JP2020184069A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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この要求に対して、従来から、電子写真感光体の表面層に耐摩耗性の高い樹脂(硬化性樹脂など)を用いるなどの技術が用いられている。
また、本発明の他の態様は、画像流れの発生をより良く抑えることができるプロセスカートリッジの提供に向けたものである。
さらに、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像を形成することができる電子写真装置の提供に向けたものである。
本発明の他の態様によれば、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であって、上記の電子写真感光体と、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一つの手段と、を有するプロセスカートリッジが提供される。
さらに、本発明の他の態様によれば、上記の電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、および転写手段を有する電子写真装置が提供される。
本発明の一態様に係る電子写真感光体は、支持体と、感光層と、表面層とを有する。
表面層は、メラミン樹脂を含む粒子およびアクリル樹脂を含む粒子の少なくとも一方と、重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、式(1)で示される化合物とを含有する組成物の重合物と、を含有する。
これは、式(1)で示される化合物の有する、分子量や分子サイズが適度であることにより、その重合物を含む表面層がより緻密となり、環境中から表面層への水分の侵入が効果的に抑制されるものと考えられる。そのため、表面層が、メラミン樹脂を含む粒子やアクリル樹脂を含む粒子を含むことで、当該表面層の外表面の親水性が高くなっても、表面層が含む水分量の増加を抑制できる。このことによって、本発明に係る電子写真感光体は、画像流れを抑制し得るものと考えられる。
すなわち、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。
該電子写真感光体は、メラミン樹脂を含む粒子およびアクリル樹脂を含む粒子の少なくとも一方と、重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と式(1)で示される化合物とを含有する組成物の重合物と、を含有する表面層を具備する。
式(1)で示される化合物は電荷輸送性を有さない化合物である。
前記アリール基が有してもよい置換基としては、例えば、炭素数1以上4以下のアルキル基が挙げられる。
R11およびR12は互いに結合して脂肪族環を形成してもよい。R11およびR12が、炭素数1以上4以下のアルキル基であることにより、式(1)で示される化合物の分子サイズはコンパクトになる。そのため、前記したように当該化合物の重合物を含む表面層は、より緻密となると考えられる。特には、R11およびR12の少なくとも一方が炭素数2以上のアルキル基であることが好ましい。これにより、当該表面層の緻密性をより一層向上させることができ、画像流れの抑制効果をより一層向上させることができる。
また、R11およびR12が互いに結合して脂肪族環を形成する場合、該脂肪族環は、これらに限定されるものではないが、たとえばシクロプロパン、シクロペンタン、シクロへキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどである。
R13は、炭素数1以上4以下のアルキル基を示す。
R14およびR15は、それぞれ独立に、水素原子、または、メチル基を示す。R16およびR17は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキレン基を示す。アルキレン基のうち、メチレン基またはエチレン基であることが好ましい。表面層の緻密性や強度をより向上させることができるためである。
重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、重合性官能基と、電荷輸送性を有する骨格とを同一分子内に有する化合物である。重合性官能基としては、ヒドロキシル基、ビニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、スチリル基、ビニルエーテル基、アリル基などが挙げられる。電荷輸送性を有する骨格としては、ヒドラゾン、カルバゾール、トリフェニルアミンなどの正孔輸送性を有する骨格が挙げられる。
メラミン樹脂を含む粒子は、メラミン構造を有する樹脂を含有する。中でも、メラミンホルムアルデヒド樹脂を含む粒子であることが好ましく、メラミンホルムアルデヒド樹脂からなる粒子であることがより好ましい。メラミン樹脂の重合度や、樹脂が熱可塑性か熱硬化性であるかは、特に限定されない。メラミン樹脂を含む粒子の平均粒子径は、0.1μm以上2.0μm以下であることが好ましい。
表面層中に含有される、メラミン樹脂を含む粒子の質量をA、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をBとしたとき、Aに対するBの比率(B/A)は9.7質量%以上であることが好ましい。この範囲内であると、画像流れによる画像欠陥の抑制効果が良好な電子写真感光体が得られる。
アクリル樹脂を含む粒子は、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体を含有する。中でも、スチレンアクリル樹脂粒子であることが好ましく、スチレンアクリル樹脂からなる粒子であることがより好ましい。アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂の重合度や、樹脂が熱可塑性か熱硬化性であるかは、特に限定されない。アクリル樹脂を含む粒子の平均粒子径は、0.1μm以上2.0μm以下であることが好ましい。
・ファインスフェア:FS−101、FS−102、FS−107、FS−201、FS−301、MG−155、MG−351、MG−451;いずれも商品名、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。
・TECHPOLYMER:SSX−101、SSX−102、SSX−103、SSX−104、SSX−105、いずれも商品名、積水化成品工業株式会社製。
・高架橋粒子:SX8002;商品名、JSR株式会社製。
・ポリメタクリル酸メチル粉体:XX−159AP、XX−160AP;いずれも商品名、積水化成品工業株式会社製。
表面層中に含有される、アクリル樹脂を含む粒子の質量をA、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をBとしたとき、Aに対するBの比率(B/A)は13.6質量%以上であることが好ましい。この範囲内であると、画像流れによる画像欠陥の抑制効果が良好な電子写真感光体が得られる。
表面層は、重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、前記式(1)で示される化合物と、メラミン樹脂を含む粒子またはアクリル樹脂を含む粒子と、を含有する表面層用塗布液の塗膜を形成して、この塗膜を硬化させることによって形成することができる。
電子写真感光体は、支持体上に感光層と表面層を有する。感光層は、電荷発生層、電荷輸送層をこの順で積層した積層型感光層であることが好ましい。必要に応じて、電荷発生層と支持体の間に導電層や下引き層を設けても良い。
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。
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。
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。
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、上記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。
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。
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などの電荷輸送性化合物や、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。
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。
本発明の一態様に係るプロセスカートリッジは、電子写真装置本体に着脱自在であり、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つの手段とを有する。
<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。
次に電荷輸送層用塗布液を作製した。
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、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質量部と、表1に示す種類の、電荷輸送物質をそれぞれ表1に示す質量部にて混合、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)
・下記式(C)で示される化合物(電荷輸送物質)
・下記式(D)で示される化合物(電荷輸送物質)
・下記式(E)で示される化合物(電荷輸送物質)
次に、表面層用塗布液を作製した。
1−プロパノール100質量部に、表2に示す種類の、メラミン樹脂を含む粒子またはアクリル樹脂を含む粒子、式(1)で示される化合物、重合性官能基を有する電荷輸送性化合物をそれぞれ表2に示す質量部にて、混合、撹拌し、表面層用塗布液を得た。
粒子1 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、平均粒子径0.2μm)
粒子2 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、平均粒子径0.4μm)
粒子3 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、平均粒子径1.2μm)
粒子4 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、平均粒子径0.1μm)
粒子5 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、平均粒子径2.0μm)
粒子6 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、平均粒子径0.1μm)
粒子7 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、平均粒子径1.0μm)
<画像流れの評価>
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(複合機)(商品名imageRunner(商標)−ADVC5560)の改造機のシアンステーションに装着し、32.5℃/85%RH環境下における画像評価を行った。改造点は、帯電ローラから感光体に帯電する電位、および、像露光レーザーパワーの調節を可能にした点である。さらに複写機本体のヒーター、および、カセットヒーターの電源を切って使用した。
ランクA:格子画像、いろは画像共に画像欠陥が見られない
ランクB:格子画像は一部かすんでいるが、いろは画像に画像欠陥が見られない
ランクC:格子画像が一部かすんでおり、いろは画像が一部薄くなる
ランクD:格子画像が部分的に消失しており、いろは画像が全面薄くなる
ランクE:格子画像が全面消失しており、いろは画像が全面薄くなる
得られた電子写真感光体の潤滑性の評価として、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10mmのブレードを、設定角20°、侵入量0.7mmで当接させて支持し、回転数168rpm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3に示す。
得られた電子写真感光体の、表面層と電荷輸送層との間の密着性を、クロスカット法を用いて評価した。カッターナイフで基体に届く切れ込みを6本、1mmピッチで作成した。これと90°で交わる切れ込みを同様に6本作成し、25マスの碁盤目を作成した。碁盤目部分にセロテープ(登録商標)を強く圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がし、剥がれたマス目の数によって密着性を評価した。評価基準を以下とし、結果を表3に示す。
ランクA:0マス
ランクB:1〜5マス
ランクC:5マス以上
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)
- 支持体と、感光層と、表面層とを有する電子写真感光体であって、
該表面層は、
メラミン樹脂を含む粒子およびアクリル樹脂を含む粒子の少なくとも一方の粒子と、
重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と下記式(1)で示される化合物とを含有する組成物の重合物と、
を含有することを特徴とする電子写真感光体。
- 前記表面層が、前記メラミン樹脂を含む粒子を含有し、
前記メラミン樹脂を含む粒子の質量をA、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をBとしたとき、Aに対するBの比率(B/A)が9.7質量%以上である請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記表面層が、前記メラミン樹脂を含む粒子を含有し、
前記メラミン樹脂を含む粒子の質量をA、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をB、前記重合性官能基を有する電荷輸送性化合物由来の部分の質量をCとしたとき、A、B、およびCの関係A/(A+B+C)が、10.2質量%以上34.0質量%以下である請求項1または2に記載の電子写真感光体。 - 前記表面層が、前記アクリル樹脂を含む粒子を含有し、
前記アクリル樹脂を含む粒子の質量をA、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をBとしたとき、Aに対するBの比率(B/A)が13.6質量%以上である請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記表面層が、前記アクリル樹脂を含む粒子を含有し、
前記アクリル樹脂を含む粒子の質量をA、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をB、前記重合性官能基を有する電荷輸送性化合物由来の部分の質量をCとしたとき、A、B、およびCの関係A/(A+B+C)が、8.2質量%以上27.3質量%以下である請求項1または4に記載の電子写真感光体。 - 前記重合性官能基を有する電荷輸送性化合物由来の部分の質量をC、前記式(1)で示される化合物由来の部分の質量をBとしたとき、Cに対するBの比率(B/C)が、5.3質量%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
- 前記感光層が、下記式(2)で示される電荷輸送性化合物および下記式(3)で示される電荷輸送性化合物からなる群から選択される少なくとも1つの電荷輸送性化合物を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
- 前記式(1)で示される化合物のR11およびR12の少なくとも一方が炭素数2以上のアルキル基であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
- 請求項1〜8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、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一つの手段と、を有する、
電子写真装置に着脱自在であるプロセスカートリッジ。 - 請求項1〜8のいずれか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、および転写手段を有する電子写真装置。
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