JP5921471B2 - 電子写真感光体の表面加工方法、および電子写真感光体を製造する方法 - Google Patents

電子写真感光体の表面加工方法、および電子写真感光体を製造する方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真感光体の表面加工方法、および、電子写真感光体を製造する方法に関する。
有機光導電性物質(電荷発生物質)を含有する電子写真感光体は、電子写真感光体の耐久性(耐摩耗性など)を向上させることを目的として、電子写真感光体の表面層に硬化性樹脂を含有させる技術がある。
しかしながら、電子写真感光体の耐摩耗性を向上させることにより、クリーニング性能への影響と、画像流れが発生しやすくなる。クリーニング性能への影響とは、電子写真感光体の耐摩耗性の高い表面とクリーニングブレードとの摩擦力が大きくなり発生する、駆動トルクの増大、クリーニングブレードの微小な振動によるトナーのすり抜け、およびクリーニングブレードの反転等の問題である。また、画像流れとは、電子写真感光体を帯電させることによって生じるオゾンや窒素酸化物などの酸性ガスによって、電子写真感光体の表面層に用いられている材料が劣化することや、水分の吸着によって一部が酸性ガスから硝酸となって、電子写真感光体の表面抵抗が低下することで発生する問題である。
これらの課題を改善する技術として、特許文献1には、電子写真感光体の表面に複数の凹部を高い面積率で設けることによって、高温高湿環境下の画像流れを抑制する技術が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載されている凹部を形成する技術は、高温高湿環境下の画像流れの抑制が不十分である場合があり、凹凸形状をより微細に制御することが必要である。そこで、より画像流れを改善するために、電子写真感光体の表面に型部材の凹凸形状を転写して、凹凸形状をより微細に制御する技術がある。特許文献2では、電子写真感光体の表面に型部材の凹凸形状を転写する際に、型部材と電子写真感光体の支持体の温度を制御して形状再現性が高く、さらに画像流れとクリーニング性能をより改善する技術が開示されている。
特許第3938209号公報 特許第4059518号公報
しかしながら、特許文献2に開示された技術では、電子写真感光体の表面に形成された凹部によって、電子写真特性が低下するという問題があり、改善を行う余地があるものであった。電子写真特性が低下することによって、高精細画像の細線再現性が低下しやすくなることが、本発明者らの検討の結果、明らかとなった。
本発明の目的は、上述の細線再現性が高い電子写真感光体の表面加工方法、および電子写真感光体の製造方法を提供することにある。
上記目的は、以下の本発明によって達成される。
本発明は、樹脂層を有する円筒状の電子写真感光体の表面に凹凸形状を形成する方法であって、
該電子写真感光体と該凹凸形状に対応する表面形状を有する型部材の表面との接触面を加圧接触させて、該電子写真感光体を回転させながら該型部材の表面の凹凸形状を該電子写真感光体の表面に転写する工程を有し、
該型部材が弾性層を有し、
該電子写真感光体の回転軸と直交する断面上において、該断面と該接触面との交線である弧を弧ABとし、該電子写真感光体の断面の円の中心を中心Oとし、型部材の加圧接触方向の直線のうち該中心Oを通る直線と該弧ABとの交点を交点Cとしたとき、∠AOCおよび∠BOCがそれぞれ下記式(1)および(2)を満たすように該型部材の表面の凹凸形状を該電子写真感光体の表面に転写することを特徴とする電子写真感光体の表面加工方法に関する。
0.5°≦∠AOC≦45° (1)
0.5°≦∠BOC≦45° (2)
また、本発明は、電子写真感光体を製造し、上記の表面加工方法を用いて該電子写真感光体の表面に凹凸形状を形成する工程を有することを特徴とする、表面に凹凸形状を有する電子写真感光体の製造方法に関する。
本発明によれば、細線再現性が高い電子写真感光体の表面加工方法、および電子写真感光体の製造方法を提供することができる。
本発明の円筒状の電子写真感光体の表面と、型部材の表面とを加圧接触させる際の、円筒状の電子写真感光体と型部材との位置関係を模式的に示す図である。 円筒状の電子写真感光体の表面と、型部材の表面を加圧接触させる装置の一例を示す図である。 型部材に加圧接触させる際に、円筒状の電子写真感光体内に挿入される部材を示す図である。 型部材に加圧接触させる際に、円筒状の電子写真感光体内に挿入される部材を示す図である。 電子写真感光体の実施例で用いた型部材の表面の凹凸形状を示す図である。 凹凸形状を有する電子写真感光体の表面を上からみた投影図から、本発明の点AおよびBを特定する方法を模式的に示す図である。 本発明の断面円の中心Oと、中心Oを通る型部材の加圧接触方向の直線とABとの交点Cの求め方を示す図である。 点Bの垂直抗力(F)、点Bから中心Oを通る方向への力(Fbo)、および点Bにおける断面の円の接線の方向への力(Fbt)について示す図である。
本発明の電子写真感光体は、樹脂層(樹脂を用いて形成された層)を有する。
以下、図面を参照し、例を挙げながら、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、本発明の電子写真感光体の表面加工方法が、電子写真特性の向上、特に、細線再現性を高める理由について、次のように推測している。以下、図1を参照しながら説明する。
特許文献2のように、円筒状の電子写真感光体の表面と、型部材の表面とを加圧接触させて、電子写真感光体を回転させながら型部材の表面の凹凸形状(電子写真感光体に形成する凹凸形状に対応する表面形状)を電子写真感光体の表面に転写する表面加工方法においては、像露光時の露光電位(VL電位)が低下しやすくなる(電子写真特性の低下)ことで、細線再現性が低下しやすい。この原因として、上述の表面加工を行う際に、電子写真感光体が円筒状であるのに対し、型部材が加圧接触時に電子写真感光体の表面(周面)に沿うように変形しないことで、電子写真感光体の樹脂層の剥がれ(支持体または他の樹脂層からの剥がれ)が誘発され、像露光時の露光電位が低下していると考えている。
本発明者らの検討の結果、型部材として弾性層を有する型部材を用いて、円筒状の電子写真感光体の表面に型部材の表面形状を転写することで、型部材が電子写真感光体の表面(周面)に沿うように変形することが分かった。さらに、電子写真感光体の表面に型部材の表面形状を転写するときに、弾性層を有する型部材が上記式(1)および(2)を満たすように電子写真感光体の表面(周面)に沿って型部材の表面形状を電子写真感光体の表面に転写することで、電子写真感光体の樹脂層の剥がれが抑制され、細線再現性が飛躍的に向上することがわかった。
図1は、円筒状の電子写真感光体の表面と、型部材の表面との接触面を加圧接触させる際の、円筒状の電子写真感光体と型部材との位置関係を模式的に示す図である。電子写真感光体の表面に型部材の表面の表面形状を転写する工程は、図1において電子写真感光体の表面と型部材の表面との接触面を加圧接触させ、その状態を維持したまま電子写真感光体側、もしくは型部材側を移動させて行われる。電子写真感光体の樹脂層の剥がれは、型部材の表面形状が電子写真感光体の表面(周面)に加圧接触されることでかかる荷重に対する垂直抗力の方向が重要であると考えられる。型部材の表面形状が電子写真感光体の表面(周面)に接触するAB)の両端(点AおよびB)と電子写真感光体の断面の円の中心とを通る直線の方向が、上記の垂直抗力に近づけば、樹脂の変形応力が均一に近い状態で分散される。その結果、電子写真感光体の樹脂層に伝わる最大応力が弱まり、形状が転写された凹部において樹脂層の剥がれが起こりにくくなると考えている。
具体的には、電子写真感光体の表面と型部材の表面とを加圧接触させて表面加工するときに、図1に示される∠AOCおよび∠BOCが、下記式(1)および(2)を満たすことが必要である。また、図1において、1−1は、電子写真感光体の回転軸と直交する断面(電子写真感光体)である。1−2は、型部材の断面(型部材)である。ABは、前記断面と前記接触面との交線であるAB)である。Oは、電子写真感光体の断面の円の中心(中心O)である。Cは、型部材の加圧接触方向の直線のうち中心Oを通る直線とABとの交点(交点C)である。
0.5°≦∠AOC≦45° (1)
0.5°≦∠BOC≦45° (2)
上記式(1)、(2)に示されるように、∠AOCおよび∠BOCは、それぞれ0.5°以上45°以下である。∠AOCおよび∠BOCが0.5°未満であると、加圧接触時に、型部材が電子写真感光体の表面(周面)に沿うようにほとんど変形していないため、点A、点B付近において、電子写真感光体の樹脂層の剥がれが生じやすい。一方、∠AOCおよび∠BOCが、それぞれ45°より大きいと、点A、点Bにおいて、点A、点Bにおける上記の垂直抗力の方向と、点A、点Bと電子写真感光体の断面の円の中心とを通る直線の方向が、離れ過ぎてしまい電子写真感光体の樹脂層の剥がれが生じやすい。この理由としては、以下のように考えている。
まず、点A、点Bの垂直抗力(Fa、)は、点A、点Bから中心Oを通る方向への力(Fao、Fbo)と、点A、点Bにおける断面の円の接線の方向への力(Fat、Fbt)の合力であり、Fat、Fbtは、電子写真感光体の樹脂層を剥がす方向に働く力として作用していると考えられる。図8に、代表して点Bについて、点Bの垂直抗力(F)、点Bから中心Oを通る方向への力(Fbo)、および点Bにおける断面の円の接線の方向への力(Fbt)を図示する。そして、∠AOC=45°、∠BOC=45°のときは、Fao=Fat、Fbo=Fbtという関係となる。∠AOCおよび∠BOCが、それぞれ45°より大きいと、Fao<Fat、Fbo<Fbtという関係となるため、電子写真感光体の樹脂層を剥がす方向に働く力が点A、点Bから中心Oを通る方向への力より大きくなり、電子写真感光体の樹脂層の剥がれが生じやすくなる。一方、∠AOCおよび∠BOCが、それぞれ0.5°以上45°以下であると、Fao≧Fat、Fbo≧Fbtという関係となるため、電子写真感光体の樹脂層を剥がす方向に働く力が点A、点Bから中心Oを通る方向への力より小さくなり、電子写真感光体の樹脂層の剥がれが抑制されると考えられる。
また、∠AOCおよび∠BOCが、それぞれ下記式(3)および(4)を満たすことが好ましい。
1°≦∠AOC≦15° (3)
1°≦∠BOC≦15° (4)
∠AOCおよび∠BOCが、上記式(3)および(4)を満たすと、上記のFat、Fbtがさらに小さくなり、電子写真感光体の樹脂層の剥がれがより抑制される。
なお、本発明の電子写真感光体において、「断面の円」に関して、真円度は、0であることが最も好ましいが、そのような断面を形成することは技術的困難性が高く、製造コストも高くなる傾向にある。これについて、好ましい真円度の範囲は、円周の平均直径に対して、0.2%以下である。この真円度の範囲であれば、上記式(1)、(2)に与える影響がきわめて小さい。ここでいう真円度とは、円形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさをいい、具体的には、円形体を2つの同心の幾何学円で挟んだとき、当該2つの同心の幾何学円の間隔が最小となる場合の、当該2つの同心の幾何学円の半径の差で表わされる(JIS B 0621−1984)。
また、本発明では、図7に示すように、「断面の円の中心(中心O)」は、弦ABの垂直二等分線に相当する弦XYの中点とする。そして、求めた中心Oから「中心Oを通る型部材の加圧接触方向の直線とABとの交点(交点C)」を求めることができる。
本発明の実施例において、∠AOCおよび∠BOCの測定は、電子写真感光体と型部材をある範囲の加圧力(例えば5〜200MPa)で加圧接触させた。そして、図6に示すように、電子写真感光体の表面に凹凸形状(図6の加工部)が形成されている領域(図6の凹凸形状形成領域、接触面)の端部(図6の横の破線)と、電子写真感光体の長軸方向の中心線(図6の縦の破線)との交点を、それぞれ点Aおよび点Bとして測定した。
なお、本発明においては、電子写真感光体と型部材とを加圧接触させるときの加圧力は、上記の範囲に限られることなく、円筒状の形状を維持し、電子写真感光体の表面に凹凸形状を転写できる範囲で加圧力を変化させてもよい。上記式(1)および(2)を満足するように、この範囲内の加圧力で電子写真感光体を表面加工することによって、本発明の効果を得ることができる。具体的な加圧力としては、10〜150MPaが好ましく、20〜100MPaがより好ましい。
図2は、電子写真感光体の表面加工方法を実施するための圧接形状転写加工装置の一例を示す図である。図2に示す圧接形状転写加工装置によれば、被加工物である電子写真感光体2−1を回転させながら、その表面(周面)に連続的に弾性層を有する型部材2−2を接触させ、加圧させながら、型部材を移動させる。これにより、電子写真感光体を回転させながら、その表面(周面)に連続的に型部材を加圧接触させ、型部材の表面形状を電子写真感光体の表面に転写して電子写真感光体の表面に凹凸形状を形成することができる。なお、電子写真感光体の表面に凹凸形状を効率的に転写する観点から、電子写真感光体や型部材を加熱してもよい。弾性層を有する型部材2−2は、表面に表面形状を有する転写層、金属層および弾性層の3つの層から構成される型部材が好ましい。また、転写層および金属層が一体となった層および弾性層の2つの層で構成される型部材であってもよい。
加圧部材2−3の材質としては、例えば、金属、金属酸化物、プラスチック、ガラスなどが挙げられる。これらの中でも、機械的強度、寸法精度、耐久性の観点から、ステンレス鋼(SUS)が好ましい。加圧部材は、その上面に弾性層を有する型部材2−2が設置される。また、下面側の支持部材(不図示)および加圧システム(不図示)により、支持部材2−4に支持された電子写真感光体2−1の表面に、型部材を所定の圧力で接触させることができる。また、支持部材を加圧部材に対して所定の圧力で押し付けてもよいし、支持部材および加圧部材を互いに押し付けてもよい。上記の圧接形状転写加工装置を用いて表面加工をする場合、その表面加工速度は、0.5〜80mm/sであると、本発明の効果が十分に得られる点から好ましい。
弾性層を有する型部材としては、表面形状を有する型部材の表面において、超微小硬度計によるヤング率が69MPa以上230MPa以下であることが好ましい。さらに、型部材の加圧接触方向への圧縮試験による圧縮応力が0.42MPa以上5.9MPa以下であることが好ましい。上記ヤング率および上記圧縮応力がこの範囲を満たすと、型部材の表面が電子写真感光体の表面に凹凸形状を転写するのに十分な強度を有し、さらに型部材が優先的に圧縮されるような弾性層を有するという特徴を有する。型部材がこの特徴を有することによって、型部材の表面形状を電子写真感光体の表面に転写させるときに、型部材が電子写真感光体の表面(周面)に沿うように変形し、上記式(1)および(2)を満足することができる。
微小硬度計によるヤング率の測定は、型部材の表面近傍のヤング率を測定できるように100mm×100mm以上の十分なサイズの型部材を用いて行った。微小硬度計によるヤング率の測定は、微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fisher社製)を用いることができる。なお、ヤング率は、超微小負荷硬さ試験方法ISO 14577(JIS Z 2255:2003)で規定された測定法により求めることができる。圧子は対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。測定条件は、測定対象の型部材にダイヤモンド圧子を4秒かけて80mNまで押し込んで1秒間維持した後、4秒かけて引き抜く。このダイヤモンド圧子に加重をかけた状態での押し込み深さを電気的に検出して読み取ることで、ヤング率が得られる。本発明の実施例においても、上述の方法により微小硬度計によるヤング率を測定した。圧縮試験による圧縮応力の測定は、引張試験機・圧縮試験機―力計測系の校正方法及び検証方法ISO 7500−1:2004(JIS B 7721:2009)で規定された測定法により求めることができる。圧縮応力は、50mm×50mmのサイズの型部材のサンプルを厚さ方向(断面方向)に毎分5mmの速度で1mm圧縮し、その状態を30秒間維持したときの圧縮時にかかる応力を計測することで得られる。圧縮応力の測定には、引張圧縮試験機TGI−50kN(テクノグラフ社製)を使用することができる。本発明の実施例においても、上述の方法により圧縮試験による圧縮応力を測定した。
弾性層を有する型部材は、電子写真感光体の表面に転写する表面形状を表面に有する転写層と、該転写層の直下に設けられた金属層と、該金属層の直下に設けられた弾性層を有する層構成である型部材が好ましい。また、転写層と金属層は、一体の層をなすものであってもよい。
転写層、金属層および弾性層を有する型部材において、転写層と金属層とを合わせた合計の引っ張り強度は、260MPa以上1230MPa以下であることが好ましい。また、転写層と金属層とを合わせた合計の厚さは、0.1mm以上5mm以下の範囲であることが好ましい。上記の引っ張り強度、および上記の層の厚さがこの範囲を満たすと、型部材の表面形状を電子写真感光体の表面(周面)に転写させるときに、弾性層の変形に沿うようにして転写層および金属層が変形する。これにより型部材が電子写真感光体の表面(周面)に沿うように変形し、上記式(1)および(2)を満足することができる。
また、弾性層の厚みは1.0mm〜20mmの範囲であることが好ましい。弾性層としては、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。弾性層の硬度をショアAで示すと、30°〜95°程度のものが好ましい。特に、電子写真感光体を表面加工する際に温度制御がある場合は、耐熱性に優れたシリコンゴムやフッ素ゴムを用いることが好ましい。
本発明の型部材の表面の表面形状は、具体的には、電子写真感光体に形成する凹凸形状に対応する形状である。この凹凸形状とは、例えば、微細な表面加工された(凹凸形状を有する)金属や、表面にレジストによりパターニングをしたものや、微粒子が分散された樹脂フィルムや、微細な凹凸形状を有する樹脂フィルムに金属コーティングを施したものなどが挙げられる。また、転写層としては、上述の凹凸形状を形成する材料と同じであることが好ましく、アルミニウム、ニッケル、各種ステンレスなどが用いられる。
金属層としては、各種金属が挙げられ、アルミニウム、ニッケル、各種ステンレス鋼などが用いられる。特に、製造時の繰り返し使用の観点からはバネ限界値の大きいものが好ましい。
次に、型部材の表面の凹凸形状、および転写層の表面の凹凸形状について述べる。これらの凹凸形状としては、例えば、平面部に多数の凸部が形成されている形状が挙げられる。凸部の形状としては、例えば、凸部を上から見たときの形が、円、楕円、正方形、長方形、三角形、四角形、六角形などが挙げられる。また、凸部の断面形状は、例えば、三角形、四角形、多角形などのエッジを有するものや、連続した曲線からなる波型や、三角形、四角形、多角形のエッジの一部または全部を曲線に変形したものなどが挙げられる。
また、本発明は、これらの表面加工方法により凹凸形状形成前の電子写真感光体を表面加工することにより電子写真感光体を製造することができる。
〈電子写真感光体の構成〉
電子写真感光体は、円筒状の支持体、および該支持体上に樹脂を用いて形成された感光層(樹脂層の1つ)を有するものが一般的である。
感光層は、電荷輸送物質と電荷発生物質を同一の層に含有する単層型感光層と、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とに分離した積層型(機能分離型)感光層とが挙げられる。電子写真特性の観点から、積層型感光層が好ましい。また、積層型感光層は、支持体側から電荷発生層、電荷輸送層の順に積層した順層型感光層であってもよいし、支持体側から電荷輸送層、電荷発生層の順に積層した逆層型感光層であってもよい。電子写真特性の観点から、順層型感光層が好ましい。また、電荷発生層を積層構成としてもよいし、電荷輸送層を積層構成としてもよい。
支持体としては、導電性を示すもの(導電性支持体)であることが好ましい。支持体の材質としては、例えば、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、スズ、アンチモン、インジウム、クロム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属(合金)が挙げられる。また、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化スズ合金などを用いて真空蒸着によって形成した被膜を有する金属製支持体やプラスチック製支持体を用いることもできる。また、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン粒子、銀粒子などの導電性粒子をプラスチックや紙に含浸してなる支持体や、導電性結着樹脂製の支持体を用いることもできる。
支持体の表面は、レーザー光の散乱による干渉縞の抑制を目的として、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。
支持体と、後述の下引き層または感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、レーザー光の散乱による干渉縞の抑制や、支持体の傷の被覆などを目的として、導電層を設けてもよい。
導電層は、カーボンブラック、導電性顔料、抵抗調節顔料などを結着樹脂とともに分散処理することによって得られる導電層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。また、導電層用塗布液には、加熱、紫外線照射、放射線照射などにより硬化重合する化合物を添加してもよい。導電性顔料や抵抗調節顔料などを分散させてなる導電層は、その表面が粗面化される傾向にある。
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、芳香族炭化水素溶剤などが挙げられる。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く、5μm以上30μm以下であることがより好ましい。
導電層に用いられる結着樹脂としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンなどのビニル化合物の重合体や、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
導電性顔料および抵抗調節顔料としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、銀、ステンレスなどの金属(合金)の粒子や、これらをプラスチックの粒子の表面に蒸着したものなどが挙げられる。また、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、スズがドープされている酸化インジウム、アンチモンやタンタルがドープされている酸化スズなどの金属酸化物の粒子を用いることもできる。これらは、1種のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上を組み合わせて用いる場合は、混合するだけでもよいし、固溶体や融着の形にしてもよい。
支持体または導電層と感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護などを目的として、バリア機能や接着機能を有する下引き層(中間層)を設けてもよい。
下引き層は、樹脂(結着樹脂)を溶剤に溶解させることによって得られる下引き層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。
下引き層に用いられる樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド樹脂、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド樹脂、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂あるいはポリエステル樹脂などが挙げられる。
下引き層には、さらに、金属酸化物粒子を含有させてもよく、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムを含有する粒子が挙げられる。また、金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子の表面がシランカップリング剤などの表面処理剤で処理されている金属酸化物粒子であってもよい。
下引き層用塗布液に用いられる溶剤としては、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、脂肪族ハロゲン化炭化水素系溶剤、芳香族化合物などの有機溶剤が挙げられる。下引き層の膜厚は、0.05μm以上30μm以下であることが好ましく、1μm以上25μm以下であることがより好ましい。下引き層には、さらに、有機樹脂微粒子、レべリング剤を含有させてもよい。
感光層に用いられる電荷発生物質としては、例えば、ピリリウム、チアピリリウム染料や、各種の中心金属および各種の結晶形(α、β、γ、ε、X型など)を有するフタロシアニン顔料や、アントアントロン顔料や、ジベンズピレンキノン顔料や、ピラントロン顔料や、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ顔料や、インジゴ顔料や、キナクリドン顔料や、非対称キノシアニン顔料や、キノシアニン顔料などが挙げられる。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。
感光層に用いられる電荷輸送物質としては、例えば、ピレン化合物、N−アルキルカルバゾール化合物、ヒドラゾン化合物、N,N−ジアルキルアニリン化合物、ジフェニルアミン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物、トリアリールアミン化合物、スチルベン化合物などが挙げられる。
感光層が積層型感光層である場合、電荷発生層は、電荷発生物質を結着樹脂および溶剤とともに分散処理することによって得られた電荷発生層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。また、電荷発生層は、電荷発生物質の蒸着膜としてもよい。
電荷発生物質と結着樹脂の質量比は、1:0.3〜1:4の範囲であることが好ましい。
分散処理方法としては、例えば、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミルなどを用いる方法が挙げられる。
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、脂肪族ハロゲン化炭化水素系溶剤、芳香族化合物などが挙げられる。
電荷輸送層は、電荷輸送物質および結着樹脂を溶剤に溶解させることによって得られる電荷輸送層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。また、単独で成膜性を有する電荷輸送物質を用いる場合は、結着樹脂を用いずに電荷輸送層を形成することもできる。
電荷発生層および電荷輸送層に用いられる結着樹脂としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンなどのビニル化合物の重合体や、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
電荷輸送層用塗布液に用いられる溶剤としては、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、脂肪族ハロゲン化炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などなどが挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、5μm以下であることが好ましく、0.1〜2μmであることがより好ましい。
電荷輸送層の膜厚は、5〜50μmであることが好ましく、10〜35μmであることがより好ましい。
また、電子写真感光体の耐久性の向上の観点から、電子写真感光体の表面層を架橋有機高分子で構成することが好ましい。
例えば、電荷発生層上の電荷輸送層を電子写真感光体の表面層として架橋有機高分子で構成することができる。また、電荷発生層上に形成された電荷輸送層上に第二電荷輸送層または保護層として架橋有機高分子で構成された表面層を形成することができる。また、架橋有機高分子で構成された表面層に要求される特性は、耐摩耗性と電荷輸送能力の両立であり、その観点から、電荷輸送物質または導電性粒子と、架橋重合性のモノマー/オリゴマーとを用いて表面層を形成することが好ましい。
電荷輸送物質としては、上述の電荷輸送物質を用いることができる。架橋重合性のモノマー/オリゴマーとしては、例えば、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基やスチリル基などの連鎖重合性官能基を有する化合物や、水酸基、アルコキシシリル基、イソシアネート基などの逐次重合性官能基を有する化合物などが挙げられる。
また、耐摩耗性と電荷輸送能力の両立の観点から、同一分子内に電荷輸送性構造(好ましくは正孔輸送性構造)およびアクリロイルオキシ基の両方を有する化合物を用いることがより好ましい。
架橋硬化させる方法としては、例えば、熱、紫外線、放射線を用いる方法が挙げられる。
架橋有機高分子で構成された表面層の膜厚は、0.1〜30μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましい。表面層用塗布液に用いられる溶剤としては、上述の電荷輸送層用塗布液に用いられる溶剤と同様のものが挙げられる。
電子写真感光体の各層には、添加剤を添加することができる。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの劣化防止剤や、フッ素原子含有樹脂粒子、アクリル樹脂粒子などの有機樹脂粒子や、シリカ、酸化チタン、アルミナなどの無機粒子などが挙げられる。
以下、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は「質量部」を意味する。また、電子写真感光体を、以下単に「感光体」ともいう。
(感光体A−1の製造例)
直径30.7mm、長さ370mmのアルミニウムシリンダーを円筒状の支持体(導電性支持体)とした。
次に、酸化スズで被覆されている硫酸バリウム粒子(商品名:パストランPC1、三井金属鉱業(株)製)60部、酸化チタン粒子(商品名:TITANIX JR、テイカ(株)製)15部、レゾール型フェノール樹脂(商品名:フェノライト J−325、大日本インキ化学工業(株)製、固形分70質量%)43部、シリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レシリコーン(株)製)0.015部、シリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、東芝シリコーン(株)製)3.6部、2−メトキシ−1−プロパノール50部、および、メタノール50部を、ボールミルに入れ、20時間分散処理することによって、導電層用塗布液を調製した。この導電層用塗布液を支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を1時間140℃で加熱し、硬化させることによって、膜厚15μmの導電層を形成した。
次に、共重合ナイロン(商品名:アミランCM8000、東レ(株)製)10部およびメトキシメチル化6ナイロン樹脂(商品名:トレジンEF−30T、帝国化学(株)製)30部を、メタノール400部/n−ブタノール200部の混合溶剤に溶解させることによって、下引き層用塗布液を調製した。この下引き層用塗布液を導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を30分間100℃で乾燥させることによって、膜厚0.45μmの下引き層を形成した。
次に、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角2θ±0.2°の7.4°および28.2°に強いピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶(電荷発生物質)20部、下記構造式(1)で示されるカリックスアレーン化合物0.2部、ポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBX−1、積水化学工業(株)製)10部、および、シクロヘキサノン600部を、直径1mmガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、4時間分散処理した後、酢酸エチル700部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を15分間80℃で乾燥させることによって、膜厚0.17μmの電荷発生層を形成した。
次に、下記構造式(2)で示される化合物(電荷輸送物質(正孔輸送性化合物))70部、および、ポリカーボネート樹脂(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、ビスフェノールZ型のポリカーボネート)100部を、o−キシレン600部/ジメトキシメタン200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、得られた塗膜を30分間100℃で乾燥させることによって、膜厚15μmの電荷輸送層を形成した。
次に、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン(商品名:ゼオローラH、日本ゼオン(株)製)20部/1−プロパノール20部の混合溶剤を、ポリフロンフィルター(商品名:PF−040、アドバンテック東洋(株)製)で濾過した。その後、下記構造式(3)で示される正孔輸送性化合物90部、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン70部、および、1−プロパノール70部を上記混合溶剤に加えた。これをポリフロンフィルター(商品名:PF−020、アドバンテック東洋(株)製)で濾過することによって、第二電荷輸送層(保護層)用塗布液を調製した。この第二電荷輸送層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を大気中において10分間50℃で乾燥させた。その後、窒素中において加速電圧150kV、ビーム電流3.0mAの条件で支持体(被照射体)を200rpmで回転させながら、1.6秒間電子線を塗膜に照射した。なお、このときの電子線の吸収線量を測定したところ、15kGyであった。引き続いて、窒素中において25℃から125℃まで30秒かけて昇温させ、塗膜の加熱を行った。電子線照射およびその後の加熱時の雰囲気の酸素濃度は15ppm以下であった。次に、大気中において25℃まで塗膜を自然冷却し、大気中において30分間100℃で加熱処理を行うことによって、膜厚5μmの第二電荷輸送層(保護層)を形成した。
このようにして、表面に凹凸形状を形成する前の円筒状の電子写真感光体を作製した。
〔実施例1〕
・型部材圧接形状転写よる表面加工の条件
概ね図2に示す構成の圧接形状転写加工装置で凹凸形状の転写を行った。弾性層、金属層および転写層を有する型部材において、転写層が有する表面形状は、概ね図5に示す形状のランダム(誤差拡散法(Floyd&Steinberg法)による。)な凸部を平面に配置したものを用いた。図5において、転写層が有する表面形状は、最長径(型部材上の凸部を上から見たときの最長径のこと。)Xmが50μmの円形であり、高さHが6.5μmのドーム型形状であり、この凸部形状が転写層の表面全体に占める面積は10%であった。また、該転写層は、ニッケル製のものを用いた。さらに、金属層には、ステンレス(SUS304−CSP 1/2H)を用い、該転写層と該金属層とを合わせた合計の層の厚さは、1.0mmであった。また、弾性層には、シリコンゴム(厚さ:6mm)を用いた。
型部材の表面の超微小硬度計によるヤング率、型部材の加圧接触の方向への圧縮試験による圧縮応力、および転写層と金属層とを合わせた合計の引っ張り強度は、上述の方法により測定した。
凹凸形状前の電子写真感光体(感光体A−1)には、超硬合金D40で作製された図3に示される挿入部材3−2に挿入し、それを電子写真感光体3−1の支持部材2−4に装着し、表面加工を行った。
加工時には、電子写真感光体の温度が23℃、型部材の表面の温度が23℃になるように電子写真感光体および型部材の温度を制御し、60MPaの圧力で電子写真感光体と加圧部材を押し付けながら移動させ、電子写真感光体を周方向に回転させて、電子写真感光体の表面(周面)の全面に凹凸形状を転写した。このようにして、表面に凹凸形状を有する電子写真感光体を製造した。
・∠AOCおよび∠BOCの測定
∠AOCおよび∠BOCの測定は、実施例1では電子写真感光体と型部材を60MPaで加圧接触させて、上述の図6を用いて説明した通りに点Aおよび点Bを特定した。点Aから点Bから、中心O、交点Cを求めた。さらに、弦ABの垂直二等分線と断面円が交わる範囲の線分(断面円の直径)を測定したところ30.7mmであった。弧ACと弧BCの距離を測定し、弧AC=弧BC=0.55mmであった。断面円の直径から、∠AOC=∠BOC=2.1°と算出された。
このようにして、表面に凹凸形状を有する電子写真感光体を評価装置であるキヤノン(株)製の電子写真装置(複写機)(商品名:iR−ADV C7055)の改造機のシアンステーションに装着し、以下のように試験および評価を行った。
まず、温度23℃、湿度50%RH環境下で、電子写真感光体の暗部電位(Vd)が−700V、明部電位(Vl)が−200Vになるように帯電装置および画像露光装置の条件を設定し、電子写真感光体の初期電位を調整した。
・画像評価方法(細線再現性の評価方法)
細線再現性の評価は、2ポイントサイズ、及び3ポイントサイズのアルファベット文字(A〜Z文字)、及び複雑な漢字文字(電、驚など)を1200dpiの出力解像度で配列したテストチャートを作成した。そのテストチャートを出力した画像によって電子写真感光体の解像度(細線再現性)の評価を行った。具体的には、出力画像をスキャナー(キヤノン製CanoScan9900F)を使って1600dpiの解像度で読み取り、読み取った画像データとテストチャートの元データを比較した。読み取った画像データについて、テストチャート(元データ)の文字からのズレ部分(太り、細り)の面積を算出し、その数値によって電子写真感光体の解像度の評価を行った。得られた結果は、比較例1の電子写真感光体のズレ部分の面積をリファレンス、すなわち、100%とした場合の相対評価を行った。結果を表1に示す。リファレンス(比較例1)と比較して、画像再現性が95%以下であれば、本発明の効果が得られると判定した。
〔実施例2〕
実施例1において、表面加工を行う際に、電子写真感光体を55℃、型部材の表面を150℃になるように温度を制御した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例3〕
実施例1において、型部材の金属層をSUS304に変えた以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例4〕
実施例3において、表面加工を行う際に、電子写真感光体を55℃、型部材の表面を150℃になるように温度を制御した以外は、実施例3と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例5〕
実施例1において、表面加工を行う際に、挿入部材3−2を図4に示される挿入部材4−2に変えた以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。なお、図4中、4−1は電子写真感光体である。
〔実施例6〕
実施例1において、加圧方向に水平な加圧部材を0.5°加圧方向へ傾けた以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例7〜23〕
型部材の構成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例24〕
実施例1において、電子写真感光体と加圧部材を押し付ける際の圧力を60MPaから5MPaに変更し、型部材の構成を実施例21のものに変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例25〕
実施例1において、電子写真感光体と加圧部材を押し付ける際の圧力を60MPaから200MPaに変更し、型部材の構成を実施例20のものに変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例26〕
実施例1において、電子写真感光体と加圧部材を押し付ける際の圧力を60MPaから150MPaに変更し、型部材の構成を実施例19のものに変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例27〕
実施例1において、導電層を形成せず、下引き層を以下のものに変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
金属酸化物粒子として酸化亜鉛粒子(比表面積:19m/g、粉体抵抗:4.7×10Ω・cm)100部をトルエン500部と撹拌混合し、これにシランカップリング剤(化合物名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、商品名:KBM602、信越化学工業(株)製)0.8部を添加し、6時間攪拌した。その後、トルエンを減圧留去して、130℃で6時間加熱乾燥し、表面処理された酸化亜鉛粒子を得た。
次に、ブチラール樹脂(商品名:BM−1、積水化学工業(株)製)15部およびブロック化イソシアネート(商品名:スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製)15部をメチルエチルケトン73.5部と1−ブタノール73.5部の混合溶液に溶解させた。この溶液に前記表面処理された酸化亜鉛粒子80.8部、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン0.8部(東京化成工業(株)社製)を加え、これを直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミル装置で23±3℃雰囲気下で3時間分散した。分散後、シリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レダウコーニングシリコーン社製)0.01部、架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(商品名:TECHPOLYMER SSX−102、積水化成品工業(株)社製、平均一次粒径2.5μm)を5.6部加えて攪拌し、下引き層用塗布液を調製した。
この下引き層用塗布液を上記支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を40分間160℃で乾燥させて、膜厚が18μmの下引き層を形成した。
〔比較例1〕
実施例1において、型部材から金属層と弾性層を除いて、転写層のみの構成に変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔比較例2〕
型部材の構成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表1に示す。
〔実施例28〕
実施例1において、直径84.3mm、長さ372mmのアルミニウムシリンダーを支持体(円筒状の支持体)とした以外は、実施例1と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。ズレ部分の面積のリファレンスは比較例3とした。結果を表2に示す。
〔比較例3〕
実施例28において、型部材から金属層と弾性層を除いて、転写層のみの構成に変更した以外は、実施例28と同様に表面加工を行い、∠AOCおよび∠BOCの測定、および型部材の測定を行い、画像評価を行った。結果を表2に示す。

Claims (5)

  1. 樹脂層を有する円筒状の電子写真感光体の表面に凹凸形状を形成する方法であって、
    該電子写真感光体と該凹凸形状に対応する表面形状を有する型部材の表面との接触面を加圧接触させて、該電子写真感光体を回転させながら該型部材の表面の表面形状を該電子写真感光体の表面に転写する工程を有し、
    該型部材が弾性層を有し、
    該電子写真感光体の回転軸と直交する断面において、該断面と該接触面との交線である弧を弧ABとし、該電子写真感光体の断面の円の中心を中心Oとし、型部材の加圧接触方向の直線のうち該中心Oを通る直線と該弧ABとの交点を交点Cとしたとき、∠AOCおよび∠BOCがそれぞれ下記式(1)および(2)を満たすように該型部材の表面の凹凸形状を該電子写真感光体の表面に転写することを特徴とする電子写真感光体の表面加工方法。
    0.5°≦∠AOC≦45° ・・・(1)
    0.5°≦∠BOC≦45° ・・・(2)
  2. 前記型部材の表面の超微小硬度計によるヤング率が69MPa以上230MPa以下であり、前記型部材の前記加圧接触の方向への圧縮試験による圧縮応力が0.42MPa以上5.9MPa以下である請求項1に記載の電子写真感光体の表面加工方法。
  3. 前記型部材が、前記表面形状を表面に有する転写層、該転写層の直下に設けられた金属層、および該金属層の直下に設けられた前記弾性層を有し、
    該転写層と該金属層とを合わせた合計の引っ張り強度が260MPa以上1230MPa以下であり、
    該転写層と該金属層とを合わせた合計の厚さが0.1mm以上5mm以下である請求項2に記載の電子写真感光体の表面加工方法。
  4. 前記∠AOCおよび前記∠BOCがそれぞれ下記式(3)および(4)を満たす請求項1から3のいずれか1項に記載の電子写真感光体の表面加工方法。
    1°≦∠AOC≦15° ・・・(3)
    1°≦∠BOC≦15° ・・・(4)
  5. 電子写真感光体を製造し、請求項1から4のいずれか1項に記載の表面加工方法を用いて該電子写真感光体の表面に凹凸形状を形成する工程を有することを特徴とする、表面に凹凸形状を有する電子写真感光体の製造方法。
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