JP2018025655A - 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
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Abstract
Description
本発明の第一実施形態に係る電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある)の構造を説明する。図1は、第一実施形態に係る感光体1の構造を示す部分断面図である。図1(a)に示すように、感光体1は、導電性基体2と、感光層3とを備える。感光層3は、単層型感光層3cである。図1(a)に示すように、感光層3は導電性基体2上に直接的に配置されてもよい。また、図1(b)に示すように、感光体1は、例えば、導電性基体2と、中間層4(下引層)と、感光層3とを備える。図1(b)に示すように、感光層3は導電性基体2上に間接的に配置されてもよい。図1(b)に示すように、中間層4は、導電性基体2と単層型感光層3cとの間に設けられてもよい。図1(c)に示すように、感光体1は、最表面層として保護層5を備えてもよい。
導電性基体2は、感光体1の導電性基体2として用いることができる限り、特に限定されない。導電性基体2としては、少なくとも表面部が導電性を有する材料で構成される導電性基体を用いることができる。導電性基体2としては、例えば、導電性を有する材料で構成される導電性材料及び導電性材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、又はインジウムが挙げられる。これらの導電性を有する材料の中でも、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。2種以上の組合せとしては、例えば、合金(具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、又は真鍮等)が挙げられる。これらの導電性を有する材料の中でも、感光層3から導電性基体2への電荷の移動が良好であることから導電性、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
感光層3は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。感光層は添加剤を含有してもよい。感光層の厚さは、感光層としての機能を十分に発現できれば、特に限定されない。具体的には、感光層3の厚さは、5μm以上100μm以下であってもよく、10μm以上50μm以下であることが好ましい。
電荷発生剤は、感光体用の電荷発生剤であれば、特に限定されない。電荷発生剤としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム、アモルファスシリコンのような無機光導電材料の粉末、ピリリウム塩、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、又はキナクリドン系顔料が挙げられる。フタロシアニン系顔料としては、例えば、フタロシアニン又はフタロシアニン誘導体が挙げられる。フタロシアニンとしては、例えば、無金属フタロシアニン顔料(より具体的には、X型無金属フタロシアニン(x−H2Pc)等)が挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、例えば、金属フタロシアニン顔料(より具体的には、チタニルフタロシアニン、又はV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン等)が挙げられる。フタロシアニン系顔料の結晶形状については特に限定されず、種々の結晶形状を有するフタロシアニン系顔料が使用される。フタロシアニン顔料の結晶形状としては、例えば、α型、β型、又はY型が挙げられる。電荷発生剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの電荷発生剤のうち、フタロシアニン系顔料が好ましく、X型無金属フタロシアニンがより好ましい。
正孔輸送剤としては、例えば、含窒素環式化合物又は縮合多環式化合物を使用することができる。含窒素環式化合物及び縮合多環式化合物としては、例えば、ジアミン誘導体(より具体的には、ベンジジン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルナフチレンジアミン誘導体、又はN,N,N’,N’−テトラフェニルフェナントリレンジアミン誘導体等);オキサジアゾール系化合物(より具体的には、2,5−ジ(4−メチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等);スチリル系化合物(より具体的には、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等);カルバゾール系化合物(より具体的には、ポリビニルカルバゾール等);有機ポリシラン化合物;ピラゾリン系化合物(より具体的には、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等);ヒドラゾン系化合物;インドール系化合物;オキサゾール系化合物;イソオキサゾール系化合物;チアゾール系化合物;チアジアゾール系化合物;イミダゾール系化合物;ピラゾール系化合物;トリアゾール系化合物が挙げられる。これらの正孔輸送剤のうち、ベンジジン誘導体が好ましく、一般式(2)で表されるベンジジン誘導体(以下、ベンジジン誘導体(2)と記載することがある)がより好ましい。
電子輸送剤としては、例えば、キノン系化合物、ジイミド系化合物、ヒドラゾン系化合物、マロノニトリル系化合物、チオピラン系化合物、トリニトロチオキサントン系化合物、3,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン系化合物、ジニトロアントラセン系化合物、ジニトロアクリジン系化合物、テトラシアノエチレン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、又はジブロモ無水マレイン酸が挙げられる。キノン系化合物としては、例えば、ジフェノキノン系化合物、アゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、ニトロアントラキノン系化合物、又はジニトロアントラキノン系化合物が挙げられる。これらの電子輸送剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂(1)を含む。ポリアリレート樹脂(1)は、一般式(1)で表される。
電荷発生層、電荷輸送層、単層型感光体の感光層及び中間層のうちの少なくとも一つが、電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、各種の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば、劣化防止剤(より具体的には、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、消光剤、又は紫外線吸収剤等)、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、電子アクセプター化合物、ドナー、界面活性剤、又はレベリング剤が挙げられる。これらの添加剤のうち、酸化防止剤を説明する。
第一実施形態に係る感光体は、中間層(例えば、下引き層)を有してもよい。中間層は、例えば、無機粒子及び樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層を介在させると、リーク発生を抑制し得る程度の絶縁状態を維持しつつ、感光体を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、電気抵抗の上昇を抑えることができる。
感光体の製造方法について説明する。感光体の製造方法は、例えば、感光層形成工程を有する。
第二実施形態は画像形成装置に関する。以下、図2を参照して第二実施形態に係る画像形成装置の一態様について説明する。図2は、第二実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。
条件(a):接触現像方式を採用し、像担持体30と現像部46との間に周速(回転速度)差が設けられる。
条件(b):像担持体30の表面電位と、現像バイアスの電位とが以下の数式(b−1)及び数式(b−2)を満たす。
0(V)<現像バイアスの電位(V)<像担持体30の未露光領域の表面電位(V)・・・(b−1)
現像バイアスの電位(V)>像担持体30の露光領域の表面電位(V)>0(V)・・・(b−2)
第三実施形態はプロセスカートリッジに関する。第三実施形態に係るプロセスカートリッジは、第一実施形態に係る感光体を備える。引き続き、図2を参照して、第三実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
(電子輸送剤)
第一実施形態で説明した電子輸送剤(ETM1−1)〜(ETM5−1)を準備した。更に、電子輸送剤(ETM6−1)及び(ETM7−1)を準備した。
第一実施形態で説明した正孔輸送剤(HTM1−1)を準備した。
第一実施形態で説明した電荷発生剤(CGM−1)を準備した。電荷発生剤(CGM−1)は、X型無金属フタロシアニンであった。
第一実施形態で説明したポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−6)及び(R−11)〜(R−12)を準備した。更に、バインダー樹脂(R−7)〜(R−10)を準備した。バインダー樹脂(R−7)〜(R−10)は、それぞれ下記化学式(R−7)〜(R−10)で表される繰返し単位を有する。
[感光体(A−1)の製造]
以下、実施例1に係る感光体(A−1)の製造について説明する。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−2)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−2)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−3)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−3)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−4)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−4)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−5)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−5)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−6)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−6)を作製した。
電子輸送剤(ETM1−1)の代わりに電子輸送剤(ETM3−1)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−7)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−2)を用いた以外は、感光体(A−7)と同様の手法により、感光体(A−8)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−3)を用いた以外は、感光体(A−7)と同様の手法により、感光体(A−9)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−4)を用いた以外は、感光体(A−7)と同様の手法により、感光体(A−10)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−5)を用いた以外は、感光体(A−7)と同様の手法により、感光体(A−11)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−6)を用いた以外は、感光体(A−7)と同様の手法により、感光体(A−12)を作製した。
電子輸送剤(ETM1−1)の代わりに電子輸送剤(ETM4−1)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−13)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−2)を用いた以外は、感光体(A−13)と同様の手法により、感光体(A−14)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−3)を用いた以外は、感光体(A−13)と同様の手法により、感光体(A−15)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−4)を用いた以外は、感光体(A−13)と同様の手法により、感光体(A−16)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−5)を用いた以外は、感光体(A−13)と同様の手法により、感光体(A−17)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−6)を用いた以外は、感光体(A−13)と同様の手法により、感光体(A−18)を作製した。
電子輸送剤(ETM3−1)の代わりに電子輸送剤(ETM2−1)を用いた以外は、感光体(A−10)と同様の手法により、感光体(A−19)を作製した。
電子輸送剤(ETM4−1)の代わりに電子輸送剤(ETM5−1)を用いた以外は、感光体(A−16)と同様の手法により、感光体(A−20)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−11)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−21)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−12)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(A−22)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−7)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(B−1)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−8)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(B−2)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−9)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(B−3)を作製した。
ポリアリレート樹脂(R−1)の代わりにポリアリレート樹脂(R−10)を用いた以外は、感光体(A−1)と同様の手法により、感光体(B−4)を作製した。
電子輸送剤(ETM1−1)の代わりに電子輸送剤(ETM6−1)を用いた以外は、感光体(B−3)と同様の手法により、感光体(B−5)を作製した。
電子輸送剤(ETM1−1)の代わりに電子輸送剤(ETM7−1)を用いた以外は、感光体(B−3)と同様の手法により、感光体(B−6)を作製した。
電子輸送剤(ETM1−1)の代わりに電子輸送剤(ETM6−1)を用いた以外は、感光体(A−3)と同様の手法により、感光体(B−7)を作製した。
電子輸送剤(ETM1−1)の代わりに電子輸送剤(ETM7−1)を用いた以外は、感光体(A−3)と同様の手法により、感光体(B−7)を作製した。
(ビッカース硬度の測定)
得られた感光体(A−1)〜(A−24)及び感光体(B−1)〜(B−8)の各々に対して、感光層(単層型感光層)のビッカース硬度を測定した。感光層のビッカース硬度は、日本工業規格(JIS)Z2244に準拠する方法で測定した。ビッカース硬度の測定には、硬度計(株式会社マツザワ(旧 松沢精機株式会社)製「マイクロビッカース硬度計 DMH−1型」)を用いた。ビッカース硬度の測定は、温度23℃、ダイヤモンド圧子の荷重(試験力)10gf、試験力に到達するまでの所要時間5秒、ダイヤモンド圧子の接近速度2mm/秒及び試験力の保持時間1秒の条件で行った。測定されたビッカース硬度を、表1及び表2に示す。
得られた感光体(A−1)〜(A−24)及び感光体(B−1)〜(B−8)の各々に対して、感光層(単層型感光層)の引っ掻き深さを測定した。引っ掻き深さは、JIS K5600−5−5(日本工業規格K5600:塗料一般試験方法、第5部:塗膜の機械的性質、第5節:引っ掻き硬度(荷重針法))で規定される引っ掻き装置200を用いて測定した。
第一ステップでは、感光体1の長手方向が固定台201の長手方向と平行になるように、感光体1を固定台201の上面201aに固定した。感光体1の中心軸L2(回転軸)方向が感光体1の長手方向に相当していた。つまり、感光体1の長手方向が固定台201の長手方向と平行になるように感光体1は取り付けられた。なお、感光体1がシート状である場合には、感光体1の長辺方向が感光体1の長手方向に相当する。
第二ステップでは、引っ掻き針203を感光層3の表面3aに対して垂直に当接させた。図3に加えて、図4及び図5を参照して、ドラム状の感光体1の感光層3の表面3aに、引っ掻き針203を垂直に当接させる方法を説明する。
第三ステップでは、引っ掻き針203を感光層3の表面3aに対して垂直に当接させた状態で、引っ掻き針203から感光層3に10gの荷重Wを付与した。具体的には、分銅皿208に10gの分銅209を載せた。この状態で、固定台201を移動させた。具体的には、定速モーターを駆動させ、レール部207に沿って、固定台201の長手方向(X軸方向)に水平に移動させた。すなわち、固定台201の一端201bを、第一位置N1から第二位置N2まで移動させた。また、第二位置N2は、第一位置N1に対して、固定台201の長手方向であって固定台201が2つの軸支持部205から離間する方向の下流側に位置していた。固定台201の長手方向への移動に伴い、感光体1も、固定台201の長手方向へ水平に移動した。固定台201及び感光体1の移動速度は、30mm/分であった。固定台201及び感光体1の移動距離は、30mmであった。なお、固定台201及び感光体1の移動距離は、第一位置N1及び第二位置N2の間の距離D1-2に相当していた。固定台201及び感光体1が移動した結果、引っ掻き針203によって感光体1の感光層3の表面3aに引っ掻き傷Sが形成された。図3〜図5に加えて図6を参照して、引っ掻き傷Sを説明する。図6は、感光層3の表面3aに形成された引っ掻き傷Sを示す。引っ掻き傷Sは、固定台201の上面201a及び接線A2に対して、それぞれ垂直に形成された。また、引っ掻き傷Sは、図5に示す線L3を通るように形成された。線L3は複数の当接点P2から構成される線である。線L3は、固定台201の上面201a及び感光体1の中心軸L2に対して、それぞれ平行であった。線L3は、引っ掻き針203の中心軸A1に対して垂直(90°)であった。
第四ステップでは、引っ掻き傷Sの最大深さDsmaxである引っ掻き深さを測定した。具体的には、感光体1を固定台201から取り外した。三次元干渉顕微鏡(Bruker社販売「WYKO NT−1100」)を用いて、感光体1の感光層3に形成された引っ掻き傷Sを倍率5倍で観察し、引っ掻き傷Sの深さDsを測定した。引っ掻き傷Sの深さDsは、接線A2から、引っ掻き傷Sの谷部までの距離に相当していた。引っ掻き傷Sの深さDsのうち最大深さDsmaxを、引っ掻き深さとした。
(耐かぶり性の評価)
得られた感光体(A−1)〜(A−24)及び感光体(B−1)〜(B−8)の各々に対して、形成される画像における耐かぶり性を評価した。評価機として、画像形成装置(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「モノクロプリンターFS−1300D」の改造機)を用いた。この画像形成装置は、接触現像方式及びクリーナーレス方式を採用する。この画像形成装置では、現像部が感光体上に残留しているトナーを清掃する。用紙として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社販売「京セラドキュメントソリューションズブランド紙VM−A4」(A4サイズ)を使用した。評価機による評価には、一成分現像剤(試作品)を使用した。
評価A:かぶり濃度が0.010以下である。
評価B:かぶり濃度が0.010より大きく、0.020以下である。
評価C:かぶり濃度が0.020より大きい。
表1及び表2中、欄「バインダー樹脂の種類」のR−1〜R−12は、各々、ポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−12)を示す。欄「電子輸送剤の種類」のETM1−1〜6−1は、各々、電子輸送剤(ETM1−1)〜(ETM6−1)を示す。
2 導電性基体
3 感光層
3c 単層型感光層
4 中間層
5 保護層
Claims (14)
- 導電性基体と、感光層とを備える電子写真感光体であって、
前記感光層は、単層型感光層であり、
前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
前記バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂を含み、
前記ポリアリレート樹脂は、一般式(1)で表され、
前記感光層の引っ掻き深さは、0.50μm以下であり、
前記感光層のビッカース硬度は、17.0HV以上である、電子写真感光体。
r、s、t、及びuは、何れも0以上の整数を表し、
r+s+t+u=100であり、
r+t=s+uであり、
s/(s+u)は、0.00以上0.70以下であり、
krは、2又は3を表し、
ktは、2又は3を表し、
X及びYは、各々独立に、化学式(1−1)、化学式(1−2)、化学式(1−3)、化学式(1−4)、化学式(1−5)、化学式(1−6)、又は化学式(1−7)で表される二価の基を表す。
- 前記電子輸送剤は、一般式(ETM1)、一般式(ETM2)、一般式(ETM3)、一般式(ETM4)、又は一般式(ETM5)で表される化合物を含む、請求項1に記載の電子写真感光体。
R1及びR2は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
前記一般式(ETM2)中、
R12は、ハロゲン原子を有してもよい炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
前記一般式(ETM3)中、
R3及びR4は、各々独立に、1又は複数の炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
前記一般式(ETM4)中、
R5及びR6は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
R7は、1又は複数のハロゲン原子を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
前記一般式(ETM5)中、
R8、R9、及びR10は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
R11は、1又は複数のハロゲン原子を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表す。 - 前記一般式(1)中、
X及びYは、前記化学式(1−1)、前記化学式(1−3)、前記化学式(1−4)、前記化学式(1−5)、前記化学式(1−6)、又は前記化学式(1−7)で表される前記二価の基を表し、
XとYとは、互いに異なり、
kr及びktは3を表す、請求項1又は2に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(1)中、
s/(s+u)は、0.30以上である、請求項1〜3の何れか一項に記載の電子写真感光体。 - 前記引っ掻き深さは、0.35μm以下である、請求項1〜4の何れか一項に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(ETM1)中、
R1及びR2は、炭素原子数1以上5以下のアルキル基を表し、
前記一般式(ETM2)中、
R12は、ハロゲン原子を有する炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
前記一般式(ETM3)中、
R3及びR4は、各々独立に、複数の炭素原子数1以上2以下のアルキル基を有するフェニル基を表し、
前記一般式(ETM4)中、
R5及びR6は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
R7は、1つのハロゲン原子を有するフェニル基を表し、
前記一般式(ETM5)中、
R8、R9、及びR10は、各々独立に、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
R11は、複数のハロゲン原子を有してもよいフェニル基を表す、請求項2に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(2)中、
R21、R22、R23、R24、R25、及びR26は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
p、q、v、w、m、及びnは1を表す、請求項7に記載の電子写真感光体。 - 前記電荷発生剤は、X型無金属フタロシアニンである、請求項1〜8の何れか一項に記載の電子写真感光体。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載の電子写真感光体を備える、プロセスカートリッジ。
- 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電部と、
帯電された前記像担持体の前記表面を露光して、前記像担持体の前記表面に静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像部と、
前記トナー像を前記像担持体から記録媒体へ転写する転写部と
を備える画像形成装置であって、
前記像担持体は、請求項1〜9の何れか一項に記載の電子写真感光体であり、
前記帯電部の帯電極性は、正極性であり、
前記転写部は、前記像担持体の前記表面と前記記録媒体とが接触しながら前記トナー像を前記記録媒体に転写する、画像形成装置。 - 前記現像部は、前記像担持体の前記表面と接触しながら、前記静電潜像を前記トナー像として現像する、請求項11に記載の画像形成装置。
- 前記現像部は、前記像担持体の前記表面を清掃する、請求項11又は12に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部は、帯電ローラーである、請求項11〜13の何れか一項に記載の画像形成装置。
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