JP2024079543A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
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- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】本発明によれば、表面層の粒子間距離を制御してトナーの付着力を低減することで転写性を向上させつつ、表面層から粒子の脱離を抑制し耐久性を向上させた電子写真感光体を提供することができる。【解決手段】結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)、100≦Lmax≦500 ・・・(ii)ことを特徴とする電子写真感光体。【選択図】図7
Description
本発明は電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
電子写真装置に搭載される電子写真感光体(以下「感光体」ともいう。)として、電荷発生物質となる有機光導電性物質を含有するものが広く使用されている。近年、電子写真感光体の長寿命化や繰り返し使用時の高画質化を目的として、電子写真感光体の機械的耐久性、すなわち、耐摩耗性の向上が求められている。
電子写真装置の工程の一つに転写工程がある。この工程では、感光体表面に現像されたトナーを無駄なく紙や中間転写体などの媒体に効率よく移動させることが求められる。転写工程において、感光体上の潜像を現像したトナーを媒体に転写するため、所定のバイアスをトナーに印加することが行われている。
トナーに外添剤を添加し、感光体の表面に形状を作製することで、トナーと感光体表面の付着性を低下させることにより、印加するバイアスが低減できる。これにより、高いバイアスを印加するための高圧電源のスペースを電子写真装置内で省くことが可能となるのみならず、高い転写バイアスによるトナーの飛び散りも抑制できて、画質の向上も達成可能となる。感光体の表面に形状を作製した、感光体の表面に対するトナーの付着力を低減する方法の一つとして、トナーと感光体の表面の点接触にするべく、電子写真感光体の表面に粒子を含有させて、凸形状を形成することが従来提案されてきている。
特許文献1には、長期の使用に渡りブレード摩耗を抑制し、クリーニング性を確保するため、感光体の保護層に凝集した金属酸化物を含有することで保護層の表面に粗さを付与する技術が記載されている。
特許文献2には、クリーニング性と感光体の耐摩耗性を向上させるため、平均粒径の異なるケイ素原子を含む粒子を保護層に含有させる技術が記載されている。
特許文献3には、離型性と耐摩耗性を高めるため、保護層の表面近傍に粒子を偏在させる技術が記載されている。
特許文献4には、色スジ画像の発生を抑制するため、最表面層中に電荷輸送性材料の粒子を含有させる技術が記載されている。
特許文献2には、クリーニング性と感光体の耐摩耗性を向上させるため、平均粒径の異なるケイ素原子を含む粒子を保護層に含有させる技術が記載されている。
特許文献3には、離型性と耐摩耗性を高めるため、保護層の表面近傍に粒子を偏在させる技術が記載されている。
特許文献4には、色スジ画像の発生を抑制するため、最表面層中に電荷輸送性材料の粒子を含有させる技術が記載されている。
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1~4に記載の電子写真感光体では、電子写真感光体の表面層が含有する粒子に由来する凸部によって、転写時においてトナーとの点接触を維持しながら、粒子が表面層から脱離することを抑制することが、粒子同士の緊密性により、困難となる場合が生じることが分かった。特に、電子写真感光体の長期使用による試験において表面層の付着性の増大によって、転写性が悪化することが分かった。
従って、本発明の目的は、表面層が含有する粒子の粒子間距離を制御してトナーの付着力を低減することで転写性を向上させつつ、表面層から粒子の脱離を抑制し耐久性を向上させた電子写真感光体を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、
結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを特徴とする。
結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを特徴とする。
また、本発明は、上記電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、及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、を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
また、本発明は、上記電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする電子写真装置である。
本発明によれば、表面層が含有する粒子の粒子間距離を制御してトナーの付着力を低減することで転写性を向上させつつ、表面層から粒子の脱離を抑制し耐久性を向上させた電子写真感光体を提供することができる。
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。
[電子写真感光体]
本発明の電子写真感光体は、表面層を有することを特徴とする。
ここで、表面層とは、感光体において最も表面に位置している層のことであり、帯電部材やトナーと接触する層のことを意味する。
[電子写真感光体]
本発明の電子写真感光体は、表面層を有することを特徴とする。
ここで、表面層とは、感光体において最も表面に位置している層のことであり、帯電部材やトナーと接触する層のことを意味する。
図1は、電子写真感光体の層構成の一例を示す図である。図1で、101は支持体であり、102は下引き層であり、103は電荷発生層であり、104は電荷輸送層である。105は、本発明に係る表面層であり、106は本発明に係る粒子Aであり、107は本発明に係る粒子Bである。
本発明の電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、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、ディスペンス塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
本発明の電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、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、ディスペンス塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
以下、各層について説明する。
<表面層>
本発明者らが検討したところ、本発明の電子写真感光体は、
結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを満たすことが必要である。
<表面層>
本発明者らが検討したところ、本発明の電子写真感光体は、
結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを満たすことが必要である。
ここで、平均局所高低差(Rmk)の算出長さ(L)依存性について説明する。このパラメータは、以下の(1)~(5)の手順により計算される。対象となる表面層の3次元表面形状データ:z(x、y)を測定した後、
(1)得られた表面形状データを、一辺の長さがLのメッシュに分割する(図2)
。
(2)一辺の長さ:Lの各メッシュ内で、高さ:z(x、y)を平均化する(図3)。
(3)各メッシュにおいて、周りのメッシュとの高さの差から局所高低差を計算する(図4(a)及び図4(b))。
(4)得られた局所高低差を、全てのメッシュに渡って平均化する(図5)。これを平均局所高低差:Rmkと呼ぶ。
(5)(1)~(4)の手順を、Lを変化させて繰り返し、平均局所高低差(Rmk)の算出長さ(L)依存性、すなわち関数:Rmk(L)を得る。
こうして得られたRmk(L)を、横軸を算出長さ:L(nm)の対数、縦軸を平均局所高低差:Rmk(nm)としてグラフ化すると、例えば図6のようなグラフが得られる。このグラフにおけるRmkの最大値をRmkmax、Rmkmaxを取る時のLをLmaxとする。
(1)得られた表面形状データを、一辺の長さがLのメッシュに分割する(図2)
。
(2)一辺の長さ:Lの各メッシュ内で、高さ:z(x、y)を平均化する(図3)。
(3)各メッシュにおいて、周りのメッシュとの高さの差から局所高低差を計算する(図4(a)及び図4(b))。
(4)得られた局所高低差を、全てのメッシュに渡って平均化する(図5)。これを平均局所高低差:Rmkと呼ぶ。
(5)(1)~(4)の手順を、Lを変化させて繰り返し、平均局所高低差(Rmk)の算出長さ(L)依存性、すなわち関数:Rmk(L)を得る。
こうして得られたRmk(L)を、横軸を算出長さ:L(nm)の対数、縦軸を平均局所高低差:Rmk(nm)としてグラフ化すると、例えば図6のようなグラフが得られる。このグラフにおけるRmkの最大値をRmkmax、Rmkmaxを取る時のLをLmaxとする。
本発明における、3次元表面形状データの測定方法について述べる。3次元表面形状データの測定には特に制約はない。例えば、市販の原子間力顕微鏡、電子顕微鏡、レーザー顕微鏡、光学顕微鏡、光干渉方式の3次元表面形状測定機が利用できる。本発明の実施例においては、走査型プローブ顕微鏡(以下、「SPM」とも呼ぶ、JSPM-5200、日本電子社製)を用いて表面形状測定を行った(図8参照)。測定はAC/NCモードを用い、測定用に切り出したサンプルの10μm四方を262144(512×512)分割した解像度で高さ情報を取得した。得られた高さ情報をCSVファイルに出力し、計算可能な3次元表面形状データz(x、y)とした。尚、電子写真感光体の表面層を上から観察(表面観察)した概念図を図7に示す。
上記の条件によって本発明の効果が発揮できる理由は明確には明らかになっていないが、本発明者は次の様に推察している。
電子写真装置において転写性を改良するためには、感光体上に現像されるトナーの付着力を低下させる必要がある。トナーと電子写真感光体との付着力は、静電的付着力と非静電的付着力に大別される。静電的付着力は鏡像力が主な因子となるためトナーの電荷量に大きく左右され、鏡像力の大きさはトナーの電荷量に比例し、トナーの電荷量と付着対象となる感光体の表面の距離の2乗に反比例する。そのため、感光体表面の粒子に由来する粗さが大きいほど、感光体とトナーの距離をとる(感光体表面とトナーとの密着性を抑制する)ことができるため、鏡像力が小さくなりトナーの転写材への転写性は向上する。粗さパラメータの一つであるRmkmaxを大きくする手法としては例えば、導入する粒子を大きくすることや、表面層に占める粒子の割合を増加させて表面層の上部に粒子を押し上げること、膜厚を薄くして粒子自身の凸形状を反映することなどが挙げられる。Lmaxを制御する手法としては、導入する粒子の大きさを変更することや、膜中の粒子の分散性を制御すること、スペーサーとして大径粒子と一緒に小さな粒子を混合し、大径粒子間の距離を制御することなどが挙げられる。
電子写真装置において転写性を改良するためには、感光体上に現像されるトナーの付着力を低下させる必要がある。トナーと電子写真感光体との付着力は、静電的付着力と非静電的付着力に大別される。静電的付着力は鏡像力が主な因子となるためトナーの電荷量に大きく左右され、鏡像力の大きさはトナーの電荷量に比例し、トナーの電荷量と付着対象となる感光体の表面の距離の2乗に反比例する。そのため、感光体表面の粒子に由来する粗さが大きいほど、感光体とトナーの距離をとる(感光体表面とトナーとの密着性を抑制する)ことができるため、鏡像力が小さくなりトナーの転写材への転写性は向上する。粗さパラメータの一つであるRmkmaxを大きくする手法としては例えば、導入する粒子を大きくすることや、表面層に占める粒子の割合を増加させて表面層の上部に粒子を押し上げること、膜厚を薄くして粒子自身の凸形状を反映することなどが挙げられる。Lmaxを制御する手法としては、導入する粒子の大きさを変更することや、膜中の粒子の分散性を制御すること、スペーサーとして大径粒子と一緒に小さな粒子を混合し、大径粒子間の距離を制御することなどが挙げられる。
表面層に占める結着樹脂の体積に対する表面層に占める粒子の総体積の比の値(以下、「P(粒子の総体積)/B(結着樹脂の体積)」とも呼ぶ)は0.50以上3.0以下である必要がある。P/Bが小さすぎると、画像印刷を繰り返した際に粒子が膜内部に埋め込まれてしまい、転写性を向上させるための粗さを十分に発現できなくなる。逆にP/Bが大きすぎると、粒子を固定する結着樹脂が足りず、感光体の使用を続けると粒子が脱離して本来の転写性を発現できなくなる。P/Bは1.0以上3.0以下であることが好ましく、1.6以上2.5以下であることが更に好ましい。また、ここで図1及び図2で示しているように表面層が含有する粒子は、結着樹脂で覆われているもの、及び結着樹脂から露出しているものも含む。
ここで、P/Bは例えば、表面層用塗布液に使用される重合性官能基を有する重合性単量体と粒子の添加量、密度、真比重から算出することができる。重合性官能基を有する重合性単量体の重合後の重合物と粒子の比重は各材料の製造元及び国立研究開発法人物質・材料研究機構のデータベースPOLYINFOにおける公表値を参考にできる。例えば、本発明の実施例において、主要な材料の比重は以下の値を使用した。
・(メタ)アクリルモノマーの重合物 密度 1.2g/cm3
・シリカ粒子 密度 1.8g/cm3
・酸化チタン 密度 4.0g/cm3
他にも、集束イオンビーム加工装置(以下、「FIB-SEM」とも呼ぶ)を用いた断面観察により、粒子と樹脂の存在割合から算出することもできる。
ここで、P/Bは例えば、表面層用塗布液に使用される重合性官能基を有する重合性単量体と粒子の添加量、密度、真比重から算出することができる。重合性官能基を有する重合性単量体の重合後の重合物と粒子の比重は各材料の製造元及び国立研究開発法人物質・材料研究機構のデータベースPOLYINFOにおける公表値を参考にできる。例えば、本発明の実施例において、主要な材料の比重は以下の値を使用した。
・(メタ)アクリルモノマーの重合物 密度 1.2g/cm3
・シリカ粒子 密度 1.8g/cm3
・酸化チタン 密度 4.0g/cm3
他にも、集束イオンビーム加工装置(以下、「FIB-SEM」とも呼ぶ)を用いた断面観察により、粒子と樹脂の存在割合から算出することもできる。
他方、表面粗さの表現手法としては、粗さ形状に関するJIS規格「JIS B0601 2001」にもある通り、様々な規格が存在する。しかしながら、これらの粗さパラメータは、表面形状のうち、1点や10点など「限られた凸部の高さ情報」を表しているか、高さや凸間距離など「凸部全体の平均」を表しているものがほとんどであり、転写性を正しく語ることができていない。
例えば、最も汎用的な粗さパラメータの一つである算術平均粗さRaは、平均的な高さ情報を表しており、例えば小さな粗さが多くある形状と、大きな粗さが少量存在する場合が同じものとして扱われる。転写性は感光体とトナーの距離が重要であるため、これら2つの形状では前者の方の転写性がより効果的に発現する傾向にあるため、転写性に関する効果を正確に表現できているパラメータとは言えない。10点平均粗さRzjisは測定した高さ情報から最も高い5点と最も低い5点を基に算出される粗さ情報であるため、それ以外の部分がどのような高さ情報を持っているかは考慮されない。そのため、同じRzjisでも、凸部の密度が低い場合、例えば対象の10点以外の部分が全て平らになっている場合には、一部の凸高さがある感光体表面ではトナーとの距離を十分に稼ぐことができるが、それ以外の平らな部分ではトナーとの距離を稼ぐことができず、転写性を向上させることができない。よって、Rzjisも転写性に関する効果を正確に表現できているとは言えない。Rmkパラメータであれば、凸の密度が低い表面形状に関してはその密度の情報が高さRmkに表れるため、Rmkmaxが小さくなることで区別が可能となる。最大高さRzもRzjisと同様である。粗さ曲線要素の平均長さRsmは凸部と凹部の平均間隔を表現している。これは凸部と凹部の間隔を表してはいるが、高さ情報が加味されていないため、例えば10nmの高さ情報を持つ表面形状と1000nmの高さ情報を持つ表面形状が同様に扱われるため、転写性を表現できていない。
例えば、最も汎用的な粗さパラメータの一つである算術平均粗さRaは、平均的な高さ情報を表しており、例えば小さな粗さが多くある形状と、大きな粗さが少量存在する場合が同じものとして扱われる。転写性は感光体とトナーの距離が重要であるため、これら2つの形状では前者の方の転写性がより効果的に発現する傾向にあるため、転写性に関する効果を正確に表現できているパラメータとは言えない。10点平均粗さRzjisは測定した高さ情報から最も高い5点と最も低い5点を基に算出される粗さ情報であるため、それ以外の部分がどのような高さ情報を持っているかは考慮されない。そのため、同じRzjisでも、凸部の密度が低い場合、例えば対象の10点以外の部分が全て平らになっている場合には、一部の凸高さがある感光体表面ではトナーとの距離を十分に稼ぐことができるが、それ以外の平らな部分ではトナーとの距離を稼ぐことができず、転写性を向上させることができない。よって、Rzjisも転写性に関する効果を正確に表現できているとは言えない。Rmkパラメータであれば、凸の密度が低い表面形状に関してはその密度の情報が高さRmkに表れるため、Rmkmaxが小さくなることで区別が可能となる。最大高さRzもRzjisと同様である。粗さ曲線要素の平均長さRsmは凸部と凹部の平均間隔を表現している。これは凸部と凹部の間隔を表してはいるが、高さ情報が加味されていないため、例えば10nmの高さ情報を持つ表面形状と1000nmの高さ情報を持つ表面形状が同様に扱われるため、転写性を表現できていない。
また、これらのパラメータの組み合わせを行っても、転写性を正しく表現することはできない。例えば、RaとRsmの組み合わせで表面形状を表現することを考えると、一見、z方向の高さ情報とxy方向の凸間隔をどちらも表現できているように見える。しかし、この場合には凸の分布を正確に表現しているとはいえず、大きな凸が均一に分散した表面形状と大きな凸が密集するような表面形状と転写性との関係を区別できていない。後者の場合には凸がない部分が存在してしまい、転写性にムラが生じてしまうため、正確に転写性に関する効果を表現できているとは言えない。本発明に係るRmkパラメータであれば、後者の形状は、前者の形状に比べてLmaxがより大きな値にシフトするため両者を区別することができる。
上述の通り、Rmkパラメータは従来の粗さパラメータにはない、凸部の高さ情報とその存在状態を紐づけた分布として表現することができ、RmkmaxとLmaxは感光体の転写性を制御するのに適した粗さパラメータであると言える。Rmkmaxが小さすぎると感光体とトナーの距離を十分に稼ぐことができないため、付着力を下げることができずに転写性が向上できない。Rmkmaxが大きすぎる場合には、凸部とトナーの付着力が無視できないほど大きくなることにより、転写性が低下する。Rmkmaxは30nm以上70nm以下であることが好ましく、30nm以上60nm以下であることが更に好ましい。Lmaxが小さすぎる場合には、表面層が凸部で埋め尽くされ、結果として、トナー母体粒子と表面層の接触点数が増大することになる。従って、トナー粒子の曲率に対して凸部の間隔が狭すぎるため、接触点数が多くなり鏡映力が増加して転写性が悪化する。また、Lmaxが大きすぎると、粒子同士が凝集して粒子が疎な部分と密な部分に分かれることになり、一つの感光体の中で転写性が悪い部分と良い部分が生じ、ハーフトーン画像を出力すると画像に濃度ムラが生じる。Lmaxは100nm以上500nm以下であることが好ましく、100nm以上400nm以下であることがさらに好ましい。
本発明に用いられる粒子としては、アクリル樹脂粒子などの有機樹脂粒子や、シリカなどの無機粒子が挙げられる。これらの中でも、無機粒子であることが好ましい。
アクリル粒子は、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、スチレンアクリル粒子がより好ましい。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。有機樹脂粒子としては、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子、シリコーン粒子が挙げられる。
アクリル粒子は、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、スチレンアクリル粒子がより好ましい。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。有機樹脂粒子としては、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子、シリコーン粒子が挙げられる。
無機粒子としては、シリカ粒子や金属酸化物粒子、金属粒子などが挙げられる。本発明の電子写真感光体の表面層が有する粒子としては、弾性が低くトナーと感光体との点接触を促すことに関して有利な無機粒子を使用することが好ましい。
無機粒子を用いる場合、これらの中でも、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子は他の絶縁性粒子と比較して弾性率が低く、平均円形度が大きいため、トナーと感光体との点接触を促して付着力を軽減する効果が期待される。
前記シリカ粒子としては、公知のシリカ微粒子が使用可能であり、乾式シリカの微粒子、湿式シリカの微粒子のいずれであってもよい。好ましくは、ゾルゲル法により得られる湿式シリカの微粒子(以下、ゾルゲルシリカともいう)であることが好ましい。
無機粒子を用いる場合、これらの中でも、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子は他の絶縁性粒子と比較して弾性率が低く、平均円形度が大きいため、トナーと感光体との点接触を促して付着力を軽減する効果が期待される。
前記シリカ粒子としては、公知のシリカ微粒子が使用可能であり、乾式シリカの微粒子、湿式シリカの微粒子のいずれであってもよい。好ましくは、ゾルゲル法により得られる湿式シリカの微粒子(以下、ゾルゲルシリカともいう)であることが好ましい。
本発明の電子写真感光体の表面層に含有される粒子に用いられるゾルゲルシリカは、親水性であっても、表面を疎水化処理させたものであってもよい。
疎水化処理の方法としては、ゾルゲル法において、シリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥させた後に、疎水化処理剤で処理する方法と、シリカゾル懸濁液に、直接的に疎水化処理剤を添加して乾燥と同時に処理する方法が挙げられる。粒度分布の半値幅の制御、及び飽和水分吸着量の制御という観点で、シリカゾル懸濁液に直接疎水化処理剤を添加する手法が好ましい。
疎水化処理の方法としては、ゾルゲル法において、シリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥させた後に、疎水化処理剤で処理する方法と、シリカゾル懸濁液に、直接的に疎水化処理剤を添加して乾燥と同時に処理する方法が挙げられる。粒度分布の半値幅の制御、及び飽和水分吸着量の制御という観点で、シリカゾル懸濁液に直接疎水化処理剤を添加する手法が好ましい。
疎水化処理剤としては、以下が挙げられる。
メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、t-ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシランなどのクロロシラン類;
テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、i-ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、i-ブチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン類;
ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、へキサプロピルジシラザン、ヘキサブチルジシラザン、ヘキサペンチルジシラザン、ヘキサヘキシルジシラザン、ヘキサシクロヘキシルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジメチルテトラビニルジシラザンなどのシラザン類;
ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、クロロアルキル変性シリコーンオイル、クロロフェニル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、及び、末端反応性シリコーンオイルなどのシリコーンオイル;
ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンなどのシロキサン類;
脂肪酸及びその金属塩として、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸、前記脂肪酸と亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどの金属との塩。
これらの中でも、アルコキシシラン類、シラザン類、シリコーンオイルは、疎水化処理を実施しやすいため、好ましく用いられる。これらの疎水化処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、t-ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシランなどのクロロシラン類;
テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、i-ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、i-ブチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン類;
ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、へキサプロピルジシラザン、ヘキサブチルジシラザン、ヘキサペンチルジシラザン、ヘキサヘキシルジシラザン、ヘキサシクロヘキシルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジメチルテトラビニルジシラザンなどのシラザン類;
ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、クロロアルキル変性シリコーンオイル、クロロフェニル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、及び、末端反応性シリコーンオイルなどのシリコーンオイル;
ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンなどのシロキサン類;
脂肪酸及びその金属塩として、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸、前記脂肪酸と亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどの金属との塩。
これらの中でも、アルコキシシラン類、シラザン類、シリコーンオイルは、疎水化処理を実施しやすいため、好ましく用いられる。これらの疎水化処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
導入する粒子の個数基準の平均一次粒径(以下「平均一次粒径」とも呼ぶ。)は50nm以上500nm以下であることが好ましい。これらの中でも、平均一時粒子径は350nm以下であることがさらに好ましい。
粒径が50nm未満となると、電子写真感光体の表面層に含まれる粒子に由来する凸部のトナーとの点接触に寄与する凸部の高さを確保できないため、トナーの付着性を抑制できず転写性が低下する。一方、粒径が350nmを超えると、凸部起因のトナーと電子写真感光体の表面の付着力が増大するため、転写性が悪化し、500nmを超えると転写性がさらに悪化する。粒子の個数平基準の平均一次粒径が、80nm以上350nm以下であることがより好ましい。
粒径が50nm未満となると、電子写真感光体の表面層に含まれる粒子に由来する凸部のトナーとの点接触に寄与する凸部の高さを確保できないため、トナーの付着性を抑制できず転写性が低下する。一方、粒径が350nmを超えると、凸部起因のトナーと電子写真感光体の表面の付着力が増大するため、転写性が悪化し、500nmを超えると転写性がさらに悪化する。粒子の個数平基準の平均一次粒径が、80nm以上350nm以下であることがより好ましい。
本発明の表面層においては、大きさの異なる2種類以上の粒子を含有することが好ましい。大きさの違う粒子を含有することにより、大きい粒子同士の距離を適切に保つスペーサーとしての役割を果たすことで、粗さを効果的に付与することができる。個数基準の平均一次粒径が異なる粒子X及び粒子Yを含有し、該粒子Xの個数基準の平均一次粒径をDX[nm]とし、該粒子Yの個数基準の平均一次粒径をDY[nm]としたとき、該DX及び該DYが、下記式(v)及び(vi)の関係式を満たすことが好ましい。
1.2≦DX/DY≦4.0 ・・・(vi)
80≦DX≦350 ・・・(vii)
1.2≦DX/DY≦4.0 ・・・(vi)
80≦DX≦350 ・・・(vii)
本発明の表面層においては、前記粒子として、個数基準の平均一次粒径が異なる無機粒子A及び無機粒子Bを含有し、前記無機粒子Aの個数基準の平均一次粒径をDA[nm]とし、前記無機粒子Bの個数基準の平均一次粒径をDB[nm]としたとき、DA及びDBが、下記式(iii)及び(iv)の関係式を満たすことが好ましい。
1.2≦DA/DB≦4.0 ・・・(iii)
80≦DA≦350 ・・・(iv)
1.2≦DA/DB≦4.0 ・・・(iii)
80≦DA≦350 ・・・(iv)
DA/DBが4.0より大きいと無機粒子Bは小さすぎて無機粒子A同士の距離を保つスペーサーとしての役割を果たすことができなくなり、DA/DBが1.2未満の場合には無機粒子Bの平均粒径が無機粒子Aの平均一次粒径に近すぎて、この場合もスペーサーとしての役割を果たせなくなる。
平均一次粒径DAが80nm未満となると、トナーと電子写真感光体の表面層に含まれる粒子に由来する凸部の点接触に寄与する凸部の高さが低くなり、接触点が増えてトナーの付着性が悪化するため転写性が低下し易くなるからである。一方、平均一次粒径DAが350nmを超えると、粒子に由来する凸部の曲率は大きくなることにより、トナーと表面層の付着部の面積が増大して凸部起因の付着力が無視できなくなり、トナーと電子写真感光体の表面の付着力が増大するため、転写性が悪化し易くなるからである。
平均一次粒径DAが80nm未満となると、トナーと電子写真感光体の表面層に含まれる粒子に由来する凸部の点接触に寄与する凸部の高さが低くなり、接触点が増えてトナーの付着性が悪化するため転写性が低下し易くなるからである。一方、平均一次粒径DAが350nmを超えると、粒子に由来する凸部の曲率は大きくなることにより、トナーと表面層の付着部の面積が増大して凸部起因の付着力が無視できなくなり、トナーと電子写真感光体の表面の付着力が増大するため、転写性が悪化し易くなるからである。
より好ましくは、DAは下記式(v)を満たすことが好ましい。
90≦DA≦250 ・・・(v)
90≦DA≦250 ・・・(v)
個数基準の平均一次粒径やDA、及びDBは、例えばFIB-SEM(例えば、SII/Zeiss製NVision40、FEI製のStrata400S、など)を用いた断面観察によって測定することができる。作製した感光体からサンプル片を切り出し、Slice&Viewの観察結果におけるコントラストの違いやSEM-EDX機能による組成分析から、粒子と樹脂を区別する。観察した画像から粒子の直径を測定し、その平均値を個数基準の平均一次粒径とする。横軸に表面層の表面に含まれる粒子の粒径をとり、縦軸に各粒径における個数基準の頻度を取った粒度分布Aを作成し、複数のピークが存在する場合には、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピークとし、ピークトップの頻度が第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとする。第一ピークと第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークをピークPEAとし、小さい方のピークをPEBとする。そして、前記粒度分布AにおけるピークPEAのピークトップの粒径をDA、ピークPEBのピークトップの粒径をDBとする。
本発明における表面層は、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、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、シリコーンオイルなどが挙げられる。
本発明の表面層は、上述の各材料及び溶剤を含有する表面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、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。
本発明の表面層は、上述の各材料及び溶剤を含有する表面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、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。
本発明に係る結着樹脂は以下の形態が挙げられる。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。また、本発明の表面層は、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形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。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、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。また、本発明の表面層は、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形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。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、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。
下記一つの官能基を有した化合物の例を(2-1)~(2-6)に示す。
下記複数の官能基を有した化合物の例を(3-1)~(3-6)に示す。
表面層の結着樹脂としては、耐摺擦性に優れ、かつ、高硬度の表面層を与える、重合性官能基を持つ重合性単量体を含有する組成物の重合物であることが好ましい。重合性官能基を有する重合性単量体としては、(メタ)アクリルモノマーであることが更に好ましい。(メタ)アクリル系重合体を形成するモノマーとしては、無機粒子を取り囲む効果を高くする観点から、三次元構造を形成しやすい多官能(メタ)アクリルモノマーを用いることが好ましい。
多官能アクリレートの具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド(PO)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリ(メタ)アクリレート。中でも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを特に好適に用い得る。
ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド(PO)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリ(メタ)アクリレート。中でも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを特に好適に用い得る。
特に、従来の電子写真感光体の表面層よりも優れた耐摺擦性や低タック性を得るためには、6以上の重合性官能基を有する重合性単量体(以下、「重合性単量体A」とも呼ぶ。)(メタ)アクリルモノマーを使用した(メタ)アクリル系重合体を結着樹脂として使用する必要がある。
6以上の重合性官能基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、タック性に寄与する弾性を低くするため、分子量が540以上1300以下にする必要がある。6以上の重合性官能基を有する(メタ)アクリルモノマーの具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。ポリペンタエリスリトールポリアクリレート(構造式(1-1)、n=1~2)、ウレタンアクリレート(構造式(1-2))
6以上の重合性官能基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、タック性に寄与する弾性を低くするため、分子量が540以上1300以下にする必要がある。6以上の重合性官能基を有する(メタ)アクリルモノマーの具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。ポリペンタエリスリトールポリアクリレート(構造式(1-1)、n=1~2)、ウレタンアクリレート(構造式(1-2))
なお、硬化性組成物の膜を硬化させる際の収縮を抑制し、また、硬化性組成物の塗布に適した粘度に調整するため、上記したモノマー群から選ばれる2種以上のモノマーを適宜混合して用いてもよい。
上記モノマー成分を安定して分散又は溶解する溶剤の具体例としては、以下のものを挙げることができる。
・メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノールの如きアルコール;
・アセトン、シクロヘキサノンの如きケトン;
・酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートの如きエステル類;
・エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの如きエーテル;
・ベンゼン、トルエン、キシレンの如き芳香族炭化水素;
・ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンの如きアミド。
中でも、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、2-ブタノン又は4-メチル-2-ペンタノンを好適に用いることができる。アクリル系重合体をより均一に溶解でき、また、硬化性組成物の膜から速やかに揮発するためである。
また、硬化性組成物の膜の乾燥速度の調整及び硬化性組成物を塗布に適した粘度に調整するため、複数の溶剤を組み合わせて用いてもよい。
前記表面層の膜厚は、0.5μm以上2.0μm以下であることが好ましい。膜厚が0.5μm未満であると、むき出しになる粒子が多くなり、連続使用した際に粒子の脱離が起きやすくなり、膜厚が2.0μm以上であると粒子が膜の内部に埋もれ、適切な粗さを出しづらくなる。
・メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノールの如きアルコール;
・アセトン、シクロヘキサノンの如きケトン;
・酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートの如きエステル類;
・エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの如きエーテル;
・ベンゼン、トルエン、キシレンの如き芳香族炭化水素;
・ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンの如きアミド。
中でも、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、2-ブタノン又は4-メチル-2-ペンタノンを好適に用いることができる。アクリル系重合体をより均一に溶解でき、また、硬化性組成物の膜から速やかに揮発するためである。
また、硬化性組成物の膜の乾燥速度の調整及び硬化性組成物を塗布に適した粘度に調整するため、複数の溶剤を組み合わせて用いてもよい。
前記表面層の膜厚は、0.5μm以上2.0μm以下であることが好ましい。膜厚が0.5μm未満であると、むき出しになる粒子が多くなり、連続使用した際に粒子の脱離が起きやすくなり、膜厚が2.0μm以上であると粒子が膜の内部に埋もれ、適切な粗さを出しづらくなる。
<支持体>
本発明において、電子写真感光体は、支持体を有することが好ましい。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。
本発明において、電子写真感光体は、支持体を有することが好ましい。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。
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、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などの被覆前粒子と、その粒子を被覆前粒子と組成の違う金属酸化物で被覆する積層構成としてもよい。被覆としては、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、その平均一次粒径が、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。
本発明において、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。
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、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などの被覆前粒子と、その粒子を被覆前粒子と組成の違う金属酸化物で被覆する積層構成としてもよい。被覆としては、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、その平均一次粒径が、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。
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。導電層用塗布液中で導電性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。
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。導電層用塗布液中で導電性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。
<下引き層>
本発明において、支持体又は導電層の上に、下引き層を設けてもよい。
下引き層の平均膜厚は、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。
この下引き層の樹脂としては、例えば、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、エポキシ樹脂、アルキド樹脂が挙げられる。
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。
本発明において、支持体又は導電層の上に、下引き層を設けてもよい。
下引き層の平均膜厚は、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。
この下引き層の樹脂としては、例えば、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、エポキシ樹脂、アルキド樹脂が挙げられる。
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。
また、下引き層は、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。
粒子の個数基準の平均一次粒径は、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。
電子輸送化合物としては、例えば、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、含ホウ素化合物が挙げられる。
電子輸送化合物は、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、アクリロイル基、メタクリロイル基、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。
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。
粒子の個数基準の平均一次粒径は、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。
電子輸送化合物としては、例えば、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、含ホウ素化合物が挙げられる。
電子輸送化合物は、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、アクリロイル基、メタクリロイル基、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。
下引き層は、シリコーンオイルなどのレベリング剤、可塑剤、増粘剤などの各種添加剤を添加しても良い。
下引き層は、上記材料を含有する下引き層用塗布液を調製後、支持体又は導電層上に塗布後、この塗膜を乾燥や硬化させることで得られる。
塗布液を作製する際の溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤又は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。
下引き層は、上記材料を含有する下引き層用塗布液を調製後、支持体又は導電層上に塗布後、この塗膜を乾燥や硬化させることで得られる。
塗布液を作製する際の溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤又は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。
<感光層>
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、を有する感光層である。(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である。
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、を有する感光層である。(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である。
(1)積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、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。
(1-1)電荷発生層
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等が挙げられる。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、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等が挙げられる。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。
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等が挙げられる。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、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等が挙げられる。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、紫外線吸収剤等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、等が挙げられる。
電荷発生層は、上記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、この塗膜を下引き層上に形成し、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等が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、0.1μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.15μm以上1.0μm以下であることがより好ましい。
電荷発生層は、上記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、この塗膜を下引き層上に形成し、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等が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、0.1μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.15μm以上1.0μm以下であることがより好ましい。
(1-2)電荷輸送層
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、これらの物質から誘導される基を有する樹脂等が挙げられる。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。
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、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。
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、これらの物質から誘導される基を有する樹脂等が挙げられる。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。
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、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55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、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。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。
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。
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、耐摩耗性向上剤等の添加剤を含有してもよい。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、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、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。
電荷輸送層は、上記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、この塗膜を電荷発生層上に形成し、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、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が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤又は芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
電荷輸送層の膜厚は、3μm以上50μm以下であることが好ましく、5μm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、上記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、この塗膜を電荷発生層上に形成し、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、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が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤又は芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
電荷輸送層の膜厚は、3μm以上50μm以下であることが好ましく、5μm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。
(2)単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を下引き層上に形成し、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。
単層型感光層の膜厚は、10μm以上45μm以下であることが好ましく、25μm以上35μm以下であることがより好ましい。
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を下引き層上に形成し、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。
単層型感光層の膜厚は、10μm以上45μm以下であることが好ましく、25μm以上35μm以下であ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]
これまで述べてきた電子写真感光体は、帯電手段、現像手段、及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、を一体に支持したプロセスカートリッジに具備することが可能である。前記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ることを特徴とする。
図9に、本発明の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構成の概略の一例を示す。
これまで述べてきた電子写真感光体は、帯電手段、現像手段、及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、を一体に支持したプロセスカートリッジに具備することが可能である。前記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ることを特徴とする。
図9に、本発明の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構成の概略の一例を示す。
[電子写真装置の構成]
本発明の電子写真装置は、上述の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することが可能である。
本実施例の電子写真装置は、a~dの複数の画像形成部を設けている、いわゆるタンデム型の電子写真装置である。第1の画像形成部aはイエロー(Y)、第2の画像形成部bはマゼンタ(M)、第3の画像形成部cはシアン(C)、第4の画像形成部dはブラック(Bk)の各色のトナーによって画像を形成する。これら4つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部の構成は収容するトナーの色を除いて実質的に共通である部分が多い。従って、以下、第1の画像形成部aを用いて本実施例の電子写真装置を説明する。
本発明の電子写真装置は、上述の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することが可能である。
本実施例の電子写真装置は、a~dの複数の画像形成部を設けている、いわゆるタンデム型の電子写真装置である。第1の画像形成部aはイエロー(Y)、第2の画像形成部bはマゼンタ(M)、第3の画像形成部cはシアン(C)、第4の画像形成部dはブラック(Bk)の各色のトナーによって画像を形成する。これら4つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部の構成は収容するトナーの色を除いて実質的に共通である部分が多い。従って、以下、第1の画像形成部aを用いて本実施例の電子写真装置を説明する。
第1の画像形成部aは、ドラム状の電子写真感光体である感光ドラム1aと、帯電部材である帯電ローラー2aと、現像手段4aと、除電手段5aと、を有する。
感光ドラム1aは、トナー像を担持する像担持体であり、図示矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。現像手段4aは、イエローのトナーを収容し、感光ドラム1aにイエロートナーを現像ローラー41aで現像する。
コントローラー等の制御手段(不図示)が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム1aは回転駆動される。感光ドラム1aは回転過程で、帯電ローラー2aにより所定の極性(本実施例では負極性)で所定の電圧(帯電電圧)に一様に帯電処理され、露光手段3aにより画像信号に応じて露光される。これにより、感光ドラム1aには目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像手段4aにより現像され、感光ドラム1aにイエロートナー像として可視化される。ここで、現像手段4aに収容されたトナーの正規の帯電極性は負極性であり、帯電ローラー2aによる感光ドラム1aの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、本発明はこれに限らず、感光ドラム1aの帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する電子写真装置にも本発明を適用できる。また、帯電ローラー2aの表層には、粒子由来による多数の凸部を設けることが可能である。帯電ローラー2a表層に設けた凸部は、帯電部において帯電ローラー2aと感光ドラム1aとの間でスペーサーとしての役割を有している。後述する一次転写部において転写されずに感光ドラム1a上に残留したトナーである転写残トナーが帯電部に侵入した際に、凸部以外の箇所が転写残トナーに触れて帯電ローラー2aが転写残トナーで汚れることを抑制する役割である。
除電手段としての前露光ユニット5aは、帯電ローラー2aによって感光ドラム1aの表面が帯電される前の感光ドラム1aの表面を露光することで除電する。感光ドラム1aの表面を除電することによって、感光ドラム1に形成された表面電位を均す役割や、帯電部で生じる放電による放電量を制御する役割を有する。
感光ドラム1aは、トナー像を担持する像担持体であり、図示矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。現像手段4aは、イエローのトナーを収容し、感光ドラム1aにイエロートナーを現像ローラー41aで現像する。
コントローラー等の制御手段(不図示)が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム1aは回転駆動される。感光ドラム1aは回転過程で、帯電ローラー2aにより所定の極性(本実施例では負極性)で所定の電圧(帯電電圧)に一様に帯電処理され、露光手段3aにより画像信号に応じて露光される。これにより、感光ドラム1aには目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像手段4aにより現像され、感光ドラム1aにイエロートナー像として可視化される。ここで、現像手段4aに収容されたトナーの正規の帯電極性は負極性であり、帯電ローラー2aによる感光ドラム1aの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、本発明はこれに限らず、感光ドラム1aの帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する電子写真装置にも本発明を適用できる。また、帯電ローラー2aの表層には、粒子由来による多数の凸部を設けることが可能である。帯電ローラー2a表層に設けた凸部は、帯電部において帯電ローラー2aと感光ドラム1aとの間でスペーサーとしての役割を有している。後述する一次転写部において転写されずに感光ドラム1a上に残留したトナーである転写残トナーが帯電部に侵入した際に、凸部以外の箇所が転写残トナーに触れて帯電ローラー2aが転写残トナーで汚れることを抑制する役割である。
除電手段としての前露光ユニット5aは、帯電ローラー2aによって感光ドラム1aの表面が帯電される前の感光ドラム1aの表面を露光することで除電する。感光ドラム1aの表面を除電することによって、感光ドラム1に形成された表面電位を均す役割や、帯電部で生じる放電による放電量を制御する役割を有する。
無端状で移動可能な中間転写ベルト10は、導電性を有し、感光ドラム1aと接触して1次転写部を形成し、感光ドラム1aと略同一の周速度で回転する。また、中間転写ベルト10は、対向部材としての対向ローラー13と、張架部材としての駆動ローラー11及び張架ローラー12と金属ローラー14aとで張架され、張架ローラー12により総圧60Nの張力で張架されている。中間転写ベルト10は、駆動ローラー11が図示矢印方向に回転駆動されることによって移動することが可能である。
感光ドラム1aに形成されたイエロートナー像は、1次転写部N1aを通過する過程で、感光ドラム1aから中間転写ベルト10に1次転写される。
尚、図2中の第2、第3、第4の画像形成部における、それぞれの、感光ドラムは1b、1c、1dであり、帯電ローラーは2b、2c、2dであり、露光手段は3b、3c、3dであり、現像手段は4b、4c、4dであり、除電手段は5b、5c、5dであり、金属ローラーは14b、14c、14dであり、現像ローラーは41b、41c、41dである。
感光ドラム1aに形成されたイエロートナー像は、1次転写部N1aを通過する過程で、感光ドラム1aから中間転写ベルト10に1次転写される。
尚、図2中の第2、第3、第4の画像形成部における、それぞれの、感光ドラムは1b、1c、1dであり、帯電ローラーは2b、2c、2dであり、露光手段は3b、3c、3dであり、現像手段は4b、4c、4dであり、除電手段は5b、5c、5dであり、金属ローラーは14b、14c、14dであり、現像ローラーは41b、41c、41dである。
以下、同様にして、第2色のマゼンタトナー像、第3色のシアントナー像、第4色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト10に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト10には、目的のカラー画像に対応した4色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト10に担持された4色のトナー像は、2次転写ローラー15と中間転写ベルト10とが接触して形成する2次転写部を通過する過程で、給紙手段50により給紙された紙やOHPシートなどの転写材Pの表面に一括で2次転写される。2次転写によって4色のトナー像を転写された転写材Pは、その後、定着手段30において加熱及び加圧されることにより、4色のトナーが溶融混色して転写材Pに定着される。2次転写後に中間転写ベルト10に残ったトナーは、中間転写ベルト10を介して対向ローラー13に対向して設けられたベルトクリーニング手段17により清掃、除去される。
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、複写機などに用いることができる。
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、複写機などに用いることができる。
以下、実施例及び比較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。
<電子写真感光体の製造>
以下の方法で支持体、導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、及び表面層を作製した。
以下の方法で支持体、導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、及び表面層を作製した。
<導電層用塗布液1の調製>
基体として、個数基準の平均一次粒径が200nmのアナターゼ型酸化チタンを使用し、チタンをTiO2換算で33.7部、ニオブをNb2O5換算で2.9部含有するチタンニオブ硫酸溶液を調製した。基体100部を純水に分散して1000部の懸濁液とし、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3時間かけて滴下した。全量滴下後、pHを中性付近に調整し、ポリアクリルアミド系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0.1wt%含有する中間体を得た。この中間体を窒素中700℃で1時間焼成を行った後、空気中500℃で焼成して、酸化チタン粒子を作製した。得られた粒子の個数基準の平均一次粒径は210nmであった。
続いて、結着材料としてのフェノール樹脂(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/cm2)50部を、溶剤としての1-メトキシ-2-プロパノール35部に溶解させて溶液を得た。
この溶液に上述で作製した酸化チタン粒子を60部加え、これを分散媒体として個数平均一次粒径1.0mmのガラスビーズ120部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で4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に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.01部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:KMP-590、信越化学工業製、平均一次粒径:2μm、密度:1.3g/cm3)8部を添加して攪拌し、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、導電層用塗布液1を調製した。
基体として、個数基準の平均一次粒径が200nmのアナターゼ型酸化チタンを使用し、チタンをTiO2換算で33.7部、ニオブをNb2O5換算で2.9部含有するチタンニオブ硫酸溶液を調製した。基体100部を純水に分散して1000部の懸濁液とし、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3時間かけて滴下した。全量滴下後、pHを中性付近に調整し、ポリアクリルアミド系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0.1wt%含有する中間体を得た。この中間体を窒素中700℃で1時間焼成を行った後、空気中500℃で焼成して、酸化チタン粒子を作製した。得られた粒子の個数基準の平均一次粒径は210nmであった。
続いて、結着材料としてのフェノール樹脂(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/cm2)50部を、溶剤としての1-メトキシ-2-プロパノール35部に溶解させて溶液を得た。
この溶液に上述で作製した酸化チタン粒子を60部加え、これを分散媒体として個数平均一次粒径1.0mmのガラスビーズ120部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で4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に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.01部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:KMP-590、信越化学工業製、平均一次粒径:2μm、密度:1.3g/cm3)8部を添加して攪拌し、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、導電層用塗布液1を調製した。
<下引き層用塗布液1の調製>
ルチル型酸化チタン粒子(平均一次粒径:50nm、テイカ製)100部をトルエン500部と撹拌混合し、ビニルトリメトキシシラン(商品名:KBM-1003、信越化学製)3.5部を添加し、直径1.0mmのガラスビーズを用いて縦型サンドミルにて8時間分散処理した。ガラスビーズを取り除いた後、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、有機珪素化合物で表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子を得た。得られた酸化チタン粒子の体積をa、該酸化チタン粒子の平均一次粒径をb[μm]としたとき、a/b=15.6であった。aの値は、電子写真感光体作製後、電子写真感光体の断面を電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM、商品名:S-4800、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた顕微鏡像から求めた。
前記有機珪素化合物で表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子18.0部、N-メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF-30T、ナガセケムテックス製)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。
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て5時間分散処理し、ガラスビーズを取り除くことにより、下引き層用塗布液1を調製した。
ルチル型酸化チタン粒子(平均一次粒径:50nm、テイカ製)100部をトルエン500部と撹拌混合し、ビニルトリメトキシシラン(商品名:KBM-1003、信越化学製)3.5部を添加し、直径1.0mmのガラスビーズを用いて縦型サンドミルにて8時間分散処理した。ガラスビーズを取り除いた後、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、有機珪素化合物で表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子を得た。得られた酸化チタン粒子の体積をa、該酸化チタン粒子の平均一次粒径をb[μm]としたとき、a/b=15.6であった。aの値は、電子写真感光体作製後、電子写真感光体の断面を電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM、商品名:S-4800、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた顕微鏡像から求めた。
前記有機珪素化合物で表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子18.0部、N-メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF-30T、ナガセケムテックス製)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。
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て5時間分散処理し、ガラスビーズを取り除くことにより、下引き層用塗布液1を調製した。
<フタロシアニン顔料の合成>
<合成例1>
窒素フローの雰囲気下、α-クロロナフタレン1000mLに、三塩化ガリウム100g及びオルトフタロニトリル291gを加え、温度200℃で24時間反応させた後、生成物を濾過した。得られたウエットケーキをN,N-ジメチルホルムアミドを用いて温度150℃で30分間加熱撹拌した後、濾過した。得られた濾過物をメタノールで洗浄した後、乾燥させ、クロロガリウムフタロシアニン顔料を収率83%で得た。
上記の方法で得られたクロロガリウムフタロシアニン顔料20gを、濃硫酸500mLに溶解させ、2時間攪拌した後、氷冷しておいた蒸留水1700mL及び濃アンモニア水660mLの混合溶液に滴下して、再析出させた。これを蒸留水で十分に洗浄し、乾燥して、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を得た。
<合成例1>
窒素フローの雰囲気下、α-クロロナフタレン1000mLに、三塩化ガリウム100g及びオルトフタロニトリル291gを加え、温度200℃で24時間反応させた後、生成物を濾過した。得られたウエットケーキをN,N-ジメチルホルムアミドを用いて温度150℃で30分間加熱撹拌した後、濾過した。得られた濾過物をメタノールで洗浄した後、乾燥させ、クロロガリウムフタロシアニン顔料を収率83%で得た。
上記の方法で得られたクロロガリウムフタロシアニン顔料20gを、濃硫酸500mLに溶解させ、2時間攪拌した後、氷冷しておいた蒸留水1700mL及び濃アンモニア水660mLの混合溶液に滴下して、再析出させた。これを蒸留水で十分に洗浄し、乾燥して、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を得た。
<電荷発生層用塗布液1の調製>
合成例1で得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料0.5部、N,N-ジメチルホルムアミド(製品コード:D0722、東京化成工業製)7.5部、直径0.9mmのガラスビーズ29部を温度25℃下で24時間、サンドミル(BSG-20、アイメックス製)を用いてミリング処理した。この際、ディスクが1分間に1500回転する条件で行った。こうして処理した液をフィルター(品番:N-NO.125T、孔径:133μm、NBCメッシュテック製)で濾過してガラスビーズを取り除いた。この液にN,N-ジメチルホルムアミドを30部添加した後、濾過し、濾過器上の濾取物を酢酸n-ブチルで十分に洗浄した。そして、洗浄された濾取物を真空乾燥させて、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を0.45部得た。得られた顔料はN,N-ジメチルホルムアミドを含有していた。
続いて、前記ミリング処理で得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料20部、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)10部、シクロヘキサノン190部、直径0.9mmのガラスビーズ482部を冷却水温度18℃下で4時間、サンドミル(K-800、五十嵐機械製造(現アイメックス)製、ディスク径70mm、ディスク枚数5枚)を用いて分散処理した。この際、ディスクが1分間に1800回転する条件で行った。この分散液からガラスビーズを取り除き、シクロヘキサノン444部及び酢酸エチル634部を加えることによって、電荷発生層用塗布液1を調製した。
合成例1で得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料0.5部、N,N-ジメチルホルムアミド(製品コード:D0722、東京化成工業製)7.5部、直径0.9mmのガラスビーズ29部を温度25℃下で24時間、サンドミル(BSG-20、アイメックス製)を用いてミリング処理した。この際、ディスクが1分間に1500回転する条件で行った。こうして処理した液をフィルター(品番:N-NO.125T、孔径:133μm、NBCメッシュテック製)で濾過してガラスビーズを取り除いた。この液にN,N-ジメチルホルムアミドを30部添加した後、濾過し、濾過器上の濾取物を酢酸n-ブチルで十分に洗浄した。そして、洗浄された濾取物を真空乾燥させて、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を0.45部得た。得られた顔料はN,N-ジメチルホルムアミドを含有していた。
続いて、前記ミリング処理で得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料20部、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)10部、シクロヘキサノン190部、直径0.9mmのガラスビーズ482部を冷却水温度18℃下で4時間、サンドミル(K-800、五十嵐機械製造(現アイメックス)製、ディスク径70mm、ディスク枚数5枚)を用いて分散処理した。この際、ディスクが1分間に1800回転する条件で行った。この分散液からガラスビーズを取り除き、シクロヘキサノン444部及び酢酸エチル634部を加えることによって、電荷発生層用塗布液1を調製した。
<電荷輸送層用塗布液1の調製>
次に、以下の材料を用意して、混合溶媒を作製した。
・オルトキシレン 25質量部
・安息香酸メチル 25質量部
・ジメトキシメタン25質量部
更に、以下の材料を前記混合溶媒に溶解し、電荷輸送層用塗布液1を調製した。
・下記構造式(CTM-1)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 5質量部
・下記構造式(CTM-2)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 5質量部
・ポリカーボネート(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製) 10質量部
次に、以下の材料を用意して、混合溶媒を作製した。
・オルトキシレン 25質量部
・安息香酸メチル 25質量部
・ジメトキシメタン25質量部
更に、以下の材料を前記混合溶媒に溶解し、電荷輸送層用塗布液1を調製した。
・下記構造式(CTM-1)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 5質量部
・下記構造式(CTM-2)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 5質量部
・ポリカーボネート(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製) 10質量部
(粒子を含有する表面層の作製例1)
表1の通り、表面層用粒子1~9を用意した。
表1の通り、表面層用粒子1~9を用意した。
<表面層用塗布液1の調製>
表面層用粒子1(「QSG-170」,信越化学工業株式会社製) 2.5質量部
表面層用粒子2(「QSG-80」,信越化学工業株式会社製) 2.5質量部
下記構造式(O-2)のモノマー 1.50質量部
シロキサン変性アクリル化合物(商品名:サイマックUS270、東亜合成(株)製)
0.1質量部
1-プロパノール 100.0質量部
シクロヘキサン 100.0質量部
を混合し、攪拌装置で6時間攪拌して、表面層用塗布液1を調製した。
表面層用粒子1(「QSG-170」,信越化学工業株式会社製) 2.5質量部
表面層用粒子2(「QSG-80」,信越化学工業株式会社製) 2.5質量部
下記構造式(O-2)のモノマー 1.50質量部
シロキサン変性アクリル化合物(商品名:サイマックUS270、東亜合成(株)製)
0.1質量部
1-プロパノール 100.0質量部
シクロヘキサン 100.0質量部
を混合し、攪拌装置で6時間攪拌して、表面層用塗布液1を調製した。
<表面層用塗布液2~28の調製>
表面層用塗布液1の調製において、表面層用粒子(粒子A及び粒子B)の種類と添加量、及び結着樹脂形成用の重合性単量体(モノマーM1及びモノマーM2)の種類と添加量を表2の通りに変更したこと以外は同様にして、表面層用塗布液2~28を調製した。
表面層用塗布液1の調製において、表面層用粒子(粒子A及び粒子B)の種類と添加量、及び結着樹脂形成用の重合性単量体(モノマーM1及びモノマーM2)の種類と添加量を表2の通りに変更したこと以外は同様にして、表面層用塗布液2~28を調製した。
<電子写真感光体1の作製例>
<支持体>
直径24mm、長さ257mmのアルミニウムシリンダーを支持体(円筒状支持体)とした。
<導電層>
導電層用塗布液1を上述の支持体上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を140℃で30分間加熱し硬化させることにより、膜厚が18μmの導電層を形成した。
<下引き層>
下引き層用塗布液1を上述の導電層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を100℃で10分間加熱し硬化させることにより、膜厚が2.1μmの下引き層を形成した。
<電荷発生層>
電荷発生層用塗布液1を上述の下引き層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度100℃で10分間加熱乾燥することにより、膜厚が0.20μmの電荷発生層を形成した。
<電荷輸送層>
電荷輸送層用塗布液1を上述の電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度120℃で30分間加熱乾燥することにより、膜厚が18μmの電荷輸送層を形成した。
<表面層>
表面層用塗布液1を上述の電荷輸送層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度50℃で5分間加温した。その後、窒素雰囲気下にて、加速電圧65kV、ビーム電流5.0mAの条件で支持体(被照射体)を300rpmの速度で回転させながら、2.0秒間電子線を塗膜に照射した。線量は15kGyであった。その後、窒素雰囲気下にて、塗膜の温度を120℃に昇温させた。電子線照射から、その後の加熱処理までの酸素濃度は5ppmであった。
次に、大気中において塗膜の温度が25℃になるまで自然冷却した後、塗膜の温度が110℃になる条件で30分間加熱処理を行うことで、表面層を形成し、電子写真感光体1を得た。
<支持体>
直径24mm、長さ257mmのアルミニウムシリンダーを支持体(円筒状支持体)とした。
<導電層>
導電層用塗布液1を上述の支持体上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を140℃で30分間加熱し硬化させることにより、膜厚が18μmの導電層を形成した。
<下引き層>
下引き層用塗布液1を上述の導電層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を100℃で10分間加熱し硬化させることにより、膜厚が2.1μmの下引き層を形成した。
<電荷発生層>
電荷発生層用塗布液1を上述の下引き層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度100℃で10分間加熱乾燥することにより、膜厚が0.20μmの電荷発生層を形成した。
<電荷輸送層>
電荷輸送層用塗布液1を上述の電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度120℃で30分間加熱乾燥することにより、膜厚が18μmの電荷輸送層を形成した。
<表面層>
表面層用塗布液1を上述の電荷輸送層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度50℃で5分間加温した。その後、窒素雰囲気下にて、加速電圧65kV、ビーム電流5.0mAの条件で支持体(被照射体)を300rpmの速度で回転させながら、2.0秒間電子線を塗膜に照射した。線量は15kGyであった。その後、窒素雰囲気下にて、塗膜の温度を120℃に昇温させた。電子線照射から、その後の加熱処理までの酸素濃度は5ppmであった。
次に、大気中において塗膜の温度が25℃になるまで自然冷却した後、塗膜の温度が110℃になる条件で30分間加熱処理を行うことで、表面層を形成し、電子写真感光体1を得た。
<電子写真感光体2~37の作製例>
電子写真感光体1の作製において、表面層用塗布液1を表3の条件の通りに変更したこと以外は電子写真感光体1の作製と同様にして、電子写真感光体2~37を作製した。
電子写真感光体1の作製において、表面層用塗布液1を表3の条件の通りに変更したこと以外は電子写真感光体1の作製と同様にして、電子写真感光体2~37を作製した。
<電子写真感光体38の作製例>
電子写真感光体1の作製において、表面層の塗工を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体38を作製した。
下記組成の表面保護層塗工液38を、アルミナ微粒子、微粒子分散剤、及びテトラヒドロフランの一部を、事前に4時間ボールミル分散機を用いることでミリングし、固形分が10%の微粒子分散液を作製した後、6官能のラジカル重合性化合物、残りのテトラヒドロフラン、及び光重合開始剤を混合することで調製した。
・6官能のラジカル重合性化合物・・・100部
(25℃での粘度:5,500mPa・s、KAYARAD DPHA、日本化薬株式会社製)
・アルミナ(酸化アルミニウム)微粒子(平均一次粒子径:31nm、シーアイ化成株式会社製)・・・200部
・微粒子分散剤(DISPERBYK(登録商標)-220S、ビックケミー・ジャパン株式会社製)・・・30部
・光重合開始剤(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン)・・・5部
(イルガキュア(登録商標)184、BASFジャパン株式会社製)
・テトラヒドロフラン・・・2,100部
得られた表面保護層用塗工液38を前記電荷輸送層上にスプレー塗工法にて、前期電荷輸送層の長手方向にスプレー装置を移動させながら、電荷輸送層上に2回吹き付け塗工することで、平均厚み3.5μmの表面層を成膜した。成膜後、作製した感光体を回転させながら5分間放置した。
前記表面層を成膜した感光体を回転させながら、メタルハライドランプを用いて、照度500mW/cm2、照射時間20秒間の条件で光照射を行うことで表面層を架橋させた後に、130℃、30分間の条件で乾燥させて電子写真感光体38を得た。
電子写真感光体1の作製において、表面層の塗工を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体38を作製した。
下記組成の表面保護層塗工液38を、アルミナ微粒子、微粒子分散剤、及びテトラヒドロフランの一部を、事前に4時間ボールミル分散機を用いることでミリングし、固形分が10%の微粒子分散液を作製した後、6官能のラジカル重合性化合物、残りのテトラヒドロフラン、及び光重合開始剤を混合することで調製した。
・6官能のラジカル重合性化合物・・・100部
(25℃での粘度:5,500mPa・s、KAYARAD DPHA、日本化薬株式会社製)
・アルミナ(酸化アルミニウム)微粒子(平均一次粒子径:31nm、シーアイ化成株式会社製)・・・200部
・微粒子分散剤(DISPERBYK(登録商標)-220S、ビックケミー・ジャパン株式会社製)・・・30部
・光重合開始剤(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン)・・・5部
(イルガキュア(登録商標)184、BASFジャパン株式会社製)
・テトラヒドロフラン・・・2,100部
得られた表面保護層用塗工液38を前記電荷輸送層上にスプレー塗工法にて、前期電荷輸送層の長手方向にスプレー装置を移動させながら、電荷輸送層上に2回吹き付け塗工することで、平均厚み3.5μmの表面層を成膜した。成膜後、作製した感光体を回転させながら5分間放置した。
前記表面層を成膜した感光体を回転させながら、メタルハライドランプを用いて、照度500mW/cm2、照射時間20秒間の条件で光照射を行うことで表面層を架橋させた後に、130℃、30分間の条件で乾燥させて電子写真感光体38を得た。
<電子写真感光体39の作製例>
電子写真感光体1の作製において、表面層の作製を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体39を作製した。
下記構造式(O―3)のCTM3.3部、ポリカーボネート樹脂(TS-2050、三菱ガス化学株式会社製)5部をジクロロメタン100部に溶解し、この液にシリカ粒子(平均粒子径0.5μm)4.5部とシリカ粒子(平均粒子径2μm)4.5部を超音波分散器にて分散した。このようにして得られた分散液を円形量規制型塗布機にて塗布し、90℃で1時間乾燥を行うことで、厚さ2.5μmの表面層を形成し、電子写真感光体39を作製した。
電子写真感光体1の作製において、表面層の作製を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体39を作製した。
下記構造式(O―3)のCTM3.3部、ポリカーボネート樹脂(TS-2050、三菱ガス化学株式会社製)5部をジクロロメタン100部に溶解し、この液にシリカ粒子(平均粒子径0.5μm)4.5部とシリカ粒子(平均粒子径2μm)4.5部を超音波分散器にて分散した。このようにして得られた分散液を円形量規制型塗布機にて塗布し、90℃で1時間乾燥を行うことで、厚さ2.5μmの表面層を形成し、電子写真感光体39を作製した。
<電子写真感光体40の作製例>
電子写真感光体1の作製において、表面層の作製を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体40を作製した。
下記材料を混合し、表面保護層塗工液40を調製した。
・トリメチロールプロパントリアクリレート(KAYARAD TMPTA、日本化薬製) 10部
(分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99)
・下記構造式(CTM―3)のラジカル重合性化合物 10部
・1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製) 1部
・テトラヒドロフラン 119部
続いて、調整した表面保護層塗工液40を前記電荷輸送層上に浸漬塗布した後、オリンポス社製 スプレーガン(MP-200C)を用い、圧力4kgf/cm2、吐出口-感光体間距離10cmの条件でシリコーン樹脂微粒子(平均粒径0.5μm、トスパール105、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を塗布した。
その後、UVランプ(バルブ種 Hバルブ)(FusionUV システムズ社製)を
用いて、ランプ出力200W/cm、照度:450mW/cm2、照射時間:30秒の条
件で光照射を行なうことで塗膜を硬化させた。
この後、130℃で20分の乾燥を行なうことにより、厚さ3.0μmの表面層を形成し、電子写真感光体40を作製した。
電子写真感光体1の作製において、表面層の作製を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体40を作製した。
下記材料を混合し、表面保護層塗工液40を調製した。
・トリメチロールプロパントリアクリレート(KAYARAD TMPTA、日本化薬製) 10部
(分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99)
・下記構造式(CTM―3)のラジカル重合性化合物 10部
・1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製) 1部
・テトラヒドロフラン 119部
その後、UVランプ(バルブ種 Hバルブ)(FusionUV システムズ社製)を
用いて、ランプ出力200W/cm、照度:450mW/cm2、照射時間:30秒の条
件で光照射を行なうことで塗膜を硬化させた。
この後、130℃で20分の乾燥を行なうことにより、厚さ3.0μmの表面層を形成し、電子写真感光体40を作製した。
<電子写真感光体41の作製例>
電子写真感光体1の作製において、表面層の作製を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体41を作製した。
表面層として、下記構造式(CTM-4)に表される電荷輸送材料60質量部、下記構造式(CTM-5)に表される電荷輸送材料30質量部、下記構造式(O―3)に表されるメラミン10質量部を、t-BuOH 50質量部とCPME 150質量部を含む混合溶液に溶解させた後、22℃の環境下で72時間放置することで表面層用塗布液41を調製した。
その後、得られた表面層用塗布液41を前記電荷輸送層上に浸漬塗布し、150℃、4
0分間乾燥することにより、膜厚4μmの表面層を形成した。
電子写真感光体1の作製において、表面層の作製を下記の通り変更したこと以外は、電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体41を作製した。
表面層として、下記構造式(CTM-4)に表される電荷輸送材料60質量部、下記構造式(CTM-5)に表される電荷輸送材料30質量部、下記構造式(O―3)に表されるメラミン10質量部を、t-BuOH 50質量部とCPME 150質量部を含む混合溶液に溶解させた後、22℃の環境下で72時間放置することで表面層用塗布液41を調製した。
その後、得られた表面層用塗布液41を前記電荷輸送層上に浸漬塗布し、150℃、4
0分間乾燥することにより、膜厚4μmの表面層を形成した。
<評価>
<電子写真感光体の物性測定>
上述の通り得られた電子写真感光体に対して、下記の手法で特性評価を行った。
<電子写真感光体の表面層中のP/B及び表面層の膜厚算出>
実施例にて作製した電子写真感光体の断面観察をおこなった。断面観察を行ったサンプルは、感光体を長手方向に4等分して、端部から1/4、1/2、3/4の長さの位置において、周方向には120°ずらして採取した。感光体からそれぞれ、5mm四方のサンプル片を切り出し、FIB-SEMのSlice&Viewで表面層の2μm×2μm×2μmの3次元化を行った。
Slice&Viewの条件は以下のようにした。
分析用試料加工:FIB法
加工及び観察装置:SII/Zeiss製NVision40
スライス間隔:10nm
(観察条件)
加速電圧:1.0kV
試料傾斜:54°
WD:5mm
検出器:BSE検出器
アパーチャー:60μm、high current
ABC:ON
画像解像度:1.25nm/pixel
また、測定環境は、温度:23℃、圧力:1×10-4Paである。なお、加工及び観察装置としては、FEI製のStrata400S(試料傾斜:52°)を用いることもできる。
解析領域は縦2μm×横2μmで行い、断面ごとの情報を積算し、表面層の表面における縦2μm×横2μm×厚み2μm(8μm3)当たりの表面層用粒子の体積と、結着樹脂の体積を算出した。断面ごとの画像解析は、画像処理ソフト:Media Cybernetics製、Image-Pro Plusを用いて行った。
画像解析から得られた情報を基に、4つのサンプル片のそれぞれにおいて、FIB-SEMのSlice&Viewのコントラストの違いから、表面層における結着樹脂の体積に対する、表面層用粒子の体積の比の値P/Bを算出した。粒子の組成は、SEM-EDX機能を用いて判別した。また、図1の本発明の電子写真感光体の断面において、電荷輸送層と表面層の界面から、表面層の結着樹脂の露出面までの長さを表面層の膜厚として、各サンプルの平均値を表面層の膜厚として採用した。結果を表3に示す。
<電子写真感光体の物性測定>
上述の通り得られた電子写真感光体に対して、下記の手法で特性評価を行った。
<電子写真感光体の表面層中のP/B及び表面層の膜厚算出>
実施例にて作製した電子写真感光体の断面観察をおこなった。断面観察を行ったサンプルは、感光体を長手方向に4等分して、端部から1/4、1/2、3/4の長さの位置において、周方向には120°ずらして採取した。感光体からそれぞれ、5mm四方のサンプル片を切り出し、FIB-SEMのSlice&Viewで表面層の2μm×2μm×2μmの3次元化を行った。
Slice&Viewの条件は以下のようにした。
分析用試料加工:FIB法
加工及び観察装置:SII/Zeiss製NVision40
スライス間隔:10nm
(観察条件)
加速電圧:1.0kV
試料傾斜:54°
WD:5mm
検出器:BSE検出器
アパーチャー:60μm、high current
ABC:ON
画像解像度:1.25nm/pixel
また、測定環境は、温度:23℃、圧力:1×10-4Paである。なお、加工及び観察装置としては、FEI製のStrata400S(試料傾斜:52°)を用いることもできる。
解析領域は縦2μm×横2μmで行い、断面ごとの情報を積算し、表面層の表面における縦2μm×横2μm×厚み2μm(8μm3)当たりの表面層用粒子の体積と、結着樹脂の体積を算出した。断面ごとの画像解析は、画像処理ソフト:Media Cybernetics製、Image-Pro Plusを用いて行った。
画像解析から得られた情報を基に、4つのサンプル片のそれぞれにおいて、FIB-SEMのSlice&Viewのコントラストの違いから、表面層における結着樹脂の体積に対する、表面層用粒子の体積の比の値P/Bを算出した。粒子の組成は、SEM-EDX機能を用いて判別した。また、図1の本発明の電子写真感光体の断面において、電荷輸送層と表面層の界面から、表面層の結着樹脂の露出面までの長さを表面層の膜厚として、各サンプルの平均値を表面層の膜厚として採用した。結果を表3に示す。
<粒子の個数基準の平均一次粒径、DA及びDBの測定方法>
<電子写真感光体の表面層中のP/Bの算出>に引き続いて、横軸に表面層の表面に含まれる粒子の粒径をとり、縦軸に各粒径における個数基準の頻度を取った粒度分布において、複数のピークが存在するか確認する。
その粒子分布Aにおいて、複数のピークのうちのピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピークとする。次に、粒子分布において、複数のピークのうちのピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとする。さらに、第一ピークと第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークをピークPEAとした。そして、前記粒度分布AにおけるピークPEAのピークトップの粒径をDAとする。
次に、前記粒度分布において、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとし、該第一ピークと該第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が小さい方のピークをピークPEBとする。ピークPEBのピークトップの粒径DBを算出する。
<電子写真感光体の表面層中のP/Bの算出>に引き続いて、横軸に表面層の表面に含まれる粒子の粒径をとり、縦軸に各粒径における個数基準の頻度を取った粒度分布において、複数のピークが存在するか確認する。
その粒子分布Aにおいて、複数のピークのうちのピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピークとする。次に、粒子分布において、複数のピークのうちのピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとする。さらに、第一ピークと第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークをピークPEAとした。そして、前記粒度分布AにおけるピークPEAのピークトップの粒径をDAとする。
次に、前記粒度分布において、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとし、該第一ピークと該第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が小さい方のピークをピークPEBとする。ピークPEBのピークトップの粒径DBを算出する。
<Rmkmax及びLmaxの測定方法>
得られた電子写真感光体を長手方向の中央部において、周方向には120°ずらして5mm四方のサンプル片を計3枚切り出した。SPMとしては走査型プローブ顕微鏡「JSPM-5200」(日本電子社製)、走査型プローブ顕微鏡「E-sweep」(日立ハイテク社製)、中型プローブ顕微鏡システムAFM5500M(日立ハイテク社製)等を使用することが可能である。
具体的な測定方法として、以下に、「JSPM-5200」、「E-sweep」それぞれの観察条件を記載する。本発明では、これらのサンプルについて、走査型プローブ顕微鏡(JSPM-5200、日本電子社製)を用いて表面形状測定を行った。測定はAC/NCモードを用い、測定用に切り出したサンプルの10μm四方を262144(512×512)分割した解像度で高さ情報を取得した。得られた高さ情報をCSVファイルに出力し、計算可能な3次元表面形状データz(x、y)とした。
得られたz(x、y)を上述の方法で解析を行い、各サンプルとも3枚分の解析結果を平均することで、Rmkmax、及びLmaxを算出した。結果を表3に示す。
・「JSPM-5200」での観察条件
Scanner:4
SPM Scan:All SPM Mode
カンチレバー:SI-DF3P2(株式会社日立ハイテクフィールディング製)
Resonance Frequency Detection:
(START)1.00 kHz
(Stop)100 kHz (f=67kHzの場合、カンチレバー種類による)
Cantilever Autotune:Normal approach
Aquisition :2 Inputs (512)
Scan Mode :Normal
STM/AFM:AC-AFM
Clock:833.33 μs
Scan Size:3000 nm
Offset:0
Bias [V]:0
Reference/V:変更しない(校正値入力済)
Filter:1.4 Hz
Loop Gain:16
表面形状のデータ画像について、付属のWin SPM Processingで解析を行い、面粗さを分析するモードを使用した。
また、走査型プローブ顕微鏡「E-sweep」(日立ハイテク社製)を使用した測定方法は以下のようになる。前述した5mm四方に切りだした電子写真感光体のサンプル表面に対してスキャン操作を通じて行い、データ表面形状の解析画像を出力した。表面形状の画像及び画像に付属する表面高さデータを付属のソフトウェアを用いて解析して、測定用に切り出したサンプルの10μm四方を262144(512×512)分割した解像度で高さ情報を取得した。得られた高さ情報をCSVファイルに出力し、計算可能な3次元表面形状データz(x、y)とした。得られたz(x、y)を上述の方法で解析を行い、各サンプルとも3枚分の解析結果を平均することで、Rmkmax、及びLmaxを算出することが可能である。
・「E-sweep」での観察条件
カンチレバー:SI-DF20(背面AL有)K-A102002771(株式会社日立ハイテクフィールディング製)
走査型プローブ顕微鏡:日立ハイテクサイエンス(株)製
測定ユニット :E-sweep
測定モード :DFM(共振モード)形状像
解像度 :Xデータ数 512、Yデータ数 512
測定周波数:127Hz
Qカーブ測定倍率、加振電圧、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなどをカンチレバーの共振状態を最適にできるように調整した。
得られた電子写真感光体を長手方向の中央部において、周方向には120°ずらして5mm四方のサンプル片を計3枚切り出した。SPMとしては走査型プローブ顕微鏡「JSPM-5200」(日本電子社製)、走査型プローブ顕微鏡「E-sweep」(日立ハイテク社製)、中型プローブ顕微鏡システムAFM5500M(日立ハイテク社製)等を使用することが可能である。
具体的な測定方法として、以下に、「JSPM-5200」、「E-sweep」それぞれの観察条件を記載する。本発明では、これらのサンプルについて、走査型プローブ顕微鏡(JSPM-5200、日本電子社製)を用いて表面形状測定を行った。測定はAC/NCモードを用い、測定用に切り出したサンプルの10μm四方を262144(512×512)分割した解像度で高さ情報を取得した。得られた高さ情報をCSVファイルに出力し、計算可能な3次元表面形状データz(x、y)とした。
得られたz(x、y)を上述の方法で解析を行い、各サンプルとも3枚分の解析結果を平均することで、Rmkmax、及びLmaxを算出した。結果を表3に示す。
・「JSPM-5200」での観察条件
Scanner:4
SPM Scan:All SPM Mode
カンチレバー:SI-DF3P2(株式会社日立ハイテクフィールディング製)
Resonance Frequency Detection:
(START)1.00 kHz
(Stop)100 kHz (f=67kHzの場合、カンチレバー種類による)
Cantilever Autotune:Normal approach
Aquisition :2 Inputs (512)
Scan Mode :Normal
STM/AFM:AC-AFM
Clock:833.33 μs
Scan Size:3000 nm
Offset:0
Bias [V]:0
Reference/V:変更しない(校正値入力済)
Filter:1.4 Hz
Loop Gain:16
表面形状のデータ画像について、付属のWin SPM Processingで解析を行い、面粗さを分析するモードを使用した。
また、走査型プローブ顕微鏡「E-sweep」(日立ハイテク社製)を使用した測定方法は以下のようになる。前述した5mm四方に切りだした電子写真感光体のサンプル表面に対してスキャン操作を通じて行い、データ表面形状の解析画像を出力した。表面形状の画像及び画像に付属する表面高さデータを付属のソフトウェアを用いて解析して、測定用に切り出したサンプルの10μm四方を262144(512×512)分割した解像度で高さ情報を取得した。得られた高さ情報をCSVファイルに出力し、計算可能な3次元表面形状データz(x、y)とした。得られたz(x、y)を上述の方法で解析を行い、各サンプルとも3枚分の解析結果を平均することで、Rmkmax、及びLmaxを算出することが可能である。
・「E-sweep」での観察条件
カンチレバー:SI-DF20(背面AL有)K-A102002771(株式会社日立ハイテクフィールディング製)
走査型プローブ顕微鏡:日立ハイテクサイエンス(株)製
測定ユニット :E-sweep
測定モード :DFM(共振モード)形状像
解像度 :Xデータ数 512、Yデータ数 512
測定周波数:127Hz
Qカーブ測定倍率、加振電圧、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなどをカンチレバーの共振状態を最適にできるように調整した。
<各層の膜厚の測定方法>
実施例及び比較例の電子写真感光体の各層の膜厚は、表面層、電荷発生層を除き、渦電流式膜厚計(Fischerscope、フィッシャーインスツルメント製)を用いる方法、又は、単位面積当たりの質量から比重換算する方法で求めた。電荷発生層の膜厚は、感光体の表面に分光濃度計(商品名:X-Rite504/508、X-Rite製)を押し当てて測定したマクベス濃度値と断面SEM画像観察による膜厚測定値から予め取得した校正曲線を用いて、感光体のマクベス濃度値を換算することで測定した。結果を表3に示す。
実施例及び比較例の電子写真感光体の各層の膜厚は、表面層、電荷発生層を除き、渦電流式膜厚計(Fischerscope、フィッシャーインスツルメント製)を用いる方法、又は、単位面積当たりの質量から比重換算する方法で求めた。電荷発生層の膜厚は、感光体の表面に分光濃度計(商品名:X-Rite504/508、X-Rite製)を押し当てて測定したマクベス濃度値と断面SEM画像観察による膜厚測定値から予め取得した校正曲線を用いて、感光体のマクベス濃度値を換算することで測定した。結果を表3に示す。
<初期の転写性の評価>
市販のキヤノン製レーザービームプリンター「i-SENSYS LBP 673Cdw」の改造機を用いた。評価に使用した改造機は、像露光量、帯電ローラーから電子写真感光体の支持体に流れる電流量(以降、総電流とも呼ぶ)、及び帯電ローラーへの印加電圧、転写工程の印加バイアスを、それぞれ調節及び測定ができるように改造した。
また、上記改造機のシアン色用のプロセスカートリッジを改造し、現像位置に電位プローブ(model6000B-8:トレック・ジャパン(株)製)を装着した。次に、電子写真感光体の中央部の電位を表面電位計(model344:トレック・ジャパン(株)製)を使用して表面電位を測定できるようにした。
前記評価機i-SENSYS LBP 673 Cdw用のシアントナーカートリッジと電子写真感光体1~28を常温常湿環境下(25℃、50%RH;以下、N/Nともいう)で24時間放置した。
次に、作製した電子写真感光体の表面電位を測定することで、暗部電位が-500V、明部電位が-100Vになるよう各種条件を調整した。環境下で24時間放置後のトナーカートリッジを上記に取り付け、N/N環境下で左右に余白を50mmずつとり中央部に、2.0%の印字率の画像をA4用紙横方向で30枚まで出力した。用紙は、普通紙CS-680(68g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を用いた。
次に、普通紙CS-680に30mm幅の全ベタ画像を用紙の縦方向に出力し、ベタ画像形成時の出力を停止させて電子写真感光体上の転写残トナーを、透明なポリエステル製の粘着透明テープ(ポリエステルテープ 5511 ニチバン)を用いてテーピングしてはぎ取、捕集しった。転写残トナーの濃度測定は以下の手法で行った。電子写真感光体の表面から剥がした転写残トナーを捕集した透明テープと、新品の透明テープをそれぞれ高白色紙上(GFC081 キヤノン)に貼った。そして、転写残トナー捕集部の透明テープの濃度と、新品の透明テープ部の濃度をそれぞれX-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で5回測定して、測定値の平均値をそれぞれ転写残トナー捕集部の透明テープの濃度をD1、新品の透明テープ部の濃度をD0とした。
測定により得られる差分「D1-D0」を転写残トナーの濃度とした。転写残トナー濃度は、数値が小さいほど転写残トナーが少ないことを意味している。転写残トナーの濃度から、以下のようにして判定した。得られた転写残濃度を以下の基準に基づいてA~Eの5段階でランク付けを行った。ランク付けのうち、A~Dを本発明の効果が表れているとした。結果を表4に示す。
(評価基準)
A:転写残濃度が0.020未満
B:転写残濃度が0.020以上0.040未満
C:転写残濃度が0.040以上0.070未満
D:転写残濃度が0.070以上0.10未満
E:転写残濃度が0.10以上
市販のキヤノン製レーザービームプリンター「i-SENSYS LBP 673Cdw」の改造機を用いた。評価に使用した改造機は、像露光量、帯電ローラーから電子写真感光体の支持体に流れる電流量(以降、総電流とも呼ぶ)、及び帯電ローラーへの印加電圧、転写工程の印加バイアスを、それぞれ調節及び測定ができるように改造した。
また、上記改造機のシアン色用のプロセスカートリッジを改造し、現像位置に電位プローブ(model6000B-8:トレック・ジャパン(株)製)を装着した。次に、電子写真感光体の中央部の電位を表面電位計(model344:トレック・ジャパン(株)製)を使用して表面電位を測定できるようにした。
前記評価機i-SENSYS LBP 673 Cdw用のシアントナーカートリッジと電子写真感光体1~28を常温常湿環境下(25℃、50%RH;以下、N/Nともいう)で24時間放置した。
次に、作製した電子写真感光体の表面電位を測定することで、暗部電位が-500V、明部電位が-100Vになるよう各種条件を調整した。環境下で24時間放置後のトナーカートリッジを上記に取り付け、N/N環境下で左右に余白を50mmずつとり中央部に、2.0%の印字率の画像をA4用紙横方向で30枚まで出力した。用紙は、普通紙CS-680(68g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を用いた。
次に、普通紙CS-680に30mm幅の全ベタ画像を用紙の縦方向に出力し、ベタ画像形成時の出力を停止させて電子写真感光体上の転写残トナーを、透明なポリエステル製の粘着透明テープ(ポリエステルテープ 5511 ニチバン)を用いてテーピングしてはぎ取、捕集しった。転写残トナーの濃度測定は以下の手法で行った。電子写真感光体の表面から剥がした転写残トナーを捕集した透明テープと、新品の透明テープをそれぞれ高白色紙上(GFC081 キヤノン)に貼った。そして、転写残トナー捕集部の透明テープの濃度と、新品の透明テープ部の濃度をそれぞれX-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で5回測定して、測定値の平均値をそれぞれ転写残トナー捕集部の透明テープの濃度をD1、新品の透明テープ部の濃度をD0とした。
測定により得られる差分「D1-D0」を転写残トナーの濃度とした。転写残トナー濃度は、数値が小さいほど転写残トナーが少ないことを意味している。転写残トナーの濃度から、以下のようにして判定した。得られた転写残濃度を以下の基準に基づいてA~Eの5段階でランク付けを行った。ランク付けのうち、A~Dを本発明の効果が表れているとした。結果を表4に示す。
(評価基準)
A:転写残濃度が0.020未満
B:転写残濃度が0.020以上0.040未満
C:転写残濃度が0.040以上0.070未満
D:転写残濃度が0.070以上0.10未満
E:転写残濃度が0.10以上
<耐久後の転写性の評価>
前記<初期転写性の評価>のうち、転写残トナーのテーピング評価をしたあとにN/N環境下で、左右に余白を50mmずつとり中央部に、2.0%の印字率の画像をA4用紙横方向で10000枚まで出力した後、前記<転写性の評価>と同様に転写残トナーについてテーピングによる評価を実施した。得られた転写残濃度を、初期の転写性の評価の転写残濃度から引くことで、耐久後の転写残濃度変化とし、以下のようにランクA~ランクEの5段階でランク付けを行った。ランクA~ランクDを本発明の効果が発揮されていると判断した。結果を表4に示す。
A:転写残濃度変化が0.010未満
B:転写残濃度変化が0.010以上0.020未満
C:転写残濃度変化が0.020以上0.040未満
D:転写残濃度変化が0.050以上0.060未満
E:転写残濃度変化が0.060以上
前記<初期転写性の評価>のうち、転写残トナーのテーピング評価をしたあとにN/N環境下で、左右に余白を50mmずつとり中央部に、2.0%の印字率の画像をA4用紙横方向で10000枚まで出力した後、前記<転写性の評価>と同様に転写残トナーについてテーピングによる評価を実施した。得られた転写残濃度を、初期の転写性の評価の転写残濃度から引くことで、耐久後の転写残濃度変化とし、以下のようにランクA~ランクEの5段階でランク付けを行った。ランクA~ランクDを本発明の効果が発揮されていると判断した。結果を表4に示す。
A:転写残濃度変化が0.010未満
B:転写残濃度変化が0.010以上0.020未満
C:転写残濃度変化が0.020以上0.040未満
D:転写残濃度変化が0.050以上0.060未満
E:転写残濃度変化が0.060以上
<濃度ムラの評価>
次に、耐久後転写性の評価を行ったものとは別個体の電子写真感光体を改造機に装着し、N/N環境下において、左右に余白を50mmずつとり中央部に、2.0%の印字率の画像をA4用紙横方向で30枚まで出力した。用紙は、普通紙CS-680(68g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を用いた。その後、ハーフトーン(20H)画像を形成し、この画像の濃度ムラについて以下の基準に基づき評価した。用紙は、普通紙CS-680(68g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を用いた。なお、20H画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hをベタ白(非画像)とし、FFHをベタ黒(全面画像)とするときのハーフトーン画像である。
濃度ムラの評価基準としては、以下の基準により評価した。濃度測定は20箇所行い、最大値と最小値の濃度差の値(濃度一様性とする。)から、以下のようにして判定した。なお、濃度はX-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で測定した。結果を表4に示す。
(評価基準)
A:濃度一様性が0.04未満
B:濃度一様性が0.04以上0.10未満
C:濃度一様性が0.10以上0.20未満
D:濃度一様性が0.20以上0.30未満
E:濃度一様性が0.30以上
次に、耐久後転写性の評価を行ったものとは別個体の電子写真感光体を改造機に装着し、N/N環境下において、左右に余白を50mmずつとり中央部に、2.0%の印字率の画像をA4用紙横方向で30枚まで出力した。用紙は、普通紙CS-680(68g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を用いた。その後、ハーフトーン(20H)画像を形成し、この画像の濃度ムラについて以下の基準に基づき評価した。用紙は、普通紙CS-680(68g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を用いた。なお、20H画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hをベタ白(非画像)とし、FFHをベタ黒(全面画像)とするときのハーフトーン画像である。
濃度ムラの評価基準としては、以下の基準により評価した。濃度測定は20箇所行い、最大値と最小値の濃度差の値(濃度一様性とする。)から、以下のようにして判定した。なお、濃度はX-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で測定した。結果を表4に示す。
(評価基準)
A:濃度一様性が0.04未満
B:濃度一様性が0.04以上0.10未満
C:濃度一様性が0.10以上0.20未満
D:濃度一様性が0.20以上0.30未満
E:濃度一様性が0.30以上
本実施形態の開示は、以下の構成を含む。
(構成1)
結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを特徴とする電子写真感光体。
(構成2)
前記表面層の膜厚が、0.5μm以上2.0μm以下である、
前記粒子の個数基準の平均一次粒径が、80nm~350nmである、
構成1に記載の電子写真感光体。
(構成3)
前記表面層に占める前記結着樹脂の体積に対する前記表面層に占める前記粒子の総体積の比の値が、1.0以上3.0以下である、構成1又は2に記載の電子写真感光体。
(構成4)
前記最大値Rmkmaxが、下記式(i)’を満たす、
30≦Rmkmax≦60 ・・・(i)’
構成1~3いずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成5)
前記算出長さLmaxが、下記式(ii)’を満たす、
100≦Lmax≦400 ・・・(ii)’
構成1~4のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成6)
前記表面層が、前記粒子として、個数基準の平均一次粒径が異なる無機粒子A及び無機粒子Bを含有し、
該無機粒子Aの個数基準の平均一次粒径をDA[nm]とし、該無機粒子Bの個数基準の平均一次粒径をDB[nm]としたとき、該DA及び該DBが、下記式(iii)及び(iv)を満たす、
1.2≦DA/DB≦4.0 ・・・(iii)
80≦DA≦350 ・・・(iv)
構成1~5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成7)
前記無機粒子Aが、シリカ粒子である、構成6に記載の電子写真感光体。
(構成8)
前記結着樹脂が、重合性官能基を有する重合性単量体を含有する組成物の重合物であり、
該組成物が、該重合性単量体として、重合性官能基の数が6以上の重合性単量体Aを含有する、構成1~7のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成9)
前記重合性単量体Aが、重合性官能基の数が6以上の(メタ)アクリルモノマーである構成8に記載の電子写真感光体。
(構成10)
構成1~9のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段及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、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在であるプロセスカートリッジ。
(請求項11)
構成1~9のいずれか1項に記載の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真装置。
(構成1)
結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを特徴とする電子写真感光体。
(構成2)
前記表面層の膜厚が、0.5μm以上2.0μm以下である、
前記粒子の個数基準の平均一次粒径が、80nm~350nmである、
構成1に記載の電子写真感光体。
(構成3)
前記表面層に占める前記結着樹脂の体積に対する前記表面層に占める前記粒子の総体積の比の値が、1.0以上3.0以下である、構成1又は2に記載の電子写真感光体。
(構成4)
前記最大値Rmkmaxが、下記式(i)’を満たす、
30≦Rmkmax≦60 ・・・(i)’
構成1~3いずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成5)
前記算出長さLmaxが、下記式(ii)’を満たす、
100≦Lmax≦400 ・・・(ii)’
構成1~4のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成6)
前記表面層が、前記粒子として、個数基準の平均一次粒径が異なる無機粒子A及び無機粒子Bを含有し、
該無機粒子Aの個数基準の平均一次粒径をDA[nm]とし、該無機粒子Bの個数基準の平均一次粒径をDB[nm]としたとき、該DA及び該DBが、下記式(iii)及び(iv)を満たす、
1.2≦DA/DB≦4.0 ・・・(iii)
80≦DA≦350 ・・・(iv)
構成1~5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成7)
前記無機粒子Aが、シリカ粒子である、構成6に記載の電子写真感光体。
(構成8)
前記結着樹脂が、重合性官能基を有する重合性単量体を含有する組成物の重合物であり、
該組成物が、該重合性単量体として、重合性官能基の数が6以上の重合性単量体Aを含有する、構成1~7のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(構成9)
前記重合性単量体Aが、重合性官能基の数が6以上の(メタ)アクリルモノマーである構成8に記載の電子写真感光体。
(構成10)
構成1~9のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段及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、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在であるプロセスカートリッジ。
(請求項11)
構成1~9のいずれか1項に記載の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真装置。
100 電子写真装置
a、b、c、d 画像形成部
1a、1b、1c、1d 電子写真感光体
2a、2b、2c、2d 帯電ローラー
3a、3b、3c、3d 露光手段
4a、4b、4c、4d 現像手段
5a、5b、5c、5d 除電手段
41a、41b、41c、41d 現像ローラー
10 中間転写ベルト
11 駆動ローラー
12 張架ローラー
13 対向ローラー
14a、14b、14c、14d 金属ローラー
15 2次転写ローラー
17 ベルトクリーニング手段
30 定着手段
50 給紙手段
P 転写材
101 支持体
102 下引き層
103 電荷発生層
104 電荷輸送層
105 表面層
106 粒子A
107 粒子B
108 結着樹脂
a、b、c、d 画像形成部
1a、1b、1c、1d 電子写真感光体
2a、2b、2c、2d 帯電ローラー
3a、3b、3c、3d 露光手段
4a、4b、4c、4d 現像手段
5a、5b、5c、5d 除電手段
41a、41b、41c、41d 現像ローラー
10 中間転写ベルト
11 駆動ローラー
12 張架ローラー
13 対向ローラー
14a、14b、14c、14d 金属ローラー
15 2次転写ローラー
17 ベルトクリーニング手段
30 定着手段
50 給紙手段
P 転写材
101 支持体
102 下引き層
103 電荷発生層
104 電荷輸送層
105 表面層
106 粒子A
107 粒子B
108 結着樹脂
Claims (11)
- 結着樹脂及び粒子を含有する表面層を有する電子写真感光体であって、
該表面層に占める該結着樹脂の体積に対する該表面層に占める該粒子の総体積の比の値が、0.50以上3.0以下であり、
該表面層の表面を走査型プローブ顕微鏡で測定することにより得られる、平均局所高低差Rmkの最大値Rmkmax[nm]及び該最大値Rmkmaxを取るときの算出長さLmax[nm]が、下記式(i)及び(ii)を満たす、
30≦Rmkmax≦70 ・・・(i)
100≦Lmax≦500 ・・・(ii)
ことを特徴とする電子写真感光体。 - 前記表面層の膜厚が、0.5μm以上2.0μm以下であり、
前記粒子の個数基準の平均一次粒子径が80nm以上350nm以下である、
請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記表面層に占める前記結着樹脂の体積に対する該表面層に占める前記粒子の総体積の比の値が、1.0以上3.0以下である、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記最大値Rmkmaxが、下記式(i)’を満たす、
30≦Rmkmax≦60 ・・・(i)’
請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記算出長さLmaxが、下記式(ii)’を満たす、
100≦Lmax≦400 ・・・(ii)’
請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記表面層が、前記粒子として、個数基準の平均一次粒径が異なる無機粒子A及び無機粒子Bを含有し、
該無機粒子Aの個数基準の平均一次粒径をDA[nm]とし、該無機粒子Bの個数基準の平均一次粒径をDB[nm]としたとき、該DA及び該DBが、下記式(iii)及び(iv)を満たす、
1.2≦DA/DB≦4.0 ・・・(iii)
80≦DA≦350 ・・・(iv)
請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記無機粒子Aが、シリカ粒子である、請求項6に記載の電子写真感光体。
- 前記結着樹脂が、重合性官能基を有する重合性単量体を含有する組成物の重合物であり、
該組成物が、該重合性単量体として、重合性官能基の数が6以上の重合性単量体Aを含有する、請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記重合性単量体Aが、重合性官能基の数が6以上の(メタ)アクリルモノマーである、請求項8に記載の電子写真感光体。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段及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、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在であるプロセスカートリッジ。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真装置。
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