JP2021162800A - プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

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Akira Sakakibara
陽太 伊藤
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Abstract

【課題】クリーナーレスシステムにおいて、低温低湿環境下での長期間の使用後の電位変動を抑制することが可能なプロセスカートリッジを提供すること。【解決手段】電子写真装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、円筒状の電子写真感光体1、前記電子写真感光体を帯電する帯電手段3、および前記電子写真感光体上にトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段5を有し、前記現像手段が、前記トナー画像を転写材に転写された後に、前記電子写真感光体上に残留した転写残トナーを回収するものであり、前記電子写真感光体が、支持体、前記支持体上に形成された導電層、前記導電層上に形成された中間層、前記中間層直上に形成された電荷発生層、及び前記電荷発生層上に形成された電荷輸送層を有し、前記中間層が、ポリアミド樹脂と、シランカップリング剤で表面処理された酸化チタン粒子とを含有するプロセスカートリッジ。【選択図】図1

Description

本発明は、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
近年、電子写真装置の小型化やエコロジーの観点からクリーニング手段を有さずに、電子写真感光体上に残留したトナーを現像手段によって回収するクリーナーレスシステムと呼ばれるシステムが望まれている。
特許文献1では、クリーナーレスシステムにおいてトナーのアスペクト比などをコントロールすることによって、カブリの抑制をして、実使用上問題のない画像が得られることが提案されている。
特開2016−110128号公報
しかしながら、クリーナーレスシステムでは高コントラスト現像を採用されることが多く、この場合、低温低湿環境下での長期間の使用後に電位変動が悪化することがあった。
したがって、本発明の一態様は、クリーナーレスシステムにおいて、低温低湿環境下での長期間の使用後の電位変動を抑制することが可能なプロセスカートリッジを提供することにある。
また、本発明の他の態様は、プロセスカートリッジを具備する電子写真装置であって、該プロセスカートリッジが上記のプロセスカートリッジである電子写真装置を提供することにある。
本発明の一態様によれば、電子写真装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
円筒状の電子写真感光体、
前記電子写真感光体を帯電する帯電手段、および
前記電子写真感光体上にトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段を有し、
前記現像手段が、前記トナー画像を転写材に転写された後に、前記電子写真感光体上に残留した転写残トナーを回収するものであり、
前記電子写真感光体が、支持体、前記支持体上に形成された導電層、前記導電層上に形成された中間層、前記中間層直上に形成された電荷発生層、及び前記電荷発生層上に形成された電荷輸送層を有し、
前記中間層が、ポリアミド樹脂と、シランカップリング剤で表面処理された酸化チタン粒子とを含有するプロセスカートリッジが提供される。
また、本発明の他の態様によれば、プロセスカートリッジを具備する電子写真装置であって、該プロセスカートリッジが上記のプロセスカートリッジである電子写真装置が提供される。
本発明の一態様によれば、クリーナーレスシステムにおいて、低温低湿環境下での長期間の使用後の電位変動を抑制することが可能なプロセスカートリッジ、及びそれを用いた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。
本発明の一態様は、電子写真装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、円筒状の電子写真感光体、前記電子写真感光体を帯電する帯電手段、および前記電子写真感光体上にトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段を有する。
前記現像手段が、前記トナー画像を転写材に転写された後に、前記電子写真感光体上に残留した転写残トナーを回収する。
前記電子写真感光体が支持体、前記支持体上に形成された導電層、前記導電層上に形成された中間層、前記中間層直上に形成された電荷発生層、及び前記電荷発生層上に形成された電荷輸送層を有する。
前記中間層が、ポリアミド樹脂と、シランカップリング剤で表面処理された酸化チタン粒子とを含有する。
本発明者らが検討したところ、クリーナーレスシステムを成立させるために高コントラスト現像が採用されると、電子写真感光体の表面の帯電電位が高くなることが多い。この場合、クリーナーを有するプロセスカートリッジと比較した場合、放電と露光の履歴が強く電子写真感光体に与えられることになる。その結果、電子写真感光体の中間層の電気抵抗が高くなり、電荷発生層で生じる電荷の移動が、中間層の電気抵抗アップにより阻害され、低温低湿環境下での露光電位(VL)が耐久履歴に応じて高くなり、長期間の使用後の画像濃度薄などの問題が生じる。
そこで本発明者らは、電子写真感光体の中間層によって電荷の移動が阻害されないよう、また低温低湿環境下でのその傾向が顕著にならないよう、中間層中にポリアミド樹脂とシランカップリング剤で表面処理された酸化チタン粒子とを導入することに着目した。
ポリアミド樹脂によって中間層と導電層の界面、中間層と電荷発生層の界面での接着機能を担保しつつ、シランカップリング剤で表面処理された酸化チタンの電子導電性機能によって、低温低湿環境下での長期間の使用後の電位変動が抑制されることを見出した。
以上のように、クリーナーレスシステムにおいて、電子写真感光体の中間層にポリアミド樹脂とシランカップリング剤で表面処理済みの酸化チタン粒子とを含有することで本発明の効果を達成することが可能となる。
[電子写真感光体]
本発明のプロセスカートリッジが具備する電子写真感光体は、支持体、前記支持体上に形成された導電層、前記導電層上に形成された中間層、前記中間層直上に形成された電荷発生層、及び前記電荷発生層上に形成された電荷輸送層を有する。そして、前記中間層がポリアミド樹脂とシランカップリング剤で表面処理済みの酸化チタン粒子とを含有することを特徴とする。
前記の電子写真感光体を製造する方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用しうる。例えば、後述する各層の塗布液を調製し、所望の順番に各層を塗布して、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、効率性及び生産性が優れるという観点から、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、円筒状の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、支持体の上に、導電層を有する。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。
導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどが挙げられる。
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、金属酸化物粒子を用いることが好ましく、特に、酸化チタン粒子、酸化スズ粒子、酸化亜鉛粒子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粒子を用いる場合、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、金属酸化物粒子にリン、アルミニウム、ニオブなど元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
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、酸化チタン粒子、硫酸バリウム粒子、酸化亜鉛粒子などが挙げられる。被覆層としては、酸化スズ、酸化チタンなどの金属酸化物が挙げられる。
導電性粒子として金属酸化物粒子を用いる場合、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。
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、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。
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更に含有してもよい。
導電層の平均膜厚は、1μm以上50μm以下であることが好ましく、3μm以上40μm以下であることが特に好ましい。
導電層は、上述の各材料及び溶剤を含有する導電層塗布液を調製し、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、芳香族炭化水素溶剤などが挙げられる。
導電層塗布液中で導電粒子を分散させる方法としては、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る方法が挙げられる。
<中間層>
本発明において、前記導電層の上に、中間層を有する。中間層を設けることで、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。
(ポリアミド樹脂)
本発明において、中間層は、ポリアミド樹脂を含有する。ポリアミド樹脂としては、アルコール系溶剤に可溶なポリアミド樹脂が好ましい。例えば、以下のポリアミド樹脂が挙げられる。3元系(6−66−610)共重合ポリアミド、4元系(6−66−610−12)共重合ポリアミド、N−メトキシメチル化ナイロン、重合脂肪酸系ポリアミド、重合脂肪酸系ポリアミドブロック共重合体、ジアミン成分を有する共重合ポリアミドなど。
また、本発明の効果を阻害しない限り、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中間層を併用して形成してもよい。
樹脂としては、ポリアミド樹脂以外にも、本発明の効果を阻害しない範囲で樹脂を含有していてもよい。例えば、以下の樹脂が挙げられる。ポリアクリル酸樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、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、エチルセルロース樹脂、メチルセルロース樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂。
また、重合性官能基を有する樹脂と、重合性官能基を有するモノマーとを架橋させた構造を持った樹脂であってもよい。
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、以下の基が挙げられる。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。
(シランカップリング剤で表面処理された酸化チタン粒子)
また、中間層は、低温低湿環境下での電位変動を抑制するために、表面をシランカップリング処理された酸化チタン粒子を含有する。
酸化チタン粒子としては、電荷の蓄積を抑制できるという観点から、結晶系がルチル型またはアナターゼ型であることが好ましく、光触媒活性の弱いルチル型であることがより好ましい。ルチル型である場合、ルチル化率90%以上であることが好ましい。酸化チタン粒子の形状は球形であることが好ましく、その一次粒子の個数平均粒径は15nm〜200nmが電荷の蓄積とリークの抑制という観点から満足させることが好ましい。
酸化チタン粒子は、シランカップリング剤により表面処理されている。シランカップリング剤としては下記式(1)で示される化合物や下記式(2)で示される化合物などが挙げられ、下記式(1)で示される化合物が好ましい。
Figure 2021162800
(式(1)中、R11は、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を示す。R12は、水素原子、メチル基を示す。R13は、メチル基、エチル基を示す。s+t+u=4であり、sは1以上の整数、tは0以上の整数、uは2以上の整数である。但し、s+u=4のとき、R12は存在しない。)
Figure 2021162800
(式(2)中、R21〜R25は、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を示す。但し、R21とR22が共に水素原子であることはなく、R23〜R25がいずれも水素原子であることはない。nは0以上の整数である。)
シランカップリング化合物の酸化チタン粒子への表面処理方法としては、有機ケイ素化合物と酸化チタン粒子の他に有機溶媒を用いない乾式法や、有機溶媒を用いる湿式法などが用いられる。本発明における中間層は、上記ポリアミド樹脂や酸化チタン粒子以外にも、電子写真感光体の干渉縞防止効果を高めたり、中間層の成膜性を高めたりする目的で、有機物粒子やレベリング剤などの添加剤を含有してもよい。
また、本発明の効果を阻害しない範囲で、樹脂以外に無機化合物や、有機化合物を含有してもよい。無機化合物としては、例えば金属や酸化物や塩が挙げられる。
金属としては、例えば金、銀、アルミなどが挙げられる。酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、鉛白、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、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。塩としては、例えば硫酸バリウム、チタン酸ストロンチウムが挙げられる。
これら無機化合物は、粒子状態で膜中に存在していても良い。
粒子の個数平均粒子径は、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。
これらの無機化合物は、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。これらの無機化合物は表面をシリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物などで処理してもよい。また、スズ、リン、アルミニウム、ニオブなど元素をドーピングしてもよい。
有機化合物としては、例えば電子輸送化合物や導電性高分子が挙げられる。
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンが挙げられる。
電子輸送物質としては、例えば、以下のものが挙げられる。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。
電子輸送物質は、重合性官能基を有し、それらの官能基と反応可能な官能基を有する樹脂と架橋しても良い。重合性官能基としては、例えばヒドロキシ基、チオール基、アミノ基、カルボキシル基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基などが挙げられる。
これら有機化合物は、粒子状態で膜中に存在していても良く、表面が処理されていても良い。
中間層は、シリコーンオイルなどのレべリング剤、可塑剤、増粘剤などの各種添加剤を添加しても良い。
中間層の平均膜厚は、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。
中間層は、上述の各材料及び溶剤を含有する中間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。
塗布液中で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。
<電荷発生層>
中間層の直上には、電荷発生層が設けられる。電荷発生層は、電荷発生物質と結着樹脂を含有する。
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、以下のものが挙げられる。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。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。
<電荷輸送層>
電荷輸送層は、電荷輸送物質と樹脂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。
また、電荷輸送物質は複数の種類を共に含有させてもよい。以下、電荷輸送物質の具体例を示す。
Figure 2021162800
Figure 2021162800
Figure 2021162800
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、20質量%以上60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上50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。
ポリカーボネート樹脂としては、一般式(PC−I)で示される構造を有する樹脂が挙げられる。
Figure 2021162800
(一般式(PC−I)において、X101は、単結合又は2価の基を表す。R101〜R104は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。)
一般式(PC−I)で示される構造の具体例を以下に示す。
Figure 2021162800
Figure 2021162800
ポリエステル樹脂としては、一般式(PE−II)及び一般式(PE−III)で示される構造を有する樹脂が挙げられる。
Figure 2021162800
(一般式(PE−II)において、X201は、単結合又は2価の基を表す。R201〜R208は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。)
(一般式(PE−III)において、X301は、2価の基を表す。)
一般式(PE−II)で示される構造の具体例を以下に示す。
Figure 2021162800
Figure 2021162800
Figure 2021162800
一般式(PE−III)で示される構造の具体例を以下に示す。
Figure 2021162800
本発明においては、ポリカーボネート樹脂およびポリエステル樹脂の共重合形態は、ブロック共重合、ランダム共重合、交互共重合などの何れの形態であってもよい。
電荷輸送層は、結着樹脂として、上記ポリエステル樹脂以外にも、その他の樹脂を用いてもよい。ポリカーボネート樹脂、シロキサン樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。その他の樹脂は、複数種類をブレンドしても、共重合させてもよい。
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、以下のものが挙げられる。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。
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、10μm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、電荷輸送層を形成するための塗布液に用いられる溶剤は、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、エステル系溶剤又は芳香族炭化水素溶剤などが挙げられる。
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い。
[トナー]
本発明に用いられるトナーは、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、様々なトナーを用いることができる。本発明はクリーナーレスの構成であることから、トナーの接触による部材汚染が生じないことが好ましく、特開2016−021041に記載されている手法で作製されるトナーを用いることがより好ましい。
[帯電部材]
本発明に用いられる帯電部材は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、様々な帯電部材を用いることができる。本発明はクリーナーレスの構成であることから、帯電部材の表面が汚染されないことが好ましく、表面の凹凸形状が制御されている帯電部材を用いることがより好ましい。具体的には、特開2018−63425に記載されている手法で作製される帯電部材を用いることがより好ましい。
[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、少なくともこれまで述べてきた電子写真感光体と、帯電手段と、現像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。
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。
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。
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、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。尚、実施例の電子写真感光体の各層膜厚は、渦電流式膜厚計(Fischerscope、(株)フィッシャー・インストルメンツ製)で求め、または、単位面積当たりの質量から比重換算で求めた。
<導電層用塗布液の調製>
(金属酸化物粒子1)
金属酸化物粒子1として、以下の製造方法によって製造した、酸化チタンを芯材粒子として、その周りをニオブがドープされた酸化チタンで被覆した金属酸化物粒子を使用した。
芯材粒子の酸化チタンは公知の硫酸法で製造することができる。すなわち、硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させメタチタン酸スラリーを作製し、該メタチタン酸スラリーを脱水焼成して得られる。
芯材粒子として、一次粒子の個数平均粒径が200nmのアナターゼ型酸化チタン粒子を使用した。チタンをTiO換算で33.7g、ニオブをNb換算で2.9g含有するチタンニオブ硫酸溶液を調製した。芯材粒子100gを純水に分散して1Lの懸濁液とし、60℃に加温した。チタンニオブ硫酸溶液と10mol/L水酸化ナトリウムとを懸濁液のpHが2〜3になるように調整しながら3時間かけて滴下した。チタンニオブ硫酸用液を全量滴下後、pHを中性付近に調整し、凝集剤を添加して固形分を沈降させた。上澄みを除去し、ろ過及び洗浄し、110℃で乾燥し、凝集剤由来の有機物をC換算で0.1質量%含有する中間体を得た。この中間体を窒素ガス中750℃で1時間焼成を行って、450℃まで温度を下げた後、酸素ガス中で1時間焼成し、金属酸化物粒子1を作製した。
(導電層用塗布液(1)の調製)
結着材料としての下記のフェノール樹脂を固形分として80部と、1−メトキシ−2−プロパノール60部と混ぜて溶液を得た。
・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
この溶液に金属酸化物粒子:フェノール樹脂=2:1(質量比)になるように、金属酸化物粒子1を160部加え、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た。そして、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で2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を、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過した。
ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して15質量%になるように、表面粗し付与材として下記のシリコーン樹脂粒子を分散液に添加した。
・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(株)製、平均粒径2μm)
また、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して0.01質量%になるように、レベリング剤として下記のシリコーンオイルを分散液に添加して攪拌することによって、導電層用塗布液(1)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(株)製)
(導電層用塗布液(2)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して10質量%になるように、表面粗し付与材として下記のシリコーン樹脂粒子を分散液に添加した。かかる点以外は導電層用塗布液(1)の調製と同様にして、導電層用塗布液(2)を調製した。
・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(株)製、平均粒径2μm)
(導電層用塗布液(3)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して20質量%になるように、表面粗し付与材として下記のシリコーン樹脂粒子を分散液に添加した。かかる点以外は導電層用塗布液(1)の調製と同様にして、導電層用塗布液(3)を調製した。
・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(株)製、平均粒径2μm)
(導電層用塗布液(4)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、分散処理時間を1時間にした以外は同様にして、導電層用塗布液(4)を調製した。
(導電層用塗布液(5)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、分散処理時間を3時間にした以外は同様にして、導電層用塗布液(5)を調製した。
(導電層用塗布液(6)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、金属酸化物粒子:フェノール樹脂=1.6:1(質量比)になるように、金属酸化物粒子1を128部加えた以外は同様にして、導電層用塗布液(6)を調製した。
(導電層用塗布液(7)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、金属酸化物粒子:フェノール樹脂=2.4:1(質量比)になるように、金属酸化物粒子1を192部加えた以外は同様にして、導電層用塗布液(7)を調製した。
(導電層用塗布液(8)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製と同様にして導電層用塗布液(1)を得た後に、導電層用塗布液(1)に1−メトキシ−2−プロパノール30部を混ぜることで導電層用塗布液(8)を調製した。
(導電層用塗布液(9)の調製)
導電層用塗布液(1)の調製において、1−メトキシ−2−プロパノールを45部としたこと以外は同様にして、導電層用塗布液(9)を調製した。
(導電層用塗布液(10)の調製)
下記の金属酸化物粒子、結着材料及び溶剤を、直径0.8mmのガラスビーズ450部を用いたサンドミルに入れ、回転数:2000rpm、分散処理時間:4.5時間、冷却水の設定温度:18℃の条件で分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュ(目開き:150μm)でガラスビーズを取り除いた。
・金属酸化物粒子:リン(P)がドープされている酸化スズ(SnO)で被覆されている酸化チタン(TiO)粒子(一次粒子の個数平均粒径230nm) 207部
・結着材料: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、大日本インキ化学工業(株)製、樹脂固形分:60質量%) 144部
・溶剤:1−メトキシ−2−プロパノール 98部
ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して15質量%になるように、表面粗し付与材として下記のシリコーン樹脂粒子を分散液に添加した。
・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(株)製、平均粒径2μm)
また、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して0.01質量%になるように、レベリング剤としてのシリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レ・ダウコーニング(株)製)を分散液に添加した。
次に、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料と表面粗し付与材の合計質量(すなわち、固形分の質量)が分散液の質量に対して67質量%になるように、下記の混合溶剤を分散液に添加し、攪拌することによって、導電層用塗布液(10)を調製した。
・メタノールと1−メトキシ−2−プロパノールの混合溶剤(質量比1:1)
<中間層用塗布液の調製>
(中間層用塗布液(1)の調製)
ルチル型酸化チタン粒子(商品名:MT−600B、一次粒子の個数平均粒径:50nm、テイカ(株)製)100部をトルエン500部と攪拌混合し、ビニルトリメトキシシラン(商品名:KBM−1003、信越化学製)4.5部を添加し、8時間攪拌した。その後、トルエンを減圧蒸留にて留去し、3時間120℃で乾燥させることによって、ビニルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子を得た。
ビニルトリメトキシシランの化学構造式は以下のとおりである。
CH=CH−Si−(OCH
下記の材料を、メタノール90部と1−ブタノール60部の混合溶剤に加えて分散液を調製した。
・ビニルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子 18部
・N−メトキシメチル化6ナイロン(メトキシメチル化率:28〜33%) 4.5部
・共重合ナイロン樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ製) 1.5部
この分散液を、直径1.0mmのガラスビーズを用いて縦型サンドミルに入れ、回転数:800rpm、分散処理時間:5時間、冷却水の設定温度:18℃の条件で分散処理を行い、分散液を得た。
この分散液からメッシュ(目開き:150μm)でガラスビーズを取り除き、4.5μmフィルターでろ過することにより中間層用塗布液(1)を調製した。
中間層用塗布液(1)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、170nmであった。
(中間層用塗布液(2)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、分散液の分散処理時間を3時間に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(2)を得た。
中間層用塗布液(2)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、192nmであった。
(中間層用塗布液(3)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、分散液の分散処理時間を9時間に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(3)を得た。
中間層用塗布液(3)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、155nmであった。
(中間層用塗布液(4)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、N−メトキシメチル化6ナイロン(メトキシメチル化率:28〜33%)の量を6.0部に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(4)を得た。
中間層用塗布液(4)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、180nmであった。
(中間層用塗布液(5)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、
N−メトキシメチル化6ナイロン(メトキシメチル化率:28〜33%)の量を6.0部に変更し、かつ
分散時間を2時間に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(5)を得た。
中間層用塗布液(5)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、231nmであった。
(中間層用塗布液(6)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、中間層用塗布液(1)を得た後、メタノール18部と1−ブタノール12部の混合溶剤を追加することで、中間層用塗布液(6)を得た。
中間層用塗布液(6)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、170nmであった。
(中間層用塗布液(7)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、分散処理時間を2時間にした以外は同様にして中間層用塗布液を得た後、メタノール18部と1−ブタノール12部の混合溶剤を追加することで、中間層用塗布液(7)を得た。
中間層用塗布液(7)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、231nmであった。
(中間層用塗布液(8)の調製)
中間層用塗布液(4)の調製と同様にして中間層用塗布液(4)を得た後、メタノール18部と1−ブタノール12部の混合溶剤を追加することで、中間層用塗布液(8)を得た。
中間層用塗布液(8)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、180nmであった。
(中間層用塗布液(9)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、ビニルトリメトキシシラン4.5部を、n―プロピルトリメトキシシラン6.0部に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(9)を得た。
n―プロピルトリメトキシシランの化学構造式は以下のとおりである。
CH(CH−Si−(OCH
中間層用塗布液(9)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、172nmであった。
(中間層用塗布液(10)の調製)
中間層用塗布液(9)の調製において、分散処理時間を1.5時間に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(10)を得た。
中間層用塗布液(10)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、235nmであった。
(中間層用塗布液(11)の調製)
中間層用塗布液(9)の調製において、
N−メトキシメチル化6ナイロン(メトキシメチル化率:28〜33%)の量を6.0部に変更し、かつ、
分散処理時間を1.5時間に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(11)を得た。
中間層用塗布液(11)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、242nmであった。
(中間層用塗布液(12)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、
ビニルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子をn−プロピルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子に変更し、かつ
N−メトキシメチル化6ナイロン(メトキシメチル化率:28〜33%)の量を6.0部に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(12)を得た。
中間層用塗布液(12)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、182nmであった。
(中間層用塗布液(13)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、
ビニルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子をn−プロピルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子に変更し、
N−メトキシメチル化6ナイロン(メトキシメチル化率:28〜33%)の量を6.0部に変更し、かつ
分散処理時間を9時間に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(13)を得た。
中間層用塗布液(13)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、152nmであった。
(中間層用塗布液(14)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、ビニルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子の量を15部に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(14)を得た。
中間層用塗布液(14)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、165nmであった。
(中間層用塗布液(15)の調製)
中間層用塗布液(1)の調製において、ビニルトリメトキシシランで表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子の量を21部に変更した以外は同様にして、中間層用塗布液(15)を得た。
中間層用塗布液(15)の体積平均粒径を粒子径測定装置(商品名:ゼータサイザーナノZSP、マルバーン・パナリティカル社製)を用いて測定したところ、174nmであった。
表5に、中間層用塗布液(1)〜(15)の分散処理時間、N−メトキシメチル化6ナイロンの含有量などを示す。
<電荷発生層用塗布液の調製>
(電荷発生層用塗布液(1)の調製)
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)2部をシクロヘキサノン100部に溶解させた。この溶液に、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角2θ±0.2°の7.4°及び28.1°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)4部を加えた。
これを、直径1mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、23±3℃の雰囲気下で1時間分散処理した。分散処理後、これに酢酸エチル100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。
<電荷輸送層用塗布液の調製>
<ポリカーボネート樹脂の製造例>
<ポリカーボネート樹脂(1)>
5質量%の水酸化ナトリウム水溶液1100mLに、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン(東京化成工業製、製品コードD3267)を53.0g(0.196mol)と、ハイドロサルファイト0.1gを溶解した。これにメチレンクロライド500mLを加えて攪拌しつつ、15℃に保ちながら、次いでホスゲン60gを60分間かけて吹き込んだ。
ホスゲン吹き込み終了後、分子量調節剤としてp−t−ブチルフェノール(東京化成工業製、製品コードB0383)1gを加えて攪拌して、反応液を乳化させた。乳化後0.3mLのトリエチルアミンを加え、23℃にて1時間攪拌し、重合させた。
重合終了後、反応液を水相と有機相に分離し、有機相をリン酸で中和し、洗液(水相)の導電率が10μS/cm以下になるまで水洗を繰り返した。得られた重合体溶液を、45℃に保った温水に滴下し、溶媒を蒸発除去して白色粉末状沈殿物を得た。得られた沈殿物を濾過し、110℃、24時間乾燥して、式(PC−I−11)で示される構造を有するポリカーボネート樹脂(1)を得た。
<ポリカーボネート樹脂(2)、(3)の製造>
ポリカーボネート樹脂(1)の製造例において、使用する原料のモル量を変更して、表1に示すような一般式(I)で示される構造のモル比率を有するポリカーボネート樹脂(2)、(3)を得た。
Figure 2021162800
<ポリエステル樹脂の製造例>
<ポリエステル樹脂(1)>
下記式で示されるジカルボン酸ハライド59gをジクロロメタンに溶解させ、酸ハロゲン化物溶液を調製した。
Figure 2021162800
また、別途、下記式で示されるジオール24.2g、
Figure 2021162800
下記式で示されるジオール27g
Figure 2021162800
を10%水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、重合触媒としてトリブチルベンジルアンモニウムクロライドを添加して攪拌し、ジオール化合物溶液を調製した。
次に、上記酸ハロゲン化物溶液を上記ジオール化合物溶液に攪拌しながら加え、重合を開始した。重合は、反応温度を25℃以下に保ち、攪拌しながら、3時間行った。
重合反応中に重合調整剤として、p−ターシャルブチルフェノールを加えた。その後、酢酸の添加により重合反応を終了させ、水相が中性になるまで水での洗浄を繰り返した。
洗浄後、ジクロロメタン溶液を攪拌下のメタノールに滴下して、重合物を沈殿させ、この重合物を真空乾燥させてポリエステル樹脂(1)72.3gを得た。
得られたポリエステル樹脂(1)は、
式(PE−III)で示される構造のなかで、
式(PE−III−3)で示される構造を70モル%、
式(PE−III−1)で示される構造を30モル%、
式(PE−II)で示される構造のなかで、
式(PE−II−16)で示される構造を50モル%、
式(PE−II−12)で示される構造を50モル%
有するポリエステル樹脂であった。
また、得られたポリエステル樹脂(1)の重量平均分子量は80,000であった。
<ポリエステル樹脂(2)>
ポリエステル樹脂(1)の製造例において、使用する原料のモル量を変更して、表2に示すような構造のモル比率を有するポリエステル樹脂(2)を得た。
Figure 2021162800
(電荷輸送層用塗布液(1)の調製)
下記の化合物及び樹脂を、ジメトキシメタン28部、オルトキシレン35部及び安息香酸メチル7部の混合溶液に溶解させ、電荷輸送層用塗布液(1)を調製した。
・式(CTM−1)で示される化合物 7.2部
・式(CTM−4)で示される化合物 0.8部
・ポリカーボネート樹脂(3) 10部
・下記式(S−1)で示される構造の樹脂(粘度平均分子量41,000) 0.3部
Figure 2021162800
(式(S−1)中、a:bは[ ]内の構造のモル比率を示す。cは( )内の構造の繰り返し数の平均値を示し、c=20である。)
(電荷輸送層用塗布液(2)の調製)
下記の化合物及び樹脂を、ジメトキシメタン35部、オルトキシレン18部及び安息香酸メチル17部の混合溶液に溶解させ、電荷輸送層用塗布液(2)を調製した。
・式(CTM−1)で示される化合物 8.1部
・式(CTM−2)で示される化合物 0.9部
・ポリエステル樹脂(2) 10部
・下記式(S−2)で示される構造の樹脂(粘度平均分子量20,000) 0.1部
Figure 2021162800
(式(S−2)中、A:Bは〔〕内の構造の重量比率を示す。なお、A:B=90:10である)
(電荷輸送層用塗布液(3)の調製)
下記の化合物及び樹脂を、ジメトキシメタン34部、オルトキシレン20部及び安息香酸メチル20部の混合溶液に溶解させ、電荷輸送層用塗布液(3)を調製した。
・式(CTM−1)で示される化合物 5.4部
・式(CTM−2)で示される化合物 0.6部
・ポリカーボネート樹脂(2) 10部
・前記式(S−2)で示される構造の樹脂(粘度平均分子量20,000) 0.1部
(電荷輸送層用塗布液(4)の調製)
電荷輸送層用塗布液(1)の調整において、式(CTM−4)で示される化合物0.8部を式(CTM−3)に変えた以外は電荷輸送層用塗布液(1)の調整と同様にして、電荷輸送層用塗布液(4)を調整した。
(電荷輸送層用塗布液(5)の調製)
電荷輸送層用塗布液(2)の調製において、式(CTM−2)で示される化合物0.9部を式(CTM−3)に変えた以外は電荷輸送層用塗布液(1)の調製と同様にして、電荷輸送層用塗布液(5)を調製した。
(電荷輸送層用塗布液(6)の調製)
電荷輸送層用塗布液(3)の調製において、式(CTM−2)で示される化合物0.6部を式(CTM−3)に変えた以外は電荷輸送層用塗布液(1)の調製と同様にして、電荷輸送層用塗布液(6)を調製した。
(電荷輸送層用塗布液(7)の調製)
下記の化合物及び樹脂を、ジメトキシメタン40部、オルトキシレン40部及び安息香酸メチル20部の混合溶液に溶解させ、電荷輸送層用塗布液(7)を調製した。
・式(CTM−1)で示される化合物 8.1部
・式(CTM−2)で示される化合物 0.9部
・ポリエステル樹脂(1) 10部
・前記式(S−2)で示される構造の樹脂(粘度平均分子量20,000) 0.1部
[電子写真感光体の製造例]
<電子写真感光体(1)>
直径20mm、長さ254.8mmのアルミニウムシリンダー(JIS H 4000:2006 A3003P、アルミニウム合金)を切削加工(JIS B 0601:2014、十点平均粗さRzjis:0.8μm)し、それを支持体として用いた。
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℃で乾燥させることによって、膜厚が25.1μmの中間層を形成した。
続いて、中間層用塗布液(1)を上記導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を10分間100℃で乾燥させることで、膜厚が1.9μmの中間層を形成した。
続いて、電荷発生層用塗布液(1)を上記中間層上に浸漬塗布し、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0.27μmの電荷発生層を形成した。
続いて、電荷輸送層用塗布液(1)を、上記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23.0μmの電荷輸送層を形成した。
以上のようにして、支持体上に中間層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する電子写真感光体(1)を製造した。
<電子写真感光体(2)〜(73)>
電子写真感光体(1)の製造において、導電層塗布液、中間層用塗布液、電荷発生層用塗布液、電荷輸送層用塗布液それぞれの粘度、もしくは浸漬塗布時の塗工速、もしくは粘度と浸漬塗布時の塗工速の双方を狙いの膜厚に対して適正化するように変更した。かかる変更以外は、電子写真感光体(1)の製造例と同様にして、表3に記載の組み合わせのとおり電子写真感光体(2)〜(73)を製造した。電子写真感光体(60)ついては、支持体の外径を24mmの物を用いている。
なお、各層の膜厚を厚くする際は、塗工速度をあげる、もしくは粘度を高くする、もしくは双方を組み合わせることで調整ができる。また、各層の膜厚を薄くする際には、塗工速度をさげる、もしくは粘度を下げる、もしくは双方を組み合わせることで調整ができる。
Figure 2021162800
Figure 2021162800
<トナーの製造>
(トナー粒子1の製造)
還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管を備えた四つ口容器中に下記の材料を添加し、高速撹拌装置TK−ホモミキサーを用いて12,000rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。
・イオン交換水 700質量部
・0.1mol/LのNaPO水溶液 1000質量部
・1.0mol/LのHCl水溶液 24.0質量部
ここに1.0mol/LのCaCl水溶液85質量部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca(POを含む水系分散媒体を調製した。
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・メチルトリエトキシシラン 10.0質量部
・銅フタロシアニン顔料 6.5質量部
(ピグメントブルー15:3)(P.B.15:3)
・飽和ポリエステル樹脂 5.0質量部
(ビスフェノールAのエチレンオキサイド2.0モル付加物とテレフタル酸との縮合反応により得られる飽和ポリエステル樹脂;数平均分子量(Mn)が5000、酸価が12mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)が68℃)
・荷電制御剤1 0.5質量部
(3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物)
・離型剤 10.0質量部
(ベヘン酸ベヘニル、融点:72.1℃)
上記材料をアトライターで3時間分散させて重合性単量体組成物1を得た。得られた重合性単量体組成物1を60℃で20分間保持した。その後、重合性単量体組成物1に重合開始剤であるt−ブチルパーオキシピバレート16.0質量部(トルエン溶液50%)を添加した重合性単量体組成物1を水系媒体中に投入し、高速撹拌装置の回転数を12,000rpmに維持しつつ10分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら5時間反応させた。このとき水系媒体のpHは5.1であった。
次に、1.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を10.0質量部加えてpH8.0にし、容器内を温度90℃に昇温して7.5時間維持した。その後、10%塩酸4.0質量部とイオン交換水50質量部を加え、pHを5.1にした。次に、イオン交換水を300質量部添加して、還流管を取り外し、蒸留装置を取り付けた。容器内の温度が100℃の蒸留を5時間行って、重合体スラリー1を得た。蒸留留分は300質量部であった。30℃に冷却後の重合体スラリー1を含む容器内に希塩酸を添加して分散安定剤を除去した。さらに、濾別、洗浄、乾燥をして重量平均粒径が5.6μmのトナー粒子が得られた。
このトナー粒子をトナー粒子1とした。トナー粒子1のTEM観察においてケイ素マッピングを行い、表層に均一なケイ素原子が存在し、粒状塊同士が固着されることによって形成された被覆層ではないことを確認した。以下の実施例においても、同様に有機ケイ素重合体を含有する表層はケイ素マッピングでも確認を行った。
(トナー粒子2の製造)
トナー粒子1の製造例において、銅フタロシアニン顔料6.5質量部をカーボンブラック10.0質量部に変更した以外はトナー粒子1の製造例と同様にしてトナー粒子2を得た。
(トナー粒子3の製造)
トナー粒子1の製造例で用いた銅フタロシアニン顔料6.5質量部をピグメントレッド122(P.R.122)8.0質量部に変更した以外は、トナー粒子1の製造例と同様にしてトナー粒子3を得た。
(トナー粒子4の製造)
トナー粒子1の製造例で用いた銅フタロシアニン顔料6.5質量部をピグメントイエロー155(P.Y.155)6.0質量部に変更した以外は、トナー粒子1の製造例と同様にしてトナー粒子4を得た。
(トナー1の製造)
トナー粒子1 100質量部に対し、下記の材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)(現・日本コークス工業(株))製)で混合してトナー1を得た。
・BET法による比表面積が200m/gであり、ヘキサメチルジシラザン3.0質量%、100cpsのシリコーンオイル3質量%で表面を疎水化処理された疎水性シリカ
0.3質量部
・BET法による比表面積が50m/gの酸化アルミニウム 0.1質量部
(トナー2の製造)
トナー粒子1をトナー粒子2に変更した以外は、トナー1の製造と同様にして、トナー2を得た。
(トナー3の製造)
トナー粒子1をトナー粒子3に変更した以外は、トナー1の製造と同様にして、トナー3を得た。
(トナー4の製造)
トナー粒子1をトナー粒子4に変更した以外は、トナー1の製造と同様にして、トナー4を得た。
(帯電部材の製造例)
(カプセル粒子の製造)
イオン交換水4000質量部と、分散安定剤としてコロイダルシリカ9質量部およびポリビニルピロリドン0.15質量部の水性混合液を調製した。
次いで、
重合性単量体としてアクリロニトリル50質量部、メタクリロニトリル45質量部及び、メチルメタクリレート5質量部と、
内包物質としてイソペンタン5.0質量部及びノルマルヘキサン7.5質量部と、
重合開始剤としてジクミルパーオキシド0.75質量部と
からなる油性混合液を調製した。
この油性混合液を、前記水性混合液に添加し、更に水酸化ナトリウム0.4質量部を添加することにより、分散液を調製した。
得られた分散液を、ホモジナイザーを用いて3分間攪拌混合し、窒素置換した重合反応容器内へ入れ、200rpmの攪拌下、60℃で20時間反応させることにより、反応生成物を調製した。得られた反応生成物について、濾過と水洗を繰り返した後、80℃で5時間乾燥することでカプセル粒子を作製した。
得られたカプセル粒子を乾式気流分級機(商品名:クラッシールN−20、(株)セイシン企業製)により篩い分け、カプセル粒子1を得た。分級条件は、分級ローターの回転数を1500rpmとした。得られたカプセル粒子の体積平均粒子径は10.0μmであり、体積抵抗率は1010Ωcm以上であった。
(帯電部材の製造)
1.導電性基体
直径6mm、長さ252.5mmのステンレス鋼製の円筒状基体の外周に、カーボンブラックを10質量%含有させた熱硬化性樹脂を塗布し、乾燥したものを導電性基体として使用した。
2.表面層用の未加硫ゴム組成物の調製
アクリロニトリルブタジエンゴム(商品名:N230SV,JSR(株)製)100質量部に対し、下記の材料を加えて、50℃に調節した密閉型ミキサーにて15分間混練した。
・カーボンブラック(商品名:トーカブラック#7360SB、東海カーボン(株)製)
50質量部
・酸化亜鉛(商品名:亜鉛華2種、堺化学工業(株)製) 5質量部
・炭酸カルシウム(商品名:スーパー1700、丸尾カルシウム(株)製) 30質量部
・ステアリン酸亜鉛 1質量部
次いで、下記の材料を添加して、温度25℃に冷却した二本ロール機にて10分間混練し、未加硫ゴム組成物を得た。
・カプセル粒子 5質量部
・硫黄 1質量部
・テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)(商品名:ノクセラーTBZTD、大内新興化学工業(株)製) 4質量部
3.加硫ゴムローラの成形
クロスヘッド押出成型機を用いて、成型温度100℃、スクリュ回転数9rpmとして、導電性基体の送り速度を変えながら運転し、導電性基体の外周に前記未加硫ゴム組成物の被覆層を形成した。未加硫ゴムローラの平均引取率は107%とした。クロスヘッド押出成型機のダイス内径は8.0mmであり、未加硫ゴムローラは、軸方向の中央の外径が8.25mm、中央から両端方向へ各100mm離れた位置の外径が8.10mmのクラウン形状であった。その後、電気熱風炉にて温度160℃の空気雰囲気下で1時間加熱して未加硫ゴム層を加硫し、加硫ゴム層の両端部を切断し、軸方向の長さを232mmとすることで加硫ゴムローラを得た。
4.表面層の表面処理
加硫ゴムローラに対して、波長254nmの紫外線を積算光量が9000mJ/cmになるように照射することによって表面処理を施した。紫外線の照射には低圧水銀ランプ[ハリソン東芝ライティング(株)製]を用いた。このようにして帯電部材を得た。
[評価]
<評価機>
市販の下記の3台(いずれもヒューレットパッカード(株)製)を評価機として用いた。
・LaserJet Pro M102a
・Color LaserJet Pro M452dw
・LaserJet Enterprise M604n
なお、LaserJet Enterprise M604nを評価機として用いる際には、プロセススピードを185mm/secとなるように改良を加えて、評価を行った。市販のトナーカートリッジから製品トナーを抜き取り、カートリッジをエアーブローにて内部を清掃した後、本発明のトナーを80g充填する。その後、製品に搭載されている電子写真感光体を取り外し、前記の各種電子写真感光体を装着することで評価を行う。
<低温低湿環境における電位変動分の評価>
プロセスカートリッジの現像位置に電位プローブ(商品名:model6000B−8、トレック・ジャパン製)を装着するよう改造した。その後、電子写真感光体の中央部(約130mm位置)の電位を表面電位計(商品名:model344、トレック・ジャパン製)を使用して測定した。電子写真感光体の表面電位は、温度15℃、相対湿度10%の環境下にて、初期暗部電位(Vd)が−650V、初期明部電位(Vl)が−100Vになるよう、画像露光の光量を設定した。その状態(現像機の部分に電位プローブがある状態)で設定した露光量において、温度15℃、相対湿度10%の環境下にて、A4サイズの普通紙で印字比率1%の画像を、2枚画像形成するごとに停止する間欠モードにより、45,000枚の画像形成を行った。45,000枚の画像形成後に明部電位(Vl)を測定した。その明部電位の電位変動分ΔVl=Vl−Vl(単位:V)を評価した。なお、実使用上、ΔVlが100を超えると画像欠陥が生じるが、ΔVlが100以下であれば、実使用上の問題はなかった。
<実施例1>
市販のLaserJet Pro M102a(ヒューレットパッカード(株)製)にトナー1を80g充填したプロセスカートリッジと、本発明の電子写真感光体(1)とを装着し、前述の低温低湿環境における電位変動分の評価を行った。結果を表4に示す。
<実施例2〜74>
表4の組み合わせのとおり電子写真感光体、トナー、評価機を変更した以外は、実施例1に記載の方法にて、評価を行った。結果を表4に示す。
Figure 2021162800
Figure 2021162800
Figure 2021162800
Figure 2021162800
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
10 前露光光
11 プロセスカートリッジ
12 案内手段

Claims (6)

  1. 電子写真装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
    円筒状の電子写真感光体、
    前記電子写真感光体を帯電する帯電手段、および
    前記電子写真感光体上にトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段を有し、
    前記現像手段が、前記トナー画像を転写材に転写された後に、前記電子写真感光体上に残留した転写残トナーを回収するものであり、
    前記電子写真感光体が、支持体、前記支持体上に形成された導電層、前記導電層上に形成された中間層、前記中間層直上に形成された電荷発生層、及び前記電荷発生層上に形成された電荷輸送層を有し、
    前記中間層が、ポリアミド樹脂と、シランカップリング剤で表面処理された酸化チタン粒子とを含有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  2. 前記シランカップリング剤が、下記式(1)で示される化合物である請求項1に記載のプロセスカートリッジ。
    Figure 2021162800
    (式(1)中、R11は、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を示す。R12は、水素原子、メチル基を示す。R13は、メチル基、エチル基を示す。s+t+u=4であり、sは1以上の整数、tは0以上の整数、uは2以上の整数である。但し、s+u=4のとき、R12は存在しない。)
  3. 前記シランカップリング剤が、ビニルトリメトキシシラン及びn−プロピルトリメトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1つである請求項2に記載のプロセスカートリッジ。
  4. 前記ポリアミド樹脂が、N−メトキシメチル化ナイロンである請求項1〜3のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  5. 前記中間層の平均膜厚が、0.1μm以上50μm以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  6. プロセスカートリッジを具備する電子写真装置であって、該プロセスカートリッジが請求項1〜5のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジである電子写真装置。

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