JP4526032B2 - 画像形成装置、画像形成方法及び画像形成装置用プロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成装置、画像形成方法及び画像形成装置用プロセスカートリッジ Download PDF

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Description

本発明は耐剥離摩耗性が高く、均一な高弾性を有し、且つ電気的特性が良好な表面感光層を用いることにより、高耐久性を有し、かつ長期間にわたり高画質化を実現した電子写真感光体に関する。また、それらの長寿命、高性能感光体を使用した画像形成方法、画像形成装置及び画像形成装置用プロセスカートリッジに関する。
近年、有機感光体(OPC)は良好な性能、様々な利点から、無機感光体に換わり複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ及びこれらの複合機に多く用いられている。その理由としては、例えば(1)光吸収波長域の広さ及び吸収量の大きさ等の光学特性、(2)高感度、安定な帯電特性等の電気的特性、(3)材料の選択範囲の広さ、(4)製造の容易さ、(5)低コスト、(6)無毒性、等が挙げられる。
最近、画像形成装置の小型化から感光体の小径化が進み、機械の高速化やメンテナンスフリーの動きも加わり感光体の高耐久化が切望されるようになってきた。有機感光体は、表面層が低分子電荷輸送材料と不活性高分子を主成分としているため一般に柔らかく、電子写真プロセスにおいて繰り返し使用された場合、現像システムやクリーニングシステムによる機械的な負荷により摩耗が発生しやすいという欠点を有している。加えて高画質化の要求からトナー粒子の小粒径化に伴いクリーニング性を上げる目的でクリーニングブレードのゴム硬度の上昇と当接圧力の上昇が余儀なくされ、このことも感光体の摩耗を促進する要因となっている。この様な感光体の摩耗は、感度の劣化、帯電性の低下などの電気的特性を劣化させ、画像濃度低下、地肌汚れ等の異常画像の原因となる。また摩耗が局所的に発生した傷は、クリーニング不良によるスジ状汚れ画像をもたらす。現状では感光体の寿命はこの摩耗や傷が律速となり、交換に至っている。
感光体の高耐久化には前述の摩耗量を低減することが第一の課題である。感光層の耐摩耗性を改良する技術としては、(1)表面層に硬化性バインダーを用いたもの(例えば、特許文献1参照。)、(2)高分子型電荷輸送物質を用いたもの(例えば、特許文献2参照。)、(3)表面層に無機フィラーを分散させたもの(例えば、特許文献3参照。)等が挙げられる。これらの技術の内、(1)の硬化性バインダーを用いたものは、電荷輸送物質との相溶性が悪いためや重合開始剤、未反応残基などの不純物により残留電位が上昇し画像濃度低下が発生し易い傾向がある。また、(2)の高分子型電荷輸送物質を用いたものは、ある程度の耐摩耗性向上が可能であるものの、有機感光体に求められている耐久性を十二分に満足させるまでには至っていない。
また、高分子型電荷輸送物質は材料の重合、精製が難しく高純度なものが得にくいため材料間の電気的特性が安定しにくい。更に塗工液が高粘度となる等の製造上の問題を起こす場合もある。(3)の無機フィラーを分散させたものは、通常の低分子電荷輸送物質を不活性高分子に分散させた感光体に比べ高い耐摩耗性が発揮されるが、無機フィラー表面に存在するトラップにより残留電位が上昇し、画像濃度低下が発生し易い傾向にある。また、感光体表面の無機フィラーとバインター樹脂の凹凸が大きい場合には、クリーニング不良が発生し、トナーフィルミングや画像流れの原因となることがある。これら(1)、(2)、(3)の技術では、有機感光体に求められる電気的な耐久性、機械的な耐久性をも含めた総合的な耐久性を十二分に満足するには至っていない。
更に、(1)の電気特性を改良するために導電性フィラーを含有させた保護層の技術が特許文献4に記載されている。この感光体は繰り返し使用による残留電位の上昇は抑えられるものの、保護層の抵抗が低くなることから高湿環境での解像度低下や画像流れが発生しやすいという傾向がある。
これらに換わる感光層の耐摩耗技術として、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送剤、及びバインダー樹脂を含有させて硬化させた電荷輸送層を設けることが知られており(例えば、特許文献5参照。)、このバインダー樹脂には、炭素−炭素二重結合を有し、上記電荷輸送剤に対して反応性を有するものと、上記二重結合を有せず反応性を有しないものが含まれる。
この感光体は耐摩耗性と良好な電気的特性を両立しており注目されるが、バインダー樹脂として反応性を有しないものを使用した場合においては、バインダー樹脂と、上記モノマーと電荷輸送剤との反応により生成した硬化物との相溶性が悪く、架橋表面層中で相分離が生じ、局部的に耐摩耗性の低い部分ができ、これが感光体表面の傷やトナー外添剤及び紙粉の固着が発生する原因となる場合がある。この固着がさらに進行するとトナーフィルミングをもたらし、光透過の不均一性から画像部の白抜けが発生する恐れがある。また、この場合バインダー樹脂がモノマーの硬化を妨げるほか、この感光体において使用される上記モノマーとして具体的に記載されているものは2官能性のものであり、この2官能性モノマーでは官能基数が少なく充分な架橋密度が得られず、これらのことから耐摩耗性の点では未だ満足するには至らなかった。また、反応性を有するバインダーを使用した場合においても、上記モノマーおよび上記したバインダー樹脂に含有される官能基数の低さから、上記電荷輸送物質の結合量と架橋密度との両立は難しく、電気特性及び耐摩耗性も充分とはいえないものであった。
また、同一分子内に二つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を硬化した化合物を含有する感光層も知られている(例えば、特許文献6参照。)。この感光層は架橋結合密度を高められるため、高い硬度を有するが、嵩高い正孔輸送性化合物が二つ以上の連鎖重合性官能基を有するため、硬化物中歪みが生じ硬化反応が不均一になりやすい。このため外部応力に対する復元力が局部的に低下し、長期間の繰り返し使用にあたりキャリア付着などの応力によりクラックや傷が発生しやすい場合がある。
一方、上記課題を解決するため、同一分子内に一つだけの連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を硬化した化合物を含有する感光層も知られている(例えば、特許文献7参照)。この感光層は連鎖重合性官能基を一つにすることで硬化物中の歪みを抑制しているが、硬化させたときの内部応力を十分低減させることはできず、摩耗が進むに従って硬化膜が剥離し、充分な耐久性が得られない。
一方、感光体にトナーがフィルミングするという課題が広く知られている。このフィルミング現象に関連するトナーの要因としては、トナーに含まれるワックスが影響し、特に表面ワックス量を規定して感光体へのフィルミングを防止するという技術が知られている。例えば、特許文献8では、トナーが結着樹脂、着色剤及びワックスを含有してなり、トナー表面のワックス露出量が15乃至40重量%であり、さらに、ワックス量をYとした時に、トナー表面のワックス露出量X(重量%)との関係が、40<X×Y<240である静電潜像現像剤が開示されている。
また、特許文献9では、未定着画像を作成し、その未定着画像を23℃、60%RH環境下においてヘキサン中に浸漬させた場合のワックスの溶出量をC(N)、該トナーにより作製した未定着画像を100℃で2分加熱した後、23℃、60%RH環境下においてヘキサン中に浸漬させた場合のワックスの溶出量をC(H)とした場合、1.10
≦C(H)/C(N)≦5.00の関係が成り立つ非磁性一成分接触現像用トナーが開示されている。特許文献10では、結着樹脂が結晶性ポリエステル(樹脂A)と非晶質ポリエステル及び/又は非晶質ポリエステルポリアミド(樹脂B)とを主成分とする結着樹脂を含有し、トナー表面の高温オフセット向上のためのワックス露出量が15〜40重量%である電子写真用トナーが開示されている。
また、特許文献11〜15では、トナーの表面ワックス量が、感光体へのフィルミングに影響するため、トナーの表面ワックス量を適宜規定している。
特開昭56−48637号公報 特開昭64−1728号公報 特開平4−281461号公報 特開2002−6526号公報 特許第3194392号公報 特開2000−66425号公報 特開2004−302451号公報
特開2003−131416号公報 特開2003−207925号公報 特開2003−270852号公報 特開平8−082952号公報 特開平8−194329号公報 特開平10−207116号公報 特開2003−057983号公報 特開2001−194823号公報
本発明の課題は、耐剥離摩耗性が高く、かつ、トナーのフィルミイングによる画像劣化を抑制し、長期間にわたり高画質化を実現した電子写真感光体及びトナーを使用した画像形成装置を提供することにある。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、(1)〜(10)記載の画像形成装置並びに(11)記載の画像形成方法、(12)記載の画像形成装置用プロセスカートリッジにより、前記目的が達成できることを発見して本発明を成すに至った。
(1)電子写真感光体に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、電子写真感光体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、電子写真感光体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、記録部材上の可視像を定着させる定着装置と、を備える画像形成装置において、
前記電子写真感光体は、導電性支持体上に少なくとも感光層及び少なくとも電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を光エネルギー照射手段によって硬化させた表面層を順次積層した層構成で、該感光層と該表面層の間に接着層を介しており、該接着層が少なくとも電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーと、それとは別のバインダー樹脂と、1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化させてなるものであり
前記現像装置で使用されるトナーは、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン類、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られたトナーであり、トナー表面近傍におけるワックスの存在量(ワックス量/(ワックス量+樹脂量))が10重量%以下であることを特徴とする画像形成装置。
)前記バインダー樹脂が少なくとも感光層に含有されるバインダー樹脂であることを特徴とする前記(1)に記載の画像形成装置。
)前記バインダー樹脂が少なくともポリカーボネートであることを特徴とする前記
(2)に記載の画像形成装置。
)前記接着層の膜厚は0.05μm以上、5μm以下であることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の画像形成装置。
)前記トナーは、その表面から遊離した遊離量が7〜50%の外添剤を含むことを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の画像形成装置。
)前記画像形成装置において、前記外添剤は、個数平均粒径が80〜500nmの無機微粒子を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
)前記外添剤は、シリカ、酸化チタンから選択される1以上の無機微粒子であることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の画像形成装置。
)前記トナーは、平均円形度が0.93以上であることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の画像形成装置。
)前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の画像形成装置。
10)前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にある前記(1)〜()のいずれかに記載の画像形成装置。
11)前記(1)〜(10)のいずれかに記載の画像形成装置を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
12)前記(1)〜(10)のいずれかに記載の画像形成装置における構成部材を適宜組み合わせて着脱自在に一体化してなることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、表面層が少なくとも電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を光エネルギー照射手段によって硬化した架橋表面層を有する電子写真感光体において、該架橋表面層と感光層の間に接着層を設けることで、剥離摩耗を抑制し、高耐久性を有し、かつ長期間にわたり高画質化を実現する電子写真感光体が達成されるものである。
この理由としては以下の要因が考えられる。
架橋表面層と、感光層の間に接着性を向上させる手段を設けなかった場合、3次元網目構造の発達によって収縮が発生し、内部応力が非常に大きくなる。その結果、摩耗が架橋表面層内部にまで達すると、亀裂が発生し、架橋表面層が感光層から剥離し、一気に摩耗が進む。
本発明の感光体では架橋表面層を設けることで耐摩耗性を向上させるとともに、表面の高硬度化によって低下した接着強度を、接着層を設けることで接着性を向上させることが可能となる。
接着層には電荷輸送層で用いられるバインダー樹脂と架橋表面層で用いられるラジカル重合性モノマー、さらに必要に応じて1官能の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物を混合させた塗工液を電荷輸送層上に塗布し、さらに続けて架橋表面層用塗工液を塗布し、光エネルギー照射手段によって同時に硬化させることで電荷輸送層と架橋表面層を結合させる働きを示すようになる。
その一方で、本感光体の長期的な使用により、接着層に含まれる樹脂が接着層だけにとどまらず、表面層のほうにマイグレードし、表面にトナーがフィルミングしやすくなる傾向がみられた。本発明者らが検討した結果、トナー表面近傍におけるワックスの存在量(ワックス量/(ワックス量+樹脂量))を0.5〜10重量%とすることで、トナーが感光体の表面を削り難くかつフィルミングを防止することが可能となった。
トナー表面近傍とは、トナー表面から0.3μmの範囲内で、トナー表面に露出・非露
出のいずれでもよい。ワックスの存在量を10重量%以下にすることで、トナーの本感光体の表面へのフィルミングを防止することができる。ワックスの存在量が10重量%を越えると、本発明の感光体の表面にトナーが付着し、異常画像が発生しやすくなる。
また、トナー表面近傍におけるワックスの存在量が0.5重量%より少ない場合は、トナーが本感光体の表面を削る効果が強まる場合がある。これは、本感光体の長期的な使用により、接着層に含まれる樹脂が接着層だけにとどまらず、表面層のほうにマイグレードした場合に顕著である。またオイルレス定着においてトナーがオフセットする場合があり好ましくない。
以下、本発明の感光体の最表面層塗布液の構成材料について説明する。
本発明に用いられる電荷輸送性を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーとは、例えばトリアリールアミン、ヒドラゾン、ピラゾリン、カルバゾールなどの正孔輸送性構造、例えば縮合多環キノン、ジフェノキノン、シアノ基やニトロ基を有する電子吸引性芳香族環などの電子輸送構造を有しておらず、且つラジカル重合性官能基を3個以上有するモノマーを指す。このラジカル重合性官能基としては、炭素−炭素2重結合を有し、ラジカル重合可能な基であれば何れでもよい。
これらラジカル重合性官能基としては、例えば、下記に示す1−置換エチレン官能基、1,1−置換エチレン官能基が挙げられる。
(1)1−置換エチレン官能基としては、例えば以下の式10で表わされる官能基が挙げられる。
Figure 0004526032

ただし、式中、X1は、置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基等のアリーレン基、置換基を有していてもよいアルケニレン基、−CO−基、−COO−基、−CON(R10)−基(R10は、水素、メチル基、エチル基等のアルキル基、ベンジル基、ナフチルメチル基、フェネチル基等のアラルキル基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基を表す。)、または−S−基を表わす。)
これらの置換基を具体的に例示すると、ビニル基、スチリル基、2−メチル−1,3−ブタジエニル基、ビニルカルボニル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、ビニルチオエーテル基等が挙げられる。
(2)1,1−置換エチレン官能基としては、例えば以下の式11で表わされる官能基が挙げられる。
Figure 0004526032

(ただし、式中、Yは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基あるいはエトキシ基等のアルコキシ基、−COOR11基(R11は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル、フェネチル基等のアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基、または−CONR1213(R12およびR13は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル基、ナフチルメチル基、あるいはフェネチル基等のアラルキル基、または置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基を表わし、互いに同一または異なっていてもよい。)、また、X2は上記式10のX1と同一の置換基及び単結合、アルキレン基を表わす。ただし、Y,X2の少なくとも何れか一方がオキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基、及び芳香族環である。)
これらの置換基を具体的に例示すると、α−塩化アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、α−シアノエチレン基、α−シアノアクリロイルオキシ基、α−シアノフェニレン基、メタクリロイルアミノ基等が挙げられる。
なお、これらX1,X2、Yについての置換基にさらに置換される置換基としては、例えばハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
これらのラジカル重合性官能基の中では、特にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が有用であり、3個以上のアクリロイルオキシ基を有する化合物は、例えば水酸基がその分子中に3個以上ある化合物とアクリル酸(塩)、アクリル酸ハライド、アクリル酸エステルを用い、エステル反応あるいはエステル交換反応させることにより得ることができる。また、3個以上のメタクリロイルオキシ基を有する化合物も同様にして得ることができる。また、ラジカル重合性官能基を3個以上有する単量体中のラジカル重合性官能基は、同一でも異なっても良い。
電荷輸送性構造を有しない3官能以上の具体的なラジカル重合性モノマーとしては、以下のものが例示されるが、これらの化合物に限定されるものではない。
すなわち、本発明において使用する上記ラジカル重合性モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパンアルキレン変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキシ変性(以後EO変性)トリアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキシ変性(以後PO変性)トリアクリレート、トリメチロールプロパンカプロラクトン変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンアルキレン変性トリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、グリセロールトリアクリレート、グリセロールエピクロロヒドリン変性(以後ECH変性)トリアクリレート、グリセロールEO変性トリアクリレート、グリセロールPO変性トリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ジペンタエリスリトールカプロラクトン変性ヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル化ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル化ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル化ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート(DTMPTA)、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、リン酸EO変性トリアクリレート、2,2,5,5,−テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートなどが挙げられ、これらは単独又は2種類以上を併用しても差し支えない。
また、本発明に用いられる電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーとしては、架橋表面層中に緻密な架橋結合を形成するために官能基割合(分子量/官能基数)が250以下が望ましい。官能基割合が250より大きい場合、架橋表面層は柔らかく、耐摩耗性が幾分低下するため、上記例示したモノマー等中、EO、PO、カプロラクトン等の変性基を有するモノマーにおいては、極端に長い変性基を有するものを単独で使用することは好ましくはない。また、表面層に用いられる電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーの成分割合は、架橋表面層全量に対し20〜80重量%、好ましくは30〜70重量%であり、実質的には塗工液固形分中の3官能以上のラジカル重合性モノマーの割合に依存する。モノマー成分が20重量%未満では架橋表面層の3次元架橋結合密度が少なく、従来の熱可塑性バインダー樹脂を用いた場合に比べ飛躍的な耐摩耗性向上が達成されない。また、80重量%を超えると電荷輸送性化合物の含有量が低下し、電気的特性の劣化が生じる。使用されるプロセスによって要求される耐摩耗性や電気特性が異なるため一概には言えないが、両特性のバランスを考慮すると30〜70重量%の範囲が最も好ましい。
本発明に用いられる1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とは、例えばトリアリールアミン、ヒドラゾン、ピラゾリン、カルバゾールなどの正孔輸送性構造、例えば縮合多環キノン、ジフェノキノン、シアノ基やニトロ基を有する電子吸引性芳香族環などの電子輸送構造を有しており、且つ1個のラジカル重合性官能基を有する化合物を指す。このラジカル重合性官能基としては、上記式10又は式11で示される官能基が挙げられる。さらに具体的には、先のラジカル重合性モノマーで示したものが挙げられ、特にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が有用である。また、電荷輸送性構造としてはトリアリールアミン構造が効果が高く、中でも下記一般式(1)又は(2)の構造で示される化合物を用いた場合、感度、残留電位等の電気的特性が良好に持続される。
Figure 0004526032
Figure 0004526032
(式中、R1は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、−COOR7(R7は水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基又は置換基を有してもよいアリール基)、ハロゲン化カルボニル基若しくはCONR89(R8及びR9は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい)を表わし、Ar1、Ar2は置換もしくは未置換のアリーレン基を表わし、同一であっても異なってもよい。Ar3、Ar4は置換もしくは未置換のアリール基を表わし、同一であっても異なってもよい。Xは単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表わす。Zは置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル2価基、アルキレンオキシカルボニル2価基を表わす。m、nは0〜3の整数を表わす。)
以下に、一般式(1)、(2)の具体例を示す。
前記一般式(1)、(2)において、R1の置換基中、アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基が、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等がそれぞれ挙げられ、これらは、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等により置換されていても良い。
1の置換基のうち、特に好ましいものは水素原子、メチル基である。
置換もしくは未置換のAr3、Ar4はアリール基であり、アリール基としては縮合多環式炭化水素基、非縮合環式炭化水素基及び複素環基が挙げられる。
該縮合多環式炭化水素基としては、好ましくは環を形成する炭素数が18個以下のもの、例えば、ペンタニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、as−インダセニル基、s−インダセニル基、フルオレニル基、アセナフチレニル基、プレイアデニル基、アセナフテニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、トリフェニレル基、ピレニル基、クリセニル基、及びナフタセニル基等が挙げられる。
該非縮合環式炭化水素基としては、ベンゼン、ジフェニルエーテル、ポリエチレンジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル及びジフェニルスルホン等の単環式炭化水素化合物の1価基、あるいはビフェニル、ポリフェニル、ジフェニルアルカン、ジフェニルアルケン、ジフェニルアルキン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン、1,1−ジフェニルシクロアルカン、ポリフェニルアルカン、及びポリフェニルアルケン等の非縮合多環式炭化水素化合物の1価基、あるいは9,9−ジフェニルフルオレン等の環集合炭化水素化合物の1価基が挙げられる。
複素環基としては、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、オキサジアゾール、及びチアジアゾール等の1価基が挙げられる。
また、前記Ar3、Ar4で表わされるアリール基は例えば以下に示すような置換基を有してもよい。
(1)ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基等。
(2)アルキル基、好ましくは、C1〜C12とりわけC1〜C8、さらに好ましくはC1〜C4の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これらのアルキル基にはさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基もしくはC1〜C4のアルコキシ基で置換されたフェニル基を有していてもよい。具体的にはメチル基、エチル基、n−ブチル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−プロピル基、トリフルオロメチル基、2−ヒドロキエチル基、2−エトキシエチル基、2−シアノエチル基、2−メトキシエチル基、ベンジル基、4−クロロベンジル基、4−メチルベンジル基、4−フェニルベンジル基等が挙げられる。
(3)アルコキシ基(−OR2)であり、R2は(2)で定義したアルキル基を表わす。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ブトキシ基、s−ブトキシ基、i−ブトキシ基、2−ヒドロキシエトキシ基、ベンジルオキシ基、トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。
(4)アリールオキシ基であり、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基が挙げられる。これは、C1〜C4のアルコキシ基、C1〜C4のアルキル基またはハロゲン原子を置換基として含有してもよい。具体的には、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、4−メトキシフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基等が挙げられる。
(5)アルキルメルカプト基またはアリールメルカプト基であり、具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、p−メチルフェニルチオ基等が挙げられる。
(6)
Figure 0004526032

(式中、R3及びR4は各々独立に水素原子、前記(2)で定義したアルキル基、またはアリール基を表わす。アリール基としては、例えばフェニル基、ビフェニル基又はナフチル基が挙げられ、これらはC1〜C4のアルコキシ基、C1〜C4のアルキル基またはハロゲン原子を置換基として含有してもよい。R3及びR4は共同で環を形成してもよい)
具体的には、アミノ基、ジエチルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジ(トリール)アミノ基、ジベンジルアミノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基等が挙げられる。
(7)メチレンジオキシ基、又はメチレンジチオ基等のアルキレンジオキシ基又はアルキレンジチオ基等が挙げられる。
(8)置換又は無置換のスチリル基、置換又は無置換のβ−フェニルスチリル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジトリルアミノフェニル基等。
前記Ar1、Ar2で表わされるアリーレン基としては、前記Ar3、Ar4で表されるアリール基から誘導される2価基である。
前記Xは単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表わす。
置換もしくは無置換のアルキレン基としては、C1〜C12、好ましくはC1〜C8、さらに好ましくはC1〜C4の直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり、これらのアルキレン基にはさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基もしくはC1〜C4のアルコキシ基で置換されたフェニル基を有していてもよい。具体的にはメチレン基、エチレン基、n−ブチレン基、i−プロピレン基、t−ブチレン基、s−ブチレン基、n−プロピレン基、トリフルオロメチレン基、2−ヒドロキエチレン基、2−エトキシエチレン基、2−シアノエチレン基、2−メトキシエチレン基、ベンジリデン基、フェニルエチレン基、4−クロロフェニルエチレン基、4−メチルフェニルエチレン基、4−ビフェニルエチレン基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のシクロアルキレン基としては、C5〜C7の環状アルキレン基であり、これらの環状アルキレン基にはフッ素原子、水酸基、C1〜C4のアルキル基、C1〜C4のアルコキシ基を有していても良い。具体的にはシクロヘキシリデン基、シクロへキシレン基、3,3−ジメチルシクロヘキシリデン基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基としては、エチレンオキシ、プロピレンオキシ、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコールを表わし、アルキレンエーテル基アルキレン基はヒドロキシル基、メチル基、エチル基等の置換基を有してもよい。
ビニレン基は、
Figure 0004526032

で表わされ、
5は水素、アルキル基(前記(2)で定義されるアルキル基と同じ)、アリール基(前記Ar3、Ar4で表わされるアリール基と同じ)、aは1または2、bは1〜3を表わす。
前記Zは置換もしくは未置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル2価基、アルキレンオキシカルボニル2価基を表わす。
置換もしくは未置換のアルキレン基としは、前記Xのアルキレン基と同様なものが挙げられる。
置換もしくは無置換のアルキレンエーテル2価基としては、前記Xのアルキレンエーテル基の2価基が挙げられる。
アルキレンオキシカルボニル2価基としては、カプロラクトン変性2価基が挙げられる。
また、本発明の1官能の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物として更に好ましくは、下記一般式(3)の構造の化合物が挙げられる。
Figure 0004526032

(式中、o、p、qはそれぞれ0又は1の整数、Raは水素原子、メチル基を表わし、Rb、Rcは水素原子以外の置換基で炭素数1〜6のアルキル基を表わし、複数の場合は異なっても良い。s、tは0〜3の整数を表わす。Zaは単結合、メチレン基、エチレン基、
Figure 0004526032

を表わす。)
上記一般式で表わされる化合物としては、Rb、Rcの置換基として、特にメチル基、エチル基である化合物が好ましい。
本発明で用いる上記一般式(1)及び(2)特に(3)の1官能性の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物は、炭素−炭素間の二重結合が両側に開放されて重合するため、末端構造とはならず、連鎖重合体中に組み込まれ、3官能以上のラジカル重合性モノマーとの重合で架橋形成された重合体中では、高分子の主鎖中に存在し、かつ主鎖−主鎖間の架橋鎖中に存在(この架橋鎖には1つの高分子と他の高分子間の分子間架橋鎖と、1つの高分子内で折り畳まれた状態の主鎖のある部位と主鎖中でこれから離れた位置に重合したモノマー由来の他の部位とが架橋される分子内架橋鎖とがある)するが、主鎖中に存在する場合であってもまた架橋鎖中に存在する場合であっても、鎖部分から懸下するトリアリールアミン構造は、窒素原子から放射状方向に配置する少なくとも3つのアリール基を有し、バルキーであるが、鎖部分に直接結合しておらず鎖部分からカルボニル基等を介して懸下しているため立体的位置取りに融通性ある状態で固定されているので、これらトリアリールアミン構造は重合体中で相互に程よく隣接する空間配置が可能であるため、分子内の構造的歪みが少なく、また、電子写真感光体の表面層とされた場合に、電荷輸送経路の断絶を比較的免れた分子内構造を採りうるものと推測される。
本発明の1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の具体例を以下に示すが、これらの構造の化合物に限定されるものではない。
Figure 0004526032
Figure 0004526032
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Figure 0004526032
Figure 0004526032
また、本発明に用いられる1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物は、架橋表面層の電荷輸送性能を付与するために重要で、この成分は架橋表面層全量に対し20〜80重量%、好ましくは30〜70重量%である。この成分が20重量%未満では架橋表面層の電荷輸送性能が充分に保てず、繰り返しの使用で感度低下、残留電位上昇などの電気特性の劣化が現れる。また、80重量%を超えると電荷輸送構造を有しない3官能モノマーの含有量が低下し、架橋結合密度の低下を招き高い耐摩耗性が発揮されない。使用されるプロセスによって要求される電気特性や耐摩耗性が異なるため一概には言えないが、両特性のバランスを考慮すると30〜70重量%の範囲が最も好ましい。
本発明の表面層は、少なくとも電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を光エネルギー照射手段によって硬化したものであるが、これ以外に塗工時の粘度調整、架橋表面層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で1官能及び2官能のラジカル重合性モノマー及びラジカル重合性オリゴマーを併用することができる。これらのラジカル重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。
1官能のラジカルモノマーとしては、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソブチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、セチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ステアリルアクリレート、スチレンモノマーなどが挙げられる。
2官能のラジカル重合性モノマーとしては、例えば、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ビスフェノールA−EO変性ジアクリレート、ビスフェノールF−EO変性ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。
機能性モノマーとしては、例えば、オクタフルオロペンチルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、2−パーフルオロイソノニルエチルアクリレートなどのフッ素原子を置換したもの、特公平5−60503号公報、特公平6−45770号公報記載のシロキサン繰り返し単位:20〜70のアクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、メタクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、アクリロイルポリジメチルシロキサンプロピル、アクリロイルポリジメチルシロキサンブチル、ジアクリロイルポリジメチルシロキサンジエチルなどのポリシロキサン基を有するビニルモノマー、アクリレート及びメタクリレートが挙げられる。
ラジカル重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系オリゴマーが挙げられる。但し、1官能及び2官能のラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマーを多量に含有させると架橋表面層の3次元架橋結合密度が実質的に低下し、耐摩耗性の低下を招く。このためこれらのモノマーやオリゴマーの含有量は、3官能以上のラジカル重合性モノマー100重量部に対し50重量部以下、好ましくは30重量部以下に制限される。
また、本発明の表面層は少なくとも電荷輸送構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物を硬化したものであるが、必要に応じてこの架橋反応を効率よく進行させるために重合開始剤を使用してもよい。
光重合開始剤としては、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、などのアセトフェノン系またはケタール系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、などのベンゾインエーテル系光重合開始剤、ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼン、などのベンゾフェノン系光重合開始剤、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、などのチオキサントン系光重合開始剤、その他の光重合開始剤としては、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、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、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物、が挙げられる。また、光重合促進効果を有するものを単独または上記光重合開始剤と併用して用いることもできる。例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4‘−ジメチルアミノベンゾフェノン、などが挙げられる。
これらの重合開始剤は1種又は2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性を有する総含有物100重量部に対し、0.5〜40重量部、好ましくは1〜20重量部である。
更に、本発明の塗工液は必要に応じて各種可塑剤(応力緩和や接着性向上の目的)、レベリング剤、ラジカル反応性を有しない低分子電荷輸送物質などの添加剤が含有できる。これらの添加剤は公知のものが使用可能であり、可塑剤としてはジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂に使用されているものが利用可能で、その使用量は塗工液の総固形分に対し20重量%以下、好ましくは10%以下に抑えられる。また、レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが利用でき、その使用量は塗工液の総固形分に対し3重量%以下が適当である。
本発明の架橋表面層は、少なくとも電荷輸送構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物を含有する塗工液を塗布、硬化することにより形成される。かかる塗工液は、ラジカル重合性モノマーが液体である場合、これに他の成分を溶解して塗布することも可能であるが、必要に応じて溶媒により希釈して塗布される。このとき用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピルエーテルなどのエーテル系、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン系、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセテートなどのセロソルブ系などが挙げられる。これらの溶媒は単独または2種以上を混合して用いてもよい。溶媒による希釈率は組成物の溶解性、塗工法、目的とする膜厚により変わり、任意である。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などを用いて行なうことができる。
本発明では感光層と架橋表面層の接着強度を向上させるため、接着層を設けている。次に接着層に用いられる材料構成について説明する。
本発明の接着層では架橋表面層と電荷輸送層の接着性を向上させるため、ラジカル重合性モノマーとバインダー樹脂を含有させている。また電気特性を向上させるために、必要に応じて電荷輸送構造を有する1官能のラジカル重合化合物を含有させることができる。ここで用いるラジカル重合性モノマーは架橋表面層で使用される3官能以上のラジカル重合性モノマーのみならず、1官能、2官能のラジカル重合性モノマーを用いることも可能である。
また、電荷輸送構造を有する1官能のラジカル重合化合物としては架橋表面層で用いられるものが使用可能である。
バインダー樹脂は電荷輸送層に用いられるものが使用可能であり、具体的にはポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、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、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
本発明においては、接着層用塗工液を塗布し、さらに架橋表面層用塗工液を塗布後、外部からエネルギーを与え接着層と架橋表面層を同時に硬化させ、接着層と架橋表面層を形成するものであるが、このとき用いられる外部エネルギーとしては熱、光、放射線があるが、その中でも光エネルギー照射手段が好ましい。光のエネルギーとしては主に紫外光に発光波長をもつ高圧水銀灯やメタルハライドランプなどのUV照射光源が利用できるが、ラジカル重合性含有物や光重合開始剤の吸収波長に合わせ可視光光源の選択も可能である。照射光量は50mW/cm2以上、1000mW/cm2以下が好ましく、50mW/cm2未満では硬化反応に時間を要する。1000mW/cm2より強いと反応の進行が不均一となり、架橋表面層の荒れが激しくなる。そのほかに放射線のエネルギーとして電子線を用いるものが挙げられるが、反応速度制御の容易さ、装置の簡便さから光のエネルギーを用いたものが有用である。
本発明の電子写真感光体の作製方法の一例を挙げる。まずアルミシリンダー等の支持体上に、下引き層、電荷発生層、上記電荷輸送層を順次積層した感光体上に、上記調製した接着層用塗工液をスプレー等により塗布する。さらに続けて架橋表面層用塗工液をスプレー等で塗布し、その後、光エネルギー照射手段によって接着層と架橋表面層を同時に硬化させる。硬化終了後は、残留溶媒低減のため100〜150℃で10〜30分加熱して、本発明の感光体を得る。
以下、本発明をその層構造に従い説明する。
<電子写真感光体の層構造について>
本発明に用いられる電子写真感光体を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の電子写真感光体を表わす断面図であり、導電性支持体(31)上に、電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する感光層(33)が設けられた単層構造の感光体である。
図2は、導電性支持体(31)上に、電荷発生機能を有する電荷発生層(35)と、電荷輸送物機能を有する電荷輸送層(37)とが積層された積層構造の感光体である。
<導電性支持体について>
導電性支持体(31)としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理を施した管などを使用することができる。また、特開昭52−36016号公報に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体(31)として用いることができる。
この他、上記支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものについても、本発明の導電性支持体(31)として用いることができる。
この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、また、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ITOなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、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、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、ポリテトラフロロエチレン系フッ素樹脂などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体(31)として良好に用いることができる。
<感光層について>
次に感光層について説明する。感光層は積層構造でも単層構造でもよい。
積層構造の場合には、感光層は電荷発生機能を有する電荷発生層と電荷輸送機能を有する電荷輸送層とから構成される。また、単層構造の場合には、感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。
以下、積層構造の感光層及び単層構造の感光層のそれぞれについて述べる。
<感光層が積層構造(電荷発生層と電荷輸送層からなるもの)>
(電荷発生層)
電荷発生層(35)は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダー樹脂を併用することもできる。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
無機系材料には、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファス・シリコン等が挙げられる。アモルファス・シリコンにおいては、ダングリングボンドを水素原子、ハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子等をドープしたものが良好に用いられる。
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。そのなかで特にフタロシアニン類が有用に用いられ、中でもチタニルフタロシアニン、そのなかでも、少なくともCu−Kα線に対するX線回折スペクトルにおいてブラッグ角2θの主要ピークが少なくとも9.6°±0.2°、24.0°±0.2°および27.2°±0.2°にある結晶型を有するチタニルフタロシアニンは高感度材料として特に有効である。これらの電荷発生物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
電荷発生層(35)に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミドなどが挙げられる。これらのバインダー樹脂は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。また、電荷発生層のバインダー樹脂として上述のバインダー樹脂の他に、電荷輸送機能を有する高分子電荷輸送物質、例えば、アリールアミン骨格やベンジジン骨格やヒドラゾン骨格やカルバゾール骨格やスチルベン骨格やピラゾリン骨格等を有するポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリシロキサン、アクリル樹脂等の高分子材料やポリシラン骨格を有する高分子材料等を用いることができる。
前者の具体的な例としては、特開平01−001728号公報、特開平01−009964号公報、特開平01−013061号公報、特開平01−019049号公報、特開平01−241559号公報、特開平04−011627号公報、特開平04−175337号公報、特開平04−183719号公報、特開平04−225014号公報、特開平04−230767号公報、特開平04−320420号公報、特開平05−232727号公報、特開平05−310904号公報、特開平06−234836号公報、特開平06−234837号公報、特開平06−234838号公報、特開平06−234839号公報、特開平06−234840号公報、特開平06−234841号公報、特開平06−239049号公報、特開平06−236050号公報、特開平06−236051号公報、特開平06−295077号公報、特開平07−056374号公報、特開平08−176293号公報、特開平08−208820号公報、特開平08−211640号公報、特開平08−253568号公報、特開平08−269183号公報、特開平09−062019号公報、特開平09−043883号公報、特開平09−71642号公報、特開平09−87376号公報、特開平09−104746号公報、特開平09−110974号公報、特開平09−110976号公報、特開平09−157378号公報、特開平09−221544号公報、特開平09−227669号公報、特開平09−235367号公報、特開平09−241369号公報、特開平09−268226号公報、特開平09−272735号公報、特開平09−302084号公報、特開平09−302085号公報、特開平09−328539号公報等に記載の電荷輸送性高分子材料が挙げられる。
また、後者の具体例としては、例えば特開昭63−285552号公報、特開平05−19497号公報、特開平05−70595号公報、特開平10−73944号公報等に記載のポリシリレン重合体が例示される。
また、電荷発生層(35)には低分子電荷輸送物質を含有させることができる。
電荷発生層(35)に併用できる低分子電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、ジフェノキノン誘導体などの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
正孔輸送物質としては、以下に表わされる電子供与性物質が挙げられ、良好に用いられる。正孔輸送物質としては、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、9−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
電荷発生層(35)を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法とが大きく挙げられる。
前者の方法には、真空蒸着法、グロー放電分解法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、CVD法等が用いられ、上述した無機系材料、有機系材料が良好に形成できる。
また、後述のキャスティング法によって電荷発生層を設けるには、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、アニソール、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗布することにより、形成できる。また、必要に応じて、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のレベリング剤を添加することができる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などを用いて行なうことができる。
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.05〜2μmである。
(電荷輸送層について)
電荷輸送層(37)は電荷輸送機能を有する層である。電荷輸送層は電荷輸送機能を有する電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層(35)上に塗布、乾燥することにより形成し、この上に本発明のラジカル重合性組成物とバインダー樹脂を含有する接着層用塗工液とラジカル重合性組成物を含有する架橋表面層用塗工液を塗布し、外部エネルギーにより架橋硬化させる。
電荷輸送物質としては、前記電荷発生層(35)で記載した電子輸送物質、正孔輸送物質及び高分子電荷輸送物質を用いることができる。前述したように高分子電荷輸送物質を用いることにより、表面層塗工時の下層の溶解性を低減でき、とりわけ有用である。
結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、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、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
電荷輸送物質の量は結着樹脂100重量部に対し、20〜300重量部、好ましくは40〜150重量部が適当である。但し、高分子電荷輸送物質を用いる場合は、単独でも結着樹脂との併用も可能である。
電荷輸送層の塗工に用いられる溶媒としては前記電荷発生層と同様なものが使用できるが、電荷輸送物質及び結着樹脂を良好に溶解するものが適している。これらの溶剤は単独で使用しても2種以上混合して使用しても良い。また、電荷輸送層の形成には電荷発生層(35)と同様な塗工法が可能である。
また、必要により可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。
電荷輸送層に併用できる可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、結着樹脂100重量部に対して0〜30重量部程度が適当である。
電荷輸送層に併用できるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、結着樹脂100重量部に対して0〜1重量部程度が適当である。
電荷輸送層の膜厚は、5〜40μm程度が適当であり、好ましくは10〜30μm程度が適当である。
積層構造の場合、電荷輸送層上に本発明のラジカル重合性組成物とバインダー樹脂を含有する接着層用塗工液をスプレー等で塗布し、さらに続けてラジカル重合性組成物を含有する塗工液を塗布、必要に応じて乾燥後、光エネルギー照射手段により硬化し、接着層及び架橋表面層を形成する。このとき、接着層の膜厚は0.05〜5μm、好ましくは0.1〜1μmである。0.05μmより薄いと十分な接着効果が得られず、5μmより厚いと電気特性が悪くなる。また架橋表面層の膜厚は、1〜20μm、好ましくは2〜10μmである。1μmより薄いと膜厚ムラによって耐久性のバラツキが生じ、20μm以上だと電気特性が悪くなる。
<感光層が単層のもの>
単層構造の感光層は電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層で、本発明の電荷輸送性構造を有する架橋表面層は電荷発生機能を有する電荷発生物質を含有させることにより、単層構造の感光層として有用に用いられる。上記の電荷発生層のキャスティング形成方法に記載したように、電荷発生機能を有する電荷発生物質と電荷輸送機能を有する電荷輸送物質と結着樹脂を適当な溶媒に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。電荷発生物質の分散方法、それぞれ電荷発生物質、電荷輸送物質、可塑剤、レベリング剤は前記電荷発生層(35)、電荷輸送層(37)において既に述べたものと同様のものが使用できる。結着樹脂としては、先に電荷輸送層(37)の項で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層(35)で挙げたバインダー樹脂を混合して用いてもよい。また、先に挙げた高分子電荷輸送物質も使用可能で、架橋表面層への下層感光層組成物の混入を低減できる点で有用である。かかる感光層の膜厚は、5〜30μm程度が適当であり、好ましくは10〜25μm程度が適当である。
単層構造の場合、感光層上に本発明のラジカル重合性組成物とバインダー樹脂を含有する接着層用塗工液をスプレー等で塗布し、さらに続けてラジカル重合性組成物を含有する塗工液を塗布、必要に応じて乾燥後、光エネルギー照射手段により硬化し、接着層及び架橋表面層を形成する。このとき、接着層の膜厚は0.05〜5μm、好ましくは0.1〜1μmである。0.05μmより薄いと十分な接着効果が得られず、5μmより厚いと電気特性が悪くなる。また架橋表面層の膜厚は、1〜20μm、好ましくは2〜10μmである。1μmより薄いと膜厚ムラによって耐久性のバラツキが生じ、20μm以上だと電気特性が悪くなる。
単層構造の感光層中に含有される電荷発生物質は感光層全量に対し1〜30重量%が好ましく、感光層の下層部分に含有される結着樹脂は全量の20〜80重量%、電荷輸送物質は10〜70重量部が良好に用いられる。
<下引き層について>
本発明の感光体においては、導電性支持体(31)と感光層との間に下引き層を設けることができる。下引き層は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層にはモアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。
これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。更に本発明の下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、本発明の下引き層には、Al23を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物やSiO2、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は0〜5μmが適当である。
<各層への酸化防止剤の添加について>
また、本発明においては、耐環境性の改善のため、とりわけ、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、表面架橋層、感光層、電荷発生層、電荷輸送層、下引き層等の各層に酸化防止剤を添加することができる。
本発明に用いることができる酸化防止剤として、下記のものが挙げられる。
(フェノール系化合物)
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアッシド]クリコ−ルエステル、トコフェロール類など。
(パラフェニレンジアミン類)
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミンなど。
(ハイドロキノン類)
2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。
(有機硫黄化合物類)
ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3’−チオジプロピオネートなど。
(有機燐化合物類)
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。
これら化合物は、ゴム、プラスチック、油脂類などの酸化防止剤として知られており、市販品を容易に入手できる。
本発明における酸化防止剤の添加量は、添加する層の総重量に対して0.01〜10重量%である。
以下、本発明の画像形成装置に用いられるトナーについて説明する。
本発明のトナーは、少なくともバインダ樹脂、着色剤、ワックスからなる母体着色粒子に、外添剤が表面被覆されて構成されるが、前述の通り、トナー表面近傍におけるワックスの存在量(ワックス量/(ワックス量+樹脂量))が0.5〜10重量%とすることで、フィルミングを防止することが可能となったが、ワックスの存在量は、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法で、バインダー樹脂とワックスの強度比から算出した。FTIR−ATR法は、測定原理から分析深さは0.3μm程度であり、この分析により、トナー粒子の表面から0.3μmの深さ領域における相対的なワックスの含有重量を求めることができる。測定方法は以下の通りである。先ず、試料として、バインダー樹脂とワックスを瑪瑙乳鉢で混合して、3gを取り、自動ペレット成型器(Type
M No.50 BRP-E;MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)で6tの荷重で1分間プレスして40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製した。そのトナーペレット表面をFTIR−ATR法により測定した。用いた顕微FTIR装置は、PERKINELMER社製Spectrum
OneにMultiScope FTIR ユニットを設置したもので、直径100μmのゲルマニウム(Ge)結晶のマイクロATRで測定した。赤外線の入射角41.5°、分解能4cm-1、積算20回で測定した。
このときに、基地になる結着樹脂、測定目的のワックス等のそれぞれの材料を特定でき
、重複しない波長を選択する。なお、それぞれの材料に関しては後述する。ここでは、例
としてあげるが、得られたワックス由来のピークPwax(例えば、カルナバワックスに
対しては2850cm-1)と結着樹脂由来のピークPresin(例えば、ポリエステ
ル樹脂に対して828cm-1)とを選択し、その強度比(Pwax/Presin)と
ワックス含有量に関する検量線を予め作成しておき、この強度比(Pwax/Presi
n)からトナー粒子表面近傍の相対的なワックスの体積含有量を測定した。値は測定場所
を変えて3回測定した後の平均値を用いた。
一方、トナー表面近傍におけるワックスの存在量を制御する手段としては、ワックスの添加量、ワックスの種類、バインダ樹脂の種類・特性、ワックスの分散方法、トナーの製法、トナーの中へのワックスの導入方法など、多くの条件を設定することによる。
このワックスとしては、脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン
系ワックス、及びエステルワックスのいずれか、もしくはこれらのいずれかの組み合わせ
である。カルナウバワックスはカルナウバヤシの葉から得られる天然のワックスであるが
、特に遊離脂肪酸脱離した低酸価タイプのものが結着樹脂中に均一分散が可能であるので
好ましい。ライスワックスは米糠から抽出される米糠油を精製する際に、脱ろうまたはウ
ィンタリング工程で製出される粗ろうを精製して得られる天然ワックスである。モンタン
系ワックスは、鉱物から抽出されるワックスである。エステルワックスは単官能直鎖脂肪
酸と単官能直鎖アルコールからエステル反応で合成される。これらのワックスは他のワッ
クスに比べ、黒色酸化鉄化合物を用いたトナーに於いて、優れた粉砕性を有する。理由は
明確ではないが、ワックスが結着樹脂と着色剤の界面に存在し、粉砕助剤的な働きをする
ものと考えられ、したがって、着色剤との界面からしみ出しやすいものと考えられる。こ
れらのワックス成分は単独または併用して使用される。ワックス成分の添加量は0.5〜
20重量部、さらに好ましくは2〜10重量部である。また、本発明では、他のワックス
成分も使用可能である。例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス等のよ
うなポリオレフィンワックスなどである。
また、外添剤が、母体着色粒子の表面から遊離した遊離量が7〜50%であることにより、感光体表面へのトナーのフィルミングの防止と、特にブレードクリーニング性能向上の両立により寄与することが明らかになった。遊離外添剤量が7%未満では、外添剤が遊離しにくく、外添剤が感光体のクリーニング時にダム効果の発生が阻害され、クリーニング性が悪化する。50%を越えると、外添剤が遊離しすぎて遊離外添剤が感光体フィルミングの原因として作用して、フィルミングの低減が十分ではない。
したがって、感光体表面に付着して生ずるフィルミング性とクリーニングブレードの先
端にとどまってトナーのすり抜けを防止するクリーニング性との双方に対応するために、
遊離外添剤量は7〜50%の範囲とする。
遊離外添剤量の測定法は、トナーに水中で超音波ホモジナイザーによりストレスを与え、添加剤を遊離させ、その残存率から付着強度、遊離量を算出する。測定者、環境による処理のバラツキを少なくする条件を検討し、以下のように測定した。
1)界面活性剤としてドライウェル0.5ml、電解液としてアイソトン100mlの
混合液にトナー4gを加えて手振り50回でよく混ぜ、1時間以上静置する。
2)手振り30回で攪拌後、超音波ホモジナイザーを用いて20Wで1分間分散させる。
超音波条件 振動時間:60秒連続、振幅:20W(39%)、振動開始温度:23
±1.5℃
3)分散液を1μmφのフィルターで吸引ろ過し、遊離した添加剤を除去後、トナー粒子
を乾燥させる。
4)添加剤除去前後のトナーの添加剤量を蛍光X線法で定量し、添加剤残存率を付着強度
として評価する。
以上の測定方法により、得られたトナーは外添剤の遊離し易さを示す指標として、遊離
外添剤量が7〜50%の範囲にあり、また、遊離した外添剤がその機能を十分果たす量指
標として、遊離外添剤量がトナー100重量部に対して、0.1〜0.7重量部の範囲にあればフィルミングの低減とクリーニング性向上の両立に寄与することが判明した。
また、画像形成装置において、前記外添剤は、個数平均粒径が80〜500nmの無機微粒子を含むことで、本感光体へのトナーのフィルミングがより防止できることが明らかになった。平均粒径を80nm未満では、フィルミングの防止効果が弱く、また、500nmを越えると、トナー表面を他の部材と接触するのを阻害するために、トナーの流動性が低下する場合があり、逆にフィルミングが発生する場合がある。したがって、トナーの流動性を維持しつつ、フィルミング防止を図るためには、外添剤としてこの微粒子の個数平均粒径は、80〜500nmの範囲であることが好ましい。
また、外添剤はほぼ真球形状を有し、単分散状態にあるものを使用することにより、本感光体へのトナーのフィルミングがより防止できることが明らかになった。これは、遊離した外添剤が、感光体表面上に滞留し難いために、感光体表面に強固に付着せず、トナーのフィルミングのトリガーになりにくくなることが原因と推定される。
また、前記外添剤は、シリカ、酸化チタンから選択される1以上の無機微粒子であることで、特にトナーへの流動性付与効果とフィルミングの防止効果が得られる。
また、前記トナーは、平均円形度が0.93以上であることで、ドット再現性に優れ、転写性も良好なことから、高画質が得られるが、本感光体へのトナーのフィルミングも発生し難くなることが明らかになった。トナーの形状が感光体表面の1箇所に滞留し難くなる事が原因と推定される。
トナ−の円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロ−式粒子像分析装置(FPIA−2100;シスメックス社製)を用いて測定を行う。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水100〜150mLを入れ、分散剤として界面活性剤0.1〜0.5mLを加え、さらに、測定試料0.1〜9.5g程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナ−の形状及び分布を測定する。
また、前記トナーは、重量平均粒径が3〜8μmで、重量平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。
小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる
。しかしながら、本発明の範囲よりも体積平均粒径が小さい場合、二成分現像剤では現像
装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの
帯電能力を低下させ、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィ
ルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやす
くなる。逆に、トナーの体積平均粒径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高
画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にト
ナーの粒径の変動が大きくなる場合が多い。
また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少
ない高品位な画像を得ることができ、また、転写率を高くすることができる。しかしなが
ら、Dv/Dnが1.40を超えると、帯電量分布が広くなり、解像力も低下するため好
ましくない。
尚、トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターカウンターTA−II、コールター
マルチサイザーII(いずれもコールター社製)を用いて測定することができる。本発明
においてはコールターカウンターTA−II型を用い個数分布、体積分布を出力するイン
ターフェイス(日科技研社製)及びパーソナルコンピュータ(PC9801:NEC社製
)に接続し、測定した。
具体的な測定方法としては、まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
また、トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲であることが好ましい。
形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほ
ど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2
)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面
積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大き
くなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触が
点接触に近くなるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また
、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。一方、球形トナーはたとえば、クリーニングブレードと感光体との間隙に入り込みやすいため、トナーの形状係数SF−1又はSF−2はある程度大きい方がよい。また、SF−1とSF−2が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、SF−1とSF−2は180を越えない方が好ましい。
なお、形状係数の測定は、具体的には、日立製作所製FE−SEM(S−4200)により測定して得られたトナーのSEM像を300個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置(Luzex AP)に導入し解析を行い求めた。
また、ここで、本トナーの構成について説明する。本トナーの母体着色粒子は、少なくとも結着樹脂、有彩色の着色剤、離型剤とからなり、粉砕法、重合法(懸濁重合、乳化重合分散重合、乳化凝集、乳化会合等)等の製造方法があるが、これらの製造方法に限るものではない。本発明のトナーは、高画質高精細の画像を出力させるべく、小粒径で球形に近いトナーであることが好ましい。このようなトナーの製造方法としては、水系媒体中で油相を乳化、懸濁又は凝集させトナー母体粒子を形成させる、懸濁重合法、乳化重合法、ポリマー懸濁法等がある。以下、これらのトナー製造方法、及び該製造方法において用いる材料、添加剤等について説明する。
(懸濁重合法)
油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で乳化法によって乳化分散する。このときに、離型剤を分散させる撹拌速度、温度等の条件によって離型剤粒径を制御する。その後、重合反応を行い粒子化した後に、本発明におけるトナー粒子表面に無機微粒子を付着させる湿式処理を行えば良い。その際、余剰にある界面活性剤等を洗浄除去したトナー粒子に処理を施すことが好ましい。 重合性単量体としてアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有するアクリレート、メタクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有するものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
(乳化重合凝集法)
水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途、着色剤、粒径を制御した離型剤等を水系媒体中分散した分散体を用意し、混合の後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。その後に、無機微粒子の湿式処理を行えば良い。ラテックスとして懸濁重合法に使用されうる単量体と同様なものを用いればトナー粒子表面に官能基を導入できる。
(ポリマー懸濁法)
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。トナー組成物の油相には、樹脂、プレポリマー、顔料等の着色剤、粒径を制御した離型剤、帯電制御剤等を揮発性溶剤に溶解又は分散する。水系媒体中に、トナー組成物からなる油相を界面活性剤、固体分散剤等の存在下で分散させ、プレポリマーの反応を行わせて粒子化する。その後に後述する無機微粒子の湿式処理を行えば良い。
(乾式粉砕法)
粉砕系の一例としては、少なくとも結着剤樹脂、帯電制御剤および着色剤を含む原材料
を機械的に混合する工程と、溶融混練する工程と、粉砕する工程と、分級する工程とを有
するトナーの製造方法が適用できる。また、着色剤の分散性を向上させるために着色剤を
マスターバッチ処理後、他の原材料と混合し、次工程へ処理しても良い。
機械的に混合する混合工程は、回転させる羽による通常の混合機などを用いて通常の条件で行えばよく、特に制限はない。以上の混合工程が終了したら、次いで混合物を混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。トナーを混練する具体的な装置としては、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等が好適に用いられる。以上により得られた溶融混練物は冷却した後粉砕されるが、粉砕は、例えば、ハンマーミルやロートプレックス等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式の微粉砕機などを使用することができる。粉砕は、平均粒径が3〜15μmになるように行うのが望ましい。さらに、粉砕物は風力式分級機等により、2.5〜20μmに粒度調整される。次いで、外添剤のトナー粒子へ外添が行われるが、トナー粒子と外添剤をミキサー類を用い混合・攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー粒子表面に被覆される。
以下に、トナーの主な構成材料について説明する。
(ポリエステル樹脂)
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、多価アルコール化合
物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO
)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好まし
い。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、
1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオ
ール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフ
ェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環
式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチ
レンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレン
オキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる
。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェ
ノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類の
アルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの
併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多
価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペ
ンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノール
PA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノ
ール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カ
ルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との
混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハ
ク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマー
ル酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン
ジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20の
アルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上
の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリ
ット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)として
は、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステ
ル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボ
キシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好
ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
(変性ポリエステル)
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル(i)を含有しても良い。
変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存
在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合など
で結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応
するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポ
リエステル末端を変性したものを指す。
変性ポリエステル(i)としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマ
ー(A)とアミン類(B)との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げら
れる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、多価アルコ
ール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエス
テルを、さらに多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる
。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェ
ノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらの
うち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ウレア変性ポリエステルを生成するのに用いる多価イソシアネート化合物(PIC)と
しては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソ
シアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど
);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシア
ネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α',α'−テトラメチルキシリ
レンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール
誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併
用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸
基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5
/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/
1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモ
ル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量
が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化
合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt
%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセッ
ト性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40
wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有さ
れるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好まし
くは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステ
ルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価ア
ミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)
、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロ
ックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチル
トルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレ
ンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化
合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられ
る。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン
などが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、
アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロ
ピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたも
の(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合
物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少
量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)
中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[
NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5
、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超え
たり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット
性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していて
もよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/9
0であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/
70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。この時のピーク分子量は1000〜10000が好ましく、1000未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また10000を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。
変性ポリエステル(i)を得るためのポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B
)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性
ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエ
チルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブ
ロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
(着色剤)
本発明のトナーに使用できる有彩色の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用できるが、特に本発明のトナーに使用できる分子量の低い、または結晶性の低い有機顔料や染料として、例えば、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレトVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン及びそれらの混合物が使用できる。使用量は一般にバインダー樹脂100重量部に対し0.1〜15重量部である。本発明では、これらの着色剤を単独、もしくは2つ以上混ぜて、本発明のトナーの色となるように調色する。これらの中でもシアントナーの着色剤としては、C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Blue 15−1、C.I.Pigment Blue 15−2、C.I.Pigment Blue 15−3、C.I.Pigment Blue 15−4等を本発明のトナーに好適に用いることができ、特にC.I.Pigment Blue 15−3が好ましい。
マゼンタトナーの着色剤は、C.I.Pigment Red 57−1、C.I.Pigment Violet 19、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 146、C.I.Pigment Red 147、C.I.Pigment Red 176、C.I.Pigment Red 184、C.I.Pigment Red 185、C.I.Pigment Red 269等を本発明のトナーに好適に用いることができ、中でもC.I.Pigment Red 57−1、C.I.Pigment Red 122C.I.Pigment Red 269が好ましい。イエロートナーの着色剤として、C.I.Pigment Yellow 185、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 128、C.I.Pigment Yellow 155、C.I.Pigment Yellow 180等を本発明のトナーに好適に用いることができ、中でもYellow 155、C.I.Pigment Yellow 180、C.I.Pigment Yellow 185が好ましい。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッ
チの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレ
ン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重
合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブ
チルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、
ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪
族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス
などが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメ
タン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、
アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、ア
ルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性
剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン
系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料の
ボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体の
E−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アン
モニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)
、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導
体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、
コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯
体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリ
ドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能
基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物
質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、
分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるもので
はないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で
用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合には
トナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引
力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
<画像形成方法及び装置について>
次に図面に基づいて本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置を詳しく説明する。
本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置とは、本発明は平滑な電荷輸送性表面架橋層を有する感光体を用い、例えば少なくとも感光体に帯電、画像露光、現像の過程を経た後、画像保持体(転写紙)へのトナー画像の転写、定着及び感光体表面のクリーニングというプロセスよりなる画像形成方法ならびに画像形成装置である。
場合により、静電潜像を直接転写体に転写し現像する画像形成方法等では、感光体に配した上記プロセスを必ずしも有するものではない。
図3は、画像形成装置の一例を示す概略図である。感光体を平均的に帯電させる手段として、帯電チャージャ(3)が用いられる。この帯電手段としては、コロトロンデバイス、スコロトロンデバイス、固体放電素子、針電極デバイス、ローラー帯電デバイス、導電性ブラシデバイス等が用いられ、公知の方式が使用可能である。
特に本発明の構成は、接触帯電方式又は非接触近接配置帯電方式のような帯電手段からの近接放電により感光体組成物が分解する様な帯電手段を用いた場合に有効である。ここで言う接触帯電方式とは、感光体に帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレード等が直接接触する帯電方式である。一方の近接帯電方式とは、例えば帯電ローラーが感光体表面と帯電手段との間に200μm以下の空隙を有するように非接触状態で近接配置したタイプのものである。この空隙は、大きすぎた場合には帯電が不安定になりやすく、また、小さすぎた場合には、感光体に残留したトナーが存在する場合に、帯電部材表面が汚染されてしまう可能性がある。したがって、空隙は10〜200μm、好ましくは10〜100μmの範囲が適当である。
次に、均一に帯電された感光体(1)上に静電潜像を形成するために画像露光部(5)が用いられる。この光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
次に、感光体(1)上に形成された静電潜像を可視化するために現像ユニット(6)が用いられる。現像方式としては、乾式トナーを用いた一成分現像法、二成分現像法、湿式トナーを用いた湿式現像法がある。感光体に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
次に、感光体上で可視化されたトナー像を転写体(9)上に転写するために転写チャージャ(10)が用いられる。また、転写をより良好に行なうために転写前チャージャ(7)を用いてもよい。これらの転写手段としては、転写チャージャ、バイアスローラーを用いる静電転写方式、粘着転写法、圧力転写法等の機械転写方式、磁気転写方式が利用可能である。静電転写方式としては、前記帯電手段が利用可能である。
次に、転写体(9)を感光体(1)より分離する手段として分離チャージャ(11)、分離爪(12)が用いられる。その他分離手段としては、静電吸着誘導分離、側端ベルト分離、先端グリップ搬送、曲率分離等が用いられる。分離チャージャ(11)としては、前記帯電手段が利用可能である。
次に、転写後感光体上に残されたトナーをクリーニングするためにファーブラシ(14)、クリーニングブレード(15)が用いられる。また、クリーニングをより効率的に行なうためにクリーニング前チャージャ(13)を用いてもよい。その他クリーニング手段としては、ウェブ方式、マグネットブラシ方式等があるが、それぞれ単独又は複数の方式を一緒に用いてもよい。
次に、必要に応じて感光体上の潜像を取り除く目的で除電手段が用いられる。除電手段としては除電ランプ(2)、除電チャージャが用いられ、それぞれ前記露光光源、帯電手段が利用できる

その他、感光体に近接していない原稿読み取り、給紙、定着、排紙等のプロセスは公知のものが使用できる。
以上の説明から明らかなように、本発明の電子写真感光体は電子写真複写機に利用するのみならず、レーザービームプリンター、CRTプリンター、LEDプリンター、液晶プリンター及びレーザー製版等の電子写真応用分野にも広く用いることができるものである。
本発明は、このような画像形成手段に本発明に係る電子写真感光体を用いる画像形成方法及び画像形成装置である。
この画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形態でそれら装置内に組み込まれ、着脱自在としたものであってもよい。プロセスカートリッジの一例を図4に示す。
画像形成装置用プロセスカートリッジとは、感光体(101)を内蔵し、他に帯電手段(102)、現像手段(104)、転写手段(106)、クリーニング手段(107)、除電手段(図示せず)の少なくとも一つを具備し、画像形成装置本体に着脱可能とした装置(部品)である。
図4に例示される装置による画像形成プロセスについて示すと、感光体(101)は、矢印方向に回転しながら、帯電手段(102)による帯電、露光手段(図示せず)露光(103)により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像手段(104)でトナー現像され、該トナー現像は転写手段(106)により、転写体(105)に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の感光体表面は、クリーニング手段(107)によりクリーニングされ、さらに除電手段(図示せず)により除電されて、再び以上の操作を繰り返すものである。
本発明は、平滑な電荷輸送性表面架橋層を有する感光体と帯電、現像、転写、クリーニング、除電手段のうち少なくとも一つを有する画像形成装置用プロセスカートリッジを提供するものである。
以上、詳細且つ具体的な説明より明らかなように、本発明によれば、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層及び少なくとも電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を光エネルギー照射手段によって硬化させた表面層を順次積層した層構成である電子写真感光体において、該電荷輸送層と該表面層の間に接着層を介する電子写真感光体とすることにより、表面層の剥離が抑制され、表面層内部にわたって耐摩耗性が高く、良好な電気特性を有する高耐久、高性能な感光体による画像形成装置が得られる。
また、この感光体に本発明のトナーを用いることにより、感光体表面へのフィルミングが防止され、良好な画像を長期にわたり提供できる画像形成装置が提供できる。
以下、感光体構成材料の合成例及び感光体作成例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、使用する「部」は、すべて重量部を表わす。
<1官能の電荷輸送性構造を有する化合物の合成例>
本発明における1官能の電荷輸送性構造を有する化合物は、例えば特許第3164426号公報記載の方法にて合成される。また、下記にこの一例を示す。
(1)ヒドロキシ基置換トリアリールアミン化合物(下記構造式B)の合成
メトキシ基置換トリアリールアミン化合物(下記構造式A)113.85g(0.3mol)と、ヨウ化ナトリウム138g(0.92mol)にスルホラン240mlを加え、窒素気流中で60℃に加温した。この液中にトリメチルクロロシラン99g(0.91mol)を1時間で滴下し、約60℃の温度で4時間半撹拌し反応を終了させた。この反応液にトルエン約1.5Lを加え室温まで冷却し、水と炭酸ナトリウム水溶液で繰り返し洗浄した。その後、このトルエン溶液から溶媒を除去し、カラムクロマト処理(吸着媒体:シリカゲル、展開溶媒:トルエン:酢酸エチル=20:1)にて精製した。得られた淡黄色オイルにシクロヘキサンを加え、結晶を析出させた。この様にして下記構造式Bの白色結晶88.1g(収率=80.4%)を得た。
融点:64.0〜66.0℃
Figure 0004526032
Figure 0004526032

Figure 0004526032
(2)トリアリールアミノ基置換アクリレート化合物(前記例示化合物No.54)
上記(1)で得られたヒドロキシ基置換トリアリールアミン化合物(構造式B)82.9g(0.227mol)をテトラヒドロフラン400mlに溶解し、窒素気流中で水酸化ナトリウム水溶液(NaOH:12.4g,水:100ml)を滴下した。この溶液を5℃に冷却し、アクリル酸クロライド25.2g(0.272mol)を40分かけて滴下した。その後、5℃で3時間撹拌し反応を終了させた。この反応液を水に注ぎ、トルエンにて抽出した。この抽出液を炭酸水素ナトリウム水溶液と水で繰り返し洗浄した。その後、このトルエン溶液から溶媒を除去し、カラムクロマト処理(吸着媒体:シリカゲル、展開溶媒:トルエン)にて精製した。得られた無色のオイルにn−ヘキサンを加え、結晶を析出させた。この様にして例示化合物No.54の白色結晶80.73g(収率=84.8%)を得た。
融点:117.5〜119.0℃
Figure 0004526032
次に、電荷発生物質に用いるチタニルフタロシアニン顔料の具体的な合成例を述べる。
(合成例1)
1、3−ジイミノイソインドリン292gとスルホラン2000mlを混合し、窒素気流下でチタニウムテトラブトキシド204gを滴下する。滴下終了後、徐々に180℃まで昇温し、反応温度を170℃〜180℃の間に保ちながら5時間撹拌して反応を行った。反応終了後、放冷した後析出物を濾過し、クロロホルムで粉体が青色になるまで洗浄し、つぎにメタノールで数回洗浄し、さらに80℃の熱水で数回洗浄した後乾燥し、粗チタニルフタロシアニンを得た。粗チタニルフタロシアニンを20倍量の濃硫酸に溶解し、100倍量の氷水に撹拌しながら滴下し、析出した結晶をろ過、ついで洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返し、チタニルフタロシアニン顔料のウェットケーキを得た。このウェットケーキを、洗浄液からxxイオンが検出できなくなるまで、イオン交換水で徹底的に洗浄した。
得られたウェットケーキ20gを1,2−ジクロロエタン200gに投入し、4時間撹拌を行なった。これにメタノール1000gを追加して、1時間撹拌を行った後、濾過を行い、乾燥して、チタニルフタロシアニン粉末を得た(これを顔料1と称する)。
得られたチタニルフタロシアニン顔料についてのX線回折スペクトルを以下に示す条件で測定した。
X線管球 Cu
電圧 40kV
電流 20mA
走査速度 1°/分
走査範囲 3°〜40°
時定数 2秒
合成例1により得られたチタニルフタロシアニン顔料のX線回折スペクトルを第5図に示す。得られたチタニルフタロシアニン顔料はブラッグ角2θの主要ピークが少なくとも9.6°±0.2°、24.0°±0.2°および27.2°±0.2°にある結晶形を有していることが分かる。
次に、感光体の作成例を具体的に示す。
感光体作成例1
φ30mmのアルミニウムシリンダー上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、3.5μmの下引き層、0.3μmの電荷発生層、23μmの電荷輸送層を形成した。この電荷輸送層上に下記組成の接着層用塗工液と架橋表面層用塗工液を続けてスプレー塗工し、メタルハライドランプ:160W/cm、照射距離:120mm、照射強度:500mW/cm2、照射時間:120秒の条件で光照射を行ない、更に130℃で20分乾燥を加え、0.5μmの接着層と4μmの表面架橋層を設け、本発明の電子写真感光体を得た。
〔下引き層用塗工液〕
アルキッド樹脂 6部
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業製)
メラミン樹脂 4部
(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業製)
酸化チタン 40部
メチルエチルケトン 50部
〔電荷発生層用塗工液〕
下記構造式(I)のビスアゾ顔料 2.5部
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC製) 0.5部
シクロヘキサノン 200部
メチルエチルケトン 80部
Figure 0004526032
〔電荷輸送層用塗工液〕
ビスフェノールZポリカーボネート 10部
(パンライトTS−2050、帝人化成製)
下記構造式(II)の低分子電荷輸送物質(D−1) 7部
テトラヒドロフラン 100部
1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液 1部
(KF50−100CS、信越化学工業製)
Figure 0004526032
〔接着層用塗工液〕
ポリアリレート 1部
(Uポリマー U−100、ユニチカ製)
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 9部
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)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 5部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 0.5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)
テトラヒドロフラン 400部
〔架橋表面層用塗工液〕
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 10部
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)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 10部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 1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)
テトラヒドロフラン 100部
ここで得られた感光体を[感光体1]とする。
感光体作成例2
作成例1において、下記組成の接着層用塗工液に変えた以外は作成例1と同様に作製した。
〔接着層用塗工液〕
ポリアリレート 3部
(Uポリマー U−100、ユニチカ製)
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 7部
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)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 5部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 0.5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)
テトラヒドロフラン 400部
ここで得られた感光体を[感光体2]とする。
感光体作成例3
作成例1において、下記組成の接着層用塗工液に変えた以外は作成例1と同様に作製した。
〔接着層用塗工液〕
ポリアリレート 5部
(Uポリマー U−100、ユニチカ製)
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 5部
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)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 5部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 0.5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)
テトラヒドロフラン 400部
ここで得られた感光体を[感光体3]とする。
感光体作成例4
作成例1において、下記組成の接着層用塗工液に変えた以外は作成例1と同様に作製した。
〔接着層用塗工液〕
ポリアリレート 7部
(Uポリマー U−100、ユニチカ製)
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 3部
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)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 5部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 0.5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)
テトラヒドロフラン 400部
ここで得られた感光体を[感光体4]とする。
感光体作成例5
作成例1において、下記組成の接着層用塗工液に変えた以外は作成例1と同様に作製した。
〔接着層用塗工液〕
ポリアリレート 9部
(Uポリマー U−100、ユニチカ製)
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 1部
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)
分子量:296、官能基数:3官能、分子量/官能基数=99
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 5部
(例示化合物No.54)
光重合開始剤 0.5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)
テトラヒドロフラン 400部
ここで得られた感光体を[感光体5]とする。
感光体作成例6
φ30mmのアルミニウムシリンダー上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、1.5μmの下引き層、0.3μmの電荷発生層、23μmの電荷輸送層を形成した。この電荷輸送層上に下記組成の接着層用塗工液と架橋表面層用塗工液を続けてスプレー塗工し、メタルハライドランプ:160W/cm、照射距離:120mm、照射強度:500mW/cm2、照射時間:120秒の条件で光照射を行ない、更に130℃で20分乾燥を加え、0.03μmの接着層と4μmの表面架橋層を設け、本発明の電子写真感光体を得た。
〔下引き層塗工液〕
酸化チタン 40部
アルコール可溶性ナイロン 32部
メタノール 400部
イソプロパノール 160部
〔電荷発生層塗工液〕
合成例1で合成したチタニルフタロシアニン粉末 4部
ポリビニルブチラール 2部
メチルエチルケトン 150部
〔電荷輸送層用塗工液〕
ビスフェノールZポリカーボネート 10部
(パンライトTS−2050、帝人化成製)
下記構造式(II)の低分子電荷輸送物質(D−1) 7部
テトラヒドロフラン 100部
1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液 1部
(KF50−100CS、信越化学工業製)
Figure 0004526032
〔接着層用塗工液〕
ビスフェノールZポリカーボネート 5部
(パンライトTS−2050、帝人化成製)
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 5部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(KAYARAD DPHA、日本化薬製)
分子量:536、官能基数:5.5官能、分子量/官能基数=97
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 5部
(例示化合物No.105)
光重合開始剤 0.5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)
テトラヒドロフラン 400部
〔架橋表面層用塗工液〕
電荷輸送性構造を有さない3官能以上のラジカル重合性モノマー 10部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(KAYARAD DPHA、日本化薬製)
分子量:536、官能基数:5.5官能、分子量/官能基数=97
1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物 10部
(例示化合物No.105)
光重合開始剤 1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)
テトラヒドロフラン 100部
ここで得られた感光体を[感光体6]とする。
感光体作成例7
作成例6において、接着層の膜厚を0.06μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体7]とする。
感光体作成例8
作成例6において、接着層の膜厚を0.09μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体8]とする。
感光体作成例9
作成例6において、接着層の膜厚を0.12μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体9]とする。
感光体作成例10
作成例6において、接着層の膜厚を0.2μmにした以外は実施例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体10]とする。
感光体作成例11
作成例6において、接着層の膜厚を0.5μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体11]とする。
感光体作成例12
作成例6において、接着層の膜厚を0.8μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体12]とする。
感光体作成例13
作成例6において、接着層の膜厚を1.2μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体13]とする。
感光体作成例14
作成例6において、接着層の膜厚を4μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体14]とする。
感光体作成例15
作成例6において、接着層の膜厚を7μmにした以外は作成例6と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[感光体15]とする。
感光体作成比較例1
作成例1において、電荷輸送層上に架橋表面層用塗工液のみをスプレー塗工した以外は作成例1と同様に作製した。
ここで得られた感光体を[比較感光体1]とする。
以下、本発明のトナー構成材料の合成例及びトナーの作成例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、使用する「部」は、すべて重量部を表わす。
[トナー作成例1]
〜有機微粒子エマルションの合成〜
製造例1
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、メタクリル酸166部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し3時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、70℃で5時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、75nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは60℃であり、重量平均分子量は11万であった。
〜水相の調整〜
製造例2
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
〜低分子ポリエステルの合成〜
製造例3
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2300、重量平均分子量6700,Tg43℃、酸価25であった。
〜中間体ポリエステルの合成〜
製造例4
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9700、Tg54℃、酸価0.5、水酸基価52であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
〜ケチミンの合成〜
製造例5
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
〜マスターバッチ(MB)の合成〜
製造例6
水600部、Pigment Blue 15:3 含水ケーキ(固形分50%)、 ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて120℃で45分間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
〜油相の作成〜
製造例7
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバWAX100部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメック
ス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、顔料、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は53%であった。
〜乳化⇒脱溶剤〜
製造例8
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で7時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
〜洗浄⇒乾燥〜
製造例9
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモ
ミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。
その後フッ素化合物(2)を1wt%濃度で分散させた水溶媒槽中で、トナー母体に対してフッ素化合物(2)が0.1wtになるように混合し、フッ素化合物を付着(結合)させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥させた後、さらに30℃で10時間棚段にて乾燥させた。その後目開き75μmメッシュで篩い[母体着色粒子1]を得た。
フッ素化合物(2)
Figure 0004526032
その後、[トナー母体粒子1]100部、ゾルゲル法で製造した一次粒径120nm、ほぼ真球のヘキサメチルジシラザン疎水化処理シリカ(外添剤A)1.5部と一次粒径10nmの疎水性シリカ(外添剤B)1.0部、一次粒径15nmの疎水性酸化チタン(外添剤C)1.0部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製 FM20C)にて混合してトナーを得た。
混合条件は、周速30m/secで、30秒回転、60秒回転停止、のセットを10回
繰り返して混合した。
ここで得られたトナーを[トナー1]とする。
得られた各種物性は表4、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表5に示した。また評価において、クリーニングブレードはウレタンゴムを用いて、当接角25°、当接圧20g/cm2のカウンター方式を用いた。
[トナー作成例2]
トナー作成例1の製造例7のトナー組成物の作製においてカルナバワックスを130部に変えたこと以外は作成例1と同様にしてトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[トナー2]とする。
[トナー作成例3]
トナー作成例1の製造例7のトナー組成物の作製においてカルナバワックスを90部に変えたこと以外は作成例1と同様にしてトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、実施例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[トナー3]とする。
[トナー作成例4]
実施例1において〜乳化⇒脱溶剤〜の工程を以下に変更した以外は全く同様にトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[トナー4]とする。
〜乳化⇒脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で6,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで10分間混合し[乳化スラリー2]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で5時間脱溶剤した後、45℃で3時間熟成を行い、[分散スラリー2]を得た。
[トナー作成例5]
実施例1において〜乳化⇒脱溶剤〜の工程を以下に変更した以外は全く同様にトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[トナー5]とする。
〜乳化⇒脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]630部、[プレポリマー1]を120部、[ケチミン化合物1]3.1部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数11,000rpmで50分間混合し[乳化スラリー3]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー3]を投入し、30℃で10時間脱溶剤した後、45℃で10時間熟成を行い、[分散スラリー3]を得た。
[トナー作成比較例1]
トナー作成例1の製造例7のトナー組成物の作製においてカルナバワックスを160部に変えたこと以外は実施例1と同様にしてトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[比較トナー1]とする。
[トナー作成比較例2]
トナー作成例1の製造例7のトナー組成物の作製においてカルナバワックスを50部に変えたこと以外は作成例1と同様にしてトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[比較トナー2]とする。
[トナー作成比較例3]
作成例1において〜乳化⇒脱溶剤〜の工程を以下に変更した以外は全く同様にトナーを作成した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[比較トナー3]とする。
〜乳化⇒脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで4分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数12,000rpmで30分間混合し[乳化スラリー4]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー4]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で1時間熟成を行い、[分散スラリー4]を得た。
[トナー作成比較例4]
作成例1において〜乳化⇒脱溶剤〜の工程を以下に変更した以外は全く同様にトナーを製造した。(外添剤については表3に示すものを使用した以外は、作成例1と同様に混合してトナーとした)
ここで得られたトナーを[比較トナー4]とする。
〜乳化⇒脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで3分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数12,500rpmで40分間混合し[乳化スラリー5]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー5]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で25時間熟成を行い、[分散スラリー5]を得た。
以下、表3、4,5に、外添剤の内容と得られたトナーの特性を一覧で示す。
表3-1.トナーの外添剤構成
Figure 0004526032


Figure 0004526032




Figure 0004526032
以下、実施例により、本発明を説明する。
実施例1
前記作成した感光体を、リコー製imagio Neo270(画像露光光源として655nmの半導体レーザー)にセットした。また、トナー1を使用して、以下の方法により作成したキャリア、2成分現像剤を作成した。
(キャリアの製造)
・芯材
Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm) 5000部
・コート材
トルエン 450部
シリコーン樹脂SR2400(東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50%)
450部
アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン製) 8部
カーボンブラック 10部
上記コート材を10分間スターラーで分散してコート液を調整し、このコート液と芯材を
流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行う
コーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気
炉で180℃、2時間焼成し上記キャリアを得た。
(2成分現像剤の作成)
2成分系現像剤で画像評価する場合は、以下のように、シリコーン樹脂により0.5μ
mの平均厚さでコーティングされた平均粒径35μmのフェライトキャリアを用い、キャ
リア100重量部に対しトナー7重量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラ
ーミキサーを用いて均一混合し帯電させて、現像剤を作成した。
10万枚の実機通紙試験(A4、NBSリコー製 My Paper、スタート時帯電電位-700V)を実施し、感光体削れ量、感光体フィルミング性、感光体表面電位、画像濃度、画像粒状性、鮮鋭性、カブリの評価を行った。結果を表6に示す。
実施例2〜16と比較例1〜6
各々、感光体とトナーを変える以外は、実施例1と同様に評価を行なった。結果を表6に示す。
次に本発明の画像形成装置における評価項目と評価方法を示す。
1)感光体削れ(磨耗)量
温度40℃、湿度90%の環境において、Ricoh製imagio Neo 270を改造した評価機を用いて、各トナー、感光体を用いて画像面積率5%チャートを用い連続5万枚と10万枚出力耐久試験通紙試験後の膜厚減少量について渦電流式膜厚計(フィシャー社製、フィシャーコープMMS)で測定した。
2)感光体フィルミング性
Ricoh製imagio Neo 270を改造した評価機を方式に改造してチューニングした評価機を用いて、5%画像濃度チャート用い、連続5万枚と10万枚出力後の感光体に付着した付着成分量を目視により評価した。全く付着がなく良好なものを◎、わずかに曇りの痕跡が観察されるものを○、曇りのスジが確認できるものを△、曇り面積が多いものを×として評価した。
3)感光体表面電位
Ricoh製imagio Neo 270を改造した評価機を方式に改造してチューニングした評価機を用いて、5%画像濃度チャート用い、連続5万枚と10万枚出力後の感光体の帯電後の暗部電位と、露光後の電位を測定した。感光体の表面電位の測定は表面電位計TREK344(TREK社製)を用いた。
4)画像濃度
リコー製imagio Neo 270を改造してチューニングした評価機を用い、普通紙の転写紙(リコー製 タイプ6200)に0.4±0.1 mg/cm2の付着量におけるベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite
938(X−Rite社製)により測定した。画像濃度1.4より大を○、1.2〜1,4を△、それ未満を×とした。
5)画像粒状性、鮮鋭性
リコー製imagio Neo 270を改造してチューニングした評価機を用い、単色で写真画像の出力を行い、粒状性、鮮鋭性の度合を目視にて評価した。良好なものから◎、○、△、×で評価した。◎はオフセット印刷並、○はオフセット印刷よりわずかに悪い程度、△はオフセット印刷よりかなり悪い程度、×は従来の電子写真画像程度で非常に悪い。
6)カブリ
リコー製imagio Neo 270を改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の転写紙上地肌部のトナー汚れ度合を目視(ルーペ)にて評価した。良好なものから◎、○、△、×で評価した。◎は、トナー汚れがまったく観察されず良好状態、○は、わずかに汚れが観察される程度で問題とはならない、△は少し汚れが観察される程度、×は許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
Figure 0004526032

Figure 0004526032
本発明の電子写真感光体の断面図の一例である。 本発明の電子写真感光体の断面図の一例である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明の画像形成装置用プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。 本発明のチタニルフラロシアニン顔料のX線回折スペクトルである。
符号の説明
1 感光体
2 除電ランプ
3 帯電チャージャ
4 イレーサ
5 画像露光部
6 現像ユニット
7 転写前チャージャ
8 レジストローラ
9 転写紙
10 転写チャージャ
11 分離チャージャ
12 分離爪
13 クリーニング前チャージャ
14 ファーブラシ
15 クリーニングブレード
31 導電性支持体
33 感光層
35 電荷発生層
37 電荷輸送層
101 感光ドラム
102 帯電装置
103 露光
104 現像装置
105 転写体
106 転写装置
107 クリーニングブレード

Claims (12)

  1. 電子写真感光体に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、電子写真感光体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、電子写真感光体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、記録部材上の可視像を定着させる定着装置と、を備える画像形成装置において、
    前記電子写真感光体は、導電性支持体上に少なくとも感光層及び少なくとも電荷輸送性構造を有しない3官能以上のラジカル重合性モノマーと1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を光エネルギー照射手段によって硬化させた表面層を順次積層した層構成で、該感光層と該表面層の間に接着層を介しており、該接着層が少なくとも電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーと、それとは別のバインダー樹脂と、1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化させてなるものであり、
    前記現像装置で使用されるトナーは、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン類、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られたトナーであり、トナー表面近傍におけるワックスの存在量(ワックス量/(ワックス量+樹脂量))が0.5〜10重量%であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記バインダー樹脂が少なくとも感光層に含有されるバインダー樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記バインダー樹脂が少なくともポリカーボネートであることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記接着層の膜厚は0.05μm以上、5μm以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記トナーは、その表面から遊離した遊離量が7〜50%の外添剤を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記画像形成装置において、前記外添剤は、個数平均粒径が80〜500nmの無機微粒子を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記外添剤は、シリカ、酸化チタンから選択される1以上の無機微粒子であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記トナーは、平均円形度が0.93以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  9. 前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  10. 前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にある請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の画像形成装置を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
  12. 請求項1〜10のいずれかに記載の画像形成装置における構成部材を適宜組み合わせて着脱自在に一体化してなることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
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