JP5942693B2 - 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
このような画像形成装置の分野では、近時、装置の高画質化及び長寿命化に対する要求が高く、感光体表面層の摩耗を減らす方法、電子写真感光体において表面層中にフッ素系粒子を分散する方法が提案されている。
請求項1に係る発明は、表面粗さの中心線平均粗さ(Ra)が1.2μm以上1.7μm以下であり、かつ、最大高さ(Rmax)が3.0μm以上4.0μm以下である導電性基材と、前記導電性基材上に配置された感光層と、を有し、最表面層が、前記最表面層全量に対し4.7質量%以上40質量%以下のフッ素系粒子を含む電子写真感光体である。
請求項2に係る発明は、前記導電性基材の厚みが0.4mm以上0.7mm以下である請求項1に記載の電子写真感光体である。
請求項3に係る発明は、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の表面を帯電する帯電手段と、帯電し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手段と、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記電子写真感光体の表面に接触する部材を有し、前記電子写真感光体の表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、を備える画像形成装置である。
請求項4に係る発明は、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の表面に接触する部材を有し、前記電子写真感光体の表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、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である。
請求項2に係る発明によれば、前記導電性基材の厚みが上記範囲外である場合に比べ、基材の剛性に起因する画像欠陥の発生が抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項3、4に係る発明によれば、最表面層にフッ素系粒子を含み、導電性基材の表面粗さの中心線平均粗さ(Ra)と最大高さ(Rmax)の少なくとも一方が上記範囲外である電子写真感光体を備える場合に比べ、使用開始初期において接触部材との摩擦が小さく、かつ、画像欠陥の発生が抑制される画像形成装置、プロセスカートリッジが提供される。
<電子写真感光体>
本実施形態に係る電子写真感光体は、表面粗さの中心線平均粗さ(Ra)が1.0μm以上1.7μm以下であり、かつ、最大高さ(Rmax)が3.0μm以上4.0μm以下である導電性基材と、前記導電性基材上に配置された感光層と、を有し、最表面層がフッ素系粒子を含んで構成されている。
電子写真感光体の最表面層がフッ素系粒子を含む場合、潤滑性が付与されるため、最表面層の磨耗や傷の発生が抑制され、また、感光体表面に残留した現像剤のクリーニング性が高められるが、最表面層中に分散しているフッ素系粒子は最表面層の摩耗により感光体の表面に露出するまで、感光体の表面に接触しているクリーニングブレードとの摩擦が大きく、画質や寿命に大きな影響を与えていると考えられる。
また、基材の表面粗さRmaxが3.0μm未満である場合は、反射光の干渉が強くなるため、干渉縞が生じ易く、一方、4.0μmを超える場合は感光層内へのキャリア注入部として作用するため、黒点が生じ易くなると考えられる。
本実施形態の電子写真感光体7において支持体となる導電性基材4は、表面粗さの中心線平均粗さ(Ra)が1.0μm以上1.7μm以下であり、かつ、最大高さ(Rmax)が3.0μm以上4.0μm以下である。ここで、「導電性」とは体積抵抗率が1013Ωcm未満であることをいう。
導電性基材4の形状としては、金属板、金属ドラム、及び金属ベルト等、が挙げられる。
図2は、本実施形態に係る電子写真感光体7の基材4をインパクトプレス加工によって製造する工程の一例を示している。
まず、表面に予め傷を付与したスラグ30を用意し、図2(A)に示すようにダイ(雌型)20に設けられている円形孔24にセットする。次いで、図2(B)に示すように、ダイ20にセットしたスラグ30を円柱状のパンチ(雄型)21によりプレスする。これによりスラグ30がダイ20の円形孔からパンチ21の周囲を覆うように円筒状に伸びて成形される。成形後、図2(C)に示すように、パンチ21を引き上げてストリッパー22の中央孔23を通すことによりパンチ22が引き抜かれて円筒形状の基材4が得られる。
次に、下引層1について説明する。
下引層1は、有機金属化合物及び結着樹脂を含有して構成される。
下引層1を構成する有機金属化合物としては、例えば、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物、ジルコニウムカップリング剤等の有機ジルコニウム化合物、チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、チタネートカップリング剤等の有機チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムカップリング剤等の有機アルミニウム化合物のほか、アンチモンアルコキシド化合物、ゲルマニウムアルコキシド化合物、インジウムアルコキシド化合物、インジウムキレート化合物、マンガンアルコキシド化合物、マンガンキレート化合物、スズアルコキシド化合物、スズキレート化合物、アルミニウムシリコンアルコキシド化合物、アルミニウムチタンアルコキシド化合物、アルミニウムジルコニウムアルコキシド化合物等が挙げられる。有機金属化合物としては、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が残留電位が低く良好な電子写真特性を示すため、好ましく使用される。
これらの顔料の表面は、分散性、電荷輸送性を制御する目的で上記カップリング剤や、結着樹脂等で表面処理しても良い。
なお、電子輸送性顔料の含有量が多すぎると下引層1の強度を低下させ、塗膜欠陥を生じる原因となるため、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下で使用される。
下引層形成用塗布液の混合/分散方法は、ボールミル、ロールミル、サンドミル、アトライター、超音波等を用いる常法が適用される。混合/分散は有機溶剤中で行われるが、有機溶剤としては、有機金属化合物や結着樹脂を溶解し、また、電子輸送性顔料を混合/分散したときにゲル化や凝集を起こさないものであればよい。
塗布後、塗膜を乾燥させて下引層1を得るが、通常、乾燥は溶剤を蒸発させ、成膜可能な温度で行われる。
電荷発生層2は、電荷発生材料を含有して、又は電荷発生材料及び結着樹脂を含有して構成される。
電荷発生材料は、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料等の有機顔料や、三方晶セレン、酸化亜鉛等の無機顔料等既知のものが使用される。
電荷発生層形成用塗布液は、電荷発生材料と結着樹脂の配合比(質量比)が、10:1乃至1:10であることが好ましい。また、これらを分散させる方法としては、ボールミル分散法、アトライター分散法、サンドミル分散法等の通常の方法が用いられる。これらの分散方法によれば、分散による電荷発生材料の結晶型の変化が防止される。
また、これらの分散に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
電荷輸送層3は、電荷輸送材料及び結着樹脂を含有して、又は高分子電荷輸送材を含有して構成される。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物が挙げられる。これらの電荷輸送材料は1種を単独で又は2種以上を混合して用いればよいが、これらに限定されるものではない。
電荷輸送材料として、具体的には、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、N,N′−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、トリ(p−メチルフェニル)アミニル−4−アミン、ジベンジルアニリン等の芳香族第3級アミノ化合物、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−N,N′−ジフェニルベンジジン等の芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4′−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4′−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体などの正孔輸送物質、クロラニル、ブロアントラキノン等のキノン系化合物、テトラアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物等の電子輸送物質、及び上記した化合物からなる基を主鎖又は側鎖に有する重合体などが挙げられる。これらの電荷輸送材料は、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、ビスフェノールC型あるいはビスフェノールZ型等のポリカーボネート樹脂が望ましい。
電荷輸送層3の形成に使用される溶媒としては、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状或いは直鎖状エーテル系溶剤、或いはこれらの混合溶剤等が用いられる。
電荷輸送層中に前記フッ素系粒子を分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、コロイドミル、衝突式メディアレス分散機、貫通式メディアレス分散機等の方法が用いられる。
有機硫黄系および有機燐系酸化防止剤は2次酸化防止剤と言われ、フェノール系あるいはアミン系などの1次酸化防止剤と併用することにより相乗効果が得られる。
前記ベンゾフェノン系光安定剤としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジ−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等が挙げられる。
その他の化合物としては、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ニッケルジブチル−ジチオカルバメート等がある。
電子受容性物質としては、例えば無水琥珀酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等が挙げられる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系や、Cl、CN、NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特によい。
保護層5は、電子写真感光体7における最表面層であり、最表面の磨耗、傷などに対する耐性を持たせる、あるいは、トナーの転写効率を上げるために必要に応じて設けられる層である。
F−((−R1−X)n1R2−Y)n2 (I)
市販のフッ素原子含有樹脂粒子をそのまま用いてもよい。0.3万以上500万以下の分子量のものが使用可能であり、0.01μm以上10μm以下、好ましくは0.05μm以上2.0μm以下の粒径のものが使用可能である。
市販品としては、例えばルブロンシリーズ(ダイキン工業株式会社製)、テフロン(登録商標)シリーズ(デュポン社製)、ダイニオンシリーズ(住友3M社製)などが挙げられる。
バーフルオロアルキルスルホン酸類、及びバーフルオロアルキルカルボン酸類は、その塩及びアミド変性体であってもよい。具体的には、GF300(東亞合成製)サーフロンシリーズ(AGCセイミケキカル製)、フタージェントシリーズ(ネオス製)、PFシリーズ(北村化学製)、メガファックシリーズ(DIC製)、FCシリーズ(3M製)、ポリフローKL600(共栄社化学社製)、エフトップシリーズ(以上、JEMCO社製)が主に挙げられる。市販のフッ素原子含有樹脂粒子をそのまま用いることも可能であり、数種類を混合して用いても良い。
一般式(B)で示される化合物又はその多量体は、一種単独で用いもよいが、2種以上を併用してもよい。また、前記一般式(A)で示される化合物又はその多量体と併用してもよい。
一般式(B)で示される化合物の市販品としては、例えば、スーパーメラミNo.90(日本油脂社製)、スーパーベッカミン(R)TD−139−60(大日本インキ社製)、ユーバン2020(三井化学社製)、スミテックスレジンM−3(住友化学工業社製)、ニカラックMW−30(日本カーバイド社製)、などが挙げられる。
そして、保護層形成用塗布液を電荷輸送層3の上に、ブレード塗布法、マイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法により塗布し、必要に応じて例えば温度100以上170以下で加熱して硬化させることで、保護層5が得られる。
次に、本実施形態の電子写真感光体を用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置について説明する。
本実施形態のプロセスカートリッジは、前記本実施形態の電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面に接触する部材を有し、前記電子写真感光体の表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、を備えて構成される。
トナーは、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤および離型剤、やその他更に帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤および離型剤、その他更に帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤および離型剤、その他更に帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤および離型剤、その他更に帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナーが使用される。
<電子写真感光体の製造>
(基材の作製)
アルミニウム含有率99%のアルミニウム合金を480℃で40分均質化した。ブラストマシンを用いてアルミニウム合金母材の表面に深さ8μm、長さ50μm、幅50μm、30個/cm2の傷を入れ、インパクトプレス加工を行った。これにより、肉厚0.5mm、表面粗さRa:1.3μm、Rmax:3.5μmの円筒形のアルミニウム基材を作製した。なお、基材の表面粗さRaは表面粗さ測定機(サーフコム、東京精密製)により測定し、Rmaxは表面粗さ測定機(サーフコム、東京精密製)により測定した。
酸化亜鉛:(平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m2/g)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、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)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。
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7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°、及び28.3°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形成用の塗布液を得た。この電荷発生層形成用塗布液を下引層上に浸漬塗布し、常温(25℃)で乾燥して、膜厚が0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、4フッ化エチレン樹脂粒子(平均一次粒径:0.2μm)0.5質量部および下記構造式A−1および構造式B−1で表される繰り返し単位を含むフッ化アルキル基含有共重合体(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量200,000、l:m=1:1、s=1、n=60)0.01質量部を、テトラヒドロフラン4質量部、トルエン1質量部とともに20℃の液温に保ち、48時間攪拌混合し、4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液(A液)を得た。
アルミニウム合金母材の表面傷数を20個/cm2、表面傷の深さを6μmにし、表面粗さRa:1.0μm、Rmax:3.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した
アルミニウム合金母材の表面傷数を20個/cm2、表面傷の深さを12μmにし、表面粗さRa:1.0μm、Rmax:4.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した
アルミニウム合金母材の表面傷数を40個/cm2、表面傷の深さを6μmにし、表面粗さRa:1.7μm、Rmax:3.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した
アルミニウム合金母材の表面傷数を40個/cm2、表面傷の深さを12μmにし、表面粗さRa:1.7μm、Rmax:4.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した
厚さが0.3mmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
厚さが1.0mmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
4フッ化エチレン樹脂粒子が1.0質量部添加された電荷輸送層を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
4フッ化エチレン樹脂粒子が0.1質量部添加された電荷輸送層を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
円筒形状のアルミニウム基材(肉厚0.5mm、外径30mm)の外周面に対し、ダイヤモンドバイトを用いた旋盤を用いて切削を行った。これにより、表面粗さRa:1.3μm、Rmax:3.5μmのアルミニウム基材を作製した。このアルミ二ウム基材上に実施例1と同様の方法で下引層、電荷発生層、電荷輸送層を順次形成して感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を10個/cm2、表面傷の深さを6μmにし、表面粗さRa:0.8μm、Rmax:3.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を10個/cm2、表面傷の深さを12μmにし、表面粗さRa:0.8μm、Rmax:4.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を20個/cm2、表面傷の深さを4μmにし、表面粗さRa:1.0μm、Rmax:2.5μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を20個/cm2、表面傷の深さを16μmにし、表面粗さRa:1.0μm、Rmax:4.5μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を40個/cm2、表面傷の深さを4μmにし、表面粗さRa:1.7μm、Rmax:2.5μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を40個/cm2、表面傷の深さを16μmにし、表面粗さRa:1.7μm、Rmax:4.5μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を50個/cm2、表面傷の深さを6μmにし、表面粗さRa:1.9μm、Rmax:3.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
アルミニウム合金母材の表面傷数を50個/cm2、表面傷の深さを12μmにし、表面粗さRa:1.9μm、Rmax:4.0μmのアルミニウム基材を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
4フッ化エチレン樹脂粒子を添加せずに電荷輸送層を作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で感光体を作製した。
試験前に感光体をカートリッジに装着した状態で手動トルクゲージを用いて、感光体の起動最大トルクをトルク値とした。
A:標準に比べかなり低い。
B:標準に比べ同等かやや高い。
C:標準に比べ高い。
目視による判定。
目視による判定。
目視による判定。
A:標準に比べかなり改善されている。
B:標準に比べ同等かやや悪い。
C:標準に比べ悪化。
Claims (4)
- 表面粗さの中心線平均粗さ(Ra)が1.2μm以上1.7μm以下であり、かつ、最大高さ(Rmax)が3.0μm以上4.0μm以下である導電性基材と、
前記導電性基材上に配置された感光層と、
を有し、
最表面層が、前記最表面層全量に対し4.7質量%以上40質量%以下のフッ素系粒子を含む電子写真感光体。 - 前記導電性基材の厚みが0.4mm以上0.7mm以下である請求項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と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電し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手段と、
前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記電子写真感光体の表面に接触する部材を有し、前記電子写真感光体の表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、
を備える画像形成装置。 - 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の表面に接触する部材を有し、前記電子写真感光体の表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、
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。
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