JP4070059B2

JP4070059B2 - 電子写真用感光体および画像形成方法並びに装置

Info

Publication number: JP4070059B2
Application number: JP2000067011A
Authority: JP
Inventors: 剛男山口; 治雄飯村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2001255677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
乾式二成分あるいは一成分現像剤を用いた電子写真装置において、転写性に優れて異常画像の発生がなく、高解像で耐久性に優れる電子写真用感光体とこれを用いた画像形成装置を提供する。
複写機、プリンター、ファクシミリに応用される。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスに用いられている有機感光体(ＯＰＣ)は無機感光体に比べ、毒性が低く、軽量，可撓性，生産性に優れ、電子写真用感光体のほとんどが有機感光体として実用に供されるようになった。これらの感光体は、電荷発生機能を有する層(ＣＧＬ)と電荷輸送機能を有する層(ＣＴＬ)に機能分離をした積層型構成のものが主流となっている。これは積層型感光体が機械的強度に富み、厚膜の設計が可能なＣＴＬを感光体表面に配することにより、プロセスに供せられた時に充分な耐久性を感光体に保持させることが可能となるからである。
【０００３】
しかしながら近年の高画質化の動きとして、より高精細な潜像を形成するために、ＣＴＬの薄膜化が望まれており、同時に従来以上の寿命を有する高耐久化も要求されている。そこで、例えば特開平５−３０７２６７号公報や特開平8-262941号公報では感光体表面にフッ素系樹脂微粒子を含有させ、該感光体の平均表面粗さを規定し、クリーニング性を改良した感光体が提案されている。さらに、特開平７−３１９２１３号公報では臨界表面張力が一定値以下の物質で表面処理した微粒子を用いた感光体の出願がなされている。しかしながら、これらの感光体はいずれも、感光体表面を表面自由エネルギーの制御により低摩耗化を計ったものであり、潜像形成時に照射光の散乱や屈折などによって高精細な潜像形成が行えないという問題が残っており、仮にクリーニング性，耐久性等が改良されていても、今後実用化される１２００ｄｐｉ以上の高精細な画像には対応しておらず、未だ実用的に満足できるものでは無かった。
【０００４】
上記の画像形成工程において、特にトナー像の転写工程は画質に大きな影響を及ぼす。近年、高画質化のために、転写工程では接触式のローラ転写、ベルト転写が使用されるようになってきた。これらの転写方式は、転写に必要な部分にのみ電荷を与えることができるので、トナー飛散によるエッジ形状の乱れを生じさせにくい。しかし、この方式は感光体上のトナー像が転写体に押し付けられるため、感光体上にトナーが残留する画像の中抜け現象が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ローラ転写、ベルト転写を用いた場合にも画像不良が無く、良好な画像を得ることができる電子写真用感光体、並びに画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らは、転写特性に重要な影響を及ぼす電子写真用トナーと電子写真用感光体との非静電的付着力に着目して、画像不良との関係を検討した。その結果、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、電子写真用感光体の感光層にはロックウェル硬度が１００以上のオレフィン／マレイミド共重合体からなる非結晶性熱可塑性共重合体の樹脂微粒子を含有し、当該樹脂微粒子の添加量が結着樹脂に対して０．０１〜４９重量％の範囲であり、当該樹脂微粒子の平均粒径が０．０１〜２μｍの範囲であり、かつ該電子写真用感光体の感光層を構成する結着樹脂と当該樹脂微粒子の屈折率の差が絶対値で０．１以下であることを特徴とする電子写真用感光体である。
【０００８】
本発明の電子写真用感光体は、該電子写真用感光体の最表層を構成する当該結着樹脂がポリカーボネート系樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の画像形成方法は、感光体上に静電潜像を形成する潜像形成工程、該感光体上の潜像上にトナー像を形成する現像工程、形成されたトナー像を転写体上に転写する転写工程を有する画像形成方法において、上記の電子写真用感光体を使用することを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、該感光体上の潜像上にトナー像を形成する現像手段、形成されたトナー像を転写体上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、上記の電子写真用感光体を使用することを特徴とする。
【００１２】
（作用）
転写は、電界による静電気力でトナーを感光体から転写体上に移動させる。転写特性は、トナーの静電的付着力と非静電的付着力を合わせた付着力と、電界による静電気力の力関係で決定されるので、トナーの付着力制御は転写設計の重要な要素になる。
【００１３】
ローラ転写、ベルト転写を用いた場合、感光体上のトナー像が転写体に押し付けられると、反作用により該トナーが感光体上に押し固められて、トナーと感光体間の付着力およびトナー粒子／トナー粒子間付着力が大きくなり、トナーが転写体に転写されることなく感光体上に残留しやすくなる。この現象は、特に圧力がかかりやすい細線部の中心に起こり易く、画像の中抜けが発生する。このため、画像の中抜けを改善するためには、トナーと感光体間の付着力およびトナー粒子／トナー粒子間付着力または感光体と転写体間にかかる圧力を低減させることが必要である。
【００１４】
トナーと感光体間の付着力の内、静電的付着力はトナーの帯電量に依存し、帯電量を下げることによって低減することができる。しかし、トナーの帯電量が小さすぎると、電界による静電気力でトナーを転写させることができなくなる。
【００１５】
このため、本発明者らは、トナーと感光体間の付着力の内、非静電的付着力に着目して、画像不良との関係を検討した。この結果、本発明ではロックウェル硬度が１００以上の樹脂微粒子を適量該感光層中に添加することによって達成した。この理由は現状明らかでないが、感光層の結着樹脂と異なる樹脂微粒子を添加したことでトナー粒子の当該感光層表面に対する接触状態が変化したためと考えている。
【００１６】
本発明で用いる感光層添加用樹脂微粒子としては、硬度及び屈折率の点からオレフィン−マレイミド共重合体樹脂を挙げることができる。これらの素材は結着樹脂であるポリカーボネート樹脂に占める量は０．０１〜４９重量％、好ましくは０．０５〜３５重量％である。また、当該樹脂微粒子の粒径は０．０１〜２μｍが望ましく、さらに０．０２〜１μｍのものが好適である。この素材をターボミルあるいはジェットミルのような物理的な粉砕装置を用いて粉砕・分級したものや、あるいは分散重合、乳化重合、縣濁重合など化学的重合法により、微粒化したものを用いることができる。
【００１７】
本発明における該感光層を構成する結着剤の役割は、他の電子写真方式においても共通した部分もあり、電荷輸送材料を分子状に分散して転写電位の低下を防ぐことも担っている。この点については、ポリカーボネート樹脂は従来の実績からも当該電子写真感光体の結着樹脂として妥当な特性を有しているものと判断される。
【００１８】
本発明で用いるその他の構成材料としては、有機正孔移動物質としては分子中にトリフェニルアミン部位を有する化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、オキサジアゾール化合物、カルバゾール基を含む化合物、ピラゾリン系化合物、スチリル系化合物、ブタジエン系化合物、線状の主鎖がＳｉよりなるポリシラン化合物、ポリビニルカルバゾール等高分子ドナー化合物が挙げられる。
【００１９】
また、本発明で用いることができる電荷発生顔料としては、例えばＸ型の無金属フタロシアニン、π型の無金属フタロシアニン、τ型の無金属フタロシアニン、ε型の銅フタロシアニン、α型チタニルフタロシアニン、β型チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料やジスアゾ・トリスアゾ系顔料、アントラキノン系顔料、多環キノン系顔料、インジゴ顔料、ジフェニルメタン、トリメチルメタン系顔料、シアニン系顔料、キノリン系顔料、ベンゾフェノン、ナフトキノン系顔料、ペリレン顔料、フルオレノン系顔料、スクアリリウム系顔料、アズレニウム系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、ポルフィリン系顔料が使用できる。前記有機アクセプタ性化合物と組み合わせて使用が可能なこれら電荷発生顔料の感光層全体に占める量は０．１〜４０重量％、好ましくは０．３〜２５重量％が適当である。
【００２０】
本発明に利用される有機正孔輸送物質としては公知のものが利用でき、例えば分子中にトリフェニルアミン部位を有する化合物、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、オキサジアゾール系化合物、カルバゾール系化合物、ピラゾリン系化合物、スチリル系化合物、ブタジエン系化合物、線状の主鎖がＳｉよりなるポリシラン系化合物、ポリビニルカルバゾール等高分子ドナー性化合物等が挙げられる。感光層全体に占める該正孔輸送物質の量は、１０重量％以上、好ましくは２０〜６０重量％が適当である。
【００２１】
本発明で用いることができる導電性基体としては、公知のものが利用でき、アルミニウム、ニッケル、銅、ステンレス等の金属板、金属ドラムまたは金属箔、アルミニウム、酸化錫、ヨウ化銅の薄膜を塗布または貼付したプラスチックフィルムあるいはガラス等が挙げられる。
【００２２】
本発明の感光体では帯電性を改良する目的で感光層と導電性基体の間に下引き層を設けることができる。これらの材料としては前記結着剤材料の他に、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリビニルピロリドン等公知のものが利用できる。
【００２３】
本発明の感光体をつくるには、前記の材料を有機溶媒中に溶解または、ボールミル、超音波等で分散して調整した感光層形成液を浸漬法やブレード塗布、スプレー塗布等の公知の方法で基体上に塗布し感光層を形成・乾燥した後に、該保護層を上記の公知の方法により形成すればよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［実施例］
以下本発明を実施例により説明するが、これにより本発明の態様が限定されるものではない。
【００２５】
実施例１
無金属フタロシアニン顔料１重量部とシクロヘキシリデンビスフェノールポリカーボネート樹脂１重量部，テトラヒドロフラン18重量部をボールミリングした後、この液を厚さ２mmのアルミニウム板上にブレード塗布し加熱乾燥して約０．３μmの電荷発生層を形成した。さらに、電荷発生層と同じポリカーボネート樹脂組成を５４重量％とし、下記構造式で表されるヒドラゾン系正孔輸送材料が１３重量％、東ソー製オレフィン−マレイミド共重合体樹脂をターボミルにて粉砕・分級し得られた微粒子が樹脂に対して３０重量％となるよう樹脂溶液、正孔輸送剤、樹脂微粒子を各々加え、感光体の電荷輸送層塗布液を作製し、前記電荷発生層上に塗布・乾燥し、積層型感光体を作製した。本感光体に対して以下の測定を実施した。
【００２６】
【化１】
【００２７】
（摩耗測定）
本感光体に対して、テーバ摩耗試験器(Tabor社製、ロータリーアブレージョンテスター)を用い、フェルト製摩耗輪(ＴＳ-５)を使用し、荷重１Ｋｇにて３０００回転のストレスを与え、試験前後のサンプルの重量変化を測定し、耐摩耗性を評価した。結果を表１に示す。
【００２８】
（解像性試験）
本発明の電子写真用感光体を、改造した複写機（リコー製ＩｍａｇｉｏＭＦ２００）を用い、潜像形成用露光ビームの有効径が感光体表面で５０×５０μｍのものを用い、推定６０μｍ幅のライン画像を形成し、平均粒径７．５μｍの二成分現像剤を用いて現像し、形成されたトナー層の幅をＣＣＤ顕微鏡で観察して感光体表面の画質評価を行った。試験結果を表１に示す。なお表１において複写試験欄の符号は、それぞれ以下の状態を表す。
【００２９】
（異常画像試験）
上記各実施例、比較例の電子写真用トナーを、複写機（リコー製ＩｍａｇｉｏＭＦ２００）用のキャリヤと、トナー濃度が５．０重量％となるように配合して二成分現像剤を作製した。該現像剤を用い、複写機（リコー製ＩｍａｇｉｏＭＦ２００）を使用して、紙上における画質評価を行った。試験結果を表１に示す。なお表１において複写試験欄の符号は、それぞれ以下の状態を表す。
○：中抜け無し
×：中抜け有り
【００３０】
実施例２〜５
樹脂微粒子の粒径あるいは添加量を表１のように変えた以外は、実施例１と同様に感光体を作製しその特性を評価した。表１の結果が得られた。
【００３１】
比較例１
実施例１の感光体において樹脂微粒子を添加しなかった以外は、実施例１と同様の方法で特性を評価し、表１の結果が得られた。
【００３２】
比較例２
実施例１の感光体において樹脂微粒子としてポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる微粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法で特性を評価し、表１の結果が得られた。
【００３３】
比較例３
実施例１の感光体において樹脂微粒子としてフッ化ビニリデン樹脂からなる微粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法で特性を評価し、表１の結果が得られた。
【００３４】
比較例４
実施例１の感光体において樹脂微粒子の粒径を表１のように変えた以外は、実施例１と同様の方法で特性を評価し、表１の結果が得られた。
【００３５】
比較例５
実施例１の感光体において樹脂微粒子の添加量を表１のように変えた以外は、実施例１と同様の方法で特性を評価し、表１の結果が得られた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１の結果より、フッ素系樹脂を用いた場合や樹脂微粒子粒径が大きい場合の比較例では解像性が劣ったり、あるいは耐摩耗性特性が劣化することが判明した。加えて、樹脂微粒子添加量が過剰になると、かえって摩耗性が低下し、また添加剤による反射成分の増加に起因すると予想される解像度の低下傾向が確認された。
【００３８】
これに対して、本実施例１〜５で使用したような樹脂微粒子を添加量が０．０２〜３５重量％、平均粒径が０．０２〜２．０μｍで使用すると、いずれも中抜け画像が発生せず、高解像で耐摩耗性に富む感光体を作製することができ、良好な複写画像を形成することができた。
【００３９】
参考例１
無金属フタロシアニン顔料１重量部とシクロヘキシリデンビスフェノールポリカーボネート樹脂１重量部、テトラヒドロフラン18重量部をボールミリングした後、この液を厚さ２mmのアルミニウム板上にブレード塗布し加熱乾燥して約０．３μmの電荷発生層を形成した。さらに、電荷発生層と同じポリカーボネート樹脂組成を５４重量％とし、実施例１で用いたヒドラゾン系正孔輸送材料が１３重量％、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂(例えば、電気化学工業社製デンカＡＳ、川崎製鉄製ルブリコンプなど)をターボミルにて粉砕・分級し得られた微粒子が樹脂に対して２０重量％となるよう樹脂溶液、正孔輸送剤、樹脂微粒子を各々加え、感光体の電荷輸送層塗布液を作製し、前記電荷発生層上に塗布・乾燥し、積層型感光体を作製した。本感光体に対して上記の測定を実施した。結果を表２に示す。
【００４０】
参考例２〜５
樹脂微粒子の粒径あるいは添加量を表２のように変えた以外は、参考例１と同様に感光体を作製しその特性を評価した。表２の結果が得られた。
【００４１】
比較例６
参考例３の感光体において樹脂微粒子の粒径を表２のように変えた以外は、実施例８と同様の方法で特性を評価し、表２の結果が得られた。
【００４２】
比較例７
参考例３の感光体において樹脂微粒子の添加量を表２のように変えた以外は、参考例３と同様の方法で特性を評価し、表２の結果が得られた。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２の結果より、表１と同様に樹脂微粒子粒径が大きい場合や樹脂微粒子添加量が過剰になると、かえって摩耗性が低下したり、あるいは添加剤による反射成分の増加に起因すると予想される解像度の低下傾向が確認された。
【００４５】
これに対して、本参考例１〜５で使用したような樹脂微粒子を添加量が０．０２〜３５重量％、平均粒径が０．０２〜２．０μｍで使用すると、いずれも中抜け画像が発生せず、高解像で耐摩耗性に富む感光体を作製することができ、良好な複写画像を形成することができた。
【００６３】
【発明の効果】
本願発明によると、樹脂微粒子を感光層中に添加するという簡便な方法で、機械的耐久性に優れかつ高解像・高画質の電子写真用感光体を提供することが可能となる。

Claims

電子写真用感光体の感光層にはロックウェル硬度が１００以上のオレフィン／マレイミド共重合体からなる非結晶性熱可塑性共重合体の樹脂微粒子を含有し、当該樹脂微粒子の添加量が結着樹脂に対して０．０１〜４９重量％の範囲であり、当該樹脂微粒子の平均粒径が０．０１〜２μｍの範囲であり、かつ該電子写真用感光体の感光層を構成する結着樹脂と当該樹脂微粒子の屈折率の差が絶対値で０．１以下であることを特徴とする電子写真用感光体。
請求項１において、該電子写真用感光体の最表層を構成する当該結着樹脂がポリカーボネート系樹脂であることを特徴とする電子写真用感光体。
感光体上に潜像を形成する潜像形成工程、該感光体の潜像上にトナー像を形成する現像工程、形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写工程を有する画像形成方法において、請求項１又は請求項２のいずれかに記載された電子写真用感光体を用いることを特徴とする画像形成方法。
感光体上に潜像を形成する潜像形成工程、該感光体の潜像上にトナー像を形成する現像工程、形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写工程を有する画像形成装置において、請求項１又は請求項２のいずれかに記載された電子写真用感光体を用いることを特徴とする画像形成装置。