JP6551359B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本実施形態は電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある)に関する。以下、図1を参照して、感光体100の構造について説明する。図1は、本実施形態に係る感光体100の一例を示す断面図である。
感光層は、電荷発生剤と電子輸送剤とバインダー樹脂とを含有する。感光層は、正孔輸送剤を更に含有してもよい。感光層は、必要に応じて、添加剤を含有してもよい。電荷発生剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂と、必要に応じて添加される成分(例えば、正孔輸送剤又は添加剤)とは、単層の感光層に含有される。
炭酸カルシウムの帯電量は、+7.0μC/g以上である。炭酸カルシウムは、記録媒体の微小成分の一例である紙粉の主成分である。炭酸カルシウムの帯電量が+7.0μC/g未満であると、感光体と記録媒体の微小成分とが摩擦したときの微小成分の正帯電性が不十分であり、形成画像に白点が発生する。炭酸カルシウムの帯電量は、+7.0μC/g以上+15.0μC/g以下であることが好ましく、+8.0μC/g以上+9.5μC/g以下であることがより好ましく、+9.0μC/g以上+9.5μC/g以下であることが一層好ましい。
電子輸送剤は、化合物(1)を含む。感光層が電子輸送剤として化合物(1)を含有することで、記録媒体と感光体とが接触する場合に、電気陰性度が高い化合物(1)を含有する感光体によって記録媒体の微小成分(例えば、紙粉)が摩擦され、微小成分を所望の正の値に帯電させることができる。
電荷発生剤は、感光体用の電荷発生剤である限り、特に限定されない。電荷発生剤としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、無機光導電材料(例えば、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム又はアモルファスシリコン)の粉末、ピリリウム顔料、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料又はキナクリドン系顔料が挙げられる。電荷発生剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正孔輸送剤としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体、ジアミン誘導体(例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルナフチレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェナントリレンジアミン誘導体又はジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体)、オキサジアゾール系化合物(例えば、2,5−ジ(4−メチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)、スチリル系化合物(例えば、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン)、カルバゾール系化合物(例えば、ポリビニルカルバゾール)、有機ポリシラン化合物、ピラゾリン系化合物(例えば、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン)、ヒドラゾン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物又はトリアゾール系化合物が挙げられる。正孔輸送剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
バインダー樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル酸重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂又はポリエーテル樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂又はメラミン樹脂が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート(エポキシ化合物のアクリル酸付加物)又はウレタン−アクリレート(ウレタン化合物のアクリル酸付加物)が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
m+n=1.00 ・・・(i)
0.00<m≦1.00 ・・・(ii)
m+n=1.00 ・・・(i)
0.0<m≦1.00 ・・・(ii)
添加剤としては、例えば、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、1重項消光剤又は紫外線吸収剤)、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー、界面活性剤、可塑剤、増感剤又はレベリング剤が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール(例えば、ジ(tert−ブチル)p−クレゾール)、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン若しくはこれらの誘導体、有機硫黄化合物又は有機燐化合物が挙げられる。
導電性基体は、感光体の導電性基体として用いることができる限り、特に限定されない。導電性基体は、少なくとも表面部が導電性を有する材料で形成されていればよい。導電性基体の一例としては、導電性を有する材料で形成される導電性基体が挙げられる。導電性基体の別の例としては、導電性を有する材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼又は真鍮が挙げられる。これらの導電性を有する材料を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて(例えば、合金として)用いてもよい。これらの導電性を有する材料のなかでも、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
中間層(下引き層)は、例えば、無機粒子及び中間層に用いられる樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層が存在することにより、リーク発生を抑制し得る程度の絶縁状態を維持しつつ、感光体を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、抵抗の上昇が抑えられると考えられる。
感光体は、例えば、以下のように製造される。感光体は、感光層用塗布液を導電性基体上に塗布し、乾燥することによって製造される。感光層用塗布液は、電荷発生剤、電子輸送剤、バインダー樹脂及び必要に応じて添加される成分(例えば、正孔輸送剤及び添加剤)を、溶剤に溶解又は分散させることにより製造される。
次に、図3を参照して、本実施形態に係る感光体100を備える画像形成装置110について説明する。図3に画像形成装置110の構成の一例を示す。
次に、図3を引き続き参照して、本実施形態の感光体100を備えるプロセスカートリッジについて説明する。プロセスカートリッジは、画像形成用のカートリッジである。プロセスカートリッジは、画像形成ユニット40a〜40dの各々に相当する。プロセスカートリッジは、感光体100を備える。プロセスカートリッジは、感光体100に加えて、帯電部42、露光部44、現像部46及び転写部48からなる群より選択される少なくとも1つを更に備えていてもよい。プロセスカートリッジには、クリーニング装置(不図示)及び除電器(不図示)の一方又は両方が更に備えられてもよい。プロセスカートリッジは、画像形成装置110に対して着脱自在に設計される。そのため、プロセスカートリッジは取り扱いが容易であり、感光体100の感度特性等が劣化した場合に、感光体100を含めて容易かつ迅速に交換することができる。以上、図3を参照して、本実施形態に係る感光体100を備えるプロセスカートリッジについて説明した。
感光体の感光層を形成するための材料として、以下の電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及びバインダー樹脂を準備した。
電荷発生剤として、Y型チタニルフタロシアニン及びX型無金属フタロシアニンを準備した。Y型チタニルフタロシアニンは、実施形態で述べた化学式(CGM1)で表され、Y型の結晶構造を有するチタニルフタロシアニンであった。X型無金属フタロシアニンは、実施形態で述べた化学式(CGM2)で表され、X型の結晶構造を有する無金属フタロシアニンであった。
正孔輸送剤として、実施形態で述べた化合物(2−1)を準備した。
バインダー樹脂として、実施形態で述べたポリカーボネート樹脂(3)、(4−1−1)、(4−2)、(4−3−1)及び(4−4−1)を準備した。ポリカーボネート樹脂(3)の粘度平均分子量は、30000であった。ポリカーボネート樹脂(4−1−1)、(4−2)、(4−3−1)及び(4−4−1)の粘度平均分子量は、各々、50000であった。
電子輸送剤として、実施形態で述べた化合物(1−1)〜(1−4)を準備した。化合物(1−1)〜(1−4)の各々は、以下の方法で合成した。
反応(r−1)において、化学式(A−1)で表される化合物(以下、化合物(A−1)と記載する)と化学式(B−1)で表される化合物(以下、化合物(B−1)と記載する)とを反応させて、化合物(1−1)を得た。詳しくは、化合物(A−1)(3.14g、10mmol)及び化合物(B−1)(1.70g、10mmol)を酢酸(50mL)に溶解させて、酢酸溶液を得た。酢酸溶液を120℃で4時間攪拌した。4時間攪拌した後、酢酸溶液に水を加えて混合物を得た。クロロホルムを用いて混合物を抽出し、有機層を得た。有機層を減圧してクロロホルムを留去し、残渣を得た。展開溶媒としてのクロロホルムを用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、残渣を精製した。その結果、化合物(1−1)が得られた。化合物(1−1)の収量は、2.79gであった。化合物(A−1)からの化合物(1−1)の収率は、60mol%であった。
化合物(B−1)(1.70g、10mmol)を化合物(B−2)(1.62g、10mmol)に変更した以外は、化合物(1−1)の合成と同じ方法で、化合物(1−2)を合成した。化合物(B−1)(1.70g、10mmol)を化合物(B−3)(1.96g、10mmol)に変更した以外は、化合物(1−1)の合成と同じ方法で、化合物(1−3)を合成した。化合物(B−1)(1.70g、10mmol)を化合物(B−4)(2.31g、10mmol)に変更した以外は、化合物(1−1)の合成と同じ方法で、化合物(1−4)を合成した。なお、化合物(B−2)〜(B−4)の各々は、下記化学式(B−2)〜(B−4)で表される。
感光層を形成するための材料を用いて、感光体(P−A1)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)を製造した。
容器内に、電荷発生剤としてのX型無金属フタロシアニン2質量部、正孔輸送剤としての化合物(2−1)50質量部、電子輸送剤としての化合物(1−1)30質量部、バインダー樹脂としてのポリカーボネート樹脂(3)100質量部及び溶剤としてのテトラヒドロフラン600質量部を投入した。容器の内容物を、ボールミルを用いて12時間混合して、溶剤に材料を分散させた。これにより、感光層用塗布液を得た。感光層用塗布液を、導電性基体(アルミニウム製のドラム状支持体、直径30mm、全長238.5mm)上に、ブレードコート法を用いて塗布した。塗布した感光層用塗布液を、120℃で80分間熱風乾燥させた。これにより、導電性基体上に、感光層(膜厚30μm)を形成した。その結果、感光体(P−A1)が得られた。
下記(1)〜(3)の点を変更した以外は、感光体(P−A1)の製造と同じ方法で、感光体(P−A2)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々を製造した。
(1)感光体(P−A1)の製造では電荷発生剤としてX型無金属フタロシアニンを使用したが、感光体(P−A2)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々の製造では表2に示す種類の電荷発生剤を使用した。
(2)感光体(P−A1)の製造では電子輸送剤として化合物(1−1)を使用したが、感光体(P−A2)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々の製造では表2に示す種類の電子輸送剤を使用した。
(3)感光体(P−A1)の製造ではバインダー樹脂としてポリカーボネート樹脂(3)を使用したが、感光体(P−A2)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々の製造では表2に示す種類のバインダー樹脂を使用した。
感光体(P−A1)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々に対して、炭酸カルシウム帯電量を測定した。
第一ステップでは、感光層102を2個準備した。以下、感光層102の一方を第一感光層102aと、感光層102の他方を第二感光層102bと記載する。まず、膜厚L1が30μmである第一感光層102aを備える第一フィルム20を準備した。また、膜厚L2が30μmである第二感光層102bを備える第二フィルム22を準備した。詳しくは、第一フィルム20及び第二フィルム22として、オーバーヘッドプロジェクタ(OHP)フィルムを使用した。第一フィルム20及び第二フィルム22の大きさは、各々、直径3cmの円形状であった。第一フィルム20及び第二フィルム22の各々の上に、感光体(P−1)の製造に使用した感光層用塗布液を塗布した。塗布した感光層用塗布液を、120℃で80分間熱風乾燥させた。その結果、第一感光層102aを備える第一フィルム20、及び第二感光層102bを備える第二フィルム22が得られた。
第二ステップでは、0.007gの炭酸カルシウムを、第一感光層102a上に載せた。これにより、炭酸カルシウムから構成される炭酸カルシウム層24を、第一感光層102a上に形成した。そして、炭酸カルシウム層24上に第二感光層102bを載せた。第二ステップの具体的な手順は以下の通りであった。
第三ステップでは、温度23℃且つ相対湿度50%RHの環境下で、第二感光層102bを固定したまま、回転速度60rpmで60秒間第一感光層102aを回転させた。具体的には、回転駆動部16を駆動させて、回転シャフト14、第一台12、第一フィルム20及び第一感光層102aを、回転速度60rpmで60秒間、回転軸Sを中心に回転させた。これにより、炭酸カルシウム層24に含まれる炭酸カルシウムが第一感光層102aと第二感光層102bとの間で摩擦され、炭酸カルシウムが帯電した。
第四ステップでは、第三ステップで帯電させた炭酸カルシウムを治具10から取出し、帯電量測定装置(吸引式小型帯電量測定装置、トレック社製「MODEL 212HS」)を用いて吸引した。吸引された炭酸カルシウムの総電気量Q(単位:+μC)と質量M(単位:g)とを、帯電量測定装置を用いて測定した。計算式「帯電量=Q/M」から、炭酸カルシウムの帯電量(摩擦帯電量、単位:+μC/g)を算出した。
感光体(P−A1)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々に対して、電気特性を評価した。電気特性の評価は、温度23℃及び相対湿度50%RHの環境下で行った。まず、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、感光体の表面を+600Vに帯電させた。次いで、バンドパスフィルターを用いて、ハロゲンランプの白色光から単色光(波長780nm、半値幅20nm、光エネルギー1.5μJ/cm2)を取り出した。取り出された単色光を、感光体の表面に照射した。照射が終了してから0.5秒経過した時の感光体の表面電位を測定した。測定された表面電位を、感度電位(VL、単位:+V)とした。測定された感光体の感度電位(VL)を、表2に示す。なお、感度電位(VL)が小さい正の値であるほど、感光体の電気特性が優れていることを示す。
感光体(P−A1)〜(P−A16)及び(P−B1)〜(P−B4)の各々に対して、画像特性を評価した。画像特性の評価は、温度32.5℃、相対湿度80%RHの環境下で行った。評価機として、画像形成装置(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「モノクロプリンターFS−1300D」)を用いた。この画像形成装置は、非接触現像方式、直接転写方式及びブレードクリーニング方式を採用する。この画像形成装置では、帯電部としてスコロトロン帯電器が備えられている。記録媒体として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社販売「京セラドキュメントソリューションズブランド紙VM−A4」(A4サイズ)を使用した。評価機による評価には、一成分現像剤(試作品)を使用した。
44 露光部
46 現像部
48 転写部
100 電子写真感光体
101 導電性基体
102 感光層
110 画像形成装置
P 記録媒体
Claims (10)
- 前記一般式(1)中、
pは、2又は3を表し、
複数のR1は、各々独立に、ハロゲン原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数2以上11以下のアシル基を表し、
複数のR1のうちの少なくとも1つは、ハロゲン原子を表す、請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(1)中、
pは、2を表し、
2つのR1のうちの一方はハロゲン原子を表し、他方は炭素原子数2以上11以下のアシル基を表す、請求項1又は2に記載の電子写真感光体。 - 前記バインダー樹脂は、下記一般式(4)で表されるポリカーボネート樹脂を含む、請求項1〜5の何れか一項に記載の電子写真感光体。
R41、R42、R45及びR46は、各々独立に、第一基、水素原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基又は炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
前記第一基は、ハロゲン原子、ハロゲン原子を1つ以上有する炭素原子数1以上6以下のアルキル基、ハロゲン原子を1つ以上有する炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基及びハロゲン原子を1つ以上有する炭素原子数6以上14以下のアリール基からなる群から選択される基であり、
R41、R42、R45及びR46のうちの少なくとも1つは、前記第一基を表し、
R43及びR44は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基又は炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
Yは、炭素原子数5以上15以下のシクロアルキリデン基を表し、
m及びnは、各々独立に、下記計算式(i)及び(ii)を満たす数を表す。
m+n=1.00 ・・・(i)
0.00<m≦1.00 ・・・(ii) - 前記一般式(4)中、
R41、R42、R45及びR46は、各々独立に、前記第一基、水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
前記第一基は、ハロゲン原子、ハロゲン原子を1つ以上有する炭素原子数1以上6以下のアルキル基及びハロゲン原子を1つ以上有する炭素原子数6以上14以下のアリール基からなる群から選択される基であり、
R41、R42、R45及びR46のうちの少なくとも1つは、前記第一基を表し、
R43及びR44は、各々、水素原子を表し、
Yは、炭素原子数5以上7以下のシクロアルキリデン基を表す、請求項6に記載の電子写真感光体。 - 請求項1〜7の何れか一項に記載の電子写真感光体を備える、プロセスカートリッジ。
- 請求項1〜7の何れか一項に記載の電子写真感光体と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部とを備える画像形成装置であって、
前記帯電部は、前記電子写真感光体の表面を正極性に帯電し、
前記露光部は、帯電された前記電子写真感光体の前記表面を露光して、前記電子写真感光体の前記表面に静電潜像を形成し、
前記現像部は、前記静電潜像をトナー像として現像し、
前記転写部は、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写体へ転写する、画像形成装置。 - 前記被転写体は、記録媒体であり、
前記転写部が前記トナー像を前記電子写真感光体から前記記録媒体へ転写するときに、前記電子写真感光体は前記記録媒体と接触している、請求項9に記載の画像形成装置。
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