JP4959022B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2にはエーテル変性の末端シロキサン構造を組み込んだポリカーボネート樹脂を用いた感光体で耐汚染性の向上が図られている。しかし、シロキサン部位の繰り返し数が少ないことから、接触ストレスの緩和効果が十分ではなかった。
本発明は、支持体、該支持体上に設けられた電荷発生層および該電荷発生層上に設けられた電荷輸送層を有する電子写真感光体において、
該電子写真感光体の表面層が下記式(B)で示される構造を有する樹脂B、および下記式(C)で示される構造を有する樹脂Cからなる群より選択される少なくとも一方の樹脂を含有し、
該表面層と接する下層が、下記式(D)で示される繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂D、下記式(E)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂E、および下記式(F−A)で示される繰り返し構造単位、下記式(F−B)で示される繰り返し構造単位および下記式(F−C)で示される繰り返し構造単位を有するポリビニルアセタール樹脂Fからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂を含有することを特徴とする電子写真感光体に関する。
また、本発明は、前記電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有する電子写真装置に関する。
まず、電子写真感光体の表面層を溶剤で溶解させる。その後、サイズ排除クロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィーのような各組成成分を分離回収可能な分取装置で、表面層に含有される種々の材料を分取する。分取された樹脂Bおよび樹脂Cを、1H−NMR測定による水素原子(樹脂を構成している水素原子)のピーク位置、およびピーク面積比による換算法によって構成材料構造、および含有量を確認することができる。それらの結果より、シロキサン部分の繰り返し数やモル比を算出し、含有量(質量比)に換算する。また、分取された樹脂Bおよび樹脂Cをアルカリ存在下などで加水分解させ、ポリシロキサン基を有するアルコール部分、またはポリシロキサン基を有するフェノール部分を抽出する。得られたポリシロキサン基を有するフェノール部分に対し、核磁気共鳴スペクトル分析や質量分析により、シロキサン部分の繰り返し数やモル比を算出し、含有量(質量比)に換算することができる。
式(A−1)及び(B−3)で示される構造の樹脂B(1)の合成
イソフタル酸クロライド4.6gとテレフタル酸クロライド4.6gをジクロロメタンに溶解させ、酸ハロゲン化物溶液を調製した。また酸ハロゲン化物溶液とは別に、下記式(1)で示されるシロキサン誘導体0.7g及び、下記式(2)で示されるジオール11.44gを10%水酸化ナトリウム水溶液に溶解させた。さらに、重合触媒としてトリブチルベンジルアンモニウムクロライドを添加して撹拌し、ジオール化合物溶液を調製した。
次に、下記式(D)で示される繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂Dに関して説明する。下記式(D)の括弧内の構造は、樹脂中、同一であっても異なっていてもよい。
次に、式(E)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂Eに関して説明する。式(E)の括弧内の構造は、樹脂中、同一であっても異なっていてもよい。
次に、下記式(F−A)で示される繰り返し構造単位、下記式(F−B)で示される繰り返し構造単位および下記式(F−C)で示される繰り返し構造単位を有するポリビニルアセタール樹脂Fに関して説明する。
本発明の電子写真感光体は、該電子写真感光体の表面層に本発明の樹脂Bおよび樹脂Cからなる群より選択される少なくとも一方の樹脂を含有する。該表面層中には電荷輸送物質を含有してもよい。また、本発明の電子写真感光体の表面層は、本発明の樹脂Bおよび樹脂Cを含有するが、さらに他の樹脂を混合して用いてもよい。混合して用いてもよい他の樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
本発明の電子写真感光体に用いられる支持体としては、導電性を有するもの(導電性支持体)が好ましく、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。アルミニウム、またはアルミニウム合金製の支持体の場合は、ED管、EI管や、これらを切削、電解複合研磨、湿式または乾式ホーニング処理した支持体を用いることもできる。また、金属支持体や樹脂支持体上にアルミニウム、アルミニウム合金、または酸化インジウム−酸化スズ合金等の導電材料の薄膜を形成したものが挙げられる。支持体の表面は、切削処理、粗面化処理、アルマイト処理などを施してもよい。
また、干渉縞を抑制するためには支持体の表面を適度に荒らしておくことが好ましい。具体的には、上記支持体表面をホーニング、ブラスト、切削、電界研磨等の処理をした支持体、または、アルミニウムもしくはアルミニウム合金の支持体上に導電性粒子及び樹脂を含む導電層を有する支持体を用いることが好ましい。導電層表面で反射した光が干渉して出力画像に干渉縞が発生することを抑制するために、導電層に、導電層表面を粗面化するための表面粗し付与材を添加することも可能である。
本発明の電子写真感光体において、支持体上に導電性粒子および樹脂を有する導電層を設けてもよい。導電性粒子および樹脂を有する導電層を支持体上に形成する方法では、導電層中に導電性粒子を含む粉体が含有される。
導電性粒子としては、カーボンブラック、アセチレンブラックや、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀のような金属粉や、導電性酸化スズ、ITOのような金属酸化物粉体が挙げられる。
導電層に用いられる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール、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、フェノール樹脂およびアルキッド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は単独でも、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電層用塗布液の溶剤としては、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、および芳香族炭化水素溶剤が挙げられる。導電層の膜厚は、0.2μm以上40μm以下であることが好ましく、1μm以上35μm以下であることがより好ましい。さらには5μm以上30μm以下であることがより好ましい。
本発明の電子写真感光体では、支持体または導電層と、電荷発生層との間に中間層を設けてもよい。
中間層は、樹脂を含有する中間層用塗布液を支持体上、または導電層上に塗布し、これを乾燥または硬化させることによって形成することができる。
中間層の樹脂としては、ポリアクリル酸類、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。中間層に用いられる樹脂は熱可塑性樹脂が好ましく、具体的には、熱可塑性のポリアミド樹脂が好ましい。ポリアミド樹脂としては、溶液状態で塗布できるような低結晶性または非結晶性の共重合ナイロンが好ましい。
中間層の膜厚は、0.05μm以上40μm以下であることが好ましく、0.1μm以上2μm以下であることがより好ましい。
また、中間層には、半導電性粒子、電子輸送物質、あるいは電子受容性物質を含有させてもよい。
本発明の電子写真感光体において、支持体、導電層、または中間層上には、電荷発生層が設けられ、該電荷発生層上には電荷輸送層が設けられる。該電荷輸送層は積層構造としてもよい。表面層と接する下層が電荷発生層である場合と、表面層と接する下層が電荷輸送層である場合について、それぞれ説明する。
本発明の電子写真感光体に用いられる電荷発生物質としては、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、インジゴ顔料、およびペリレン顔料が挙げられる。これら電荷発生物質は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。これらの中でも、特にオキシチタニウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニンなどが高感度であるため好ましい。
電荷発生層用塗布液に用いられる溶剤は、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、または芳香族炭化水素溶剤などが挙げられる。
表面層と接する下層が第二の電荷輸送層である場合、第二の電荷輸送層のさらに下層である電荷発生層は、電荷発生層に用いられる樹脂の種類以外については、表面層と接する下層が電荷発生層である場合において説明した内容と同様である。すなわち、樹脂として、本発明のポリカーボネート樹脂D、ポリエステル樹脂E、およびポリビニルアセタール樹脂Fを用いる必要は必ずしもなく、他の樹脂を用いてもよい。他の樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、および尿素樹脂が挙げられる。これらは単独、混合、または共重合体として1種または2種以上用いることができる。
表面層と接する下層が第二の電荷輸送層である場合、第二の電荷輸送層に用いられる樹脂は、本発明のポリカーボネート樹脂D、ポリエステル樹脂E、およびポリビニルアセタール樹脂Fからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂である。中でも、本発明のポリカーボネート樹脂D、またはポリエステル樹脂Eであることが好ましい。さらに他の樹脂を混合して用いてもよい。混合して用いてもよい他の樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、および尿素樹脂が挙げられる。
図1に、本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は「質量部」を意味する。
直径30mm、長さ357mmのアルミニウムシリンダーを支持体として用いた。次に、SnO2コート処理硫酸バリウム(導電性粒子)10部、酸化チタン(抵抗調節用顔料)2部、フェノール樹脂6部およびシリコーンオイル(レベリング剤)0.001部を、メタノール4部およびメトキシプロパノール16部の混合溶剤を用いて導電層用塗布液を調製した。この導電層用塗布液を上記アルミニウムシリンダー上に浸漬塗布し、これを140℃で30分間硬化(熱硬化)させて、膜厚が15μmの導電層を形成した。
評価は、初期使用時のトルクの相対値、および表面層の密着性について行った。評価装置としては、キヤノン(株)製複写機GP−40用いた評価は、温度23℃、相対湿度50%環境下で行った。
電子写真感光体の回転モーターの駆動電流値(電流値A)を測定した。この評価は、電子写真感光体とクリーニングブレードとの接触ストレス量を評価したものである。得られた電流値の大きさは、電子写真感光体とクリーニングブレードとの接触ストレス量の大きさを示す。
さらに、以下の方法でトルク相対値の対照となる電子写真感光体を作製した。実施例1の電子写真感光体の表面層に用いた樹脂B(1)及び樹脂C(1)を、式(E−2)で示される繰り返し構造を有するポリエステル樹脂(重量平均分子量60,000)に変更し、樹脂として式(E−2)で示される繰り返し構造を有するポリエステル樹脂のみの構成に変更した以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。この電子写真感光体を対照用電子写真感光体とした。作製された対照用電子写真感光体を用いて、実施例1と同様に電子写真感光体の回転モーターの駆動電流値(電流値B)を測定した。
このようにして得られた本発明に関わる樹脂B及び樹脂Cを含有する電子写真感光体の回転モーターの駆動電流値(電流値A)と、樹脂B及び樹脂Cを用いなかった電子写真感光体の回転モーターの駆動電流値(電流値B)との比を算出した。得られた(電流値A)/(電流値B)の数値を、トルクの相対値として比較した。このトルクの相対値の数値は、樹脂B及び樹脂Cを用いたことによる電子写真感光体とクリーニングブレードとの接触ストレス量の低減の程度を示し、トルクの相対値の数値が小さいほうが電子写真感光体とクリーニングブレードとの接触ストレス量の低減の程度が大きいことを示す。結果を、表13中の初期トルクの相対値に示す。
耐剥がれ性評価はJISK 5400に基づき、碁盤目テープ法により行った。特に指定のない項目についてはJISの規定に従う。測定手順を次に示す。
1.実施例で作製した電子写真感光体を固定し、感光体の中央1カ所にカッターナイフにより試料の製品規格に規定するすきま間隔のカッターガイドなどを用いて碁盤目状の切り傷を付ける。切り傷の間隔は1mmでます目の数は100を基準とする。表面層と表面層と接する下層との界面以外の界面部分で剥離された碁盤目については測定対象外とする。ただし、半数以上の碁盤目が対象外となった場合には切り傷のます目間隔を1mm単位で順次広げていき測定可能なます目間隔で測定する。
2.切り傷を付けるときのカッターナイフは常に新しいものを用い、塗面に対して35〜45度の範囲の一定の角度に保つようにする。
3.切り傷は、塗膜を貫通して導電性支持体に届くように、切り傷1本につき約0.5秒間かけて等速で引く。
4.碁盤目の上に接着部分の長さが約50mmになるようにセロハン粘着テープを貼りつけ、消しゴムでこすって塗膜にテープをしっかりと付着させる。
5.テープを付着させてから1〜2分後に、テープの一方の端を持って塗面に直角に保ち、瞬間的に引き剥がす。
6.塗面とテープを観察し、表面層と表面層と接する下層との界面で剥離された碁盤目数を求め、剥がれ面積の割合を算出する。耐剥がれ性試験は上記感光体をJIS記載の方法により碁盤目試験を行い、100個のうち残留した碁盤目の数をカウントした。残存率を下記式より算出し、評価した。本発明では、下記の評価基準で、A、B、Cは本発明の効果が得られているレベルであり、Dは本発明の効果が得られていないレベルと判断した。評価結果を表13に示す。
残存率(%)=剥れなかった数(マス)/全体の数(100マス)
A:90%<残存率≦100%
B:75%<残存率≦90%
C:60%<残存率≦75%
D: 0%≦残存率≦60%
実施例1において、電荷輸送層(表面層)に含有される末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)、他の樹脂、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂と他の樹脂との混合比、電荷輸送物質、表面層の下層に含まれる樹脂を表5〜10に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表13、14に示す。
上記合成例、上記式(A−1)及び(B−3)または(C−3)で示される構造を有する樹脂B(1)、および樹脂C(1)の合成において、重合反応を終了させた。その後、水相が中性になるまで水での洗浄を繰り返した後、樹脂B(1)と樹脂C(1)との分離を行わずに、精製したのち、撹拌下のメタノールに滴下して、重合物を沈殿させ、この重合物を真空乾燥させて、樹脂B(1)と樹脂C(1)の混合物を得た。この混合物を樹脂Mとする。樹脂M中の樹脂B(1)と樹脂C(1)の混合比を測定したところ95/5であり、上記のとおりにして樹脂B(1)と樹脂C(1)中のシロキサン部位の含有量を算出したところ、樹脂B(1)は30質量%、樹脂C(1)は15質量%であった。またポリエステル樹脂Mの重量平均分子量は20,000であった。
実施例1の電子写真感光体の表面層に用いた樹脂B(1)及び樹脂C(1)を、樹脂Mに変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製して、評価を行った。結果を表14に示す。
実施例1と同様に導電層、中間層、電荷発生層を形成した。次に、上記式(G−1)で示される構造を有する電荷輸送物質10部、および上記式(E−2)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂(重量平均分子量60,000)10部を、テトラヒドロフラン20部、およびトルエン60部の混合溶剤に溶解させることによって、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、これを110℃で1時間乾燥させることによって、膜厚が16μmの電荷輸送層を形成した。次に、上記式(G−1)で示される構造単位を有する電荷輸送物質10部、合成例1で合成した樹脂B(1)と合成例51で合成した樹脂C(1)を95:5の比で含有する樹脂5部、および上記式(E−2)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂(重量平均分子量50,000)5部を、テトラヒドロフラン20部、およびトルエン60部の混合溶剤に溶解させることによって、表面層用塗布液を調製した。この表面層用塗布液を電荷発生層上にスプレー塗布し、これを110℃で1時間乾燥させることによって、膜厚が5μmの表面層を形成した。
表面層に含有される末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)、他の樹脂、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂と他の樹脂との混合比、電荷輸送物質、表面層の下層に含まれる樹脂を表11に示す。実施例1と同様の評価を行い、結果を表14に示す。
実施例399において、表面層に含有される末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)、他の樹脂、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂と他の樹脂との混合比、電荷輸送物質、表面層の下層に含まれる樹脂を表11、12に示すように変更した以外は、実施例399と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表14に示す。
実施例399の電子写真感光体の表面層に用いた樹脂B(1)及び樹脂C(1)を、上記樹脂Mに変更した以外は、実施例399と同様にして電子写真感光体を作製して、評価を行った。結果を表14に示す
実施例1において、表面層に含有される末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)、他の樹脂、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂と他の樹脂との混合比、電荷輸送物質、表面層の下層に含まれる樹脂を表15に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
実施例1において、樹脂B及び樹脂Cを、特開2002−128883号公報に記載されている構造である下記式(J−1)で示される繰り返し構造単位を有する樹脂H変更し、表15に示す変更を行った以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
実施例1において、樹脂B及び樹脂Cを、特開2002−128883号公報に記載されている構造である下記式(J−2)で示される繰り返し構造単位を有する樹脂Iに変更し、表15に示す変更を行った以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
実施例399において、表面層に含有される末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)、他の樹脂、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂と他の樹脂との混合比、電荷輸送物質、表面層の下層に含まれる樹脂を表16に示すように変更した以外は、実施例399と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
実施例399において、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)を、特開2002−128883号公報に記載されている構造である上記式(J−1)で示される繰り返し構造単位を有する樹脂Hに変更し、表16に示す変更を行った以外は、実施例399と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
実施例399において、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂(樹脂B及び樹脂C)を、特開2002−128883号公報に記載されている構造である上記式(J−2)で示される繰り返し構造単位を有する樹脂I変更し、表16に示す変更を行った以外は、実施例399と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
実施例1において、樹脂B及び樹脂Cを、特開2009−180760号公報に記載されている構造である下記式(K)示される繰り返し構造単位を有する樹脂Kに変更し、表16に示す変更を行った以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価した。結果を表17に示す。
表5〜12中の「シロキサン含有ポリエステル樹脂と他の樹脂との混合比」は、末端シロキサン含有ポリエステル樹脂とシロキサン構造を含有していない他の樹脂との質量比を意味する。表5〜12中の「CTM」は電荷輸送物質を示す。
表15および16中の「表面層に接する下層に含まれる樹脂」において、ポリスチレンは(三菱モンサント化成製、商品名:ダイヤレックスHF−55)、フェノール樹脂は(群栄化学(株)製、商品名:PL−4804)を示す。
2 軸
3 帯電手段
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 クリーニング手段
8 定着手段
9 プロセスカートリッジ
10 案内手段
P 転写材
Claims (8)
- 支持体、該支持体上に設けられた電荷発生層および該電荷発生層上に設けられた電荷輸送層を有する電子写真感光体において、
該電子写真感光体の表面層が下記式(B)で示される構造を有する樹脂B、および下記式(C)で示される構造を有する樹脂Cからなる群より選択される少なくとも一方の樹脂を含有し、
該表面層と接する下層が、下記式(D)で示される繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂D、下記式(E)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂E、および下記式(F−A)で示される繰り返し構造単位、下記式(F−B)で示される繰り返し構造単位および下記式(F−C)で示される繰り返し構造単位を有するポリビニルアセタール樹脂Fからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂を含有することを特徴とする電子写真感光体。
- 前記樹脂Bのシロキサン部位の含有量が前記樹脂Bの全質量に対して10質量%以上50質量%以下であり、前記樹脂Cのシロキサン部位の含有量が前記樹脂Cの全質量に対して5質量%以上25質量%以下である請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記表面層と接する下層が電荷輸送層であり、該電荷輸送層に前記式(D)で示される繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂D、および前記式(E)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂Eからなる群より選択される少なくとも一方の樹脂を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真感光体。
- 前記表面層と接する下層が電荷発生層であり、該電荷発生層に前記式(F−A)で示される繰り返し構造単位、前記式(F−B)で示される繰り返し構造単位および前記式(F−C)で示される繰り返し構造単位を有するポリビニルアセタール樹脂Fを含有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真感光体。
- 前記樹脂Bおよび樹脂Cの含有量が前記表面層の樹脂全質量に対して5質量%以上100質量%以下である請求項1から4のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
- 前記樹脂Bおよび樹脂Cにおける前記式(A)中のaの平均値が、20以上40以下である請求項1から5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
- 請求項1から6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、転写手段およ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。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を有することを特徴とする電子写真装置。
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