JP2023043647A - 電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置ならびに電子写真感光体の製造方法およびそれに用いる電荷輸送層用塗布液 - Google Patents

電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置ならびに電子写真感光体の製造方法およびそれに用いる電荷輸送層用塗布液 Download PDF

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Abstract

【課題】耐刷性に優れ、高い機械的強度を有し、かつ画像濃淡ムラを起こさない電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置ならびに電子写真感光体の製造方法およびそれに用いる電荷輸送層用塗布液を提供することを課題とする。【解決手段】導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、前記電荷輸送層が、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有することを特徴とする電子写真感光体により、上記の課題を解決する。【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置ならびに電子写真感光体の製造方法およびそれに用いる電荷輸送層用塗布液に関する。さらに詳しくは、本発明は、耐刷性に優れ、高い機械的強度を有し、かつ画像濃淡ムラを起こさない電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置ならびに電子写真感光体の製造方法およびそれに用いる電荷輸送層用塗布液に関する。
近年、電子写真感光体には、有機光導電性材料を用いた有機感光体(本明細書においては「電子写真感光体」、単に「感光体」ともいう)が広く用いられている。
しかし、有機感光体には、有機系材料の性質上、感光体周りのクリーニングブレードなどの摺刷により、その表面が摩耗し易いという欠点がある。
他方、近年のローラ帯電による接触帯電方式の増加やデジタル複写機およびプリンタなどの電子写真装置のロングライフ化、小型化および高速化に伴って、有機感光体は、その表面がより摩耗され易い、さらに厳しい条件下に曝されている。
そこで、上記の欠点を克服する手段として、感光体の材料表面の機械的特性(耐摩耗性、耐刷性)を向上させる取り組みが現在までなされている。
具体的には、感光体の最表面層に、フィラーとしてシリカやアルミナのような無機微粒子(単に「無機粒子」ともいう)を加えることが検討されている。
また、電荷輸送層上に硬化型保護層(「表面保護層」ともいう)を形成し、その最表面層にフィラーとしてシリカ粒子のような無機微粒子を加えることも検討されている。
さらに、特開平9-211873号公報(特許文献1)には、溶剤中にバインダと共に電子写真感光体用顔料粒子を分散してなる電子写真感光体製造用塗液の製造方法において、電子写真感光体用顔料粒子を分散するための分散メディアがソーダガラスビーズ、低アルカリガラスビーズ、イットリア含有ジルコニアビーズから選ばれる少なくとも一種の分散メディアである電子写真感光体製造用塗液の製造方法およびこの塗液を用いて形成された電荷発生層を有する電子写真感光体が開示されている。
特開平9-211873号公報
しかしながら、上記の先行技術では、感光体表面の耐摩耗性の向上と長期にわたる安定した画像特性との両立は困難であった。
そこで、本発明は、耐刷性に優れ、高い機械的強度を有し、かつ画像濃淡ムラを起こさない電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置ならびに電子写真感光体の製造方法およびそれに用いる電荷輸送層用塗布液を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、電荷輸送層が特定量のNa元素および/またはK元素を含有する感光体が、電荷輸送層内でのシリカ粒子の分散状態が良好で、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして、本発明によれば、導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、
前記電荷輸送層が、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有することを特徴とする電子写真感光体が提供される。
また、本発明によれば、上記の電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記電子写真感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光によって形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、現像によって形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着して画像を形成する定着手段と、前記電子写真感光体に残留するトナーを除去し回収するクリーニング手段と、前記電子写真感光体に残留する表面電荷を除電する除電手段を少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに、本発明によれば、上記の電子写真感光体の製造方法であり、
少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ固形分に対して0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有する電荷輸送層用塗布液を用いて電荷輸送層を形成する工程を含むことを特徴とする電子写真感光体の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記の電子写真感光体の製造方法に用いる電荷輸送層用塗布液であり、
少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ固形分に対して0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有することを特徴とする電荷輸送層用塗布液が提供される。
本発明によれば、耐刷性に優れ、高い機械的強度を有し、かつ画像濃淡ムラを起こさない電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
本発明の感光体1の要部の構成を示す概略断面図である。 本発明の感光体2の要部の構成を示す概略断面図である。 本発明の画像形成装置の要部の構成を示す模式側面図である。 本発明の感光体の電荷輸送層表面におけるシリカ粒子の分散状態を示す走査型透過電子顕微鏡の画像である。
本発明の感光体は、先行技術では解決が困難であった、感光体表面の耐摩耗性の向上と長期にわたる安定した画像特性との両立を実現する。
すなわち、先行技術では、感光体の最表面層に、無機微粒子の分散性の不均一性が高まると、クリーニングブレードによる残トナーの掻きとりを繰り返すうちに、無機微粒子が局在化する部分とバインダ樹脂の部分とで、機械的強度が異なることより、画像形成を繰り返すうちに、感光体表面粗さが徐々に大きくなったり、クリーニングブレードへの部分的な負荷が大きくなり、破損の原因となるという課題があった。また、最表面層の偏摩耗により画像に色むらが発生するなど、長期にわたり安定した画像特性が得られないという課題があった。
本発明の感光体は、上記の課題を解決した。
すなわち、本発明の感光体では、図4に示されるように、感光体の耐刷性向上のために最表面層の電荷輸送層に添加されたシリカ粒子の凝集体の形成が抑制され、シリカ粒子が電荷輸送層中に均一に分散され、バインダ樹脂の「海」(図中の白色部)にシリカ粒子が相互連結された均一な編み目構造のような緩やかな凝集構造「島」(図中の黒色部)を形成して、上記のような本発明の優れた効果を発現しているものと考えられる。
すなわち、感光体は、上記の構成を有することにより、最表面層の電荷輸送層の機械的な強度のばらつきがなくなり、ブレードに対する負荷が均等化され、アブレッシブ摩耗の進行が抑制され、従来の感光体と比較して、耐刷性が著しく向上し、クリーニングブレードの部分的な破損が改善された感光体を提供できるものと考えられる。
本発明者らは、感光体の構成層の形成用塗布液中のシリカ粒子の分散性を最適化するため、鋭意検討を重ねた結果、塗布液の調製工程において、塗布液混合物をソーダ石灰ガラス素材と接触させることにより、形成層中のシリカ粒子の分散性および均一性が向上するという知見を得た。
そこで、ソーダ石灰ガラス以外の他のガラス素材(ホウケイ酸ガラス、石英ガラス)および金属素材についても塗布液中のシリカの分散性およびその効果を検証したが、同様の効果が得られないという知見を得た。
さらに鋭意検討を重ねた結果、ソーダ石灰ガラス素材は、他の素材と比較して機械的強度が弱く、塗布液の調製工程において、ソーダ石灰ガラス素材がナノ粒子サイズのシリカ粒子と接触することで徐々に摩耗し、その微量の摩耗粉が塗布液に混入しているという知見を得た。
そこで、発明者らは、ソーダ石灰ガラス素材が、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムなどの接触帯電性の高い金属酸化物を構成成分とすることから、塗布液がこれらの金属酸化物の摩耗粉を含むことにより、塗布液中のシリカ粒子が帯電し、摩耗粉がシリカ粒子の表面に吸着して、シリカ粒子の表面が化学的に改質され、塗布液中のシリカ粒子の分散性が向上しているものと想定し、さらに検証した。
その結果、ソーダ石灰ガラスの構成成分の中でも、酸化ケイ素に次いで含有割合の多い酸化ナトリウムおよび酸化カリウムが、他元素と比較して摩耗粉中に多く含まれているという知見を得た。
そこで、塗液中に混入した摩耗粉の分析と塗工液の物性値について検討しところ、金属酸化物の接触帯電性が高いナトリウム成分およびカリウム成分が、シリカ粒子の分散安定性に大きく寄与しているという知見を得、本発明を完成するに至った。
本発明者らは、ナトリウムやカリウムの酸素間の電気陰性度の差が大きいことから、シリカ粒子の表面に接触、吸着することでシリカ粒子間に斥力が働き、分散性が改善されたものと考えている。
(1)電子写真感光体
本発明の感光体は、導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、
前前記電荷輸送層が、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有することを特徴とする。
まず、電荷輸送層に含有する特定元素、(Na元素およびK元素、後述するCa元素およびMg元素)、シリカ粒子ならびに特定元素とシリカ粒子との含有割合について説明し、その後で感光体の各構成、(2)画像形成装置、(3)電子写真感光体の製造方法および(4)それに用いる電荷輸送層用塗布液について説明する。
<Na元素およびK元素>
本発明の感光体は、電荷輸送層が0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有する。
Na元素の含有量が0.1ppm未満、K元素の含有量が0.01ppm未満では、シリカ粒子の分散安定性への寄与はほとんど得られない。一方、Na元素の含有量が20ppmを超える、K元素の含有量が10ppmを超えると、シリカ粒子の分散性は良好であるもの表面層内を電荷輸送される際に、摩耗分が電荷のトラップサイトとなり電荷移動が阻害されるため、感度悪化につながることがある。
Na元素の含有量は、0.1ppm以上10ppm以下が好ましく、0.1ppm以上1.5ppm以下が特に好ましい。
また、K元素の含有量は、0.01ppm以上2ppm以下が好ましく、0.01ppm以上0.5ppm以下が特に好ましい。
Na元素およびK元素、後述するCa元素およびMg元素の含有量については、例えば、感光体の電荷輸送層をICP発光分光分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィク社製、型式:iCAP-6500)を用いて測定することができる。
<Ca元素およびMg元素>
電荷輸送層は、0.01ppm以上10ppm以下のCa元素および/または0.01ppm以上8ppm以下のMg元素を含有するのが好ましい。
CaおよびMgは、酸素間の電気陰性度の差がNaおよびKと比較しては劣るものの、シリカ粒子の分散安定性には効果を有する。
Ca元素またはMg元素の含有量が0.01ppm未満では、シリカ粒子の分散安定性への寄与はほとんど得られない。一方、Ca元素の含有量が10ppmを超える、Mg元素の含有量が8ppmを超えると、シリカ粒子の分散性は良好であるもの表面層内を電荷輸送される際に、摩耗分が電荷のトラップサイトとなり電荷移動が阻害されるため、感度悪化につながることがある。
Ca元素の含有量は、0.01ppm以上1ppm以下がより好ましく、0.01ppm以上0.2ppm以下が特に好ましい。
また、Mg元素の含有量は、0.01ppm以上0.8ppm以下がより好ましく、0.01ppm以上0.2ppm以下が特に好ましい。
<シリカ粒子とNa元素との比率>
電荷輸送層中のシリカ粒子の含有量[SF]に対するNa元素の含有量[Na]の質量比率[Na/SF]は、8×10-6以上2×10-5以下であるのが好ましい。
含有比率の下限を下回ると、各元素の摩耗粉によるシリカの分散性向上効果が得られず、感光体の十点表面粗さRzが大きくなり、接触部材への負荷が大きくなり、ブレードの欠けなどの問題が発生することがある。一方、含有比率の上限を上回ると、シリカの分散性が向上して、感光体の十点表面粗さRzは小さくなるが、感光層内に正孔輸送のトラップサイトが増えて、残留電位の上昇や感度悪化などの長期による画像特性に弊害がでることがある。
質量比率[Na/SF]は、1×10-5以上2×10-5以下がより好ましく、1×10-5以上1.7×10-5以下が特に好ましい。
<シリカ粒子とCa元素との比率>
電荷輸送層中のシリカ粒子の含有量[SF]に対するCa元素の含有量[Ca]の質量比率[Ca/SF]は、1×10-7以上1×10-6以下であるのが好ましい。
含有比率の下限を下回ると、各元素の摩耗粉によるシリカの分散性向上効果が得られず、感光体の十点表面粗さRzが大きくなり、接触部材への負荷が大きくなり、ブレードの欠けなどの問題が発生することがある。一方、含有比率の上限を上回ると、シリカの分散性が向上して、感光体の十点表面粗さRzは小さくなるが、感光層内に正孔輸送のトラップサイトが増えて、残留電位の上昇や感度悪化などの長期による画像特性に弊害がでることがある。
質量比率[Ca/SF]は、1×10-7以上5×10-7以下がより好ましく、1×10-7以上2×10-7以下が特に好ましい。
<シリカ粒子>
本発明の感光体は、その最表面層になる電荷輸送層に、フィラーとしてシリカ(二酸化珪素:SiO2)粒子を含有する。
本発明において好適に用いられるシリカ粒子は、製法由来に限定されず、四塩化ケイ素を燃焼して得られるヒュームドシリカ、プラズマなどの高エネルギーによりシリカを気相中で微粒子化するアーク法シリカなどの乾式法シリカ粒子;ケイ酸ナトリウム水溶液を原料としてアルカリ条件で合成した沈降法シリカ、酸性条件で合成したゲル法シリカなどの湿式法シリカ粒子;酸性ケイ酸をアルカリ性にして重合することで得られるコロイダルシリカ粒子;有機シラン化合物の加水分解によって得られるゾルゲル法シリカ粒子などが挙げられる。
<シリカ粒子の数平均一次粒子径>
シリカ粒子は、10nm以上30nm以下の数平均一次粒子径を有するのが好ましい。
シリカ粒子の数平均一次粒子径が10nm未満では、十分な耐刷性を得ることができないことがある。一方、シリカ粒子の数平均一次粒子径が30nmを超えると、感光層中に生成する凝集構造が大きくなることより、クリーニング不良等の問題が発生し易くなることがある。
無機化合物微粒子の数平均一次粒子径は、15nm以上30nm以下がより好ましい。
数平均一次粒子径は、シリカ粒子を走査型電子顕微鏡観察によって30000~300000倍、例えば100000倍に拡大し、ランダムに100個の粒子を一次粒子として観察し、画像解析によりフェレ方向平均径として算出することができる。
<シリカ粒子の含有量>
フィラーとしてのシリカ粒子の含有量は、感光体の最表面層になる電荷輸送層の7質量%以上18質量%以下であるのが好ましく、シリカ粒子は均一に分散されてなるのが好ましい。
シリカ粒子の含有量が7質量%未満では、耐摩耗性に対する効果が十分に得られないことがある。一方、無機化合物微粒子の含有量が25質量%を超えると、分散性が十分ではなく凝集物が多くなりクリーニング性が悪化することがある。
無機化合物微粒子の含有量は、最表面層中に7質量%以上15質量%以下がより好ましく、8質量%以上13質量%以下が特に好ましい。
<無機化合物微粒子の表面処理>
シリカ粒子は、感光体の電気特性を向上させるために、表面処理剤で表面処理されているのが好ましい。
無機化合物微粒子がシリカ粒子である場合、その表面処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、N-メチル-ヘキサメチルジシラザン、N-エチル-ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチル-N-プロピルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、又はポリジメチルシロキサンが挙げられる。
これらの表面処理剤の中でも、シリカ粒子表面の水酸基との反応性が良好で、シリカ粒子表面の水酸基が少なさせ、その結果、水分(湿度)による感光体の電気特性の低下を抑制することができることから、ジメチルジクロロシランおよびヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
本発明においては、上記の表面処理剤で処理することにより得られたシリカ粒子を用いることができるが、表面処理剤で処理された市販のシリカ微粒子を用いることもできる。市販のシリカ微粒としては、例えば、日本アエロジル株式会社の製品名:R972、R974、RX50、RX200、NX130、NX90G、NX90S、NAX-50;キャボットジャパン株式会社の製品名:TS610、TG709F、TG6110G、株式会社アドマテックスの製品名:YA010Cが挙げられる。
<電荷輸送層の表面粗さRz>
本発明の感光体の電荷輸送層は、JIS-B-0601(1994)で定義される0.1μm以上1.0μm以下の十点表面粗さRzを有するのが好ましい。
これは、粒子径が小さい無機化合物微粒子が適度にかつ均一に凝集していることで達成される。一般的に無機化合物微粒子の粒子径は、大きいほど耐摩耗性が上がるが、クリーニングブレードのエッジ部の欠けを引き起こす。本発明では、小さい無機化合物微粒子を適度に凝集させることで、大きな粒子を作り、耐摩耗性を向上させ、クリーニングブレードの欠けに対しては、小さい粒子が剥がれていくことから、部分的な破損を発生させ難くすることができる。
表面粗さRzは、感光体の電荷輸送層におけるシリカ粒子による凝集の状態の指標であり、JIS-B-0601(1994)で定義される十点平均粗さRzは、感光体の最表面層の断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分において、平均線に平行かつ断面曲線を横切らない直線から、平均線に垂直な方向に測定した最高から5番目までの山頂の標高の平均値と最深から5番目までの谷底の標高の平均値との差をμmで表した値を意味し、その測定方法については、実施例で説明する。
表面粗さRzが0.1μm未満では、シリカ粒子間の相互作用が十分ではなく耐摩耗性に対しての効果が得られ難い。一方、表面粗さRzが1.0μを超えると、シリカ粒子の凝集が大き過ぎるため、クリーニングブレードのエッジ部分の一部が欠ける状態を引き起こし易く、残留したトナーを十分クリーニングすることができなくなり、印字画像にスジ状の欠陥を発生させることがある。
表面粗さRzは、0.2μm以上0.5μm以下がより好ましく、0.2μm以上0.35μm以下が特に好ましい。
<感光体>
本発明の感光体は、導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、電荷輸送層が、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有する。
その最表面層は、積層型感光層を構成する電荷輸送層であり、電荷輸送層は、1層であっても、電荷発生層上に順次積層された第1電荷輸送層および第2電荷輸送層の2層であってもよい。2層の場合、第1電荷輸送層が電荷輸送物質およびバインダ樹脂を含有し、最表面層になる第2電荷輸送層が電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有するのが好ましい。
以下に図面を用いて、最表面層が電荷輸送層である本発明の感光体について説明するが、本発明は、これにより限定されるものではない。
図1は、本発明の感光体1の要部の構成を示す概略断面図である。
感光体1は、導電性支持体11上に、下引き層12が設けられ、その上に電荷発生物質(図示せず)を含有する電荷発生層13と、電荷輸送物質(図示せず)、それを結着させるバインダ樹脂(図示せず)およびシリカ粒子18を含有する電荷輸送層14とがこの順序で積層されてなる積層構造の積層型感光層(「機能分離型積層型感光層」ともいう)17が設けられた積層型感光体(「機能分離型感光体」ともいう)である。
図2は、本発明の感光体2の要部の構成を示す概略断面図である。
感光体2は、感光体1の1層の電荷輸送層14が電荷発生層上に順次積層された第1電荷輸送層15および第2電荷輸送層16の2層であり、第2電荷輸送層16にシリカ粒子18を含有すること以外の他の構成は、感光体1と同様である。
以下、感光体1の各構成について説明する。
<導電性支持体11>
導電性支持体は、感光体の電極としての機能と支持部材としての機能を有し、その構成材料は、当該技術分野で用いられる材料であれば特に限定されない。
具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス鋼およびチタンなどの金属材料、ならびに表面に金属箔ラミネート、金属蒸着処理または導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウムなどの導電性化合物の層を蒸着もしくは塗布した、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンおよびポリスチレンなどの高分子材料、硬質紙ならびにガラスなどが挙げられる。これらの中でも、加工の容易性の点からアルミニウムが好ましく、JIS3003系、JIS5000系およびJIS6000系などのアルミニウム合金が特に好ましい。
導電性支持体の形状は、図3に示すような円筒状(ドラム状)に限定されず、シート状、円柱状、無端ベルト状などであってもよい。
また、導電性支持体の表面には、必要に応じて、画質に影響のない範囲内で、レーザ光による干渉縞防止のために、陽極酸化皮膜処理、薬品もしくは熱水などによる表面処理、着色処理、または表面を粗面化するなどの乱反射処理が施されていてもよい。
<下引き層(「中間層」ともいう)12>
本発明の感光体は、導電性支持体11と積層型感光層17との間に下引き層12を備えるのが好ましい。
下引き層は、一般に、導電性支持体の表面の凸凹を被覆し均一にして、積層型感光層、ここでは電荷発生層の成膜性を高め、積層型感光層の導電性支持体からの剥離を抑え、導電性支持体と積層型感光層との接着性を向上させる。具体的には、導電性支持体からの積層型感光層への電荷の注入が防止され、積層型感光層の帯電性の低下を防ぎ、画像のかぶり(いわゆる黒ぽち)を防止することができ、ライフを通じて、帯電性などの良好な電子写真特性を維持できる。
下引き層は、例えば、バインダ樹脂を適当な溶剤に溶解させて下引き層用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体の表面に塗布し、乾燥により有機溶剤を除去することによって形成することができる。
バインダ樹脂としては、後述する積層型感光層に含まれるものと同様のバインダ樹脂に加えて、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロースなどの天然高分子材料などが挙げられ、これらの1種または2種以上を使用できる。
バインダ樹脂は、下引き層上に感光体層を形成する際に用いられる溶剤に対して溶解や膨潤などが起こらないこと、導電性支持体との接着性に優れること、可撓性を有することなどの特性が要求されることから、上記のバインダ樹脂の中でも、ポリアミド樹脂が好ましく、特にアルコール可溶性ナイロン樹脂が好ましい。
アルコール可溶性ナイロン樹脂としては、例えば、6-ナイロン、66-ナイロン、610-ナイロン、11-ナイロンおよび12-ナイロンなどの単独重合または共重合ナイロン、N-アルコキシメチル変性ナイロンのように、ナイロンを化学的に変性させた樹脂などが挙げられる。
樹脂材料を溶解または分散させる溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類、メチルカルビトール、ブチルカルビトールなどのグライム類、ジクロロエタン、クロロホルムもしくはトリクロロエタンなどの塩素系溶剤、アセトン、ジオキソラン、これらの溶剤を2種以上混合した混合溶剤などが挙げられる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。
また、下引き層用塗布液は、無機化合物微粒子を含んでいてもよい。この下引き層の無機化合物微粒子は、最表面層の無機化合物微粒子とは配合目的が異なり、同一化合物であっても異なっていてもよい。
無機化合物微粒子は、下引き層の体積抵抗値を容易に調節でき、積層型感光層への電荷の注入をさらに抑制できると共に、各種環境下において感光体の電気特性を維持できる。
無機化合物微粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化スズなどが挙げられる。
下引き層用塗布液におけるバインダ樹脂と無機化合物微粒子との合計重量Cと溶剤の重量Dとの比率(C/D)は、1/99~40/60が好ましく、2/98~30/70が特に好ましい。
また、バインダ樹脂の重量Eと無機化合物微粒子の重量Fとの比率E/Fは、90/10~1/99が好ましく、70/30~5/95が特に好ましい。
無機化合物微粒子を下引き層用塗布液に分散させるために、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミル、超音波分散機およびペイントシェーカなどの公知の装置を用いてもよい。
下引き層用塗布液の塗布方法は、塗布液の物性および生産性などを考慮に入れて最適な方法を適宜選択すればよく、例えば、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法および浸漬塗布法などが挙げられる。
これらの中でも、浸漬塗布法は、塗布液を満たした塗工槽に基体を浸漬した後、一定速度または逐次変化する速度で引上げることによって基体の表面に層を形成する方法であり、比較的簡単で、生産性および原価の点で優れているので、感光体の製造に好適に用いることができる。浸漬塗布法に用いる装置には、塗布液の分散性を安定させるために、超音波発生装置に代表される塗布液分散装置が設けられていてもよい。
自然乾燥により塗膜中の溶剤を除去してもよいが、加熱により強制的に塗膜中の溶剤を除去してもよい。
このような乾燥工程における温度は、使用した溶剤を除去し得る温度であれば特に限定されないが、50~140℃程度が適当であり、80~130℃程度が特に好ましい。
乾燥温度が50℃未満では、乾燥時間が長くなることがあり、また溶剤が充分に蒸発せず感光体層中に残ることがある。また、乾燥温度が約140℃を超えると、感光体の繰り返し使用時の電気的特性が悪化して、得られる画像が劣化することがある。
このような温度条件は、下引き層のみならず後述する積層型感光層などの層形成や他の処理においても共通する。
下引き層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.01~20μm、より好ましくは0.05~10μmである。
下引き層の膜厚が0.01μm未満では、下引き層として実質的に機能しなくなり、導電性支持体の欠陥を被覆して均一な表面性を得ることができず、導電性支持体からの積層型感光層への電荷の注入を防止することができなくなるおそれがある。一方、下引き層の膜厚が20μmを超えると、均一な下引き層を形成し難く、また感光体の感度も低下するおそれがある。
なお、導電性支持体の構成材料がアルミニウムの場合には、アルマイトを含む層(アルマイト層)を形成し、下引き層とすることができる。
<電荷発生層13>
電荷発生層は、画像形成装置などにおいて半導体レーザ光などの照射された光を吸収することによって電荷を発生する機能を有し、電荷発生物質を主成分とし、必要に応じてバインダ樹脂や添加剤を含有する。
電荷発生物質としては、当該分野で用いられる化合物を使用でき、具体的には、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料およびトリスアゾ系顔料などのアゾ系顔料;インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ系顔料;ペリレンイミドおよびペリレン酸無水物などのペリレン系顔料;アントラキノンおよびピレンキノンなどの多環キノン系顔料;チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニンおよび無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料;スクアリリウム色素、ピリリウム塩類、チオピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素などの有機光導電性材料;ならびにセレンおよび非晶質シリコンなどの無機光導電性材料などが挙げられ、露光波長域に感度を有するものを適宜選択して用いることができる。これらの電荷発生物質は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの電荷発生物質の中でも、下記一般式(A):
Figure 2023043647000002
(式中、X1、X2、X3およびX4は、同一または異なって、ハロゲン原子、アルキル基またはアルコキシ基であり、r、s、yおよびzは、同一または異なって0~4の整数である)
で表されるチタニルフタロシアニンを用いることが好ましい。
チタニルフタロシアニンは、現在一般的に用いられているレーザ光およびLED光の発信波長域(近赤外光)で高い電荷発生効率と電荷注入効率とを有する電荷発生物質であり、光を吸収することにより多量の電荷を発生させると共に、発生した電荷をその内部に蓄積することなく電荷輸送物質に効率よく注入することができる。
一般式(A)で表されるチタニルフタロシアニンは、例えば、Moser, Frank HおよびArthur L. ThomasによるPhthalocyanine Compounds、Reinhold Publishing Corp.、New York、1963に記載されている方法などの公知の製造方法によって製造することができる。
例えば、一般式(A)で表されるチタニルフタロシアニン化合物のうち、r、s、yおよびzが0である無置換のチタニルフタロシアニンの場合は、フタロニトリルと四塩化チタンとを、加熱融解するかまたはα-クロロナフタレンなどの適当な溶剤中で加熱反応させることによってジクロロチタニルフタロシアニンを合成した後、塩基または水で加水分解することによって得られる。
また、イソインドリンとテトラブトキシチタンなどのチタニウムテトラアルコキシドとを、N-メチルピロリドンなどの適当な溶剤中で加熱反応させることによっても、チタニルフタロシアニン組成物を製造することができる。
電荷発生層の形成方法としては、電荷発生物質を導電性支持体上に真空蒸着する方法、および溶剤中に電荷発生物質を分散して得られる電荷発生層用塗布液を導電性支持体上に塗布する方法などがある。これらの中でも、バインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷発生物質を従来公知の方法によって分散させ、電荷発生層用塗布液を導電性支持体上に塗布する方法が好ましい。以下、この方法について説明する。
バインダ樹脂としては、特に限定されず、当該分野で公知の樹脂をいずれも使用でき、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェノキシ、ポリビニルブチラールおよびポリビニルホルマールなどの樹脂、ならびにこれらの樹脂を構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂などを挙げることができる。
共重合体樹脂としては、例えば、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸共重合体樹脂およびアクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
溶剤としては、例えば、ジクロロメタンおよびジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどのエステル類、テトラヒドロフラン(THF)およびジオキサンなどのエーテル類、1,2-ジメトキシエタンなどのエチレングリコールのアルキルエーテル類、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素類、またはN,N-ジメチルホルムアミドおよびN,N-ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶剤などが挙げられる。これらの溶剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
電荷発生物質とバインダ樹脂との配合比率は、電荷発生物質の割合が10~99質量%の範囲にあることが好ましい。
電荷発生物質の割合が10質量%未満であると、感度が低下することがある。一方、電荷発生物質の割合が99質量%を超えると、電荷発生層の膜強度が低下するだけでなく、電荷発生物質の分散性が低下して粗大粒子が増大し、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷が減少して画像欠陥、特に白地にトナーが付着し微小な黒点が形成される黒ポチと呼ばれる画像のかぶりが多く発生することがある。
バインダ樹脂溶液中に電荷発生物質を分散させる前に、予め電荷発生物質を粉砕機によって粉砕処理してもよい。粉砕処理に用いられる粉砕機としては、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミルおよび超音波分散機などを挙げることができる。
電荷発生物質をバインダ樹脂溶液中に分散させる際に用いられる分散機としては、ペイントシェーカ、ボールミルまたはサンドミルなどを挙げることができる。このときの分散条件としては、用いる容器および分散機を構成する部材の摩耗などによる不純物の混入が起こらないように適当な条件を選択すればよい。
電荷発生層用塗布液の塗布方法としては、下引き層用塗布液の塗付方法と同様の方法が挙げられ、浸漬塗布法が特に好ましい。
電荷発生層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.05~5μmであり、より好ましくは0.1~1μmである。
電荷発生層の膜厚が0.05μm未満では、光吸収の効率が低下し、感光体の感度が低下することがある。一方、電荷発生層の膜厚が5μmを超えると、電荷発生層内部での電荷移動が積層型感光層表面の電荷を消去する過程の律速段階となり感光体の感度が低下することがある。
<電荷輸送層14>
電荷輸送層は、電荷発生物質で発生した電荷を受入れ感光体表面まで輸送する機能を有し、電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子、必要に応じて添加剤を含有する。
電荷輸送物質としては、当該分野で用いられる化合物を使用できる。
具体的には、カルバゾール誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、多環芳香族化合物、インドール誘導体、ピラゾリン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、エナミン誘導体、ベンジジン誘導体、これらの化合物から誘導される基を主鎖または側鎖に有するポリマー(ポリ-N-ビニルカルバゾール、ポリ-1-ビニルピレン、エチルカルバゾール-ホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルメタンポリマー、ポリ-9-ビニルアントラセンなど)、ポリシランなどが挙げられる。これらの電荷輸送物質は1種を単独でまたは2種以上を組み合せて使用することができる。
これらの種々の電荷輸送物質の中でも、電気特性、耐久性および化学的安定性において、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、エナミン誘導体およびこれらの化合物が複数種結合したものが好ましく、スチルベン誘導体がより好ましく、下記の一般式(I):
Figure 2023043647000003
(式中、R1、R2、R5およびR6は、同一または異なって、アルキル基、アルコキシ基、アリール基またはアラルキル基であり、m、n、pおよびqは、同一または異なって、0~3の整数であり、R3およびR4は、同一または異なって、水素原子またはアルキル基である。)
で表されるスチルベン化合物が,残留電位上昇、感度悪化が少なく、良好な電子写真特性を発現できる点で特に好ましい。
一般式(I)における置換基R1、R2、R5およびR6について説明する。
アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシルなどの炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、tert-ブトキシ、n-ペンチルオキシ、n-ヘキシルオキシなどの炭素数が1~6のアルコキシ基が挙げられる。
アリール基としては、例えばフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、フルオレニル、ビフェニリル、o-テルフェニルなどが挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル、フェネチル、ベンズヒドリル、トリチルなどが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。
置換基R1、R2、R5およびR6の指数を示すm、n、pおよびqは、同一または異なって、0~3の整数であり、この指数が2以上のとき、各置換基は互いに異なっていてもよい。
また、一般式(I)における置換基R3およびR4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピルなどの炭素数1~3のアルキル基が挙げられる。
一般式(I)で表されるスチルベン化合物は、例えば、特許第3272257号公報に記載の方法により合成することができる。
一般式(I)で表されるスチルベン化合物としては、例えば、下記の化合物(1)~(3)が挙げられ、積層型感光層にした時の耐刷性の点で化合物(1)が特に好ましい。
Figure 2023043647000004
電荷輸送物質は、5.4eV以上5.55eV以下のイオン化ポテンシャルを有するのが好ましい。
イオン化ポテンシャルが5.4eV未満では、実機内において耐酸化性ガスなどのダメージが大きくなり、初期電気特性の安定性が悪くなることがあり、一方、感光層中に金属酸化物の摩耗分が混入することで、ホール輸送のトラップサイトが形成されて、イオン化ポテンシャルが5.55eVを超えると、正孔のトラップの効果が大きくなり、残留電位上昇および感度悪化を招くことがあり、長期の使用を目的とした場合、上記の範囲のイオン化ポテンシャルが適切である。
電荷輸送物質のイオン化ポテンシャルは、5.4eV以上5.52eV以下が特に好ましい。
電荷輸送層の形成方法としては、バインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷輸送物質および無機化合物微粒子を従来公知の方法によって分散させ、電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に塗布する方法が好ましい。以下、この方法について説明する。
バインダ樹脂としては、特に限定されず、当該分野で公知の樹脂をいずれも使用でき、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニル重合体樹脂およびそれらの共重合体樹脂、ならびにポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリフェノキシ、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアリレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂などの樹脂、これらの樹脂を部分的に架橋した熱硬化性樹脂などが挙げられる。これらのバインダ樹脂は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらの中でも、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレートおよびポリフェニレンオキサイドは、体積抵抗値が1013Ω以上であって電気絶縁性に優れ、かつ成膜性、電位特性などにも優れるので好ましく、下記の構造式(B):
Figure 2023043647000005
で表されるポリカーボネートZ骨格、または下記の構造式(C):
Figure 2023043647000006
で表されるポリアリレート骨格を有する樹脂が特に好ましく、ポリアリレート骨格を有する樹脂がさらに好ましい。
これらの樹脂を用いることにより、感光体の電気的疲労へのダメージが低減し、耐性が向上し、ライフを通じて安定した画像特性を提供することができ、感光体の高耐刷化、ロングライフ化を実現できる。
電荷輸送物質(A)とバインダ樹脂(B)との比率A/Bは、好ましくは10/12~10/30で用いられる。
比率A/Bが10/30未満でありバインダ樹脂の比率が高くなると、浸漬塗布法によって電荷輸送層を形成する場合、塗布液の粘度が増大するので、塗布速度低下を招き生産性が著しく悪くなる。また塗布液の粘度の増大を抑えるために塗布液中の溶剤の量を多くすると、ブラッシング現象が発生し、形成された電荷輸送層に白濁が発生することがある。一方、比率A/Bが10/12を超えてバインダ樹脂の比率が低くなると、バインダ樹脂の比率が高いときに比べて耐刷性が低くなり、積層型感光層の摩耗量が増加することがある。
シリカ粒子の含有量は、項目<シリカ粒子の含有量>に記載のとおり、最表面層となる電荷輸送層中に7質量%以上25質量%の割合であるのが好ましい。
電荷輸送層は、成膜性、可撓性および表面平滑性を向上させるために、必要に応じて、可塑剤またはレベリング剤などの添加剤を含有してもよい。
可塑剤としては、例えばフタル酸エステルなどの二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、塩素化パラフィンおよびエポキシ型可塑剤などが挙げられる。
レベリング剤としては、例えばシリコーン系レベリング剤などが挙げられる。
また、電荷輸送層は、機械的強度の増強や電気的特性の向上を図るために、無機化合物または有機化合物の微粒子を含有してもよい。
溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびモノクロルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジクロロメタンおよびジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、THF、ジオキサンおよびジメトキシメチルエーテルなどのエーテル類、ならびにN,N-ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶剤などが挙げられる。また必要に応じてアルコール類、アセトニトリルまたはメチルエチルケトンなどの溶剤をさらに加えて使用することもできる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。これらの溶剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
電荷輸送層は、例えば、前述の電荷発生層13を形成する場合と同様に、適当な溶剤中に電荷輸送物質およびバインダ樹脂、ならびに必要な場合には前述の添加剤を溶解または分散させて電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗布液をスプレイ法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法または浸漬塗布法などによって、電荷発生層13上に塗布することによって形成される。これらの塗布方法の中でも、特に浸漬塗布法は、前述したように種々の点で優れているので、電荷輸送層を形成する場合にも多く利用されている。
本発明の感光体の電荷輸送層は、特定量のNa元素および/またはK元素、さらには特定量のCa元素および/またはMg元素を、シリカ粒子に対して特定の比率で含有する。
これらの元素を電荷輸送層中に含有させるためには、例えば、塗布法により電荷輸送層を形成する場合、電荷輸送層用塗布液にこれらの元素を含む化合物、具体的には酸化物を添加すればよい。
添加方法としては、例えば、これらの元素を含む化合物を含む素材の器材を用いて塗布液を調製して、器材の摩耗によりこれらの元素を含む化合物を塗布液に混入させる方法が挙げられる。その混入量は、塗布液の調製方法やその処理時間により調製すればよい。
また、器材の素材の混入がない条件で調製した塗布液に、上記の元素を含む化合物の特定量を添加してもよい。
シリカ粒子と各元素の含有量およびそれらの含有比率は、塗布液中の固形分の換算値と、形成した電荷輸送層中の測定値とがほぼ等価と見做される。
電荷輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5~50μm、より好ましくは10~40μmである。
電荷輸送層の膜厚が5μm未満であると、感光体表面の帯電保持能が低下することがある。一方、電荷輸送層の膜厚が50μmを超えると、感光体の解像度が低下することがある。
<第2電荷輸送層16>
図2に示されるように、本発明の感光体の電荷輸送層は、電荷発生層上に順次積層された第1電荷輸送層15および第2電荷輸送層16であり、かつ第1電荷輸送層15が電荷輸送物質およびバインダ樹脂を含有し、第2電荷輸送層16が電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子18を含有していてもよい。すなわち、電荷輸送層が2層からなり、感光体の最表面層となる第2電荷輸送層16にシリカ粒子18が含有されていてもよい。
これにより、各層での機能分離が可能になり、第2電荷輸送層にのみシリカを含有し、最表面層を硬化膜にすることで感光層全体の耐刷性を向上させることができる。
電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子としては、前項<電荷輸送層>に記載のものが挙げられる。
第1電荷輸送層15および第2電荷輸送層16は、例えば、前述の電荷発生層13および電荷輸送層14を形成する場合と同様に、適当な溶剤中に構成成分を溶解または分散させて、それぞれ第1電荷輸送層用塗布液および第2電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗布液をスプレイ法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法または浸漬塗布法などによって、それぞれ電荷発生層13上および第1電荷輸送層15上に塗布することによって形成される。これらの塗布方法の中でも、特に浸漬塗布法は、前述したように種々の点で優れているので、これらの層を形成する場合にも多く利用されている。
第1電荷輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは15~50μm、より好ましくは25~40μmである。
第2電荷輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5~20μm、より好ましくは5~10μmである。
長期的に繰り返し使用される感光体は、機械的に耐久性が高く、摩耗し難いように設計される。しかし実機内では、帯電部材などから、オゾンおよびNOxガスなどが発生して感光体の表面に付着し、画像流れを発生させる。この画像流れを防止するために、積層型感光層をある一定速度以上に摩耗する必要があり、長期的な繰り返し使用を考慮した場合、第2電荷輸送層は少なくとも1.0μm以上の膜厚が好ましい。また、第2電荷輸送層の膜厚が8.0μmを超えると、残留電位上昇や微細ドット再現性の低下の問題が発生することがある。
(2)画像形成装置100
本発明の画像形成装置は、本発明の感光体と、感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光によって形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する(可視像化する)現像手段と、現像によって形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、転写されたトナー像を記録媒体上に定着して画像を形成する定着手段と、感光体に残留するトナーを除去し回収するクリーニング手段と、感光体に残留する表面電荷を除電する除電手段を少なくとも備えたことを特徴とする。
図面を用いて、本発明の画像形成装置およびその動作について説明するが、以下の記載内容に限定されるものではない。
図3は、本発明の画像形成装置の構成を示す模式側面図である。
図3の画像形成装置(レーザプリンタ)100は、本発明の感光体1と、露光手段(半導体レーザ)31と、帯電手段(帯電器)32と、現像手段(現像器)33と、転写手段(転写帯電器)34と、搬送ベルト(図示せず)と、定着手段(定着器)35と、クリーニング手段(クリーナ)36とを含んで構成される。符号51は記録媒体(記録紙または転写紙)を示す。感光体1は、本発明の感光体2であってもよい。
感光体1は、画像形成装置100本体に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転軸線44回りに矢符41方向に回転駆動される。駆動手段は、例えば電動機と減速歯車とを含んで構成され、その駆動力を感光体1の芯体を構成する導電性支持体に伝えることによって、感光体1を所定の周速度で回転駆動させる。帯電手段(帯電器)32、露光手段31、現像手段(現像器)33、転写手段(転写帯電器)34およびクリーニング手段(クリーナ)36は、この順序で、感光体1の外周面に沿って、矢符41で示される感光体1の回転方向上流側から下流側に向って設けられる。
帯電器32は、感光体1の外周面を均一に所定の電位に帯電させる帯電手段である。
露光手段31は、半導体レーザを光源として備え、光源から出力されるレーザビーム光を、帯電器32と現像器33との間の感光体1の表面に照射することによって、帯電された感光体1の外周面に対して画像情報に応じた露光を施す。光は、主走査方向である感光体1の回転軸線44の延びる方向に繰返し走査され、これらが結像して感光体1の表面に静電潜像が順次形成される。すなわち、帯電器32により均一に帯電された感光体1の帯電量がレーザビームの照射および非照射によって差異が生じて静電潜像が形成される。
現像器33は、露光によって感光体1の表面に形成される静電潜像を、現像剤(トナー)によって現像する現像手段であり、感光体1を臨んで設けられ、感光体1の外周面にトナーを供給する現像ローラ33aと、現像ローラ33aを感光体1の回転軸線44と平行な回転軸線まわりに回転可能に支持すると共にその内部空間にトナーを含む現像剤を収容するケーシング33bとを備える。
転写帯電器34は、現像によって感光体1の外周面に形成される可視像であるトナー像を、図示しない搬送手段によって矢符42方向から感光体1と転写帯電器34との間に供給される記録媒体である転写紙51上に転写させる転写手段である。転写帯電器34は、例えば、帯電手段を備え、転写紙51にトナーと逆極性の電荷を与えることによってトナー像を転写紙51上に転写させる接触式の転写手段である。
クリーナ36は、転写帯電器34による転写動作後に感光体1の外周面に残留するトナーを除去し回収する清掃手段であり、感光体1の外周面に残留するトナーを剥離させるクリーニングブレード36aと、クリーニングブレード36aによって剥離されたトナーを収容する回収用ケーシング36bとを備える。また、このクリーナ36は、図示しない除電ランプと共に設けられる。
また、画像形成装置100には、感光体1と転写帯電器34との間を通過した転写紙51が搬送される下流側に、転写された画像を定着させる定着手段である定着器35が設けられる。定着器35は、図示しない加熱手段を有する加熱ローラ35aと、加熱ローラ35aに対向して設けられ、加熱ローラ35aに押圧されて当接部を形成する加圧ローラ35bとを備える。
符号37は、転写紙と感光体を分離する分離手段、符号38は、画像形成装置の前記の各手段を収容するケーシングを示す。
この画像形成装置100による画像形成動作は、次のようにして行われる。
まず、感光体1が駆動手段によって矢符41方向に回転駆動されると、露光手段31による光の結像点よりも感光体1の回転方向上流側に設けられる帯電器32によって、感光体1の表面が正の所定電位に均一に帯電される。
次いで、露光手段31から、感光体1の表面に対して画像情報に応じた光が照射される。感光体1は、この露光によって、光が照射された部分の表面電荷が除去され、光が照射された部分の表面電位と光が照射されなかった部分の表面電位とに差異が生じ、静電潜像が形成される。
露光手段31による光の結像点よりも感光体1の回転方向下流側に設けられる現像器33から、静電潜像の形成された感光体1の表面にトナーが供給されて静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
感光体1に対する露光と同期して、感光体1と転写帯電器34との間に、転写紙51が供給される。転写帯電器34によって、供給された転写紙51にトナーと逆極性の電荷が与えられ、感光体1の表面に形成されたトナー像が、転写紙51上に転写される。
トナー像の転写された転写紙51は、搬送手段によって定着器35に搬送され、定着器35の加熱ローラ35aと加圧ローラ35bとの当接部を通過する際に加熱および加圧され、トナー像が転写紙51に定着されて堅牢な画像となる。このようにして画像が形成された転写紙51は、搬送手段によって画像形成装置100の外部へ排紙される。
一方、転写帯電器34によるトナー像の転写後も感光体1の表面上に残留するトナーは、クリーナ36によって感光体1の表面から剥離されて回収される。このようにしてトナーが除去された感光体1の表面の電荷は、除電ランプからの光によって除去され、感光体1の表面上の静電潜像が消失する。その後、感光体1はさらに回転駆動され、再度帯電から始まる一連の動作が繰返されて連続的に画像が形成される。
(3)電子写真感光体の製造方法
本発明の電子写真感光体の製造方法は、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ固形分に対して0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/またはK元素を含有する電荷輸送層用塗布液を用いて電荷輸送層を形成する工程を含むことを特徴とする。
電荷輸送層を含む各層を構成する材料、作製およびその条件などについては、(1)電子写真感光体に記載のとおりである。
(4)電荷輸送層用塗布液
本発明の電荷輸送層用塗布液は、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ固形分に対して0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/またはK元素を含有することを特徴とする。
電荷輸送層用塗布液の構成材料、それらの配合量などについては、(1)電子写真感光体の<電荷輸送層>に記載のとおりである。
以下に、図面に基づき実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
なお、実施例および比較例で用いた電荷輸送物質のイオン化ポテンシャルの測定、作製した感光体の電荷輸送層中の元素分析および最表面層の表面粗さ測定を次のようにして実施した。
[電荷輸送物質のイオン化ポテンシャル]
大気中光電子分光装置(理研計器株式会社製、型式:AC-2)を用いて、出力10~100nWでイオン化ポテンシャル(eV)を測定する。
[電荷輸送層中の元素分析]
ICP発光分光分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィク社製、型式:iCAP-6500)を用いて電荷輸送層中のNa、K、CaおよびMg元素を分析する。
[最表面層の表面粗さRz]
表面粗さ測定装置(株式会社東京精密製、型式:Surfcom1400D)を用いて、基準長さ0.8mm、カットオフ波長0.8mm、測定速度0.1mm/sec、カットオフ種類ガウシアンの方法で、測定位置を感光体の最表面層の水平方向を軸としての中央部の表面粗さRz(μm)を測定する。
このRzは、JIS-B-0601(1994)に定義される十点表面粗さRzに相当する。
(実施例1)
酸化チタン(石原産業株式会社製、製品名:タイベークTTO-D-1)3質量部および共重合ポリアミド(ナイロン)(東レ株式会社製、製品名:アミラン(登録商標)、グレード:CM8000)2質量部を、メチルアルコール25質量部に加え、ペイントシェーカにて8時間分散処理して下引き層用塗布液3リットルを調製した。
得られた下引き層用塗布液を塗布槽に満たし、導電性支持体11として直径30mm、長さ255mmのアルミニウム製のドラム状支持体を浸漬した後に引き上げ、得られた塗膜を自然乾燥させて、導電性支持体11上に膜厚1μmの下引き層12を形成した。
予め、電荷発生物質として使用する、下記構造式で表されるチタニルフタロシアニンを調製した。
Figure 2023043647000007
ジイミノイソインドリン29.2gおよびスルホラン200mlを混合し、さらにチタニウムテトライソプロポキシド17.0gを加え、窒素雰囲気下、140℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を放冷した後、析出物を濾取し、クロロホルムおよび2%の塩酸水溶液で順次洗浄し、さらに水およびメタノールで順次洗浄し、乾燥させて青紫色の結晶物25.5gを得た。
得られた化合物の化学分析の結果、上記構造式で表されるチタニルフタロシアニンであることを確認した(収率88.5%)。
得られたチタニルフタロシアニン1質量部およびブチラール樹脂(積水化学株式会社製、製品名:エスレックBM-2)1質量部を、メチルエチルケトン98質量部に加え、ペイントシェーカにて2時間分散処理して電荷発生層用塗布液3リットルを調製した。
得られた電荷発生層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、下引き層12上に塗布し、得られた塗膜を自然乾燥させて、膜厚0.3μmの電荷発生層13を形成した。
次いで、容量140mLのソーダ石灰ガラス容器で、シリカ粒子(数平均一次粒径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)4gをテトラヒドロフラン36gに懸濁させ、撹拌機(柴田科学株式会社製、型式:M-103型)および撹拌羽根にて15時間撹拌処理を行った。
得られたシリカ粒子(シリカフィラー)懸濁液に対して、電荷輸送物質として下記構造式で表される化合物(1)13.8g、ポリカーボネート(帝人化成株式会社製、製品名:TS2040)22.2gおよびテトラヒドロフラン105.8gを加え、混合し、撹拌機および撹拌羽根にて30時間撹拌処理を行った。
得られた混合物を、粒子分散装置(マイクロフルイディックス社製、型式:マイクロフルイダイザーM110P)を用いて、6Pass分散処理して電荷輸送層用塗布液133gを調製し、20℃の条件下で静置した。
Figure 2023043647000008
得られた電荷輸送層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、電荷発生層13上に塗布し、得られた塗膜を115℃で1.5時間乾燥させて、膜厚35μmの電荷輸送層14を形成し、図1に示す感光体1を得た。
特許第3272257号公報に記載の方法に基づいて予め調製しておいた化合物(1)(スチルベン化合物)を電荷輸送物質(イオン化ポテンシャル5.47eV)として使用した。
図4は、得られた感光体の電荷輸送層表面におけるシリカ粒子の分散状態を示す走査型透過電子顕微鏡(SEM)の画像である。この図から、シリカ粒子間の相互作用が最適に発現し、シリカ粒子が相互連結された均一な網目構造のような緩やかな凝集構造、すなわち白色部のバインダ樹脂の海に対する黒色部のシリカ粒子の島の海島構造を形成していることがわかる。
(実施例2)
次のように電荷輸送層用塗布液を調製すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
容量250mLのポリプロピレン容器に、シリカ粒子(数平均一次粒径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)9gおよびテトラヒドロフラン81gを加え、直径2mmのソーダ石灰ガラスビーズ(150g)を入れて混合し、得られた混合物をボールミル(エイシン株式会社製、型式:卓上ボールミルBM-15)にてさらに10時間処理した。
得られた混合物からガラスビーズを取り除き、電荷輸送物質として化合物(1)13.0g、ポリカーボネート(帝人化成株式会社製、製品名:TS2040)20.8gおよびテトラヒドロフラン70.9gを加え、混合し、撹拌機および撹拌羽根にて30時間撹拌処理を行った。
得られた混合物を、粒子分散装置を用いて、6Pass分散処理して電荷輸送層用塗布液148gを調製し、20℃の条件下で静置した。
(実施例3)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子9gを4gに、テトラヒドロフラン81gを36gに変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.0gを13.8gに、ポリカーボネート20.8を22.2gに、テトラヒドロフラン70.9gを105.8gに変更して加えること以外は、実施例2と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例4)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、撹拌時間15時間を8時間に変更すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例5)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子をシリカ粒子(数平均一次粒径40nm、ヘキサメチルジシラザン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)RX50)に変更すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例6)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子4gを3gに、テトラヒドロフラン36gを27gに変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.8gを16.6gに、ポリカーボネート22.2gを26.6gに、テトラヒドロフラン105.8gを136.6gに変更して加えること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例7)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子4gを10gに、テトラヒドロフラン36gを90gに、撹拌時間15時間を45時間に変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.8gを11.5gに、ポリカーボネート22.2gを18.5gに、テトラヒドロフラン105.8gを51.8gに変更して加えること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例8)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子9gを3gに、テトラヒドロフラン81gを27gに変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.0gを15.3gに、ポリカーボネート20.8を24.5gに、テトラヒドロフラン70.9gを124.9gに変更して加えること以外は、実施例2と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例9)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子4gをシリカ粒子(数平均一次粒径16nm、ヘキサメチルジシラザン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)NX130)9gに、テトラヒドロフラン36gを81gに変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.8gを12.3gに、ポリカーボネート22.2gを19.6gに、テトラヒドロフラン105.8gを64.0gに変更して加えること以外は、実施例2と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例10)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子4gをシリカ粒子(数平均一次粒径16nm、ヘキサメチルジシラザン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)NX130)9gに、テトラヒドロフラン36gを81gに変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.8gを10.4gに、ポリカーボネート22.2gを16.6gに、テトラヒドロフラン105.8gを46.6gに変更して加えること以外は、実施例2と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例11)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子4gを3gに、テトラヒドロフラン36gを27gに変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.8gを16.6gに、ポリカーボネート22.2gをポリアリレート(三菱ケミカル株式会社製、製品名:E2-400)26.6gに、テトラヒドロフラン105.8gを136.6gに変更して加えること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例12)
電荷輸送層用塗布液の調製において、電荷輸送物質として下記構造式(a):
Figure 2023043647000009
で表されるトリフェニルアミン系化合物(TPD)(イオン化ポテンシャル5.51eV、東京化成工業株式会社製、商品名:D2448)を用いること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例13)
電荷輸送層用塗布液の調製において、電荷輸送物質として下記構造式(b):
Figure 2023043647000010
で表されるスチリル系化合物(イオン化ポテンシャル5.61eV、高砂ケミカル株式会社製、商品名:CT-3)を用いること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例14)
実施例1と同様にして、導電性支持体11上に下引き層12および電荷発生層13を形成した。
次いで、容量900mLのソーダ石灰ガラス容器に、電荷輸送物質として化合物(1)25g、ポリカーボネート(帝人化成株式会社製、製品名:TS2040)37.5gおよびテトラヒドロフラン250gを加え、混合し、ボールミルにて15時間撹拌処理して第1電荷輸送用塗布液312.5gを調製した。
得られた電荷輸送層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、電荷発生層13上に塗布し、得られた塗膜を115℃で1.5時間乾燥させて、膜厚35μmの第1電荷輸送層を形成した。
次いで、実施例2と同様にして調製した第2電荷輸送層用塗布液を、スプレー塗工法により第1電荷輸送層上に塗布し、得られた塗膜を120℃で0.5時間乾燥させて、膜厚5μmの表第2電荷輸送層を形成し、2層からなる電荷輸送層を有する図1に示す感光体2を得た。
(実施例15)
下引き層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例16)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子をシリカ粒子(数平均一次粒径7nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R976)に変更すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例17)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子をシリカ粒子(数平均一次粒径12nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R974に変更すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例18)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、シリカ粒子をシリカ粒子(数平均一次粒径12nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R9200に変更すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例19)
電荷輸送層用塗布液の調製において、粒子分散装置を用いた分散処理の6Passを1Passに変更したこと以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(実施例20)
電荷輸送層用塗布液の調製において、テトラヒドロフラン36gの代わりに、次のようにして予め調製しておいたテトラヒドロフランを用いること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
容量250mLのポリプロピレン容器に、直径2mmのソーダ石灰ガラスビーズ(50g)およびテトラヒドロフラン36gを加え、得られた混合物をボールミルにて1時間撹拌して、テトラヒドロフラン中にガラスビーズの摩耗粉を含有させたテトラヒドロフランを得た。
(比較例1)
電荷輸送層用塗布液の調製において、ボールミルの処理時間10時間を30時間に変更すること以外は、実施例2と同様にして図1に示す感光体1を得た。
(比較例2)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、容量140mLのソーダ石灰ガラス容器を容量250mLのポリプロピレン容器に、シリカ粒子4gを10gに、テトラヒドロフラン36gを90gに、撹拌時間15時間を45時間に変更すること、得られたシリカフィラー懸濁液に対して、電荷輸送物質として化合物(1)13.8gを11.5gに、ポリカーボネート22.2gを18.5gに、テトラヒドロフラン105.8gを51.8gに変更して加えること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
上記の条件は、容量250mLのポリプロピレン容器を用いること以外は、実施例7と同様である。
(比較例3)
電荷輸送層用塗布液のシリカフィラー懸濁液の調製において、容量140mLのソーダ石灰ガラス容器で、シリカ粒子(数平均一次粒径12nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R9200)4gをテトラヒドロフラン36gに懸濁させ、撹拌機(柴田科学株式会社製、型式:M-103型)および撹拌羽根にて撹拌する時間を5分に変更すること以外は、実施例1と同様にして図1に示す感光体1を得た。
[評価]
作製した実施例1~19および比較例1~2の感光体を、試験用に改造したデジタル複写機(シャープ株式会社製、型式:MX-B455W)のユニットに搭載して、30万枚画像形成することにより、以下のようにして、初期感度、感度安定性、帯電安定性およびクリーニング性を評価した。
[感度安定性、帯電安定性]
現像部での感光体表面電位、具体的には感度をみるために露光を行ったときの黒地部分の感光体表面電位VL(-V)を測定し、温度25℃/相対湿度10%の環境下で、帯電、露光、除電のみのプロセスを100万回繰り返し、初期の残留電位および通電疲労後の感光体表面電位を計測し、これら差分ΔVR(V)を下記の判定基準に基づいて感度安定性を評価し、繰り返し使用による、感度悪化の指標とした。
また、初期の帯電電位および通電疲労後の帯電電位を計測し、これら差分ΔV0を下記の判定基準に基づいて帯電安定性を評価し、帯電低下の指標とした。
<感度安定性の判定基準>
A:ΔVR(V)<40
高感度を要求される高速の複合機もしくはプリンタにおいても問題なく使用可
B:40≦ΔVR(V)<80
中低速の複合機もしくはプリンタにおいては問題なく使用可
C:80≦ΔVR(V)<140
低速で安価な複合機もしくはプリンタの場合であれば、やや濃度は薄いものの問題なく使用可
D:140≦ΔVR(V)
感度が悪いため、濃度が薄く、実使用上問題あり
<帯電安定性の判定基準>
A:0≦ΔV0(-V)<60
非常に良好、高感度を要求される高速の複合機もしくはプリンタにおいても問題なく使用可
B:60≦ΔV0(-V)<80
良好、中低速の複合機もしくはプリンタにおいては問題なく使用可
C:80≦ΔV0(-V)<100
やや良好、低速で安価な複合機もしくはプリンタの場合であれば、やや濃度は薄いものの問題なく使用可
D:100≦ΔV0(-V)
良好でない、実使用上問題あり
[クリーニング性]
デジタル複合機に備わるクリーニング器のクリーニングブレードが、感光体に接する圧力(クリーニングブレード圧)を21gf/cm(2.06×10-1N/cm:初期線圧)に調整した。温度25℃/相対湿度20%の常温/常湿環境下で、文字テストチャート(ISO19752)を記録紙50万枚に印刷することで、耐刷試験を行なった。耐刷試験後の感光体のクリーニング不良発生レベルを確認するために、50万枚画像形成後の感光体を試験用デジタル複写機にセットし、A4用紙に100%濃度未転写画像を1枚出力し、その直後に画像形成装置を強制的に停止させ、感光体の表面を目視にて観察し、下記の基準に基づいてクリーニング性(不良の度合い)を評価した。
<判定基準>
A:クリーニング不良の発生なし
高画質が要求される複合機もしくはプリンタにおいても問題なく使用可
B:1~2本のクリーニング不良あり
高画質が要求される複合機もしくはプリンタ以外であれば問題なく使用可
C:3~5本のクリーニング不良あり
安価な複合機もしくはプリンタであれば問題なく使用可
D:多数のクリーニング不良あり
実使用上問題あり
<総合評価>
上記の評価の判定結果に基づいて、下記の基準で感光体を総合評価した。
A:全項目でA判定、非常に良好
ロングライフおよび高画質が要求される複合機もしくはプリンタにおいても問題なく使用可
B:いずれかの判定でB判定を含むものの、すべての項目でB判定以上
ロングライフおよび高画質が要求される複合機もしくはプリンタ以外であれば問題なく使用可
C:いずれかの判定でC判定を含むものの、すべての項目でC判定以上
安価な複合機もしくはプリンタであれば問題なく使用可
D:いずれかの判定でD判定を含む
実使用不可
作製した感光体の主要構成材料および物性を表1に、および得られた測定および評価結果を表2に示す。
表1におけるシリカ粒子および電荷輸送層の材料の各略号は製品名の一部を、樹脂の「PC」および「PAR」はそれぞれ「ポリカーボネート系樹脂」および「ポリアリレート系樹脂」を、層形態の「1」および「2」はそれぞれ「感光体が表面保護層を有さず、感光層(電荷輸送層)がシリカ粒子を含有する場合」および「感光体がシリカ粒子を含有する表面保護層を有し、感光層(電荷輸送層)がシリカ粒子を含有しない場合」を示す。
また、含有元素のNaおよびCaの比率の表記「A E-B」は「A×10-B」を意味する。
Figure 2023043647000011
Figure 2023043647000012
表1および表2の結果から、次のことがわかる。
(1)導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、電荷輸送層が、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有する本発明の感光体(実施例1~20)は、耐刷性に優れ、高い機械的強度を有し、かつクリーニングブレードの部分的な破損に伴う画像不良や摩耗バラツキに伴う画像濃淡ムラを起こさないこと
一方、電荷輸送層が本発明の規定以上のNa元素およびK元素を含有する感光体(比較例1)は、積層型感光層表面の十点表面粗さRzが小さく、積層型感光層中に均一にシリカが分散されていると考えられ繰り返しの使用によるクリーニング不良などの問題は発生しないが、Na元素およびK元素が多く存在することで、感度安定性および帯電安定性などが不安定で、長期に安定した電子写真特性を維持できないこと
また、電荷輸送層用塗布液の調製工程においてソーダ石灰ガラスとの接触がなく、電荷輸送層がNa元素およびK元素を含有しない感光体(比較例2)は、積層型感光層内でのシリカの解砕が不十分であることより十点表面粗さRzが大きく、繰り返しの使用によりクリーニングブレードが破損し、クリーニング不良や画像傷が発生し、長期にわたる画像品質を維持することができないこと
(2)電荷輸送層用塗布液および第2電荷輸送層用塗布液の調製工程において、酸化ナトリウムや酸化カリウムと共に酸化カルシウムや酸化マグネシウムを構成組成とするソーダ石灰ガラスの器具を使用した場合、ガラス素材との接触により、電荷輸送層内および第2電荷輸送層内のCa元素およびMg元素は、Na元素やK元素に連動して含有されることが多く、Ca元素およびMg元素の含有量がそれぞれ10ppmおよび8ppmを超えると、上記(1)と同様に、繰り返しの使用により感度安定性や帯電安定性が若干不安定になり(実施例3)、一方、Ca元素およびMg元素の含有量が0または少ないと、積層型感光層内でのシリカの解砕が不十分になり、十点表面粗さRzが大きく、繰り返しの使用によりクリーニングブレードへの負荷が大きくなること
また、シリカ粒子の含有量に対するNa元素の含有量の比率(Na/SF)を8×10-6以上2×10-5以下に、シリカ粒子の含有量に対するCa元素の含有量の比率(Ca/SF)を1×10-7以上1×10-6以下に調整することで、感度安定性、帯電安定性およびクリーニング性が共に両立すること(実施例1、4および6)
(3)シリカ粒子の数平均一次粒子径が30μmを超えると、塗布液がその調製工程でソーダ石灰ガラスと接触しても、シリカの粒子径が大きい分、十点表面粗さRzが若干大きくなり、積層型感光層でのシリカの凝集物が大きくなるため、繰り返しの使用によりクリーニングブレードへの負荷が大きくなる傾向になること(実施例5)
一方、シリカ粒子の数平均一次粒子径が10μm未満では、十点表面粗さRzが小さくなりすぎ、積層型感光体表面とクリーニングブレードの接触面積が増え、逆にクリーニングブレードへの負荷が大きくなる傾向になること(実施例16)
また、電荷輸送層中および第2電荷輸送層中のシリカの含有量が多い程、耐刷性が向上するが、十点表面粗さRzが大きくなり、クリーニングブレードへの負荷が大きくなり(実施例7)、シリカの含有量が少ない程、表面層の強度が低下して画像傷などが発生し易い傾向になること(実施例6)
(4)電荷輸送層用塗布液および第2電荷輸送層用塗布液の調製工程において、ソーダ石灰ガラスの器具との接触頻度を増やすと、含有元素の混入量が増加し、これによりシリカの解砕が進み、十点表面粗さRzが小さくなり、クリーニングブレードへの負荷を低減することができるが、含有元素の混入量が多くなることより、繰り返しの使用による感度安定性帯電安定性が不安定になる傾向があること(実施例8)
また、電荷輸送層の十点表面粗さRzが大きくなると、クリーニングブレードへの負荷が高くなり、安価な複合機もしくはプリンタであれば問題なく使用可能であるが、感光体の寿命が短くなる可能性が高いこと(実施例9、10、18および19)
(5)電荷輸送層のバインダ樹脂としてポリアリレート骨格を有する樹脂を採用した感光体は、ポリカーボネート樹脂を採用した感光体よりも、繰り返し使用による感光体表面の劣化が抑制され、クリーニングブレードに対する負荷を低減できが、繰り返し使用による感度安定性は若干劣る傾向にあること(実施例6および11参照)
(6)電荷輸送物質のイオン化ポテンシャルが5.55eV以下である方が繰り返し使用による感度安定性が良好であり、特に電荷輸送物質が化合物1(スチルベン誘導体)である場合に、長期にわたり安定した感度特性を維持できること(実施例1、12および13参照)
一方、イオン化プテンシャルが、5.4eV未満では、実機内で発生した耐酸性ガスにより化学的劣化の影響を大きく受け、画像不良発生のリスクが高まり、実機内での酸化性ガスの排出機構を設けるなどのマシン側からのケアが必要になることから、電荷輸送物質のイオン化ポテンシャルは5.4eV以上5.55eV以下が最適であること
(7)導電性支持体と積層型感光層との間に下引き層を設けることで、繰り返し使用による帯電安定性を高めることができること(実施例1および15参照)
1、2 電子写真感光体
11 導電性支持体
12 下引き層(中間層)
13 電荷発生層
14 電荷輸送層
15 第1電荷輸送層
16 第2電荷輸送層
17 積層型感光層
18 シリカ粒子
31 露光手段(半導体レーザ)
32 帯電手段(帯電器)
33 現像手段(現像器)
33a 現像ローラ
33b ケーシング
34 転写手段(転写帯電器)
35 定着手段(定着器)
35a 加熱ローラ
35b 加圧ローラ
36 クリーニング手段(クリーナ)
36a クリーニングブレード
36b 回収用ケーシング
37 分離手段
38 ハウジング
41、42 矢符
44 回転軸線
51 記録媒体(記録紙または転写紙)
100 画像形成装置(レーザプリンタ)

Claims (14)

  1. 導電性支持体上に、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層を少なくとも備え、
    前記電荷輸送層が、少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有することを特徴とする電子写真感光体。
  2. 前記電荷輸送層が、0.01ppm以上10ppm以下のCa元素および/または0.01ppm以上8ppm以下のMg元素を含有する請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記シリカ粒子が10nm以上30nm以下の数平均一次粒子径を有し、かつその含有量が前記電荷輸送層の7質量%以上25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。
  4. 前記電荷輸送層中のシリカ粒子の含有量[SF]に対するNa元素の含有量[Na]の質量比率[Na/SF]が、8×10-6以上2×10-5以下である請求項1~3いずれか1つに記載の電子写真感光体。
  5. 前記電荷輸送層中のシリカ粒子の含有量[SF]に対するCa元素の含有量[Ca]の質量比率[Ca/SF]が、1×10-7以上1×10-6以下である請求項2~4のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  6. 前記電荷輸送物質が、5.4eV以上5.55eV以下のイオン化ポテンシャルを有する請求項1~5のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  7. 前記電荷輸送物質が、一般式(I):
    Figure 2023043647000013
    (式中、R1、R2、R5およびR6は、同一または異なって、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基またはハロゲン原子であり、m、n、pおよびqは、同一または異なって、0~3の整数であり、R3およびR4は、同一または異なって、水素原子またはアルキル基である)
    で表されるスチルベン誘導体である請求項1~6のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  8. 前記電荷輸送層が、JIS-B-0601(1994)に定義される0.1μm以上1.0μm以下の十点表面粗さRzを有する請求項1~7のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  9. 前記バインダ樹脂が、ポリカーボネートZ骨格またはポリアリレート骨格を有する樹脂である請求項1~8いずれか1つに記載の電子写真感光体。
  10. 前記電荷輸送層が、前記電荷発生層上に順次積層された第1電荷輸送層および第2電荷輸送層であり、かつ前記第1電荷輸送層が電荷輸送物質およびバインダ樹脂を含有し、前記第2電荷輸送層が電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有する請求項1~9のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  11. 前記導電性支持体と前記積層型感光層との間に下引き層を備える請求項1~10のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  12. 請求項1~11のいずれか1つに記載の電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記電子写真感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光によって形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、現像によって形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着して画像を形成する定着手段と、前記電子写真感光体に残留するトナーを除去し回収するクリーニング手段と、前記電子写真感光体に残留する表面電荷を除電する除電手段を少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置。
  13. 請求項1~11のいずれか1つに記載の電子写真感光体の製造方法であり、
    少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ固形分に対して0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有する電荷輸送層用塗布液を用いて電荷輸送層を形成する工程を含むことを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
  14. 請求項13に記載の電子写真感光体の製造方法に用いる電荷輸送層用塗布液であり、
    少なくとも電荷輸送物質、バインダ樹脂およびシリカ粒子を含有し、かつ固形分に対して0.1ppm以上20ppm以下のNa元素および/または0.01ppm以上10ppm以下のK元素を含有することを特徴とする電荷輸送層用塗布液。
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