JP6642736B2 - 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
本発明の第一実施形態に係る電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある。)の構造を説明する。図1、図2及び図3は、第一実施形態の一例である感光体1の構造を示す部分断面図である。図1に示すように、感光体1は、導電性基体2と、感光層3とを備える。感光層3は、単層型感光層3cである。図1に示すように、感光層3は導電性基体2上に直接的に設けられてもよい。また、図2に示すように、感光体1は、例えば、導電性基体2と、中間層4(例えば下引き層)と、感光層3とを備えてもよい。図2に示す例では、感光層3は、導電性基体2上に中間層4を介して間接的に設けられている。また、図3に示すように、感光体1は、最表面層として保護層5を備えてもよい。
導電性基体2は、感光体1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2としては、少なくとも表面部が導電性を有する材料で構成される導電性基体を用いることができる。導電性基体2としては、例えば、導電性を有する材料(導電性材料)で構成される導電性基体、及び導電性材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性材料としては、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、及びインジウムが挙げられる。これらの導電性材料は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。二種以上の組合せとしては、例えば、合金(より具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、真鍮等)が挙げられる。これらの導電性材料の中でも、感光層3から導電性基体2への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。
感光層3は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。感光層3は更に添加剤を含有してもよい。感光層3の厚さは、感光層としての機能を十分に発現できれば、特に限定されない。具体的には、感光層3の厚さは、5μm以上100μm以下であってもよく、10μm以上50μm以下であることが好ましい。
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、硫化カドミウム及び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、ピラゾリン系顔料及びキナクリドン系顔料が挙げられる。電荷発生剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。フタロシアニン系顔料としては、例えば、無金属フタロシアニン及び金属フタロシアニンが挙げられる。金属フタロシアニンとしては、例えば、チタニルフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン及びクロロガリウムフタロシアニンが挙げられる。フタロシアニン系顔料は、結晶であってもよく、非結晶であってもよい。フタロシアニン系顔料の結晶形状(例えば、α型、β型、X型、Y型、V型及びII型)については特に限定されず、種々の結晶形状を有するフタロシアニン系顔料が使用される。
正孔輸送剤としては、例えば、含窒素環式化合物、及び縮合多環式化合物が挙げられる。含窒素環式化合物及び縮合多環式化合物としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体;ジアミン誘導体(より具体的には、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、ジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体、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等);オキサジアゾール系化合物(より具体的には、2,5−ジ(4−メチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等);スチリル系化合物(より具体的には、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等);カルバゾール系化合物(より具体的には、ポリビニルカルバゾール等);有機ポリシラン化合物;ピラゾリン系化合物(より具体的には、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等);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;トリアゾール系化合物が挙げられる。これらの正孔輸送剤は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
電子輸送剤は、以下に示す一般式(ETM1)、一般式(ETM2)、一般式(ETM3)、一般式(ETM4)又は一般式(ETM5)で表される。以下、これらの電子輸送剤は、それぞれ電子輸送剤(ETM1)〜(ETM5)と記載することがある。感光層3には、これらの電子輸送剤の一種が単独で含有されてもよく、二種以上が含有されてもよい。
バインダー樹脂は、以下に示す一般式(1)で表されるポリアリレート樹脂(以下、ポリアリレート樹脂(1)と記載することがある。)を含む。
バインダー樹脂の製造方法は、ポリアリレート樹脂(1)を製造できれば、特に限定されない。ポリアリレート樹脂(1)の製造方法(合成方法)としては、例えば、ポリアリレート樹脂(1)の繰返し単位を構成するための芳香族ジオールと芳香族ジカルボン酸とを縮重合させる方法が挙げられる。ポリアリレート樹脂(1)の具体的な合成方法は特に限定されず、公知の合成方法(より具体的には、溶液重合、溶融重合、界面重合等)を採用することができる。以下、ポリアリレート樹脂(1)の合成方法の一例を説明する。
任意成分である添加剤としては、例えば、劣化防止剤(より具体的には、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、消光剤、紫外線吸収剤等)、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、ドナー、界面活性剤、及びレベリング剤が挙げられる。添加剤を添加する場合は、これらの添加剤の一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
上述したように本実施形態の感光体1は、中間層4(例えば、下引き層)を有してもよい。中間層4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4を介在させると、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1を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、電気抵抗の上昇を抑えることができる。
感光体1の製造方法について説明する。感光体1の製造方法は、例えば、感光層形成工程を有する。感光層形成工程では、感光層3を形成するための塗布液(以下、感光層用塗布液と記載することがある。)を調製する。次いで、感光層用塗布液を導電性基体2上に塗布する。次いで、適宜な方法で乾燥することによって、塗布した感光層用塗布液に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去して感光層3を形成する。感光層用塗布液は、例えば、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(1)と、溶剤とを含む。このような感光層用塗布液は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(1)とを溶剤に溶解又は分散させることにより調製する。感光層用塗布液は、必要に応じて各種添加剤を加えてもよい。
以下、第二実施形態に係る画像形成装置について説明する。第二実施形態に係る画像形成装置は、像担持体と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部とを備える。前記像担持体は、上述した第一実施形態に係る感光体である。前記帯電部は、前記像担持体の表面を帯電させる。前記帯電部の帯電極性は、正極性である。前記露光部は、帯電された前記像担持体の前記表面を露光して、前記像担持体の前記表面に静電潜像を形成する。前記現像部は、前記静電潜像をトナー像として現像する。前記転写部は、前記像担持体の前記表面と被転写体とを接触させながら前記トナー像を前記像担持体から前記被転写体へ転写する。
条件(a):接触現像方式を採用し、像担持体30と現像部46との間に周速(回転速度)差が設けられる。
条件(b):像担持体30の表面電位と、現像バイアスの電位とが以下の数式(b−1)及び数式(b−2)を満たす。
0(V)<現像バイアスの電位(V)<像担持体30の未露光領域の表面電位(V)・・・(b−1)
現像バイアスの電位(V)>像担持体30の露光領域の表面電位(V)>0(V)・・・(b−2)
第三実施形態に係るプロセスカートリッジは、像担持体として第一実施形態に係る感光体を備える。引き続き、図4を参照して、第三実施形態に係るプロセスカートリッジの一例について説明する。
単層型感光体を製造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。
第一実施形態で説明した電荷発生剤(CGM−1)を準備した。電荷発生剤(CGM−1)は、化学式(CGM−1)で表される無金属フタロシアニンであり、その結晶構造はX型であった。つまり、用いた電荷発生剤(CGM−1)は、X型無金属フタロシアニンであった。
第一実施形態で説明した正孔輸送剤(HTM1−1)を準備した。
第一実施形態で説明した電子輸送剤(ETM1−1)、(ETM2−1)(ETM3−1)、(ETM4−1)及び(ETM5−1)を準備した。更に、電子輸送剤(ETM6−1)及び(ETM7−1)も準備した。電子輸送剤(ETM6−1)及び(ETM7−1)は、それぞれ以下に示す化学式(ETM6−1)及び(ETM7−1)で表される電子輸送剤である。
バインダー樹脂として、第一実施形態で説明したポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−9)に加えて、樹脂(R−12)〜(R−17)を準備した。樹脂(R−12)〜(R−17)は、それぞれ以下に示す化学式(R−12)〜(R−17)で表される繰返し単位を有する樹脂である。
三口フラスコを反応容器として用いた。この反応容器は、温度計、三方コック、及び滴下ロートを備えた容量1Lの三口フラスコであった。反応容器に1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン25.63g(82.86ミリモル)と、t−ブチルフェノール0.124g(0.826ミリモル)と、水酸化ナトリウム7.84g(196ミリモル)と、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド0.240g(0.768ミリモル)とを投入した。次いで、反応容器内をアルゴン置換した。その後、水600mLを更に反応容器に投入した。反応容器の内温を20℃に保持して反応容器内の内容物を1時間攪拌した。その後、反応容器の内温を10℃に冷却した。その結果、アルカリ性水溶液を得た。
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−7)の出発物質である芳香族ジオールに変更し、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド及び4,4’−オキシビス安息香酸ジクロリドをポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−7)の出発物質であるハロゲン化アリーロイルに変更した以外は、ポリアリレート樹脂(R−1)と同様にして、それぞれポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−7)を合成した。また、出発物質の物質量比を対応する繰返し単位の物質量比に変更した以外は、ポリアリレート樹脂(R−1)と同様にして、それぞれポリアリレート樹脂(R−8)及び(R−9)を合成した。
[感光体(A−1)]
以下、実施例1に係る感光体(A−1)の製造方法について説明する。電荷発生剤(CGM−1)2質量部、正孔輸送剤(HTM1−1)65質量部、電子輸送剤(ETM3−1)35質量部、バインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(R−1)100質量部、及び溶剤としてのテトラヒドロフラン300質量部を容器内に投入した。棒状超音波発振子を用いて、容器内の材料と溶剤とを2分間混合させ、材料を溶剤に分散させた。更にボールミルを用いて、容器内の材料と溶剤とを50時間混合して、材料を溶剤に分散させた。これにより、単層型感光層用塗布液を得た。この単層型感光層用塗布液を、導電性基体としてのアルミニウム製のドラム状支持体上に、ディップコート法を用いて塗布した。塗布した単層型感光層用塗布液を、100℃で40分間熱風乾燥させた。これにより、導電性基体上に、単層型感光層(膜厚25μm)を形成した。その結果、単層型感光体(A−1)が得られた。
バインダー樹脂及び電子輸送剤として表1及び表2に記載のものを用いたこと以外は、上述の感光体(A−1)と同様の方法で感光体(A−2)〜(A−19)及び感光体(B−1)〜(B−10)をそれぞれ得た。なお、表1及び表2中、欄「バインダー樹脂」の「種類」のR−1〜R−9は、それぞれポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−9)を示す。欄「バインダー樹脂」の「種類」のR−12〜R−17は、それぞれ樹脂(R−12)〜(R−17)を示す。欄「バインダー樹脂」の「分子量」は、バインダー樹脂の粘度平均分子量を示す。欄「電子輸送剤の種類」のETM1−1〜ETM7−1は、それぞれ電子輸送剤(ETM1−1)〜(ETM7−1)を示す。
[引っ掻き深さの測定]
得られた感光体(A−1)〜(A−19)及び感光体(B−1)〜(B−10)の各々に対して、感光層(単層型感光層)の引っ掻き深さを測定した。引っ掻き深さは、JIS K5600−5−5(日本工業規格K5600:塗料一般試験方法、第5部:塗膜の機械的性質、第5節:引っ掻き硬度(荷重針法))で規定される引っ掻き装置200(図5参照)を用い、後述する方法で測定した。
第一ステップでは、感光体1の長手方向が固定台201の長手方向と平行になるように、感光体1を固定台201の上面201aに固定した。このとき、感光体1の中心軸L2(回転軸)方向が、固定台201の長手方向と平行になるように感光体1が取り付けられた。
第二ステップでは、引っ掻き針203を感光層3の表面3aに対して垂直に当接させた。図5に加えて、図6及び図7を参照して、ドラム状の感光体1の感光層3の表面3aに、引っ掻き針203を垂直に当接させる方法を説明する。
次に、第三ステップについて図5及び図6を参照しながら説明する。第三ステップでは、引っ掻き針203を感光層3の表面3aに対して垂直に当接させた状態で、引っ掻き針203から感光層3に10gの荷重Wを付与した。具体的には、分銅皿208に10gの分銅209を載せた。この状態で、固定台201を移動させた。具体的には、定速モーターを駆動させ、レール部207に沿って、固定台201をその長手方向(X軸方向)に水平に移動させた。すなわち、固定台201の一端201bを、第一位置N1から第二位置N2まで移動させた。なお、第二位置N2は、第一位置N1に対して下流側に位置していた。下流側とは、固定台201の長手方向において、固定台201が2つの軸支持部205から離間する方向に位置する側である。固定台201の長手方向への移動に伴い、感光体1も、固定台201の長手方向へ水平に移動した。固定台201及び感光体1の移動速度は、30mm/分であった。また、固定台201及び感光体1の移動距離は、30mmであった。なお、固定台201及び感光体1の移動距離は、第一位置N1と第二位置N2との間の距離D1-2に相当していた。固定台201及び感光体1が移動した結果、引っ掻き針203によって感光体1の感光層3の表面3aに引っ掻き傷Sが形成された。
第四ステップでは、引っ掻き傷Sの深さDsの最大値である引っ掻き深さを測定した。具体的には、感光体1を固定台201から取り外した。三次元干渉顕微鏡(Bruker社の「WYKO NT−1100」)を用いて、感光体1の感光層3に形成された引っ掻き傷Sを倍率5倍で観察し、引っ掻き傷Sの深さDsを測定した。引っ掻き傷Sの深さDsは、接線A2から、引っ掻き傷Sの谷部までの距離とした。引っ掻き傷Sの深さDsのうち最大値を、引っ掻き深さとした。測定された引っ掻き深さを表1及び表2に示す。
得られた感光体(A−1)〜(A−19)及び感光体(B−1)〜(B−10)の各々に対して、感光層(単層型感光層)のビッカース硬度を測定した。感光層のビッカース硬度は、日本工業規格(JIS)Z2244に準拠する方法で測定した。ビッカース硬度の測定には、硬度計(株式会社マツザワ製「マイクロビッカース硬度計 DMH−1型」)を用いた。ビッカース硬度の測定は、温度23℃、ダイヤモンド圧子の荷重(試験力)10gf、試験力に到達するまでの所要時間5秒、ダイヤモンド圧子の接近速度2mm/秒及び試験力の保持時間1秒の条件で行った。測定されたビッカース硬度を表1及び表2に示す。
得られた感光体(A−1)〜(A−19)及び感光体(B−1)〜(B−10)の各々に対して、形成される画像における耐かぶり性を評価した。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」の改造機)を用いた。この画像形成装置は、直接転写方式、接触現像方式及びクリーナーレス方式を採用している。この画像形成装置では、現像部が感光体上に残留しているトナーを清掃する。また、この画像形成装置の帯電部は、帯電ローラーである。用紙として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社が販売する「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。
判定A:かぶり濃度が0.010以下である。
判定B:かぶり濃度が0.010より大きく、0.020以下である。
判定C:かぶり濃度が0.020より大きい。
Claims (15)
- 導電性基体と、感光層とを備える電子写真感光体であって、
前記感光層は、単層型感光層であり、かつ電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含み、
前記バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂を含み、
前記ポリアリレート樹脂は、下記一般式(1)で表され、
前記電子輸送剤は、下記一般式(ETM1)、一般式(ETM2)、一般式(ETM3)、一般式(ETM4)又は一般式(ETM5)で表され、
前記感光層の引っ掻き耐性深さは、0.50μm以下であり、
前記感光層のビッカース硬度は、17.0HV以上である、電子写真感光体。
前記一般式(ETM2)中、R5は、ハロゲン原子を有してもよい炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は水素原子を表し、
前記一般式(ETM3)中、R6及びR7は、各々独立に、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基又は水素原子を表し、
前記一般式(ETM4)中、R8及びR9は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は水素原子を表し、R10は、ハロゲン原子又は水素原子を表し、
前記一般式(ETM5)中、R11、R12、R13、R14及びR15は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は水素原子を表し、R16は、ハロゲン原子を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基又は水素原子を表し、G1及びG2は、各々独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。) - 前記一般式(1)中、X及びYは、各々独立に、前記化学式(2A)、前記化学式(2B)又は前記化学式(2D)で表される二価の基である、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(1)中、Xは、前記化学式(2D)で表される二価の基であり、Yは、前記化学式(2A)又は前記化学式(2B)で表される二価の基である、請求項2に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(1)中、Q1、Q2、Q3及びQ4は、メチル基を表す、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(1)中、r、s、t及びuは、各々独立に、20以上30以下の数を表す、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記電子輸送剤は、前記一般式(ETM1)、前記一般式(ETM2)又は前記一般式(ETM5)で表される、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(ETM1)中、R1及びR4は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、a及びbは、0を表し、
前記一般式(ETM2)中、R5は、ハロゲン原子を有してもよい炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
前記一般式(ETM3)中、R6及びR7は、各々独立に、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
前記一般式(ETM4)中、R8及びR9は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、R10は、ハロゲン原子を表し、
前記一般式(ETM5)中、R11、R13及びR15は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、R12及びR14は、水素原子を表し、R16は、ハロゲン原子を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、G1及びG2は、酸素原子を表す、請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記正孔輸送剤は、下記一般式(HTM1)で表される化合物を含む、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記電荷発生剤は、X型無金属フタロシアニンを含む、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 請求項1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。
- 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
帯電された前記像担持体の前記表面を露光して、前記像担持体の前記表面に静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像部と、
前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写する転写部と
を備える画像形成装置であって、
前記像担持体は、請求項1に記載の電子写真感光体であり、
前記帯電部の帯電極性は、正極性であり、
前記転写部は、前記像担持体の前記表面と前記被転写体とを接触させながら前記トナー像を前記像担持体から前記被転写体へ転写する、画像形成装置。 - 前記被転写体は、記録媒体である、請求項14に記載の画像形成装置。
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