JP2019086674A - 感光体、画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 支持体上に、順次積層された電荷発生層と電荷輸送層とを有し、前記電荷輸送層は、シリコーンフィラーを含有し、前記シリコーンフィラーを、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr錠剤法)で測定したときに、式(1)を満たす感光体。
【選択図】図1
Description
式(1):1.0≦X/Y≦1.3
(Xは、ベースラインを基準とした3700cm−1における強度を表し、Yは、前記ベースラインを基準とした3600cm−1における強度を表す。)
図1(A)は、本発明に係る感光体の一例を示す断面図である。感光体は、支持体(以降、導電性支持体とも称する)31上に、電荷発生物質を主成分とする電荷発生層35と、電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層37と、が積層されている。
導電性支持体31としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すものが好ましい。例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板、及びそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管状のものなどを使用することができる。
電荷発生層35は、電荷発生物質、及び結着樹脂を含有し、必要に応じて添加剤を含有してもよい。電荷発生層35は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂と共に適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて溶解または分散させ、これを導電性支持体31上に塗布し、乾燥することにより形成される。塗布する方法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層35の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.1〜2μmである。
電荷発生物質としては、公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、例えば、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられる。これら電荷発生物質は単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
結着樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質100質量部に対し0〜500質量部が好ましく、10〜300質量部がより好ましい。
溶剤としては、例えば、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン(2−ブタノン)、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロルメタン、ジクロルエタン、モノクロルベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等が挙げられるが、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒が好ましい。これらは単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
電荷輸送層37は、電荷輸送物質、及び結着樹脂を含有し、必要に応じて添加剤を含有してもよい。また、本発明において電荷輸送層37は、所定のシリコーンフィラーを含有する。電荷輸送層37は、電荷輸送物質およびシリコーンフィラーを必要に応じて結着樹脂と共に適当な溶剤中に溶解または分散させ、これを電荷発生層35上に塗布し、乾燥することにより形成される。塗布する方法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷輸送層37の膜厚は、50μm以下であることが好ましく、解像度、応答性などの観点から、25μm以下であることがより好ましい。なお、電荷輸送層37の膜厚の下限値は、使用するシステム(例えば、帯電電位など)に依存するが、5μm以上であることがより好ましい。
電荷輸送物質としては公知のものを使用することができる。例えば、下記一般式(1)〜(4)で表される化合物が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルインドロキノキサリン、ポリビニルベンゾチオフェン、ポリビニルアントラセン、ポリビニルアクリジン、ポリビニルピラゾリン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリン、ポリジアセチレン、ポリヘプタジイエン、ポリピリジンジイル、ポリキノリン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェロセニレン、ポリペリナフチレン、ポリフタロシアニンなどが挙げられる。
低分子化合物として、例えば、トリニトロフルオレノン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、キノン、ジフェノキノン、ナフトキノン、アントラキノン又はこれらの誘導体、アントラセン、ピレン、フェナントレン等の多環芳香族化合物;インドール、カルバゾール、イミダゾール等の含窒素複素環化合物;フルオレノン、フルオレン、オキサジアゾール、オキサゾール、ピラゾリン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、トリフェニルアミン、エナミン、スチルベンなどが挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、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、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。
本発明の感光体は、電荷輸送層中にシリコーンフィラーを含有する。シリコーンフィラーを含有することにより、感光体の耐摩耗性を向上させることができるためである。
本発明に用いられるシリコーンフィラーとしては、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr錠剤法)で測定したときに、下記式(1)を満たすものを使用する。
式(1):1.0≦X/Y≦1.3
式(1)において、Xは、ベースラインを基準とした3700cm−1における強度を表し、Yは、ベースラインを基準とした3600cm−1における強度を表す。ベースラインは、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr錠剤法)で測定したシリコーンフィラーの赤外吸収スペクトルにおいて、3900cm−1における点と3400cm−1における点とを結んだ直線をいう。すなわち、ベースラインを基準とした3700cm−1における強度Xは、シリコーンフィラーの赤外吸収スペクトルの3700cm−1における値と、ベースラインの3700cm−1における値と、の差を表す。また、ベースラインを基準とした3600cm−1における強度Yは、シリコーンフィラーの赤外吸収スペクトルの3600cm−1における値と、ベースラインの3600cm−1における値と、の差を表す。
また、式(1)を満たすシリコーンフィラーを作成するためには、シリコーンフィラーを加熱処理することが好ましい。加熱処理としては、例えば、200℃以上250℃以下において、5時間以上15時間以下加熱することが好ましい。
なお、式(1)を満たす方法は、これらに限定されない。
溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロルメタン、モノクロルベンゼン、ジクロルエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどを使用することができる。これらの溶媒は、1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を混合して使用しても良い。
本実施形態の感光体は、必要に応じて、その他の層を含んでも良い。その他の層としては、例えば、導電性支持体31と電荷発生層35との間に設けられる中間層33などが挙げられる。
図1(B)は、本発明に係る感光体の一例を示す断面図である。図1(B)に示す感光体は中間層33を有し、中間層33は一般的に樹脂を主成分とする層であり、有機溶媒に対して耐溶媒性が高い樹脂を含むことが好ましい。
本発明の画像形成方法は、本発明の感光体を用い、感光体を帯電させる帯電工程と、帯電した感光体を露光して静電潜像を形成する露光工程と、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、トナー像を画像保持体(転写媒体、転写紙等)に転写する転写工程と、を備え、必要に応じて、トナーを定着させる定着工程と、感光体表面のクリーニングを行うクリーニング工程等を有する。
感光体1を帯電させる手段として、帯電チャージャ3が用いられる。この帯電手段としては、コロトロンデバイス、スコロトロンデバイス、固体放電素子、針電極デバイス、ローラ帯電デバイス、導電性ブラシデバイス等が用いられ、公知の方式が使用可能である。
次に、帯電された感光体1上に静電潜像を形成するために露光部5が用いられる。この光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。なお、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
次に、感光体1上に形成された静電潜像を可視化するために現像ユニット6が用いられる。現像方式としては、乾式トナーを用いた一成分現像法、二成分現像法、湿式トナーを用いた湿式現像法がある。感光体に負帯電を施し、露光を行なうと、反転現像の場合には感光体表面上には正の静電潜像が形成される。これを負極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。正規現像の場合には感光体表面上には負の静電潜像が形成される。これを正極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また負極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
次に、感光体1上で可視化されたトナー像をレジストローラ8対より転写位置に搬送されてきた転写媒体9上に転写するために転写チャージャ10が用いられる。また、転写をより良好に行なうために転写前チャージャ7を用いてもよい。これらの転写手段としては、転写チャージャ、バイアスローラーを用いる静電転写方式、粘着転写法、圧力転写法等の機械転写方式、磁気転写方式が利用可能である。
次に、転写媒体9を感光体1より分離する手段として分離チャージャ11、分離爪12が用いられる。その他分離手段としては、静電吸着誘導分離、側端ベルト分離、先端グリップ搬送、曲率分離等が用いられる。
次に、転写後の感光体上に残されたトナーをクリーニングするためにファーブラシ14、クリーニングブレード15が用いられる。また、クリーニングをより効率的に行なうためにクリーニング前チャージャ13を用いてもよい。その他クリーニング手段としては、ウェブ方式、マグネットブラシ方式等があるが、それぞれ単独又は複数の方式を一緒に用いてもよい。
次に、必要に応じて感光体1上の潜像を取り除く目的で除電手段が用いられる。除電手段としては除電ランプ2が用いられる。
その他、感光体1に近接していない原稿読み取り手段、給紙手段、定着手段、排紙手段等は公知のものが使用できる。また、転写方式としては、中間転写ベルトを用いた中間転写方式を使用してもよい。
本発明のプロセスカートリッジは、本発明の感光体と、感光体を帯電させる帯電手段、帯電した感光体を露光して形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、トナー像を転写媒体に転写する転写手段、転写後の感光体上に残されたトナーをクリーニングするクリーニング手段、及び感光体上の静電潜像を取り除く除電手段よりなる群から選ばれた少なくとも1つの手段と、を備え、画像形成装置本体に着脱可能である。
プロセスカートリッジは、感光体101を内蔵し、他に帯電手段102、現像手段104、転写手段106、クリーニング手段107、を具備し、画像形成装置本体に着脱可能とした装置(部品)である。なお、各手段の機能は、上記の画像形成装置における各手段の機能と同様である。
<中間層>
−中間層用塗工液の作製−
以下の混合物と、分散メディアである直径0.6mmのジルコニアボールPTZ50mLと、を500mLのマヨネーズ瓶に入れ、ペイントシェーカーで15時間分散処理を行った。
・無機顔料(酸化チタン含有量が83質量%である水酸化アルミニウム表面処理酸化チタン(TTO−51(A))、比表面積85m2/g、石原産業株式会社製) 18.7g
・結着樹脂(共重合ポリアミド(アミランCM8000)、東レ株式会社製) 6.1g
・溶剤(メタノール) 70mL
・溶剤(プロパノール) 30mL
分散後に、容器にメタノール130mL、プロパノール20mLを加え、1時間ほど攪拌させて、分散メディアをろ過し、固形分濃度10質量%(wt/vol:(樹脂の質量+無機顔料の質量)/(溶媒の体積))の中間層用塗工液を作製した。
アルミニウム支持体(直径30mm、平均厚み0.8mm、長さ340mm)上に、作製した中間層用塗工液を、浸漬塗布装置を用いて、塗布速度570mm/分間で引き上げて塗工し、膜厚1.2μmの中間層を形成した。
−電荷発生層用塗工液の作製−
以下の混合物をボールミルで12時間分散を行い、電荷発生層用塗工液を作製した。
・電荷発生物質(X線回折スペクトル測定として、Cu‐Kα線(波長1.542Å)に対するブラッグ角2θが27.2±0.2°に最大ピークと最低角7.3±0.2°にピークを有し、かつ7.4〜9.4°の範囲にピークを有さず、かつ26.3°にピークを有さないチタニルフタロシアニン顔料) 12質量部
・結着樹脂(ポリビニルブチラール(エスレックBM−1)、積水化学社製)) 6質量部
・溶剤(メチルエチルケトン) 450質量部
中間層の形成された支持体に、作製した電荷発生層用塗工液を、浸漬塗布装置を用いて塗工し、膜厚0.5μmの中間層を形成した。
−電荷輸送層用塗工液の作製−
以下の混合物を作製し、電荷輸送層用塗工液を作製した。
・電荷輸送物質(下記構造式(X)の化合物) 39質量部
・フィラー(シリコーンフィラー(XC99−A8808)、モメンティブ社製、体積平均粒子径0.8μm) 5.6質量部(結着樹脂の量に対して10%)
・溶剤(テトラヒドロフラン) 333質量部
・シリコーンオイル(メチルフェニルシリコーン(KF−50)、信越シリコーン社製) 2.8質量部
なお、シリコーンフィラーは、200℃で12時間加熱して使用した。
中間層、電荷発生層の形成された支持体に、作製した電荷輸送層用塗工液を、浸漬塗布装置を用いて塗工し、膜厚35.0μmの中間層を形成し、感光体を作製した。
電荷輸送層用塗工液の作製で使用する加熱処理済のシリコーンフィラーをKBrに対して5.0質量%混合し、フーリエ変換赤外分光分析装置(FTIR8300、島津製作所社製)を用い、窒素パージ環境下にて、赤外分光法(KBr錠剤法)の拡散反射法で測定した。測定して得られたシリコーンフィラーの赤外吸収スペクトルにおいて、3900cm−1における点と3400cm−1における点とを直線で結んだものをベースラインとした。ベースラインを基準とした3700cm−1における強度をXとし、ベースラインを基準とした3600cm−1における強度をYとした場合に、X/Yは1.0であった。
電荷輸送層用塗工液の作製で使用する加熱処理済のシリコーンフィラーを温度27℃、湿度80%の環境下(H/H)に3ヶ月放置し、上記[赤外分光法で測定した強度の比]と同一の条件のもとでX/Yを算出したところ、放置前後で変化は見られなかった。
フィラーの分散安定性を、感光体の表面における状態を目視で観察することにより評価した。
[評価基準]
A:観察範囲の面積の80%以上100%以下においてフィラーが凝集していない
B:観察範囲の面積の50%以上80%未満においてフィラーが凝集していない
B:観察範囲の面積の0%以上50%未満においてフィラーが凝集していない
実施例1の感光体1の作製において、下記表1の種類のフィラー、及びフィラーの加熱条件に変更した以外は、感光体1の作製と同様にして、実施例2〜5、比較例1〜10の感光体を作製した。
また、実施例2〜5、比較例1〜10で使用したフィラーにおける、赤外分光法で測定した強度の比(X/Y)、長期安定性、及び分散安定性の評価結果についても表1に示した。
・シリコーンフィラー(トスパール120):モメンティブ社製、体積平均粒子径2.0μm
・シリコーンフィラー(SN05):日興リカ社製、体積平均粒子径0.5μm、200℃で加熱処理されたものが市販されている
・シリコーンフィラー(SN08):日興リカ社製、体積平均粒子径0.8μm、市販品は200℃で加熱処理されたもの
・疎水処理されたシリカ(RX300):日本アエロジル社製、体積平均粒子径0.2μm、市販品は200℃で加熱処理されたもの
電子写真感光体評価装置(山梨電子工業社製)を用い、実施例1〜5、比較例1〜10の感光体を温度27℃、湿度80%の環境下(H/H)で評価した。まず、スコロトロン方式で表面電位が−700Vになるように調節した放電電流を流して電子写真感光体を帯電させた後、0.3.μJ/cm2の露光エネルギーを照射した時の感光体表面電位即ち、初期残留電位(VL0)を計測した。その後、帯電−露光のサイクルプロセスを1500回繰り返した後の残留電位(VL1500)を計測した。電位変化量ΔVL(VL0−VL1500)を算出することで、高温多湿環境下における電気特性を評価し、結果を下記表2に示した。なお、ΔVLが50V以下であった場合を実用可能であるとした。
実施例1〜5、比較例1〜10の感光体を画像形成装置(株式会社リコー社製、imagioMP3353)に搭載し、常温常湿(23℃、55%RH)の環境下で、縦方向送りでセットした合計縦辺長さ11.4km分のA4サイズ用紙に対し、画素密度が600dpi×600dpiで画像面積率が5%となる画像を形成した。感光体の試験前後の膜圧を渦電流式膜厚計(フィッシャースコープMMS、フィッシャーインストルメンツ社製)を用いて測定し、これらの差を摩耗量とした。結果を下記表2に示した。なお、摩耗量が0.2μm/km以下であった場合を実用可能であるとした。
一方で、比較例1、4、6の感光体は、X/Yが1.0未満である。X/Yが1.0未満であると、シリコーンフィラーの水酸基に吸着されている水分子が多いため、電位変化量が大きくなり、十分な品質が得られない。
また、比較例2、3、5、7の感光体は、X/Yが1.3より大きい。X/Yが1.3より大きいため、シリコーンフィラーの水酸基に吸着されている水分子は少ないが、電位変化量が大きくなる。これは、シリコーンフィラーが赤外分光法によるピークが変化するほど過度に加熱処理されたため、高温多湿環境下における長期の試験を経ることでシリコーンフィラーの分解が進むためである。
また、比較例8の感光体は、疎水処理されたフィラーを含有する例であるが、X/Yが1.0未満であり、また、フィラーの分散安定性も劣るため、電位変化量において十分な品質が得られない。
また、比較例9の感光体は、電位変化量が少ないが、フィラーを含まないために耐摩耗性に劣る。
また、比較例10の感光体は、電位変化量が少ないが、フィラーを含まないために耐摩耗性に劣る。
2 除電ランプ
3 帯電チャージャ
5 露光部
6 現像ユニット
7 転写前チャージャ
8 レジストローラ
9 転写媒体
10 転写チャージャ
11 分離チャージャ
12 分離爪
13 クリーニング前チャージャ
14 ファーブラシ
15 クリーニングブレード
31 支持体
33 中間層
35 電荷発生層
37 電荷輸送層
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 転写媒体
106 転写手段
107 クリーニング手段
Claims (8)
- 支持体上に、順次積層された電荷発生層と電荷輸送層とを有し、
前記電荷輸送層は、シリコーンフィラーを含有し、
前記シリコーンフィラーを、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr錠剤法)で測定したときに、下記式(1)を満たす感光体。
式(1):1.0≦X/Y≦1.3
(Xは、ベースラインを基準とした3700cm−1における強度を表し、Yは、前記ベースラインを基準とした3600cm−1における強度を表す。) - 前記支持体、及び前記電荷発生層の間に中間層を有する請求項1に記載の感光体。
- 前記シリコーンフィラーは、ポリメチルシルセスキオキサンを含有する請求項1又は2に記載の感光体。
- 前記シリコーンフィラーの体積平均粒子径は、0.5μm以上2.0μm以下である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の感光体。
- 前記シリコーンフィラーを、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いた赤外分光法(KBr錠剤法)で測定したときに、3700±10cm−1においてピークを有し、3600±10cm−1においてピークを有する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の感光体。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を転写媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の感光体を帯電させる帯電工程と、
帯電した前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光工程と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を転写媒体に転写する転写工程と、を備える画像形成方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段、帯電した前記感光体を露光して形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、前記トナー像を転写媒体に転写する転写手段、前記転写後の前記感光体上に残されたトナーをクリーニングするクリーニング手段、及び前記感光体上の前記静電潜像を取り除く除電手段よりなる群から選ばれた少なくとも1つの手段と、を備え、
画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジ。
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