JP2016200734A - 電子写真感光体の表面加工方法および電子写真感光体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 凹形状のモールド部材を用いて電子写真感光体の表面に凸形状を形成する場合に、弊害なく所望の形状を形成する方法を提供する。【解決手段】 電子写真感光体の表面と、凹形状を有するモールド部材の表面とを加圧接触させて、モールド部材の表面の凹形状を電子写真感光体の表面に転写して凸形状を形成する工程を有する電子写真感光体の表面加工方法であって、モールド部材の各々の凹形状の体積を凹ｖとし、表面層の各々の凸形状の体積を凸ｖとしたとき、凹ｖ≧１．１５×凸ｖである。【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真感光体の表面加工方法および電子写真感光体の製造方法に関する。

電子写真感光体としては、低価格および高生産性の利点から、光導電性物質（電荷発生物質や電荷輸送物質）として有機材料を用いた感光層（有機感光層）を支持体上に設けてなる有機電子写真感光体が普及している。有機電子写真感光体を、以下単に「電子写真感光体」ともいう。電子写真感光体としては、高感度および材料設計の多様性の利点から、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層してなる積層型感光層を有する電子写真感光体が主流である。

電子写真感光体は、一般的には、帯電工程−露光工程−現像工程−転写工程−クリーニング工程からなる電子写真画像形成プロセスに用いられる。電子写真画像形成プロセスのうち、転写工程後に電子写真感光体に残留する転写残トナーを除去することによって該電子写真感光体の周面をクリーニングするクリーニング工程は、鮮明な画像を得るために重要な工程である。

クリーニング方法としては、クリーニングブレードを電子写真感光体に当接させて該クリーニングブレードと該電子写真感光体との間の隙間を少なくする。そして、トナーのスリ抜けを抑制することによって、転写残トナーを掻き取る方法が、コスト、設計の容易性の利点から主流となっている。

しかしながら、クリーニングブレードを用いるクリーニング方法は、クリーニングブレードと電子写真感光体との摩擦力が大きいため、クリーニングブレードのビビリやメクレが起こりやすい。さらにはブレードのエッジのえぐれや欠けによるクリーニング不良が起こりやすかった。ここで、クリーニングブレードのビビリとは、クリーニングブレードと電子写真感光体の周面との摩擦抵抗が大きくなることによりクリーニングブレードが振動することによって生じる現象である。クリーニングブレードのメクレとは、電子写真感光体の移動方向にクリーニングブレードが反転してしまう現象である。

これらクリーニングブレードの問題は、電子写真感光体の表面層の機械的強度が高くなるほど、すなわち、電子写真感光体の周面が摩耗しにくくなるほど顕著になる。

また、電子写真感光体の表面層は一般的に浸漬塗布法により形成されることが多いが、浸漬塗布法により形成された表面層の表面（すなわち、電子写真感光体の周面）は非常に平滑になる。そのためクリーニングブレードと電子写真感光体の周面との接触面積が大きくなり、クリーニングブレードと電子写真感光体の周面との摩擦抵抗が増大し、上記問題が顕著になる。

従来行われているブラスト法や研磨シートによる粗面化などは表面層を適度に粗くするという観点から、前述のクリーニングブレードとの摩擦力の低減に対して一定の効果は認められるもののさらなる改善が求められている。また、井戸型の凹凸のついたスタンパーを用いて電子写真感光体の表面を圧縮成型加工する技術を開示している（特許文献１参照）。この技術は、独立した凹凸形状を制御性よく電子写真感光体の表面に形成できるという点で、前述の課題を解決するためにより効果的であると考えられる。この方法によれば、電子写真感光体の表面に１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の長さやピッチを有する井戸型の凹凸形状を形成することにより、トナーの離型性が向上する。そして、クリーニングブレードのニップ圧を低減することが可能になり、結果として電子写真感光体の磨耗を減少させることが可能であるとしている。

電子写真感光体の表面に凹形状を形成する場合、モールド部材は凸形状となり形状制御は割と容易であった。

しかしながら、電子写真感光体の表面に凸形状を形成する場合は、モールド部材は凹形状となり電子写真感光体とモールド部材を密着させたときにモールド部材の凹形状内部に残った空気が形状制御を難しくするという問題がある。

特開２００１−０６６８１４号公報

本発明の目的は、凹形状のモールド部材を用いて電子写真感光体の表面に凸形状を形成する場合に、弊害なく所望の形状を形成する方法を提供することである。

本発明は、電子写真感光体の表面と、凹形状を有するモールド部材の表面とを加圧接触させて、該モールド部材の表面の凹形状を該電子写真感光体の表面に転写して凸形状を形成する工程を有する電子写真感光体の表面加工方法であって、
該モールド部材の各々の凹形状の体積を凹ｖとし、該表面層の各々の凸形状の体積を凸ｖとしたとき、
凹ｖ≧１．１５×凸ｖ
であることを特徴とする電子写真感光体の表面加工方法である。

また、本発明は、上記表面加工方法を用いて表面に凸形状を有する電子写真感光体を製造することを特徴とする電子写真感光体の製造方法である。

本発明によれば、弊害なく所望の凸形状を形成する電子写真感光体の表面加工方法および該表面加工方法を用いて凸形状を有する電子写真感光体を製造する電子写真感光体の製造方法が提供される。

電子写真感光体の表面に凸形状を形成するための圧接形状転写加工装置の例を示す図である。 電子写真感光体の製造例で用いたモールド部材を示す図である。

電子写真感光体の表面に独立した凸形状を形成する場合には、モールド部材は凹形状であり、表面層とモールド部材を密着させてもモールド部材の凹形状内部には空気が残留する。空気が残留したまま加圧（加圧接触）すると、モールド部材の凹形状内部に侵入した電子写真感光体の表面はある大きさまでは侵入を続けるが凹形状に密着するところまではいかない。これは空気層が電子写真感光体の表面の侵入によって体積が減り圧力が増加することで電子写真感光体の表面の侵入を阻止するためであると推察される。さらに加圧力を大きくしてほぼ密着するまで加圧すると、電子写真感光体が感度悪化することも分かった。これは過度な加圧により感光層内部で界面剥離が生じるためと推察される。これを抑制して所望の凸形状を得るには、モールド部材の凹形状の体積（凹ｖ）と電子写真感光体の表面の凸形状の体積（凸ｖ）の比を特定の範囲にする必要がある。

具体的には、凹形状の体積を凹ｖとし、凸形状の体積を凸ｖとしたとき、凹ｖと凸ｖの比（凹ｖ／凸ｖ）を１．１５倍以上にすることで、弊害なく所望の凸形状が形成できる。

直径、凹形状の深さ、凸形状の高さは市販のレーザー顕微鏡などを用いて観察することができる。例えば、以下の機器が利用可能である。

（株）キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−９０００、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−９５００、ＶＫ−Ｘ２００、（株）菱化システム製の表面形状測定システムＳｕｒｆａｃｅＥｘｐｌｏｒｅｒＳＸ−５２０ＤＲ型機、オリンパス（株）製の走査型共焦点レーザー顕微鏡ＯＬＳ３０００、レーザーテック（株）製のリアルカラーコンフォーカル顕微鏡オプリテクスＣ１３０。

〈電子写真感光体の表面に凸形状を形成する方法〉
形成するべき凸形状に対応した凹形状を有するモールド部材を電子写真感光体の表面に圧接し、形状転写を行うことにより、電子写真感光体の表面に凸形状を形成することができる。

図１に、電子写真感光体の表面に凸形状を形成するための圧接形状転写加工装置の例を示す。

図１に示す圧接形状転写加工装置によれば、被加工物である電子写真感光体１−１を回転させながら、その表面（周面）に連続的にモールド部材１−２を接触させ、加圧することにより、電子写真感光体１−１の表面に凸形状や平坦形状を形成することができる。

加圧部材１−３の材質としては、例えば、金属、金属酸化物、プラスチック、ガラスなどが挙げられる。これらの中でも、機械的強度、寸法精度、耐久性の観点から、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が好ましい。加圧部材１−３は、その上面にモールド部材が設置される。また、下面側の支持部材（不図示）および加圧システム（不図示）により、支持部材１−４に支持された電子写真感光体１−１の表面に、モールド部材１−２を所定の圧力で接触させることができる。また、支持部材１−４を加圧部材１−３に対して所定の圧力で押し付けてもよいし、支持部材１−４および加圧部材１−３を互いに押し付けてもよい。

図１に示す例は、加圧部材１−３を移動させることにより、電子写真感光体１−１が従動または駆動回転しながら、その表面を連続的に加工する例である。さらに、加圧部材１−３を固定し、支持部材１−４を移動させることにより、または、支持部材１−４および加圧部材１−３の両者を移動させることにより、電子写真感光体１−１の表面を連続的に加工することもできる。

なお、形状転写を効率的に行う観点から、モールド部材１−２や電子写真感光体１−１を加熱することが好ましい。

モールド部材としては、例えば、微細な表面加工された金属や樹脂フィルムや、シリコンウエハーなどの表面にレジストによりパターニングをしたものが挙げられる。また、微粒子が分散された樹脂フィルムや、微細な表面形状を有する樹脂フィルムに金属コーティングを施したものなども挙げられる。

また、電子写真感光体に押し付けられる圧力を均一にする観点から、モールド部材と加圧部材との間に弾性体を設置することが好ましい。

以下に本発明を実施例および比較例によってさらに詳細に説明する。なお、電子写真感光体の製造例中の配合量の「部」は「質量部」を意味する。また、電子写真感光体を、以下単に「電子写真感光体」ともいう。

〈実施例１〉
・電子写真感光体−１の製造例
直径３０ｍｍ、長さ３５７．５ｍｍのアルミニウムシリンダーを支持体（円筒状の支持体）とした。

次に、金属酸化物として酸化亜鉛粒子（比表面積：１９ｍ^２／ｇ、粉体抵抗：４．７×１０^６Ω・ｃｍ）１００部をトルエン５００部と撹拌混合し、これにシランカップリング剤（化合物名：Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、商品名：ＫＢＭ６０２、信越化学工業（株）製）０．８部を添加し、６時間攪拌した。その後、トルエンを減圧留去して、１３０℃で６時間加熱乾燥し、表面処理された酸化亜鉛粒子を得た。

次に、ポリオール樹脂としてブチラール樹脂（商品名：ＢＭ−１、積水化学工業（株）製）１５部およびブロック化イソシアネート（商品名：スミジュール３１７５、住友バイエルンウレタン社製）１５部をメチルエチルケトン７３．５部と１−ブタノール７３．５部の混合溶液に溶解させた。この溶液に前記表面処理された酸化亜鉛粒子８０．８部、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン０．８部（東京化成工業（株）製）を加え、これを直径０．８ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミル装置で２３±３℃雰囲気下で３時間分散した。分散後、シリコーンオイル（商品名：ＳＨ２８ＰＡ、東レダウコーニングシリコーン社製）０．０１部、架橋ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）粒子（商品名：ＴＥＣＨＰＯＬＹＭＥＲＳＳＸ−１０２、積水化成品工業（株）製、平均一次粒径２．５μｍ）を５．６部加えて攪拌し、下引き層用塗布液を調製した。

この下引き層用塗布液を上記支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を４０分間１６０℃で乾燥させて、膜厚が１８μｍの下引き層を形成した。

次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラッグ角２θ±０．２°の７．４°および２８．２°に強いピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶（電荷発生物質）２０部、下記構造式（Ａ）で示されるカリックスアレーン化合物０．２部、

ポリビニルブチラール（商品名：エスレックＢＸ−１、積水化学工業（株）製）１０部、および、シクロヘキサノン６００部を、直径１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、４時間分散処理した。その後、酢酸エチル７００部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を１５分間８０℃で乾燥させることによって、膜厚０．１７μｍの電荷発生層を形成した。

次に、下記構造式（Ｂ）で示される化合物３０部（電荷輸送物質）、下記構造式（Ｃ）で示される化合物６０部（電荷輸送物質）、下記構造式（Ｄ）で示される化合物１０部、ポリカーボネート樹脂（商品名：ユーピロンＺ４００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製、ビスフェノールＺ型のポリカーボネート）１００部、下記構造式（Ｅ）で示されるポリカーボネート（粘度平均分子量Ｍｖ：２００００）０．０２部を、混合キシレン６００部およびジメトキシメタン２００部の混合溶剤に溶解させることによって、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を前記電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を３０分間１００℃で乾燥させることによって、膜厚１８μｍの電荷輸送層を形成した。

次に、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（商品名：ゼオローラＨ、日本ゼオン（株）製）２０部／１−プロパノール２０部の混合溶剤を、ポリフロンフィルター（商品名：ＰＦ−０４０、アドバンテック東洋（株）製）で濾過した。その後、下記構造式（Ｆ）で示される正孔輸送性化合物９０部、

１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン７０部、および、１−プロパノール７０部を上記混合溶剤に加えた。これをポリフロンフィルター（商品名：ＰＦ−０２０、アドバンテック東洋（株）製）で濾過することによって、第二電荷輸送層（保護層）用塗布液を調製した。この第二電荷輸送層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を大気中において６分間５０℃で乾燥させた。その後、窒素中において、支持体（被照射体）を２００ｒｐｍで回転させながら、加速電圧７０ｋＶ、吸収線量８０００Ｇｙの条件で１．６秒間、電子線を塗膜に照射した。引き続いて、窒素中において２５℃から１２５℃まで３０秒かけて昇温させ、塗膜の加熱を行った。電子線照射およびその後の加熱時の雰囲気の酸素濃度は１５ｐｐｍであった。次に、大気中において３０分間１００℃で加熱処理を行うことによって、電子線により硬化された膜厚３μｍの第二電荷輸送層（保護層）を形成した。

このようにして、表面に凸形状を形成する前の円筒状の電子写真感光体（凸形状形成前の電子写真感光体）を作製した。

・モールド部材圧接形状転写による凸形状の形成
図１に示す構成の圧接形状転写加工装置に、モールド部材として図２に示す形状のモールド部材を設置し、作製した凸形状形成前の電子写真感光体に対して表面加工を行った。モールド部材の凹形状は球の一部の形状で一般的な公式により体積を計算できる。また、形成した凸形状も球の一部の形状となる。加工時には、電子写真感光体の表面の温度が１２０℃になるように電子写真感光体およびモールド部材の温度を制御した。２０ＭＰａの圧力で電子写真感光体と加圧部材を押し付けながら、電子写真感光体を周方向に回転させて、電子写真感光体の表面（周面）の全面に凸形状を形成した。モールド部材の凹形状の観察結果は表−１に示す。

このようにして、表面にドーム型の凸形状を有する電子写真感光体を作製した。この電子写真感光体を「電子写真感光体−１」とする。

・電子写真感光体の表面の観察
得られた電子写真感光体（電子写真感光体−１）の表面を、レーザー顕微鏡（（株）キーエンス製、商品名：Ｘ−１００）で５０倍レンズにより拡大観察し、凸形状の高さと直径を得た。

しかしながら、加工後形状が応力緩和によって短時間で変化することがわかっており、凸形状の加工中と加工後の形状の差を調べた。方法として、モールド部材の凹形状の一部に高さの異なる突起を配置し、形状形成後のドーム型の凸形状表面のモールド部材の突起による傷の有無によって、加工中の凸形状の高さを観察した。これと、形状形成後の凸形状の観察結果より、凸形状の変化率を計算し係数とした。

上記観察によってドーム型の凸形状の高さ、直径を求め、加工中の凸形状の体積を計算した。

・感光特性の評価
上記のようにして得られた電子写真感光体は、複写機（ｉｍａｇｅＲＵＮＮＥＲ−ＡＤＶ４０４５、キヤノン（株）製）を改造した評価装置内で、電子写真特性の評価を行った。評価は２３℃５０％ＲＨにおいて、上記装置内の現像位置で初期電位（帯電電位：Ｖｄと露光後電位：ＶＬ）の測定をおこなった。その結果を表２に示す。

〈実施例２〜７、比較例１〜３〉
電子写真感光体−１の製造例において、表１に示す加工圧とモールド部材を用いた以外は、電子写真感光体−１の製造例と同様にして電子写真感光体を作製した。得られた表面に凸形状を有する電子写真感光体を「電子写真感光体−２」〜「電子写真感光体−１０」とする。

それぞれのモールド部材の凹形状の深さ、直径、体積、加工圧、電子写真感光体の加工後の表面の凸形状の高さ、加工中の凸形状の高さ、直径、体積を表１に示す。また、それぞれの凹ｖ、凸ｖ、とその比、電子写真特性（Ｖｄ、ＶＬ）を表２に示す。

Claims (2)

1. 電子写真感光体の表面と、凹形状を有するモールド部材の表面とを加圧接触させて、該モールド部材の表面の凹形状を該電子写真感光体の表面に転写して凸形状を形成する工程を有する電子写真感光体の表面加工方法であって、
   該モールド部材の各々の凹形状の体積を凹ｖとし、該表面層の各々の凸形状の体積を凸ｖとしたとき、
   凹ｖ≧１．１５×凸ｖ
   であることを特徴とする電子写真感光体の表面加工方法。
2. 請求項１の電子写真感光体の表面加工方法を用いて表面に凸形状を有する電子写真感光体を製造することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
   

Images