JP2010169725A - 有機感光体、画像形成装置及び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、その上に保護層を有する有機感光体において、該保護層が少なくとも、電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物と、電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物と、表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子とを有する組成物を硬化させて形成されたことを特徴とする有機感光体。
【選択図】なし
Description
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。このような感光体の摩耗は、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。
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。
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。また硬化方法について重合前の溶媒量を制御する方法の記載はなく、膜密度が十分に向上されていない場合があり、十分に高い耐摩耗性を達成することができない。さらに、膜密度が低いために緻密な架橋膜が実現されておらず、酸化性ガスや湿度といった環境変化で特性が安定しないときがあり、実使用環境において残像が異常画像として発生することがあった。つまり長期に安定した画像出力が実現されていない。
電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物とは連鎖重合性官能基を有し且つ電荷輸送性を有する化合物である。具体的な化合物例としては、下記一般式(1)等が挙げられる。
前記、一般式(1)中のAは、電荷輸送性基を示し電荷輸送性を示すものであればいずれのものでもよく、P1やZ、或いはR3との結合部位を水素原子に置き換えた水素付加化合物(電荷輸送化合物)として示せば、例えば、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、トリフェニルアミン等のトリアリールアミン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリル)アントラセン、1,1−ビス−(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体及びN−フェニルカルバゾール誘導体等が挙げられる。
上記一般式(1)の具体的化合物としては、下記に例示するような化合物等が挙げられる。
尚、上記表面処理基とは、金属酸化物粒子の表面に存在する水酸基やハロゲン原子等の反応性官能基と反応して、金属酸化物粒子の表面に連鎖重合性化合物を定着できる官能基を云う。
即ち、下記一般式(2);
S−2 CH2=CHSi(OCH3)3
S−3 CH2=CHSiCl3
S−4 CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S−5 CH2=CHCOO(CH2)2Si(OCH3)3
S−6 CH2=CHCOO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
S−7 CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3
S−8 CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S−9 CH2=CHCOO(CH2)2SiCl3
S−10 CH2=CHCOO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S−11 CH2=CHCOO(CH2)3SiCl3
S−12 CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S−13 CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(OCH3)3
S−14 CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
S−15 CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
S−16 CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S−17 CH2=C(CH3)COO(CH2)2SiCl3
S−18 CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S−19 CH2=C(CH3)COO(CH2)3SiCl3
S−20 CH2=CHSi(C2H5)(OCH3)2
S−21 CH2=C(CH3)Si(OCH3)3
S−22 CH2=C(CH3)Si(OC2H5)3
S−23 CH2=CHSi(OCH3)3
S−24 CH2=C(CH3)Si(CH3)(OCH3)2
S−25 CH2=CHSi(CH3)Cl2
S−26 CH2=CHCOOSi(OCH3)3
S−27 CH2=CHCOOSi(OC2H5)3
S−28 CH2=C(CH3)COOSi(OCH3)3
S−29 CH2=C(CH3)COOSi(OC2H5)3
S−30 CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OC2H5)3
又、前記一般式(2)の化合物以外でも、下記のような表面処理基(シリル基)を有する連鎖重合性官能基を有するシラン化合物を用いてもよい。
以下、連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子の製造方法を酸化チタン粒子を例にして説明する。
本発明に係わる連鎖重合性化合物で表面処理された酸化チタン粒子は、酸化チタン粒子を前記した一般式(2)で表されるシラン化合物を用いて表面処理することにより、得ることが出来る。該表面被覆処理するに際し、酸化チタン粒子100質量部に対し、シラン化合物を表面処理剤として0.1〜100質量部、溶媒50〜5000質量部を用いて湿式メディア分散型装置を使用して処理することが好ましい。
以上、酸化チタン粒子で説明したが、アルミナ、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物粒子も、酸化チタンと同様に表面に水酸基を有しているので、酸化チタンと同様に一般式(2)等のシラン化合物による表面処理により、連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子を得ることができる。
次に、連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子に用いる金属酸化物粒子について説明する。
本発明で用いられる連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子に用いられる金属酸化物粒子は、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化バナジウム等の金属酸化物粒子が例示されるが、中でも、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化錫等の粒子が好ましい。
保護層を形成する際の組成物、即ち、電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物(A)と、電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物(B)、及び連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子(C)を有する組成物で、(A):(B):(C)の割合は、(A)100質量部に対し、(B)が1〜1000質量部、(C)が1〜1000質量部が好ましい。
α−アミノアセトフェノン系の例
2)導電性支持体上に、中間層、感光層として電荷輸送材料と電荷発生材料とを含む単層、及び保護層を順次積層した層構成。
本発明で用いる支持体は導電性を有するものであればいずれのものでもよく、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などの金属をドラムまたはシート状に成形したもの、アルミニウムや銅などの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スズなどをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独またはバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙などが挙げられる。
本発明においては、導電層と感光層の中間にバリアー機能と接着機能をもつ中間層を設けることもできる。
本発明に用いられる電荷発生層は、電荷発生物質とバインダー樹脂を含有し、電荷発生物質をバインダー樹脂溶液中に分散、塗布して形成したものが好ましい。
本発明の感光体に用いられる電荷輸送層は、電荷輸送物質(CTM)とバインダー樹脂を含有し、電荷輸送物質をバインダー樹脂溶液中に溶解、塗布して形成される。
本発明の有機感光体上に形成された静電潜像は現像によりトナー像として顕像化される。現像に用いられるトナーは、粉砕トナーでも、重合トナーでもよいが、本発明に係わるトナーとしては、安定した粒度分布を得られる観点から、重合法で作製できる重合トナーが好ましい。
本発明に係わるトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよい。
下記の様に感光体1を作製した。
下記組成の中間層塗布液を作製した。
ポリアミド樹脂X1010(ダイセルデグサ株式会社製) 1部
酸化チタンSMT500SAS(テイカ社製) 1.1部
エタノール 20部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
電荷発生物質:チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で5少なくとも27.3°の位置に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料)
20部
ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製) 10部
酢酸t−ブチル 700部
4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 300部
を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送物質:CTM(下記化合物A) 150部
バインダー:ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(Irganox1010:チバ・ジャパン社製) 6部
トルエン/テトラヒドロフラン=1/9体積% 2000部
シリコンオイル(KF−96:信越化学社製) 1部
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を用いて、110℃で60分乾燥後膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物(例示化合物:RCTM−5) 50部
電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物(例示化合物No.31) 100部
表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された酸化チタン粒子
(同一質量のメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(表面処理剤:S−15)で表面処理した数平均一次粒径6nmの酸化チタン粒子) 100部
イソプロピルアルコール 500部
上記成分をサンドミルを用いて10時間分散した後、
重合開始剤1−6 30部
を加え、遮光下で混合攪拌して溶解し保護層塗布液を作製した(保存中は遮光)。該塗布液を先に電荷輸送層まで作製した感光体上に円形スライドホッパー塗布機を用いて、保護層を塗布した。塗布後、室温で20分乾燥後(溶媒乾燥工程)、メタルハライドランプ(500W)を用いて100mmの位置で感光体を回転させながら1分間照射して(紫外線硬化工程)、膜厚3μmの保護層を得た。
感光体1の保護層に使用する材料、硬化条件を表1、表2のように変更した以外は、同様にして感光体2〜28を作製した。
硬化条件(光):メタルハライドランプ(500W)より100mmの位置で感光体を回転させながら1分間照射して膜厚3μmの保護層を得た。
硬化条件(熱):140℃で30分間加熱し膜厚3μmの保護層を得た。
表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子
感光体29(連鎖重合官能基を有しない金属酸化物粒子)
感光体1の作製において、保護層の表面処理剤:S−15をイソブチルトリメトキシシランに変更した他は、感光体1と同様にして感光体29を作製した。
感光体1の作製において、保護層の連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子を除いた他は、感光体1と同様にして感光体30を作製した。
感光体1の作製において、保護層の電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物(RCTM−5)を除いた他は、感光体1と同様にして感光体31を作製した。
感光体1の作製において、保護層の電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物(例示化合物31)を除いた他は、感光体1と同様にして感光体32を作製した。
以上のようにして得た感光体を基本的に、図2の構成を有する市販のフルカラー複合機bizhub PRO C6500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製;600dpi、780nmの半導体レーザの露光光を使用)を用いて評価した。尚、上記フルカラー複合機は画像形成ユニットを4組有しているので、それぞれの画像形成ユニットの感光体を同一種類の感光体(例えば、感光体1の場合は、4本の感光体1を用意して)で統一して、評価を行った。各評価は、30℃80%RHの条件で、YMCBk各色印字率2.5%のA4画像を中性紙のA4紙に50万枚の画出し耐刷試験を行い、その後、下記の個別の環境条件下で評価した。
前記環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験後に評価した。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。
○:濃度が0.010以上、0.020以下(実用上問題ないレベル)
×:濃度が0.020より高い(実用上問題となるレベル)。
環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験後に、直ぐに実機の主電源を停止した。停止12時間後に電源を入れ画出し可能状態になった後、直ちにA3中性紙全面にハーフトーン画像(マクベス濃度計で相対反射濃度0.4)とA3全面の6dot格子画像を印字した。印字画像の状態を観察し以下の評価を行った。
○:ハーフトーン画像のみに感光体長軸方向の薄い帯状濃度低下が認められる(実用上問題なし)
×:画像ボケによる格子画像の欠損もしくは線幅の細りが発生(実用上問題有り)。
環境条件を30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験後に、20℃、50%RHの環境条件下に1時間放置し、前記フルカラー複合機bizhub PRO C6500の4組の画像形成ユニットを作動させ、人物顔写真を含むハーフトーン画像をA4紙に印刷し、下記の基準で評価した。
○;ハーフトーンのカラー画像に部分的に濃度が薄い画像ボケ或いは画像ムラが発生しているが、目立たず、全体として、なめらかに再現されている(実用上問題なし)
×;ハーフトーンのカラー画像に、はっきりした画像ボケあるいは画像ムラが発生ししている(実用上問題有り)。
前記環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験の前後に評価した。以下のように、感光体の表面状態を観察し傷の状態を評価した。評価した感光体はシアン位置に設置された感光体である。
○:50万枚印字後に表面傷1〜5箇所発生(実用上問題なし)
×:50万枚印字後に表面傷6箇所以上発生(実用上問題有り)。
前記環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験の前後の膜厚差で評価した。感光層の膜厚は均一膜厚部分(感光体の両端は膜厚が不均一になりやすいので、少なくとの両端3cmは除く)をランダムに10ケ所測定し、その平均値を感光層の膜厚とする。膜厚測定器は渦電流方式の膜厚測定器EDDY560C(HELMUT FISCHER GMBTE CO社製)を用いて行い、耐刷試験前後の感光層膜厚の差を膜厚減耗量とする。
○:減耗量が 0.8μm〜2μm(実用上問題なし)
×:減耗量が 2μmより大きい(実用上問題有り)。
1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
Claims (5)
- 導電性支持体上に少なくとも感光層、その上に保護層を有する有機感光体において、該保護層が少なくとも、電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物と、電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物と、表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子とを有する組成物を硬化させて形成されたことを特徴とする有機感光体。
- 前記電荷輸送性構造を有する連鎖重合性化合物、前記電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物及び前記表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子の各連鎖重合性官能基がアクリロイル基又はメタクリロイル基であることを特徴とする請求項1に記載の有機感光体。
- 前記電荷輸送性構造を有しない連鎖重合性化合物の連鎖重合性官能基数が3以上であ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。
- 有機感光体の周辺に、少なくとも帯電手段、露光手段、現像手段を有し、繰り返し画像形成を行う画像形成装置において、該有機感光体が請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機感光体であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項4に記載の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジが、少なくとも請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機感光体と帯電手段、像露光手段、現像手段の少なくとも1つを一体として有しており、該画像形成装置に出し入れ可能に構成されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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