JP2011175188A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生を抑制した電子写真感光体を提供すること。
【解決手段】最表面層が、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を含有する組成物の硬化膜からなる層である電子写真感光体。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関するものである。
電子写真方式の画像形成装置は、一般的には、次の如き構成及びプロセスを有するものである。
即ち、電子写真感光体表面を帯電手段で帯電させ、帯電後の電子写真感光体表面を、像露光により選択的に除電することにより静電潜像を形成させた後、現像手段で該静電潜像にトナーを付着させることにより、潜像をトナー像として現像し、トナー像を転写手段で被転写媒体に転写させることにより、画像形成物として排出させるといったものである。
近年では、有機光導電材料を用いた電子写真感光体(有機感光体)が主流を占めるようになってきている。
電子写真感光体の最表面層の材料としては、種々のものが提案されている。
例えば、特許文献1には、連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質の重合物を保護層に使用する技術が開示されており、また、摩擦特性を向上させるために、潤滑剤としてフッ素原子含有化合物を保護層中に含有する技術が開示されている。
また、特許文献2には、連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質の濃度を最表面から内部に向かって傾斜を持たせることで、機械特性と電気特性を両立できることが開示されている。
また、特許文献3及び4には、機械強度向上のため、架橋密度を上げた場合に生じる感度低下、残留電位上昇を抑制するため、添加する酸化防止剤(特許文献5にて開示)の配合量を、同時に使用する開始剤の量以下にすることで、電位特性と硬化性とを両立させることができるとしている。
また、特許文献6では、2種類以上の電荷輸送性を有さない3官能以上のラジカル重合成モノマーと、電荷輸送性能を有するラジカル重合成モノマーとを、ヒンダードアミンを例とする光安定剤とを、光エネルギーにて硬化させることで、長期間の動作によるゴースト発生を抑制しえることが開示されている。
また、特許文献7では、予め硬化させた電子写真感光体表面層に酸化防止剤を含む組成物を超臨界流体又は亜超臨界流体として作用させることが開示されている。
また、特許文献8〜13には、保護層において、耐久性を向上させるため添加するフィラーの分散性を上げるために酸を配合した結果、塗工液の安定性を損なう問題を解決するため、酸化防止剤を配合することが効果的であることが開示されている。
特開2001−175016号公報 特開2007−86522号公報 特開2008−058779号公報 特開平08−179451号公報 特開2006−145865号公報 特開2008−261933号公報 特開2009−025382号公報 特開2004−102080号公報 特開2004−102199号公報 特開2004−233955号公報 特開2004−258253号公報 特開2005−003910号公報 特開2005−003924号公報
本発明の課題は、最表面層の材料として、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を組み合わせない場合に比べ、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生を抑制した電子写真感光体を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
導電性基体と、該導電性基体上に設けられた感光層と、を少なくとも有し、
最表面層が、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を含有する組成物の硬化膜からなる層である電子写真感光体。
請求項2に係る発明は、
前記ラジカル失活剤が、フェノール系のラジカル失活剤、又はアルキルアミン系のラジカル失活剤から選択される請求項1に記載の電子写真感光体。
請求項3に係る発明は、
前記電荷輸送性骨格が、トリフェニルアミン骨格である請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
請求項4に係る発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感体を帯電させる帯電手段、前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段、及び、前記電子写真感光体の表面に残存したトナーを除去するトナー除去手段からなる群より選ばれる少なくとも一種の手段と、
を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
請求項1、3に係る発明によれば、最表面層の材料として、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を組み合わせない場合に比べ、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生を抑制した電子写真感光体が提供される。
請求項2に係る発明によれば、ラジカル失活剤が、フェノール系のラジカル失活剤、又はアルキルアミン系のラジカル失活剤でない場合に比べ、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生を抑制した電子写真感光体が提供される。
請求項4、5に係る発明によれば、最表面層の材料として、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を組み合わせない電子写真感光体を適用した場合に比べ、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生を抑制した画像が得られるプロセスカートリッジ、及び画像形成装置が提供される。
実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。 実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。 実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。 実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 他の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 (A)乃至(C)はそれぞれゴースト評価の基準を示す説明図である。
〔電子写真感光体〕
本実施形態に係る電子写真感光体は、導電性基体と、該導電性基体上に設けられた感光層と、を少なくとも有する。そしで、最表面層が、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を含有する組成物の硬化膜からなる層で構成される。
ここで、連鎖重合性官能基を持つ電荷輸送性材料が含まれる組成物の硬化膜を最表面層として有する電子写真感光体は、電気特性の悪化、特に、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生が生じることがある。
そこで、本実施形態に係る電子写真感光体では、連鎖重合性官能基を持つ電荷輸送性材料及び重合開始剤と共に、ラジカル失活剤を含む組成物の硬化膜を最表面層として適用することで、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生が抑制される。この理由は定かではないが、以下のように推測される。
連鎖重合性官能基を持つ電荷輸送性材料を膜状態で硬化させる過程においては、重合開始剤の開裂より生じる活性ラジカルにより連鎖重合性官能基を攻撃し、連鎖重合を開始することが知られている。その際に、活性ラジカルにより、電荷輸送性材料における電荷輸送性の部位(電荷輸送性骨格)も攻撃を受け、これにより、電荷輸送性骨格が変性してトラップサイトを発生させ、電気特性の悪化を招いているものと考えられる。
これに対して、ラジカル失活剤を含ませると、連鎖重合時において、ラジカル失活剤が、電荷輸送性材料の電荷輸送性骨格を攻撃する活性ラジカルと結合して失活させる一方、活性ラジカルと連鎖重合性官能基との反応から生じる反応活性点と結合することで、活性ラジカルの安定化が図られると考えられる。
このため、重合開始剤の開裂より生じる活性ラジカルが選択的に連鎖重合性官能基を攻撃し連鎖重合が開始されると共に、活性ラジカルによる電荷輸送性材料の電荷輸送性骨格への攻撃が抑制されると考えられ、電荷輸送性骨格の変性に起因するトラップサイトの発生が抑制される結果、電荷輸送性を損なうことなく、強度が確保された硬化膜となると考えられる。
特に、熱を刺激とする連鎖重合反応(架橋反応)を利用する場合、ラジカル失活剤は、重合分子(架橋分子)のコンフォメーション変化を容易にさせ、連鎖重合反応(架橋反応)に伴う、電荷輸送のトラップサイトの発生を抑制する働きもなされると考えられる。
その結果、本実施形態に係る電子写真感光体では、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生が抑制されると考えられる。そして、本実施形態に係る電子写真感光体を備えるプロセスカートリッジ、及び画像形成装置では、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生が抑制された画像が得られる。
なお、本実施形態に係る電子写真感光体では、電荷輸送性材料の電荷輸送性を損なわれず、電気特性の悪化を招かないことから、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生の他、濃度ムラ、スジ、画像流れ、かぶり、前画像の履歴が残ることで生じる残像現象(ゴースト)の発生も抑制されると考えられる。
また、本実施形態に係る電子写真感光体では、重合開始剤の開裂より生じる活性ラジカルが選択的に連鎖重合性官能基を攻撃し連鎖重合が開始されるため、膜強度が高まって機械的強度の高い硬化膜となり、この硬化膜からなる最表面層により、長期間にわたって繰り返し画像特性の劣化が抑制された画像が得られると考えられる。
本実施形態に係る電子写真感光体では、前述の通り、上記特定の組成物の硬化膜からなる最表面層を有するものであるが、当該最表面層は電子写真感光体自体の最上面を形成しているものが望ましく、特に保護層として機能する層、又は、電荷輸送層として機能する層として設けられることが望ましい。
最表面層が保護層として機能する層の場合、導電性基体上に、感光層、及び最表面層として保護層を有し、該保護層が上記特定の組成物の硬化膜で構成される形態が挙げられる。
一方、最表面層が電荷輸送層として機能する層の場合、導電性基体上に、電荷発生層、及び最表面層として電荷輸送層を有し、該電荷輸送層が上記特定の組成物の硬化膜で構成される形態が挙げられる。
以下、最表面層が保護層として機能する層の場合の、本実施形態に係る電子写真感光体について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
図1は、実施形態に係る電子写真用感光体の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図2乃至図3はそれぞれ他の実施形態に係る電子写真感光体を示す模式断面図である。
図1に示す電子写真感光体7Aは、いわゆる機能分離型感光体(又は積層型感光体)であり、導電性基体4上に下引層1が設けられ、その上に電荷発生層2、電荷輸送層3、及び保護層5が順次形成された構造を有するものである。電子写真感光体7Aにおいては、電荷発生層2及び電荷輸送層3により感光層が構成されている。
図2に示す電子写真感光体7Bは、図1に示す電子写真感光体7Aと同様に電荷発生層2と電荷輸送層3とに機能が分離された機能分離型感光体である。また、図3に示す電子写真感光体7Cは、電荷発生材料と電荷輸送材料とを同一の層(単層型感光層6(電荷発生/電荷輸送層))に含有するものである。
図2に示す電子写真感光体7Bにおいては、導電性基体4上に下引層1が設けられ、その上に、電荷輸送層3、電荷発生層2、及び保護層5が順次形成された構造を有するものである。電子写真感光体7Bにおいては、電荷輸送層3及び電荷発生層2により感光層が構成されている。
また、図3に示す電子写真感光体7Cにおいては、導電性基体4上に下引層1が設けられ、その上に単層型感光層6、保護層5が順次形成された構造を有するものである。
そして、上記図1乃至図3に示す電子写真感光体7A乃至7Cにおいて、保護層5が、導電性基体2から最も遠い側に配置される最表面層となっており、当該最表面層が、上記特定の組成物の硬化膜で構成された構成となっている。
なお、図1乃至図3に示す電子写真感光体において、下引層1は設けてもよいし、設けなくてもよい。
以下、代表例として図1に示す電子写真感光体7Aに基づいて、各要素について説明する。
−導電性基体−
導電性基体としては、従来から使用されているものであれば、如何なるものを使用してもよい。例えば、薄膜(例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類、及びアルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)等の膜)を設けたプラスチックフィルム等、導電性付与剤を塗布又は含浸させた紙、導電性付与剤を塗布又は含浸させたプラスチックフィルム等が挙げられる。基体の形状は円筒状に限られず、シート状、プレート状としてもよい。
なお、導電性基体粒子は、例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を有するものがよい。
導電性基体として金属パイプを用いる場合、表面は素管のままであってもよいし、予め鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、ウエットホーニングなどの処理が行われていてもよい。
−下引層−
下引層は、導電性基体表面における光反射の防止、導電性基体から感光層への不要なキャリアの流入の防止などの目的で、必要に応じて設けられる。
下引層は、例えば、結着樹脂と、必要に応じてその他添加物とを含んで構成される。
下引層に含まれる結着樹脂としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などの公知の高分子樹脂化合物、また電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等の導電性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、上層の塗布溶剤に不溶な樹脂が望ましく用いられ、特にフェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが望ましく用いられる。
下引層には、シリコン化合物、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物等の金属化合物等を含有してもよい。
金属化合物と結着樹脂との比率は、特に制限されず、所望する電子写真感光体特性を得られる範囲で設定される。
下引層には、表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子を添加してもよい。樹脂粒子としては、シリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂粒子等が挙げられる。なお、表面粗さ調整のために下引層を形成後、その表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、ウエットホーニング、研削処理等が用いられる。
ここで、下引層の構成として、結着樹脂と導電性粒子とを少なくとも含有する構成が挙げられる。なお、導電性粒子は、例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を有するものがよい。
導電性粒子としては、例えば、金属粒子(アルミニウム、銅、ニッケル、銀などの粒子)、導電性金属酸化物粒子(酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛などの粒子)、導電性物質粒子(カーボンファイバ、カーボンブラック、グラファイト粉末の粒子)等が挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物粒子が好適である。導電性粒子は、2種以上混合して用いてもよい。
また、導電性粒子は、疎水化処理剤(例えばカップリング剤)等により表面処理を施して、抵抗調整して用いてもよい。
導電性粒子の含有量は、例えば、結着樹脂に対して、10質量%以上80質量%以下であることが望ましく、より望ましくは40質量%以上80質量%以下である。
下引層の形成の際には、上記成分を溶媒に加えた下引層形成用塗布液が使用される。
また、下引層形成用塗布液中に粒子を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。ここで、高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
下引層形成用塗布液を導電性基体上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
下引層の膜厚は、15μm以上が望ましく、20μm以上50μm以下がより望ましい。
ここで、図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。中間層に用いられる結着樹脂としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などの高分子樹脂化合物のほかに、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素原子などを含有する有機金属化合物などが挙げられる。これらの化合物は、単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いてもよい。中でも、ジルコニウムもしくはケイ素を含有する有機金属化合物は残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ないなど点から好適である。
中間層の形成の際には、上記成分を溶媒に加えた中間層形成用塗布液が使用される。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
なお、中間層は上層の塗布性改善の他に、電気的なブロッキング層の役割も果たすが、膜厚が大きすぎる場合には電気的な障壁が強くなりすぎて減感や繰り返しによる電位の上昇を引き起こすことがある。したがって、中間層を形成する場合には、0.1μm以上3μm以下の膜厚範囲に設定することがよい。また、この場合の中間層を下引層として使用してもよい。
−電荷発生層−
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂中とを含んで構成される。かかる電荷発生材料としては、無金属フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられ、特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜及び28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜及び27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶が挙げられる。その他、電荷発生材料としては、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。また、これらの電荷発生材料は、単独又は2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生層を構成する結着樹脂としては、例えば、ビスフェノールAタイプあるいはビスフェノールZタイプ等のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等が挙げられる。これらの結着樹脂は、単独又は2種以上混合して用いてもよい。
なお、電荷発生材料と結着樹脂の配合比は、例えば10:1乃至1:10の範囲が望ましい。
電荷発生層の形成の際には、上記成分を溶剤に加えた電荷発生層形成用塗布液が使用される。
電荷発生層形成用塗布液中に粒子(例えば電荷発生材料)を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
電荷発生層形成用塗布液を下引層上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、望ましくは0.01μm以上5μm以下、より望ましくは0.05μm以上2.0μm以下の範囲に設定される。
−電荷輸送層−
電荷輸送層は、電荷輸送材料と、必要に応じて結着樹脂と、を含んで構成される。そして、電荷輸送層が最表面層に該当する場合、上記如く、電荷輸送層は、上記比表面積を持つフッ素樹脂粒子を含む。
電荷輸送材料としては、例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、N,N′−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、トリ(p−メチルフェニル)アミニル−4−アミン、ジベンジルアニリン等の芳香族第3級アミノ化合物、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−N,N′−ジフェニルベンジジン等の芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4′−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4′−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体などの正孔輸送物質、クロラニル、ブロアントラキノン等のキノン系化合物、テトラアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物等の電子輸送物質、及び上記した化合物からなる基を主鎖又は側鎖に有する重合体などが挙げられる。これらの電荷輸送材料は、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電荷輸送層を構成する結着樹脂としては、例えば、ビスフェノールAタイプあるいはビスフェノールZタイプ等のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、塩素ゴム等の絶縁性樹脂、及びポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の有機光導電性ポリマー等があげられる。これらの結着樹脂は、単独又は2種以上混合して用いてもよい。
なお、電荷輸送材料と上記結着樹脂との配合比は、例えば10:1乃至1:5が望ましい。
電荷輸送層は、上記成分を溶剤に加えた電荷輸送層形成用塗布液を用いて形成される。
電荷輸送層形成用塗布液中に粒子(例えばフッ素樹脂粒子)を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
電荷輸送層層形成用塗布液を電荷発生層上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法を用いられる。
電荷輸送層の膜厚は、望ましくは5μm以上50μm以下、より望ましくは10μm以上40μm以下の範囲に設定される。
−保護層−
保護層は、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を含有する組成物の硬化膜からなる層である。
まず、ラジカル失活剤について説明する。
ラジカル失活剤とは、ラジカルクエンチ剤とも呼ばれるもので、重合開始剤の開裂より生じる活性ラジカル、又は活性ラジカルと連鎖重合性官能基との反応から生じる反応活性点と結合して無効化する化合物を示す。詳細には、発生した活性ラジカルと直接反応(結合)して無効化させるタイプと、活性ラジカルにより生成される過酸化物(−O−O−)と反応して分解させて失活させるタイプとがある。そして、ラジカル失活剤は、処方中に配合することで、光照射、電子線照射、加熱などの作用によって系中に生じるラジカルを失活させることで、酸化反応、アクリル基などの重合反応など、ラジカルに起因する各種反応を抑制する作用を有する薬剤と定義されるものである。
このラジカル失活剤のラジカル失活能(ラジカルクエンチ能)を確認する方法としては以下の通りである。
ラジカル反応性を有するメチルメタクリレートやアクリル酸メチルなどのラジカル重合成モノマーにラジカル失活剤を1ppm以上100ppm以下程度配合し、135℃下窒素ガスを密封した容器中で重合が生じる時間を計測する。比較としてラジカル失活剤を配合しない試料の重合が生じる時間と比較することで確認する。比較試料に比べ、ラジカル失活剤を配合した試料の重合を起こす時間が長くなる場合、重合が抑制されると認められ、ラジカル失活能が確認される。
ラジカル失活剤としては、フェノール系のラジカル失活剤、アミン系のラジカル失活剤、ヒドロキシアセトフェノン系のラジカル失活剤、ベンゾイン系のラジカル失活剤、過酸化物系のラジカル失活剤等が挙げられる。
これらの中でも、ラジカル失活能(ラジカルクエンチ能)が高く、電気特性及び膜強度が高くなる観点から、フェノール系のラジカル失活剤、アミン系のラジカル失活剤が望ましい。
フェノール系のラジカル失活剤、及びアミン系のラジカル失活剤は、それぞれ単独で用いてもよいが、併用してもよい。
フェノール系のラジカル失活剤としては、モノフェノール系のラジカル失活剤、ビスフェノール系のラジカル失活剤:高分子型フェノール系のラジカル失活剤が挙げられる。
モノフェノール系のラジカル失活剤としては、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−クレゾール(BHT)ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、2,6−ジー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)プロピオネート等が挙げられる。
ビスフェノール系のラジカル失活剤としては、例えば、ビスフェノール系: 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)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β‐(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等が挙げられる。
高分子型フェノール系のラジカル失活剤としては、例えば、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、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−sec−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H) トリオン、トコフェノール類等が挙げられる。
フェノール系のラジカル失活剤の市販品としては、「イルガノックス1076」、「イルガノックス1010」、「イルガノックス1098」、「イルガノックス245」、「イルガノックス1330」、「イルガノックス3114」、「イルガノックス1076」、「イルガノックス245FF」、「イルガノックス259」、「イルガノックス565」、「イルガノックス565FF」、「イルガノックス1010FF」、「イルガノックス1010DD」、「イルガノックス1035」、「イルガノックス1076」、「イルガノックス1076FF」、「イルガノックス1076FD」、「イルガノックス1098」、「イルガノックス1222」、「イルガノックス1425」、「イルガノックス3114」、「イルガノックス5057」、「イルガノックス1520L」、「イルガノックス1520LR」、「イルガノックス1135」(以上、チバスペシャリティケミカル社製)等が挙げられる。
アミン系のラジカル失活剤としては、ヒンダードアミン系のラジカル失活剤が挙げられる。
ヒンダードアミン系のラジカル失活剤としては、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS770」、「サノールLS744」(以上三共ライフテック社製)、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」(以上、チバ・ジャパン社製)、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」(以上アデカ社製)等が挙げられる。
その他、ラジカル失活剤としては、チオエーテル系のラジカル失活剤、ホスファイト系のラジカル失活剤、フェノキシアルキル系のラジカル失活剤、またはこれらの構造が複合した化学種からなる系なども挙げられる。
チオエーテル系のラジカル失活剤としては、「スミライザ−TPS」、「スミライザーTP−D」等(以上住友化学社製)等が挙げられる。
ホスファイト系のラジカル失活剤としては、「マーク2112」、「マークPEP−8」、「マークPEP−24G」、「マークPEP−36」、「マーク329K」、「マークHP−10」(以上アデカ社製)等が挙げられる。
これらのラジカル失活剤の中でも、特に、望ましいものとしては、ラジカル失活能(ラジカルクエンチ能)が高く、電気特性及び膜強度が高くなる観点から、下記化合物群から選択される少なくも1種であることが望ましい。
ラジカル失活剤の含有量は、保護層を形成する際に用いられる組成物において、重合開始剤の含有量と等モル数以上5倍モル数以下であることが望ましく、より望ましくは重合開始剤の含有量と等モル数以上3モル数以下、さらに望ましくは重合開始剤の含有量と等モル数以上2モル数以下である。
次に、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物について説明する。
ここで、電荷輸送性骨格としては、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの含窒素の正孔輸送性化合物に由来する骨格であって、窒素原子と共役している構造が電荷輸送性骨格が挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン骨格が望ましい。
一方、連鎖重合性官能基としては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチレン基、又はそれらの誘導体等が挙げられ、特に、メタクリロイル基又はその誘導体であることが望ましい。
連鎖重合性官能基を持つ電荷輸送性材料として具体的には、下記一般式(I)で示される化合物が望ましい。
上記一般式(I)中、Fは正孔輸送性を有するn価の有機基を示し、Rは水素原子又はアルキル基を示し、Lは2価の有機基を示し、nは1以上の整数を示し、jは0又は1を示す。
一般式(I)におけるFは正孔輸送性を有するn価の有機基であるが、この有機基としては、アリールアミン誘導体から誘導される有機基、つまり、アリールアミン誘導体からn個の水素原子を除いて得られた有機基が挙げられる。アリールアミン誘導体の中でも、トリフェニルアミン誘導体、テトラフェニルベンジジン誘導体などのアリールアミン誘導体に由来するn価の有機基が望ましい。
一般式(I)におけるnは1以上の整数を表すが、架橋密度が上がり、より強度の高い架橋膜(硬化膜)が得られるといった観点から、望ましくは2以上、更に望ましくは4以上である。また、nの上限値としては、塗布液の安定性、電気特性の点から、20が望ましく、10がより望ましい。
nを上記の望ましい範囲とすることで、特に、ブレードクリーナーを用いた際の電子写真感光体の回転トルクが低減され、ブレードへのダメージの抑制や、電子写真感光体の磨耗が抑制される。この詳細は不明であるが、反応性官能基の数が増すことで、架橋密度の高い硬化膜が得られ、電子写真感光体の極表面の分子運動が抑制されてブレード部材表面分子との相互作用が弱まるためと推測される。
また、一般式(I)におけるRは水素原子又はアルキル基表す。このアルキル基としては、炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキル基が望ましい。
中でも、Rはメチル基であることが望ましい。つまり、一般式(I)で示される化合物において、括弧内の置換基の末端がメタクリロイル基であることが望ましい。この理由は必ずしも明らかになっていないが、以下のように考えている。
通常、硬化反応には反応性の高いアクリル基が用いられることが多いが、一般式(I)で示される化合物のように、かさ高い電荷輸送材料の置換基として反応性の高いアクリル基を用いた場合、不均一な硬化反応がおきやすくなりミクロ(若しくはマクロ)的な海島構造ができやすくなると考えられる。この海島構造は電子分野以外では特に問題となることは少ないが、電子写真感光体として用いた場合には、最表面層のムラ・シワ、画像ムラなどの問題を生じる。そのため、Rはメチル基であることが望ましい。
なお、この海島構造の形成は一つの電荷輸送骨格(一般式(I)におけるF)に複数の官能基がついている場合は、特に顕著になると考えられる。
また、一般式(I)におけるLは2価の有機基を表すが、この2価の有機基としては、炭素数2以上のアルキレン基を含む有機基であることが望ましい、また、jが1であることが電気特性上、機械強度上、望ましい。この構造が望ましい理由は必ずしも明らかになっていないが、本発明者らは以下のように考えている。
一般式(I)で示される化合物のように、ラジカル重合性の置換基を重合させる場合、重合時に生成するラジカルが電荷輸送骨格(一般式(I)におけるFに移動しやすい構造であると、生成したラジカルが電荷輸送の機能を劣化させてしまうため、電気特性の悪化を招いてしまうと考えられる。また、機械強度については、かさ高い電荷輸送骨格と重合部位とが近くリジッドであると重合性部位同士が動きずらくなり、反応する確率が著しく低下してしまうと考えられる。この理由から、Lが炭素数2以上のアルキレン基を含み、jが1であることが望ましいと考えられる。
ここで、Lが炭素数2以上のアルキレン基を含む有機基である場合、この有機基は炭素数2以上のアルキレン基のみから構成されていてもよいし、炭素数2以上のアルキレン基と、アルケニレン、アルキニレン、エーテル、チオエーテル、エステル、アリーレン(例えば、フェニレン)などの2価の基とを組み合わせたものであってもよい。また、アルキレン基の炭素数の上限値は、強度の点から、20であることが望ましく、10であることがより望ましい。
一般式(I)で示される化合物は、下記一般式(II)で示される化合物であることが望ましい。
一般式(II)で示される化合物は、特に、電荷移動度、酸化などに対する安定性等に優れる。
上記一般式(II)中、Ar乃至Arは、それぞれ独立に、置換若しくは未置換のアリール基を示し、Arは置換若しくは未置換のアリール基、又は置換若しくは未置換のアリーレン基を示し、Dは−(L)−O−CO−C(R)=CHを示し、5つのcはそれぞれ独立に0又は1を示し、kは0又は1を示し、Dの総数は1以上である。また、L、R、jは一般式(I)と同様である。但し、Rは、水素原子、又は炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキル基を示すことがよい。
一般式(II)におけるDの総数は、一般式(I)におけるnに相当し、前述のように、架橋密度が上がり、より強度の高い架橋膜(硬化膜)が得られるといった観点から、望ましくは2以上であり、更に望ましくは4以上である。
また、Rは、前述のように、メチル基であることが望ましい。
一般式(II)中、Ar乃至Arは、それぞれ独立に、置換若しくは未置換のアリール基を示す。Ar乃至Arは、それぞれ、同一でもあってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、置換アリール基における置換基としては、D:−(L)−O−CO−C(R)=CH以外のものとして、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、及びハロゲン原子等が挙げられる。
Ar乃至Arとしては、下記構造式(1)乃至(7)のうちのいずれかであることが望ましい。なお、下記構造式(1)乃至(7)は、各Ar乃至Arに連結され得る「−(D)」と共に示す。ここで、「−(D)」は前記一般式(II)における「−(D)」と同義であり、好ましい例も同様である。
上記構造式(1)中、R01は、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルキル基若しくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、及び炭素数7以上10以下のアラルキル基からなる群より選ばれる1種を表す。
上記構造式(2)及び(3)中、R02乃至R04は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、及び炭素数7以上10以下のアラルキル基、ハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表す。また、mは1以上3以下の整数を表す
上記構造式(7)中、Arは置換又は未置換のアリーレン基を表す。
ここで、式(7)中のArとしては、下記構造式(8)又は(9)で示されるものが望ましい。
上記構造式(8)及び(9)中、R05及びR06は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、及びハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、qはそれぞれ1以上3以下の整数を表す。
また、前記構造式(7)中、Z’は2価の有機連結基を示すが、下記構造下記式(10)乃至(17)のうちのいずれかで示されるものが望ましい。また、pは0又は1を表す。
上記構造式(10)乃至(17)中、R07及びR08は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基若しくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、及びハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Wは2価の基を表し、r及びsはそれぞれ独立に1以上10以下の整数を表し、tはそれぞれ1以上3以下の整数を表す。
前記構造式(16)乃至(17)中のWとしては、下記(18)乃至(26)で示される2価の基のうちのいずれかであることが望ましい。但し、式(25)中、uは0以上3以下の整数を表す。
また、一般式(II)中、Arは、kが0の時は置換若しくは未置換のアリール基であり、このアリール基としては、Ar乃至Arの説明で例示されたアリール基と同様のものが挙げられる。また、Arは、kが1の時は置換若しくは未置換のアリーレン基であり、このアリーレン基としては、Ar乃至Arの説明で例示されたアリール基から目的とする位置の水素原子を1つ除いたアリーレン基が挙げられる。
以下に、一般式(I)で示される化合物の具体例を示す。なお、一般式(I)で示される化合物は、これらにより何ら限定されるものではない。
まず、一般式(I)におけるnが1である化合物の具体例(化合物i−1〜i−14)を示すが、これらに限られるものではない。
以下に、一般式(I)におけるnが2である化合物の具体例(化合物ii−1〜ii−26)を示すが、これらに限られるものではない。
次に、一般式(I)におけるnが3である化合物の具体例(化合物iii−1〜iii−11)を示すが、これらに限られるものではない。
以下、一般式(I)におけるnが4である化合物の具体例(化合物iv−1〜iv−18)を示す。
また、一般式(I)におけるnが5である化合物の具体例(化合物v−1)を示す。
また、一般式(I)におけるnが6である化合物の具体例(化合物vi−1〜vi−2)を示す。
前記化合物iv−4の合成経路、及び前記化合物iv−17の合成経路を一例として以下に示す。
他の一般式(I)に示す化合物は、例えば、上述した化合物iv−4の合成経路、及び化合物iv−17合成経路と同様にして合成される。
本実施形態において、一般式(I)で示される化合物としては、前述のように、nが2以上である化合物が用いられることが望ましく、nが4以上である化合物が用いられることがより望ましい。
また、一般式(I)で示される化合物として、nが4以上である化合物と、nが1乃至3である化合物と、を併用してもよい。この併用により、電荷輸送性能を低下させることなく、硬化膜の強度を調整しうる。
一般式(I)で示される化合物として、nが4以上である化合物と、nが1乃至3である化合物と、を併用する場合、一般式(I)で示される化合物の総含有量に対して、nが4以上である化合物が5質量%以上とすることが望ましく、20質量%以上とすることがより望ましい。
以下、一般式(1)で示される化合物以外の連鎖重合性官能基を持つ電荷輸送性材料の具体例について例示するが、これに限定されるわけではない。
連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の総含有量は、保護層を形成する際に用いられる組成物に対して40質量%以上が望ましく、より望ましくは50質量%以上、更に望ましくは60質量%以上である。
この範囲とすることで、電気特性に優れ、硬化膜の厚膜化が実現される。
また、本実施形態においては、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物と、反応性基を有さない公知の電荷輸送材料とを併用してもよい。反応性基を有さない公知の電荷輸送材料は、電荷輸送を担わない反応性基を有さないため、電荷輸送材料の成分濃度を高め、電気特性が更に改善されることから有効である。
この公知の電荷輸送材料としては、前述の電荷輸送層を構成する電荷輸送材料として挙げられたものが用いられる。
次に、重合開始剤について説明する。
重合開始剤として、熱ラジカル開始剤が好適に挙げられる。
ここで、保護層(最表面層)を構成する硬化膜(架橋膜)は、上記各成分を含む組成物を、熱、光、電子線など様々な方法にて硬化することで得られるが、硬化膜の電気特性、機械的強度等の特性のバランスを取るためには熱硬化が望ましい。通常、一般的なアクリル塗料などを硬化する際には無触媒で硬化が可能な電子線、短時間で硬化が可能な光重合が好適に用いられる。しかしながら、電子写真感光体は最表面層の被形成面となる感光層が感光材料を含むため、この感光材料にダメージを与え難くするため、また、得られる硬化膜の表面性状を高めるため、穏やかに反応を進められる熱硬化が望ましい。
熱ラジカル開始剤としては、保護層の形成時における感光層中の感光材料のダメージを抑制するために、10時間半減期温度が40℃以上110℃以下のものが望ましい。
熱ラジカル開始剤の市販品としては、V−30(10時間半減期温度:104℃)、V−40(同:88℃)、V−59(同:67℃)、V−601(同:66℃)、V−65(同:51℃)、V−70(同:30℃)、VF−096(同:96℃)、Vam−110(同:111℃)、Vam−111(同:111℃)(以上、和光純薬工業製)、OTazo15(同:61℃)、OTazo30、VE−73.AIBN(同:65℃)、AMBN(同:67℃)、ADVN(同:52℃)、ACVA(同:68℃)(以上、大塚化学社製)等のアゾ系開始剤;
パーテトラA、パーヘキサHC、パーヘキサC、パーヘキサV、パーヘキサ22、パーヘキサMC、パーブチルH,パークミルH、パークミルP、パーメンタH、パーオクタH、パーブチルC、パーブチルD、パーヘキシルD、パーロイルIB、パーロイル355、パーロイルL、パーロイルSA、ナイパーBW、ナイパーBMT−K40/M、パーロイルIPP、パーロイルNPP、パーロイルTCP、パーロイルOPP、パーロイルSBP、パークミルND、パーオクタND、パーヘキシルND、パーブチルND、パーブチルNHP、パーヘキシルPV、パーブチルPV、パーヘキサ250、パーオクタO、パーヘキシルO、パーブチルO、パーブチルL、パーブチル355、パーヘキシルI、パーブチルI、パーブチルE、パーヘキサ25Z、パーブチルA、パーへヘキシルZ、パーブチルZT、パーブチルZ(以上、日油化学社製)、カヤケタールAM−C55、トリゴノックス36−C75、ラウロックス、パーカドックスL−W75、パーカドックスCH−50L、トリゴノックスTMBH、カヤクメンH、カヤブチルH−70、ペルカドックスBC−FF、カヤヘキサAD、パーカドックス14、カヤブチルC、カヤブチルD、カヤヘキサYD−E85、パーカドックス12−XL25、パーカドックス12−EB20、トリゴノックス22−N70、トリゴノックス22−70E、トリゴノックスD−T50、トリゴノックス423−C70、カヤエステルCND−C70、カヤエステルCND−W50、トリゴノックス23−C70、トリゴノックス23−W50N、トリゴノックス257−C70、カヤエステルP−70、カヤエステルTMPO−70、トリゴノックス121、カヤエステルO、カヤエステルHTP−65W、カヤエステルAN、トリゴノックス42、トリゴノックスF−C50、カヤブチルB、カヤカルボンEH−C70、カヤカルボンEH−W60、カヤカルボンI−20、カヤカルボンBIC−75、トリゴノックス117、カヤレン6−70(以上、化薬アクゾ社製)、ルペロックス LP(同:64℃)、ルペロックス 610(同:37℃)、ルペロックス 188(同:38℃)、ルペロックス 844(同:44℃)、ルペロックス 259(同:46℃)、ルペロックス 10(同:48℃)、ルペロックス 701(同:53℃)、ルペロックス 11(同:58℃)、ルペロックス 26(同:77℃)、ルペロックス 80(同:82℃)、ルペロックス 7(同:102℃)、ルペロックス 270(同:102℃)、ルペロックス P(同:104℃)、ルペロックス 546(同:46℃)、ルペロックス 554(同:55℃)、ルペロックス 575(同:75℃)、ルペロックス TANPO(同:96℃)、ルペロックス 555(同:100℃)、ルペロックス 570(同:96℃)、ルペロックス TAP(同:100℃)、ルペロックス TBIC(同:99℃)、ルペロックス TBEC(同:100℃)、ルペロックス JW(同:100℃)、ルペロックス TAIC(同:96℃)、ルペロックス TAEC(同:99℃)、ルペロックス DC(同:117℃)、ルペロックス 101(同:120℃)、ルペロックス F(同:116℃)、ルペロックス DI(同:129℃)、ルペロックス 130(同:131℃)、ルペロックス 220(同:107℃)、ルペロックス 230(同:109℃)、ルペロックス 233(同:114℃)、ルペロックス 531(同:93℃)(以上、アルケマ吉富社製)などが挙げられる。
これらの中も、重合開始剤としては、重量平均分子量が160以上(望ましくは160以上1000以下、より望ましくは160以上500以下)のアゾ系開始剤(アゾ化合物:上記市販品では、OTazo15、VE−73.AIBN等)が電気特性及び膜強度の観点から望ましい。
そして、重合開始剤として具体的には、下記例示化合物が電気特性及び膜強度の観点から望ましい。
重合開始剤は、組成物中の反応性化合物に対して0.001質量%以上10質量%以下含有することが望ましく、0.01質量%以上5質量%以下含有することがより望ましく、0.1質量以上3質量%以下含有することが更に望ましい。
次に、保護層を形成するために用いる組成物の他の添加剤について説明する。
保護層を形成するために用いる組成物には、該組成物の粘度、膜の強度、かとう性、平滑性、クリーニング性などの制御を目的とし、電荷輸送能を持たないラジカル重合性のモノマー、オリゴマー等が添加されていてもよい。
1官能のラジカル重合性のモノマーとしては、例えば、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、ヒドロキシエチルo−フェニルフェノールアクリレート、o−フェニルフェノールグリシジルエーテルアクリレート等が挙げられる。
2官能のラジカル重合性のモノマーとしては、例えば、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、2−n−ブチル−2−エチル−1,3‐プロパンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、トリシクロデカンメタノールジアクリレート、トリシクロデカンメタノールジメタクリレート等が挙げられる。
3官能以上のラジカル重合性のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、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アクリレート、トリメチロールプロパンEO付加トリアクリレート、グリセリンPO付加トリアクリレート、トリスアクロイルオキシエチルフォスフェート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化イソシアヌルトリアクリレートが挙げられる。
また、ラジカル重合性の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。
電荷輸送能を持たないラジカル重合性のモノマー、オリゴマーは、組成物の全固形分に対して0質量以上50質量%以下含有することが望ましく、0質量以上40質量%以下含有することがより望ましく、0質量以上30質量%以下含有することが更に望ましい。
また、保護層を形成するために用いる組成物には、放電ガス耐性、機械強度、耐傷性、粒子分散性、粘度コントロール、トルク低減、磨耗量コントロール、ポットライフの延長などの目的で、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物における当該連鎖重合性官能基と反応しないポリマーを添加してもよい。
連鎖重合性官能基と反応しないポリマーとしては、例えば、特開平5−216249号公報、特開平5−323630号公報、特開平11―52603号公報、特開2000−264961号公報などに開示されたものが挙げられる。また、反応不可能なポリマーとしては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂など公知のものが挙げられる。
また、保護層を形成するために用いる組成物には、放電生成ガスを吸着しすぎないように、添加することで放電生成ガスによる酸化を効果的に抑制する目的から、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの他の熱硬化性樹脂を添加してもよい。
また、保護層を形成するために用いる組成物には、更に、膜の成膜性、可とう性、潤滑性、接着性を調整するなどの目的から、カップリング剤、ハードコート剤、含フッ素化合物を添加してもよい。これらの添加剤として具体的には、各種シランカップリング剤、及び市販のシリコーン系ハードコート剤が用いられる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等が用いられる。
また、市販のハードコート剤としては、KP−85、X−40−9740、X−8239(以上、信越シリコーン社製)、AY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)等が用いられる。
更に、撥水性等の付与のために、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトシキシラン等の含フッ素化合物を加えてもよい。
シランカップリング剤は任意の量で使用されるが、含フッ素化合物の量は、フッ素を含まない化合物に対して質量で0.25倍以下とすることが望ましい。この使用量を超えると、架橋膜の成膜性に問題が生じる場合がある。
また、保護層を形成するために用いる組成物には、保護層の放電ガス耐性、機械強度、耐傷性、トルク低減、磨耗量コントロール、ポットライフの延長などや、粒子分散性、粘度コントロールの目的で、熱可塑性樹脂を加えてもよい。
ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールやアセトアセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルアセタール樹脂などのポリビニルアセタール樹脂(たとえば積水化学社製エスレックB、K等)、ポリアミド樹脂、セルロ−ス樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などがあげられる。特に、電気特性の点でポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂が望ましい。当該樹脂の重量平均分子量は2,000以上100,000以下が望ましく、5,000以上50,000以下がより望ましい。樹脂の分子量が2,000未満であると樹脂の添加による効果が不十分となる傾向にあり、また、100,000を超えると溶解度が低下して添加量が制限され、更には塗布時に製膜不良を招く傾向にある。また、当該樹脂の添加量は1質量%以上40質量%以下が望ましく、1質量%以上30質量%以下がより望ましく、5質量%以上20質量%以下が更に望ましい。当該樹脂の添加量が1質量%未満であると樹脂の添加による効果が不十分となる傾向にあり、また、40質量%を超えると高温高湿下(例えば28℃、85%RH)での画像ボケが発生しやすくなる。
更に、保護層を形成するために用いる組成物には、保護層の残留電位を下げる目的、又は強度を向上させる目的で、各種粒子を添加してもよい。
粒子の一例として、ケイ素含有粒子が挙げられる。ケイ素含有粒子とは、構成元素にケイ素を含む粒子であり、具体的には、コロイダルシリカ及びシリコーン粒子等が挙げられる。ケイ素含有粒子として用いられるコロイダルシリカは、平均粒径1nm以上100nm以下、望ましくは10nm以上30nm以下のシリカを、酸性若しくはアルカリ性の水分散液、アルコール、ケトン、又はエステル等の有機溶媒中に分散させたものから選ばれ、一般に市販されているものを使用してもよい。保護層中のコロイダルシリカの固形分含有量は、特に限定されるものではないが、製膜性、電気特性、強度の面から、保護層の全固形分全量を基準として、0.1質量%以上50質量%以下、望ましくは0.1質量%以上30質量%以下の範囲で用いられる。
ケイ素含有粒子として用いられるシリコーン粒子は、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム粒子、シリコーン表面処理シリカ粒子から選ばれ、一般に市販されているものが使用される。これらのシリコーン粒子は球状で、その平均粒径は望ましくは1nm以上500nm以下、より望ましくは10nm以上100nm以下である。シリコーン粒子は、化学的に不活性で、樹脂への分散性に優れる小径粒子であり、更に十分な特性を得るために必要とされる含有量が低いため、架橋反応を阻害することなく、電子写真感光体の表面性状が改善される。すなわち、強固な架橋構造中にバラツキが生じることなくに取り込まれた状態で、電子写真感光体表面の潤滑性、撥水性を向上させ、長期にわたって良好な耐磨耗性、耐汚染物付着性が維持される。
保護層中のシリコーン粒子の含有量は、保護層の全固形分全量を基準として、望ましくは0.1質量%以上30質量%以下、より望ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。
また、その他の粒子としては、四フッ化エチレン、三フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のフッ素系粒子や“第8回ポリマー材料フォーラム講演予稿集 p89”に示される如く、フッ素樹脂と水酸基を有するモノマーを共重合させた樹脂からなる粒子、ZnO−Al、SnO−Sb、In−SnO、ZnO−TiO、ZnO−TiO、MgO−Al、FeO−TiO、TiO、SnO、In、ZnO、MgO等の半導電性金属酸化物が挙げられる。また、同様な目的でシリコーンオイル等のオイルを添加してもよい。シリコーンオイルとしては、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル;アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル;ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン等の環状ジメチルシクロシロキサン類;1,3,5−トリメチル−1.3.5−トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン等の環状メチルフェニルシクロシロキサン類;ヘキサフェニルシクロトリシロキサン等の環状フェニルシクロシロキサン類;(3,3,3−トリフルオロプロピル)メチルシクロトリシロキサン等のフッ素含有シクロシロキサン類;メチルヒドロシロキサン混合物、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、フェニルヒドロシクロシロキサン等のヒドロシリル基含有シクロシロキサン類;ペンタビニルペンタメチルシクロペンタシロキサン等のビニル基含有シクロシロキサン類等が挙げられる。
また、保護層を形成するために用いる組成物には、金属、金属酸化物及びカーボンブラック等を添加してもよい。金属としては、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、銀及びステンレス等、又はこれらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したもの等が挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズ及びアンチモンをドープした酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらは単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上を組み合わせて用いる場合は、単に混合しても、固溶体や融着の形にしてもよい。導電性粒子の平均粒径は保護層の透明性の点で0.3μm以下、特に0.1μm以下が望ましい。
保護層を形成するために用いる組成物は、保護層形成用塗布液として調製されることが好ましく、この保護層形成用塗布液は、無溶媒であってもよいし、必要に応じて、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等の溶剤を含有していてもよい。
かかる溶剤は1種を単独で又は2種以上を混合して使用可能であるが、望ましくは沸点が100度以下のものである。溶剤としては、特に、少なくとも1種以上の水酸基を持つ溶剤(例えば、アルコール類等)を用いることが望ましい。
次に、保護層の形成方法について説明する。
まず、上記組成物からなる保護層形成用塗布液を、電荷輸送層の上に、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法により塗布する。
次に、塗膜を、必要に応じて、20℃以上150℃で、1分以上2時間で乾燥した後、例えば、温度100度以上170度以下で加熱して硬化させることで、硬化膜が得られる。その結果、この硬化膜からなる保護層(最表面層)が得られる。ここで、加熱硬化においては、重合開始剤からラジカルを発生させ、このラジカルにより連鎖重合性官能基の重合反応(連鎖重合反応)が生じる。
なお、上記加熱硬化は、重合開始剤から発生したラジカルが失活することなく、連鎖重合性官能基の重合反応(連鎖重合反応)に寄与させるため、真空又は不活性ガス雰囲気下(例えば酸素濃度が5%以下(望ましく2%以下)の雰囲気下)で行うことがよい。
このようにして上記組成物の硬化膜からなる保護層が形成される。
ここで、上記組成物の硬化膜からなる保護層において、連鎖重合性官能基(例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチレン基、又はそれらの誘導体)の反応率が60%以上(望ましくは70以上100以下、より望ましくは80以上95以下)であることがよい。この反応率が上記範囲とすることで、電気特性及び膜強度が向上する。
この反応率とは、連鎖重合性官能基の膜中の残留量により算出される。そして、連鎖重合性官能基の残留量は、連鎖重合性官能基の赤外吸光度より求められる。
詳しくは、反応率は以下の手順により、算出する。
1)硬化膜を形成する塗工液を、シリコーンウエハー上にスピンコート法により塗布する。真空下、25以上80℃以下で乾燥を行い、反応前試料を作製する。反応前試料の膜厚は10μmとする。
2)1)と同様に反応前試料した後、試料を電子写真感光体製造と同条件にて加熱硬化処理を行い、反応後試料を作製する。
3)反応前試料、反応後試料の赤外吸光スペクトルを測定する。試料それぞれの連鎖重合性官能基のC=C結合由来の1640cm−1のピークと、芳香環のC=C結合由来の1600cm−1のピークと、の面積を求め、次式により反応率を算出する。
なお、赤外吸光スペクトルの測定には、JASCO社製FT/IR−6100を用いた。
以上、電子写真感光体として機能分離型の例を説明したが、図2に示される単層型感光層6(電荷発生/電荷輸送層)中の電荷発生材料の含有量は、10質量%以上85質量%以下程度、望ましくは20質量%以上50質量%以下である。また、電荷輸送材料の含有量は5質量%以上50質量%以下とすることが望ましい。単層型感光層6(電荷発生/電荷輸送層)の形成方法は、電荷発生層2や電荷輸送層3の形成方法と同様である。単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)6の膜厚は5μm以上50μm以下程度が望ましく、10μm以上40μm以下とするのが更に望ましい。
また、本実施形態では、上記特定の組成物の硬化膜からなる最表面層が保護層である形態を説明したが、保護層がない層構成の場合には、その層構成において最表面に位置する電荷輸送層が該最表面層となる。
〔画像形成装置/プロセスカートリッジ〕
図4は、実施形態に係る画像形成装置100を示す概略構成図である。
図4に示される画像形成装置100は、電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置(静電潜像形成手段)9と、転写装置(転写手段)40と、中間転写体50と、を備える。なお、画像形成装置100において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光可能な位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。
図4におけるプロセスカートリッジ300は、ハウジング内に、電子写真感光体7、帯電装置(帯電手段)8、現像装置(現像手段)11、及びクリーニング装置13を一体に支持している。クリーニング装置13は、クリーニングブレード(クリーニング部材)を有しており、クリーニングブレード131は、電子写真感光体7の表面に接触するように配置されている。
また、図4では、クリーニング装置13として、潤滑材14を感光体7の表面に供給する繊維状部材132(ロール状)を備え、また、クリーニングをアシストする繊維状部材133(平ブラシ状)を用いた例を示してあるが、これらは必要に応じて使用される。
帯電装置8としては、例えば、導電性又は半導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用される。また、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も使用される。
なお、図示しないが、画像の安定性を高める目的で、電子写真感光体7の周囲には、電子写真感光体7の温度を上昇させ、相対温度を低減させるための感光体加熱部材を設けてもよい。
露光装置9としては、例えば、感光体7表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、所望の像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は感光体の分光感度領域にあるものが使用される。半導体レーザーの波長としては、780nm付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザーや青色レーザーとして400nm以上450nm以下近傍に発振波長を有するレーザーも利用してもよい。また、カラー画像形成のためにはマルチビーム出力が可能なタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
現像装置11としては、例えば、磁性若しくは非磁性の一成分系現像剤又は二成分系現像剤等を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行ってもよい。その現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、上記一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用いて感光体7に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。中でも現像剤を表面に保持した現像ローラを用いるものが望ましい。
以下、現像装置11に使用されるトナーについて説明する。
現像剤は、トナーからなる一成分現像剤であってもよいし、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤であってもよい。
トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含んで構成される。
トナー粒子は、平均形状係数(形状係数=(ML/A)×(π/4)×100で示される形状係数の個数平均、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が100以上150以下であることが望ましく、105以上145以下であることがより望ましく、110以上140以下であることがさらに望ましい。さらに、トナーとしては、体積平均粒子径が3μm以上12μm以下であることが望ましく、3.5μm以上10μm以下であることがより望ましく、4μm以上9μm以下であることがさらに望ましい。
トナー粒子は、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナー粒子が使用される。
また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法等、公知の方法が使用される。なお、トナーの製造方法としては、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が望ましく、乳化重合凝集法が特に望ましい。
そして、トナーは、上記トナー粒子及び上記外添剤をヘンシェルミキサー又はVブレンダー等で混合することによって製造される。また、トナー粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添してもよい。
また、トナーは、2成分現像剤として用いられる場合、キャリアとの混合割合は、周知の割合で設定する。なお、キャリアとしては、特に制限はないが、例えば、キャリアとしては、磁性粒子の表面に樹脂コーティングを施したものが好適に挙げられる。
転写装置40としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
中間転写体50としては、半導電性を付与したポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等のベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体50の形態としては、ベルト状以外にドラム状のものを用いられる。
画像形成装置100は、上述した各装置の他に、例えば、感光体7に対して光除電を行う光除電装置を備えていてもよい。
図5は、他の実施形態に係る画像形成装置120を示す概略断面図である。
図5に示される画像形成装置120は、プロセスカートリッジ300を4つ搭載したタンデム方式のカラー画像形成装置である。
画像形成装置120では、中間転写体50上に4つのプロセスカートリッジ300がそれぞれ並列に配置されており、1色に付き1つの電子写真感光体が使用される構成となっている。なお、画像形成装置120は、タンデム方式であること以外は、画像形成装置100と同様の構成を有している。
本実施形態に係る画像形成装置は、上記構成に限られず、他の周知の方式の画像形成装置を適用してもよい。
以下実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
(電子写真感光体の作製)
−下引層の作製−
酸化亜鉛:(平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m/g)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM503:信越化学社製)1.3質量部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間焼き付けを行い、シランカップリング剤で表面処理を施した酸化亜鉛を得た。
表面処理を施した酸化亜鉛110質量部を500質量部のテトラヒドロフランと攪拌混合し、アリザリン0.6質量部を50質量部のテトラヒドロフランに溶解させた溶液を添加し、50℃にて5時間攪拌した。その後、減圧ろ過にてアリザリンを付与させた酸化亜鉛をろ別し、更に60℃で減圧乾燥を行い、アリザリンを付与させた酸化亜鉛を得た。
このアリザリンを付与させた酸化亜鉛:60質量部と、硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):13.5質量部と、ブチラール樹脂(エスレックBM−1、積水化学社製):15質量部と、をメチルエチルケトン85質量部に混合した液38質量部とメチルエチルケトン:25質量部とを混合し、直径1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散を行い、分散液を得た。
得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート:0.005質量部、及びシリコーン樹脂粒子(トスパール145、GE東芝シリコーン社製):40質量部を添加し、下引層形成用塗布液を得た。この塗布液を浸漬塗布法にてアルミニウム基材上に塗布し、170℃、40分の乾燥硬化を行い、厚さ20μmの下引層を得た。
−電荷発生層の作製−
電荷発生物質としてのCukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン15質量部、結着樹脂としての塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製)10質量部、及びn−酢酸ブチル200質量部からなる混合物を、直径1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて4時間分散した。得られた分散液にn−酢酸ブチル175質量部、及びメチルエチルケトン180質量部を添加し、攪拌して電荷発生層形成用塗布液を得た。この電荷発生層形成用塗布液を下引層上に浸漬塗布し、常温(25℃)で乾燥して、膜厚が0.2μmの電荷発生層を形成した。
−電荷輸送層の作製−
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン(以下、「TPD」と標記)45質量部、及びビスフェノールZポリカーボネート樹脂(以下、「PCZ500」と標記、粘度平均分子量:5万)55質量部をクロルベンゼン800質量部に加えて溶解し、電荷輸送層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布し、130℃、45分の乾燥を行って膜厚が20μmの電荷輸送層を形成した。
−保護層の作製−
一般式(I)で表される化合物(化合物ii−19)80質量部、電荷輸送能を有さないモノマー(「A−DCP」新中村化学工業社製)20質量部をテトラヒドロフラン(THF)100質量部に溶解し、更に開始剤AIBN(大塚化学社製)5質量部(30.5mmol)、及びラジカル失活剤として2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチル−フェノール(BHT)6.7質量部(30.5mmol)を溶解させ保護層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷輸送層上に塗布し、酸素濃度約100ppmの雰囲気下で145℃、40分加熱し、7μmの保護層を形成した。
以上のような方法で、電子写真感光体を得た。この感光体を感光体1とする。
(評価)
作製した電子写真感光体を富士ゼロックス社製700 Digital Color Pressに装着し、10℃、15%RHの環境下において、10%ハーフトーン画像を連続して1万枚印刷した。
1万枚印刷後、同環境下で画像評価テスト(1)を行った。また、画像評価テスト(1)の後、画像形成装置を28℃、80%RHで24時間放置し、その後印刷した1枚目の画像の画質について同環境下で画質評価テスト(2)を行った。
ここで、画像評価テスト(1)及び画像評価テスト(2)では、以下に示す評価について評価した。また、その他、表面観察、保護層の接着性についても評価した。そして、保護層の反応率についても上述に従って調べた。
なお、画像形成テストには、富士ゼロックス製 P紙(A4サイズ、横送り)を用いた。
評価結果は、表1に示す。
−濃度ムラ評価−
濃度ムラ評価は10%ハーフトーンサンプルを用いて目視にて判断した。
A:良好。
B:部分的にムラの発生あり。
C:画質上問題となるムラ発生。
−スジ評価−
スジ評価は10%ハーフトーンサンプルを用いて目視にて判断した。
A:良好。
B:部分的にスジの発生あり。
C:画質上問題となるスジ発生。
−画像流れの評価−
また、上記テストとともに画像流れの評価も以下のような要領で行った。
画像流れは20%ハーフトーンサンプルを用いて目視にて判断した。
A:良好。
B:連続的にプリントテストしている時は問題ないが、24時間放置後に発生。
C:連続的にプリントテストしている時にも発生。
−ゴーストの評価−
ゴーストは、図6(A)に示したGと黒領域を有するパターンのチャートをプリントし、黒領域部分にGの文字の現れ具合を目視にて評価した。
A:図6(A)のように良好乃至軽微である。
B:図6(B)のように若干目立つ程度である
C:図6(C)のようにはっきり確認されることを示す。
−カブリの評価−
カブリは、ゴースト評価と同じパターンのチャートを用いて白地部のトナー付着程度を目視にて観察し判断して、評価した。
A:良好。
B:うっすらとカブリあり。
C:画質上問題となるカブリあり。
−表面観察−
また、画質評価テスト(1)、(2)時において電子写真感光体表面を観察し、以下のように評価した。
A:20倍に拡大しても傷、付着ともに見らせず良好。
B:20倍に拡大するとわずかな傷、若しくは付着物が見られる
C:肉眼でも傷、若しくは付着物が見られる。
−保護層の接着性評価−
保護層の接着性は、画像形成テスト後の感光体に2mm角で5×5個の切れ目をカッターナイフで付け、3M社製メンディングテープを貼り付け、剥離した時の残存数で評価した。
その結果を表2に示した。
A:21個以上残存。
B:11個以上20個以下残存。
C:10個以下残存。
[実施例2〜26]
(電子写真感光体の作製)
電荷輸送層までは実施例1と同様に作製し、保護層の組成を表1、表2のように変更して、保護層形成用塗布液を得た。それぞれの塗布液を電荷輸送層上に塗布し、酸素濃度約100ppmの雰囲気下で145℃、40分加熱し、8μmの保護層を形成した。
以上のような方法で、電子写真感光体を得た。この感光体を感光体2〜26とする。
(評価)
得られた感光体について、実施例1と同様な評価を行った。結果を表1〜3に示す。
[比較例1〜3]
(電子写真感光体の作製)
電荷輸送層までは実施例1と同様に作製し、保護層の組成を表1、表2のように変更して、保護層形成用塗布液を得た。それぞれの塗布液を電荷輸送層上に塗布し、酸素濃度約100ppmの雰囲気下で145℃、40分加熱し、8μmの保護層を形成した。
以上のような方法で、電子写真感光体を得た。この感光体を比較感光体1〜3とする。
(評価)
得られた感光体について、実施例1と同様な評価を行った。結果を4に示す。
以下、上記各例の一覧で示す。なお、表中、「部」は「質量部」を意味する。
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、濃度ムラ、スジ、画像流れ、ゴースト、カブリ、表面観察、保護層の接着性につき、総合的に良好な結果が得られたことがわかる。
上記表1乃至表4に記載の化合物について以下に説明する。
・A−DCP:新中村化学工業社製の電荷輸送能を有しないモノマー
・PCZ500:三菱ガス化学社製のビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量5万)
・TPB:1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン
1 下引層
2 電荷発生層
3 電荷輸送層
4 導電性基体
5 保護層
6 単層型感光層
7A、7B、7C、7 電子写真感光体
8 帯電装置
9 露光装置
11 現像装置
13 クリーニング装置
14 潤滑材
40 転写装置
50 中間転写体
100 画像形成装置
120 画像形成装置
300 プロセスカートリッジ

Claims (5)

  1. 導電性基体と、該導電性基体上に設けられた感光層と、を少なくとも有し、
    最表面層が、連鎖重合性官能基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に持つ化合物の少なくとも1種と、重合開始剤と、ラジカル失活剤と、を含有する組成物の硬化膜からなる層である電子写真感光体。
  2. 前記ラジカル失活剤が、フェノール系のラジカル失活剤、又はアルキルアミン系のラジカル失活剤から選択される請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記電荷輸送性骨格が、トリフェニルアミン骨格である請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、
    前記電子写真感体を帯電させる帯電手段、前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段、及び、前記電子写真感光体の表面に残存したトナーを除去するトナー除去手段からなる群より選ばれる少なくとも一種の手段と、
    を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、
    前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、
    帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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