JP5263296B2 - 電子写真感光体、画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents
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Description
前記表面層は、少なくともメタクリル基を有する重合性化合物と前記メタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子とを反応させて得られる化合物を含有するものであって、
前記重合性化合物は、メタクリル基数と分子量の比(メタクリル基数/分子量)が0.0055以上のものであり、
前記粒子が、酸化チタン粒子、シリカ粒子、ジルコニア粒子、及び有機粒子のいずれかを用いて形成されたものであることを特徴とする電子写真感光体。
本発明に係る感光体は、導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有するものである。本発明に係る感光体を構成する感光層の層構成は、特に限定されるものではなく、表面層を含めた具体的な層構成としては、たとえば以下に示すものがある。
(1)導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層及び表面層を順次積層した層構成
(2)導電性支持体上に電荷輸送材料と電荷発生材料を含有する単層の感光層と、その上に表面層を積層した層構成
(3)導電性支持体上に中間層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面層を順次積層した層構成
(4)導電性支持体上に中間層、電荷輸送材料と電荷発生材料を含有する単層の感光層と、その上に表面層を積層した層構成
本発明に係る感光体は、上記(1)〜(4)に示す層構成のいずれのものでもよい。これらの中でも(3)に示す「導電性支持体上に中間層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面層を順次積層した層構成」のものが好ましい。
以下、本発明に係る感光体を構成する「表面層」について詳細に説明する。なお、本発明に係る感光体を構成する導電性支持体、中間層、電荷発生層及び電荷輸送層については後述する。
本発明で用いられるメタクリル基を有する重合性化合物は、硬化性化合物とも呼ばれるもので、紫外線や電子線等の活性エネルギー線の照射により、メタクリル基と後述する粒子表面に設けられた官能基との間で反応を行うことができる。また、重合性化合物同士で反応することも可能である。本発明では、重合性化合物がその分子構造中にメタクリル基を有することにより本発明の課題に対して格段の効果を奏しているものと考えられる。
=〔(3/M1)×{a/(a+b+c)}〕+〔(2/M2)×{b/(a+b+c)}〕+〔(5/M3)×{c/(a+b+c)}〕
ここで、メタクリル基を有する重合性化合物の具体例を以下に示すが、本発明に使用可能なメタクリル基を有する重合性化合物はこれらに限定されるものではない。なお、下記例示化合物に示す「メタクリル基数」は、前述した様に、構造式中のメタクリル基の数を表すものであり、「比」は重合性化合物のメタクリル基数と分子量の比(メタクリル基数/分子量)を表すものである。また、各例示化合物中に示されるRは下記に示す部位である。
次に、本発明に係る感光体を構成する表面層を形成する「前記重合性化合物のメタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子」について説明する。
S−2:CH2=CHSi(OCH3)3
S−3:CH2=CHSiCl3
S−4:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S−5:CH2=CHCOO(CH2)2Si(OCH3)3
S−6:CH2=CHCOO(CH2)2Si(OC2H5)(OCH3)2
S−7:CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3
S−8:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S−9:CH2=CHCOO(CH2)2SiCl3
S−10:CH2=CHCOO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S−11:CH2=CHCOO(CH2)3SiCl3
S−12:
CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S−13:CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(OCH3)3
S−14:
CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
S−15:CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
S−16:CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S−17:CH2=C(CH3)COO(CH2)2SiCl3
S−18:CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S−19:CH2=C(CH3)COO(CH2)3SiCl3
S−20:CH2=CHSi(C2H5)(OCH3)2
S−21:CH2=C(CH3)Si(OCH3)3
S−22:CH2=C(CH3)Si(OC2H5)3
S−23:CH2=CHSi(OCH3)3
S−24:CH2=C(CH3)Si(CH3)(OCH3)2
S−25:CH2=CHSi(CH3)Cl2
S−26:CH2=CHCOOSi(OCH3)3
S−27:CH2=CHCOOSi(OC2H5)3
S−28:CH2=C(CH3)COOSi(OCH3)3
S−29:CH2=C(CH3)COOSi(OC2H5)3
S−30:
CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OC2H5)3
S−31:
CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)2(OCH3)
S−32:
CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCOCH3)2
S−33:
CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(ONHCH3)2
S−34:
CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OC6H5)2
S−35:
CH2=CHCOO(CH2)2Si(C10H21)(OCH3)2
S−36:
CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH2C6H5)(OCH3)2
また、一般式(1)で表される化合物の他に、下記に示すラジカル重合可能な有機基を有するシラン化合物を使用することも可能である。
本発明で用いられる「メタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子」は、前述した様に、メタクリル基と反応可能な官能基を有する化合物を用いて粒子を表面処理することにより得られる。
次に、本発明に係る感光体を構成する表面層に含有される「重合性化合物のメタクリル基と粒子の官能基を反応させて形成される化合物」について説明する。本発明に係る感光体を構成する表面層は、前述した「メタクリル基を有する重合性化合物」と「メタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子」を用い、前記重合性化合物のメタクリル基と前記粒子の官能基を反応させて形成される化合物より構成されるものである。
(1)アセトフェノン系またはケタール系光重合開始剤
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)オキシム等
(2)ベンゾインエーテル系光重合開始剤
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等
(3)ベンゾフェノン系光重合開始剤
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等
(4)チオキサントン系光重合開始剤
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等。
表面層へのフィラーの添加は、表面層の機械的強度の向上を促進させたり、電気特性(抵抗)の調整の観点から好ましいものである。フィラーとしては、たとえば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス等の各種金属酸化物、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及び酸化ジルコニウム等の超微粒子が挙げられる。これらを1種類もしくは2種類以上混合して用いることも可能である。なお、2種類以上混合した場合には、フィラーは固溶体や融着した形態をとるものでもよい。
また、表面層にフッ素原子含有樹脂粒子に代表される各種滑剤粒子を含有させることも可能である。フッ素原子含有樹脂粒子としては、たとえば、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂、及びこれらの共重合体樹脂等がある。これら滑剤粒子は1種あるいは2種以上を適宜選択するのが好ましく、四フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が特に好ましい。
さらに、感光体の耐候性を向上させる目的で、表面層中に酸化防止剤を添加することも可能である。酸化防止剤は後述する電荷輸送層に添加するものと同様のものを使用することが可能である。
本発明に係る感光体を構成する表面層を形成する場合、先ず、前述した「メタクリル基を有する重合性化合物」、「メタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子」、必要に応じて公知の樹脂、重合開始剤、フィラー、滑剤粒子、酸化防止剤等を添加して表面層形成用の塗布液を調製する。この様に調製した表面層形成用塗布液を、公知の方法により感光層表面に塗布し、自然乾燥または熱乾燥を行う。乾燥処理後、塗布層に活性エネルギー線を照射させ重合開始剤を作用させて重合反応を行い硬化樹脂の層を形成することにより、表面層が作製される。
次に、本発明に係る感光体を構成する導電性支持体、中間層、感光層(電荷発生層、電荷輸送層)、及び、感光層を構成する部材について説明する。
本発明に係る感光体を構成する支持体は、導電性を有するものであればいずれのものでもよい。具体的には、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレス等の金属をドラム状またはシート状に成形したもの、アルミニウムや銅等の金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化スズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独またはバインダ樹脂とともに塗布して導電層を設けた金属やプラスチックフィルム及び紙等がある。
本発明に係る感光体は、導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有するものであるが、導電性支持体と感光層の中間にバリア機能と接着機能を有する中間層を設けることができる。中間層の膜厚は、0.1〜15μmが好ましく、0.3〜10μmがより好ましい。
本発明に係る感光体を構成する感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を1つの層に付与した単層構造の他に、電荷発生機能を付与する電荷発生層(CGL)と電荷輸送機能を付与する発生電荷輸送層(CTL)をそれぞれ設けた機能分離型の層構成を有する感光層が好ましい。感光層を機能分離型の層構成とすることにより、繰り返し使用に伴う残留電位上昇を小さく制御できる他、各種電子写真特性を目的に合わせて制御し易いメリットがある。
電荷発生層は、少なくとも電荷発生物質(CGM)とバインダ樹脂を含有するもので、電荷発生物質をバインダ樹脂溶液中に分散させてなる塗布液を塗布して形成されたものが好ましい。
電荷輸送層は、少なくとも層内に電荷輸送物質とバインダ樹脂を含有するものであり、たとえば、電荷輸送物質をバインダ樹脂溶液中に溶解させて塗布液を形成し、塗布液を塗布することにより形成することができる。
次に、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明する。
(1)導電性支持体上に、メタクリル基数と分子量の比が0.0055以上となる重合性化合物とメタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子を反応させて得られる化合物を含有する表面層と感光層をする電子写真感光体
(2)前述した電子写真感光体に接触せずに帯電を行う帯電手段
(3)前記帯電手段により帯電した電子写真感光体上を露光する露光手段
(4)前記露光手段により露光された電子写真感光体上に現像剤を供給する現像手段を少なくとも有するものである。
(1)前記電子写真感光体に接触せずに帯電を行う帯電工程、
(2)前記帯電工程により帯電した電子写真感光体上を露光する露光工程、
(3)前記露光工程により露光された電子写真感光体上に現像剤を供給する現像工程。具体的には、先ず、帯電手段22により回転する感光体21に対し非接触で一様帯電がなされる(帯電工程)。その後、露光手段30としての露光光学系により画像処理部Bのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる(露光工程)。感光体21表面へ潜像を書き込む手段である露光手段30の露光光学系は、たとえば、図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー31、fθレンズ34、シリンドリカルレンズ35を経て反射ミラー32により光路が曲げられ主走査がなされる。この様にして、感光体21に対してAoの位置において像露光が行われ、感光体21の回転(副走査)により静電潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い、静電潜像を形成する。
(1)「粒子1」の調製
直径0.5mmのアルミナビーズを含有する湿式サンドミルに下記化合物を投入し、30℃にて6時間混合処理を行った。
「例示化合物S−15」 30質量部
メチルエチルケトン 1000質量部
上記混合処理を行った後、メチルエチルケトンとアルミナビーズを濾別し、60℃にて乾燥処理を行って「粒子1」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「酸化チタン粒子2(数平均1次粒径15nm)」、「例示化合物S−15」30質量部に代えて「例示化合物S−7」20質量部を使用した。その他は同様にして「粒子2」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「酸化チタン粒子3(数平均1次粒径35nm)」、「例示化合物S−15」30質量部に代えて「例示化合物S−13」10質量部を使用した。その他は同様にして「粒子3」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「酸化チタン粒子4(数平均1次粒径100nm)」を使用し、「例示化合物S−15」の添加量を5質量部に変更した。その他は同様にして「粒子4」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「アルミナ粒子1(数平均1次粒径30nm)」を使用し、「例示化合物S−15」の添加量を15質量部に変更した。その他は同様にして「粒子5」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「アルミナ粒子2(数平均1次粒径10nm)」を使用し、「例示化合物S−15」の添加量を25質量部に変更した。その他は同様にして「粒子6」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「シリカ粒子1(数平均1次粒径10nm)」、「例示化合物S−15」30質量部に代えて「例示化合物S−7」25質量部を使用した。その他は同様にして「粒子7」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「シリカ粒子2(数平均1次粒径50nm)」を使用し、「例示化合物S−15」の添加量を10質量部に変更した。その他は同様にして「粒子8」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「ジルコニア粒子(数平均1次粒径100nm)」を使用し、「例示化合物S−15」の添加量を5質量部に変更した。その他は同様にして「粒子9」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「アクリル樹脂粒子(数平均1次粒径100nm)」、「例示化合物S−15」30質量部に代えて「例示化合物S−7」5質量部を使用した。その他は同様にして「粒子10」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「酸化スズ粒子(数平均1次粒径15nm)」を使用し、「例示化合物S−15」の添加量を20質量部に変更した。その他は同様にして「粒子11」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「酸化チタン粒子2(数平均1次粒径15nm)」、「例示化合物S−15」30質量部に代えて「イソブチルトリメトキシシラン」20質量部を使用した。その他は同様にして「粒子12」を調製した。
前記「粒子1」の調製において、「酸化チタン粒子1」に代えて「酸化チタン粒子2(数平均1次粒径15nm)」を使用し、「例示化合物S−15」を使用しなかった。その他は同様にして「粒子13」を調製した。
(1)「感光体1」の作製
(導電性支持体の準備)
円筒形状のアルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面粗さRz=1.5(μm)の導電性支持体を準備した。
下記化合物を含有する分散液をメタノールで2倍に希釈し、一夜(8時間)静置後、濾過処理(フィルタ;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルタ使用)を行って中間層形成用塗布液を作製した。
酸化チタン「SMT500SAS(テイカ社製)」 3質量部
メタノール 10質量部
上記塗布液を前記導電性支持体上に、乾燥膜厚2μmとなる様に浸漬塗布法で塗布を行い、乾燥処理を行って「中間層」を形成した。
下記化合物をサンドミルに投入、混合し、10時間の分散処理を行って電荷発生層形成用塗布液を調製した。
20質量部
ポリビニルブチラール樹脂「#6000−C(電気化学工業社製)」
10質量部
酢酸t−ブチル 700質量部
4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン
300質量部
上記電荷発生層形成用塗布液を前記中間層上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥処理を行って、乾燥膜厚が0.3μmの「電荷発生層」を形成した。
下記化合物を混合、溶解処理することにより電荷輸送層形成用塗布液を調製した。
バインダ:ポリカーボネート樹脂「Z300(三菱ガス化学社製)」
300質量部
酸化防止剤「Irganox1010(日本チバガイギー社製)」
6質量部
テトラヒドロフラン(THF) 1600質量部
トルエン 400質量部
シリコーンオイル「KF−54(信越化学社製)」 1質量部
上記電荷輸送層形成用塗布液を前記電荷発生層上に円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布し、乾燥処理を行って、乾燥膜厚が20μmの「電荷輸送層」を形成した。
下記化合物を分散処理装置に投入して溶解、分散処理することにより表面層形成用塗布液を調製した。
10質量部
重合性化合物「例示化合物(39)」 10質量部
重合開始剤(イルガキュアー369:チバ・ジャパン社製)
10質量部
1−プロピルアルコール 40質量部
上記表面層形成用塗布液を前記電荷輸送層上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布して表面層を形成し、形成した表面層を乾燥処理後、窒素気流下で当該表面層にメタルハライドランプによる紫外線照射を行った。この紫外線照射により、メタクリル基を有する上記重合性化合物とメタクリル基と反応可能な官能基を有する上記粒子とを反応させて化合物を形成し、当該化合物を含有する乾燥膜厚2.0μmの「表面層」を形成した。なお、前記紫外線照射は、光源から感光体表面までの距離を100mm、ランプ出力を4kW、照射時間を1分間で行った。以上の手順を経て「感光体1」を作製した。
前記「感光体1」の作製で、表面層を作製する際に用いた重合性化合物「例示化合物(39)」と「メタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子1」を後述する表1に示すものに変更した。その他は同様の手順で「感光体2〜13、15〜17」を作製した。
前記「感光体1」の作製で、表面層を作製する際に用いた重合性化合物「例示化合物(39)」に代えて下記構造を有する「比較化合物」を使用した他は同様の手順で「感光体14」を作製した。
市販の画像形成装置「bizhub PROC6500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製)」に上記手順で作製した「感光体1〜17」を順次装着して以下の評価を行った。ここで、本発明の構成を満たす「感光体1〜4、及び8〜11」の評価を「実施例1〜8」、本発明の構成を満たしていない「感光体12〜17」の評価を「比較例1〜6」とする。なお、「感光体5〜7」は参考例である。
100万枚の連続プリントを実施した後、感光体表面の摩耗量を渦電流測定装置を用いて評価し、摩耗量が3μm以下のものを合格とした。なお、渦電流測定装置による摩耗量の測定は、感光体表面の20箇所をランダムに測定し、その平均値をとったものである。
100万枚の連続プリントを実施した後、画像濃度0.4のハーフトーン画像を出力し、目視観察により画像濃度ムラの発生状況を評価した。以下に示す◎と○を合格とした。
◎:画像濃度ムラが認められず
○:画像濃度ムラがやや認められるが実用上問題なしと判断した
×:画像濃度ムラが認められ実用上問題有りと判断した。
100万枚の連続プリントを実施した後、目視観察により感光体表面のキズの発生状況を評価するとともに、前述の画像濃度0.4のハーフトーン画像プリントを目視観察して画像欠陥の有無を評価した。
◎:感光体表面にキズの発生が認められず、かつ、プリント画像上に画像欠陥はみられなかった
○:感光体表面にキズの発生がやや認められるが、プリント画像上に画像欠陥はみられなかった
×:感光体表面にキズの発生が認められ、かつ、プリント画像にも画像欠陥が認められる。
温度30℃、相対湿度85%RHの環境下で100万枚のプリント作成を実施して12時間後、連続プリントで出力したものと同じ印字率5%の文字画像のプリント物を作成し、このプリント画像を目視評価した。
◎:文字画像に画像ボケが全く認められない
○:文字画像に画像ボケがほとんど認められない
×:文字画像に画像ボケが認められ、実用上問題となるレベルと判断した。
2 感光層
3 中間層
4 電荷発生層
5 電荷輸送層
6 表面層
7 粒子
21 電子写真感光体
22 非接触帯電装置
30 露光装置
23 現像装置
Claims (5)
- 導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有する電子写真感光体において、
前記表面層は、少なくともメタクリル基を有する重合性化合物と前記メタクリル基と反応可能な官能基を有する粒子とを反応させて得られる化合物を含有するものであって、
前記重合性化合物は、メタクリル基数と分子量の比(メタクリル基数/分子量)が0.0055以上のものであり、
前記粒子が、酸化チタン粒子、シリカ粒子、ジルコニア粒子、及び有機粒子のいずれかを用いて形成されたものであることを特徴とする電子写真感光体。 - 前記重合性化合物は、メタクリル基数と分子量の比(メタクリル基数/分子量)が、0.0055以上0.0100以下のものであることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記粒子はカップリング剤で処理されたものであ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。
- 少なくとも、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に接触せずに帯電を行う帯電手段と、
前記帯電手段により帯電した電子写真感光体上を露光する露光手段と、
前記露光手段により露光された電子写真感光体上に現像剤を供給する現像手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 少なくとも、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体に接触せずに帯電を行う帯電工程と、
前記帯電工程により帯電した電子写真感光体上を露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された電子写真感光体上に現像剤を供給する現像工程を有することを特徴とする画像形成方法。
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