JP2019061132A - 電子写真感光体、その製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents

電子写真感光体、その製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 Download PDF

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Abstract

【課題】繰り返し使用時の画像スジを抑制し、かつ良好な電気特性を発現する電子写真感光体を提供する。【解決手段】電子写真感光体の表面層が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、特定の構造を有する化合物との共重合体である硬化物を含有する。【選択図】なし

Description

本発明は電子写真感光体、該電子写真感光体の製造方法、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
電子写真装置に搭載される電子写真感光体には、有機光導電性物質(電荷発生物質)を含有する有機電子写真感光体(以下、「電子写真感光体」という)があり、これまで幅広い検討がなされてきた。近年、電子写真感光体の耐久性を向上させることが求められており、電子写真感光体の表面層に連鎖重合性官能基を有する化合物を重合させた硬化物を含有させる技術が知られている(特許文献1および2)。
このような技術を用いた電子写真感光体は、耐久性が向上する一方で、繰り返し使用時の画質に課題があった。特に、電子写真感光体の表面の潤滑性が不足することで発生するスジ状の画像不良(画像スジ)が課題であった。そのため、最近では、電子写真感光体の表面の材料や物性等を改良する技術が検討されている。特許文献3には、表面層に長鎖アルキル基を有する化合物を含有させた電子写真感光体が記載されており、これらの電子写真感光体では、繰り返し使用時に電子写真感光体の表面の潤滑性が低下することで発生する画像スジが抑制されている。
特開2000−66425号公報 特開2006−178351号公報 特開2016−90593号公報
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献3に記載の電子写真感光体では、繰り返し使用時に電位変動による画像濃度変化が発生した。そのため、これらの電子写真感光体においては、使用初期から繰り返し使用時にわたり安定した良好な電気特性を発現することが課題であった。したがって、本発明の目的は、繰り返し使用時に、画像スジを抑制し、かつ良好な電気特性を発現する電子写真感光体、ならびに該電子写真感光体の製造方法を提供することにある。さらには、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明にかかる電子写真感光体は、支持体、感光層および表面層をこの順に有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の表面層が、硬化物を含有し、該硬化物が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、下記式(1)で示される化合物との共重合体であることを特徴とする。
Figure 2019061132
式(1)中、nは1以上の整数であり、Xは炭素数7以上のアルカン又は炭素数7以上の下記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。
Figure 2019061132
式(2)中、mは0以上の整数である。RおよびRはアルキル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。また、RおよびRは同一であっても異なっていてもよい。
また、本発明にかかる電子写真感光体の製造方法は、支持体、感光層および表面層をこの順に有する電子写真感光体の製造方法であって、該製造方法が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、下記式(1)で示される化合物を含有する表面層用塗布液を調製する工程、該表面層用塗布液の塗膜を形成する工程、ならびに、該塗膜を硬化させることによって該電子写真感光体の表面層を形成する工程を有することを特徴とする。
Figure 2019061132
式(1)中、nは1以上の整数であり、Xは炭素数7以上のアルカン又は炭素数7以上の下記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。
Figure 2019061132
式(2)中、mは0以上の整数である。RおよびRはアルキル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。また、RおよびRは同一であっても異なっていてもよい。
また、本発明にかかるプロセスカートリッジは、上記電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
また、本発明にかかる電子写真装置は、上記電子写真感光体、ならびに帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有することを特徴とする。
本発明によれば、繰り返し使用時に、画像スジを抑制し、かつ良好な電気特性を発現する電子写真感光体、ならびに、該電子写真感光体の製造方法が提供される。また、本発明によれば、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置が提供される。
本発明に係る電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す図である。 本発明に係る電子写真感光体の層構成の一例を説明するための図である。 本発明に係る電子写真感光体の表面に凹形状部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。 本発明に係る実施例および比較例で用いたモールドを示す上面図および断面図である。
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る電子写真感光体は、支持体、感光層および表面層をこの順に有する電子写真感光体であって、該表面層が、硬化物を含有し、該硬化物が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、下記式(1)で示される化合物との共重合体であることを特徴とする。
Figure 2019061132
式(1)中、nは1以上の整数であり、Xは炭素数7以上のアルカン又は炭素数7以上の下記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。
Figure 2019061132
式(2)中、mは0以上の整数である。RおよびRはアルキル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。また、RおよびRは同一であっても異なっていてもよい。
本発明者らは、上記特徴を有することにより、本発明の効果が発現する理由を、以下のように推測している。
電子写真感光体の繰り返し使用時に発生する画像スジは、現像剤を構成する物質等が電子写真感光体の表面に融着することにより、クリーニング手段(クリーニングブレード等)の挙動が不安定になることによるものと推測される。特許文献1および2に記載の電子写真感光体では、上記理由により画像スジが発生するものと推測している。
特許文献3に記載の電子写真感光体では、電子写真感光体の表面層に炭素数8以上19以下のアルキル基(長鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート化合物を含有させている。長鎖アルキル基の影響で電子写真感光体表面の潤滑性が向上し、クリーニング手段の挙動が安定になり、画像スジの発生が抑えられると考えられる。
また、この化合物は、連鎖重合性をもつアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する。そのため、表面層を構成する架橋構造にまで長鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート化合物が取り込まれ、表面層の深さ方向の内部にまで存在することが可能になり、繰り返し使用時でも画像スジの発生を十分に抑えられると考えられる。
一方で、特許文献3に記載の電子写真感光体では、繰り返し使用時に電位変動による画像濃度変化が発生した。繰り返し使用時の電位変動は、表面層内部における電荷の滞留により発生するものと推測される。この電子写真感光体の表面層には、長鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート化合物同士の重合物が含有されていると考えられる。この重合物は正孔輸送性をもたないため、表面層内部における電荷の滞留を引き起こしてしまうと推測される。
これに対して、本願発明で採用した前記式(1)で示される化合物は、炭素数7以上の飽和炭化水素部位を有している。そのため、電子写真感光体表面の潤滑性が向上し、画像スジの発生を抑制することができる。さらに、前記式(1)で示される化合物は、連鎖重合性をもつアリルエステル基を有している。そのため、表面層を構成する架橋構造に該化合物が取り込まれ、表面層の深さ方向の内部にまで存在することが可能になり、繰り返し使用時でも、該化合物がクリーニング手段により完全に削り取られることはなく、画像スジの発生を十分に抑えられると考えられる。
さらに、アリルエステル基は、アクリロイルオキシ基ならびにメタクリロイルオキシ基と共重合させた場合、特異な重合性を示す。具体的には、アリルエステル基は、アリルエステル基同士での反応をほとんどおこさず、アクリロイルオキシ基ならびにメタクリロイルオキシ基との反応が支配的になる。そのため、本願発明の電子写真感光体の表面層には、前記式(1)で示される化合物同士の重合物がほとんど含有されず、表面層内部における電荷の滞留が引き起こされないため、繰り返し使用時の電位変動を抑えることができる。
以上のメカニズムのように、各構成が相乗的に効果を及ぼし合うことによって、本発明の効果を達成することが可能となる。
前記式(1)で示される化合物のXは、炭素数7以上のアルカン又は炭素数7以上の前記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。X中の炭素数が7以上であると、電子写真感光体表面の潤滑性が向上し、画像スジの発生を抑制することができる。好ましくは、Xは炭素数7以上19以下のアルカン又は炭素数7以上19以下の前記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。さらに好ましくは、Xは炭素数9以上14以下のアルカン又は炭素数9以上14以下の前記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。この場合には、より良好な電気特性が得られる。
前記式(1)で示される化合物のnは、化合物中に含まれるアリルエステル基数を示す。好ましくは、nは1又は2である。さらに好ましくは、nは1である。この場合には、より良好な電気特性が得られる。
前記式(1)で示される化合物の含有量は、前記アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物の質量に対して5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
以下に、前記式(1)で示される化合物の具体例(例示化合物)を挙げるが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
Figure 2019061132
Figure 2019061132
前記式(1)で示される化合物との共重合体を構成する、前記アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物は、下記式(3)で示される化合物であることが好ましい。この場合には、より良好な電気特性が得られる。
Figure 2019061132
式(3)中、Aは正孔輸送性基を示す。Pはアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。aは、2から4の整数を示す。また、Pは同一であっても異なっていてもよい。該AのPとの結合部位を水素原子に置き換えた水素付加物は、下記式(4)、又は下記式(5)で示される。
Figure 2019061132
式(4)中、R、RおよびRは置換基として炭素数1から6のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R、RおよびRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Figure 2019061132
式(5)中、R、R、RおよびR10は置換基として炭素数1から6のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R、R、RおよびR10はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
前記硬化物は、前記アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物、前記式(1)で示される化合物、および、シロキサン変性アクリル化合物の共重合体であることが好ましい。これにより、電子写真感光体表面の潤滑性がさらに向上し、より良好な画像スジの抑制効果が得られる。シロキサン変性アクリル化合物とは、アクリル重合体に側鎖としてシロキサンが導入された化合物であり、例えばアクリル系単量体とアクリル基を有するシロキサンとを共重合させることにより得られる。購入可能なシロキサン変性アクリル化合物としては、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−3550などが挙げられる。シロキサン変性アクリル化合物の含有量は、前記アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と前記式(1)で示される化合物の合計質量に対して0.5質量%以上5質量%以下であることが好ましい。
また、表面層には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤、等の添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。
表面層の平均膜厚は0.5μm以上10μm以下であることが好ましい。さらには1μm以上7μm以下であることがより好ましい。
表面層は、以下の工程を経て形成することができる。アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、前記式(1)で示される化合物を含有する表面層用塗布液を調製する工程、該表面層用塗布液の塗膜を形成する工程、ならびに、該塗膜を硬化させる工程。
表面層用塗布液の調製に用いる溶剤としては、表面層の下に設けられる層を溶解しない溶剤を使用することが好ましい。より好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール等のアルコール系溶剤である。
表面層用塗布液の塗膜を形成する塗布方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布、ロール塗布、ダイ塗布、ブレード塗布、カーテン塗布、ワイヤーバー塗布、リング塗布等が挙げられる。これらの中でも、効率性および生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
表面層用塗布液の塗膜を硬化させる方法としては、熱、紫外線、又は電子線によって硬化させる方法が挙げられる。表面層の強度、電子写真感光体の耐久性を維持するためには、紫外線又は電子線を用いて硬化させることが好ましい。
電子線を用いて重合させると、非常に緻密(高密度)な硬化物(3次元架橋構造)が得られ、より高い耐久性を有する表面層が得られるため、好ましい。電子線を照射する場合、加速器としては、例えば、スキャニング型、エレクトロカーテン型、ブロードビーム型、パルス型、ラミナー型等が挙げられる。
電子線を用いる場合、電子線の加速電圧は、重合効率を損なわずに電子線による材料特性劣化を抑制できる観点から、120kV以下であることが好ましい。また、表面層用塗布液の塗膜の表面での電子線吸収線量は、1kGy以上50kGy以下であることが好ましく、5kGy以上10kGy以下であることがより好ましい。
また、電子線を用いて上記塗膜を硬化(重合)させる場合、酸素による重合阻害作用を抑制する目的で、不活性ガス雰囲気中で電子線を照射した後、不活性ガス雰囲気中で加熱することが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムが挙げられる。
また、紫外線又は電子線の照射後に、電子写真感光体を100℃以上170℃以下に加熱することが好ましい。こうすることで、さらに高い耐久性を有し、画像不良を抑制する表面層が得られる。
次に本発明に係る電子写真感光体の構成について説明する。また、該電子写真感光体の各構成を説明すると共に、その製造方法についても説明する。
[電子写真感光体]
本発明に係る電子写真感光体は、支持体と、感光層と、表面層(保護層)とをこの順に有することを特徴とする。
図2は、電子写真感光体の層構成の一例を示す図である。図2中、電子写真感光体は、支持体21、下引き層22、電荷発生層23、電荷輸送層24、および、保護層25を有する。この場合、電荷発生層23および電荷輸送層24が感光層を構成し、保護層25が表面層である。
本発明に係る電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、乾燥させる方法が挙げられる。このときの塗布方法としては、上述の塗布方法が挙げられ、効率性および生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
以下、支持体および各層について説明する。
<支持体>
本発明において、電子写真感光体は支持体を有する。本発明において、支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状等が挙げられる。中でも、円筒状支持体であることが好ましい。また、支持体の表面に、陽極酸化等の電気化学的な処理や、ブラスト処理、切削処理等を施してもよい。
支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラス等が好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレスや、これらの合金等が挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製支持体であることが好ましい。
また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合又は被覆する等の処理によって、導電性を付与してもよい。
<導電層>
本発明において、支持体の上に、導電層を設けてもよい。導電層を設けることで、支持体表面の傷や凹凸を隠蔽することや、支持体表面における光の反射を制御することができる。
導電層は、導電性粒子と、樹脂と、を含有することが好ましい。
導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラック等が挙げられる。
金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス等が挙げられる。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀等が挙げられる。
これらの中でも、導電性粒子として、金属酸化物を用いることが好ましく、特に、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛を用いることがより好ましい。
導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の表面をシランカップリング剤等で処理したり、金属酸化物にリンやアルミニウム等の元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
また、導電性粒子は、芯材粒子と、その粒子を被覆する被覆層とを有する積層構成としてもよい。芯材粒子としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛等が挙げられる。被覆層としては、酸化スズ等の金属酸化物が挙げられる。
また、導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その体積平均粒子径が、1nm以上500nm以下であることが好ましく、3nm以上400nm以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等が挙げられる。
また、導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子、酸化チタン等の隠蔽剤等をさらに含有してもよい。
導電層の平均膜厚は、1μm以上50μm以下であることが好ましく、3μm以上40μm以下であることが特に好ましい。
導電層は、上述の各材料および溶剤を含有する導電層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。導電層用塗布液中で導電性粒子を分散させるための分散方法としては、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。
<下引き層>
本発明において、支持体又は導電層の上に、下引き層を設けてもよい。下引き層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。
下引き層は、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層を形成してもよい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂等が挙げられる。
重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素−炭素二重結合基等が挙げられる。
また、下引き層は、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子等をさらに含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。
電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物等が挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上述の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。
金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素等が挙げられる。金属としては、金、銀、アルミ等が挙げられる。
また、下引き層は、添加剤をさらに含有してもよい。
下引き層の平均膜厚は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上40μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
下引き層は、上述の各材料および溶剤を含有する下引き層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥および/又は硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。
<感光層>
電子写真感光体の感光層は、主に、(1)積層型感光層と、(2)単層型感光層とに分類される。(1)積層型感光層は、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、を有する。(2)単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する感光層である。
(1)積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
(1−1)電荷発生層
電荷発生層は、電荷発生物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料等が挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層の全質量に対して、40質量%以上85質量%以下であることが好ましく、60質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルブチラール樹脂がより好ましい。
また、電荷発生層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤をさらに含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、等が挙げられる。
電荷発生層の平均膜厚は、0.1μm以上1μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.4μm以下であることがより好ましい。
電荷発生層は、上述の各材料および溶剤を含有する電荷発生層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。
(1−2)電荷輸送層
電荷輸送層は、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
電荷輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂等が挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有量は、電荷輸送層の全質量に対して、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。
電荷輸送物質と樹脂との含有量比(質量比)は、4:10〜20:10が好ましく、5:10〜12:10がより好ましい。
また、電荷輸送層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤等の添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。
電荷輸送層の平均膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、8μm以上40μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
電荷輸送層は、上述の各材料および溶剤を含有する電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤又は芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
(2)単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂および溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、上記「(1)積層型感光層」における材料の例示と同様である。
<表面層(保護層)>
表面層である保護層は、上述したように表面層用塗布液を調製する工程、表面層用塗布液の塗膜を感光層上に形成する工程、該塗膜を硬化させることによって表面層を形成する工程を経て形成することができる。
[電子写真感光体の表面に凹形状部を形成する方法]
電子写真感光体に接触させるクリーニングブレードの挙動をより安定化させる目的で、電子写真感光体の表面層に凹形状部又は凸形状部を設けることがより好ましい。
上記凹形状部又は凸形状部は、電子写真感光体の表面の全域に形成されていてもよいし、電子写真感光体の表面の一部分に形成されていてもよい。凹形状部又は凸形状部が電子写真感光体の表面の一部分に形成されている場合は、少なくともクリーニングブレードとの接触領域の全域には凹形状部又は凸形状部が形成されていることが好ましい。
凹形状部を形成する場合は、形成するべき凹形状部に対応した凸部を有するモールドを圧接し、形状転写を行うことにより、凹形状部を形成することができる。
図3に、電子写真感光体の表面に凹形状部を形成するための圧接形状転写加工装置の例を示す。
図3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51を回転させながら、その表面(周面)に連続的にモールド52を接触させ、加圧することにより、電子写真感光体51の表面に凹形状部や平坦部を形成することができる。
加圧部材53の材質としては、例えば、金属、金属酸化物、プラスチック、ガラス等が挙げられる。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53は、その上面にモールド52が設置される。また、下面側に設置される支持部材(不図示)および加圧システム(不図示)により、支持部材54に支持された電子写真感光体51の表面に、モールド52を所定の圧力で接触させることができる。また、支持部材54を加圧部材53に対して所定の圧力で押し付けてもよいし、支持部材54および加圧部材53を互いに押し付けてもよい。
図3に示す例は、加圧部材53を電子写真感光体51の軸方向と垂直な方向に移動させることにより、電子写真感光体51が従動又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53を固定し、支持部材54を電子写真感光体51の軸方向と垂直な方向に移動させることにより、又は、支持部材54および加圧部材53の両者を移動させることにより、電子写真感光体51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52や電子写真感光体51を加熱することが好ましい。
モールド52としては、例えば、以下のものが挙げられる。微細な表面加工された金属や樹脂フィルム、シリコンウエハー等の表面にレジストによりパターニングをしたもの、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。
また、電子写真感光体51に押し付けられる圧力を均一にする観点から、モールド52と加圧部材53との間に弾性体を設置することが好ましい。
[プロセスカートリッジ、電子写真装置]
本発明に係るプロセスカートリッジは、これまで述べてきた電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
また、本発明に係る電子写真装置は、これまで述べてきた電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有することを特徴とする。
図1に、電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成の一例を示す。
1は円筒状の電子写真感光体であり、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。電子写真感光体1の表面は、帯電手段3により、正又は負の所定電位に帯電される。なお、図においては、ローラ型帯電部材によるローラ帯電方式を示しているが、コロナ帯電方式、近接帯電方式、注入帯電方式等の帯電方式を採用してもよい。帯電された電子写真感光体1の表面には、露光手段(不図示)から露光光4が照射され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成された静電潜像は、現像手段5内に収容されたトナーで現像され、電子写真感光体1の表面にはトナー像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成されたトナー像は、転写手段6により、転写材7に転写される。トナー像が転写された転写材7は、定着手段8へ搬送され、トナー像の定着処理を受け、電子写真装置の外へプリントアウトされる。電子写真装置は、転写後の電子写真感光体1の表面に残ったトナー等の付着物を除去するための、クリーニング手段9を有していてもよい。また、クリーニング手段を別途設けず、上記付着物を現像手段等で除去する、所謂、クリーナーレスシステムを用いてもよい。電子写真装置は、電子写真感光体1の表面を、前露光手段(不図示)からの前露光光10により除電処理する除電機構を有していてもよい。また、本発明のプロセスカートリッジ11を電子写真装置本体に着脱するために、レール等の案内手段12を設けてもよい。
本発明の電子写真感光体は、レーザービームプリンター、LEDプリンター、複写機、ファクシミリ、および、これらの複合機等に用いることができる。
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
(実施例1)
直径30mm、長さ357.5mm、肉厚1mmのアルミニウムシリンダーを支持体(導電性支持体)とした。
次に、酸化亜鉛粒子(比表面積:19m/g、粉体抵抗:4.7×10Ω・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。シランカップリング剤としては、信越化学工業(株)製のKBM602(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)を用いた。
次に、ポリオール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(重量平均分子量:40000、商品名:BM−1、積水化学工業(株)製)15部を用意した。また、ブロック化イソシアネート(商品名:スミジュール3175、住化コベストロウレタン(株)(旧:住化バイエルウレタン(株))製)15部を用意した。これら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。この溶液に上記表面処理された酸化亜鉛粒子80.8部、および2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン(東京化成工業(株)製)0.8部を加え、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(株)製)0.01部、および架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(商品名:TECHPOLYMER SSX−103、積水化成品工業(株)製、平均一次粒径3μm)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アルミニウムシリンダー上に浸漬塗布して塗膜を形成し、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線回折のブラッグ角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を用意した。このヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶20部、下記式(A)で示される化合物0.2部、ポリビニルブチラール樹脂(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部を混合した。この混合物を、直径1mmガラスビーズを用いたサンドミル装置で4時間分散した。その後、酢酸エチル700部を加え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て塗膜を形成し、得られた塗膜を温度80℃のオーブンで15分間加熱乾燥することにより、膜厚が0.17μmの電荷発生層を形成した。
Figure 2019061132
次に、電荷輸送物質として、下記式(B)で示される化合物30部、下記式(C)で示される化合物60部、下記式(D)で示される化合物10部を用意した。また、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)100部を用意した。さらに、下記式(E)で示される構造単位を有するポリカーボネート(粘度平均分子量Mv:20000)0.02部を用意した。これらを、混合キシレン600部およびジメトキシメタン200部の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。
Figure 2019061132
(式(E)中、0.95および0.05は2つの構造単位のモル比(共重合比)である。)
次に、上記例示化合物(No.3)14部および下記式(F)で示される正孔輸送性化合物56部を用意した。また、ポリテトラフルオロエチレン粒子(ルブロンL−2、ダイキン工業(株)製)30部およびフッ素原子含有樹脂(商品名:GF300、東亜合成(株)製)1.5部を用意した。これらと1−プロパノール100部および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)100部を混合した後、超高速分散機でこの溶液を分散処理した。その後ポリフロンフィルター(商品名:PF−060、アドバンテック東洋(株)製)でこの溶液を濾過することによって、表面層用塗布液を調製した。
Figure 2019061132
この表面層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布して塗膜を形成した。得られた塗膜を5分間50℃で乾燥させた。次に、窒素雰囲気下にて、加速電圧70kV、ビーム電流5.0mAの条件で支持体(被照射体)を200rpmの速度で回転させながら、1.5秒間電子線を塗膜に照射した。その後、塗膜の温度が25℃から140℃になるまで15秒かけて昇温させ、塗膜を硬化させた。なお、このときの電子線の吸収線量を測定したところ、15kGyであり、電子線照射から、その後の加熱処理までの酸素濃度は16ppm以下であった。次に、大気中において、塗膜の温度が25℃になるまで自然冷却した後、15分間100℃で加熱処理を行い、膜厚5μmの表面層(保護層)を形成した。
このようにして、保護層を有する凹部形成前の電子写真感光体を作製した。
次に、圧接形状転写加工装置に型部材(モールド)を設置し、作製した凹部形成前の電子写真感光体に対して表面加工を行った。
具体的には、概ね図3に示す構成の圧接形状転写加工装置に、図4に示すモールドを設置し、作製した凹形状部形成前の電子写真感光体に対して表面加工を行った。図4は、実施例および比較例で用いたモールドを示す図であり、図4(a)はモールドの概略を示す上面図である。また、図4(b)はモールドの凸部の電子写真感光体の軸方向の概略断面図(図4(a)のS−S’断面の断面図)である。さらに、図4(c)はモールドの凸部の電子写真感光体の周方向の断面図(図4(a)のT−T’断面の断面図)である。図4に示されるモールドは、最大幅X:50μm、最大長さY:75μm、面積率56%、高さH:4μmの凸形状である。ここで、最大幅はモールド上の凸部を上から見たときの電子写真感光体の軸方向の最大幅のことであり、最大長さはモールド上の凸部を上から見たときの電子写真感光体の周方向の最大長さのことである。なお、面積率とは、モールドを上から見たときに表面全体に占める凸部の面積の比率である。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の温度を制御した。さらに、7.0MPaの圧力で電子写真感光体と加圧部材をモールドに押し付けながら、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層(周面)の全面に凹形状部を形成した。このようにして、電子写真感光体を製造した。
得られた電子写真感光体の表面を、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、電子写真感光体の表面に設けられた凹形状部の観察を行った。観察時には、電子写真感光体の長手方向に傾きが無いように、また、周方向については、電子写真感光体の円弧の頂点にピントが合うように、調整を行った。拡大観察を行った画像を画像連結アプリケーションによって連結して一辺500μmの正方形領域を得た。そして、得られた結果については、付属の画像解析ソフトにより、画像処理高さデータを選択し、フィルタタイプメディアンでフィルタ処理を行った。
上記観察の結果、凹形状部の深さは2μm、開口部の軸方向の幅は50μm、開口部の周方向の長さは75μm、面積は140000μmであった。なお、面積とは、電子写真感光体の表面を上から見たときの凹形状部の面積であり、凹形状部の開口部の面積を意味する。
(実施例2〜15)
実施例1において表面層用塗布液の調製に用いた例示化合物(No.3)を、それぞれ表1に示す例示化合物に変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
(実施例16)
実施例1において表面層用塗布液の調製に用いた前記式(F)で示される正孔輸送性化合物を下記式(G)で示される正孔輸送性化合物に変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
Figure 2019061132
(実施例17)
実施例16において表面層用塗布液の調製に用いた例示化合物(No.3)を例示化合物(No.22)に変更した以外は、実施例16と同様にして電子写真感光体を製造した。
(実施例18)
表面層用塗布液にシロキサン変性アクリル化合物0.5部(BYK−3550、ビックケミー・ジャパン製)を追加した以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
(実施例19)
実施例18において表面層用塗布液の調製に用いた例示化合物(No.3)を例示化合物(No.9)に変更した以外は、実施例18と同様にして電子写真感光体を製造した。
(比較例1)
実施例1において表面層用塗布液の調製に用いた例示化合物(No.3)を下記式(C−1)で示される化合物に変更し、前記式(F)で示される正孔輸送性化合物を下記式(H)で示される正孔輸送性化合物に変更した。それ以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
Figure 2019061132
Figure 2019061132
(比較例2)
比較例1において表面層用塗布液の調製に用いた前記式(C−1)で示される化合物を下記式(C−2)で示される化合物に変更した以外は、比較例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
Figure 2019061132
(比較例3)
比較例1において表面層用塗布液の調製に用いた前記式(C−1)で示される化合物を下記式(C−3)で示される化合物に変更した以外は、比較例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
Figure 2019061132
(比較例4)
比較例1において表面層用塗布液の調製に用いた前記式(C−1)で示される化合物を下記式(C−4)で示される化合物に変更した以外は、比較例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
Figure 2019061132
(比較例5)
比較例1において表面層用塗布液の調製に用いた前記式(C−1)で示される化合物を下記式(C−5)で示される化合物に変更した以外は、比較例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
Figure 2019061132
(比較例6)
比較例1において表面層用塗布液の調製に用いた前記式(C−1)で示される化合物を用いなかったこと以外は、比較例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
(比較例7)
比較例1において表面層用塗布液の調製に用いた正孔輸送性化合物(F)を用いなかった以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を製造した。
[評価]
得られた電子写真感光体を、評価装置であるキヤノン(株)製の電子写真装置(複写機)(商品名:iR−ADV C5255)の改造機のシアンステーションに装着し、30℃80%RHの環境において、以下に示す条件で画像評価および電気特性評価を行った。
〈画像スジ評価〉
まず帯電工程の総放電電流量を70μAに設定し、装置内のカセットヒーター(ドラムヒーター)をOFFにした。その後、画像比率1%のテストチャートを用いて5万枚連続の画像形成を行った。画像形成終了後、複写機への給電を停止し、3日間放置した。3日間放置後に複写機に再び給電を開始し、A4横サイズ紙にて、ハーフトーン画像を出力した。
5万枚連続画像形成後に得られたハーフトーン画像を以下のように評価した。本発明において、ランクA〜Cは画像スジの抑制効果が十分に得られており、ランクDおよびEは画像スジの抑制効果が十分に得られていないと判断した。
ランクA:縦スジが見られない。
ランクB:軽微な縦スジが画像上1ヶ所のみ発生している。
ランクC:軽微な縦スジが画像上数カ所発生している。
ランクD:明確な縦スジが画像上数カ所発生している。
ランクE:明確な縦スジが画像上全面にわたり発生している。
〈電気特性評価〉
同条件で画像比率1%のテストチャートを用いて1万枚連続の画像形成を行ない、電子写真感光体の電位変動を調べた。像露光部VLの「1万枚後の電位−初期の電位」の値をΔVLとして、算出した。本発明において、ΔVLが20V未満は電子写真感光体の電気特性に問題がないと判断した。
実施例1〜19および比較例1〜7の評価結果を表1に示す。
Figure 2019061132
評価の結果、実施例においては、繰り返し使用時(5万枚通紙後)の画像スジの抑制効果が十分に得られており、1万枚通紙後の電気特性にも問題が無かった。
比較例1〜4においては、繰り返し使用時の画像スジの抑制効果が十分に得られなかった。比較例5においては、1万枚通紙後の電気特性に問題があった。比較例6においては、繰り返し使用時の画像スジの抑制効果が十分に得られなかった。比較例7においては、1万枚通紙後の電気特性に問題があった。
1 電子写真感光体
2 軸
3 帯電手段
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 転写材
8 定着手段
9 クリーニング手段
10 前露光光
11 プロセスカートリッジ
12 案内手段

Claims (10)

  1. 支持体、感光層および表面層をこの順に有する電子写真感光体であって、該表面層が、硬化物を含有し、該硬化物が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、下記式(1)で示される化合物との共重合体であることを特徴とする電子写真感光体。
    Figure 2019061132
    (式(1)中、nは1以上の整数であり、Xは炭素数7以上のアルカン又は炭素数7以上の下記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。)
    Figure 2019061132
    (式(2)中、mは0以上の整数である。RおよびRはアルキル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。また、RおよびRは同一であっても異なっていてもよい。)
  2. 前記式(1)で示される化合物のXが炭素数7以上19以下のアルカン又は炭素数7以上19以下の前記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記式(1)で示される化合物のXが炭素数9以上14以下のアルカン又は炭素数9以上14以下の前記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記式(1)で示される化合物のnが1又は2である請求項1から3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  5. 前記式(1)で示される化合物のnが1である請求項1から4のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  6. 前記正孔輸送性化合物が、下記式(3)
    Figure 2019061132
    (式(3)中、Aは正孔輸送性基を示す。Pはアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
    aは、2から4の整数を示す。また、Pは同一であっても異なっていてもよい。)
    で示される化合物であり、該AのPとの結合部位を水素原子に置き換えた水素付加物が、下記式(4)、又は下記式(5)で示される請求項1から5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
    Figure 2019061132
    (式(4)中、R、RおよびRは置換基として炭素数1から6のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R、RおよびRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
    Figure 2019061132
    (式(5)中、R、R、RおよびR10は置換基として炭素数1から6のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R、R、RおよびR10はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
  7. 前記硬化物が、前記アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物、前記式(1)で示される化合物、および、シロキサン変性アクリル化合物の共重合体である請求項1から6のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  8. 電子写真感光体の製造方法であって、該製造方法が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する正孔輸送性化合物と、下記式(1)で示される化合物を含有する表面層用塗布液を調製する工程、該表面層用塗布液の塗膜を形成する工程、ならびに、該塗膜を硬化させることによって該電子写真感光体の表面層を形成する工程を有することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
    Figure 2019061132
    (式(1)中、nは1以上の整数であり、Xは炭素数7以上のアルカン又は炭素数7以上の下記式(2)で示される化合物のいずれかからn個の水素原子を除いたn価の基である。)
    Figure 2019061132
    (式(2)中、mは0以上の整数である。RおよびRはアルキル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。また、RおよびRは同一であっても異なっていてもよい。)
  9. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジ。
  10. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子写真感光体、ならびに、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有する電子写真装置。
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