JP5625411B2 - 画像形成装置、及び、プロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
即ち、電子写真感光体表面を帯電手段で所定の極性及び電位に帯電させ、帯電後の電子写真感光体表面を、像露光により選択的に除電することにより静電潜像を形成させた後、現像手段で該静電潜像にトナーを付着させることにより、潜像をトナー像として現像し、トナー像を転写手段で被転写媒体に転写させることにより、画像形成物として排出させるといったものである。
近年、有機光導電材料を用いた有機感光体が主流を占めるようになってきている。また、電子写真感光体の表面に保護層を設けることが提案されている。
例えば、特許文献1には、光硬化型アクリル系モノマーを含有する液を硬化した膜が、特許文献2には、炭素−炭素二重結合を有するモノマー、炭素−炭素二重結合を有する電荷移動材、及びバインダー樹脂の混合物を、熱或いは光のエネルギーによって前記モノマーの炭素−炭素二重結合と前記電荷移動材の炭素−炭素二重結合とを反応させることにより形成された膜が、特許文献3には、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重合した化合物からなる膜が、保護層として開示されている。
これらアクリル系材料は、硬化条件、硬化雰囲気等の影響を強く受けることから、例えば、特許文献4には、真空中、或いは不活性ガス中で放射線照射後に加熱されることによって形成された膜が、特許文献5には、不活性ガス中で加熱硬化された膜が開示されている。
更に、例えば、特許文献2および特許文献6には、電荷輸送材料自身をアクリル変性し、架橋可能とすると共に、電荷輸送性を有さない反応性モノマーを添加し、膜強度を向上させることも開示されている。
例えば、特許文献7には、電荷輸送材料自身を3官能以上の多官能に変性し、これを重合した化合物を含有する保護層が開示されている。また、特許文献8には、連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質の重合物を保護層に使用する技術が開示されており、また、摩擦特性を向上させるために、潤滑剤としてフッ素原子含有化合物を保護層中に含有する技術が開示されている。
また、特許文献9および特許文献10には、トナー外添剤として、疎水性シリカ粒子以外にも、ポリフッ化ビニリデン粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子などのフッ素樹脂粒子をブレードとの潤滑剤として添加してもよいことが開示されている。
さらに、特許文献12には、架橋表面層中に残留するモノマー量を0.5質量%以下とすることでクリーニング特性、画像特性が向上することが開示されている。
請求項1に係る発明は、少なくとも電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される最表面層を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像手段と、
結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を被転写体に転写する転写手段と、
ウレタンゴムを含有し、前記電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm以上で配置されるブレードを有し、前記電子写真感光体の表面を清掃する清掃手段と、
を備え、
前記硬化物が、同一分子内に電荷輸送性骨格及び連鎖重合性官能基を有する化合物の硬化物であり、
前記フッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビフェニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなる群より選択される少なくとも一つであり、
前記連鎖重合性官能基が、4つ以上のメタクリロイル基である画像形成装置である。
結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、
ウレタンゴムを含有し、前記電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm以上で配置されるブレードを有し、前記電子写真感光体の表面を清掃する清掃手段と、
を少なくとも備え、
前記硬化物が、同一分子内に電荷輸送性骨格及び連鎖重合性官能基を有する化合物の硬化物であり、
前記フッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビフェニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなる群より選択される少なくとも一つであり、
前記連鎖重合性官能基が、4つ以上のメタクリロイル基である画像形成装置に着脱自在であるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係る画像形成装置は、少なくとも電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される最表面層を有する電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像手段と、結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記トナー画像を被転写体に転写する転写手段と、ウレタンゴムを含有し、前記電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm以上で配置されるブレードを有し、前記電子写真感光体の表面を清掃する清掃手段と、を備える。
かかる効果を奏する機構については必ずしも明確ではないが、以下のように推定している。
電子写真感光体表面にフッ素樹脂膜が形成されることで、電子写真感光体表面に新たに付着したトナー等は、フッ素樹脂膜が形成されていない電子写真感光体表面に比べクリーニングブレードで掻き取り易く、また、クリーニングブレードとの間の摩擦も減少すると考えられる。その結果、電子写真感光体表面に摩擦帯電が生じにくくなると考えられる。また、摩擦帯電を抑えることにより、画像部と非画像部とに電位履歴の差に起因する残像現象(以下、「ゴースト」とも称する)が抑えられる。
さらに、電荷輸送性骨格を有する硬化物として、4つ以上のメタクリロイル基等の連鎖重合性官能基を有する化合物の硬化物を用いた場合には、電荷輸送性骨格を有する硬化物(硬化膜)には、重合、硬化の反応条件により未反応の連鎖重合性官能基が残留し得る。かかる未反応の連鎖重合性官能基はオゾン等による酸化を受けやすく、表面にカルボン酸などの極性基が生じやすく、硝酸イオンなどの放電生成物を吸着しやすい。これは結果としてクリーニングブレードとの摩擦係数が大きくなり、ゴーストを発生しやすくなる。しかし、電子写真感光体の表面に付着するフッ素樹脂粒子により未反応の連鎖重合性官能基が覆われ、硝酸イオンなどの放電生成物の吸着を抑制すると考えられる。
以下、本実施形態の画像形成装置について、詳細に説明する。まず、電子写真感光体について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、少なくとも電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される最表面層を有する電子写真感光体を備える。
本実施形態の電子写真感光体は、更に、導電性基体と、該導電性基体上に設けられた感光層とを備えていてもよい。また、最表面層は、電子写真感光体自体の最上面を形成していればよく、保護層として機能する層、又は、電荷輸送層として機能する層として設けられる。
なお、最表面層が保護層として機能する層である場合、この保護層の下層には、電荷輸送層及び電荷発生層からなる感光層、又は、単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)を有することとなる。
一方、最表面層が電荷輸送層として機能する層の場合、導電性基体上に、電荷発生層、及び最表面層として電荷輸送層を有し、該電荷輸送層が電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される形態が挙げられる。
図1は、実施形態に係る電子写真用感光体の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図2乃至図3はそれぞれ他の実施形態に係る電子写真感光体を示す模式断面図である。
また、図3に示す電子写真感光体7Cにおいては、導電性基体4上に下引層1が設けられ、その上に単層型感光層6、保護層5が順次形成された構造を有するものである。
なお、図1乃至図3に示す電子写真感光体において、下引層1は設けてもよいし、設けなくてもよい。
保護層は、電子写真感光体における最表面層であり、電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される。つまり、保護層は、電荷輸送性骨格を有する化合物を、熱重合、光重合、または放射線により硬化させた硬化物を用いて構成される。なお、当該硬化物は、電荷輸送性骨格を有する化合物の他、重合開始剤、バインダー樹脂、及びモノマーを含有する組成物の硬化物としてもよい。
保護層(最表面層)に用いられる電荷輸送性骨格を有する硬化物は、分子内に電荷輸送性骨格を有する化合物を熱重合、光重合、または放射線により硬化させた硬化物であり、この構造上の条件を満たしていれば如何なるものでもかまわない。
ここで、電荷輸送性骨格としては、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの含窒素の正孔輸送性化合物に由来する骨格であって、窒素原子と共役している構造が電荷輸送性骨格に相当する。
以下、「同一分子内に電荷輸送性骨格及び連鎖重合性官能基を有する化合物」を特定の電荷輸送材料(a)とも称する。
その理由は明確ではないが、以下のように推測される。
通常、硬化反応には反応性の高いアクリル基が用いられることが多いが、かさ高い電荷輸送性骨格に置換基として反応性の高いアクリロイル基を用いた場合、不均一な硬化反応がおきやすくなりミクロ(若しくはマクロ)的な海島構造ができやすくなると考えられる。このような海島構造は電子写真分野以外では特に問題となることは少ないが、電子写真感光体として用いた場合には、最表面層のムラ・シワを発生しやすく、電荷輸送性が異なる部分がマクロに生じ、結果として、画像ムラなどの問題を生じる。なお、このような海島構造の形成は一つの電荷輸送性骨格に複数の官能基がついている場合は、特に顕著になると考えられる。
即ち、電子吸引性のアクリロイル基又はメタクリロイル基が電荷輸送性骨格に近すぎると、電荷輸送性骨格の電荷密度が低下し、イオン化ポテンシャルが上昇することにより、下層からのキャリア注入が円滑に進行しにくくなることがある。また、メタクリロイル基のようなラジカル重合性の置換基を重合させる場合、重合時に生成するラジカルが電荷輸送性骨格に移動しやすい構造であると、生成したラジカルが電荷輸送の機能を劣化させてしまうため、電気特性の悪化を招いてしまうと考えられる。更に、最表面層における機械強度については、かさ高い電荷輸送性骨格と連鎖重合性官能基(アクリロイル基又はメタクリロイル基)が近くリジッドであると重合部位同士が動きづらくなり、反応する確率が低下してしまうおそれがあるものと考えられる。
これらのことから、電荷輸送性骨格とアクリロイル基又はメタクリロイル基との間に柔軟性に富む炭素鎖を介在させる構造が望ましいものとなる。
硬化方法としては、熱、光、放射線などによるラジカル重合が挙げられるが、反応が早く進行しすぎると膜のムラやシワを発生しやすくなる。そのため、ラジカル発生が比較的ゆっくりと起こり、かつ、連鎖重合官能性基として反応性がアクリロイル基よりも低いメタクリロイル基を選択して熱重合を行うことで、熱による構造緩和促進が図れるため、安定して均一性の高い膜が得られる。
一般式(A)において、Ar1乃至Ar4は、それぞれ独立に、置換若しくは未置換のアリール基を示す。Ar1乃至Ar4は、それぞれ、同一でもあってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、置換アリール基における置換基としては、D以外のものとして、炭素数1乃至4のアルキル基若しくはアルコキシ基、炭素数6乃至10の置換若しくは未置換のアリール基等が挙げられる。
Ar1乃至Ar4としては、下記式(1)乃至(7)のうちのいずれかであることが望ましい。なお、下記式(1)乃至(7)は、Ar1乃至Ar4の各々に連結され得る「−(D)C1」乃至「−(D)C4」を総括的に示した「−(D)C」と共に示す。
即ち、一般式(A)で表される化合物は、前駆体であるアルコールを、対応するメタクリル酸、或いはメタクリル酸ハロゲン化物と縮合させるか、前駆体であるアルコールがベンジルアルコール構造の場合には、ヒドロキシエチルメタクリレートのような水酸基を有するメタクリル酸誘導体との脱水エーテル化などにより合成すればよい。
この範囲とすることで、特定の電荷輸送材料(a)が硬化して、電子写真感光体の表面上に硬化膜(最表面層)を形成したとき、硬化膜の電気特性に優れ、硬化膜を厚膜化し得る。
特定の電荷輸送材料(a)が、同一分子内にトリフェニルアミン骨格と、4つ以上のメタクリロイル基を有する化合物である場合は、当該化合物の総含有量は、強度の観点から、保護層(最表面層)を形成する際に用いられる組成物の全固形分質量に対して、5質量%以上100質量%以下が望ましく、より望ましくは10質量%以上100質量%以下、更に望ましくは15質量%以上100質量%以下である。上記範囲とすることで、より一層磨耗し難い表面の保護層とし得る。
また、保護層(最表面層)を構成する硬化膜は、前述した特定の電荷輸送材料(a)の他に、反応性基を有さない公知の電荷輸送材料、分子内に1個以上3以下の反応性基を有する電荷輸送材料を、必要に応じて用いた硬化膜であってもよい。ここで、反応性基とは、アクリロイル基、または、メタクリロイル基を意味する。
反応性基を有さない公知の電荷輸送材料は、電荷輸送を担わない反応性基を有さないため、例えば、この公知の電荷輸送材料を併用すると、実質的に電荷輸送成分の濃度を高め、硬化膜(最表面層)の電気特性を更に改善しうる。また、反応性基を有さない公知の電荷輸送材料は、硬化膜(最表面層)の強度の調整に寄与しうる。更に、特定の電荷輸送材料(a)は、電荷輸送骨格を有することから、反応性基を持たない公知の電荷輸送材料との相溶性に優れるため、反応性基を持たない従来の電荷輸送材料のドーピングが行われ、より一層、電気特性を向上し得る。
一方、分子内に1個以上3以下の反応性基を有する電荷輸送材料を併用する場合には、電荷輸送骨格の存在量を低下させることなく、4つ以上のメタクリロイル基(反応性基)を有する特定の電荷輸送材料(a)に対して架橋密度を減じさせられることから、電気特性を維持しつつ、硬化膜(最表面層)の強度の調整が行われる。
以下、特定の電荷輸送材料(a)と併用し得る電荷輸送材料について説明する。
以下、分子内に1個以上3以下の反応性基を有する電荷輸送材料の具体例を示す。
具体的には、特定の電荷輸送材料(a)を含有する組成物中に、特定の電荷輸送材料(a)と反応する化合物(e)が含まれている場合、この化合物(e)の全てが、前述したような、反応性基を有する電荷輸送材料からなることが望ましく、特に、分子内に1個以上3以下の反応性基を有する電荷輸送材料からなることが望ましい。
この態様とすると、電気特性を低下させることなく、保護層(最表面層)の機械的強度を調整し、保護層の表面を磨耗し難い表面とし得る。
電荷輸送性骨格を有する硬化物は、特定の電荷輸送材料(a)等の電荷輸送性骨格を有する化合物または電荷輸送性骨格を有する化合物を含有する組成物を、光、電子線、又は熱により重合、硬化することにより得る。この重合、硬化反応には、硬化触媒(重合開始剤)を使用しなくてもよいが、以下に例示するような硬化触媒を用いることで反応が効率的に進行する。
分子内開列型の硬化触媒としては、ベンジルケタール系、アルキルフェノン系、アミノアルキルフェノン系、ホスフィンオキサイド系、チタノセン系、及びオキシム系の硬化触媒が挙げられる。
アルキルフェノン系の光硬化触媒としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、アセトフェノン、2−フェニル−2−(p−トルエンスルホニルオキシ)アセトフェノンが挙げられる。
チタノセン系としては、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウムなどが挙げられる。
水素引抜型の硬化触媒として具体的には、ベンゾフェノン系としては、2−ベンゾイル安息香酸、2−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4−ベンゾイル 4’−メチルジフェニル スルフィド、p,p’−ビスジエチルアミノベンゾフェノンなどが挙げられる。
チオキサントン系としては、2,4−ジエチルチオキサンテン−9−オン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントンなどが挙げられる。
ベンジル系としては、ベンジル、(±)−カンファーキノン、p−アニシルなどが挙げられる。
これらの光硬化触媒は、単独で、又は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
即ち、熱重合開始剤の市販品としては、例えば、V−30、V−40、V−59、V601、V65、V−70、VF−096、Vam−110、Vam−111(和光純薬製)、OTAZO−15、OTAZO−30、AIBN、AMBN、ADVN、ACVA(大塚化学)等のアゾ系開始剤が挙げられる。
また、パーテトラA、パーヘキサHC、パーヘキサC、パーヘキサV、パーヘキサ22、パーヘキサMC、パーブチルH,パークミルH、パークミルP、パーメンタH、パーオクタH、パーブチルC、パーブチルD、パーヘキシルD、パーロイル IB、パーロイル 355、パーロイル L、パーロイル SA、ナイパー BW、ナイパー BMT−K40/M、パーロイル IPP、パーロイル NPP、パーロイル TCP、パーロイル OPP、パーロイル SBP、パークミル ND、パーオクタ ND、パーヘキシル ND、パーブチル ND、パーブチル NHP、パーヘキシル PV、パーブチル PV、パーヘキサ 250、パーオクタ O、パーヘキシル O、パーブチル O、パーブチル L、パーブチル 355、パーヘキシル I、パーブチル I、パーブチル E、パーヘキサ 25Z、パーブチル A、パーへヘキシル Z、パーブチル ZT、パーブチル Z(以上、日油化学社製)、
ここで、「電荷輸送性を有さない」とは、Time of Flight法によりキャリア輸送が観測されないことを意味する。
かかる反応性化合物としては、1官能若しくは多官能の、重合性モノマー、オリゴマー、及びポリマーが挙げられ、例えば、アクリレート若しくはメタクリレートのモノマー、オリゴマー、及びポリマーが挙げられる。
また、上述したモノマー、オリゴマー、及びポリマーは、特定の電荷輸送材料を含有する組成物中の電荷輸送性を持つ化合物(前述の特定の電荷輸送材料とその他の電荷輸送材料)の全量に対し、100質量%以下、望ましくは50質量%以下、より望ましくは30質量%以下で用いられる。
また、特定の電荷輸送材料(a)と反応しないポリマー(d)としては、ラジカル重合性の不飽和結合を有さないポリマーであればよく、具体的には、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂など公知のものが挙げられる。
これらポリマーは、特定の電荷輸送材料(a)を含有する組成物中の電荷輸送性を持つ化合物(前述の特定の電荷輸送材料(a)とその他の電荷輸送材料)の全量に対し、100質量%以下、望ましくは50質量%以下、より望ましくは30質量%以下で用いられる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等が用いられる。
また、市販のハードコート剤としては、KP−85、X−40−9740、X−8239(以上、信越シリコーン社製)、AY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)等が用いられる。
更に、撥水性等の付与のために、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトシキシラン等の含フッ素化合物を加えてもよい。更に、特開2001−166510号公報などに開示されている反応性の含フッ素化合物などを混合してもよい。
シランカップリング剤は任意の量で使用されるが、含フッ素化合物の量は、フッ素を含まない化合物に対して質量で0.25倍以下とすることが望ましい。この使用量を超えると、架橋膜の成膜性に問題が生じる場合がある。
酸化抑制剤としては、ヒンダードフェノール系又はヒンダードアミン系が望ましく、有機イオウ系酸化抑制剤、フォスファイト系酸化抑制剤、ジチオカルバミン酸塩系酸化抑制剤、チオウレア系酸化抑制剤、ベンズイミダゾール系酸化抑制剤、などの公知の酸化抑制剤を用いてもよい。酸化抑制剤の添加量としては、保護層形成のための塗布液(組成物)中の全固形分に対して、20質量%以下が望ましく、10質量%以下がより望ましい。
ヒンダードアミン系酸化抑制剤としては、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS770」、「サノールLS744」以上三共ライフテック社製、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」以上、チバ・ジャパン社製、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」以上アデカ社製が挙げられ、チオエーテル系として「スミライザ−TPS」、「スミライザーTP−D」以上住友化学社製が挙げられ、ホスファイト系として「マーク2112」、「マークPEP−8」、「マークPEP−24G」、「マークPEP−36」、「マーク329K」、「マークHP−10」以上アデカ社製等が挙げられる。
粒子の一例として、ケイ素含有粒子が挙げられる。ケイ素含有粒子とは、構成元素にケイ素を含む粒子であり、具体的には、コロイダルシリカ及びシリコーン粒子等が挙げられる。ケイ素含有粒子として用いられるコロイダルシリカは、体積平均粒子径1nm以上100nm以下、望ましくは10nm以上30nm以下のシリカを、酸性若しくはアルカリ性の水分散液、アルコール、ケトン、又はエステル等の有機溶媒中に分散させたものから選ばれ、一般に市販されているものを使用してもよい。
保護層中のコロイダルシリカの固形分含有量は、特に限定されるものではないが、製膜性、電気特性、強度の面から、保護層の全固形分全量を基準として、0.1質量%以上50質量%以下、望ましくは0.1質量%以上30質量%以下の範囲で用いられる。
保護層中のシリコーン粒子の含有量は、保護層の全固形分全量を基準として、望ましくは0.1質量%以上30質量%以下、より望ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。
この保護層形成用塗布液は、無溶媒であってもよいし、必要に応じて、トルエン、キシレンなどの芳香族、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、ジオキサンなどのエーテル系、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのセロソルブ系、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール系等の溶媒などの単独又は混合溶媒を用いて調製される。
これにより、塗布液中で恐らく部分的な反応が進行し、塗布液の均一性が高まり、塗膜欠陥のない均一な膜が得られやすくなる。
その後、得られた塗膜に対して、光、電子線、又は熱などを付与して、該塗膜を重合、硬化させる。
ここで、光により塗膜を重合、硬化させる際には、水銀灯、メタルハライドなどの公知の光源が用いられる。
また、熱により塗膜を重合、硬化させる際、加熱条件は50℃以上であることが望ましい。この温度以下であると硬化膜の寿命が短く望ましくない。特に、加熱温度としては、100℃以上170℃以下が、反応率、強度と製造した感光体の電気特性の点から望ましい。
更に、電子線により塗膜を重合、硬化させる際には、電子線照射装置が用いられる。また、反応を加速させるために、あわせて加熱を行ってもよい。
加速電圧が250kVを超えると電子写真感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。また、線量が1Mradよりも少ない場合には硬化が不十分となり易く、線量が100Mradを超えた場合には電子写真感光体特性の劣化が起こり易いので注意が必要である。
一方、光や電子線にて塗膜を硬化し、硬化膜とした場合には、反応速度が速いため、分子運動が短時間で凍結されやすく、硬化膜中に未反応の官能基が残留し得る。また、構造緩和が起こる前に架橋反応が生じるため、残留ひずみの多い膜となり、表面の塗膜均一性、及び、内部の組成均一性に不十分な膜となりやすい。
即ち、単層型感光層中の電荷発生材料の含有量は10質量%以上85質量%以下程度、望ましくは20質量%以上50質量%以下である。また、電荷輸送材料の含有量は5質量%以上50質量%以下とすることが望ましい。単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法と同様である。単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)の膜厚は5μm以上50μm以下程度が望ましく、10μm以上40μm以下とするのが更に望ましい。
最表面層が電荷輸送層である場合、この層の厚みは、7μm以上60μm以下が望ましく、8μm以上55μm以下がより望ましい。
符号は省略して説明する。
導電性基体としては、従来から使用されているものであれば、如何なるものを使用してもよい。例えば、薄膜(例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類、及びアルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)等の膜)を設けたプラスチックフィルム等、導電性付与剤を塗布又は含浸させた紙、導電性付与剤を塗布又は含浸させたプラスチックフィルム等が挙げられる。基体の形状は円筒状に限られず、シート状、プレート状としてもよい。
下引層は、導電性基体表面における光反射の防止、導電性基体から感光層への不要なキャリアの流入の防止などの目的で、必要に応じて設けられる。
下引層に含まれる結着樹脂としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などの公知の高分子樹脂化合物、また電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等の導電性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、上層の塗布溶剤に不溶な樹脂が望ましく用いられ、特にフェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが望ましく用いられる。
また、導電性粒子は、疎水化処理剤(例えばカップリング剤)等により表面処理を施して、抵抗調整して用いてもよい。
導電性粒子の含有量は、例えば、結着樹脂に対して、10質量%以上80質量%以下であることが望ましく、より望ましくは40質量%以上80質量%以下である。
また、下引層形成用塗布液中に粒子を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。ここで、高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂中とを含んで構成される。かかる電荷発生材料としては、無金属フタロシアニン、クロロガリ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、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられ、特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜及び28.3゜に強い回折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線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜及び28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜及び28.3゜に強い回折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、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜及び27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶が挙げられる。その他、電荷発生材料としては、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。また、これらの電荷発生材料は、単独又は2種以上を混合して用いてもよい。
なお、電荷発生材料と結着樹脂の配合比は、例えば10:1乃至1:10の範囲が望ましい。
電荷輸送層は、電荷輸送材料と、必要に応じて結着樹脂と、を含んで構成される。そして、電荷輸送層が最表面層に該当する場合、上記如く、電荷輸送層は、上記比表面積を持つフッ素樹脂粒子を含む。
なお、電荷輸送材料と上記結着樹脂との配合比は、例えば10:1乃至1:5が望ましい。
電荷輸送層の膜厚は、望ましくは5μm以上50μm以下、より望ましくは10μm以上40μm以下の範囲に設定される。
本実施形態に係る画像形成装置は、少なくとも電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される最表面層を有する電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像手段と、結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記トナー画像を被転写体に転写する転写手段と、ウレタンゴムを含有し、前記電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm以上で配置されるブレードを有し、前記電子写真感光体の表面を清掃する清掃手段と、を備える。
図4に示される画像形成装置100は、既述の電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置(静電潜像形成手段)9と、転写装置(転写手段)40と、中間転写体50と、を備える。なお、画像形成装置100において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光可能な位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。
現像装置11は、結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤(図示せず)を収容する。
クリーニング装置13は、ブレード(クリーニングブレード)131を有しており、ブレード131は、電子写真感光体7の表面に接触するように、押し付け圧0.20mN/mm以上で配置されている。なお、ブレードは、導電性或いは絶縁性の繊維状部材と併用してもよい。
帯電装置としては、例えば、導電性又は半導電性の帯電ロール、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用される。また、非接触方式のロール帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も使用される。
現像装置に収容されるトナーは、結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有する。
ここでMLは粒子の絶対最大長、Aは粒子の投影面積である。
上記範囲の形状係数SF1及び体積平均粒子径を満たすトナーを用いることにより、他のトナーと比べ、高い現像、転写性、及び高画質の画像が得られる。
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂として結晶性樹脂を含有するトナー粒子と、外添剤としてフッ素樹脂粒子と、を含む。
必要に応じて、トナー粒子は、離型剤、着色剤等の内添剤を含有していてもよいし、外添剤は、フッ素樹脂粒子以外の外添剤を用いてもよい。
結着樹脂としては、結晶性樹脂が用いられるが、無定形高分子樹脂と併用することが望ましい。
結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂を指し、具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が6℃以内である樹脂を意味する。
結晶性樹脂としては、上述の物性を有する樹脂であれば特に制限はなく、具体的には、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル系樹脂が挙げられる。紙等の記録材への定着性や帯電性、及び好ましい範囲での溶融温度調整の観点から結晶性ポリエステルが好ましい。また更に適度な溶融温度をもつ脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
M=K/A
但し、上記式中、Mはエステル濃度を、Kは結晶性ポリエステル中のエステル基数を、Aは結晶性ポリエステルの高分子鎖を構成する原子数を、それぞれ表す。
すなわち、エステル結合に関与するカルボキシル基やアルコール基に由来する炭素原子および酸素原子(1つのエステル結合中酸素原子は2個)や、高分子鎖を構成する、例えば芳香環における6つの炭素は、前記原子数の計算に含まれるが、高分子鎖を構成する、例えば芳香環やアルキル基における水素原子、その置換体の原子ないし原子群は、前記原子数の計算に含まれない。
無定形高分子樹脂としては、例えば、従来公知の熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの樹脂の中でもビニル系樹脂やポリエステル樹脂が特に好ましい。
離型剤としては、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークが50℃以上140℃以下の範囲内にある物質が好ましい。主体極大ピーク50℃以上であれば定着するときにオフセットを生じにくく、140℃以下であれば定着温度抑えられるため、画像表面に凹凸が生じにくく光沢性を損なわない。
これらの離型剤は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに分散し、融点以上に加熱するとともに強い剪断をかけられるホモジナイザーや圧力吐出型分散機により粒子化し、粒子径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液を作製される。
着色剤としては、種々の顔料が用いられる。
黒顔料としては、カーボンブラック、磁性粉等が使用される。
黄色顔料としては、例えば、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等が挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等があげられる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどがあげられる。また、これらを混合し、更には固溶体の状態で使用される。
また、トナー粒子には、必要に応じて帯電制御剤が添加されてもよい。帯電制御剤としては、公知のものを使用してもよいが、例えば、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いられる。湿式製法でトナーを製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染の低減の点で水に溶解しにくい素材を使用するのが望ましい。
外添剤としてのフッ素樹脂としては、特に制限はなくそれ自体公知のものの中から選択されるが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビフェニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などが挙げられる。
フッ素樹脂は、上記の中でも、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であることが好ましい。
また、フッ素樹脂の分子量は、3,000以上250,000以下であることが好ましく、6,000以上200,000以下であることがより好ましい。
フッ素樹脂は、合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
フッ素樹脂粒子の体積平均粒子径、フッ素樹脂粒子を、走査型電子顕微鏡(FE−SEM、日立製:S−5500)を用い、倍率×10万倍にて撮像した画像を画像解析装置(ニレコ製:ルーゼックスAP)によって、画像解析することにより求められる。なお、画像解析に際してサンプリングしたフッ素樹脂粒子数は100個である。平均粒径は、面積から換算した円相当径を用いた。
フッ素樹脂粒子以外の外添剤としては、例えば、帯電特性、粉体特性、転写特性、クリーニング特性を改善する目的で、無機粒子、帯電制御剤、滑剤、研磨剤、クリーニング助剤等の公知の無機粒子および/または樹脂粒子からなる外添剤をトナー粒子に外添できる。
滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩が挙げられる。
次にトナーの製造方法について説明する。
トナーは、例えば、トナー粒子を製造した後、得られたトナー粒子に外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、凝集・合一法、懸濁重合法、溶解懸濁造粒法、溶解懸濁法、溶解乳化凝集合一法などの、酸性やアルカリ性の水系媒体中でトナー粒子を生成する湿式製法で製造されることが好適であるが、特に凝集合一法が好ましい。
トナー粒子への外添剤の外添方法としては、トナー粒子に外添剤を添加し、例えば、V型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって混合する方法が挙げられる。また、トナー粒子とフッ素樹脂粒子とを粉体状態で混合することで、フッ素樹脂粒子がトナー粒子表面に強く付着される。
ノビルターは、粒子を入れる自由空間(クリアランス)を狭くすることで、粒子に高い圧力をかけながら攪拌する攪拌装置である。
クリーニング装置は、ブレード方式が用いられている。ブレードは、電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm(2.0gf/mm)以上で配置され、電子写真感光体の表面を清掃する。
ここで「電子写真感光体表面への押し付け圧」は、ブレードを電子写真感光体表面に押し付ける圧力であり、下記式で計算される値(N)である。
上記式中、d、E、t、及びLは次のとおりである。
d・・・ブレード干渉量(電子写真感光体表面への食い込み量)〔mm〕
E・・・ブレードヤング率〔(Pa)〕
t・・・ブレード厚み〔mm〕
L・・・ブレード自由長〔mm〕
なお、図5では、電子写真感光体10がなかったと仮定した場合のブレード72を実線で表し、ブレード72及び電子写真感光体10の装置内での実際の配置状態を二点鎖線で表している。また、先端Tにおける荷重の方向は、電子写真感光体回転中心Oに向かう方向(図5中矢印で表す)である。
この設定角度θとは、図6に示すように、電子写真感光体10の軸方向から見たとき、当該電子写真感光体10表面に対してブレード72(その先端)を圧接し、その先端が屈曲した状態において、当該ブレード72の非屈曲部の厚み方向の対向面に沿った仮想線Pと、当該仮想線Pが電子写真感光体10表面と接する点の接線Qとが交差する角度(鋭角)を意味する。
この自由長とは、図7に示すように、ブレード72の自由端の先端からブレード72の支持部(筐体71(又は別途設けた支持部材)による支持領域と非支持領域との境界)までの距離Lを示す。
このヤング率Eは、単位断面積にかかる力ΔSと単位長さでの伸びΔaを測定することにより下記式より算出する。
・式:E=ΔS/Δa
ここで、ΔSは、負荷Fとブレード72の厚みの膜厚t、ブレード72の幅wより、また、Δaは、サンプル基準長さL、負荷印加時のサンプル伸びΔLより、それぞれ下記のようにして算出される。
・式:ΔS=F/(w×t)
・式:Δa=ΔL/L
ヤング率の測定には、市販の引張り試験機を使用すればよい。例えば、アイコーエンジニアリング社製引張り試験機MODEL−1605Nが使用される。
ウレタンゴムを含有することで、電子写真感光体表面やトナー等との接触および摩擦に対し、耐磨耗性のあるブレードとし得る。特に、電子写真感光体表面(保護層)が、4つ以上のメタクリロイル基等の連鎖重合性官能基を有する摩耗し難い表面である場合にも、耐磨耗性を発現し得る。
かかる構成とすることで、ブレード角が欠けも抑制し得る。
・式(B) 0<α≦0.294
・式(C) S≧250
〔但し、式(A)乃至(C)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%以上200%以下における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。〕
100%モジュラスMが、3.92MPa(40kgf/cm2)未満の場合には、耐磨耗性が不充分となり、長期に渡るクリーニング性を維持しにくい。また、29.42MPa(300kgf/cm2)を超える場合には、第一層材料が硬過ぎるため、被クリーニング部材に対する追従性が悪化し易く、良好なクリーニング性を発揮しにくい。加えて、被クリーニング部材表面を傷つけることがある。
なお、100%モジュラスMは、5MPa以上20MPa以下の範囲内であることが好ましく、6.5MPa以上15MPa以下の範囲内であることがより好ましい。
式(B)に示されるαが0.294を超える場合、第一層材料の柔軟性に欠ける。それゆえ、BCOの発生に伴い、電子写真感光体表面に埋没・固着した異物等のように、被クリーニング部材表面に存在する異物、特に表面に埋没・固着した異物が、被クリーニング部材とブレードとの接触部を繰り返し通過することにより、ブレードの第一層先端に大きな応力が繰り返し加わった際に、この応力を効率的に分散するように変形されないため、比較的短期間の内に角欠けが発生してしまう。従って、早期に欠けが発生するため、長期に渡る良好なクリーニング性を維持しにくい。
なお、αは0.2以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましく、物性上の限界下限値である0に近ければ近いほどよい。
なお、破断伸びSは300%以上であることが好ましく、350%以上であることがより好ましく、角欠けに対しては大きい程好ましい反面、破断伸びSが500%より大きい場合は被クリーニング部材に対する追従性(密着性)が増し、被クリーニング部材との摩擦力が増大し、結果として第一層先端の磨耗(角磨耗)が増大し易くなる場合がある。それゆえ、角磨耗の観点から破断伸びSは500%以下であることが好ましく、450%以下であることがより好ましく、400%以下であることが更に好ましい。
スティック&スリップ挙動により接触姿勢が解放されない場合には、第一層先端の姿勢が保たれたまま摺擦が起こるため、局所的な塑性変形が発生しやすくなる。このような局所的な塑性変形が発生すると、第一層先端と被クリーニング部材との密着性が低下し、クリーニング不良が発生し易くなる場合がある。このような局所的な塑性変形を抑制する為には第一層先端は常にスティック&スリップ挙動が行われている事が好ましく、そのためには、使用環境温度の実質的な下限値である温度10℃以上の環境下において、反発弾性Rは、10%以上であることが好ましく、15%以上がより好ましく、20%以上が更に好ましい。
反発弾性Rは、JISK6255(1996年)に基づいて測定される。
また、式(B)に示すαは、応力−歪曲線から求められるものであるが、ここで、応力および歪量は以下に説明する手順・方法により求めたものである。すなわち、JISK6251(1993年)に準拠して、ダンベル状3号形試験片を用い、引張速度500mm/minで計測し、100%歪み時の応力と200%歪み時の応力より求めた。尚、測定装置は、東洋精機(株)製、ストログラフAEエラストマを用いた。
tanδ値は、式(G)の様にE''/E’で表され、“損失正弦”と呼ばれるものであり、その値が大きい程、その線形弾性体は、ゴム弾性を有するものとなる。
式(E) E’=|E*|cosδ
式(F) E”=|E*|sinδ
式(G) tanδ=E”/E’
tanδ値は、レオペクトラ−DVE−V4(レオロジー(株)製)によって静止歪み5%、10Hz、正弦波引張加振を温度範囲−60℃以上100℃以下で測定した。
このため、BCOの発生に伴い、電子写真感光体表面に埋没・固着した異物等のように、被クリーニング部材表面に存在する異物、特に表面に埋没・固着した異物に対応するために、従来のように画像形成装置内に別途耐磨耗性や耐欠け性を向上させるための装置を新たに設ける必要が無いため、装置の大型化・高コスト化を抑制し得る。
なお、「ハードセグメント」および「ソフトセグメント」とは、ウレタンゴム中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
従って、上述したガラス転移温度を実現するためには、ウレタンゴムのハードセグメントを構成する材料(以下、「ハードセグメント材料」と称す場合がある)のガラス転移温度は、30℃以上100℃以下であることが好ましく、35℃以上60℃以下であることがより好ましく、ソフトセグメントを構成する材料(以下、「ソフトセグメント材料」と称す場合がある)のガラス転移温度は、−100℃以上−50℃以下であることが好ましく、−90℃以上−60℃以下であることがより好ましい。
ハードセグメント材料比が、46質量%未満の場合には、第一層先端の耐磨耗性が不充分となり、早期に磨耗が起こることにより、長期に渡って良好なクリーニング性が維持できなくなる場合がある。また、ハードセグメント材料比が96質量%を超える場合には、第一層先端が硬くなり過ぎて、柔軟性や伸張性が不充分となり、早期に欠けが発生することにより、長期に渡って良好なクリーニング性が維持できなくなる場合がある。
例えば、ハードセグメント材料としては、重量平均分子量が1000以上4000以下のウレタンゴムを用いることが好ましく、重量平均分子量は、1500以上3500以下であることがより好ましい。
重量平均分子量が1000未満の場合は、ブレードが低温環境下で使用される場合にハードセグメントを構成するウレタンゴムの弾性が失われるために、クリーニング不良が生じやすくなる場合がある。また、重量平均分子量が4000を超える場合は、ハードセグメントを構成するポリウレタン樹脂の永久歪みが大きくなり、第一層先端が、被クリーニング部材に対して接触圧力を保持することができなくなり、クリーニング不良が生じる場合がある。
なお、上述したようなハードセグメント材料として用いられるウレタンゴムとしては、例えば、ダイセル化学社製、プラクセル205やプラクセル240などが挙げられる。
図8に示される画像形成装置120は、プロセスカートリッジ300を4つ搭載したタンデム方式のフルカラー画像形成装置である。
画像形成装置120では、中間転写体50上に4つのプロセスカートリッジ300がそれぞれ並列に配置されており、1色に付き1つの電子写真感光体が使用される構成となっている。なお、画像形成装置120は、タンデム方式であること以外は、画像形成装置100と同様の構成を有している。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の調製−
・ドデカンジオイック酸〔酸性分〕:92.5mol%
・イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム〔酸性分〕:3mol%
・5−t−ブチルイソフタル酸〔酸性分〕:4.5mol%
・1,10デカンジオール:100mol%
・Ti(OBu)4〔触媒〕:酸成分全質量に対し、0.014質量%
・セバシン酸〔酸性分〕:92.5mol%
・イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム〔酸性分〕:3mol%
・5−t−ブチルイソフタル酸〔酸性分〕:5.5mol%
・1,10デカンジオール:100mol%
・Ti(OBu)4〔触媒〕:酸成分全質量に対し、0.014質量%
・非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)6g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10g
・イオン交換水560g
・nブチルアクリレート:30g
・アクリル酸:4g
・ドデカンチオール:24g
・四臭化炭素:4g
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2.2):386g
・トリメチロールプロパン:428g
・テレフタル酸:1392g
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP−9、融点75℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):0.5g
・イオン交換水:200g
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP−0190、融点90℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):0.5g
・イオン交換水:200g
・シアン顔料
(大日精化社製、PigmentBlue15:3(銅フタロシアニン)):1kg
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR):15g
・イオン交換水:9kg
−トナー粒子(1)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(1):833g
・シアン顔料分散液:27.17g
・離型剤分散液(1):50g
・離型剤分散液(2):25g
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.25g
ついで、これらトナーそれぞれ50質量部と樹脂被覆されたフェライト粒子(体積平均粒子径35μm)1000質量部を混合して二成分現像剤を調製した。
−トナー粒子(2)の製造−
トナー粒子(1)と同様の条件でコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径D50vは5.1μmであった。次に、pHを4.0に上げ、無定形高分子分散液(2)66.7gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(2)を付着させた。さらに64℃に昇温し、光学顕微鏡及びコールターマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、凝集粒子を融合させるために、pHを8.0に調整してから温度を90℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合したのを確認した後90℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げて1時間後に加熱を止め、氷水を投入して100℃/分の降温速度で急冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒子径D50vが5.5μmのトナー粒子(2)を得た。
これを用いて、(カラー現像剤(1))と同様にして(カラー現像剤(2))を得た。
−トナー粒子(3)の製造−
結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)に代えた以外は実施例1と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径D50vは4.7μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒子径D50vが4.9μmのトナー粒子(3)を得た。これを用いて、(カラー現像剤(1))と同様にして(カラー現像剤(3))を得た。
−トナー粒子(4)の製造−
トナー粒子(3)の凝集粒子の成長・融合工程を目視にて観察しながら制御した以外は同様にして体積平均粒子径D50vが3.5μmのトナー粒子(4)を得た。これを用いて、(カラー現像剤(3))と同様にして(カラー現像剤(4))を得た。
−トナー粒子(4)の製造−
トナー粒子(3)の凝集粒子の成長・融合工程を目視にて観察しながら制御した以外は同様にして体積平均粒子径D50vが2.8μmのトナー粒子(5)を得た。これを用いて、(カラー現像剤(3))と同様にして(カラー現像剤(5))を得た。
−トナー粒子(6)の製造−
トナー粒子(3)の凝集粒子の成長・融合工程を目視にて観察しながら制御した以外は同様にして体積平均粒子径D50vが7.0μmのトナー粒子(6)を得た。これを用いて、(カラー現像剤(3))と同様にして(カラー現像剤(6))を得た。
カラー現像剤(1)のPTFEを0.3質量部とした以外はカラー現像剤(1)と同様にしてカラー現像剤(7)を得た。
カラー現像剤(1)のPTFEを加えなかった以外はカラー現像剤(1)と同様にしてカラー現像剤(8)を得た。
カラー現像剤(1)のPTFEを2.5質量部とした以外はカラー現像剤(1)と同様にしてカラー現像剤(9)を得た。
・線状ポリエステル樹脂 100質量部 (テレフタル酸/ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物/シ クロヘキサンジメタノールから得られた線状ポリエステル;Tg=62°C、M n=4,000、Mw=35,000、酸価=12、水酸価=25)
・マゼンタ顔料(C.I.ピグメント レッド57) 3質量部
マゼンタ顔料をシアン顔料(β型フタロン シアニン:C.I.ピグメント・ブルー15:3 )、 イエロー顔料(ジスアゾイエロー:C.I.ピグメント・イエロー12)にそれぞれ変えて同様にシアントナー粒子、イエロートナー粒子を得た。形状係数SF1は、それぞれ165、165であった。
<クリーニングブレード(A1)>
はじめに、第一層用の部材を以下のようにして形成した。
まず、ポリオール成分として、ポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学社製、プラクセル205、平均分子量529、水酸基価212KOHmg/g)及びポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学社製、プラクセル240、平均分子量4155、水酸基価27KOHmg/g)とからなるハードセグメント材料と、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂(綜研化学社製、アクトフローUMB−2005B)からなるソフトセグメント材料とを、8:2(質量比)の割合で混合した。
なお、この反応で使用したイソシアネート化合物量は、反応系に含まれる水酸基に対するイソシアネート基の比(イソシアネート基/水酸基)が0.5となるように選択したものである。
なお、プレポリマーの使用に際して利用したイソシアネート化合物の全量は40.56部である。
脱水処理したポリテトラメチルエーテルグリコールに、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネートを混入し120℃で15分反応させ、生成したプレポリマーに硬化剤として1,4−ブタジオールおよびトリメチロールプロパンを併用したものを用いた。
また、第一層単層での物性を測定したところ、次のとおりであった。
・100%モジュラス=10.8MPa
・α=0.059(MPa/%)
・破断伸び=420%
・反発弾性=20%
・ガラス転移温度=−10℃
また、第一層単層での物性を測定したところ、次のとおりであった。
・100%モジュラス=7.4MPa
・α=0.09(MPa/%)
・破断伸び=535%
・反発弾性=35%
・ガラス転移温度=−8℃であった。
ハードセグメント材料としてはクリーニングブレード(A1)の作製に用いたのと同様のハードセグメント材料を用い、ソフトセグメント材料としては2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂(出光興産社製、R−45HT)を用い、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料とを8:2の割合で混合した。
この混合物を用いて第一層形成用組成物を調製した以外は、上記クリーニングブレードA1と同様にして第一層および第二層を形成し、クリーニングブレード(A2)を得た。
また、第一層単層での物性を測定したところ、次のとおりであった。
・100%モジュラス=7.4MPa
・α=0.09(MPa/%)
・破断伸び=535%
・反発弾性=35%
・ガラス転移温度−8℃
(下引層の作製)
酸化亜鉛:(体積平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m2/g)100質量部をテトラヒドロフラン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM503:信越化学社製)1.3質量部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間)焼き付けを行い、シランカップリング剤表面処理酸化亜鉛を得た。
前記表面処理を施した酸化亜鉛110質量部を500質量部のテトラヒドロフランと攪拌混合し、アリザリン0.6質量部を50質量部のテトラヒドロフランに溶解させた溶液を添加し、50℃にて5時間攪拌した。その後、減圧ろ過にてアリザリンを付与させた酸化亜鉛をろ別し、さらに60℃で減圧乾燥を行い、アリザリン付与酸化亜鉛を得た。
・硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):13.5質量部
・ブチラール樹脂(エスレックBM−1、積水化学社製):15質量部
得られた溶液(38質量部)と、メチルエチルケトン(25質量部)とを混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散を行い、分散液を得た。
電荷発生物質としてのCukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン15質量部、結着樹脂としての塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製)10質量部、n−酢酸ブチル200質量部からなる混合物を、直径1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて4時間分散した。得られた分散液にn−酢酸ブチル175質量部、メチルエチルケトン180質量部を添加し、攪拌して電荷発生層用の塗布液を得た。この電荷発生層用塗布液を下引層上に浸漬塗布し、常温で乾燥して、膜厚が0.2μmの電荷発生層を形成した。
電子写真感光体1の電荷輸送層をN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン45質量部及びビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量:5.5万)55質量部をクロルベンゼン800質量部に加えて溶解し,電荷輸送層用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布し、130℃、45分の乾燥を行って膜厚が15μmの電荷輸送層を形成した。
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン20質量部及びビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量:5.5万)20質量部、化合物A−16を60質量部、OTazo−15(大塚化学、分子量354.4)1質量部をシクロペンタノン500質量部に溶解し、スプレーコートにて電荷輸送層上に塗布した。室温で30分風乾した後、酸素濃度200ppmの窒素下で、150℃で1時間加熱処理して硬化させ、膜厚15μmの保護層を形成して感光体(B1)を作製した。この電子写真感光体の表面層(保護層)を剥離し、テトラヒドロフラン中に50℃で3時間浸漬し、溶出した化合物A−16の量をGPCにて測定したところ、硬化膜である保護層全質量に対し、0.3質量%であった。
化合物A−16を50質量部として表面層を形成した以外は電子写真感光体(B1)と同様にして電子写真感光体(B2)を作製した。この電子写真感光体の表面層(保護層)を剥離し、テトラヒドロフラン中に50℃で3時間浸漬し、溶出した化合物A−16の量をGPCにて測定したところ、硬化膜である保護層全質量に対し、0.6質量%であった。
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン20質量部及びビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量:5.5万)20質量部、化合物A−16を60質量部の代わりに、化合物II−10を80質量部、ポリプロピレングリコールジアクリレートを20質量部として表面層を形成した以外は電子写真感光体(B1)と同様にして電子写真感光体(B3)を作製した。この電子写真感光体の表面層(保護層)を剥離し、テトラヒドロフラン中に50℃で3時間浸漬し、溶出した化合物II−10の量をGPCにて測定したところ、硬化膜硬化膜である保護層全質量に対し、4.6質量%であった。
電荷輸送層までは電子写真感光体(B1)の作製と同様にして作製した。この電荷輸送層上に、ニカラックMW−30HM(メチル化メラミン樹脂、三和ケミカル社製):0.5質量部に、下記化合物(B)を9.5質量部、1−メトキシ−2−プロパノール:25質量部、並びに3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT):0.2質量部、p−トルエンスルホン酸:0.01質量部を加えて保護層用塗布液を調製し、この塗布液を電荷輸送層の上に浸漬塗布法により塗布し、室温で30分乾燥した後、150℃で1時間加熱処理して硬化させ、保護層の膜厚が7μmの電子写真感光体(B4)を作製した。この電子写真感光体の表面層(保護層)を剥離し、テトラヒドロフラン中に50℃で3時間浸漬し、溶出した化合物(B)の量をGPCにて測定したところ、硬化膜硬化膜である保護層全質量に対し、0.1質量%であった。
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン20質量部、及び、ビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量:5.5万)20質量部、化合物A−16を60質量部の代わりに、III−1を60質量部用いて形成した以外は電子写真感光体(1)と同様にして保護層の膜厚が5μmの電子写真感光体(5)を作製した。この電子写真感光体の表面層(保護層)を剥離し、テトラヒドロフラン中に50℃で3時間浸漬し、溶出したIII−1の量をGPCにて測定したところ、硬化膜硬化膜である保護層全質量に対し、0.6質量%であった。
[画質評価]
上述のようにして作製したカラー現像剤、クリーニングブレード、電子写真感光体を表1の組み合わせで市販の電子写真複写機(富士ゼロックス社製DocuColor 1257GA)を用いて画像出しを行い、常温常湿(20℃、50%RH)及び高温高湿(28℃、85%RH)において、以下の評価を連続して行なった。
すなわち、常温常湿(20℃、50%RH)の環境下にて10,000枚の画像形成テストを行ない、10,000枚目の画質、及び、10,000枚画像形成テストを実施した後、低温低湿(8℃、20%RH)環境下で24時間放置した後の最初の画質について以下のゴースト、カブリ、スジ、画像流れを評価した。
その結果を表1に示した。
その結果を表1に示した。
ゴーストは、図9(A)に示したGと黒領域を有するパターンのチャートをプリントし、黒領域部分にGの文字の現れ具合を目視にて評価した。
A:図9(A)のように良好である。
B:図9(A)より若干目立つ軽微なレベルである。
C:図9(B)のように若干目立つ程度である。
D:図9(B)と図9(C)との中間程度である。
E:図9(C)のようにはっきり確認されることを示す。
カブリ評価は上述のゴースト評価と同じサンプルを用いて白地部のトナー付着程度を目視にて観察し判断した。
A:良好。
B:うっすらとカブリあり。
C:画質上問題となるカブリあり。
スジ評価は上述のゴースト評価と同じサンプルを用いて目視にて判断した。
A:良好。
B:部分的にスジの発生あり。
C:画質上問題となるスジ発生。
粒状性は、図9(A)に示したGと黒領域を有するパターンのチャートをプリントし、黒領域部分の画像の均一性を目視にて行った。
A:良好。
B:軽微。
C:はっきりと観察される。
D:目立つ。
E:非常に目立つ。
画像流れは上述のゴースト評価と同じサンプルを用いて目視にて判断した。
A:良好。
B:連続的にプリントテストしている時は問題ないが、1日(24時間)放置後に発生。
C:連続的にプリントテストしている時にも発生。
「モノマー溶出量」は、電子写真感光体B1乃至B5の保護層全質量に対する溶出化合物の量〔質量%〕を表す。電子写真感光体B1とB2においては前記例示化合物A−16の溶出量〔質量%〕であり、電子写真感光体B3においては前記例示化合物II−10の溶出量〔質量%〕である。電子写真感光体B4においては化合物(B)の溶出量〔質量%〕であり、電子写真感光体B5においては前記例示化合物III−1の溶出量〔質量%〕である。
2 電荷発生層
3 電荷輸送層
4 導電性基体
5 保護層
6 単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)
7A、7B、7C、7 電子写真感光体
8 帯電装置
9 露光装置
10 電子写真感光体
11 現像装置
13 クリーニング装置
14 潤滑材
40 転写装置
50 中間転写体
71 筐体
72 ブレード
100、120 画像形成装置
300 プロセスカートリッジ
Claims (2)
- 少なくとも電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される最表面層を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像手段と、
結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を被転写体に転写する転写手段と、
ウレタンゴムを含有し、前記電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm以上で配されるブレードを有し、前記電子写真感光体の表面を清掃する清掃手段と、
を備え、
前記硬化物が、同一分子内に電荷輸送性骨格及び連鎖重合性官能基を有する化合物の硬化物であり、
前記フッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビフェニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなる群より選択される少なくとも一つであり、
前記連鎖重合性官能基が、4つ以上のメタクリロイル基である画像形成装置。 - 少なくとも電荷輸送性骨格を有する硬化物を含有して構成される最表面層を有する電子写真感光体と、
結晶性樹脂を含有し、形状係数SF1が100以上150以下、かつ体積平均粒子径が3μm以上6μm以下であるトナー粒子及び外添剤としてフッ素樹脂粒子を有するトナーを含有する現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、
ウレタンゴムを含有し、前記電子写真感光体表面への押し付け圧0.20mN/mm以上で配されるブレードを有し、前記電子写真感光体の表面を清掃する清掃手段と、
を少なくとも備え、
前記硬化物が、同一分子内に電荷輸送性骨格及び連鎖重合性官能基を有する化合物の硬化物であり、
前記フッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビフェニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなる群より選択される少なくとも一つであり、
前記連鎖重合性官能基が、4つ以上のメタクリロイル基である画像形成装置に着脱自在であるプロセスカートリッジ。
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