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーには含まれない。
2官能アクリレート:日本化薬製、KAYARAD NPGDA
官能基数:2官能
比較例9
実施例1において、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマーを無添加とし、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を20部とした以外は、全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
比較例10
実施例1において、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を無添加とし、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマーを20部とした以外は、全て実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
比較例11
実施例1において、架橋表面層用塗工液の溶媒であるテトラヒドロフランを30重量部に変更し、架橋表面層をリングコートにより塗工した以外は全て実施例1と同様にし、架橋表面層膜厚10μmの電子写真感光体を作製した。
以下に本発明で行った試験方法について示す。
<硬化性試験>
架橋表面層の硬化進行性の指標として、有機溶剤に対する溶解性試験を行う。感光体上にテトラヒドロフランを1滴滴下し、自然乾燥後の表面形状の変化を目視観察する。硬化が進行していないものは表面が一部溶解し、リング状の凹凸やくもりが生じる。
<表面粗さ測定>
架橋表面層の表面粗さはサーフコム1400D(東京精密製)を用い、表面粗さRa(算術平均粗さ JIS BO601−1994規格)を評価長さ2.5mm、基準長さ0.5mmに対し測定した。測定箇所はドラムの長手方向の両端から90mmと中央の3点、周方向に4点、合計12点を測定し、その平均値を感光体の表面粗さRaとした。
<剥離強度測定>
架橋表面層の剥離強度の評価方法として、サイカス(SAICAS)装置DN−20型(ダイプラ・ウィンテス製)を用い、刃幅0.5mmの切刃を用い、水平切り込み速度:0.1μm/s、垂直切り込み速度:0.01μm/sの切り込み速度一定モードで測定を行った。また試験する切り込み深さは架橋表面層の膜厚よりも大きな値となるように試験時間を決定した。剥離強度としては架橋表面層膜厚に相当する切込み深さの水平荷重を刃幅で割ることで算出した。
<耐久性試験>
粒度3.0μmのラッピングフィルム(住友3M社製)を用いて感光体の任意の位置において感光体の軸方向10cm幅の架橋表面層が残り2.5μm程度になるまで加速摩耗させた。但し、比較例8では架橋表面層を設けていないため、膜厚の減少量が10μmになるよう加速摩耗した。そして感光体の加速摩耗した部分を超深度形状測定顕微鏡VK−8500(キーエンス社製)にて表面観察を行い、剥離の有無を確認した。次にこの感光体を電子写真装置用プロセスカートリッジに装着し、画像露光光源として655nmの半導体レーザーを用い、クリーニングブレードの当接圧力を1.5倍になるように改造したリコー製imagio MF 2200改造機にて架橋表面をラッピングフィルムで加速摩耗させていない部分において暗部電位を−700Vに設定し、未摩耗部分と加速摩耗部分の画像評価および未加速摩耗部分の明部電位測定を行った。その後A4サイズ2.5万枚通紙、さらに5万枚の通紙を行い、各通紙後に画像評価、表面観察を行った。また5万枚通紙後は明部電位測定も行い、初期同様に暗部電位を未加速摩耗部分で−700Vに設定して測定を行った。さらに初期及び5万枚通紙後に膜厚測定を行い、通紙による摩耗量を測定した。なお感光体の膜厚は渦電流式膜厚測定装置(フィッシャーインスツルメント製)を用いて測定した。
実施例1〜11および比較例1〜12の硬化性試験の結果を下表に示す。
この結果から架橋表面層を設けていない比較例7、アクリル官能基数が少ない比較例8、3官能以上のラジカル重合性官能基を有するモノマーを含有していない比較例10において表面がテトラヒドロフランに溶解した。この結果からこれらの比較例について3次元架橋が進んでおらず、高い耐摩耗性が得られない。
実施例1〜11および比較例1〜11の各スプレーオシレート時のD50値、表面粗さRa、剥離強度の測定結果を下表に示す。
この結果から、1回目オシレートのD50が7μm以上の実施例1〜11および比較例2,3,5,8〜10は剥離強度が0.2N/mm以上であり、表面層の剥離抑制が期待できる。比較例1においては1回の塗工であり、そのD50が7μm未満であるためRaは0.2以下であった。また2回目以降のオシレート時のD50が7μm未満の実施例1〜11および比較例4,8〜10は表面粗さRaが0.2μm以下の平滑な表面が得られており、良好なクリーニング性が期待できる。また、架橋表面層を形成していない比較例7では平滑な表面が得られている。また、リングコートで架橋表面層を形成した比較例11においては平滑な表面性は得られていない。
次に、実施例1〜11および比較例1〜11について、耐久性試験を行った結果を下表に示す。
尚、表中、画像評価結果は、以下のように示した。
画像評価
○:良好
A:地肌汚れが一部発生 AA:地肌汚れが全面に発生
B:スジ状汚れが一部発生 BB:スジ状汚れが全面に発生
C:画像濃度がやや低下 CC:画像濃度が著しく低下
D:解像度がやや低下 DD:解像度が著しく低下
耐久性試験の結果より、本発明の架橋表面層を有する実施例1〜11は初期、通紙後ともに良好な電気特性を有し、良好な画像が得られている。さらに摩耗量が少なく、加速摩耗部分での架橋表面層の剥離もなく、長期に渡る耐摩耗性が期待できる。一方、表面粗さRaが0.2μm以上の比較例2,3,5,6,11では表面性に起因する異常画像が発生している。剥離強度が0.2N/mm以下の比較例1,4,6では加速摩耗部分で大部分の剥離が起こっており、異常画像を引き起こしている。比較例7では良好な画像が得られているが、摩耗量が多く、高い耐久性は望めない。比較例8と10では架橋表面層に3官能以上のラジカル重合性モノマーを有さないために表面層が硬化しておらず、異常画像が発生している。比較例9では電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を有さないため、明部電位が高く、画像濃度が低下している。
従って、本発明の導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、該表面層が少なくとも、
(イ)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モノマーと、
(ロ)電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物、
の単量体混合物を硬化した架橋表面層からなり、該表面層の表面層の表面粗さRaが0.2μm以下であり、かつSAICAS法による測定から得られる該表面層の剥離強度が0.2N/mm以上であることを特徴とする電子写真感光体により、架橋表面層の剥離がなく、長期に渡る高い耐摩耗性と安定した電気特性を有し、高品質な画像を維持できる電子写真感光体が実現された。また、本発明の感光体の製造方法、感光体を用いた画像形成プロセス、画像形成装置および画像形成装置用プロセスカートリッジが高性能、高信頼性を有していることが明らかとなった。
架橋表面層をスプレー塗工する方法を説明する概略図である。 レーザー光散乱方式粒度分布測定装置により測定したスプレー液滴粒径分布を示すグラフである。 本発明の電子写真感光体の一例を表わす断面図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
符号の説明
1 感光体
2 除電ランプ
3 帯電チャージャ
5 画像露光部
6 現像ユニット
7 転写前チャージャ
9 転写体
10 転写チャージャ
11 分離チャージャ
12 分離爪
14 ファーブラシ
15 クリーニングブレード
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 転写体
106 転写手段
107 クリーニング手段

Claims (14)

  1. 導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、該表面層が少なくとも、
    (イ)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モノマーと、
    (ロ)電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物、
    の単量体混合物を硬化した架橋表面層からなり、該架橋表面層の表面粗さRaが0.2μm以下であり、かつSAICAS法による測定から得られる該架橋表面層の剥離強度が0.2N/mm以上であることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 前記架橋表面層の表面粗さRaが0.15μm以下であり、かつ剥離強度が0.3N/mm以上であることを特徴とする請求項1記載の電子写真感光体。
  3. 前記(ロ)の電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造、ヒドラゾン構造、ピラゾリン構造およびカルバゾール構造よりなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項1または2記載の電子写真感光体。
  4. 前記(ロ)の電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  5. 前記(ロ)のラジカル重合性化合物が、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基よりなる群から選ばれた官能基を有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  6. 前記(ロ)のラジカル重合性化合物の官能基の数が1つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  7. 前記(イ)の3官能以上のラジカル重合性モノマーが、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基よりなる群から選ばれた官能基を3個以上有するものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  8. 前記架橋表面層の硬化手段が光エネルギー照射手段であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  9. 前記感光層が、支持体側から、電荷発生層、電荷輸送層、架橋表面層の積層構成であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  10. 前記架橋表面層が2回以上のオシレートによるスプレー塗工で形成され、
    1回目塗工時のスプレー液滴の粒径が7μm≦D50、
    2回目以降塗工時のスプレー液滴の粒径がD50<7μm、
    (D50は塗工液をスプレーにより霧化したときの、液滴粒径分布を0.1秒間隔で100回測定し、各液滴粒径分布の累積50%の値の平均値を示す。)
    であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子写真感光体の製造方法。
  11. 前記スプレー塗工法において、
    1回目塗工時のスプレー液滴の粒径が10μm≦D50≦15μm、
    2回目以降で最後のオシレート時のスプレー液滴の粒径がD50≦5μm
    であることを特徴とする請求項10記載の電子写真感光体の製造方法。
  12. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子写真感光体を用いて、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写を繰り返し行うことを特徴とする画像形成方法。
  13. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子写真感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
  14. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子写真感光体と帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段および除電手段よりなる群から選ばれた少なくとも一つの手段を有するものであって、画像形成装置本体に着脱可能としたことを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
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