JP2010134459A - 電子写真感光体、それを用いた画像形成方法、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 - Google Patents
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Abstract
【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、該表面層がフィラーを含有した架橋表面層で、感光体周方向に線状傷が形成され、かつ該線状傷によって形成された溝の中にフィラーによる凸部が形成され、かつ該電子写真感光体の周面の母線方向で測定した十点平均粗さRzが0.17μm以上2.00μm以下であり、かつ凹凸の平均間隔Smが20μm以上500μm以下であり、かつ該電子写真感光体の周面の周方向で測定した十点平均粗さRzが0.13μm以上0.50μm以下であり、かつ凹凸の平均間隔RSmが10μm以上40μm以下である電子写真感光体。
【選択図】 なし
Description
しかし、上記の従来技術では、上述のクリーニングブレードのビビリやメクレの問題に効果はあったが、粗面化したことによってトナーのすり抜けが発生しやすくなってしまうという問題がある。トナーすり抜けとは、クリーニングブレードと電子写真感光体との間をトナーがすり抜けてしまう現象である。
(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、該表面層がフィラーを含有した架橋表面層であり、かつ前記電子写真感光体の周方向に線状傷が形成され、かつ該線状傷によって形成された溝の中にフィラーによる凸部が形成され、かつ該電子写真感光体の周面の母線方向で測定した十点平均粗さRzが0.17μm以上2.00μm以下であり、かつ凹凸の平均間隔Smが20μm以上500μm以下であり、かつ該電子写真感光体の周面の周方向で測定した十点平均粗さRzが0.13μm以上0.50μm以下であり、かつ凹凸の平均間隔Smが10μm以上40μm以下であることを特徴とする電子写真感光体。
(2)前記電子写真感光体の表面層中に分散されているフィラー微粒子の粒径が0.1〜1.0μmである前記(1)に記載の電子写真感光体。
(3)前記電子写真感光体の表面層に用いられる電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基数が3つ以上であることを特徴とする前記(1)乃至(2)に記載の電子写真感光体。
(4)前記電子写真感光体の表面層に用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基数が1つであることを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の電子写真感光体。
(5)前記電子写真感光体の表面層に用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマーの電荷輸送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(1)乃至(4)のいずれかに記載の電子写真感光体。
(6)前記電子写真感光体の表面層に用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマー及び電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基がアクリロイルキシ基またはメタクリロイルキシ基であることを特徴とする前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の電子写真感光体。
(7)前記電子写真感光体が支持体側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層の積層構成であることを特徴とする前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の電子写真感光体。
(8)少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成方法であって、前記(1)乃至(7)のいずれか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方法。
(9)少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成装置であって、該画像形成装置が前記(1)乃至(7)のいずれか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。
(10)前記画像形成方法において、前記現像工程に球形のトナーを用いることを特徴とする前記(8)に記載の画像形成方法。
(11)前記画像形成装置において、前記現像工程に球形のトナーを用いることを特徴とする前記(9)に記載の画像形成装置。
(12)前記(1)乃至(7)のいずれか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。
本発明は、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、該電子写真感光体の表面層が架橋表面層で、かつ該表面層中にフィラー微粒子が分散して存在し、かつ感光体周方向に線状傷が形成され、かつ該線状傷によって形成された溝の中にフィラー微粒子による凸部が形成された構成を有する。
本発明における線状傷(図1参照)とは、断面が凹み形状を有するスジ状の溝を示す。打痕傷では効果はなく、あくまで線状の傷であることが必要である。
本発明において、線状傷を周方向に限定しているのは、電子写真感光体の表面とクリーニングブレードとの接触面積を低減させるためである。周方向に線状傷が形成されることで、ブレードとの接触面積が低減し、感光体とブレードとの摩擦力が低減する。その結果、ブレードエッジの引き込みが小さくなり、ビビリやメクレといった問題を抑制できる。
一方、母線方向に線状傷を設けた場合には、このような効果は発現しない。
しかし、感光体の表面に線状傷を有させることで、傷のない平滑な表面の場合に比べてクリーニングブレードとの接触面積が減少するため、クリーニングブレードのビビリやメクレを防止する効果を得ることができる。
なお、線状傷中に形成されているフィラーによる凸部の存在は、SEMの断面観察により確認できる。
フィラー微粒子の粒子径は、塗工液(分散液)中のフィラー粒子について遠心沈降式粒度分布測定(堀場製作所のCAPA−700)によって求めることが出来る。また、感光膜面の断面をSEMで観察することによっても求めることが出来る。
感光体の周面の母線方向で測定したRzが2.00μmよりも大きい場合、これは線状傷の深さが深くなることを意味し、傷の凹み部分に異物が入り込み易く、また除去しにくくなり、それがフィルミングや異物付着による画像欠陥を引き起こす恐れがある。さらに、出力画像に感光体の周面の表面粗さに起因するガサツキが現れたり、クリーニングブレードからのトナーのすり抜けが抑制効果が得られにくくなってしまう。母線方向のRzが2.00μm以下であることにより、それらの影響による副作用なしに、クリーニング効果を十分に得ることが可能となる。逆に母線方向のRzが0.17μmより小さい場合は、粗面化によるクリーニングブレードと感光体の摩擦力低減効果が十分に得られなくなってしまう。
感光体の周面の母線方向のSmは、500μmより大きくても、20μmより小さくても本発明の効果が得られにくくなってしまう。
感光体の周方向のRzが0.50μmより大きい場合は、クリーニング不良が発生したり、クリーニングブレードに対する局所的な摩擦抵抗が増加し、特に長期間繰り返し使用した場合に、クリーニングブレードのエッジ部が欠損したりする場合がある。逆に0.13μmより小さい場合、そのフィラー微粒子によって形成される凸部の高さが十分でなく、トナーの転がりを十分に抑制することができず、本発明の効果が得られない。
感光体の周方向のSmに関しては、40μmより大きくても、10μmより小さくても本発明の効果が乏しくなってしまう。
(1)測定対象の曲線から基準長さ”l ”を抜き取る。
(2)曲線で最高の山頂から高い順に5番目までの山高さ(Zp1, Zp2, Zp3, Zp4,Zp5)の平均と、最深の谷底から深い順に5番目までの谷深さ(Zv1, Zv2, Zv3, Zv4, Zv5)の平均とを求め、
(3)これらの平均の和をRzとする。
Rz=(|Zp1+Zp2+Zp3+zp4+Zp5|+|Zv1+Zv2+Zv3+Zv4+Zv5|)/5
(1)測定対象の曲線から該曲線の平均線の方向に沿って基準長さ”l ”を抜き取る。
(2)一つの山とそれに隣り合う谷とに対応する平均線の長さを求め、
(3)山と谷との間の距離の算術平均を得てこれをSmとする。
本発明では、母線方向のRzとSmとは、感光体の回転軸に沿って切断したときに得られる、感光体の回転軸方向の曲線(断面曲線)における値である。
そして周方向のRzとSmとは、断面曲線から所定の波長よりも長い表面うねり成分を位相補償形高域フィルタで除去して得られる感光体の周方向に沿った曲線(粗さ曲線)における値である。
本発明に用いられる電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーとは、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らず、且つラジカル重合性官能基を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。電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーの重合性官能基数は3個以上であることが好ましい。
(1)1−置換エチレン官能基としては、例えば以下の式1で表わされる官能基が挙げられる。
これらの置換基を具体的に例示すると、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。
これらの置換基を具体的に例示すると、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。
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変性トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、PO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。
前記一般式(I)、(II)において、R10の置換基中、アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基が、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等がそれぞれ挙げられ、これらは、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等により置換されていても良い。
R10の置換基のうち、特に好ましいものは水素原子、メチル基である。
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。
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。
(1)ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基等。
(2)アルキル基。好ましくは、C1〜C12とりわけC1〜C8、さらに好ましくはC1〜C4の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これらのアルキル基にはさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、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。
(4)アリールオキシ基。アルールオキシ基の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又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。
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。
(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X10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。
置換もしくは無置換のアルキレン基としては、C1〜C12、好ましくはC1〜C8、さらに好ましくはC1〜C4の直鎖または分岐鎖のアルキレン基が挙げられ、これらのアルキレン基にはさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、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。
置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基としては、−CH2CH2O−基、−CH2CH2CH2O−基、−(OCH2CH2)h−O−基、又は−(OCH2CH2CH2)i−O−基等が挙げられる。
但し上記式中のh,iはそれぞれ1〜4の整数を表わす。
また、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。
置換もしくは無置換のアルキレン基としは、前記X10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X10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。
上記一般式(III)で表わされる化合物としては、Rb、Rc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。
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質量部に対し50質量部以下、好ましくは30質量部以下に制限される。
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。
架橋表面層塗工液に含有される組成物においては、バインダー樹脂を含有させることも感光体の電気特性、あるいは耐久性を損なわない範囲であれば可能である。
UV照射の場合、メタルハライドランプ等を用いるが、照度は50mW/cm2以上、1000mW/cm2以下が好ましく、例えば700mW/cm2のUV光を照射する場合、例えば硬化に際し、ドラムを回転して全ての面を均一に20秒程度照射すればよい。このときドラム温度は50℃を越えないように制御する。
熱硬化の場合、加熱温度は100〜170℃が好ましく、例えば加熱手段として送風型オーブンを用い、加熱温度を150℃に設定した場合、加熱時間は20分〜3時間である。
硬化終了後は、残留溶媒低減のため100〜150℃で10分〜30分加熱して、本発明の感光体を得る。
<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は、導電性支持体501上に、感光層として、電荷発生機能を有する電荷発生層502と電荷輸送物機能を有する電荷輸送層503とが積層された積層構造の感光層を有し電荷輸送層上に架橋表面層504を有する電子写真感光体の層構造を示す。
導電性支持体としては、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、特公昭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として用いることができる。
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。
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。
電荷発生層は、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。
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。
電荷輸送層は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、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成される。
電荷輸送物質としては、前記電荷発生層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。特に高分子電荷輸送物質を用いることは、表面層塗工時の下層の溶解性を低減効果を示し、とりわけ有用である。
電荷輸送物質の量は結着樹脂100質量部に対し、20〜300質量部、好ましくは40〜150質量部が適当である。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。
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的に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質量部に対して0〜30質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質量部に対して0〜1質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。
本発明の感光体においては、導電性支持体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。
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。
(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。
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。
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、ジミリスチル−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、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオープロピオネート)など。
(有機燐化合物類)
トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリ(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2―エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリス(トリデシル)ホスファイト、ジフェニルモノ(2−エチルヘキシル)ホスファイト、ジフェニルモノデシルホスファイト、トリス(2,4、ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4,ジ−t―ブチルフェニル)ペンタエリスリトールホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、テトラキス(2,4−ジーt−ブチルフェニル)4,4‘−ビフェニレンージーホスホナイト、ジラウリルハイドロゲンホスファイト、ジフェニルハイドロゲンホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、テトラフェニルテトラ(トリデシル)ペンタエリスリトールテトラホスファイト、テトラ(トリデシル)−4,4’イソプロピリデンジフェニルジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、水添ビスフェノールA・ペンタエリスリトールホスファイトポリマーなど。
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、添加する層の総質量に対して0.01〜10質量%である。
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は、特定の架橋表面層を有する感光体を用い、例えば少なくとも感光体において帯電、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。
なお、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。
次に、転写後感光体上に残されたトナーは、ファーブラシ(14)およびクリーニングブレード(15)が用いて、クリーニングされ除去される。この場合、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。
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。
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。
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。
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。
(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。この様にして下記構造式Bの白色結晶88.1g(収率=80.4%)を得た。
融点:64.0〜66.0℃
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。この様にして例示化合物No.54の白色結晶80.73g(収率=84.8%)を得た。
融点:117.5〜119.0℃
始めに、本発明に関わる試験と測定方法について述べる。
本発明において、感光体の周面の母線方向のRz、Smの測定は、いずれも、(株)東京精密社製の表面粗さ測定器サーフコム1400Dを用いて行った。また、感光体の周方向のRz、Smの測定は、キーエンス社製超深度測定器VK−8500を用いて行った。
測定は5点について行ないその平均値を測定値とした。
(測定方法)
本発明におけるトナーすり抜け測定は、感光体に付着するトナーをクリーニングブレードで捕集するプロセスにて行った。すり抜けたトナーは厚さ1mmで8mm×310mmの白地のフエルト(槌屋社製、以下、すり抜けトナーキャッチャーと称する)をクリーニングブレード下流、現像器開口部上流に据え付け、感光体に接触させることで捕集した。
クリーニングブレードはImagio Neo C455純正品の新品を取り付け、清掃した感光体ドラムを取り付けて、23℃55%RH環境で画像濃度5%のA4サイズのテストパターン画像を連続50枚、コピー用紙(My Paper A4、NBSリコー社品)にプリントした。トナーは純正品の重合トナー(IPSIOトナー タイプ゜9800)を使用した。
(評価方法)
プリント後、すり抜けトナーキャッチャーを回収し、フエルトの汚染具合を目視で観察した。見た目で明らかに汚染がひどい場合を×、問題がない程度の場合を○、その中間程度の場合を△とした。
超深度形状測定顕微鏡VK−8500(キーエンス社製)を用いて、ブレード摩耗の様子を観察した。ブレード摩耗幅は、ブレードエッジ部を観察し、初期から欠けた部分の幅(図7のW45)を測定した。
感光体膜の摩耗量は渦電流式膜厚計(フィッシャーインスツルメント製社製)を用いて測定を行った。
Al製支持体(外径30mmφ)に、乾燥後の膜厚が3.5μmになるように浸漬法で下記下引き層用塗工液を塗工し、下引き層を形成した。
・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
(CR−EL:石原産業)
メチルエチルケトン 50部
・電荷発生層用塗工液
下記構造のビスアゾ顔料 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
ビスフェーノルZ型ポリカーボネート 10部
下記構造の低分子電荷輸送物質 10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)
・架橋表面層塗工液
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 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート
(KAYARAD TMPTA、日本化薬製)
分子量:382、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマー 9部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 2部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン
(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)
アルミナ微粒子(AA03:住友化学製 平均一次粒径0.37μm) 5部
テトラヒドロフラン 100部
アルミナを砥粒として表面に保持したラッピングフィルム(住友3M社製)を用意した。自作の感光体磨耗試験機にセットし、ラッピングフィルムを自動的に送り込むことで、感光体の周面に粗さを与えることができる。その概要を図8に示す。粗さの程度はラッピングフィルムの表面粗さ(Ra)、加圧ローラーゴム硬度、ラッピングフィルム送り速度(m/h)、ドラム回転速度(rpm)にて調整できる。
上記方法にて、下記の条件で感光体の軸方向340mm幅の架橋表面層を10分間摩耗させた。
実施例1における線状傷形成工程において、Raが2μmのラッピングフィルムに変えた以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[実施例3]
実施例1における線状傷形成工程において、Raが1μmのラッピングフィルムに変えた以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[実施例4]
実施例1における線状傷形成工程において、Raが12μmのラッピングフィルムに変えた以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[実施例5]
実施例1における架橋表面層塗工液において、添加するフィラー微粒子をAA07(住友化学製 平均一次粒径0.74μm)にする以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[実施例6]
実施例1における架橋表面層塗工液において、添加するフィラー微粒子をAA01(住友化学製 平均一次粒径0.15μm)にする以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1の架橋表面層塗工液を下記構成表面層塗工液に代える以外は全て実施例1と同じにして電子写真感光体を作製した。
電荷輸送層塗工液に用いた低分子電荷輸送物質 2部
ビスフェーノルZ型ポリカーボネート 2部
アルミナ微粒子(AA03:住友化学製) 1部
テトラヒドロフラン 70部
シクロヘキサノン 25部
比較例1における線状傷形成工程を施さない以外は比較例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例3]
比較例1における表面層塗工液においてフィラー微粒子を添加しない以外は比較例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例4]
比較例3における線状傷形成工程を施さない以外は、比較例3と同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1における線状傷形成工程を施さない以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例6]
実施例1における架橋表面層塗工液において、フィラー微粒子を添加しない以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例7]
比較例6における線状傷形成工程を施さない以外は、比較例6と同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1における線状傷形成工程において、Raが0.3μmのラッピングフィルムに変えた以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例9]
実施例1における線状傷形成工程において、Raが30μmのラッピングフィルムに変えた以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例10]
実施例1における架橋表面層塗工液において、添加するフィラー微粒子をAA15(住友化学製 平均一次粒径1.5μm)にする以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
[比較例11]
実施例1における架橋表面層塗工液において、添加するフィラー微粒子の量を10部にする以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作成した。
比較例2,4,5,7,8はクリーニングブレードと感光体の周面の接触面積が大きく、線状傷があるものに比べて、クリーニングブレードの劣化が大きかった。
比較例9,10は感光体の表面粗さが大きいため、つまり凸部が強調され存在している状態なので、クリーニングブレードのエッジ部の摩耗が大きい。
比較例3,6は、線状傷中にフィラー微粒子が介在しないため、トナーのすり抜けを抑制できていない。
比較例4,7、8はクリーニングブレードと感光体の周面の接触面積が非常に大きいため、クリーニングブレードの摩耗量が多い。この摩耗によってクリーニング工程が適切に行われなくなり、結果としてトナーすり抜け量が多かった。
比較例11はフィラー粒子の添加量が多いため、電気特性の劣化が見られ、他の感光体に比べ画像濃度低下や残像といった問題が発生した。
16・・・線状傷
17・・・フィラー微粒子
(図3〜8について)
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
8 レジストローラ
9 転写紙
10 転写チャージャ
11 分離チャージャ
12 分離爪
13 クリーニング前チャージャ
14 ファーブラシ
15 クリーニングブレード
31 感光体
32 現像ローラ
33 すり抜けキャッチャー
34 すり抜けトナー
35 クリーニングブレード
36
81 ラッピングフィルム巻きだしローラー
82 ラッピングフィルム
83 送りローラー
84 電子写真用有機感光体
85 感光体駆動回転力計
86 加圧ローラー
87 加圧ローラー荷重手段
88 送りローラー
89 ピンチローラー
90 ピンチローラー荷重手段
91 ラッピングフィルム巻き取りローラー
101 感光ドラム
102 帯電装置
103 露光
104 現像装置
105 転写体
106 転写装置
107 クリーニングブレード
501 導電性支持体
502 電荷発生層
503 電荷輸送層
504 架橋表面層
Claims (12)
- 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、該表面層がフィラーを含有した架橋表面層であり、かつ前記電子写真感光体の周方向に線状傷が形成され、かつ該線状傷によって形成された溝の中にフィラーによる凸部が形成され、かつ該電子写真感光体の周面の母線方向で測定した十点平均粗さRzが0.17μm以上2.00μm以下であり、かつ凹凸の平均間隔Smが20μm以上500μm以下であり、かつ該電子写真感光体の周面の周方向で測定した十点平均粗さRzが0.13μm以上0.50μm以下であり、かつ凹凸の平均間隔Smが10μm以上40μm以下であることを特徴とする電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体の表面層中に分散されているフィラー微粒子の平均一次粒径が0.1〜1.0μmである請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体の表面層が電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーと電荷輸送性構造有するラジカル重合性モノマーを硬化したものであり、該電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基数が3つ以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体の表面層が電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーと電荷輸送性構造有するラジカル重合性モノマーを硬化したものであり、該電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基数が1つであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体の表面層に用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマーの電荷輸送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乃至4のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体の表面層に用いられる電荷輸送性構造を有するラジカル重合性モノマー及び電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基がアクリロイルキシ基またはメタクリロイルキシ基であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 前記電子写真感光体が支持体側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層の積層構成であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成方法であって、該画像形成方法に請求項1乃至7のいずれかに記載の電子写真感光体を使用することを特徴とする画像形成方法。
- 少なくとも帯電、露光、現像、転写及びクリーニングの工程が順次繰り返されることによって画像形成を行う画像形成装置であって、該画像形成装置が請求項1乃至7のいずれか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。
- 前記画像形成方法において、前記現像工程に球形のトナーを用いることを特徴とする請求項8に記載の画像形成方法。
- 前記画像形成装置において、前記現像工程に球形のトナーを用いることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 請求項1乃至7のいずれか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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