JP5741123B2 - 電子写真感光体、画像形成装置、およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
特許文献1には導電粉をフェノール樹脂に分散したものが提案されている。
特許文献2には有機‐無機ハイブリッド材料によるものが提案されている。
特許文献3には連鎖重合性材料によるものが提案されている。特許文献4にはアクリル系材料によるものが提案されている。
特許文献5にはアルコール可溶性電荷輸送材料とフェノール樹脂によるものが提案されている。
特許文献6にはアルキルエーテル化ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド樹脂と、電子受容性カルボン酸あるいは、電子受容性ポリカルボン酸無水物の硬化膜が提案されている。
特許文献7にはベンゾグアナミン樹脂にヨウ素、有機スルホン酸化合物、あるいは、塩化第二鉄などをドーピングした硬化膜が提案されている。
特許文献8には特定の添加剤とフェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シロキサン樹脂、あるいは、ウレタン樹脂との硬化膜が提案されている。
請求項1の発明は、導電性基体と、該導電性基体上に配置された感光層とを有し、最表面層が、下記一般式(I)で表される化合物である電荷輸送性材料及びtert−BuOHとシクロペンチルメチルエーテルとの混合溶媒を含む塗布液を用いて形成され、該最表面層の厚み(X)に対して下記式(1)満たす最大径(Y)を有する電荷輸送性材料の粒子を含む電子写真感光体。
0.1X≦Y≦0.3X (1)
F−((−R 12 −X) n1 (R 13 ) n3 −Y) n2 (I)
[式中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基、R 12 、R 13 はそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐のアルキレン基を示し、n1は0または1を示し、n2は1以上4以下の整数を示し、n3は0または1を示す。Xは酸素、NH又は硫黄を示し、Yは−OH、−OCH 3 、−NH 2 、−SH、又は−COOHを示す。]
請求項2の発明は、前記最表面層が、反応性の置換基を有する2種類以上の電荷輸送性材料を全固形分中の90質量%以上含有し、酸触媒を用いて熱硬化させた硬化膜である請求項1に記載の電子写真感光体。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項4の発明は、請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、帯電された前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、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像を形成する現像装置と、前記電子写真感光体に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置。
請求項2の発明によれば、反応性の置換基を有する2種類以上の電荷輸送性材料を全固形分中の90質量%以上含有し、酸触媒を用いて熱硬化させた硬化膜でない場合に比べ、連続印刷時に画像に意図しない色スジが発生することが抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項1の発明によれば、電子写真感光体の最表面層に含まれる電荷輸送性材料が前記一般式(I)で表される化合物でない場合に比べ、連続印刷を行う際に画像に意図しない色スジが発生することが抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項3の発明によれば、電子写真感光体の最表面層に含まれる電荷輸送性材料の粒子の最大径(Y)が、最表面層の厚み(X)に対して前記範囲外となる場合に比べ、連続印刷を行う際に画像に意図しない色スジが発生することが抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
請求項4の発明によれば、電子写真感光体の最表面層に含まれる電荷輸送性材料の粒子の最大径(Y)が、最表面層の厚み(X)に対して前記範囲外となる場合に比べ、連続印刷を行う際に画像に意図しない色スジが発生することが抑制される画像形成装置が提供される。
電子写真感光体等を備えた画像形成装置を用いて連続印刷を行った際、感光体の最表面層が摩耗することにより偏摩耗が生じ、色スジ(トナーによる色が付いたスジ又は色が抜けたスジ)などの画質欠陥が生じることがある。また、長期での画像形成装置内での使用により、初期と比較して電気特性が悪化し、色点の発生が生じる場合がある。
本実施形態に係る電子写真感光体(単に「感光体」と称す場合がある)は、導電性基体と、該導電性基体上に配置された感光層とを有し、最表面層が、該最表面層の厚み(X)に対して、下記式(1)満たす最大径(Y)を有する電荷輸送性材料の粒子を含んでいる。
0.1X≦Y≦0.3X (1)
一方、最表面層に含まれる電荷輸送性材料の粒子の大きさが0.1X≦Y≦0.3Xを満たすことにより、電気特性の安定化に寄与し、粒子として存在する電荷輸送性材料が架橋した電荷輸送性材料や結着樹脂と強固な結合を持つことで偏摩耗や粒子の突出・脱落が抑制され、色スジといった画質欠陥が抑制されるものと推測される。
図1は本実施形態に係る感光体の断面を概略的に示している。図1においては導電性支持体21上に下引層22が設けられ、その上に電荷発生層23、電荷輸送層24が設けられており、さらに感光層(電荷発生層23および電荷輸送層24)上に最表面層となる保護層25が設けられている。
導電性支持体21としては、例えばアルミニウム製のものが好適に用いられ、ドラム状、シート状、プレート状等の形状のものとして使用されるが、これらに限定されるものではない。また、陽極酸化処理や、ベーマイト処理、ホーニング処理などを行ってもよい。
下引層22に用いられる材料としては、例えば、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物のほか、その他有機金属化合物、特に有機ジルコニウム化合物、有機チタニル化合物、有機アルミニウム化合物は望ましく使用される。
また下引層22には、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレノキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリイミド、カゼイン、ゼラチン、ポリエチレン、ポリエステル、フェノール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリウレタン、ポリグルタミン酸、ポリアクリル酸等の公知の結着樹脂が用いられる。
電荷発生層23は電荷発生材料および結着樹脂を含んで構成される。
電荷発生材料は、赤外領域に光感度を持ち、高感度であるフタロシアニン系が望ましく、特にCukα線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2)において、少なくとも7.5,9.9,12.5,16.3,18.6,25.1,28.1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、あるいはCukα線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2)において、少なくとも7.6,18.3,23.2,24.2,27.3の位置に回折ピークを有するチタニルフタロシアニンが望ましい。
電荷輸送層24は、電荷輸送材料および結着樹脂を含んで構成される。
電荷輸送材料は、公知の電荷輸送材料が用いられる。また、電荷輸送材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電荷輸送層24の結着樹脂は特に制限されないが、公知のフィルムを形成し得る電気絶縁性の樹脂が望ましい。中でもポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂が望ましく用いられる。これらの結着樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、感光層(電荷発生層23、電荷輸送層24)中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加してもよい。
本実施形態に係る感光体における最表面層25は、最表面の磨耗、傷などに対する耐性を持たせるために設けられる保護層として機能する。
最表面層25は、最表面層25の厚み(X)に対して、0.1X≦Y≦0.3Xを満たす最大径(Y)を有する電荷輸送性材料の粒子を含んで構成されている。
また、感光体膜厚の観点から、最表面層25に含まれる電荷輸送性材料の粒子の大きさ(最大径)は、最表面層の厚み(X)に対して0.1X≦Y≦0.3Xを満たすことが望ましく、0.15X≦Y≦0.25Xを満たすことがより望ましい。
上記置換基を1つ以上有する電荷輸送材料が好適に用いられ、特に下記式(I)で示される構造を有する化合物が望ましい。
F−((−R12−X)n1(R13)n3−Y)n2 (I)
[式中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基、R12、R13はそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐のアルキレン基、n1は0または1を示し、n2は1以上4以下の整数を示し、n3は0または1を示す。Xは酸素、NHあるいは硫黄を示し、Yは−OH、−OCH3、−NH2、−SH、または−COOHを示す。]
最表面層25は、前述の電荷輸送材料と、下記一般式(A)および一般式(B)で示されるグアナミン化合物およびメラミン化合物の少なくとも1種と、を架橋してなる硬化性の架橋膜であることが望ましい。
触媒の配合量は固形分に対して、0.01質量%以上5質量%以下であることが望ましい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、前述の本実施形態に係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装置と、帯電された前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、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像を形成する現像装置と、前記電子写真感光体に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写装置と、を備えている。
本実施形態で用いられるトナーは、例えば結着樹脂と着色剤とを含んで構成される。結着樹脂としては、スチレン類、モノオレフィン類、ビニルエステル類、α―メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルエーテル類、ビニルケトン類等の単独重合体および共重合体が例示され、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、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、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
離型剤としては低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして挙げられる。
帯電制御剤としては、公知のものが使用されるが、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等の帯電制御剤を用いてもよい。
他の無機粒子としては、平均1次粒径が40nm以下の小径無機粒子を用い、更に必要に応じて、それより大径の無機あるいは有機粒子を併用してもよい。これらの他の無機粒子は公知のものが使用される。
また、小径無機粒子については表面処理を施してもよい。
また、本実施形態の画像形成装置は、図2に示したように、トナー像を転写した後の電子写真感光体207に残留する電荷を除去するための光照射装置214をさらに備えていてもよい。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、前述の本実施形態に係る電子写真感光体を備え、画像形成装置に着脱されるものである。
図3は本実施形態のプロセスカートリッジの一例を概略的に示している。本実施形態のプロセスカートリッジ300は、電子写真感光体207とともに、帯電装置208、現像装置211、クリーニング装置(クリーニング手段)213、露光のための開口部218、および、除電露光のための開口部217を取り付けレール216を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
プロセスカートリッジ300が備える各部材(現像装置211、クリーニング装置213、など)については、前述の画像形成装置200の説明中で述べたものが適用される。
−電子写真感光体の作製−
・下引層の形成
酸化亜鉛(平均粒子径70nm:テイカ社製試作品)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM603:信越化学社製)1.5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、150℃で2時間焼き付けを行った。
前記表面処理を施した酸化亜鉛60質量部と、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)15質量部と、ブチラール樹脂BM−1(積水化学社製)15質量部と、をメチルエチルケトン85質量部に溶解した溶液38質量部と、メチルエチルケトン25質量部とを混合し、1mm径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。
得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート0.005質量部を添加し、下引層形成用塗布液を得た。
この塗布液を浸漬塗布法にて直径84mm、長さ340mm、肉厚1mmのアルミニウム基体上に塗布し、160℃、100分間の乾燥硬化を行い、厚さ20μmの下引層を得た。
次に、電荷発生材料として、ヒドロキシガリウムフタロシアニンを用い、その15質量部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニオンカーバイト社製)10質量部およびn−ブチルアルコール300質量部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散した。
得られた分散液を、上記下引層上に浸漬塗布し、100℃、10分間乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に電荷輸送層として、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン45部と、ビスフェノールZポリカーボネート樹脂(TS2050:粘度平均分子量50,000:帝人化成社製)55質量部とをテトロヒドロフラン300質量部およびモノクロロベンゼン100質量部に十分に溶解混合した塗布液を前記電荷発生層まで形成したアルミニウム基体上に浸漬塗布し、125℃、60分間乾燥することにより、膜厚19μmの電荷輸送層を形成した。
次に最表面層として、前述の化合物例I−8に表される電荷輸送材料60質量部、化合物例I−30に表される電荷輸送材料30質量部、以下に示す構造のメラミン10質量部を、t−BuOH 50質量部とCPME 150質量部を含む混合溶液に溶解させて塗布液を得た。
その後、上記の方法で作製した塗布液を22℃の環境下で72時間放置した後、得られた塗布液を前記電荷輸送層まで形成したアルミニウム基体上に浸漬塗布し、150℃、40分間乾燥することにより、膜厚6μmの最表面層を形成した。
次に、上記の方法で塗布形成した電子写真感光体の最表面層について、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して断面観察を行い、最表面層中に含まれる任意に選んだ10個の粒子の大きさ(各粒子の最大径の平均)を確認するとともに、粒子が電荷輸送性材料であることを液体クロマトグラフィーによって確認した。
なお、粒子の同定のために行った液体クロマトグラフィーの条件は以下の通りである。
塗布溶液0.2gに対して、テトラヒドロフラン99.8gを混合し、塗布溶液0.2質量%の混合溶液を作製し、液体クロマトグラフィーにて測定した。
上記で得られた電子写真感光体を富士ゼロックス社製Docu Cetre Color1250に装着し、高温高湿下(28℃/85%RH)において1日1万枚の画像プリントする操作を10日間繰り返し、その後にマゼンタ全面ハーフトーン30%をプリントし、画質欠陥として色スジ/色点の発生有無を確認した。それぞれの画質欠陥に対する判定については、以下のような基準で判定した。
A:発生無し
B:ごく一部に発生(実使用上問題無し)
C:軽微な発生(実使用上問題になることがある)
D:発生(実使用上問題あり)
下引層、電荷発生層、及び電荷輸送層を実施例1と同様の方法により形成した。
次に、最表面層を形成する上で、t−BuOHとCPMEの混合溶液をt−BuOH 100質量部/CPME 100質量部(実施例2)、及びt−BuOH 150質量部/CPME 50質量部(実施例3)にそれぞれ変更して溶解を行った以外は実施例1と同様の方法で感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
下引層、電荷発生層、電荷輸送層を実施例1と同様の方法により形成した。
電荷輸送層上に最表面層を形成する際、電荷輸送性材料の配合量をそれぞれ表1のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、電荷輸送性材料をI−30からI−16に変更した以外は実施例1と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、電荷輸送性材料をI−30からI−16に変更した以外は実施例2と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、電荷輸送性材料をI−30からI−16に変更した以外は実施例3と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、電荷輸送性材料をI−30のみ使用した以外は実施例1と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、最表面層の膜厚を4μmにした以外は実施例1と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、酸触媒として、ドデシルベンゼンスルホン酸を使用した以外は実施例1と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
下引層、電荷発生層、電荷輸送層を実施例1と同様の方法により形成した後、最表面層を形成する際、t−BuOHとCPMEの混合溶液をt−BuOH 200質量部に変更して電荷輸送性材料の粒子の発生を無くした以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
下引層、電荷発生層、電荷輸送層を実施例1と同様の方法により形成し、最表面層を形成する際、t−BuOHとCPMEの混合溶液をイソプロピルアルコール(IPA)200質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層の形成において塗布液中に電荷輸送性材料が溶解せず、感光体として機能しなかった。
最表面層を形成する際、t−BuOHとCPMEとの混合溶液をMeOH 200質量部に変更した以外は実施例1と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
最表面層を形成する際、t−BuOHとCPMEとの混合溶液をCPME 200質量部に変更した以外は実施例1と同様にして感光体を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。
Claims (4)
- 導電性基体と、該導電性基体上に配置された感光層とを有し、
最表面層が、下記一般式(I)で表される化合物である電荷輸送性材料及びtert−BuOHとシクロペンチルメチルエーテルとの混合溶媒を含む塗布液を用いて形成され、該最表面層の厚み(X)に対して下記式(1)を満たす最大径(Y)を有する電荷輸送性材料の粒子を含む電子写真感光体。
0.1X≦Y≦0.3X (1)
F−((−R 12 −X) n1 (R 13 ) n3 −Y) n2 (I)
[式中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基、R 12 、R 13 はそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖又は分岐のアルキレン基を示し、n1は0または1を示し、n2は1以上4以下の整数を示し、n3は0または1を示す。Xは酸素、NH又は硫黄を示し、Yは−OH、−OCH 3 、−NH 2 、−SH、又は−COOHを示す。] - 前記最表面層が、反応性の置換基を有する2種類以上の電荷輸送性材料を全固形分中の90質量%以上含有し、かつ、酸触媒を用いて熱硬化させた硬化膜である請求項1に記載の電子写真感光体。
- 請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
- 請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
帯電された前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
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像を形成する現像装置と、
前記電子写真感光体に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写装置と、
を備えた画像形成装置。
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