JP2020003528A - 電子写真感光体および電子写真感光体の製造方法 - Google Patents
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特許文献1には、硬化性樹脂を含有する表面層に添加するアクリル樹脂粒子やメラミン樹脂粒子に、特定の表面処理を行い、耐摩耗性とクリーニング性に優れた電子写真感光体を作製する技術が記載されている。
特許文献2には、架橋構造を有する樹脂とアクリル樹脂粒子やメラミン樹脂粒子を含有する表面層の表面を、所望の粗さに設計し、耐摩耗性とクリーニング性を両立する電子写真感光体を作製する技術が記載されている。
また本発明の別の目的は、上記製造方法により製造した電子写真感光体を提供することにある。
R13およびR14は、それぞれ独立に、炭素数1〜3のアルキレン基を示す。
Xは、水素原子、または、炭素数1〜3のアルキル基、または、下記一般式(2)で示される1価の基、または、下記一般式(3)で示される1価の基、または、下記一般式(4)で示される1価の基を示す。)
Yは、下記式(5)で示される2価の基、または、下記一般式(6)で示される2価の基を示す。)
Zは正孔輸送性基を示し、該ZのP1との結合部位を水素原子に置き換えた水素付加物は、下記一般式(12)、または下記一般式(13)で示される化合物である。)
R32およびR33は置換基として炭素数1〜3のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R31、R32およびR33はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
また、R34、R35、R36およびR37はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
R38、およびR39は水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基を示す。
また、R38およびR39はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
また、本発明の別の態様によれば、上記製造方法により製造された電子写真感光体が提供される。
特許文献1に記載の技術は、表面層からのアクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子の離脱を抑制するために、粒子の表面を無機膜および有機成分で被覆し、表面層を構成する硬化性樹脂と粒子の被覆膜を硬化反応により結合させる技術である。すなわち、粒子の表面処理工程を要する。また、特許文献2に記載の技術では、アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子を含有する表面層の表面粗さを所望の範囲に制御するために、粒子の分散工程が必要となる。
従来技術では、アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子に対するその他の表面層を構成する成分の親和性が低く、これを補うために上記のように粒子の表面処理あるいは分散処理を行う必要があった。そのため、結果として表面層を形成する工程の工数が増加していた。
・アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子(以下、「粒子a」とも記す。)
・イソシアヌレート骨格および重合性官能基を同一分子内に有する化合物(以下、「化合物b」とも記す。)
・重合性官能基を有する正孔輸送性化合物(以下、「化合物c」とも記す。)
まず、化合物bと化合物cは略均一に溶解する。一方粒子aに対しては化合物cよりも化合物bの方が親和性が高く、粒子aは優先的に化合物bに囲まれる。つまり、粒子aは表面層形成用塗布液の中で化合物bに囲まれた状態で分散すると予想される。
このとき化合物bのイソシアヌレート骨格は粒子aと引き合い、化合物bの重合性官能基は粒子aと反対側を向くと考えられる。この表面層形成用塗布液から形成された表面層は、化合物bおよび化合物cの硬化物の中に粒子aが均等に分散した状態となる。
粒子aは表面層の表面に露出するものが一定数以上存在し、粒子aに起因する表面層の凹凸形状によって摩擦力が低減するため、潤滑性が向上する。また、表面層自体が化合物bおよび化合物cの硬化物で構成されることから耐摩耗性が向上する。
本発明の一態様に係る電子写真感光体の製造方法は、表面層形成用塗布液を塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜を硬化させて表面層を形成する工程を有する。表面層形成用塗布液は、表面層以外の各層を形成した後、最も外側に形成した層の上に塗布する。
表面層形成用塗布液は、アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子と、下記一般式(1)で示される化合物と、下記一般式(7)で示される化合物と、を含有する。
Zは正孔輸送性基を示し、該ZのP1との結合部位を水素原子に置き換えた水素付加物は、下記一般式(12)で示される化合物、または下記一般式(13)で示される化合物である。)
R32およびR33は置換基として炭素数1〜3のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R31、R32およびR33はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
また、R34、R35、R36およびR37はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
R38、およびR39は水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基を示す。
また、R38およびR39はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
すなわち、保護層、電荷輸送層および単層型感光層が表面層となる場合は、各層を形成するための塗布液は、先に述べた表面層形成用塗布液としての条件を満たし、先に述べた方法により硬化されて層が形成される。
本発明の製造方法により製造される電子写真感光体は、支持体を有する。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、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、導電性材料を混合また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。
本発明の製造方法により製造される電子写真感光体において、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。
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。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などが挙げられる。
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などで処理したり、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、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。
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。
また、導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子、酸化チタンなどの隠蔽剤などをさらに含有してもよい。
本発明の製造方法により製造される電子写真感光体において、支持体または導電層の上に、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、電子写真感光体に電荷注入阻止機能を付与することができる。
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、添加剤をさらに含有してもよい。
本発明の製造方法により製造される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。
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
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。
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、この塗膜を支持体、導電層または下引き層の上に形成し、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。
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。
本発明の一態様に係る電子写真感光体の製造方法により製造される電子写真感光体は、プロセスカートリッジに支持されて用いられてもよい。すなわち、該プロセスカートリッジは、該電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、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。
円筒状の電子写真感光体1は、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、正または負の所定電位に帯電される。なお、図1では、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9を別途設けず、上記付着物を現像手段5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、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、レールなどの案内手段12を設けてもよい。
<支持体>
支持体として直径29.9mm、長さ357.5mm、厚さ0.7mmの円筒状アルミニウム製シリンダーを用いた。
金属酸化物として酸化亜鉛粒子(比表面積:19m2/g、粉体抵抗:4.7×106Ω・cm)100質量部をトルエン500質量部と撹拌混合した。これに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、信越化学工業株式会社製)0.8質量部をシランカップリング剤として添加し、6時間攪拌した。その後、トルエンを減圧留去して、140℃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、ポリビニルブチラール(商品名:エスレック(登録商標)B BM−1、積水化学工業株式会社製)15質量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、住友バイエルウレタン社製)15質量部を混合溶液に溶解させた。混合溶液はメチルエチルケトン73.5質量部と1−ブタノール73.5質量部の混合溶液である。
この溶液に上記で調製した表面処理された酸化亜鉛粒子80.8質量部、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン(東京化成工業株式会社製)0.4質量部を加えた。その後、直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミル装置を用い、23℃雰囲気下で3時間分散した。分散後、以下の材料を加えて攪拌し、下引き層用塗布液を調製した。
・シリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レダウコーニング社製):0.01質量部
・架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(商品名:TECHPOLYMER(登録商標) SSX−103、積水化成品工業株式会社製、平均一次粒子径3.1μm):5.6質量部
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℃で乾燥して、膜厚が18μmの下引き層を形成した。
下記の4つの材料を、直径1mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、4時間分散処理した後、酢酸エチル700質量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。
・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質量部
・ポリビニルブチラール(商品名:エスレック(登録商標)B BX−1、積水化学工業株式会社製):10質量部
・下記式(A)で示される化合物:0.2質量部
・シクロヘキサノン:600質量部
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℃で乾燥して、膜厚0.18μmの電荷発生層を形成した。
下記の4つの材料を、キシレン600質量部およびジメトキシメタン200質量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。
・下記式(B)で示される化合物(電荷輸送物質):30質量部
・下記式(C)で示される化合物(電荷輸送物質):60質量部
・下記式(D)で示される化合物(電荷輸送物質):10質量部
・ポリカーボネート(商品名:ユーピロン(登録商標)Z400、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ビスフェノールZ型のポリカーボネート):100質量部
次に、保護層用塗布液1〜43を調製した。
1−プロパノール100質量部に、表1に示す種類の、粒子aに対応する粒子、化合物bに対応する化合物、および化合物cに対応する化合物をそれぞれ表1に示す質量部にて混合、撹拌し、保護層用塗布液1〜43を得た。
粒子a−1 積水化成品工業株式会社製 XX−160AP
(ポリメタクリル酸メチル粒子、粒子径0.1μm)
粒子a−2 積水化成品工業株式会社製 SSX−102
(ポリメタクリル酸メチル粒子、粒子径2.0μm)
粒子a−3 日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製 MG−451
(ポリスチレンアクリル粒子、粒子径0.1μm)
粒子a−4 日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製 FS−301
(ポリスチレンアクリル粒子、粒子径1.0μm)
粒子a−5 日本触媒株式会社製 エポスターS
(メラミンホルムアルデヒド樹脂粒子、粒子径0.2μm)
粒子a−6 日本触媒株式会社製 エポスターS6
(メラミンホルムアルデヒド樹脂粒子、粒子径0.4μm)
粒子a−7 日本触媒株式会社製 エポスターS12
(メラミンホルムアルデヒド樹脂粒子、粒子径1.2μm)
粒子P 信越化学工業株式会社製 QSG−170
(シリカ粒子、粒子径0.17μm)
電子写真感光体は、電子写真装置(image RUNNER(登録商標)−ADV 4545、キヤノン製)に搭載し、23℃50%RHの環境下で印字比率5%のA4画像出力を20万枚行った後に、以下の潤滑性の評価および耐摩耗性の評価に供した。
潤滑性の評価では、回転式の摩擦摩耗試験機にて動摩擦係数の測定を行った。回転式の摩擦摩耗試験機は、電子写真感光体を支持し、回転する機構と、電子写真感光体表面に所望の角度と侵入量でクリーニングブレードを当接させて支持する機構と、を備えた装置である。クリーニングブレードを当接させて支持する機構は負荷を検知する検知手段を備えている。
クリーニングブレードにはウォーレス硬度(IRHD硬さ試験法のM法の値)が77度、反発弾性率20%のウレタンゴムブレードを用いた。
幅10mm、厚さ2mm、自由長7mmのブレードを、設定角28°、侵入量1.0mmで当接させて支持し、回転数100rpmにて電子写真感光体を回転させた。回転開始から1分後に、ブレード当接部における電子写真感光体の接線方向の負荷、および法線方向の負荷を検知手段から読み取り、接線方向の負荷を法線方向の負荷で除することで動摩擦係数を算出した。
結果を表2に示す。なお、電子写真感光体38、40、41、42は、測定中にブレードがめくれてしまい、動摩擦係数が測定できなかった。
新東科学株式会社製Heidon:Type14を用い、表面引掻き硬さJIS K5600の手法を模して、電子写真感光体の表面層の傷のつきやすさを評価することで耐磨耗性を評価した。電子写真感光体の表面に先端のRが0.1mmの円錐型引掻針(ダイヤモンド針)を接触させ、分銅で100gの垂直荷重を与えた。Heidon:Type14とは別に用意した電子写真感光体を回転支持する機構によって、0.5rpmの速度で表面を引掻き、電子写真感光体写真表面の周方向に傷を形成した。形成された傷について、株式会社小坂研究所社製の表面粗さ測定機サーフコーダSE3500型を用い、電子写真感光体の母線方向(傷を横切る向き)に、JISB0601(1982)に従う最大高さRmaxを測定した。これにより、電子写真感光体の表面層の傷のつきやすさを評価した。
結果を表2に示す。
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 (8)
- 表面層形成用塗布液を塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜を硬化させて表面層を形成する工程を有する電子写真感光体の製造方法であって、
該表面層形成用塗布液が、
アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子と、
下記一般式(1)で示される化合物と、
下記一般式(7)で示される化合物と、
を含有することを特徴とする、電子写真感光体の製造方法。
R13およびR14は、それぞれ独立に、炭素数1〜3のアルキレン基を示す。
Xは、水素原子、または、炭素数1〜3のアルキル基、または、下記一般式(2)で示される1価の基、または、下記一般式(3)で示される1価の基、または、下記一般式(4)で示される1価の基を示す。)
Zは正孔輸送性基を示し、該ZのP1との結合部位を水素原子に置き換えた水素付加物は、下記一般式(12)、または下記一般式(13)で示される化合物である。)
R32およびR33は置換基として炭素数1〜3のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R31、R32およびR33はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
また、R34、R35、R36およびR37はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
R38、およびR39は水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基を示す。
また、R38およびR39はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。) - 前記アクリル樹脂粒子が、スチレンアクリル樹脂粒子である請求項1に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記メラミン樹脂粒子が、メラミンホルムアルデヒド樹脂粒子である請求項1に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記アクリル樹脂粒子または前記メラミン樹脂粒子の粒子径が、1.0μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記アクリル樹脂粒子または前記メラミン樹脂粒子の質量Aに対する、前記一般式(1)で示される化合物の質量Bの比率B/Aが9.5質量%以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子の質量Aの、該質量Aと、前記一般式(1)で示される化合物の質量Bと、前記一般式(7)で示される化合物の質量Cの総和に対する比率A/(A+B+C)が、10質量%以上34質量%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記表面層形成用塗布液が炭素数3以下のアルコール溶剤を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 支持体および表面層を有する電子写真感光体であって、該表面層が、表面層形成用塗布液の硬化物であり、該表面層形成用塗布液が、
アクリル樹脂粒子またはメラミン樹脂粒子と、
下記一般式(1)で示される化合物と、
下記一般式(7)で示される化合物と、
を含有することを特徴とする電子写真感光体。
R13およびR14は、それぞれ独立に、炭素数1〜3のアルキレン基を示す。
Xは、水素原子、または、炭素数1〜3のアルキル基、または、下記一般式(2)で示される1価の基、または、下記一般式(3)で示される1価の基、または、下記一般式(4)で示される1価の基を示す。)
Yは、下記式(5)で示される2価の基、または、下記一般式(6)で示される2価の基を示す。)
Zは正孔輸送性基を示し、該ZのP1との結合部位を水素原子に置き換えた水素付加物は、下記一般式(12)、または下記一般式(13)で示される化合物である。)
R32およびR33は置換基として炭素数1〜3のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。また、R31、R32およびR33はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
また、R34、R35、R36およびR37はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
R38およびR39は水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基を示す。
また、R38およびR39はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
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