JP2024006620A - 電子写真感光体、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

電子写真感光体、画像形成装置および画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ラジカル重合性基を有する電荷輸送性化合物を硬化反応させてなる硬化層を保護層として用いたときの、感光体の回転トルクを低下させ、かつ長期使用時の回転トルクの上昇幅も少なくし得る電子写真感光体を提供すること。【解決手段】本発明は、導電性支持体と、感光層と、保護層と、がこの順番に積層されて含まれる電子写真感光体に関する。前記保護層は、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子と、を含む組成物の硬化物により形成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真感光体、画像形成装置および画像形成方法に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、形成しようとする画像に対応した静電潜像を形成するために電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう)が使用されている。電子写真方式の画像形成装置では、まず、表面を帯電させた感光体に光を照射して静電潜像を形成する。次いで、感光体にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する。最後に、トナー画像を紙などの記録媒体に転写させて定着させる。
感光体は、転写せずに感光体表面に残った残トナーを、クリーニングブレードなどにより除去する(クリーニングする)。このクリーニングにより感光体の表面が摩耗するため、感光体は、定期的に取り替える必要がある。これに対し、感光体の耐摩耗性を向上させて長寿命化し、取り替えの頻度を低下させたいとの要求が存在する。
最表面に位置する保護層として、ラジカル重合性基を有する電荷輸送性化合物を硬化反応させてなる硬化層を用いることで、感光体の耐摩耗性を向上させ得ることが知られている(たとえば特許文献1など)。
特開2014-105223号公報
本発明者らの知見によれば、特許文献1に記載のような、感光体の耐摩耗性を向上させるために、ラジカル重合性基を有する電荷輸送性化合物を硬化反応させてなる硬化層を保護層として用いると、クリーニングブレードとの摩擦が高まり、感光体の回転トルクが高くなりやすい。また、長期使用時には、感光体の回転トルクの上昇も生じてしまう。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ラジカル重合性基を有する電荷輸送性化合物を硬化反応させてなる硬化層を保護層として用いたときの、感光体の回転トルクを低下させ、かつ長期使用時の回転トルクの上昇幅も少なくし得る電子写真感光体、当該電子写真感光体を備える画像形成装置、および当該電子写真感光体を使用する画像形成方法を提供することを、その目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、下記[1]~[8]の電子写真感光体に関する。
[1]導電性支持体と、
感光層と、
保護層と、
がこの順番に積層されて含まれる電子写真感光体であって、
前記保護層は、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子と、を含む組成物の硬化物により形成されている、
電子写真感光体。
[2]前記金属酸化物粒子は、ラジカル重合性官能基を有する表面処理剤でさらに表面処理されている、[1]に記載の電子写真感光体。
[3]前記ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である、[1]または[2]に記載の電子写真感光体。
Figure 2024006620000002
(一般式(1)中、
ArおよびArは独立して一般式(2)で表される構造を示し、
Arは一般式(2)または一般式(3)で表される構造を示し、
Dは独立して、-(-(CH-(O-(CH-)-O-CO-C(CH)=CH)または-(-(CH-(O-(CH-)-O-CO-CH=CH)で表される構造を示し、dおよびfは独立して、0以上5以下の整数を示し、eは0または1の整数を示し、
c1~c3は独立して、0、1または2の整数を示し、
Arが一般式(2)で表される構造を示すとき、化合物中のDの総数は1または2であり、
Arが一般式(3)で表される構造を示すとき、化合物中のDの総数は1ある。)
Figure 2024006620000003
Figure 2024006620000004
(一般式(2)および一般式(3)中、
およびRは独立して、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される官能基または原子を示し、ただし、一般式(3)において2つのRが結合して環状構造を形成してもよく、
tは独立して、1以上3以下の整数を示す。)
[4]前記一般式(1)で表される化合物は、Arが一般式(3)で表される構造を示す化合物である、[3]に記載の電子写真感光体。
[5]前記一般式(1)で表される化合物は、Dで示される構造のeが1を示し、dおよびfの少なくともいずれかが1以上4以下の整数を示す化合物である、[3]または[4]に記載の電子写真感光体。
[6]前記金属酸化物粒子は、シリカ粒子である、[1]~[5]のいずれかに記載の電子写真感光体。
また、上記目的を達成するための本発明の別の態様は、下記[7]の画像形成装置に関する。
[7][1]~[6]のいずれかに記載の電子写真感光体を有する、画像形成装置。
また、上記目的を達成するための本発明の別の態様は、下記[8]の画像形成方法に関する。
[8][1]~[6]のいずれかに記載の電子写真感光体に帯電ローラを接触させて、前記電子写真感光体の表面を帯電させる工程と、
前記帯電した電子写真感光体の表面にトナーを付与する工程と、
前記付与されたトナーを記録媒体に転写する工程と、
を有する、画像形成方法。
本発明によれば、ラジカル重合性基を有する電荷輸送性化合物を硬化反応させてなる硬化層を保護層として用いたときの、感光体の回転トルクを低下させ、かつ長期使用時の回転トルクの上昇幅も少なくし得る電子写真感光体、当該電子写真感光体を備える画像形成装置、および当該電子写真感光体を使用する画像形成方法が提供される。
図1は、本発明の一実施形態に関する電子写真感光体の例示的な層構成を示す部分断面図である。 図2は、本発明の一実施の形態に関する画像形成装置の構成を示す模式図である。
1.電子写真感光体
図1は、本発明の一実施形態に関する電子写真感光体100の例示的な層構成を示す部分断面図である。本実施形態における感光体100は、この順に積層された、導電性支持体110、中間層120、電荷発生層130、電荷輸送層140、および保護層150を有する。
1-1.導電性支持体110
導電性支持体110は、中間層120、電荷発生層130、電荷輸送層140、および保護層150を支持し、かつ少なくとも中間層120と接する表面が導電性を有する部材である。導電性支持体110の例には、金属製のドラムまたはシート、ラミネートされた金属箔を有するプラスチックフィルム、蒸着された導電性物質の層を有するプラスチックフィルム、導電性物質または導電性物質およびバインダー樹脂からなる塗料を塗布してなる導電層を有する金属部材、プラスチックフィルム、および紙などが含まれる。上記金属の例には、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレス鋼が含まれる。上記導電性物質の例には、上記金属、酸化インジウムおよび酸化錫が含まれる。上記金属は、導電性支持体110の加工性および堅牢性を高め、かつ、導電性支持体110をより軽量とする観点からは、アルミニウムであることが好ましい。また、導電性支持体110の周壁の厚さは、たとえば0.1mm程度とすることができる。
1-2.中間層120
中間層120は、導電性支持体110と電荷発生層130との間に配置され、電荷発生層130から導電性支持体110側への電荷(典型的には電子)の除去機能、導電性支持体110から電荷発生層130への電荷(典型的には正孔)のリークの抑制機能、および接着機能などを有する層である。中間層120は、中間層用のバインダー樹脂および導電性粒子を含む。
上記中間層用のバインダー樹脂の例には、ポリアミド樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ニトロセルロース、エチレン-アクリル酸共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂およびゼラチンが含まれる。上記中間層用のバインダー樹脂は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記導電性粒子の粒子本体の例は、酸化アルミニウム(アルミナ)、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化インジウムおよび酸化ビスマスなどを含む金属酸化物粒子、錫をドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化錫、ならびに酸化ジルコニウムなどの導電性物質の粒子が含まれる。中間層120における導電性支持体側への電荷の除去性をより高める観点からは、上記導電性物質は、n型半導体であることが好ましい。当該n型半導体としての上記導電性物質の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、および酸化錫が含まれる。また、中間層120の導電性を高めるとともに、中間層120への導電性粒子の分散性を高める観点からは、上記導電性物質は、酸化チタン、酸化錫および酸化亜鉛であることが好ましく、酸化チタンであることがより好ましい。酸化チタンの結晶型は、アナタース型であってもよいし、ルチル型であってもよいし、アモルファス型であってもよい。酸化チタンの結晶型は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記導電性粒子の含有量は、たとえば、100体積部の上記中間層中のバインダー樹脂に対して50体積部以上200体積部以下であることが好ましく、80体積部以上120体積部以下であることがより好ましい。
1-3.電荷発生層130
電荷発生層130は、たとえば、電荷発生層用のバインダー樹脂と、上記電荷発生層用のバインダー樹脂に分散された電荷発生物質とを有する。
上記電荷発生層用のバインダー樹脂の例には、ホルマール樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、メラミン樹脂、これらの樹脂のうち2つ以上を含む共重合体樹脂(たとえば、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体樹脂および塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸共重合体樹脂など)、ならびにポリ-ビニルカルバゾール樹脂などが含まれる。上記電荷発生層用のバインダー樹脂は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
電荷発生層用の電荷発生物質の例には、スーダンレッドおよびダイアンブルーなどを含むアゾ原料、ピレンキノンおよびアントアントロンなどを含むキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴおよびチオインジゴなどを含むインジゴ顔料、ピランスロン、ジフタロイルピレン多環キノン化合物、ならびにフタロシアニン顔料が含まれる。上記電荷発生層用の電荷発生物質は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記フタロシアニン顔料は、中心金属を有していてもよい。上記中心金属の例には、Ti、Fe、V、Si、Pb、Al、ZnおよびMgなどが含まれる。上記中心金属は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。上記電荷発生層の感度を高める観点から、上記フタロシアニン顔料は、上記中心金属としてTiを有するチタニルフタロシアニン化合物であることが好ましい。また、同様の観点から、上記チタニルフタロシアニン化合物は、CuKα線によるX線回折において、ブラッグ角(2θ±0.2)27.3°に最大ピークを有し、7.4°、9.7°および24.2°に明瞭な回折ピークを有するY型チタニルフタロシアニン化合物、およびブラッグ角8.3°、24.7°、25.1°および26.5°に明瞭な回折ピークを有する2,3-ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニンなどが好ましい。
上記電荷発生物質の含有量は、100質量部の上記電荷発生層用のバインダー樹脂に対して20質量部以上600質量部以下であることが好ましく、50質量部以上500質量部以下であることがより好ましい。電荷発生物質の含有量が上記範囲内である電荷発生層は、電荷発生物質の分散性が高まるため、電荷発生層の電気抵抗が低減されやすく、上記感光体の使用に伴う残留電荷の増加が、より抑制されうる。
電荷発生層130は、たとえば、電荷発生物質が分散されている、電荷発生層用のバインダー樹脂の溶液に、中間層120が形成された導電性支持体を浸漬する浸漬塗布法により作製される。
電荷発生層130の厚さは、たとえば0.01μm以上5μm以下であればよく、0.05μm以上3μm以下であることが好ましく、0.05μm以上2μm以下であることがより好ましく、0.15μm以上1.5μm以下であることがさらに好ましい。
1-4.電荷輸送層140
電荷輸送層140は、たとえば、電荷輸送層用のバインダー樹脂と、上記電荷輸送層用のバインダー樹脂に分散された電荷輸送物質とを有する。
電荷輸送層用のバインダー樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。電荷輸送層用のバインダー樹脂の例には、ポリスチレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブラチラ-ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、およびメラミン樹脂などが含まれる。電荷輸送層用のバインダー樹脂は、上記電荷輸送層用のバインダー樹脂の繰り返し単位構造を2種類以上含む共重合体であってもよい。これらのうち、電荷輸送層用のバインダー樹脂は、吸水率が低く、かつ機械的強度の強いポリカーボネート樹脂であることが好ましい。
上記電荷輸送物質の例には、トリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物およびブタジエン化合物が含まれる。上記電荷輸送物質は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記電荷輸送物質の含有量は、100質量部の上記電荷輸送層用のバインダー樹脂に対して10質量部以上200質量部以下であることが好ましい。
電荷輸送層140は、たとえば、上記電荷輸送物質が分散されている、上記電荷輸送層用のバインダー樹脂の溶液に、上記電荷発生層が形成された上記導電性支持体を浸漬する浸漬塗布法、および上記電荷輸送物質が分散されている、上記電荷輸送層用のバインダー樹脂の溶液を電荷発生層130の表面に塗布して乾燥させることで作製される。
電荷輸送層140の厚さは、たとえば、5μm以上40μm以下とすることができる。感光体100の内部電場を強め、感光体100の使用に伴う残留電荷の増加を抑制する観点からは、電荷輸送層140の厚さは、10μm以上40μm以下であることが好ましく、10μm以上30μm以下であることがより好ましい。電荷輸送層140の厚さは、電荷輸送層140用のバインダー樹脂の種類、ならびに上記電荷輸送物質の種類および含有量に応じて適宜調整されうる。
なお、電荷発生層130および電荷輸送層140は、単層の感光層として構成されていてもよい。このとき、上記感光層は、たとえば、感光層用のバインダー樹脂、上記電荷輸送物質および上記電荷発生物質を含む単層物により構成されうる。上記単層である感光層の厚さは、たとえば、10μm以上50μm以下とすることができ、20μm以上40μm以下であることが好ましい。
上記単層である感光層を構成する上記感光層用のバインダー樹脂の例には、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、これらの樹脂のうち二以上を含む共重合体樹脂(たとえば、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)、ポリ-ビニルカルバゾール樹脂、ポリアクリレート樹脂、スチレン-アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、およびスチレン-メタクリル酸エステル共重合体樹脂などが含まれる。
1-5.保護層150
上記保護層は、電荷発生層130および電荷輸送層140(感光層)を保護するための層である。保護層150は、電荷輸送層140(感光層)の表面側に配置されるとともに感光体100の表面を構成する。保護層150は、保護層用のバインダー樹脂と、保護層用の金属酸化物粒子とを含む。
本実施形態において、保護層150は、上記保護層用のバインダー樹脂は、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子と、を含む組成物の硬化物により形成されている。
上記硬化物は、金属酸化物粒子が、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理されている。このシリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤は、シリコーン鎖を金属酸化物微粒子の外側に配向させやすい。そして、上記表面処理剤は、硬化物の最表層に存在する金属酸化物微粒子から外側に配向したシリコーン鎖を、硬化物の表面から外側に露出させやすい。シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤は、この硬化物(保護層150)の表面から外側に露出したシリコーン鎖により、クリーニングブレードとの摩擦を低減して、感光体100の回転トルクを低下させることができる。
また、上記金属酸化物微粒子から外側に配向したシリコーン鎖は、硬化前の組成物中における、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と金属酸化物微粒子との相溶性を高めることができる。これにより、金属酸化物微粒子は組成物中で均一に分散しやすく、なり硬化物中でも均一に存在しやすくなるため、硬化物の表面からシリコーン鎖も均一に外側に露出しやすくなる。そのため、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤は、保護層150の回転トルクを効果的に低下させることができる。
さらには、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と金属酸化物微粒子との相溶性が高いため、上記ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物も組成物中で均一に分散しやすい。そして、上記均一に分散した上記ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、硬化時に他の重合性化合物と出会いやすく、分子同士の反応を効果的に生じさせる。これにより、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤は、未反応の重合性化合物を生じにくくして、上記未反応の重合性化合物による回転トルクの上昇を抑制することができる。
一方で、シリコーン鎖は鎖中の結合エネルギーが高いため、感光体100を帯電させるための放電や、上記放電により生じた酸化物(放電生成物)などによる劣化が生じにくい。そのため、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤は、元来劣化しにくい金属酸化物をさらに劣化しにくくして、長期使用時の回転トルクの上昇幅を少なくすることができる。
また、上述したように、保護層150を構成する硬化物は、未反応の重合性化合物が生じにくい。そのため、上記硬化物は、上記未反応の重合性化合物が有する官能基が使用中に予期せぬ反応をすることによる劣化が生じにくく、長期使用時に回転トルクが上昇しにくい。さらには、上記硬化物は、上記未反応の重合性化合物が有する官能基と放電生成物とが反応することによる、高温高湿環境で使用した際の像流れも生じにくい。
なお、保護層150が、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物を含む組成物の硬化物により形成されていることは、保護層150のアルカリ加水分解物を、NMR、IR、質量分析等の公知の方法で測定して分析することにより、確認することができる。
また、保護層150が、リコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子を含む組成物の硬化物により形成されていることは、保護層150の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、撮像された断面イメージを分子マッピングする方法などで、確認することができる。
1-5-1.ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物
ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、電荷輸送性の構造により、画像メモリの発生を抑制することができる。一方で、ラジカル重合性官能基を有することにより、硬化時に重合鎖の中に電荷輸送性物質を取り込んで、電荷輸送性の構造の摩擦による脱離を抑制し、保護層150の耐摩擦性を高めることができる。ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、電荷輸送性の官能基と、ラジカル重合性官能基とを有する化合物であればよい。
上記電荷輸送性の官能基は、π共役部位を有する構造などの、公知の電荷輸送性の構造を有する官能基であればよい。シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子との相溶性を高める観点からは、上記電荷輸送性の官能基は、π共役部位の分子サイズが小さいことが好ましい。
上記ラジカル重合性官能基は、ビニル基、(メタ)アクリロイル基などの公知のラジカル重合性の官能基であればよいが、(メタ)アクリロイル基が好ましい。なお、本明細書において、(メタ)アクリロイルとはアクリロイルおよびメタクリロイルのいずれか一方または両方を意味する。ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、分子内に1個または2個の上記ラジカル重合性官能基を有することが好ましく、分子内に1個の上記ラジカル重合性官能基を有することがより好ましい。
このような特徴を有するラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物の例には、下記一般式(1)で表される化合物が含まれる。
Figure 2024006620000005
一般式(1)中、ArおよびArは独立して一般式(2)で表される構造を示し、Arは一般式(2)または一般式(3)で表される構造を示す。
Dは独立して、-(-(CH-(O-(CH-)-O-CO-C(CH)=CH)または-(-(CH-(O-(CH-)-O-CO-CH=CH)で表される構造を示す。
dおよびfは独立して、0以上5以下の整数を示す。dおよびfは、1以上4以下の整数であることが好ましい。
eは0または1の整数を示す。eは、1であることが好ましい。特に、c1~c3の合計が1であり、eが1を示し、dおよびfの少なくともいずれかが1以上4以下の整数を示す化合物は、アルキル鎖およびアルキレンオキサイド鎖などの比較的長い鎖を含む構造により、製造時の他の材料との相溶性が高くなり、より良好に分散することができる。また、硬化時には上記比較的長い鎖により重合性基(D)が移動しやすく、これにより硬化反応が進行しやすい。これらの作用により、上記化合物は硬化物の安定性を高め、かつ未反応で残存しにくいため、長期使用時の回転トルクの上昇幅をより少なくし、かつ高温高湿環境で使用した際の像流れもより生じにくくすることができる。
c1~c3は独立して、0、1または2の整数を示す。ただし、Arが一般式(2)で表される構造を示すとき、化合物中のDの総数は1または2であり、Arが一般式(3)で表される構造を示すとき、化合物中のDの総数は1ある。
Figure 2024006620000006
Figure 2024006620000007
一般式(2)および一般式(3)中、RおよびRは独立して、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される官能基または原子を示す。ただし、一般式(3)において2つのRが結合して環状構造を形成してもよい。これらのうち、炭素数1以上4以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
tは独立して、1以上3以下の整数を示し、1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
一般式(1)で表される化合物のうち、化合物中のDの総数が1である化合物の例には、下記の化合物が含まれる。
Figure 2024006620000008
Figure 2024006620000009
Figure 2024006620000010
Figure 2024006620000011
一般式(1)で表される化合物のうち、化合物中のDの総数が2である化合物の例には、下記の化合物が含まれる。
Figure 2024006620000012
Figure 2024006620000013
1-5-2.シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子
シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子は、保護層150の電気抵抗を適切に調整して画質安定性を高めるとともに、保護層150の耐摩耗性を高めることができる。
金属酸化物粒子を構成する金属酸化物は、金属または半金属の酸化物である(本明細書において、金属および半金属の酸化物をあわせて「金属酸化物」とする。)。金属酸化物の例には、シリカ(二酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化バナジウム、錫がドープされた酸化インジウム、アンチモンがドープされた酸化錫および酸化ジルコニウムなどが含まれる。金属酸化物粒子は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。金属酸化物粒子が、二種以上である場合には、当該金属酸化物粒子は、固溶体であってもよいし、融着体であってもよい。これらのうち、保護層150の硬度を高めて耐摩耗性を高め、保護層の光透過性を確保し、かつ低湿低温環境での長期使用時における電気特性の劣化を抑制する観点から、シリカおよび酸化スズが好ましい。
金属酸化物粒子の数平均一次粒径は、たとえば、1nm以上300nm以下とすることができ、3nm以上100nm以下であることが好ましい。金属酸化物粒子の数平均一次粒径は、上記中間層用の金属酸化物粒子の数平均一次粒径と同様の方法により測定されうる。
金属酸化物粒子の数平均一次粒径は、たとえば、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製など)により撮影された10000倍の拡大写真をスキャナーに取り込み、得られた写真画像から、凝集粒子を除く300個の粒子像を、ランダムに自動画像処理解析システム「ルーゼックス AP」(株式会社ニレコ製、「LUZEX」は同社の登録商標、ソフトウエアVer.1.32)などを使用して2値化処理して当該粒子像のそれぞれの水平方向フェレ径を算出し、その平均値を算出して得られる値とすることができる。ここで、水平方向フェレ径とは、上記粒子像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さをいう。
金属酸化物粒子の含有量は、たとえば、100質量部のバインダー樹脂に対して1質量部以上100質量部以下であることが好ましく、5質量部以上80質量部以下であることがより好ましい。金属酸化物粒子の含有量がより多いほど、保護層150の硬度が高まり、耐摩耗性がより高まる。金属酸化物粒子の含有量を過剰としないことで、光透過性を確保して高解像度の潜像を形成しやすくし、かつ金属酸化物粒子の凝集による画像欠陥を発生しにくくすることができる。
金属酸化物粒子は、側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤で表面処理されている。上記表面処理剤は、高分子の主鎖と、表面処理官能基と、シリコーン鎖を含む側鎖と、を有する表面処理剤である。
上記高分子の主鎖は、(メタ)アクリル共重合体による主鎖や、シリコーン鎖とすることができる。
上記表面処理官能基は、カルボキシル基、水酸基、およびアルコキシシリル気などとすることができる。
シリコーン鎖を含む側鎖は、ジメチルシロキサン構造を繰り返し単位として有するものであることが好ましい。繰り返し単位としてのジメチルシロキサン構造の数は、側鎖あたり3個以上100個以下であることが好ましく、3個以上50個以下であることがより好ましく、3個以上30個以下であることがさらに好ましい。
なお、上記高分子の主鎖がシリコーン鎖であるときは、上記高分子の主鎖としてのシリコーン鎖も、同様の構造を有するものが好ましい。
上記側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤は、数平均分子量が1,000以上300,000以下であることが好ましいい。
(メタ)アクリル共重合体による主鎖と、シリコーン鎖を含む側鎖と、を有する表面処理剤の市販品の例には、サイマックUS-350(東亜合成株式会社製、「サイマック」は同社の登録商標)、ならびにKP-541、KP-574、およびKP-578(いずれも信越化学工業株式会社製)などが含まれる。
シリコーン鎖による主鎖と、シリコーン鎖を含む側鎖と、を有する表面処理剤の市販品の例には、KF-9908、およびKF-9909(いずれも信越化学工業株式会社製)などが含まれる。
これらの側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
金属酸化物粒子に対する側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤の処理量は、たとえば、100質量部の金属酸化物粒子に対して1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、3質量部以上7質量部以下であることがより好ましい。上記処理量は、金属酸化物粒子の数平均一次粒径および表面処理剤の種類に応じて適宜調整されうる。
金属酸化物粒子は、ラジカル重合性官能基を有することが好ましい。上記ラジカル重合性官能基は、金属酸化物微粒子と重合性化合物との相溶性を高めて金属酸化物微粒子を組成物中でより均一に分散しやすくする。これにより、保護層150の耐摩耗性がより効果的に高まるほか、上述した作用によるトルク低下、回転トルクの上昇抑制、および高温高湿環境における像流れ抑制効果もより効果的に高まる。たとえば、金属酸化物粒子は、ラジカル重合性官能基を有する表面修飾剤で表面修飾されていることが好ましい。
上記表面修飾剤は、金属酸化物粒子の表面に存在する官能基(水酸基)などと反応し得る表面修飾剤、たとえばシランカップリング剤やチタンカップリング剤など、のうちラジカル重合性官能基を有するものとすることができる。
このような表面修飾剤の例には、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤が含まれる。
(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤の例には、下記の化合物が含まれる。
S-1:CH=CHSi(CH)(OCH
S-2:CH=CHSi(OCH
S-3:CH=CHSi(OC
S-4:CH=CHCHSi(OCH
S-5:CH=CHCHSi(OC
S-6:CH=CHCOO(CHSi(CH)(OCH
S-7:CH=CHCOO(CHSi(OCH
S-8:CH=CHCOO(CHSi(OCH
S-9:CH=CHCOO(CHSi(OC
S-10:CH=CHCOO(CHSi(CH)(OCH
S-11:CH=CHCOO(CHSiCl
S-12:CH=CHCOO(CHSi(CH)Cl
S-13:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)(OCH
S-14:CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
S-15:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)(OCH
S-16:CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
S-17:CH=C(CH)COO(CHSi(OC
S-18:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)Cl
S-19:CH=C(CH)COO(CHSiCl
S-20:CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
なお、表面修飾剤は上記の化合物に限定されることはなく、ラジカル重合性官能基を有するシラン化合物などでもよい。
これらのラジカル重合性官能基を有する表面修飾剤は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記保護層用の金属酸化物粒子に対する表面処理剤の処理量は、たとえば、100質量部の上記保護層用の金属酸化物粒子に対して0.1質量部以上100質量部以下であることが好ましい。上記処理量は、金属酸化物粒子の数平均一次粒径および表面処理剤の種類に応じて適宜調整されうる。
側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤(およびラジカル重合性官能基を有する表面修飾剤)による金属酸化物の処理は、金属酸化物粒子とこれらの表面処理剤(および表面修飾剤)とを含むスラリー(固体粒子の懸濁液)を湿式粉砕して、金属酸化物粒子を微細化すると同時に粒子の表面処理(および表面修飾)を進行させ、その後、溶媒を除去して粉体化する方法で行うことができる。
スラリーは、金属酸化物粒子100質量部に対し、表面処理剤(および表面修飾剤)0.1~100質量部、溶媒50~5000質量部の割合で混合されたものであることが好ましい。
スラリーの湿式粉砕は、公知の湿式メディア分散型装置により行うことができる。湿式メディア分散型装置とは、容器内にメディアとしてビーズを充填し、更に回転軸と垂直に取り付けられた撹拌ディスクを高速回転させることにより、金属酸化物粒子の凝集粒子を砕いて粉砕・分散する工程を有する装置である。湿式メディア分散型装置は、縦型・横型、連続式・回分式などのいかなるものと使用してもよい。湿式メディア分散型装置の例には、サンドミル、ウルトラビスコミル、パールミル、グレンミル、ダイノミル、アジテータミル、およびダイナミックミルなどが含まれる。
これらの湿式メディア分散型装置で用いるビーズとしては、ガラス、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、スチール、およびフリント石などを原材料としたボールを用いることができる。これらのうち、ジルコニアおよびジルコンが好ましい。ビーズの大きさは、通常、直径1~2mm程度であるが、本実施形態では、表面処理(および表面修飾)を効果的に行う観点から、0.1~1.0mm程度のものを用いることが好ましい。
湿式メディア分散型装置のディスクや容器内壁は、ステンレス、ナイロン、セラミックなどであればよいが、本実施形態では、表面処理(および表面修飾)を効果的に行う観点から、ジルコニアおよびシリコンカーバイドなどのセラミック製のディスクおよび容器内壁が好ましい。
1-5-3.他の成分
保護層150は、必要に応じて他の成分を含有していてもよい。当該他の成分の例には、重合性化合物(ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物、ならびに、側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤およびラジカル重合性官能基を有する表面修飾剤で表面修飾された金属酸化物微粒子を除く)、重合開始剤(またはその残渣)、滑剤粒子および酸化防止剤が含まれる。
上記重合性化合物は、公知のラジカル重合性化合物であればよい。
上記ラジカル重合性化合物は、二以上のラジカル重合性官能基を有することが好ましい。また、上記ラジカル重合性官能基は、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。(メタ)アクリロイル基を有する上記ラジカル重合性化合物の例には、下記式M1~M15で表される化合物が含まれる。
Figure 2024006620000014
Figure 2024006620000015
上記式M1~M15において、Rはアクリロイル基を示し、R′はメタクリロイル基を示す。
上記滑剤粒子の例には、フッ素樹脂粒子が含まれる。当該フッ素樹脂粒子を構成するフッ素樹脂の例には、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂およびこれらの共重合体が含まれる。上記フッ素樹脂は、四フッ化エチレン樹脂またはフッ化ビニリデン樹脂であることが好ましい。上記滑剤粒子は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記滑剤粒子の数平均一次平均粒径は、0.01μm以上1μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。
上記滑剤粒子の含有量は、100質量部の保護層用のバインダー樹脂に対して5質量部以上70質量部以下であることが好ましく、10質量部以上60質量部以下であることがより好ましい。
保護層150の厚さは、たとえば、0.2μm以上10μm以下であることが好ましく、0.5μm以上6μm以下であることがより好ましく、1.5μm以上5.0μm以下であることがさらに好ましい。
保護層150は、上述したラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、上述したシリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子と、を含む組成物を感光層に付与し、紫外線または電子線の照射により硬化させて、作製することができる。上記組成物は、重合開始剤および上記他の成分を任意に含んでいてもよい。なお、電子線の照射により組成物を硬化させるときは、組成物は重合開始剤を含まなくてもよい。
重合開始剤は、熱重合開始剤であっても、光重合開始剤であってもよいが、光重合開始剤であることが好ましい。重合開始剤は、ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
ラジカル重合開始剤の例には、アルキルフェノン系化合物、およびホスフィンオキサイド系化合物等などが含まれる。
重合開始剤は、α-アミノアルキルフェノン構造またはアシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物であることが好ましく、アシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物であることがより好ましい。アシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物の例には、IRGACURE 819(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド)(IGM Resins B.V.社製、「IRGACURE」はBASF社の登録商標)が含まれる。
これらの重合開始剤は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
組成物中における重合開始剤の含有量は、100質量部の重合性化合物に対して0.1質量部以上20質量部の範囲内であることが好ましく、0.5質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。
2.画像形成装置および画像形成方法
図2は、本発明の一実施の形態に関する画像形成装置の構成を示す模式図である。画像形成装置0は、画像読み取り部20と、画像形成部30と、中間転写部40と、定着装置60と、記録媒体搬送部80と、を有する。画像形成装置10における感光体32以外の構成は、公知の画像形成装置と同じもので使用できる。
画像読み取り部20は、原稿Dから画像を読み取り、静電潜像を形成するための画像データを得る。画像読み取り部20は、給紙装置21と、スキャナー22と、CCDセンサー23と、画像処理部24と、を有する。
画像形成部30は、たとえば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色に対応する四つの画像形成ユニット31を含む。画像形成ユニット31は、感光体(電子写真感光体)32と、帯電装置33と、露光装置34と、現像装置35と、クリーニング装置36と、を有する。
感光体32は、光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。感光体32は、帯電装置33により帯電される。帯電装置33は、帯電ローラーや帯電ブラシなどの接触帯電部材を感光体32に接触させて帯電させる接触式の帯電装置であり、たとえば、帯電ローラーにより接触帯電させる接触式帯電装置である。このような接触式の帯電装置では、保護層の強度を維持するため、保護層中に含有させられうる電荷輸送物質の量を多くすることが困難である。そのため、感光層から保護層への電荷の移動が抑制されて、特には転写後の電荷(典型的には電子)が保護層側から排出されにくく、感光体内部に残留して転写メモリを発生させやすい。そこで、本実施の形態では、中間層を介して転写後の電荷を導電性支持体側に排出しやすくして、転写メモリの発生を抑制できるようになっている。
本実施形態では、上述した感光体100を、図2における感光体32として使用する。
露光装置34は、帯電した感光体32に光を照射して静電潜像を形成する。露光装置34は、たとえば、半導体レーザーである。現像装置35は、静電潜像が形成された感光体32にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する。現像装置35は、たとえば、電子写真方式の画像形成装置における公知の現像装置である。クリーニング装置36は、感光体32の残留トナーを除去する。ここで、「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
トナーは、公知のトナーを用いることができる。トナーは、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。一成分現像剤は、トナー粒子から構成される。また、二成分現像剤は、トナー粒子およびキャリア粒子から構成される。トナー粒子は、トナー母体粒子およびその表面に付着したシリカなどの外添剤から構成される。トナー母体粒子は、たとえば、結着樹脂、着色剤およびワックスから構成される。
中間転写部40は、一次転写ユニット41と、二次転写ユニット42と、を含む。
一次転写ユニット41は、中間転写ベルト43と、一次転写ローラー44と、バックアップローラー45と、複数の第1支持ローラー46と、クリーニング装置47と、を有する。中間転写ベルト43は、無端状のベルトである。中間転写ベルト43は、バックアップローラー45および第1支持ローラー46によって張架される。中間転写ベルト43は、バックアップローラー45および第1支持ローラー46の少なくとも一つのローラーが回転駆動することにより、無端軌道上を一方向に一定速度で走行する。
二次転写ユニット42は、二次転写ベルト48と、二次転写ローラー49と、複数の第2支持ローラー50と、を有する。二次転写ベルト48は、無端状のベルトである。二次転写ベルト48は、二次転写ローラー49および第2支持ローラー50によって張架される。
定着装置60は、定着ベルト61と、加熱ローラー62と、第1加圧ローラー63と、第2加圧ローラー64と、ヒータと、温度センサーと、気流分離装置と、案内板と、案内ローラーと、を有する。
定着ベルト61は、基層と、弾性層と、離型層とがこの順番で積層されている。定着ベルト61は、基層を内側とし、離型層を外側にした状態で、加熱ローラー62と第1加圧ローラー63とによって軸支される。
加熱ローラー62は、回転自在なアルミニウム製のスリーブと、その内部に配置されたヒータと、を有する。第1加圧ローラー63は、たとえば、回転自在な芯金と、その外周面上に配置された弾性層と、を有する。
第2加圧ローラー64は、定着ベルト61を介して第1加圧ローラー63に対向して配置されている。第2加圧ローラー64は、第1加圧ローラー63に対して接近、離間自在に配置されており、第1加圧ローラー63に対して接近したときに、定着ベルト61を介して第1加圧ローラー63の弾性層を押圧し、定着ベルト61との接触部である定着ニップ部を形成する。
気流分離装置は、定着ベルト61の移動方向の下流側から定着ニップ部に向けて気流を生じさせて、定着ベルト61からの記録媒体Sの分離を促すための装置である。
案内板は、未定着のトナー画像を有する記録媒体Sを定着ニップ部に案内するための部材である。案内ローラーは、トナー画像が定着された記録媒体を定着ニップ部から画像形成装置10外へ案内するための部材である。
記録媒体搬送部80は、三つの給紙トレイユニット81および複数のレジストローラー対82を有する。給紙トレイユニット81には、坪量やサイズなどに基づいて識別された記録媒体(本実施の形態では規格紙、特殊紙など)Sが予め設定された種類ごとに収容される。レジストローラー対82は、所期の搬送経路を形成するように配置されている。
このような画像形成装置10では、まず、帯電ローラの接触により帯電させた感光体32に光を照射して静電潜像を形成した後、感光体32の表面にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する。記録媒体搬送部80により送られてきた記録媒体Sに、中間転写部40で記録媒体Sにトナー画像が転写される。中間転写部40でトナー画像が転写された記録媒体Sは、定着装置60で記録媒体Sに定着される。トナー画像が定着された記録媒体は、案内ローラーにより、画像形成装置10外に向けて案内される。このようにして、画像を形成することがえきる。
以下、本発明をより具体的に説明するが、以下の説明は本発明を限定するものではない。
1.電子写真感光体の作製
1-1.感光体1の作成
下記手順により、導電性支持体上に中間層、電荷発生層、電荷輸送層および保護層がこの順に積層された、感光体1を作製した。
〈導電性支持体〉
直径30mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面粗さRz=1.5(μm)の導電性支持体とした。
〈中間層〉
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で下記成分の混合物に対して10時間の分散処理を行った。その後、メタノールにより二倍に希釈して、一夜静置後に、日本ポール社製、リジメッシュ5μmフィルターを用いて濾過して、中間層塗布液を得た。
ポリアミド樹脂(東レ株式会社製、アミランCM8000) 1質量部
(アミランは同社の登録商標。)
酸化チタン(テイカ株式会社製、SMT500SAS) 3質量部
メタノール 10質量部
上記中間層塗布液を、乾燥膜厚が2μmとなるように浸漬塗布法で上記導電性支持体の表面に塗布して乾燥させて、中間層を得た。
〈電荷発生層〉
分散機としてサンドミルを用いて、下記成分の混合物に対して10時間の分散処理を行い、電荷発生層塗布液を得た。
電荷発生物質:チタニルフタロシアニン顔料(Cu-Kα特性X線回折スペクトル測定で、少なくとも27.3°の位置に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料)
20質量部
ポリビニルブチラール樹脂(電気化学工業株式会社製、#6000-C)
10質量部
酢酸t-ブチル 700質量部
4-メトキシ-4-メチル-2-ペンタノン 300質量部
上記電荷発生層塗布液を、乾燥膜厚が0.3μmとなるように浸漬塗布法で上記中間層の表面に塗布して乾燥させて、電荷発生層を得た。
〈電荷輸送層〉
下記成分を攪拌して混合し、電荷輸送層塗布液を得た。
電荷輸送物質(CTM-A) 225質量部
ポリカーボネート樹脂(三菱ガス化学株式会社製、Z300) 300質量部
酸化防止剤(BASF社製、Irganox1010) 6質量部
テトラヒドロフラン 1600質量部
トルエン 400質量部
シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、KF-54) 1質量部
上記輸送発生層塗布液を、乾燥膜厚が20μmとなるように浸漬塗布法で上記中電荷発生層の表面に塗布して乾燥させて、電荷輸送層を得た。
〈保護層〉
下記成分を攪拌して混合し、保護層塗布液1を得た。
ラジカル重合性の電荷輸送性化合物A3 85質量部
シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤(信越化学工業株式会社製、KF9908)で表面処理したシリカ粒子 10質量部
重合開始剤(IGM.Resis.B.V.社製、Ominirad819)
5質量部
テトラヒドロフラン 350質量部
2-ブタノール 150質量部
保護層塗布液1を、円形スライドホッパー塗布機を用いて上記電荷輸送層の表面に塗布した。その後、塗布された保護層塗布液1に、キセノンランプからの紫外線(波長385nm)を1分間照射して、乾燥膜厚3.0μmの保護層を得た。
1-2.感光体2の作製
保護層塗布液1の代わりに、重合開始剤を添加しなかったこと以外は保護層塗布液1と同様に調製された保護層塗布液2を使用し、紫外線の代わりに電子線を照射して、乾燥膜厚30μmの保護層を得たこと以外は、感光体1と同様にして、感光体2を得た。
1-3.感光体3~感光体13の作製
保護層塗布液1の代わりに、表1に組成を示す保護層塗布液3~13をそれぞれ用いたこと以外は、感光体1と同様にして、それぞれ感光体3~感光体12を得た。なお、表1に記載の通り、感光体8を作成する際には紫外線の代わりに水銀キセノンランプからの光を使用して保護層を得た。
なお、表1に記載の略号はそれぞれ、以下の化合物または製品を示す。
(モノマー)
SR350: トリメチロールプロパントリメタクリレート(サートマー社製、SR350)
(電荷輸送性化合物)
A1: 下記一般式(4)で示される化合物
Figure 2024006620000016
A2: 下記一般式(5)で示される化合物
Figure 2024006620000017
A3: 下記一般式(6)で示される化合物
Figure 2024006620000018
A4: 下記一般式(7)で示される化合物
Figure 2024006620000019
(表面処理剤1)
表面処理剤1はいずれも、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤である。
KF9908: 信越化学工業株式会社製、KF9908(主鎖はシリコーン鎖)
KF9909: 信越化学工業株式会社製、KF9909(主鎖はシリコーン鎖)
KP-574: 信越化学工業株式会社製、KP-574(主鎖は(メタ)アクリル共重合体)
KP-578: 信越化学工業株式会社製、KP-578(主鎖は(メタ)アクリル共重合体)
(表面処理剤2)
表面処理剤2は、ラジカル重合性官能基を有する表面処理剤である。
KBM503: 信越化学工業株式会社製、KBM503(メタクリロイル基を有する)
(表面処理剤3)
表面処理剤3は、シリコーン鎖を主鎖に有し、側鎖にはシリコーン鎖を有さない表面処理剤である。
X-22-4105: 信越化学工業株式会社製、X-22-4105
(重合開始剤)
819: IGM.Resis.B.V.社製、Ominirad819
(硬化条件)
UV: キセノンランプからの紫外線(波長385nm)を照射
EB: 電子線を照射
水銀Xe: 水銀キセノンランプからの光を照射
Figure 2024006620000020
2.評価
市販の帯電ローラプロセスを搭載したカラー複合機「bizhub C650i」(コニカミノルタ株式会社製)に感光体1~感光体13をそれぞれ設置し、異なる環境条件下で、A4用紙を横送りにして画像面積比率6%の文字画像を各500000枚両面連続で印刷する耐久試験を各々独立して実施した。耐久試験前または耐久試験後に、下記評価を行った。
2-1.クリーニングブレードの起動トルク(初期、耐久試験後)
耐久試験前(初期)および23℃・50%RH環境での耐久試験後に、感光体のドラム軸に連結したトルクゲージ(株式会社東日製作所製、MODEL 6BTG)を回転させて、感光体表面の静トルクを測定した。測定は5回行い、その平均値をトルクの値とした。
◎:測定したトルクの値は1.0kgf・cm以下であった。
○:測定したトルクの値は1.0kgf・cmより大きく2.0kgf・cm以下であった。
×:測定したトルクの値は2.0kgf・cm以上であった。
2-2.像流れ(耐久試験後)
30℃・85%RH環境(高温高湿環境)での耐久試験後、すぐにカラー複合機の主電源を停止した。停止してから12時間後に電源を入れ、印刷可能状態になった後、直ちにA3中性紙の全面にハーフトーン画像(マクベス濃度計で相対反射濃度0.4)を印刷し、また、A3中性紙の全面に6dot格子画像を印字した。それぞれの印字画像の状態を目視で観察して、以下の評価を行った。
◎:ハーフトーン画像、格子画像とも部分毎の濃度低下は発生していなかった
○:ハーフトーン画像には感光体長軸方向の薄い帯状濃度低下が認められたが、格子画像には部分毎の濃度低下は認められなかった
×:部分毎の濃度低下による格子画像の欠損、また線幅の細りが顕著に発生していた
2-3.電気特性(耐久試験後)
10℃・15%RH環境(低湿低温環境)での耐久試験後、感光体の帯電電位を-800Vに設定して露光し、露光後の感光体の表面電位を計測した。
◎:露光後の表面電位は0V~-150Vであった
〇:露光後の表面電位は-150V~-250Vであった
×:露光後の表面電位は-250V~であった
感光体1~感光体13の評価結果を、表2に示す。
Figure 2024006620000021
表1および表2に示すように、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子と、を含む組成物の硬化物により保護層を形成すると、感光体の回転トルクを低下させ、かつ長期使用時の回転トルクの上昇幅も少なくすることができた。
本発明によれば、感光体のトルクを低下させ、かつ感光体の耐久性を高めることができる。本発明は、感光体を用いた画像形成方法のさらなる普及に貢献すると期待される。
10 画像形成装置
20 画像読み取り部
21 給紙装置
22 スキャナー
23 CCDセンサー
24 画像処理部
30 画像形成部
31 画像形成ユニット
32 感光体
33 帯電装置
34 露光装置
35 現像装置
36 クリーニング装置
40 中間転写部
41 一次転写ユニット
42 二次転写ユニット
43 中間転写ベルト
44 一次転写ローラー
45 バックアップローラー
46 第1支持ローラー
47 クリーニング装置
48 二次転写ベルト
49 二次転写ローラー
50 第2支持ローラー
60 定着装置
61 定着ベルト
64 第2加圧ローラー
80 記録媒体搬送部
81 給紙トレイユニット
82 レジストローラー対
D 原稿
S 紙(記録媒体)
100 感光体
110 導電性支持体
120 中間層
130 電荷発生層
140 電荷輸送層
150 保護層

Claims (8)

  1. 導電性支持体と、
    感光層と、
    保護層と、
    がこの順番に積層されて含まれる電子写真感光体であって、
    前記保護層は、ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物と、シリコーン鎖を側鎖に有する表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子と、を含む組成物の硬化物により形成されている、
    電子写真感光体。
  2. 前記金属酸化物粒子は、ラジカル重合性官能基を有する表面処理剤でさらに表面処理されている、請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記ラジカル重合性官能基を有する電荷輸送性化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である、請求項1または2に記載の電子写真感光体。
    Figure 2024006620000022
    (一般式(1)中、
    ArおよびArは独立して一般式(2)で表される構造を示し、
    Arは一般式(2)または一般式(3)で表される構造を示し、
    Dは独立して、-(-(CH-(O-(CH-)-O-CO-C(CH)=CH)または-(-(CH-(O-(CH-)-O-CO-CH=CH)で表される構造を示し、dおよびfは独立して、0以上5以下の整数を示し、eは0または1の整数を示し、
    c1~c3は独立して、0、1または2の整数を示し、
    Arが一般式(2)で表される構造を示すとき、化合物中のDの総数は1または2であり、
    Arが一般式(3)で表される構造を示すとき、化合物中のDの総数は1ある。)
    Figure 2024006620000023
    Figure 2024006620000024
    (一般式(2)および一般式(3)中、
    およびRは独立して、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される官能基または原子を示し、ただし、一般式(3)において2つのRが結合して環状構造を形成してもよく、
    tは独立して、1以上3以下の整数を示す。)
  4. 前記一般式(1)で表される化合物は、Arが一般式(3)で表される構造を示す化合物である、請求項3に記載の電子写真感光体。
  5. 前記一般式(1)で表される化合物は、c1~c3の合計が1であり、Dで示される構造のeが1を示し、dおよびfの少なくともいずれかが1以上4以下の整数を示す化合物である、請求項3に記載の電子写真感光体。
  6. 前記金属酸化物粒子は、シリカ粒子である、請求項1または2に記載の電子写真感光体。
  7. 請求項1または2に記載の電子写真感光体を有する、画像形成装置。
  8. 請求項1または2に記載の電子写真感光体に帯電ローラを接触させて、前記電子写真感光体の表面を帯電させる工程と、
    前記帯電した電子写真感光体の表面にトナーを付与する工程と、
    前記付与されたトナーを記録媒体に転写する工程と、
    を有する、画像形成方法。
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