JP2019101163A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 支持体の表面の欠陥の隠蔽性と、繰り返し使用による電位変動の抑制とを両立できる電子写真感光体を提供すること。【解決手段】 支持体、導電層及び感光層をこの順に有する電子写真感光体であって、該導電層が、結着樹脂と第1の金属酸化物粒子(導電性粒子)と第2の金属酸化物粒子とを含有し、該結着樹脂の屈折率Rb、該第1の金属酸化物粒子の屈折率Rc及び該第2の金属酸化物粒子の屈折率Rhが、|Rb−Rc|≦0.35、|Rb−Rh|≧0.65を満足し、該導電層の体積抵抗率が、1.0×106Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下であり、第1及び第2の金属酸化物粒子の比重の比率が0.85以上1.20以下であることを特徴とする電子写真感光体。【選択図】 なし

Description

本発明は電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
電子写真装置に用いられる電子写真感光体において、支持体と感光層との間に、支持体の表面の欠陥(ササクレ立ちなど)の隠蔽を目的として、導電層を設けることが知られている。上述の目的を達成するために、導電層には、光学的な隠蔽力が高い金属酸化物粒子と、係る粒子を結着させるための結着樹脂と、を含有する必要がある。更に、導電層の導電性を担保するために、導電性の高い金属酸化物粒子を別途含有させる方法が検討されている(特許文献1)。
特許文献1には、硫酸バリウム粒子に酸化スズを被覆した複合粒子と酸化チタン粒子と結着樹脂を含有する導電層を有する電子写真感光体が記載されている。一般的に、複数種の金属酸化物粒子と結着樹脂とを含有する層に関して、粒子自体の屈折率と結着樹脂との屈折率差が大きい粒子の方が光学的な隠蔽力が高いことが知られている。特許文献1においては、該複合粒子と結着樹脂との屈折率差が小さいことによる光学的な隠蔽性の低さを、結着樹脂との屈折率が大きい粒子として酸化チタンを更に有させることにより、膜の光学的な隠蔽性を向上させたものであると考えられる。
特開2009−58789号公報
本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の電子写真感光体では、支持体の表面の欠陥の隠蔽性には優れるものの、繰り返し使用によって電位変動(暗部電位及び明部電位の変動)が発生してしまうことが分かった。
したがって、本発明の目的は、支持体の表面の欠陥の隠蔽性と、繰り返し使用による電位変動の抑制とを両立できる電子写真感光体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、導電層及び感光層をこの順に有する電子写真感光体であって、該導電層が、結着樹脂と第1の金属酸化物粒子と第2の金属酸化物粒子とを含有し、該第1の金属酸化物粒子が、導電性粒子であり、波長780nmの光に対する、該結着樹脂の屈折率Rb、該第1の金属酸化物粒子の屈折率Rc及び該第2の金属酸化物粒子の屈折率Rhが、
|Rb−Rc|≦0.35
|Rb−Rh|≧0.65
を満足し、該導電層の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下であり、該第2の金属酸化物粒子の比重Shに対する、該第1の金属酸化物粒子の比重Scの比率(Sc/Sh)が0.85以上1.20以下であることを特徴とする。
また、本発明は、上記電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段及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プロセスカートリッジである。
また、本発明は、上記電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする電子写真装置である。
本発明によれば、支持体の表面の欠陥の隠蔽性と、繰り返し使用による電位変動の抑制とを両立できる電子写真感光体、係る電子写真感光体を用いたプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することができる。
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。 導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための上面図である。 導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための断面図である。
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。
本発明者らが検討したところ、電子写真感光体の有する導電層が、以下の条件を満足する様な、結着樹脂と、導電性粒子である第1の金属酸化物粒子と、第2の金属酸化物粒子と、を含有する場合に、
(条件)
波長780nmの光に対する、該結着樹脂の屈折率Rb、該第1の金属酸化物粒子の屈折率Rc及び該第2の金属酸化物粒子の屈折率Rhが、
|Rb−Rc|≦0.35
|Rb−Rh|≧0.65
を満足し、
該導電層の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下であり、
第2の金属酸化物粒子の比重Shに対する、第1の金属酸化物粒子の比重Scの比率(Sc/Sh)が0.85以上1.20以下である[式(1):0.85≦Sc/Sh≦1.20を満足する]と、
支持体の表面の欠陥の隠蔽性と、繰り返し使用による電位変動の抑制とを両立できることが分かった。
先ず、本発明者らの検討の結果、
|Rb−Rc|≦0.35、|Rb−Rh|≧0.65
を満足する様な、結着樹脂と、導電性粒子である第1の金属酸化物粒子と、第2の金属酸化物粒子と、を含有することで、導電層の光学的な隠蔽性を十分に得ることが容易となることが分かった。
更に、導電層の体積抵抗率を1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下にすることで、繰り返し使用による暗部電位や明部電位の変動の抑制効果が改善されることを見出した。
しかし、これらの条件を何れも満足する場合であっても、本発明で求めるようなレベルの、支持体の表面の欠陥の隠蔽性と、繰り返し使用による電位変動の抑制との両立は依然として達成できないことが分かった。
そこで本発明者らは更なる検討により、上述の式(1)のような2種類の金属酸化物粒子の比重の比率(Sc/Sh)を満足することが必要であることに至ったのである。この特徴により本発明の効果が得られる推定メカニズムを以下に示す。
導電層に、複数種の金属酸化物粒子を用いた場合、金属酸化物粒子の比重が異なると、導電層における金属酸化物粒子の分布状態に偏りが生じ得ると考えられる。金属酸化物粒子の分布状態に偏りが生じると、導電層中での電荷の滞留が生じやすくなる。本発明者らの検討によると、2種類の金属酸化物粒子の比重の比率(Sc/Sh)を特定の範囲(0.85以上1.20以下)とすることで、上述の偏りが抑制され、2種の金属酸化物粒子の分布状態が均一になるものと考えている。その結果、導電層中での電荷の滞留が抑制され、結果として繰り返し使用時の電荷の滞留が抑制され、繰り返し使用による暗部電位や明部電位が改善するものと考えている。
本発明者らの検討によれば、式(1)の関係を満足するような金属酸化物粒子を選択すれば上述の作用により、本発明における効果を得ることができる。具体的には、第1の金属酸化物粒子が、酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子であり、第2の金属酸化物粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸バリウム粒子及び酸化ニオブ粒子から選択される少なくとも1種である場合が係る関係を満足するものとして挙げられる。
[電子写真感光体]
本発明の電子写真感光体は、支持体と、導電層と、感光層とをこの順に有することを特徴とする。
本発明の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、塗布液の塗布方法としては、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、リング塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。以下、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、シート状などが挙げられる。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、陽極酸化などの電気化学的な処理や、ブラスト処理、センタレス研磨処理、切削処理などを施してもよい。
支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
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、これらの合金などが挙げられる。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などの処理によって、導電性を付与してもよい。
<導電層>
本発明において、導電層は、支持体の上に形成され、結着材料、及び、第1の金属酸化物粒子と第2の金属酸化物粒子とを含有する。導電層を用いることで、支持体表面の傷や凹凸を隠蔽し、支持体表面における光の反射を制御することができる
本発明において、第1の金属酸化物粒子は、導電性粒子である。第1の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、酸化ビスマスなどが挙げられる。これらの中でも、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。
第1の金属酸化物粒子の表面をシランカップリング剤などで処理したり、第1の金属酸化物にリンやアルミニウムなど元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
また、第1の金属酸化物粒子は、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、酸化亜鉛などが挙げられる。被覆層としては、酸化スズなどの金属酸化物が挙げられる。本発明の第1の金属酸化物粒子としては、酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子が特に好ましい。
本発明において、第2の金属酸化物粒子としては、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、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ニオブ、水酸化ニオブなどが挙げられる。これらの中でも、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ニオブ、水酸化ニオブを用いることがより好ましく、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ニオブを用いることが特に好ましい。第2の金属酸化物粒子としてチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ニオブを用いること、特に、支持体の表面の欠陥の隠蔽性と、繰り返し使用時の暗部電位や明部電位の変動の抑制効果を両立しやすくなる。
本発明において、第1の金属酸化物粒子及び第2の金属酸化物粒子の平均一次粒径は、50nm以上500nm以下であることが好ましい。粒子の平均一次粒径が50nm以上であれば、導電層用塗布液を調製した後に粒子の再凝集が起こりにくくなる。もし、粒子の再凝集が起こると、導電層用塗布液の安定性が低下したり、形成される導電層の表面にクラックが発生したりしやすくなる。粒子の平均一次粒径が50nm以下であれば、導電層の表面が荒れにくくなる。もし、導電層の表面が荒れると、感光層への局所的な電荷注入が起こりやすくなり、出力画像の白地における黒点(黒ポチ)が目立ちやすくなる。更に、本発明において、粒子の平均一次粒径は、100nm以上400nm以下であることがより好ましい。
本発明において、第1の金属酸化物粒子及び第2の金属酸化物粒子は、球体状、多面体状、楕円体状、薄片状、針状といった種々の形状のものを用いることができる。これらの中でも、黒ポチなどの画像欠陥が少ないという観点から、球体状、多面体状、楕円体状の芯材を用いることが好ましい。更に、第1の金属酸化物粒子は、球体状又は球体状に近い多面体状であることがより好ましい。
本発明において、結着材料としては、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、アルキッド樹脂などが挙げられる。
本発明の結着材料としては、熱硬化性のフェノール樹脂又は熱硬化性のポリウレタン樹脂が好ましい。導電層の結着材料として硬化性樹脂を用いる場合、導電層用塗布液に含有させる結着材料は、該硬化性樹脂のモノマー及び/又はオリゴマーとなる。
また、導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子などを更に含有してもよい。
導電層の平均膜厚は、0.5μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上40μm以下であることがより好ましく、5μm以上35μm以下であることが特に好ましい。
本発明において、導電層の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下である。導電層の体積抵抗率が1.0×1013Ω・cm以下であれば、画像形成時に電荷の流れが滞りにくくなり、残留電位が上昇しにくくなり、暗部電位や明部電位の変動がより生じにくくなる。一方、導電層の体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であれば、電子写真感光体の帯電時に導電層中を流れる電荷の量が多くなりすぎにくく、リークが発生しにくくなる。更には、導電層の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上1.0×1012Ω・cm以下であることが好ましい。
図2及び図3を用いて、電子写真感光体の導電層の体積抵抗率を測定する方法を説明する。図2は、導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための上面図であり、図3は、導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための断面図である。
導電層の体積抵抗率は、常温常湿(温度23℃/相対湿度50%)環境下において測定する。導電層202の表面に銅製テープ203(住友スリーエム製、型番No.1181)を貼り、これを導電層202の表面側の電極とする。また、支持体201を導電層202の裏面側の電極とする。銅製テープ203と支持体201との間に電圧を印加するための電源206、及び、銅製テープ203と支持体201との間を流れる電流を測定するための電流測定機器207をそれぞれ設置する。また、銅製テープ203に電圧を印加するため、銅製テープ203の上に銅線204を載せ、銅線204が銅製テープ203からはみ出さないように銅線204の上から銅製テープ203と同様の銅製テープ205を貼り、銅製テープ203に銅線204を固定する。銅製テープ203には、銅線204を用いて電圧を印加する。
銅製テープ203と支持体201との間に電圧を印加しないときのバックグラウンド電流値をI(A)とし、直流電圧(直流成分)のみの電圧を−1V印加したときの電流値をI(A)とし、導電層202の膜厚d(cm)、導電層202の表面側の電極(銅製テープ203)の面積をS(cm)とするとき、数式[ρ=1/(I−I)×S/d]で算出される値を導電層202の体積抵抗率ρ(Ω・cm)とする。この測定では、絶対値で1×10−6A以下という微小な電流量を測定するため、電流測定機器207としては、微小電流の測定が可能な機器を用いて行うことが好ましい。そのような機器としては、例えば、横河ヒューレットパッカード製のpAメーター4140Bなどが挙げられる。尚、導電層の体積抵抗率は、支持体上に導電層のみを形成した状態で測定しても、電子写真感光体から導電層上の各層(感光層など)を剥離して支持体上に導電層のみを残した状態で測定しても、同様の値を示す。
本発明の第1の金属酸化物粒子の粉体抵抗率は、1.0Ω・cm以上1.0×10Ω・cmであることが好ましい。粉体抵抗率がこの範囲内であると、上述の好ましい体積抵抗率の範囲となる導電層を得ることが容易となる。更には、粒子の粉体抵抗率は、1.0Ω・cm以上1.0×10Ω・cm以下であることがより好ましい。尚、本発明において、粒子の粉体抵抗率は、常温常湿(温度23℃/相対湿度50%)環境下において測定する。本発明においては、測定装置として、三菱化学製の抵抗率計ロレスタGPを用いた。測定対象の本発明の粒子は、500kg/cmの圧力で固めて、ペレット状の測定用サンプルにし、印加電圧は100Vとした。
本発明において、第1の金属酸化物粒子の含有量が、導電層の全体積に対して、15体積%以上40体積%以下であることが好ましい。第1の金属酸化物粒子の含有量をこの範囲とすることで、好ましい導電層の体積抵抗率を得やすくなるとともに、繰り返し使用による暗部電位や明部電位の変動を抑制することができる。
本発明において、導電層の全体積に対する、第1の金属酸化物粒子の含有量が、第2の金属酸化物粒子の含有量に対して、体積比率で、1倍以上4倍以下であることが好ましい。この範囲となるように2種類の粒子を含有することで、好ましい導電層の体積抵抗率を得やすくなるとともに、繰り返し使用による暗部電位や明部電位の変動を抑制することができる。
導電層は、上述の各材料及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などが挙げられる。導電層用塗布液中で金属酸化物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。分散により調製した導電層塗布液に対しては、導電層用塗布液として不必要なものを除去するための濾過を行ってもよい。
<下引き層>
本発明において、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、セルロース樹脂などが挙げられる。
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−炭素二重結合基などが挙げられる。
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、導電性高分子などを更に含有してもよい。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、含ホウ素化合物などが挙げられる。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、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。
また、下引き層は、添加剤を更に含有してもよい。
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、上述の各材料及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、乾燥及び/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などが挙げられる。
<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を有する。
(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などが挙げられる。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などが挙げられる。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、紫外線吸収剤などの添加剤を更に含有してもよい。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、などが挙げられる。
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、上述の各材料及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などが挙げられる。
(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などが挙げられる。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、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。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、耐摩耗性向上剤など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、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
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、9μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
電荷輸送層は、上述の各材料及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、樹脂及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。
<保護層>
本発明において、感光層の上に、保護層を設けてもよい。保護層を設けることで、耐久性を向上することができる。
保護層は、導電性粒子及び/又は電荷輸送物質と、樹脂とを含有することが好ましい。
導電性粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。
電荷輸送物質としては、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などが挙げられる。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。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
また、保護層は、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形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。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、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーとして、電荷輸送能を有する材料を用いてもよい。
保護層は、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、など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、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
保護層の平均膜厚は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上7μm以下であることが好ましい。
保護層は、上述の各材料及び溶剤を含有する保護層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥及び/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、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。
[プロセスカートリッジ、電子写真装置]
本発明の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、転写手段及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、本発明の電子写真装置は、これまで述べてきた電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及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。尚、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、注入帯電方式など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など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などで除去する、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を電子写真装置本体に着脱するために、レールなどの案内手段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、及び、これらの複合機などに用いることができる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。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。尚、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
[導電層用塗布液の調製例]
(導電層用塗布液1の調製例)
第1の金属酸化物粒子として酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子(商品名:パストランPC1、三井金属鉱業製、粉体抵抗率:50Ω・cm、比重5.2、屈折率1.8)80部、第2の金属酸化物粒子としての酸化ニオブ粒子(商品名:NSS、三井金属鉱業製、比重4.5、屈折率2.3、平均一次粒径250nm)20部、結着材料としてのフェノール樹脂(フェノール樹脂のモノマー/オリゴマー)(商品名:プライオーフェンJ−325、DIC製、樹脂固形分:60%、硬化後の密度:1.3g/cm)65部、溶剤としての1−メトキシ−2−プロパノール70部を混合して混合液を得た。(樹脂のみで形成した硬化膜の屈折率:1.6)
この混合液にこれを分散媒体として平均粒径1.0mmのガラスビーズ200部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数2000rpm(周速7.3m/s)の条件で4時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。
ガラスビーズを取り除いた後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.014部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製、平均粒径:2μm、密度:1.3g/cm2)14部を添加して攪拌し、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、導電層用塗布液1を調製した。
(導電層用塗布液2〜4、6〜11及びC1〜C2、C4〜C9の調製例)
導電層用塗布液1の調製の際に用いた第1の金属酸化物粒子の量(部数)及び第2の金属酸化物粒子の種類及び量(部数)を、それぞれ表1に示すようにした以外は、導電層用塗布液1の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。尚、用いた第2の金属酸化物粒子の詳細は、以下の通りである。
・チタン酸ストロンチウム粒子(商品名:ST−03、堺化学工業製、比重5.1、屈折率2.4、平均一次粒径200nm)
・チタン酸バリウム粒子(商品名:BT−HP9DX、共立マテリアル製、比重6.1、屈折率2.4、平均一次粒径200nm)
・酸化チタン(商品名:TITANIX JR、テイカ製、比重4.2、屈折率2.7、ルチル型、平均一次粒径270nm)
(導電層用塗布液C3の調製例)
第1の金属酸化物粒子として、粉体抵抗率1×10Ω・cmの酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子を用い、更に分散処理の時間を10時間に変更した以外は、導電層用塗布液C1の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液5の調製例)
第1の金属酸化物粒子として、粉体抵抗率1×10Ω・cmの酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子を用い、更に分散処理の時間を10時間に変更した以外は、導電層用塗布液1の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液12の調製例)
第1の金属酸化物粒子として酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子(商品名:パストランPC1、三井金属鉱業製、粉体抵抗率:50Ω・cm、比重5.2、屈折率1.8)80部、第2の金属酸化物粒子としての酸化ニオブ粒子(商品名:NSS、三井金属鉱業製、比重4.5、屈折率2.3、平均一次粒径250nm)20部、結着材料としてのブチラール樹脂(商品名:BM−1、積水化学工業製)20部/ブロック化イソシアネート樹脂(商品名:TPA−B80E、80%溶液、旭化成製)20部を、溶剤としてのメチルエチルケトン50部/1−ブタノール70部の混合溶剤に溶解させて混合液を得た。
(樹脂のみで形成した硬化膜の屈折率:1.5)
この混合液にこれを分散媒体として平均粒径1.0mmのガラスビーズ120部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数2000rpm(周速7.3m/s)の条件で4時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。
ガラスビーズを取り除いた後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.014部、及び、表面粗さ付与材として架橋型のポリメチルメタクリレート(PMMA)粒子(商品名:テクポリマーSSX−102、積水化成品工業製、平均一次粒径:2.5μm)7部を添加して攪拌し、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液C10の調製例)
導電層用塗布液12の調製の際に用いた第2の金属酸化物粒子を酸化チタン粒子に変更した以外は、導電層用塗布液12の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液13の調製例)
第1の金属酸化物粒子として酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子(商品名:パストランPC1、三井金属鉱業製、粉体抵抗率:50Ω・cm、比重5.2、屈折率1.8)80部、第2の金属酸化物粒子としての酸化ニオブ粒子(商品名:NSS、三井金属鉱業製、比重4.5、屈折率2.3、屈折率平均一次粒径250nm)20部、結着材料としてアルキド樹脂(ベッコライトM6401、大日本インキ化学工業製、固形分55%)35質量部/メラミン樹脂(スーパーベッカミンG−821、大日本インキ化学工業製:固形分65%)15部を、溶剤としてのメチルエチルケトン70部に溶解させて混合液を得た。(樹脂のみで形成した硬化膜の屈折率:1.6)
この混合液にこれを分散媒体として平均粒径1.0mmのガラスビーズ200部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数2000rpm(周速7.3m/s)の条件で4時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。
ガラスビーズを取り除いた後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.014部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製、平均粒径:2μm、密度:1.3g/cm2)14部を添加して攪拌し、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液C11の調製例)
導電層用塗布液13の調製の際に用いた第2の金属酸化物粒子を酸化チタン粒子に変更した以外は、導電層用塗布液13の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液C12の調製例)
分散処理の時間を20時間に変更した以外は、導電層用塗布液4の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。
(導電層用塗布液C13の調製例)
第2の金属酸化物粒子を用いなかった以外は、導電層用塗布液1の調製例と同様の操作で、導電層用塗布液を調製した。
<電子写真感光体の製造>
(電子写真感光体1)
押し出し工程及び引き抜き工程を含む製造方法により製造された、長さ257mm、直径24mmのアルミニウムシリンダー(JIS−A3003、アルミニウム合金)を支持体とした。
常温常湿(23℃/50%RH)環境下で、導電層用塗布液1を支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を30分間150℃で乾燥及び熱硬化させることによって、膜厚が30μmの導電層を形成した。導電層の体積抵抗率を前述の方法で測定したところ、1×1010Ω・cmであった。
次に、N−メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF−30T、ナガセケムテックス製)4.5部及び共重合ナイロン樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ製)1.5部を、メタノール65部/n−ブタノール30部の混合溶剤に溶解させることによって下引き層用塗布液を調製した。この下引き層用塗布液を導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を6分間70℃で乾燥させることによって、膜厚が0.8μm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7.5°、9.9°、16.3°、18.6°、25.1°及び28.3°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)10部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX−1、積水化学工業製)5部及びシクロヘキサノン250部を、直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、分散処理時間:3時間の条件で分散処理を行い、次に、酢酸エチル250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10分間100℃で乾燥させることによって、膜厚が0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、下記式(CT−1)で示されるアミン化合物(電荷輸送物質)6.0部と、下記式(CT−2)で示されるアミン化合物(電荷輸送物質)2.0部と、ビスフェノールZ型のポリカーボネート(商品名:Z400、三菱エンジニアリングプラスチックス製)10部、並びに、下記式(B−1)で示される繰り返し構造単位及び下記式(B−2)で示される繰り返し構造単位を有し、下記式(B−3)で示される末端構造を有するシロキサン変性ポリカーボネート((B−1):(B−2)=95:5(モル比))0.36部と、をo−キシレン60部/ジメトキシメタン40部/安息香酸メチル2.7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電荷発生層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を30分間125℃で乾燥させることによって、膜厚が15.0μmの電荷輸送層を形成した。
以上のようにして、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体1を製造した。
(電子写真感光体2〜18及びC1〜C15)
電子写真感光体の製造の際に用いた導電層用塗布液を、導電層用塗布液1から、それぞれ導電層用塗布液2〜14及びC1〜C13に変更した。更に、導電層の膜厚を表2及び表3に示すように変更した以外は、電子写真感光体1の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体2〜18及びC1〜C15を製造した。導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表2に示す。
[評価]
(電子写真感光体の電位変動抑制効果の評価)
通紙耐久試験用の電子写真感光体1〜18及びC1〜C15を、それぞれ、ヒューレットパッカード製のレーザービームプリンター(商品名:Color LaserJet 3700)に装着して、常温常湿(23℃/50%RH)環境下にて通紙耐久試験を行った。通紙耐久試験では、印字率2%の文字画像をレター紙に1枚ずつ出力する間欠モードでプリント操作を行い、6000枚の画像出力を行った。
そして、通紙耐久試験開始時ならびに6000枚画像出力終了に、帯電電位(暗部電位)と露光時の電位(明部電位)を測定した。電位測定は、白ベタ画像と黒ベタ画像を各1枚ずつ用いて行った。初期(通紙耐久試験開始時)の暗部電位をVd、初期(通紙耐久試験開始時)の明部電位をVlとした。6000枚画像出力終了後の暗部電位をVd’、6000枚画像出力終了後の明部電位をVl’とした。6000枚画像出力終了後の暗部電位Vd’と初期の暗部電位Vdとの差である暗部電位変動量△Vd(=|Vd|−|Vd’|)と、6000枚画像出力終了後の明部電位Vl’と初期の明部電位Vlとの差である明部電位変動量△Vl(=|Vl’|−|Vl|)とをそれぞれ求めた。結果を表2に示す。
(導電層の光学的隠蔽性の評価)
本発明において、導電層の光学的隠蔽性の評価は、以下の方法で行った。先ず、作製した導電層用塗布液を、ルミラー(型番T60、厚み100μm;東レ製)上に、各々の電子写真感光体を作製した際と同じ条件にて形成し、ルミラー上の塗膜を得た。得られたルミラー上の塗膜を用い、以下の測定条件で分光吸収スペクトルを測定した。
使用測定器:日本分光製、紫外可視分光光度計JASCO V−570
(測光モード:Abs吸光度測定、レスポンス:fast、バンド幅:2.0nm、走査速度:2000nm/min、データ取込間隔:2.0nm、測定波長範囲:380nm〜780nm)
測定波長範囲全域における吸光度の序列は、波長780nmにおける吸光度の序列と変わらなかったことから、波長780nmにおける吸光度で、得られた塗膜の可視光に対する光学的隠蔽性の大小を評価した。測定によって得られた、波長780nmにおける吸光度の値を表2に示す。
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 (11)

  1. 支持体、導電層及び感光層をこの順に有する電子写真感光体であって、
    該導電層が、結着樹脂と第1の金属酸化物粒子と第2の金属酸化物粒子とを含有し、
    該第1の金属酸化物粒子が、導電性粒子であり、
    波長780nmの光に対する、該結着樹脂の屈折率Rb、該第1の金属酸化物粒子の屈折率Rc及び該第2の金属酸化物粒子の屈折率Rhが、
    |Rb−Rc|≦0.35
    |Rb−Rh|≧0.65
    を満足し、
    該導電層の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下であり、
    該第2の金属酸化物粒子の比重Shに対する、該第1の金属酸化物粒子の比重Scの比率(Sc/Sh)が0.85以上1.20以下であることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 該第2の金属酸化物粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸バリウム粒子及び酸化ニオブ粒子から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 該第1の金属酸化物粒子の粉体抵抗率が、1.0Ω・cm以上1.0×10Ω・cm以下である請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
  4. 該第1の金属酸化物粒子が、酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子である請求項1乃至3の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  5. 支持体、導電層及び感光層をこの順に有する電子写真感光体であって、
    該導電層が、結着樹脂と第1の金属酸化物粒子と第2の金属酸化物粒子とを含有し、
    該第1の金属酸化物粒子が、酸化スズを被覆した硫酸バリウム粒子であり、
    該第2の金属酸化物粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸バリウム粒子及び酸化ニオブ粒子から選択される少なくとも1種であることを特徴とする電子写真感光体。
  6. 該結着樹脂が、フェノール樹脂又はウレタン樹脂である請求項1乃至5の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  7. 該導電層の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上1.0×1012Ω・cm以下である請求項1乃至6の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  8. 該第1の金属酸化物粒子の含有量が、該導電層の全体積に対して、15体積%以上40体積%以下である請求項1乃至7の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  9. 該導電層の全体積に対する、該第1の金属酸化物粒子の含有量が、該第2の金属酸化物粒子の含有量に対して、体積比率で、1倍以上4倍以下である請求項1乃至8の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段及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プロセスカートリッジ。
  11. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする電子写真装置。
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