JP2020154042A - 電子写真用感光体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期使用時にも摩耗が少なく、フィルミングの発生もなく、安定した画像を実現できる電子写真用感光体、その製造方法および電子写真装置を提供する。【解決手段】導電性基体1と、導電性基体上に順次形成された電荷発生層4および電荷輸送層5からなる負帯電積層型の感光層と、を備え、電荷輸送層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含むか、導電性基体と、導電性基体上に形成され、無機酸化物および潤滑性樹脂を含む単層型の感光層と、を備えるか、または、導電性基体と、導電性基体上に順次形成された電荷輸送層および電荷発生層からなる正帯電積層型の感光層と、を備え、電荷発生層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含む電子写真用感光体である。無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの光の透過率が40%以上である。【選択図】図1A

Description

本発明は電子写真用感光体(以下、「感光体」とも称す)、その製造方法および電子写真装置に関する。詳しくは、主として導電性基体と有機材料を含む感光層とからなり、電子写真方式のプリンターや複写機、ファックスなどに用いられる電子写真用感光体、その製造方法および電子写真装置に関する。
電子写真用感光体は、導電性基体上に光導電機能を有する感光層を設置した構造を基本構造とする。近年、電荷の発生や輸送を担う機能成分として有機化合物を用いる有機電子写真用感光体について、材料の多様性や高生産性、安全性などの利点により、研究開発が活発に進められ、複写機やプリンターなどへの適用が進められている。
一般に、感光体には、暗所で表面電荷を保持する機能や、光を受容して電荷を発生する機能、さらには、発生した電荷を輸送する機能が必要である。感光層がこれらの役割を果たす。感光体は、感光層の態様により、いわゆる単層型感光体と積層型(機能分離型)感光体に分類される。単層型感光体は、電荷発生機能と電荷輸送機能を併せ持った単層の感光層を備える。積層型感光体は、電荷発生層と電荷輸送層とを積層した感光層を備える。電荷発生層は主として光受容時の電荷発生の機能を担う。電荷輸送層は暗所で表面電荷を保持する機能および光受容時に電荷発生層にて発生した電荷を輸送する機能を担う。
上記感光層は、電荷発生材料および電荷輸送材料と樹脂バインダとを有機溶剤に溶解あるいは分散させた塗布液を、導電性基体上に塗布することにより形成されるのが一般的である。これら有機電子写真用感光体の、特に最表面となる層においては、紙や、トナー除去のためのブレードとの間に生ずる摩擦に強く、可とう性に優れ、かつ、露光の透過性が良いポリカーボネートを樹脂バインダとして使用することが多く見られる。
一方、近年の電子写真装置は、アルゴン、ヘリウム−ネオン、半導体レーザーあるいは発光ダイオードなどの単色光を露光光源として、画像および文字などの情報をデジタル(digital)化処理して光信号に変換し、帯電させた感光体上に光照射することによって感光体表面に静電潜像を形成し、これをトナーによって可視化するという所謂デジタル機が主流となっている。
感光体を帯電させる方法としては、スコロトロンなどの帯電部材と感光体とが非接触である非接触帯電方式と、半導電性のゴムローラーやブラシなどの帯電部材と感光体とが接触する接触帯電方式とがある。このうち接触帯電方式は、非接触帯電方式と比較して感光体のごく近傍でコロナ放電が起きるためにオゾンの発生が少なく、印加電圧が低くてよいという特長がある。従って、よりコンパクトで低コスト、低環境汚染の電子写真装置を実現できるため、特に中型〜小型装置で主流となっている。
感光体表面をクリーニングする手段としては、ブレードによる掻き落としや現像同時クリーニングプロセス等が主に用いられる。ブレードによるクリーニングでは、有機感光体表面の未転写残留トナーをブレードにより掻き落とし、掻き落としたトナーを廃トナーボックスに回収するか、または、再び現像器に戻す場合がある。このようなブレードによる掻き落とし方式のクリーナーは、回収トナーの回収ボックスまたはリサイクルのための空間を必要とし、トナー回収ボックスの満杯を監視しなければならない。また、ブレードに紙粉や外添材が滞留したとき、有機感光体の表面に傷が生じて感光体の寿命を短くする場合もある。そこで、現像プロセスにおいてトナーを回収したり、現像ローラの直前に感光体表面に付着した残留トナーを磁気的もしくは電気的に吸引するプロセスを設置する場合もある。
また、クリーニング用のブレードを使用する場合、クリーニング性を向上するためには、ブレードのゴム硬度や当接圧力を上げる必要がある。そのため、感光体の摩耗が促され、電位変動や感度変動を生じ、画像異常を生じ、カラー機では色のバランスや再現性に不具合が生じる。
一方、接触帯電機構を用い、現像装置で現像兼クリーニングを行うクリーニングレス機構を用いる場合は、接触帯電機構部に帯電量が変動したトナーが発生する。また、ごく少量混入する場合がある逆極性トナーが存在すると、これらのトナーが感光体上から十分除去できず、帯電装置を汚染する問題がある。
また、感光体帯電時に生ずるオゾンや窒素酸化物等により感光体表面が汚染される場合もある。この場合、汚染物質そのものによる画像流れや、付着した物質が感光体表面の潤滑性を低下させて、紙粉やトナーが付着し易くなり、ブレード鳴きやめくれ、表面のキズを生じ易くする問題がある。
さらに、転写工程におけるトナー転写効率を高めるため、温湿度環境や紙の特徴に合わせて転写電流を最適化する制御を行うことにより、転写効率の向上により残留トナーを低減する試みもなされている。そして、このようなプロセスや接触帯電方式に適した有機感光体として、トナーの離型性を向上した有機感光体や転写影響の少ない有機感光体が必要となる。
これらの課題を解決するため、感光体最表面層の改良方法が提案されている。例えば、特許文献1,2には、感光体表面の耐久性を向上するために、感光層表層にフィラーを添加する方法が提案されている。しかし、このような膜中にフィラーを分散する方法では、フィラーを均一に分散させることが難しい。また、フィラーの凝集体が存在したり、膜の透過性が低下したり、露光光をフィラーが散乱させることにより、電荷輸送や電荷発生が不均一となり、画像特性が低下する場合がある。さらに、フィラーの分散性を向上するために分散材を添加する方法もあるが、この場合、分散材そのものが感光体特性に影響するため、フィラー分散性との両立をすることが困難となる。さらにまた、フィラーの添加により耐摩耗性は改善されるものの、感光体表面でフィルミングが起こりやすく、画像不具合の処理に関しても考慮されていない。
また、特許文献3,4,5,6では、耐摩耗性の改善のために感光層にフィラー粒子を含有させる提案がなされているが、感光層塗布液を作製する際の粒子の凝集による感光体特性への影響や、粒子の製法、不純物制御および表面処理に関する影響については十分検証されていない。
さらに、特許文献7では、長期使用時にも摩耗が少なく安定した画像を実現できる感光体を得る目的で、所定条件を満足する無機酸化物を用いて感光層を形成する提案がなされているが、感光体表面におけるフィルミングの問題については検討されていない。
一方、感光層の保護や機械的強度の向上、表面潤滑性の向上などを目的として、感光層上に表面保護層を形成する方法が提案されている。しかし、これら表面保護層を形成する方法では、電荷輸送層上への成膜が難しいことや、電荷輸送性能と電荷保持機能とを十分に両立させることが難しいという課題があった。
特開平1−205171号公報 特開平7−333881号公報 特開2008−176054号公報 特開2002−91021号公報 特開2002−229239号公報 特開2015−169858号公報 国際公開第2017/110300号
上述のように、感光体の最表面層の改良については、従来より種々の技術が提案されている。しかしながら、これらの特許文献に開示された技術では、長期使用時において低摩耗量と安定した画像とを両立させることができず、かつ、電気特性についても良好に保つためには十分ではなかった。
そこで、本発明の目的は、長期使用時においても感光体表面の摩耗量を低減することを可能とするとともに、感光体表面におけるフィルミングの発生がなく、安定した画像を得ることのできる電子写真用感光体、その製造方法および電子写真装置を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために、感光体の最表面層の材料に関して鋭意検討した結果、膜の耐摩耗性に優れるとともに、画像欠陥が少なく、かつ、繰り返し使用時においても画像品質が安定した感光体を提供するものである。具体的には、本発明者らは、以下のような構成を適用することで良好な電子写真用感光体が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第一の態様の電子写真用感光体は、導電性基体と、
前記導電性基体上に順次形成された電荷発生層および電荷輸送層からなる負帯電積層型の感光層と、を備え、前記電荷輸送層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含み、
前記無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が40%以上であるものである。
また、本発明の第二の態様の電子写真用感光体は、導電性基体と、
前記導電性基体上に形成され、無機酸化物および潤滑性樹脂を含む単層型の感光層と、を備え、
前記無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が40%以上であるものである。
さらに、本発明の第三の態様の電子写真用感光体は、導電性基体と、
前記導電性基体上に順次形成された電荷輸送層および電荷発生層からなる正帯電積層型の感光層と、を備え、前記電荷発生層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含み、
前記無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が40%以上であるものである。
本発明では、感光層に無機酸化物を含有させることにより感光層の機械的強度を向上させたものであり、さらに、溶媒中に高い濃度で分散させた際に非常に高い光透過性を示す無機酸化物を用いることで、高品質な感光体を提供できることを見出したものである。この場合、前記20質量%無機酸化物スラリーの粘度は、50mPa・s以下であることが好ましい。また、前記無機酸化物の一次粒子径は、溶媒に分散させた際に透過率が高く保てればよく、好ましくは1〜500nmである。
前記潤滑性樹脂としては、シロキサン構造を含むポリカーボネート樹脂を含むことが好ましく、シロキサン構造を含むポリアリレート樹脂を含むことも好ましい。また、前記感光層を最表層とすることができる。
さらに、前記無機酸化物は、シリカを主成分とすることが好ましく、シリカを主成分とし、かつ、アルミニウム元素を1ppm以上1000ppm以下で含有することがより好ましい。さらにまた、前記無機酸化物は、シランカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。前記シランカップリング剤としては、好適には、下記一般式(1)で示される構造を有するものを用いることができる。
(R−Si−(OR4−n (1)
(式中、Siはケイ素原子を表し、Rはこのケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Rは有機基を表し、nは0〜3の整数を表す)
また、本発明の第四の態様の電子写真用感光体の製造方法は、前記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層を、感光層塗布液を用いて形成することにより上記電子写真用感光体を製造する方法において、
前記感光層塗布液用の溶媒に前記無機酸化物を一次分散して無機酸化物スラリーを得る無機酸化物スラリー調製工程と、前記感光層塗布液用の溶媒に電荷輸送材料および潤滑性樹脂を溶解して感光層形成用液を得る感光層形成用液調製工程と、得られた前記無機酸化物スラリーと前記感光層形成用液とを混合して前記感光層塗布液を得る感光層塗布液調製工程と、を含むものである。
さらに、本発明の第五の態様の電子写真装置は、上記電子写真用感光体が搭載されてなるものである。
本発明によれば、上記の条件を有する感光層を使用したことにより、長期使用時においても感光体表面の摩耗量を低減でき、感光体表面におけるフィルミングの発生がなく、安定した画像を得ることのできる電子写真用感光体が得られることが明らかとなった。
これは、以下のような理由によるものと考えられる。
本発明においては、感光層に無機酸化物を含有させることにより感光層の機械的強度を向上させるものであるが、従来の技術では、無機酸化物を溶媒に単独で分散させた場合には凝集部分が発生し、その後に電荷輸送材料や樹脂成分と混合した際の分散では、樹脂成分が加わることによる粘性の向上により十分な分散ができず、結果として画像上に微小な欠陥を伴う感光体となってしまう欠点があった。これに対し本発明においては、溶媒に対し高い濃度で無機酸化物を分散した際に非常に高い光透過性を示すことから、無機酸化物が均一な分散状態を示しており、一次粒子に近い状態で溶媒和状態を保持していると考えられる。すなわち、本発明では、無機酸化物が高濃度状態で溶媒に分散していてもスラリー(分散液)の粘度が低く、結果として他の感光層の構成成分を溶解させた塗布液との混合が容易となるので、混合させる際の凝集性も低減され、このため、より高品質な感光体を提供できるものである。
一方で、無機酸化物を含有させるのみでは、感光体表面の摩耗量は低減できても、クリーニングブレードと感光体表面の摩擦力が大きくなり、特に無機酸化物の粒子径が200〜500nmのものは、無機酸化物を含有させることで感光体表面温度が上昇し易く、トナーに含まれている外添剤であるシリカ成分が感光体表面温度により柔らかくなり、無機酸化物とくっ付き易く、クリーニングブレードにより綺麗に取り除くことができなくなり、感光体表面においてフィルミングが発生し易くなる。本発明においては、無機酸化物とともに潤滑性樹脂を使用することで、クリーニングブレードと感光体表面の摩擦力が大きく低減し、感光体表面温度の上昇を抑え、クリーニング性が向上して、フィルミングの問題についても解消することができる。このような特定の無機酸化物と潤滑性樹脂との組合せにより耐摩耗性とフィルミング耐性との両立が図れることは、本発明者の検討により初めて得られた知見である。
本発明に係る負帯電積層型電子写真用感光体を示す模式的断面図である。 本発明に係る正帯電単層型電子写真用感光体を示す模式的断面図である。 本発明に係る正帯電積層型電子写真用感光体を示す模式的断面図である。 本発明の電子写真用感光体の製造方法の一例を示すフロー図である。 本発明の電子写真装置の一構成例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明は、以下の説明により何ら限定されるものではない。
上述のように、電子写真用感光体は、積層型(機能分離型)感光体としての、いわゆる負帯電積層型感光体および正帯電積層型感光体と、主として正帯電型で用いられる単層型感光体とに大別される。図1A〜図1Cは、本発明の一実施の形態に係る電子写真用感光体を示す模式的断面図である。図1Aは負帯電型の積層型電子写真用感光体、図1Bは正帯電型の単層型電子写真用感光体、図1Cは正帯電型の積層型電子写真用感光体をそれぞれ示している。
図示するように、負帯電積層型感光体においては、導電性基体1の上に、下引き層2と、電荷発生機能を備えた電荷発生層4および電荷輸送機能を備えた電荷輸送層5を有する感光層6とが、順次積層されている。一方、正帯電単層型感光体においては、導電性基体1の上に、下引き層2と、電荷発生および電荷輸送の両機能を併せ持つ単層型の感光層3とが、順次積層されている。さらに、正帯電積層型感光体においては、導電性基体1の上に、下引き層2と、電荷輸送機能を備えた電荷輸送層5並びに電荷発生および電荷輸送の両機能を備えた電荷発生層4を有する感光層7とが、順次積層されている。なお、いずれのタイプの感光体においても、下引き層2は必要に応じ設ければよい。また、本発明の「感光層」は、電荷発生層および電荷輸送層を積層した積層型感光層と、単層型感光層との両方を含む。
本発明の実施形態の感光体は、導電性基体上に少なくとも感光層を有し、この感光層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含むものであって、この無機酸化物として、無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの光の透過率が40%以上であるものを用いるものである。この透過率は、80%以上であると好ましい。
本発明の実施形態の感光体が、単層型の場合には、単層型の感光層が上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層である。また、本発明の実施形態の感光体が、導電性基体上に順次形成された電荷発生層および電荷輸送層からなる負帯電積層型の感光層を有する負帯電積層型の場合には、電荷輸送層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層である。さらに、本発明の実施形態の感光体が、導電性基体上に順次形成された電荷輸送層および電荷発生層からなる正帯電積層型の感光層を有する正帯電積層型の場合には、電荷発生層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層である。特には、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層が最表層である場合に、耐摩耗性の向上効果を良好に得られるため好ましい。
無機酸化物としては、溶媒に分散した際の透過率が上記範囲内となるものであればよく、シリカを主成分とするものの他、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛などが挙げられる。
中でも、無機酸化物としてはシリカを主成分とする無機酸化物が好ましい。シリカとして、数nmから数十nm程度の粒径をもつシリカ粒子を製造する方法としては、湿式法と呼ばれる水ガラスを原料として製造する方法や、乾式法と呼ばれるクロロシラン等を気相中で反応させる方法、シリカ前駆体としてのアルコキシドを原料とする方法などが知られている。
ここで、シリカを表面処理する際に異種金属が不純物として多量に存在すると、通常の酸化物部位と異なる金属により欠陥を生じて、表面の電荷分布が変動し、その部位を起点として酸化物粒子の凝集性を向上させ、結果として塗布液や感光層中における凝集物の増加を引き起こすため、シリカの純度は高純度であることが好ましい。よって、無機酸化物を構成する金属元素以外の金属の含有量は、各金属元素につき1000ppm以下に制御することが好ましい。
一方で、表面処理剤を十分に反応させてシリカ表面の活性を向上するためには、ごく微量の別種金属を添加しておくことが好適である。表面処理剤はシリカの表面に存在する水酸基と反応するが、シリカが微量の他金属元素を含有すると、金属間の電気陰性度の差による影響から、シリカ表面に存在する他金属元素に隣接するシラノール基(水酸基)の反応性が向上する。この水酸基は表面処理剤との反応性が高いことから、他の水酸基より強固に表面処理剤と反応するとともに、残存すると凝集の原因となる。これらの表面処理剤の反応後に、他の水酸基に表面処理剤が反応することにより、表面処理剤の効果と表面の異種金属による表面の電荷の偏りの減少効果とにより、シリカ同士の凝集性が大きく改善されると考えられる。よって、無機酸化物が微量の他金属を含有する場合、表面処理剤の反応性がより良好となり、結果として表面処理による分散性が向上するため、好ましい。
シリカに関しては、アルミニウム元素を1000ppm以下までの範囲で添加しておくと、表面処理に好適である。シリカ中のアルミニウム元素量の調整は、特開2004−143028号公報、特開2013−224225号公報、特開2015−117138号公報等に記載されている方法を用いて行うことができるが、所望の範囲に制御できるものであれば、調製方法については特に制限はない。具体的には、シリカ表面のアルミニウム元素量をより好適に制御する方法としては、例えば、以下のような方法がある。まず、シリカ微粒子を製造する際に、目的のシリカ粒子径よりも小さい形状にシリカ粒子を成長させた後に、アルミニウム源となるアルミニウムアルコキシドを添加するなどしてシリカ表面のアルミニウム量を制御する方法がある。また、塩化アルミニウムを含む溶液中にシリカ微粒子を入れて、シリカ微粒子表面に塩化アルミニウム溶液をコートし、これを乾燥して焼成する方法や、ハロゲン化アルミニウム化合物とハロゲン化ケイ素化合物との混合ガスを反応させる方法などがある。
また、シリカの構造は、複数のケイ素原子と酸素原子とが環状に連なり網目状の結合構造を取ることが知られており、アルミニウム元素を含む場合、シリカの環状構造を構成する原子数が、アルミニウムを混合した効果により、通常のシリカよりも大きくなる。この効果により、アルミニウム元素を含有するシリカ表面の水酸基に対し、表面処理剤が反応する際の立体的障害が、通常のシリカ表面よりも緩和され、表面処理剤の反応性が向上して、通常のシリカに同じ表面処理剤を反応させたときよりも分散性が向上した表面処理シリカとなる。
ここで、アルミニウム元素量を制御する上では、湿式法によるシリカがより好適である。また、シリカに対するアルミニウム元素の含有量は、表面処理剤の反応性を考慮すると、1ppm以上が好適である。
無機酸化物の形態としては、特に限定されないが、凝集性を低減させて均一な分散状態を得るためには、無機酸化物の真球度が0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましい。
また、無機酸化物を溶媒に分散(一次分散)した際の粘度は、溶媒に対し20質量%で分散した際の20質量%無機酸化物スラリーの粘度で、50mPa・s以下とすることで、好適な混合を進められることから好ましく、より好ましくは10mPa・s以下とする。
さらに、無機酸化物の一次粒子径は、溶媒に分散させた際に透過率が高く保てればよく、1〜500nmが好適であり、より好ましくは5〜400nmであり、さらに好ましくは10〜300nmである。なお、分散中の粒子は一次粒子の形状でも、数個のクラスターを形成していても、透過率が上記範囲を満たす範囲であればよい。
また、感光層中における、無機酸化物の粒子間平均距離は、上記透過率が得られていれば特に限定されないが、結果として一次粒子径に近いことが、粒子間の相互作用により膜成分の拘束力を向上させ、膜の摩耗性の改善につながることから好ましい。具体的には、200nm以下であることが好ましく、より好ましくは70nm以下である。
また、高解像度が期待される感光体の電荷輸送層に無機酸化物を使用する際には、電荷輸送層に添加される材料に由来するα線などによる影響を考慮することが好ましい。例えば、半導体メモリ素子を例に挙げると、メモリ素子は電荷の蓄積の有無により記憶するデータの種類を保持するが、微細化によって、蓄積される電荷の大きさも小さくなって、外部から照射されるα線によって変化する程度の電荷によってデータの種類が変化してしまい、結果、予期しないデータの変化が生じてしまう。また、半導体素子に流れる電流の大きさも小さくなるため、α線により生じる電流(ノイズ)が信号の大きさと比べても相対的に大きくなってしまい誤動作が危惧される。このような現象と同様にして、感光体の電荷輸送層の電荷の動きに対する影響を考慮すると、α線発生の少ない材料を膜構成材料に使用することが、より好適である。具体的には、無機酸化物中のウランやトリウムの濃度を低減させることが効果的であり、好ましくはトリウムが30ppb以下、ウランが1ppb以下である。無機酸化物中のウランやトリウム量を低減させる製法としては、例えば、特開2013−224225号公報等に記載があるが、これら元素の濃度を低減させることができるものであれば、この方法には限定されない。
無機酸化物が本発明に係る透過率の条件を保持するためには、無機酸化物の表面に表面処理を施すことが好適である。
表面処理剤としては、上記透過率を得られるものであれば、市販の表面処理剤を用いてよい。より好ましくは、シランカップリング剤を用いる。シランカップリング剤としては、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、エポキシトリメトキシシラン、メタクリルトリメトキシシラン、アミノトリメトキシシラン、ウレイドトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、フェニルアミノトリメトキシシラン、アクリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランおよびN−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられ、これらのうちの少なくとも一種を含むものを用いることができる。また、アルコキシドのアルキル基は、メチル基が好ましいが、それ以外にエチル基、プロピル基、ブチル基も好ましい。無機酸化物に対する表面処理剤の処理量は、処理後の無機酸化物の質量に対して表面処理剤の量が0.01〜10.0質量%、好ましくは0.05〜5.0質量%となる量である。
シランカップリング剤としては、さらに詳しくは下記一般式(1)で示される構造を有する化合物が挙げられるが、無機酸化物表面の水酸基等の反応性基と縮合反応する化合物であれば、下記化合物に限定されない。
(R−Si−(OR4−n (1)
(式中、Siはケイ素原子を表し、Rはこのケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Rは有機基を表し、nは0〜3の整数を表す)
上記一般式(1)で表される有機ケイ素化合物において、Rとしてはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル等のアルキル基、フェニル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基、γ−グリシドキシプロピル、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル等の含エポキシ基、γ−アクリロキシプロピル、γ−メタアクリロキシプロピルの含(メタ)アクリロイル基、γ−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピルオキシプロピル等の含水酸基、ビニル、プロペニル等の含ビニル基、γ−メルカプトプロピル等の含メルカプト基、p−アミノフェニル、γ−アミノプロピル、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピル、N−フェニル−3−アミノプロピル等の含アミノ基、m−アミノフェニル、o−アミノフェニル、γ−クロロプロピル、1,1,1−トリフルオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、パーフルオロオクチルエチル等の含ハロゲン基、その他、ニトロ、シアノ置換アルキル基が挙げられる。また、ORの加水分解性基としては、メトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ハロゲン基、アシルオキシ基が挙げられる。
上記一般式(1)で表されるシランカップリング剤は、単独で使用してもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。また、複数種組み合わせる際には、同時に2種のカップリング剤を無機酸化物と反応させることができるが、複数種を順番に反応させることもできる。
また、上記一般式(1)で表されるシランカップリング剤において、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。同様に、nが2以下の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。さらに、上記一般式(1)で表される有機ケイ素化合物を2種以上で用いるとき、RおよびRはそれぞれのカップリング剤で同一であってもよく、異なっていてもよい。
nが0の化合物としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。すなわち、テトラメトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアリロキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラキス(2−メトキシエトキシ)シラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラキス(2−エチルブトキシ)シラン、テトラキス(2−エチルヘキシロキシ)シラン等が挙げられる。
nが1の化合物としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。すなわち、メチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、エチルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリメトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−アリルチオプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−ブロモプロピルトリエトキシシラン、3−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビス(エチルメチルケトオキシム)メトキシメチルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
nが2の化合物としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。すなわち、ジメトキシメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシシラン、ジエトキシメチルシラン、ジメトキシメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシラン、3−クロロプロピルジメトキシメチルシラン、クロロメチルジエトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシ−3−メルカプトプロピルメチルシラン、ジアセトキシメチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−(3−シアノプロピルチオプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アセトキシエチルチオプロピル)ジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチル−2−ピペリジノエチルシラン、ジブトキシジメチルシラン、3−ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、ジエトキシ−3−グリシドキシプロピルメチルシラン、3−(3−アセトキシプロピルチオ)プロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチル−3−ピペリジノプロピルシラン、ジエトキシメチルオクタデシルシラン等が挙げられる。
nが3の化合物としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。すなわち、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、メトキシジメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシラン、3−クロロプロピルメトキシジメチルシラン、メトキシ−3−メルカプトプロピルメチルメチルシラン等が挙げられる。
また、本発明に係る感光層塗布液中には、シランカップリング剤の加水分解物が微量含まれていてもよい。具体的には、下記一般式(2)で示される構造を有する化合物が2質量%以下で含まれていてもよい。
Si(OH)(R(OR4−(n+m) (2)
(式中、Siはケイ素原子を表し、Rはこのケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Rは有機基を表し、mは1〜4の整数、nは0〜3の整数を表し、m+nは4以下である)
無機酸化物が複数種の表面処理剤で表面処理されている場合、表面処理工程においては、いかなる順序で表面処理が行われているものであってもよいが、例えば、無機酸化物が複数種のシランカップリング剤で表面処理されている場合、上記一般式(1)で表される構造を有するシランカップリング剤が、最初に表面処理に用いられていることが好ましい。また、表面処理工程においては、シリカをシランカップリング剤およびオルガノシラザンで同時に表面処理してもよく、または、シリカをまずシランカップリング剤で表面処理し、次いでオルガノシラザンで表面処理してもよい。さらには、シリカをまずオルガノシラザンで表面処理し、次いでシランカップリング剤で表面処理し、さらにその後にオルガノシラザンで表面処理してもよい。
ここで、20質量%無機酸化物スラリー(無機酸化物スラリー)の透過率を計測する波長は、可視域から電子写真装置の露光に用いられるレーザー波長域までの範囲から任意に選ばれるが、電子写真装置で使用される波長780nmでの透過率で確認することができる。
上記無機酸化物のスラリー化に用いる溶媒は、上記無機酸化物が上記透過率を満足するものであればよく、感光層塗布液用の溶媒を用いてもよい。好ましくは、テトラヒドロフラン(THF)、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロピラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン等が挙げられ、これらを単独で、または、混合して用いることができるが、これらに限定されない。好ましくは、テトラヒドロフランまたはそれを含む混合溶媒を用いる。
上記無機酸化物スラリーは、無機酸化物と溶媒とを、攪拌することにより混合して、スラリー化することができるものであれば、いかなる方法によっても得ることができる。スラリー化する際に分散に用いる分散機としては、ペイントシェーカー、ボールミルおよびサンドミルなどを挙げることができる。
潤滑性樹脂としては、具体的には例えば、シロキサン構造を含むポリカーボネート樹脂や、シロキサン構造を含むポリアリレート樹脂を好適に用いることができる。
シロキサン構造を含むポリカーボネート樹脂としては、例えば、下記一般式(3)で示される繰返し構造を有するポリカーボネート樹脂を挙げることができる。
上記一般式(3)中、R〜R10は、同一または異なって、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数1〜10のフルオロアルキル基を示し、h,h,h,hは0〜4の整数であり、Vは脂肪族の2価基または環状脂肪族の2価基を表し、Vは単結合、炭素原子数1〜12の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−O−、−S−、−SO−、−SO−、または、−CO−を表し、Uは、下記構造式(4)、(5)または(6)で示される構造単位を表す。
上記構造式(4)〜(6)中、n,m1,m2は、1以上400以下の整数であり、好ましくは8以上250以下の整数である。
また、上記一般式(3)中、r3,r4は0.2≦r4/(r3+r4)≦0.8を満足し、r3、r4、k1、k2、k3は0.001≦k1/(r3+r4+k1)≦0.005、0.001≦k2/(r3+r4+k2)≦0.005、0.001≦k3/(r3+r4+k3)≦0.005を満足する。連鎖末端基は1価の芳香族基または1価のフッ素含有脂肪族基である。
シロキサン構造を含むポリアリレート樹脂としては、例えば、下記構造式(7)で表される構造単位を有する共重合ポリアリレート樹脂を挙げることができる。
(構造式(7))
上記構造式(7)中、部分構造式(A)、(A)、(B)、(B)、(C)、(D)、(E)および(F)は樹脂を構成する構造単位を示す。a、a、b、b、c、d、eおよびfはそれぞれ各構造単位(A)、(A)、(B)、(B)、(C)、(D)、(E)および(F)のmol%を示し、a+a+b+b+c+d+e+fが100mol%であり、c+d+e+fが0.001〜10mol%である。また、WおよびWは、単結合、−O−、−S−、−SO−、−CO−、−SO−、−CR4142−(R41およびR42は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、または、炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリール基である)、炭素数5〜12の置換若しくは無置換のシクロアルキリデン基、炭素数2〜12の置換若しくは無置換のα,ωアルキレン基、−9,9−フルオレニリデン基、炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリーレン基、および、炭素数6〜12のアリール基もしくはアリーレン基を含有する2価の基からなる群から選ばれる異なる2種である。R11〜R30は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、フッ素原子、塩素原子、または臭素原子を示す。R31は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基あるいは置換基を有してもよいシクロアルキル基、フッ素原子、塩素原子、または臭素原子を示す。m3およびm4は1以上の整数を示す。
上記共重合ポリアリレート樹脂においては、上記構造式(7)で示される構造単位の全体量(a+a+b+b+c+d+e+f)を100mol%とした場合、シロキサン成分の量としての(c+d+e+f)が0.001〜10mol%であり、好ましくは0.03〜10mol%である。(c+d+e+f)が0.001mol%よりも小さい場合は持続可能である十分な摩擦係数を得られないおそれがある。一方、(c+d+e+f)が10mol%よりも大きい場合は、十分な膜の硬度を得られず、さらに、塗布液とした場合に溶剤や機能材料との十分な相溶性が得られないおそれがある。
また、上記構造式(7)中、m3およびm4は1以上400以下の整数であり、好ましくは8以上250以下の整数である。
さらに、本発明の所望の効果を得る上で、上記構造式(7)中、Wが、単結合、−O−または−CR4142−(R41およびR42は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、メチル基またはエチル基である)であることが好ましく、また、Wが、−CR4142−(R41およびR42は、同一であっても異なっていてもよく、水素原子、メチル基またはエチル基である)であることが好ましい。
さらにまた、上記構造式(7)中のシロキサン構造としては、例えば、下記分子式(8)(チッソ社製反応性シリコーンサイラプレーンFM4411(重量平均分子量1000)、FM4421(重量平均分子量5000)、FM4425(重量平均分子量15000))、下記分子式(9)(チッソ社製反応性シリコーンサイラプレーンFMDA11(重量平均分子量1000)、FMDA21(重量平均分子量5000)、FMDA26(重量平均分子量15000))等の構成モノマーを挙げることができる。
分子式(8)
分子式(9)
式中、R31は、n−ブチル基を示す。
以下に、上記化学構造式7で示されるポリアリレート樹脂の構造単位である構造式(A)、(A)、(B)、(B)、(C)、(D)、(E)および(F)の具体例を示す。また、下記表1に、構造式(A)、(A)、(B)、(B)、(C)、(D)、(E)および(F)を有する共重合ポリアリレート樹脂の具体例を示す。但し、使用できる共重合ポリアリレート樹脂は、これら例示構造のものに限定されるものではない。
構造式(A)の具体例
構造式(A)の具体例
構造式(B)の具体例
構造式(B)の具体例
構造式(C)の具体例
構造式(D)の具体例
構造式(E)の具体例
構造式(F)の具体例
式中、R31は、n−ブチル基を示す。
上記共重合ポリアリレート樹脂は、他の構造単位を有していてもよい。共重合ポリアリレート樹脂全体を100mol%とした場合、上記構造式(7)で示される構造単位の配合割合は10〜100mol%が好ましく、50〜100mol%がより好ましい。
上記ポリアリレート樹脂は、界面重合のみにより合成可能であるが、溶液重合でシロキサン成分を反応させた後、界面重合することにより合成したものであることがより好ましい。
上記ポリカーボネート樹脂およびポリアリレート樹脂の質量平均分子量は、5000〜250000が好適であり、より好適には10000〜150000である。
本発明の感光体は、上記無機酸化物および潤滑性樹脂に係る条件を満足するものであれば、いずれの層構成を有するものであってもよい。本発明の感光体は感光層の構成により負帯電積層型感光体、正帯電単層型感光体および正帯電積層型感光体に分類される。負帯電積層型感光体は、電荷発生材料を含有する電荷発生層と、電荷輸送材料、および、潤滑性樹脂を少なくとも含む樹脂バインダを含有する電荷輸送層とを順に有する感光層6を備える。正帯電単層型感光体は、電荷輸送材料と、潤滑性樹脂を少なくとも含む樹脂バインダと、電荷発生材料とを含有する感光層3を備える。正帯電積層型感光体は、電荷輸送材料を含有する電荷輸送層と、電荷輸送材料、潤滑性樹脂を少なくとも含む樹脂バインダおよび電荷発生材料を含有する電荷発生層とを順に有する感光層7を備える。
導電性基体1は、感光体の電極としての役目を有すると同時に、感光体を構成する各層の支持体となっており、円筒状、板状、フィルム状などいずれの形状でもよい。導電性基体1の材質としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属類、あるいはガラス、樹脂などの表面に導電処理を施したもの等を使用できる。
下引き層2は、樹脂を主成分とする層やアルマイトなどの金属酸化皮膜からなるものである。下引き層2は、導電性基体1から感光層への電荷の注入性を制御するため、または、導電性基体1の表面の欠陥の被覆、感光層と導電性基体1との接着性の向上などの目的で、必要に応じて設けられる。下引き層2に用いられる樹脂材料としては、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、メラミン、セルロースなどの絶縁性高分子、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性高分子が挙げられ、これらの樹脂は単独、あるいは適宜組み合わせて混合して用いることができる。また、これらの樹脂に、二酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物を含有させて用いてもよい。
(負帯電積層型感光体)
負帯電積層型感光体において、感光層は電荷発生層4および電荷輸送層5を有し、電荷輸送層5が最表層となる。
負帯電積層型感光体において、電荷発生層4は、電荷発生材料の粒子を樹脂バインダ中に分散させた塗布液を塗布するなどの方法により形成され、光を受容して電荷を発生する。電荷発生層4は、電荷発生効率が高いことと同時に発生した電荷の電荷輸送層5への注入性が重要であり、電場依存性が少なく、低電場でも注入の良いことが望ましい。
電荷発生材料としては、X型無金属フタロシアニン、τ型無金属フタロシアニン、α型チタニルフタロシアニン、β型チタニルフタロシアニン、Y型チタニルフタロシアニン、γ型チタニルフタロシアニン、アモルファス型チタニルフタロシアニン、ε型銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、各種アゾ顔料、アントアントロン顔料、チアピリリウム顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、スクアリリウム顔料、キナクリドン顔料等を単独、または適宜組み合わせて用いることができ、画像形成に使用される露光光源の光波長領域に応じて好適な物質を選ぶことができる。電荷発生層4は、電荷発生材料を主体として、これに電荷輸送材料などを添加して使用することも可能である。
電荷発生層4の樹脂バインダとしては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メタクリル酸エステル樹脂の重合体および共重合体などを適宜組み合わせて使用することが可能である。
電荷発生層4における電荷発生材料の含有量は、電荷発生層4中の固形分に対して、好適には20〜80質量%、より好適には30〜70質量%である。また、電荷発生層4における樹脂バインダの含有量は、電荷発生層4中の固形分に対して、好適には20〜80質量%、より好適には30〜70質量%である。電荷発生層4は、電荷発生機能を有すればよいので、その膜厚は電荷発生材料の光吸収係数により決まり、一般的には1μm以下であり、好適には0.5μm以下である。
負帯電積層型感光体の場合、電荷輸送層5が、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層となる。負帯電積層型感光体において、電荷輸送層5は、主として上記無機酸化物と、電荷輸送材料と、潤滑性樹脂を少なくとも含む樹脂バインダとにより構成される。これにより、本発明の所期の効果を得ることができる。
電荷輸送層5の樹脂バインダとしては、上記潤滑性樹脂とともに、他の樹脂を用いることが好ましい。特には、潤滑性樹脂の配合量をA(質量部)、他の樹脂の配合量をB(質量部)としたとき、樹脂バインダの総量に占める潤滑性樹脂の比率A/(B+A)が、0.1≦A/(B+A)≦0.5を満足することが好ましく、0.2≦A/(B+A)≦0.4を満足することがより好ましい。潤滑性樹脂の比率A/(B+A)が、0.1未満であるとフィルミングが発生しやすくなり、0.5を超えると耐刷性に劣る傾向となる。
このような他の樹脂としては、他のポリアリレート樹脂やポリカーボネート樹脂、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールZ型、ビスフェノールA型−ビフェニル共重合体、ビスフェノールZ型−ビフェニル共重合体などの各種ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、メタクリル酸エステルの重合体およびこれらの共重合体などを用いることができる。さらに、分子量の異なる同種の樹脂を混合して用いてもよい。特には、他の樹脂として、下記一般式(10)で示される繰返し構造を有する共重合ポリカーボネート樹脂を好適に用いることができる。
上記一般式(10)中、R〜Rは、同一または異なって、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数1〜10のフルオロアルキル基を示し、g,g,g,gは0〜4の整数であり、r1,r2は0.3≦r2/(r1+r2)≦0.7を満足し、連鎖末端基は1価の芳香族基または1価のフッ素含有脂肪族基である。
電荷輸送層5の電荷輸送材料としては、各種ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ジアミン化合物、ブタジエン化合物、インドール化合物等を単独、あるいは適宜組み合わせて混合して用いることができる。かかる電荷輸送材料としては、例えば、以下の(II−1)〜(II−14)に示すものを例示することができるが、これらに限定されるものではない。
電荷輸送層5における無機酸化物の含有量としては、電荷輸送層5の固形分に対して1〜40質量%、より好適には2〜30質量%である。電荷輸送層5における樹脂バインダの含有量としては、無機酸化物を除く電荷輸送層5の固形分に対して、好適には10〜90質量%、より好適には20〜80質量%である。電荷輸送層5における電荷輸送材料の含有量としては、無機酸化物を除く電荷輸送層5の固形分に対して、好適には10〜90質量%、より好適には20〜80質量%である。
また、電荷輸送層5の膜厚としては、実用上有効な表面電位を維持するためには3〜50μmの範囲が好ましく、15〜40μmの範囲がより好ましい。
上記無機酸化物のスラリー化に用いる溶媒は、特に限定されず、上記無機酸化物が上記透過率を満足するものであればよく、感光層塗布液用の溶媒を用いてもよい。好ましくは、テトラヒドロフラン(THF)、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロピラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン等が挙げられ、これらを単独で、または、混合して用いることができるが、これらに限定されない。好ましくは、テトラヒドロフランまたはそれを含む混合溶媒を用いる。
(単層型感光体)
単層型感光体の場合、感光層3が最表層であり、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層となる。単層型感光層3は、主として上記無機酸化物と、電荷発生材料と、正孔輸送材料と、電子輸送材料(アクセプター性化合物)と、潤滑性樹脂を少なくとも含む樹脂バインダとからなる。これにより、本発明の所期の効果を得ることができる。
電荷発生材料としては、例えば、フタロシアニン系顔料、アゾ顔料、アントアントロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、多環キノン顔料、スクアリリウム顔料、チアピリリウム顔料、キナクリドン顔料等を使用することができる。また、これら電荷発生材料を単独または2種以上を組み合わせて使用することが可能である。特に、アゾ顔料としては、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン顔料としては、N,N’−bis(3,5−dimethylphenyl)−3,4:9,10−perylene−bis(carboximide)、フタロシアニン系顔料としては、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンが好ましい。さらには、X型無金属フタロシアニン、τ型無金属フタロシアニン、ε型銅フタロシアニン、α型チタニルフタロシアニン、β型チタニルフタロシアニン、Y型チタニルフタロシアニン、アモルファスチタニルフタロシアニン、特開平8−209023号公報、米国特許第5736282号明細書ならびに米国特許第5874570号明細書に記載のCuKα:X線回析スペクトルにてブラッグ角2θが9.6°を最大ピークとするチタニルフタロシアニンを用いると、感度、耐久性および画質の点で著しく改善された効果を示す。
正孔輸送材料としては、例えば、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、ピラゾロン化合物、オキサジアゾール化合物、オキサゾール化合物、アリールアミン化合物、ベンジジン化合物、スチルベン化合物、スチリル化合物、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等を使用することができる。また、これら正孔輸送材料を、単独または2種以上で組み合わせて使用することが可能である。正孔輸送材料としては、光照射時に発生する正孔の輸送能力が優れている他、電荷発生材料との組み合せに好適なものが好ましい。
電子輸送材料(アクセプター性化合物)としては、無水琥珀酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水琥珀酸、無水フタル酸、3−ニトロ無水フタル酸、4−ニトロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、フタルイミド、4−ニトロフタルイミド、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、クロラニル、ブロマニル、o−ニトロ安息香酸、マロノニトリル、トリニトロフルオレノン、トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、ニトロアントラキノン、ジニトロアントラキノン、チオピラン系化合物、キノン系化合物、ベンゾキノン化合物、ジフェノキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、スチルベンキノン系化合物、アゾキノン系化合物等を挙げることができる。また、これら電子輸送材料を単独または2種以上組み合わせて使用することが可能である。
単層型感光層3の樹脂バインダとしては、負帯電積層型感光体の場合の電荷輸送層5に用いる樹脂バインダと同様に、上記潤滑性樹脂とともに、他の樹脂を用いることが好ましい。この場合の潤滑性樹脂の比率の好適条件についても、負帯電積層型感光体の場合の電荷輸送層5と同様とすることができる。すなわち、単層型感光層3において、潤滑性樹脂の配合量をA(質量部)、他の樹脂の配合量をB(質量部)としたとき、樹脂バインダの総量に占める潤滑性樹脂の比率A/(B+A)が、0.1≦A/(B+A)≦0.5を満足することが好ましく、0.2≦A/(B+A)≦0.4を満足することがより好ましい。
このような他の樹脂としては、他のポリアリレート樹脂やポリカーボネート樹脂、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールZ型、ビスフェノールA型−ビフェニル共重合体、ビスフェノールZ型−ビフェニル共重合体などの各種ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、他のポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、メタクリル酸エステルの重合体およびこれらの共重合体などを用いることができる。さらに、分子量の異なる同種の樹脂を混合して用いてもよい。特には、他の樹脂として、上記一般式(10)で示される繰返し構造を有する共重合ポリカーボネート樹脂を好適に用いることができる。
単層型感光層3における無機酸化物の含有量としては、単層型感光層3の固形分に対して1〜40質量%、より好適には2〜30質量%である。単層型感光層3における電荷発生材料の含有量は、無機酸化物を除く単層型感光層3の固形分に対して、好適には、0.1〜20質量%、より好適には、0.5〜10質量%である。単層型感光層3における正孔輸送材料の含有量は、無機酸化物を除く単層型感光層3の固形分に対して、好適には、3〜80質量%、より好適には、5〜60質量%である。単層型感光層3における電子輸送材料の含有量は、無機酸化物を除く単層型感光層3の固形分に対して、好適には、1〜50質量%、より好適には、5〜40質量%である。単層型感光層3における樹脂バインダの含有量としては、無機酸化物を除く単層型感光層3の固形分に対して、好適には10〜90質量%、より好適には20〜80質量%である。
単層型感光層3の膜厚は、実用的に有効な表面電位を維持するためには3〜100μmの範囲が好ましく、5〜40μmの範囲がより好ましい。
(正帯電積層型感光体)
正帯電積層型感光体において、感光層は電荷輸送層5および電荷発生層4を有し、電荷発生層4が最表層となる。
正帯電積層型感光体において、電荷輸送層5は、主として電荷輸送材料と樹脂バインダとにより構成される。正帯電積層型感光体における電荷輸送層5に用いる電荷輸送材料としては、負帯電積層型感光体における電荷輸送層5の実施の形態に挙げたものと同じ材料を用いることができる。各材料の含有量および電荷輸送層5の膜厚についても、負帯電積層型感光体と同様とすることができる。電荷輸送層5の樹脂バインダとしては、負帯電積層型感光体における電荷輸送層5の実施の形態に挙げた他の樹脂の他、潤滑性樹脂を用いてもよい。
正帯電積層型感光体の場合、電荷発生層4が、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層となる。正帯電積層型感光体において、電荷発生層4は、主として上記無機酸化物と、電荷発生材料と、正孔輸送材料と、電子輸送材料(アクセプター性化合物)と、潤滑性樹脂を少なくとも含む樹脂バインダとからなる。これにより、本発明の所期の効果を得ることができる。
正帯電積層型感光体における電荷発生層4に用いる電荷発生材料、正孔輸送材料および電子輸送材料としては、単層型感光体における単層型感光層3の実施の形態として挙げたものと同じ材料を用いることができる。各材料の含有量および電荷発生層4の膜厚についても、単層型感光体における単層型感光層3と同様とすることができる。正帯電積層型感光体においては、電荷発生層4の樹脂バインダとして、単層型感光体における単層型感光層3に用いる樹脂バインダと同様に、上記潤滑性樹脂とともに、他の樹脂を用いることが好ましい。この場合の潤滑性樹脂の比率の好適条件および他の樹脂の具体例についても、単層型感光体における単層型感光層3と同様とすることができる。すなわち、電荷発生層4において、潤滑性樹脂の配合量をA(質量部)、他の樹脂の配合量をB(質量部)としたとき、樹脂バインダの総量に占める潤滑性樹脂の比率A/(B+A)が、0.1≦A/(B+A)≦0.5を満足することが好ましく、0.2≦A/(B+A)≦0.4を満足することがより好ましい。
上記積層型または単層型のいずれの感光層中にも、耐環境性や有害な光に対する安定性を向上させる目的で、酸化防止剤や光安定剤などの劣化防止剤を含有することができる。このような目的に用いられる化合物としては、トコフェロールなどのクロマノール誘導体およびエステル化化合物、ポリアリールアルカン化合物、ハイドロキノン誘導体、エーテル化化合物、ジエーテル化化合物、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、チオエーテル化合物、フェニレンジアミン誘導体、ホスホン酸エステル、亜リン酸エステル、フェノール化合物、ヒンダードフェノール化合物、直鎖アミン化合物、環状アミン化合物、ヒンダードアミン化合物等が挙げられる。
また、上記感光層中には、形成した膜のレベリング性の向上や潤滑性の付与を目的として、シリコーンオイルやフッ素系オイル等のレベリング剤を含有させることもできる。さらに、膜硬度の調整や摩擦係数の低減、潤滑性の付与等を目的として、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の金属硫酸塩、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物の微粒子、または、4フッ化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂粒子、フッ素系クシ型グラフト重合樹脂等を含有してもよい。さらにまた、必要に応じて、電子写真特性を著しく損なわない範囲で、その他公知の添加剤を含有させることもできる。
(感光体の製造方法)
本発明の実施形態の製造方法は、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層を、感光層塗布液を用いて形成することにより感光体を製造するに際して、以下の工程を含む。すなわち、図2に示すように、まず、感光層塗布液用の溶媒に無機酸化物を一次分散して無機酸化物スラリーを得る(無機酸化物スラリー調製工程(S1))。次に、感光層塗布液用の溶媒に電荷輸送材料および潤滑性樹脂を溶解して感光層形成用液を得る(感光層形成用液調製工程(S2))。その後に、得られた無機酸化物スラリーと感光層形成用液とを混合して、感光層塗布液を得るものである(感光層塗布液調製工程(S3))。これにより、長期使用時にも摩耗が少なく、フィルミングの発生もなく、安定した画像を実現できる感光体を、確実に製造することが可能となる。
ここで、感光層形成用液としては、少なくとも電荷輸送材料および潤滑性樹脂を含むものであって、例えば、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層が、負帯電積層型の感光層である場合には、感光層形成用液は、感光層塗布液用の溶媒に、電荷輸送材料および少なくとも潤滑性樹脂を含む樹脂バインダを溶解して作製される。また、上記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層が、単層型の感光層である場合および正帯電積層型の感光層である場合には、感光層形成用液は、感光層塗布液用の溶媒に、正孔輸送材料、電子輸送材料および少なくとも潤滑性樹脂を含む樹脂バインダを溶解し、さらに、電荷発生材料を分散(二次分散)させて作製する。
感光層塗布液用の溶媒は、好ましくは、テトラヒドロフラン(THF)、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロピラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン等が挙げられ、これらを単独で、または、混合して用いることができる。好ましくは、テトラヒドロフランまたはそれを含む混合溶媒を用いる。感光層塗布液用の溶媒は、無機酸化物のスラリー化に用いる溶媒と同じでもよい。
上記無機酸化物スラリーと、感光層の他の構成成分とを混合する際には、任意の順序で溶解、分散を行うことができる。例えば、上記感光層形成用液を作製した後、これを上記無機酸化物スラリーに加える方法を用いることができる。
また、無機酸化物スラリーの調製は、前述した分散機を適宜用いて、常法に従い実施することができ、特に制限されるものではない。また、感光層形成用液および感光層塗布液の調製についても、常法に従い適宜実施することができ、特に制限されるものではない。
(電子写真装置)
本発明の実施形態の電子写真装置は、上記電子写真用感光体が搭載されてなるものであり、各種マシンプロセスを適用することにより所期の効果が得られるものである。具体的には、ローラやブラシなどの帯電部材を用いた接触帯電方式、コロトロンやスコロトロンなどを用いた非接触帯電方式等の帯電プロセス、並びに、非磁性一成分、磁性一成分、二成分などの現像方式を用いた接触現像および非接触現像方式などの現像プロセスにおいても、十分な効果を得ることができる。特には、本発明は、帯電部材を感光体に接触させて帯電させる接触帯電方式の帯電プロセスを備える場合に、帯電部材の接触による摩耗を抑制できる点で、有用である。
図3に、本発明の実施形態の電子写真装置の一構成例の概略構成図を示す。図示する電子写真装置60は、導電性基体1と、その外周面上に被覆された下引き層2および感光層300とを含む、本発明の実施形態の感光体8を搭載する。この電子写真装置60は、感光体8の外周縁部に配置された、帯電部材21と、この帯電部材21に印加電圧を供給する高圧電源22と、像露光部材23と、現像ローラ241を備えた現像器24と、給紙ローラ251および給紙ガイド252を備えた給紙部材25と、転写帯電器(直接帯電型)26と、から構成される。電子写真装置60は、さらに、クリーニングブレード271を備えたクリーニング装置27と、除電部材28とを含んでもよい。また、電子写真装置60は、カラープリンタとすることができる。
以下、本発明の具体的態様を、実施例を用いて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、以下の実施例によって限定されるものではない。
(無機酸化物スラリーの調製)
(製造例1〜20)
下記の表2に示す製造例に従って、無機酸化物スラリーを調製した。具体的には、無機酸化物として、アドマテックス社製シリカ(YA010C(アルミニウム元素含有量500ppm)、YA050C(アルミニウム元素含有量900ppm)、YA100C(アルミニウム元素含有量900ppm)、YA180C(アルミニウム元素含有量900ppm)、YA400C(アルミニウム元素含有量900ppm))を用い、表面処理剤として表2に記載の処理剤を用いて表面処理を施した表面処理シリカを準備して、感光層塗布液用のテトラヒドロフラン(THF)に分散(一次分散)することにより、各無機酸化物スラリーを得た。製造例1の表面処理後の無機酸化物について、表面処理剤の量を定量したところ、処理後の無機酸化物に対して0.8質量%であった。
*1)シリカA:アドマテックス社製,YA010C,一次粒子径10nm
*2)シリカB:アドマテックス社製,YA050C,一次粒子径50nm
*3)シリカC:アドマテックス社製,YA100C,一次粒子径100nm
*4)シリカD:アドマテックス社製,YA180C,一次粒子径180nm
*5)シリカE:アドマテックス社製,YA400C,一次粒子径400nm
*6)KBM573:信越化学社製,N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
*7)KBM903:信越化学社製
(負帯電積層型感光体の製造)
(実施例1)
アルコール可溶性ナイロン(東レ(株)製、商品名「CM8000」)5質量部と、アミノシラン処理された酸化チタン微粒子5質量部とを、メタノール90質量部に溶解、分散させて、塗布液1を調製した。導電性基体としての外径30mmのアルミニウム製円筒の外周に、この塗布液1を浸漬塗工し、温度100℃で30分間乾燥して、膜厚3μmの下引き層を形成した。
電荷発生材料としてのY型チタニルフタロシアニン1質量部と、樹脂バインダとしてのポリビニルブチラール樹脂(積水化学(株)製、商品名「エスレックBM−2」)1.5質量部とを、ジクロロメタン60質量部に溶解、分散させて、塗布液2を調製した。上記下引き層上に、この塗布液2を浸漬塗工した。温度80℃で30分間乾燥して、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送材料(CTM)としての下記構造式、
で示される化合物9質量部と、樹脂バインダ1としての下記構造式、
で示される繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂8質量部と、樹脂バインダ2としての下記構造式、
で示される繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂3質量部とを、THF80質量部に溶解した。この液を、製造例1にて調製した無機酸化物スラリー25質量部に添加して、塗布液3を作製した。上記電荷発生層上に、この塗布液3を浸漬塗工し、温度120℃で60分間乾燥して、膜厚20μmの電荷輸送層を形成し、負帯電積層型感光体を作製した。
(実施例2)
実施例1で使用した樹脂バインダ2を、樹脂バインダ3としての下記構造式、
で示される繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(実施例3)
実施例1で使用した樹脂バインダ2を、樹脂バインダ4としての下記構造式、
で示される繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(実施例4)
実施例1で使用した樹脂バインダ2を、樹脂バインダ5としての下記構造式、
で示される繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(実施例5〜23)
実施例1で使用した製造例1の無機酸化物スラリーの種類を下記の表3の記載に従って変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例1)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1のみとし、添加量を11質量部に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(実施例24)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を10質量部と、樹脂バインダ2を1質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(実施例25)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を10質量部と、樹脂バインダ3を1質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(実施例26)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を10質量部と、樹脂バインダ4を1質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例2)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を5質量部と、樹脂バインダ2を6質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例3)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ6としての下記構造式、
で示される繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂を11質量部に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例4)
実施例1で塗布液3に使用した製造例1の無機酸化物スラリーを製造例5の無機酸化物スラリーとし、使用した樹脂をポリカーボネート樹脂バインダ1のみとし、添加量を11質量部に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例5)
実施例1で塗布液3に使用した製造例1の無機酸化物スラリーを製造例9の無機酸化物スラリーとし、使用した樹脂をポリカーボネート樹脂バインダ1のみとし、添加量を11質量部に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例6)
実施例1で塗布液3に使用した製造例1の無機酸化物スラリーを製造例13の無機酸化物スラリーとし、使用した樹脂をポリカーボネート樹脂バインダ1のみとし、添加量を11質量部に変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(正帯電単層型感光体の製造)
(実施例27)
塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体(日信化学工業(株)製、商品名「ソルバインTA5R」)0.2質量部をメチルエチルケトン99質量部に撹拌溶解させて、塗布液4を調製した。この塗布液4を、導電性基体としての外径24mmのアルミニウム製円筒の外周に浸漬塗工し、温度100℃で30分間乾燥して、膜厚0.1μmの下引き層を形成した。
電荷発生材料としてのX型無金属フタロシアニン0.1質量部と、正孔輸送材料としての実施例1で使用した電荷輸送材料(CTM)8質量部と、電子輸送材料(ETM)としての下記構造式、
で示される構造を有する化合物4質量部と、実施例1の電荷輸送層で使用した樹脂バインダ1としてのポリカーボネート樹脂6質量部と、実施例1の電荷輸送層で使用した樹脂バインダ2としてのポリカーボネート樹脂2質量部とを、THF80質量部に溶解、分散させた。この液を、製造例1で調製した無機酸化物スラリー25質量部に添加して、塗布液5を作製した。
この塗布液5を、下引き層上に浸漬塗工し、温度100℃で60分間乾燥して、膜厚25μmの感光層を形成し、単層型感光体を作製した。
(実施例28)
実施例27で使用した無機酸化物スラリーを製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例27と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例7)
実施例27で使用した樹脂を樹脂バインダ1のみとし、その添加量を8質量部に変えた以外は、実施例27と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例8)
実施例27で使用した樹脂を樹脂バインダ1のみとし、その添加量を8質量部に変えるとともに、使用した無機酸化物スラリーを製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例27と同様の方法で感光体を作製した。
(正帯電積層型感光体の製造)
(実施例29)
実施例27で使用した樹脂バインダ1としてのポリカーボネート樹脂5質量部と、実施例1で使用した電荷輸送材料5質量部とを、THF80質量部に溶解して、塗布液6を調製した。導電性基体としての外径24mmのアルミニウム製円筒の外周に、この塗布液6を浸漬塗工し、温度120℃で60分間乾燥して、膜厚15μmの電荷輸送層を形成した。
電荷発生材料としてのY型チタニルフタロシアニン0.1質量部と、正孔輸送材料としての実施例1で使用した電荷輸送材料(CTM)2質量部と、電子輸送材料(ETM)としての実施例27で使用した化合物5質量部と、実施例1で使用した樹脂バインダ1としてのポリカーボネート樹脂10質量部と、実施例1で使用した樹脂バインダ2としてのポリカーボネート樹脂3質量部とを、1,2‐ジクロロエタン120質量部に溶解、分散させた。この液を、製造例1で調製した無機酸化物スラリー25質量部に添加して、塗布液7を作製した。この塗布液7を、電荷輸送層上に浸漬塗工し、温度100℃で60分間乾燥して、膜厚15μmの電荷発生層を形成し、正帯電積層型感光体を作製した。
(実施例30)
実施例29で使用した無機酸化物スラリーを、製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例29と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例9)
実施例29で使用した樹脂を、樹脂バインダ1のみとし、その添加量を13質量部に変えた以外は、実施例29と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例10)
実施例29で使用した樹脂を、樹脂バインダ1のみとし、その添加量を13質量部に変えるとともに、使用した無機酸化物スラリーを製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例29と同様の方法で感光体を作製した。
(無機酸化物スラリーの透過率)
各製造例の無機酸化物スラリーについて、THFに対し無機酸化物を20質量%で一次分散した評価用のスラリーを用意した。これらの試料を20質量%無機酸化物スラリーと称する。光路長が10mmとなる石英セルに評価用のスラリーを入れて、波長780nmの光を照射したときの光の透過率を分光光度計(島津製作所製 UV−3100)にて計測した。これら光の透過率をスラリー透過率とも称する。計測結果を、下記の表3に示す。
(無機酸化物スラリーの粘度)
各製造例の無機酸化物スラリーについて、THFに対し無機酸化物を20質量%で分散した評価用の20質量%無機酸化物スラリーを用意した。これら20質量%無機酸化物スラリーの20℃における粘度を、振動式粘度計(SEKONIC製 VISCOMATE VM−10A)にて計測した。これら粘度をスラリー液粘度とも称する。計測結果を、下記の表3に示す。
(感光体の評価)
上述した実施例1〜30および比較例1〜10で作製した感光体の電気特性、耐摩耗性(摩耗量)およびフィルミング耐性を、下記の方法で評価した。評価結果を、下記の表4に示す。
(電気特性)
各実施例および比較例にて得られた感光体の電気特性を、ジェンテック社製のプロセスシミュレーター(CYNTHIA91)を使用して、以下の方法で評価した。
実施例1〜26および比較例1〜6の感光体については、温度22℃、湿度50%の環境下で、感光体の表面を暗所にてコロナ放電により−650Vに帯電せしめた後、帯電直後の表面電位V0を測定した。続いて、暗所で5秒間放置後、表面電位V5を測定し、下記計算式(1)、
Vk5=V5/V0×100 (1)
に従って、帯電後5秒後における電位保持率Vk5(%)を求めた。次に、ハロゲンランプを光源とし、フィルターを用いて780nmに分光した1.0μW/cmの露光光を、表面電位が−600Vになった時点から感光体に5秒間照射して、表面電位が−300Vとなるまで光減衰するのに要する露光量をE1/2(μJ/cm)、露光後5秒後の感光体表面の残留電位をVr5(V)として評価した。
実施例27〜30および比較例7〜10の感光体については、帯電電位を+650Vとして、露光光は表面電位が+600Vになった時点から照射し、E1/2は+300Vとなるまでに要する露光量として、上記と同様に評価した。
(耐摩耗性の評価)
実施例1〜26および比較例1〜6において作製した感光体をHP製プリンターLJ4250に搭載して、A4用紙10000枚を印字し、印字前後の感光体の膜厚を測定し、印字後の平均摩耗量(μm)について評価を実施した。
また、実施例27〜30および比較例7〜10において作製した感光体を、ブラザー社製プリンターHL−2040に搭載して、A4用紙10000枚を印字し、印字前後の感光体の膜厚を測定し、印字後の平均摩耗量(μm)について評価を実施した。
(フィルミングの評価)
フィルミング評価については、繰返し印字後における感光体表面へのトナーの付着の有無により判定を行った。トナー付着が観察されなかったものは○、トナー付着がやや観察されたものは△、トナー付着が明確に観察されたものは×と評価した。
上記表3,4の結果から、無機酸化物スラリーとしたときの透過率が高く、粘度が低い無機酸化物を使用するとともに、潤滑性樹脂を用いた実施例1〜30の感光体は、耐摩耗性が良好であるとともに、電気特性が良好であり、初期および10000枚印刷後のいずれにおいてもフィルミングの発生がないことがわかる。一方、比較例1,4〜10において、潤滑性樹脂を添加しない場合は、耐摩耗性は良好であるが、10000枚印刷後においてフィルミングが発生することが確認された。また、比較例3において、柔らかい樹脂を使用した場合、フィルミングは発生しないものの、膜摩耗量が大きくなることが確認された。
以上より、本発明によれば、長期使用時にも感光体表面の摩耗量を低減することが可能であって、さらに、感光体表面ではフィルミングの発生がなく、安定した画像が得られることが確かめられた。
1 導電性基体
2 下引き層
3 単層型の感光層
4 電荷発生層
5 電荷輸送層
6,7 積層型の感光層
8 感光体
21 帯電部材
22 高圧電源
23 像露光部材
24 現像器
241 現像ローラ
25 給紙部材
251 給紙ローラ
252 給紙ガイド
26 転写帯電器(直接帯電型)
27 クリーニング装置
271 クリーニングブレード
28 除電部材
60 電子写真装置
300 感光層
すなわち、本発明の第一の態様の電子写真用感光体の製造方法は、導電性基体と、前記導電性基体上に順次形成された電荷発生層および電荷輸送層からなる負帯電積層型の感光層と、を備え、前記電荷輸送層が無機酸化物および樹脂バインダを含む電子写真用感光体を、前記電荷輸送層を感光層塗布液を用いて形成することにより製造する方法であって、
前記無機酸化物が、シリカを主成分とするとともにアルミニウム元素を1ppm以上1000ppm以下で含有し、
前記樹脂バインダが潤滑性樹脂および他の樹脂からなり、前記潤滑性樹脂の配合量をA(質量部)、前記他の樹脂の配合量をB(質量部)としたとき、前記樹脂バインダの総量に占める前記潤滑性樹脂の比率A/(B+A)が、0.1≦A/(B+A)≦0.5を満足し、
スラリー化用の溶媒に前記無機酸化物を一次分散して無機酸化物スラリーを得る無機酸化物スラリー調製工程と、前記感光層塗布液用の溶媒に電荷輸送材料および前記潤滑性樹脂を溶解して感光層形成用液を得る感光層形成用液調製工程と、得られた前記無機酸化物スラリーと前記感光層形成用液とを混合して前記感光層塗布液を得る感光層塗布液調製工程と、を含み、
前記無機酸化物を前記スラリー化用の溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が80%以上であるものである。この場合、前記樹脂バインダの総量に占める前記潤滑性樹脂の比率A/(B+A)は、0.1≦A/(B+A)≦3/11を満足することが好ましい。
また、本発明の第二の態様の電子写真用感光体の製造方法は、導電性基体と、前記導電性基体上に形成され、無機酸化物および樹脂バインダを含む単層型の感光層と、を備える電子写真用感光体を、前記単層型の感光層を感光層塗布液を用いて形成することにより製造する方法であって、
前記無機酸化物が、シリカを主成分とするとともにアルミニウム元素を1ppm以上1000ppm以下で含有し、
前記樹脂バインダが潤滑性樹脂および他の樹脂からなり、
スラリー化用の溶媒に前記無機酸化物を一次分散して無機酸化物スラリーを得る無機酸化物スラリー調製工程と、前記感光層塗布液用の溶媒に電荷輸送材料および前記潤滑性樹脂を溶解して感光層形成用液を得る感光層形成用液調製工程と、得られた前記無機酸化物スラリーと前記感光層形成用液とを混合して前記感光層塗布液を得る感光層塗布液調製工程と、を含み、
前記無機酸化物を前記スラリー化用の溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が80%以上であるものである。
さらに、本発明の第三の態様の電子写真用感光体の製造方法は、導電性基体と、前記導電性基体上に順次形成された電荷輸送層および電荷発生層からなる正帯電積層型の感光層と、を備え、前記電荷発生層が無機酸化物および樹脂バインダを含む電子写真用感光体を、前記電荷発生層を感光層塗布液を用いて形成することにより製造する方法であって、
前記無機酸化物が、シリカを主成分とするとともにアルミニウム元素を1ppm以上1000ppm以下で含有し、
前記樹脂バインダが潤滑性樹脂および他の樹脂からなり、
スラリー化用の溶媒に前記無機酸化物を一次分散して無機酸化物スラリーを得る無機酸化物スラリー調製工程と、前記感光層塗布液用の溶媒に電荷輸送材料および前記潤滑性樹脂を溶解して感光層形成用液を得る感光層形成用液調製工程と、得られた前記無機酸化物スラリーと前記感光層形成用液とを混合して前記感光層塗布液を得る感光層塗布液調製工程と、を含み、
前記無機酸化物を前記スラリー化用の溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が80%以上であるものである。
さらに、前記無機酸化物は、シランカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。前記シランカップリング剤としては、好適には、下記一般式(1)で示される構造を有するものを用いることができる。
(R−Si−(OR4−n (1)
(式中、Siはケイ素原子を表し、Rはこのケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Rは有機基を表し、nは0〜3の整数を表す)
(参考例1)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を10質量部と、樹脂バインダ2を1質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(参考例2)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を10質量部と、樹脂バインダ3を1質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(参考例3)
実施例1で塗布液3に使用した樹脂を、樹脂バインダ1を10質量部と、樹脂バインダ4を1質量部とに変えた以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
(正帯電単層型感光体の製造)
(実施例24)
塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体(日信化学工業(株)製、商品名「ソルバインTA5R」)0.2質量部をメチルエチルケトン99質量部に撹拌溶解させて、塗布液4を調製した。この塗布液4を、導電性基体としての外径24mmのアルミニウム製円筒の外周に浸漬塗工し、温度100℃で30分間乾燥して、膜厚0.1μmの下引き層を形成した。
(実施例25)
実施例24で使用した無機酸化物スラリーを製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例24と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例7)
実施例24で使用した樹脂を樹脂バインダ1のみとし、その添加量を8質量部に変えた以外は、実施例24と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例8)
実施例24で使用した樹脂を樹脂バインダ1のみとし、その添加量を8質量部に変えるとともに、使用した無機酸化物スラリーを製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例24と同様の方法で感光体を作製した。
(正帯電積層型感光体の製造)
(実施例26)
実施例24で使用した樹脂バインダ1としてのポリカーボネート樹脂5質量部と、実施例1で使用した電荷輸送材料5質量部とを、THF80質量部に溶解して、塗布液6を調製した。導電性基体としての外径24mmのアルミニウム製円筒の外周に、この塗布液6を浸漬塗工し、温度120℃で60分間乾燥して、膜厚15μmの電荷輸送層を形成した。
電荷発生材料としてのY型チタニルフタロシアニン0.1質量部と、正孔輸送材料としての実施例1で使用した電荷輸送材料(CTM)2質量部と、電子輸送材料(ETM)としての実施例24で使用した化合物5質量部と、実施例1で使用した樹脂バインダ1としてのポリカーボネート樹脂10質量部と、実施例1で使用した樹脂バインダ2としてのポリカーボネート樹脂3質量部とを、1,2‐ジクロロエタン120質量部に溶解、分散させた。この液を、製造例1で調製した無機酸化物スラリー25質量部に添加して、塗布液7を作製した。この塗布液7を、電荷輸送層上に浸漬塗工し、温度100℃で60分間乾燥して、膜厚15μmの電荷発生層を形成し、正帯電積層型感光体を作製した。
(実施例27)
実施例26で使用した無機酸化物スラリーを、製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例26と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例9)
実施例26で使用した樹脂を、樹脂バインダ1のみとし、その添加量を13質量部に変えた以外は、実施例26と同様の方法で感光体を作製した。
(比較例10)
実施例26で使用した樹脂を、樹脂バインダ1のみとし、その添加量を13質量部に変えるとともに、使用した無機酸化物スラリーを製造例10の無機酸化物スラリーに変えた以外は、実施例26と同様の方法で感光体を作製した。
(感光体の評価)
上述した実施例1〜27、参考例1〜3および比較例1〜10で作製した感光体の電気特性、耐摩耗性(摩耗量)およびフィルミング耐性を、下記の方法で評価した。評価結果を、下記の表4に示す。
実施例1〜23、参考例1〜3および比較例1〜6の感光体については、温度22℃、湿度50%の環境下で、感光体の表面を暗所にてコロナ放電により−650Vに帯電せしめた後、帯電直後の表面電位V0を測定した。続いて、暗所で5秒間放置後、表面電位V5を測定し、下記計算式(1)、
Vk5=V5/V0×100 (1)
に従って、帯電後5秒後における電位保持率Vk5(%)を求めた。次に、ハロゲンランプを光源とし、フィルターを用いて780nmに分光した1.0μW/cmの露光光を、表面電位が−600Vになった時点から感光体に5秒間照射して、表面電位が−300Vとなるまで光減衰するのに要する露光量をE1/2(μJ/cm)、露光後5秒後の感光体表面の残留電位をVr5(V)として評価した。
実施例24〜27および比較例7〜10の感光体については、帯電電位を+650Vとして、露光光は表面電位が+600Vになった時点から照射し、E1/2は+300Vとなるまでに要する露光量として、上記と同様に評価した。
(耐摩耗性の評価)
実施例1〜23、参考例1〜3および比較例1〜6において作製した感光体をHP製プリンターLJ4250に搭載して、A4用紙10000枚を印字し、印字前後の感光体の膜厚を測定し、印字後の平均摩耗量(μm)について評価を実施した。
また、実施例24〜27および比較例7〜10において作製した感光体を、ブラザー社製プリンターHL−2040に搭載して、A4用紙10000枚を印字し、印字前後の感光体の膜厚を測定し、印字後の平均摩耗量(μm)について評価を実施した。
上記表3,4の結果から、無機酸化物スラリーとしたときの透過率が高く、粘度が低い無機酸化物を使用するとともに、潤滑性樹脂を用いた実施例1〜27および参考例1〜3の感光体は、耐摩耗性が良好であるとともに、電気特性が良好であり、初期および10000枚印刷後のいずれにおいてもフィルミングの発生がないことがわかる。一方、比較例1,4〜10において、潤滑性樹脂を添加しない場合は、耐摩耗性は良好であるが、10000枚印刷後においてフィルミングが発生することが確認された。また、比較例3において、柔らかい樹脂を使用した場合、フィルミングは発生しないものの、膜摩耗量が大きくなることが確認された。

Claims (14)

  1. 導電性基体と、
    前記導電性基体上に順次形成された電荷発生層および電荷輸送層からなる負帯電積層型の感光層と、を備え、前記電荷輸送層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含み、
    前記無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が40%以上である電子写真用感光体。
  2. 導電性基体と、
    前記導電性基体上に形成され、無機酸化物および潤滑性樹脂を含む単層型の感光層と、を備え、
    前記無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が40%以上である電子写真用感光体。
  3. 導電性基体と、
    前記導電性基体上に順次形成された電荷輸送層および電荷発生層からなる正帯電積層型の感光層と、を備え、前記電荷発生層が無機酸化物および潤滑性樹脂を含み、
    前記無機酸化物を溶媒に対し20質量%で分散してなる20質量%無機酸化物スラリーに対して、波長780nmの光を照射したときの前記光の透過率が40%以上である電子写真用感光体。
  4. 前記20質量%無機酸化物スラリーの粘度が、50mPa・s以下である請求項1〜3のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体。
  5. 前記無機酸化物の一次粒子径が1〜500nmである請求項1〜4のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体。
  6. 前記潤滑性樹脂がシロキサン構造を含むポリカーボネート樹脂を含む請求項1〜5のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体。
  7. 前記潤滑性樹脂がシロキサン構造を含むポリアリレート樹脂を含む請求項1〜5のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体。
  8. 前記感光層が最表層である請求項1〜7のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体。
  9. 前記無機酸化物がシリカを主成分とする請求項1〜8のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体。
  10. 前記無機酸化物が、シリカを主成分とし、かつ、アルミニウム元素を1ppm以上1000ppm以下で含有する請求項9記載の電子写真用感光体。
  11. 前記無機酸化物が、シランカップリング剤で表面処理されている請求項9または10記載の電子写真用感光体。
  12. 前記シランカップリング剤が、下記一般式(1)で示される構造を有する請求項11記載の電子写真用感光体。
    (R−Si−(OR4−n (1)
    (式中、Siはケイ素原子を表し、Rはこのケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Rは有機基を表し、nは0〜3の整数を表す)
  13. 前記無機酸化物および潤滑性樹脂を含む感光層を、感光層塗布液を用いて形成することにより請求項1〜12のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体を製造する方法において、
    前記感光層塗布液用の溶媒に前記無機酸化物を一次分散して無機酸化物スラリーを得る無機酸化物スラリー調製工程と、前記感光層塗布液用の溶媒に電荷輸送材料および潤滑性樹脂を溶解して感光層形成用液を得る感光層形成用液調製工程と、得られた前記無機酸化物スラリーと前記感光層形成用液とを混合して前記感光層塗布液を得る感光層塗布液調製工程と、を含む電子写真用感光体の製造方法。
  14. 請求項1〜12のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体が搭載されてなる電子写真装置。

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