JP5479053B2 - 電子写真感光体の製造方法 - Google Patents
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下引層は、電気的抵抗が高過ぎると感光層で発生した電荷が支持体へ抜けず感光層内部に滞留し、結果として残留電位の上昇や繰り返し使用による電位変動の原因になる。
これらの特性を満足させる適度な範囲の電気的抵抗特性及びブロッキング機能を有する下引層が求められている。その中で樹脂中に酸化スズ、酸化チタンの如き金属酸化物を含有する下引層(特許文献1)が検討されている。樹脂と金属酸化物を含有する下引層は、電気的抵抗が高い樹脂でも金属酸化物の含有量を増やすことで、感光層内部の電荷の滞留を抑制することが出来る。
特許文献2には金属酸化物粒子を含む液安定性に優れたポリオレフィン樹脂水性分散体を乾燥することで、耐水性や透明性、基材フィルムとの密着性が良好な帯電防止膜が得られることが記載されている。従来の水性分散液塗布液を用いて下引層を成膜し、感光体を製造した場合においても、解像力に問題はなかった。しかし、金属酸化物の含有量が多くなると、やはり感光体の密着性が未だ不十分であった。そのため、長期の繰り返し使用による感光層の剥が生じることがあった。
ε=(D90−D10)/D50 (1)
該水性分散下引層塗布液中の該金属酸化物粒子の体積粒度分布の50%体積に対応する粒子径をD50としたとき、該金属酸化物粒子のD50が該熱可塑性樹脂粒子のD50の0.5倍以下であることを特徴とする電子写真感光体の製造方法に関する。
本発明の水性分散下引層塗布液とは、溶媒全量に対する水の割合が50質量%以上の溶媒中に熱可塑性樹脂粒子および金属酸化物粒子が分散されている液をいう。
一定範囲内の条件下において特に良好な下引層の接着性を得る為には、水性分散下引層塗布液中の熱可塑性樹脂粒子の粒度分散係数がある一定の範囲にあることが必要であることを見出し、本発明に至ったものである。
ε=(D90−D10)/D50 (1)
該水性分散下引層塗布液中の該金属酸化物粒子の体積粒度分布の50%体積に対応する粒子径をD50としたとき、該金属酸化物粒子のD50が該熱可塑性樹脂粒子のD50の0.5倍以下であることを特徴とする。
本発明による電子写真感光体の製造方法は、水性分散下引層塗布液に含まれる熱可塑性樹脂粒子がポリオレフィン樹脂粒子であることが好ましい。ポリオレフィン樹脂粒子は電子写真特性、環境変動、及び成膜性も良好なため、電子写真感光体の下引層に適している。
本発明に用いるポリオレフィン樹脂の具体例としては、エチレン−アクリル酸メチル−無水マレイン酸共重合体、またはエチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸共重合体が好ましい。
なお、無水マレイン酸単位等の不飽和カルボン酸無水物単位は、樹脂の乾燥状態では隣接するカルボキシル基が脱水環化した酸無水物構造を形成している。しかし、特に塩基性化合物を含有する水性媒体中では、その一部または全部が開環してカルボン酸あるいはその塩の構造を取りやすくなる。
ポリオレフィン樹脂の合成法は特に限定されないが、一般的には、ポリオレフィン樹脂を構成するモノマーをラジカル発生剤の存在下、高圧ラジカル共重合して得られる。ポリオレフィン樹脂の合成方法は、「新高分子実験学2 高分子の合成・反応(1)」の第4章(共立出版株式会社)、特開2003−105145公報、特開2003−147028公報などに記述された公知の方法で合成される。
市販されているものとしては、住友化学工業(株)製の「ボンダイン(登録商標)」や、ダウ・ケミカル社製の「プリマコール(登録商標)」が挙げられる。
本発明に用いられる金属酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化銅、酸化マンガン、アンチモンド−プ酸化スズ、インジウムド−プ酸化スズ、アルミニウムド−プ酸化スズやこれら酸化物の2種以上の混合物又は複合酸化物が挙げられる。
金属酸化物粒子は、必要に応じて、表面処理剤を用いて表面処理することができる。
熱可塑性樹脂粒子分散液の調製方法は、例えば、ポリオレフィン樹脂粒子と、水と、さらに必要に応じて有機溶剤とを密閉可能な容器中で加熱、攪拌する方法を採用することができる。このとき、ポリオレフィン樹脂粒子の形状は特に限定されないが、粒子の分散速度を速めるという点から、粒子径1cm以下、好ましくは0.8cm以下の粒状ないしは粉末状のものを用いることが好ましい。
この装置の槽内に各原料を投入した後、好ましくは40℃以下の温度で攪拌混合しておく。次いで、槽内の温度を50〜200℃、好ましくは60〜200℃の温度に保ちつつ、5〜120分間攪拌を続けることにより水性分散液を得ることができる。
ここで添加される塩基性化合物としては、塗膜形成時に揮発する化合物が好ましく、アンモニアまたは各種の有機アミン化合物が好ましい。有機アミン化合物の具体例としては、トリエチルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、アミノエタノールアミン、N−メチル−N,N−ジエタノールアミン、イソプロピルアミン、イミノビスプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、3−エトキシプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、sec−ブチルアミン、プロピルアミン、メチルアミノプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、3−メトキシプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリンを挙げることができる。
金属酸化物粒子分散液の調製方法は、たとえば、市販の金属酸化物をボールミル、振動ボールミル、ロールミル、トライター、又は、サンドミル及びコロイドミルで湿式粉砕して分散液を得る。もしくは市販の水性溶媒に分散されているスラリー、ゾル液等をそのまま使用することもできる。また、金属酸化物を加水分解または熱加水分解する方法や、金属イオンを含む酸性溶液をアルカリ加水分解する方法、金属イオンを含む溶液をイオン交換膜やイオン交換樹脂によりイオン交換する方法も用いることができる。
本発明に用いられる溶媒は水以外に親水性の有機溶剤が含まれていても良い。熱可塑性樹脂粒子分散液を作成する際、金属酸化物粒子分散液を作製する際、熱可塑性樹脂粒子分散液と金属酸化物粒子分散液を混合する際に適宜調整されることが好ましい。有機溶剤として、例えばメチルエチルケトン、アセトン、ジエチルケトン、プロパノール、ブタノール、メタノール、エタノール、テトラヒドロフランやジオキサン、エチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。また、これらの有機溶剤が水性分散体全量に占める量は40質量%以下が好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
水性分散下引層塗布液の塗布手段としては、通常、この分野で用いられる方法が適用できるが、浸漬塗布が特に好ましい。
本発明の感光体の製造方法においては、水性分散下引層塗布液の塗布を浸漬塗布で行なう場合には、温度23℃での相対湿度が60%以下であり、かつ風速が1m/s以下である環境下に設置された浸漬塗布装置で行なうのが好ましい。
下引層の膜厚としては、0.1〜20μmの範囲が好ましい。
支持体の表面は、電気的特性や密着性の改善のために、陽極酸化などの電気化学的な処理を施してもよい。また、支持体の表面を、アルカリリン酸塩あるいはリン酸やタンニン酸を主成分とする酸性水溶液に金属塩の化合物またはフッ素化合物の金属塩を溶解してなる溶液で化学処理を施してもよい。
ホーニング処理には、乾式での処理および湿式での処理があるが、どちらを採用してもよい。湿式ホーニング処理とは、水の如き液体に粉末状の研磨材を懸濁させてなる懸濁液を、高速度で支持体の表面に吹き付けて粗面化する方法である。湿式ホーニング処理の場合、支持体の表面粗さは、懸濁液の吹き付け圧力、速度、研磨材の量、種類、形状、大きさ、硬度、比重および懸濁温度により制御することができる。乾式ホーニング処理は、研磨剤をエアーにより、高速度で支持体の表面に吹き付けて粗面化する方法である。乾式ホーニング処理の場合も、支持体の表面粗さは、湿式ホーニング処理と同じようにして制御することができる。ホーニング処理に用いる研磨剤としては、例えば、炭化ケイ素、アルミナ、鉄およびガラスビーズの如き粒子が挙げられる。
導電層は、カーボンブラック、金属粒子、金属酸化物粒子などの導電性粒子を結着樹脂に分散させて形成することができる。金属酸化物粒子としては、酸化亜鉛や酸化チタンの粒子が挙げられる。また、導電性粒子として、酸素欠損型SnO2を被覆した硫酸バリウム粒子を用いることもできる。
導電層に用いられる結着樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂およびポリアミド樹脂が挙げられる。これらは、支持体に対する接着性が良好であるとともに、導電性粒子の分散性が向上し、成膜後の耐溶剤性が良好である。
また、導電層には、導電層の表面性を高めるために、レベリング剤を添加してもよい。
電荷発生層は、電荷発生物質を結着樹脂および溶剤と共に分散して得られる電荷発生層用塗布液を塗布し、これを乾燥させることによって形成することができる。
(1)モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾの如きアゾ顔料、
(2)金属フタロシアニンや非金属フタロシアニンの如きフタロシアニン顔料、
(3)インジゴやチオインジゴの如きインジゴ顔料、
(4)ペリレン酸無水物やペリレン酸イミドの如きペリレン顔料、
(5)アンスラキノンやピレンキノンの如き多環キノン顔料、
(6)スクワリリウム色素、
(7)ピリリウム塩、チアピリリウム塩類、
(8)トリフェニルメタン色素、
(9)アモルファスシリコンの如き無機物質、
(10)キナクリドン顔料、
(11)アズレニウム塩顔料、
(12)シアニン染料、
(13)キサンテン色素、
(14)キノンイミン色素、
(15)スチリル色素、
(16)硫化カドミウム、
(17)酸化亜鉛
が挙げられる。これらの中でも、特に、金属フタロシアニン顔料が好ましい。その中でも、オキシチタニウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニンが好ましい。その中でも、ヒドロキシガリウムフタロシアニンが特に好ましい。
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の9.0°、14.2°、23.9°および27.1°に強いピークを有するオキシチタニウムフタロシアニン結晶、および、
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の9.5°、9.7°、11.7°、15.0°、23.5°、24.1°および27.3°に強いピークを有するオキシチタニウムフタロシアニン結晶
が好ましい。
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.4°、16.6°、25.5および28.2°に強いピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の6.8°、17.3°、23.6°および26.9°に強いピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、および、
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の8.7°〜9.2°、17.6°、24.0°、27.4°および28.8°に強いピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶
が好ましい。
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の8.3°、12.2°、13.7°、15.9°、18.9°および28.2°に強いピークを有するジクロロスズフタロシアニン結晶、
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の8.5°、11.2°、14.5°および27.2°に強いピークを有するジクロロスズフタロシアニン結晶、
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の8.7°、9.9°、10.9°、13.1°、15.2°、16.3°、17.4°、21.9°および25.5°に強いピークを有するジクロロスズフタロシアニン結晶、および、
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の9.2°、12.2°、13.4°、14.6°、17.0°および25.3°に強いピークを有するジクロロスズフタロシアニン結晶が好ましい。
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.3°、24.9°および28.1°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶、および、
ブラッグ角度(2θ±0.2°)の7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°および28.3°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶
が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の分散粒径は、0.5μm以下が好ましく、0.3μm以下がより好ましく、0.01μm以上0.2μm以下がより好ましい。
電荷発生層の膜厚は0.01μm以上2μm以下が好ましく、0.05μm以上0.3μm以下がより好ましい。
更に、電荷輸送層の上に表面保護層を形成してもよい。
熱可塑性樹脂粒子の粒径及び粒度分散係数ε、金属酸化物粒子の粒径は、Malvern Instrument Ltd社製、Zetasizer NanoZS光散乱粒度分布計(MODEL ZEN3600)を用いた。測定溶媒は水性分散下引層塗布液の溶媒組成と同一とし、測定温度25℃での体積粒度分布を求めた。
熱間押し出しにより得たA3003の外径φ30.5mm、内径φ28.5mm、長さ260.5mmのアルミニウム素管(ED管)を準備した。
次に、酸化スズで形成された被覆層を有する硫酸バリウム微粒子からなる粉体 120部
(被覆率50質量%、粉体比抵抗700Ω・cm)
レゾール型フェノール樹脂 70部
(商品名:ブライオーフェンJ−325、大日本インキ化学工業(株)製、固形分70%)
2−メトキシ−1−プロパノール 100部
上記材料なる溶液を約20時間ボールミルで分散し、導電性粒子樹脂分散層用塗布液を調製した(この塗布液に含有するフィラーの平均粒径は0.22μmであった)。この液を上記アルミニウム素管の上に浸漬コーティング法によって塗布し、温度140℃で30分間加熱硬化することにより、膜厚が15μmの導電性粒子樹脂分散層を形成し、これを導電性支持体とした。
熱可塑性樹脂A 75.0g
(熱可塑性樹脂Aは質量比で、無水マレイン酸3部、エチレン79部、エチルアクリレート18部で構成されるポリオレフィン共重合体とする)
2−プロパノール(IPA) 60.0g
トリエチルアミン(TEA) 5.1g
及び159.9gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼の回転速度を300rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂粒状物の沈澱は認められず、浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にヒーターの電源を入れ加熱した。そして系内温度を140℃乃至145℃に保って更に20分間撹拌した。その後、水浴につけて、回転速度300rpmのまま攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却した後、300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)した。そして、乳白色の均一なポリオレフィン樹脂粒子を含有する水性分散液Aを得た。
上記導電性支持体の上に得られた水性分散下引層塗布液を浸漬塗布法で塗布し、温度120℃で10分間乾燥し、膜厚が0.8μmの下引層を形成した。
(CuKαの特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.3°、24.9°および28.1°に強いピークを有する結晶形)
ポリビニルブチラール樹脂(商品名:BX−1、積水化学工業株式会社製) 10部
シクロヘキサノン 350部
上記材料を、直径1mmのガラスビーズを用いたサンドミルで3時間分散し、これに酢酸エチル1200部を加えて希釈した。このときの電荷発生材料のCAPA−700(堀場製作所(株)製)による分散粒径は0.15μmであった。下引層の上に、この電荷発生層用塗布液を浸漬塗布し、温度100℃で10分間乾燥して、膜厚が0.2μmの電荷発生層を形成した。なお、下引層の水性分散塗布液の熱可塑性樹脂粒子は電荷発生層用塗布液に不溶であった。
・外観異常なし ○
・感光層の浮き上がりが見られる △
・感光層が剥がれている ×
粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
酸化チタン(PT401M、石原産業株式会社製)100部、メタノール750部、蒸留水50部に直径1mmのガラスビーズを1000部加え、ペイントシェーカにより15時間分散した。
水性分散下引層塗布液の酸化スズゾル溶液に変え、上記酸化チタン分散液900部を用いた以外は、実施例1と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
酸化チタン(PT401M、石原産業株式会社製)に変え、酸化チタン(TTO−51A、石原産業株式会社製)とした以外は、実施例2と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
撹拌翼の回転速度を100rpmとし、ヒーターの加熱温度を120±5℃に保って更に20分間撹拌した以外は、実施例1と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
撹拌翼の回転速度を500rpmとし、ヒーターの加熱温度を150±5℃に保って更に1時間撹拌した以外は、実施例1と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
熱可塑性樹脂Aを質量比で、無水マレイン酸1部、エチレン60部、エチルアクリレート39部で構成されるポリオレフィン共重合体とした以外は、実施例3と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
熱可塑性樹脂Aを質量比で、無水マレイン酸3部、エチレン87部、エチルアクリレート10部で構成されるポリオレフィン共重合体とし、酸化チタン(PT401M、石原産業株式会社製)に変え、酸化チタン(CR−EL、石原産業株式会社製)とした以外は、実施例2と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
熱可塑性樹脂Aを質量比で、無水マレイン酸3部、エチレン90部、エチルアクリレート7部で構成されるポリオレフィン共重合体とし、酸化チタン(PT401M、石原産業株式会社製)に変え、酸化チタン(PT−301、石原産業株式会社製)とした以外は、実施例2と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
撹拌翼の回転速度を50rpmとし、ヒーターの加熱温度を110±5℃に保って更に20分間撹拌した以外は、実施例2と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
撹拌翼の回転速度を1000rpmとし、ヒーターの加熱温度を170±5℃に保って更に2時間撹拌した以外は、実施例2と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
酸化チタン(TTO51A、石原産業株式会社製)に変え、酸化チタン(PT−301、石原産業株式会社製)とした以外は、実施例2と同様に下引層及び感光体を作製し、評価を行った。粒径、粒度分散係数の測定結果、及び評価結果を表1に示す。
Claims (4)
- 支持体上に下引層と感光層をこの順に有する電子写真感光体を製造する方法であって、
水に不溶な熱可塑性樹脂粒子、および金属酸化物粒子を含有する水性分散下引層塗布液の塗膜を形成し、該塗膜を加熱して該熱可塑性樹脂粒子を融解して下引層を成膜する工程を有し、
該熱可塑性樹脂粒子に対する該金属酸化物粒子の体積比が0.5〜2.0倍であり、
該水性分散下引層塗布液中の該熱可塑性樹脂粒子の体積粒度分布の10%、50%、90%体積に対応する粒子径をそれぞれD10、D50、D90としたとき、下記式(1)で示される粒度分散係数εが0.2以上1.0以下を満たし、
ε=(D90−D10)/D50 (1)
該水性分散下引層塗布液中の該金属酸化物粒子の体積粒度分布の50%体積に対応する粒子径をD50としたとき、該金属酸化物粒子のD50が該熱可塑性樹脂粒子のD50の0.5倍以下であることを特徴とする電子写真感光体の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂粒子のD50が50〜500nmである請求項1に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂粒子がポリオレフィン樹脂粒子である請求項1又は2に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記塗膜の加熱温度が前記熱可塑性樹脂粒子の融点以上である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子写真感光体の製造方法。
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