JP6780480B2 - 電子写真感光体およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真感光体およびその製造方法に関する。
近年、電子写真方式の画像形成装置では、高精細、高画質、低エネルギー化による低環境負荷の観点から、小粒径のトナーが使用されている。小粒径のトナーは、電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう)の表面への付着力が大きい。このため、小粒径のトナーを使用すると、感光体の転写効率が悪くなり、廃トナーの増加、転写バイアス増加に伴う消費電力の増加などの環境負荷の悪化を招くとともに、白抜けなどの画像不良を起こしかねない。現在では、ステアリン酸金属塩やラウリン酸金属塩などの高級脂肪酸金属塩の滑剤を感光体の表面に塗布することで、感光体の表面エネルギーを下げて、転写効率の低下を制御している。
しかしながら、このような方法では、感光体の軸方向の塗布ムラに伴って、画像不良が生じることがある。この画像不良を解決する方法として、滑剤を小径化し、トナーと共に供給する方法が考えられるが、トナーに滑剤を含有させると感光体の帯電量が低下し、潜像形成などが悪化してしまうことがある。
また、フッ素系微粒子やフッ素系潤滑剤などのフッ素系材料を感光体の保護層へ添加して、感光体の表面の表面エネルギーを低下させて離型性を向上させることで、トナーの転写効率を向上させることが知られている。しかしながら、フッ素系材料の添加量が多いと、保護層の表面硬度が低くなり、耐傷性の低下や、感光体の寿命が短くなってしまうことがある。
また、フッ素系材料は、塗布膜の表面に移動しやすく、保護層の表面およびその近傍のみに高い濃度で存在する傾向にある。したがって、フッ素系材料を有する感光体を画像形成装置に使用すると、経時的に感光体の表面が削れることにより、離型性が失われ、画像形成装置による転写条件の補正等が必要となり、より多くのエネルギーが必要となることがある。
感光体の耐摩耗性と高離型性との両方を向上させるための技術として、保護層にパーフルオロポリエーテル部位を含むウレタンアクリレートと、3官能以上のラジカル重合性モノマーと、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とを含有するラジカル重合性組成物の重合物で形成された保護層を形成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、多数枚印刷後も表面のトナー離型性と低摩擦性との両方を維持させるための技術として、パーフルオロポリエーテルを含有し、かつ炭素原子の数に対するフッ素原子の数の割合が0.10以上0.40以下である保護層を形成することが知られている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、感光体の表面の硬度および耐傷性を高めて、もって感光体の耐久性を高めるための技術としては、重合性化合物と表面処理金属酸化物とが重合、架橋してなる保護層を形成することが知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2012−128324号公報 特開2015−028613号公報 特開2015−078620号公報
しかしながら、上記のパーフルオロポリエーテル化合物を含有する保護層においても、パーフルオロポリエーテル化合物の含有量が多いと耐摩耗性が不十分になることがあり、パーフルオロポリエーテル化合物の含有量が少ないと繰り返し耐久後にクリーニング性が不十分となることがある。このように、上記の従来の感光体では、耐摩耗性、耐傷性およびトナーの離型性を長期に亘って維持する観点から検討の余地が残されている。
本発明は、耐摩耗性、耐傷性および転写効率を長期に亘って維持できる電子写真感光体を提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を解決するための一態様として、導電性支持体と、前記導電性支持体の上に配置された感光層と、前記感光層の上に配置された保護層とを有する電子写真感光体であって、前記保護層は、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合物であり、前記パーフルオロポリエーテル化合物の前記ラジカル重合性官能基は、前記ラジカル重合性モノマーの前記ラジカル重合性官能基と異なり、かつ前記無機微粒子の前記ラジカル重合性官能基と同じである電子写真感光体を提供する。
また、本発明は、上記課題を解決するためのさらなる態様として、導電性支持体と、前記導電性支持体の上に配置された感光層と、前記感光層の上に配置された保護層とを有する電子写真感光体を製造する方法であって、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の塗膜を前記感光体層の上に形成する工程と、前記塗膜中の前記ラジカル重合性官能基をラジカル重合させて、前記感光層の上に前記保護層を形成する工程と、を含み、前記パーフルオロポリエーテル化合物の前記ラジカル重合性官能基は、前記ラジカル重合性モノマーの前記ラジカル重合性官能基とは異なり、かつ前記無機微粒子の前記ラジカル重合性官能基と同じである、電子写真感光体の製造方法を提供する。
本発明によれば、耐摩耗性、耐傷性およびトナーの離型性を長期に亘って維持できる電子写真感光体を提供することができる。
図1A、Bは、本実施の一形態に係る電子写真感光体における保護層の断面のSEM写真である。 図2Aは、実施例10の電子写真感光体における保護層の断面のSEM写真であり、図2Bは、当該保護層の断面模式図である。 図3A、Bは、比較例1の電子写真感光体における保護層の断面のSEM写真である。 図4A、Bは、比較例1の電子写真感光体における保護層の断面のSEM写真である。 図5は、比較例1の電子写真感光体における保護層の断面模式図である。 図6Aは、比較例8の電子写真感光体における保護層の断面のSEM写真であり、図6Bは、当該保護層の断面模式図である。 図7は、本発明の一実施の形態に係る電子写真感光体が使用される画像形成装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図8Aは、滑剤供給手段を有する画像形成ユニットの構成の一例を模式的に示す図であり、図8Bは、滑剤供給手段を有さない画像形成ユニットの構成の一例を模式的に示す図である。
以下、本発明の一実施の形態について説明する。電子写真感光体は、電子写真方式の画像形成方法において潜像または顕像をその表面に担持する像担持体である。
[電子写真感光体の構成]
電子写真感光体は、導電性支持体と、導電性支持体の上に配置された感光層と、感光層の上に配置された保護層と、を有する。本実施の形態に係る電子写真感光体は、後述する保護層を有する以外は、従来の電子写真感光体と同様の構成を有し、同様に作製することができる。また、保護層においても、後述する特徴を含む範囲において、従来の保護層と同様の構成を有し、同様に作製することができる。たとえば、電子写真感光体は、特開2012−078620号公報に記載の電子写真感光体における保護層以外の部分と同じに構成することができる。
導電性支持体は、感光層を支持可能で、かつ導電性を有する部材である。導電性支持体の例には、金属製のドラムまたはシート、ラミネートされた金属箔を有するプラスチックフィルム、蒸着された導電性物質の膜を有するプラスチックフィルム、導電性物質またはそれとバインダー樹脂とからなる塗料を塗布してなる導電層を有する金属部材やプラスチックフィルム、紙などが含まれる。金属の例には、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレス鋼が含まれ、導電性物質の例には、金属、酸化インジウムおよび酸化スズが含まれる。
感光層は、後述する露光により所期の画像の静電潜像を電子写真感光体の表面に形成するための層である。感光層は、単層でもよいし、積層された複数の層で構成されていてもよい。感光層の例には、電荷輸送化合物と電荷発生化合物とを含有する単層、および、電荷輸送化合物を含有する電荷輸送層と、電荷発生化合物を含有する電荷発生層との積層物、が含まれる。
保護層は、感光層の上に配置されるとともに電子写真感光体の表面を構成する層であり、例えば感光層を保護するための層である。保護層の厚さは、電子写真感光体の種類に応じて適宜に決めることができ、0.2〜15μmであることが好ましく、0.5〜10μmであることがより好ましい。
また、電子写真感光体は、本実施の形態に係る効果が得られる範囲において、導電性支持体および感光層以外の他の構成をさらに含んでいてもよい。他の構成の例には、中間層が含まれる。中間層は、例えば、導電性支持体と感光層との間に配置される、バリア機能と接着機能とを有する層である。
保護層は、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合物である。
以下の説明では、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物を「ラジカル重合性PFPE」とも言い、パーフルオロポリエーテル化合物のラジカル重合性官能基を「第1ラジカル重合性官能基」ともいう。また、ラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基を「第2ラジカル重合性官能基」ともいう。さらに、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子を「ラジカル重合性無機微粒子」とも言い、無機微粒子のラジカル重合性官能基を「第3ラジカル重合性官能基」とも言う。
ラジカル重合性官能基が同じ場合には、両者の間でラジカル重合が起こる。本実施の形態では、ラジカル重合性PFPEとラジカル重合性無機微粒子がラジカル重合することにより、ラジカル重合性PFPEがラジカル重合性無機微粒子を取り囲むように集まる。
第1ラジカル重合性官能基および第2ラジカル重合性官能基は異なり、第1ラジカル重合性官能基および第3ラジカル重合性官能基は同じである。ここで「異なる」および「同じ」は、完全一致であるか否かで判断する。例えば、後述するアクリロイル基と、メタクリロイル基とは、「異なる」と判断する。また、例えば、後述するアクリロイル基およびアクリロイル基と、メタクリロイル基およびメタクリロイル基とは、「同じ」と判断する。
ラジカル重合性PFPEは、パーフルオロアルキレンエーテルを繰り返し単位として有するオリゴマーまたはポリマーである。パーフルオロアルキレンエーテルの繰り返し単位の構造の例には、パーフルオロメチレンエーテル、パーフルオロエチレンエーテル、および、パーフルオロプロピレンエーテルの繰り返し単位の構造が含まれる。その中でも、パーフルオロポリエーテルが下記式(a)で示される繰り返し構造単位1、または、下記式(b)で示される繰り返し構造単位2を有していることが好ましい。
また、本発明で使用されるラジカル重合性PFPEは、下記式(C)パーフルオロポリエーテル構造で示される構造を含む化合物である。
ラジカル重合性PFPEが上記の繰り返し構造単位1または上記の繰り返し構造単位2を有する場合、繰り返し構造単位1の繰り返し数pおよび繰り返し構造単位2の繰り返し数qは、例えばそれぞれ0以上の整数であり、かつ、p+q≧1である。pは、2〜20であることが好ましく、4〜15であることがより好ましい。また、qは、2〜20であることが好ましく、4〜15であることがより好ましい。
また、ラジカル重合性PFPEが繰り返し構造単位1および繰り返し構造単位2の両方を有する場合、繰り返し構造単位1と繰り返し構造単位2とは、ブロック共重合体構造を形成していてもよいし、ランダム共重合体構造を形成していてもよい。
ラジカル重合性PFPEの重量平均分子量Mwは、100以上8000以下であることが好ましく、より好ましくは、500以上5000以下である。Mwは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を利用する公知の方法によって求めることができる。
ラジカル重合性官能基は、例えば、炭素−炭素二重結合を有するラジカル重合可能な基である。ラジカル重合性官能基は、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることが好ましい。
ラジカル重合性PFPEが第1ラジカル重合性官能基を2つ以上有する場合、第1ラジカル重合性官能基は、式(c)における一方の末端のRに含まれていてもよいし、両末端のRに含まれていてもよい。第1ラジカル重合性官能基の数は、2以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、6以上であることがさらに好ましい。第1ラジカル重合性基を4つ以上有するラジカル重合性PFPEは、ラジカル重合性モノマーおよびラジカル重合性無機微粒子との反応点が増え、さらに耐摩耗性が高い保護層が得られるため特に好ましい。また、ラジカル重合性PFPEの分子構造が対称な構造であることは、ラジカル重合性PFPEの合成を容易にする観点から好ましく、この観点から第1ラジカル重合性官能基の数は偶数であることが好ましい。
第1ラジカル重合性官能基がアクリロイル基またはメタクリロイル基であるラジカル重合性PFPEは、市販品を購入してもよいし、適宜合成してもよい。市販のラジカル重合性PFPEの例には、Fluorolink(登録商標)AD1700、同MD500、同MD700、同MT70、同5101X、同5113X(ソルベイソレクシス社)、オプツールDAC(ダイキン工業株式会社)、KY−1203(信越化学工業株式会社)などが挙げられる。
ラジカル重合性PFPEを合成する場合の原料は、末端に水酸基やカルボキシル基を有するPFPEを使用できる。末端に水酸基を有するPFPEの例には、Fomblin(登録商標)D2、Fluorolink D4000、Fluorolink E10H、同5158X、同5147X、FomblinZtetraol(ソルベイスペシャルティポリマーズ社)、Demnum−SA(ダイキン株式会社)などが含まれる。また、末端にカルボキシル基を有するPFPEとしては、Fomblin ZDIZAC4000(ソルベイスペシャルティポリマーズ社)やDemnum−SH(ダイキン株式会社)などが含まれる。
このようなラジカル重合性PFPEには、以下の化合物P−1〜P−9が含まれる。
化合物P−1〜P−9において、Xは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。また、化合物P−2中の「p」は、独立して1〜10を表す。さらに、化合物P−1〜P−9におけるmは、前述の繰り返し構造単位1のpと同じである。すなわち、mは、0以上の整数である。また、化合物P−1〜P−9におけるnは、前述の繰り返し構造単位2のqと同じである。すなわち、nは、0以上の整数である。また、m+n≧1である。
例えば、Xがアクリロイル基であるP−1化合物は「PFPEA1」と表記し、Xがメタクリロイル基であるP−1化合物が「PFPEM1」と表記する。
ラジカル重合性PFPEのラジカル重合性組成物における含有量は、ラジカル重合性組成物中の全固形分に対して3質量%以上100質量%以下であることが好ましく、5質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上50質量%以下であることがさらに好ましい。ラジカル重合性PFPEのラジカル重合性組成物における含有量が上記の範囲内にない場合、特に少ないと像担持体のクリーニング性が低下する傾向があり、逆に多すぎると耐摩耗性および耐傷性が不十分となるおそれがある。
ラジカル重合性モノマーは、第2ラジカル重合性官能基を有し、紫外線や可視光線、電子線などの活性線の照射により、あるいは加熱などのエネルギーの付加により、ラジカル重合(硬化)して、一般に電子写真感光体のバインダー樹脂として用いられる樹脂となる化合物である。ラジカル重合性モノマーの例には、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマーおよびN−ビニルピロリドン系モノマーが含まれる。
第2ラジカル重合性官能基は、例えば、炭素−炭素二重結合を有しラジカル重合可能な基である。第2ラジカル重合性官能基は、少ない光量あるいは短い時間での硬化が可能であることから、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることが特に好ましい。
ラジカル重合性モノマーの例には、以下の化合物M1〜M15が含まれる。下記式中、Rはアクリロイル基を表し、R’はメタクリロイル基を表す。
ラジカル重合性モノマーは、公知であり、また市販品としても入手することができる。ラジカル重合性モノマーは、第2ラジカル重合性官能基を3つ以上有する化合物であることが、架橋密度の高い高硬度の保護層を形成する観点から好ましい。
ラジカル重合性組成物におけるラジカル重合性モノマーの含有量は、ラジカル重合性組成物中の全固形分に対して5質量%以上80質量%以下であることが好ましく、10質量%以上70質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。ラジカル重合性モノマーのラジカル重合性組成物における含有量が上記の範囲内にない場合、特に少なすぎると耐摩耗性および耐傷性が不十分となり、逆に多すぎると像担持体のクリーニング性が低下するおそれがある。
ラジカル重合性無機微粒子は、第3ラジカル重合性官能基を含み、保護層の硬度をより高くするために機能する。ラジカル重合性無機微粒子は、金属酸化物微粒子と、金属酸化物微粒子に担時され、重合体と化学的に結合した、第3ラジカル重合性官能基を含む有機部とを有する。金属酸化物微粒子の表面への第3ラジカル重合性官能基を含む有機部の担持は、物理的な担持であってもよいし、化学的な結合によってもよい。第3ラジカル重合性官能基は、一種でもそれ以上でもよく、同じであっても異なっていてもよい。
有機部は、第3ラジカル重合性官能基を含み、金属酸化物微粒子の表面に化学結合しているとともに、重合体に化学結合している表面処理剤残基を有する。そして、保護層中では、金属酸化物微粒子が、その表面に有する表面処理剤残基および第3ラジカル重合性官能基を介して、保護層を構成している一体的な重合体と化学結合した状態で存在する。なお、表面処理剤残基とは、例えば、金属酸化物微粒子の表面および重合体に化学結合している分子構造であって表面処理剤由来の部分である。
ラジカル重合性組成物におけるラジカル重合性無機微粒子の含有量は、ラジカル重合性PFPEおよびラジカル重合性モノマーの合計100質量部に対して、30質量部以上であることが好ましい。ラジカル重合性組成物におけるラジカル重合性無機微粒子の含有量が上記の範囲内であれは、保護層の機械的強度を十分に発揮させ、適切な電気抵抗を実現できる。また、ラジカル重合性組成物におけるラジカル重合性無機微粒子の含有量は、クリーニング性を十分に発現させる観点から、ラジカル重合性PFPEおよびラジカル重合性モノマーの合計100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましい。
ラジカル重合性無機微粒子が30質量部より少ない場合、保護層の耐摩耗性、耐傷性が不十分となるおそれがある。また、保護層の電気抵抗が高くなり、残留電位の上昇やカブリが発生しやすくなるおそれがある。一方、ラジカル重合性無機微粒子が100質量部より多いと、ラジカル重合性PFPEがラジカル重合性無機微粒子より割合が少なくなるため、離型性が維持できなくなる。また、金属酸化物であるため、表面の導電性がたかまり、帯電性が低下し、カブリやチリ、黒ポチと言った画像不良が発生しやすくなる。
金属酸化物微粒子における金属は、遷移金属も含む。金属酸化物微粒子も、一種でもそれ以上でもよく、同じであっても異なっていてもよい。金属酸化物微粒子における金属酸化物の例には、シリカ(酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化スズ、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化バナジウムおよび銅アルミ酸化物が含まれる。中でも、アルミナ(Al)、酸化スズ(SnO)、二酸化チタン(TiO)、銅アルミ複合酸化物(CuAlO)であることが好ましい。
金属酸化物微粒子の数平均一次粒径は、1nm以上300nm以下であることが好ましい。特に好ましくは3nm以上100nm以下である。金属酸化物微粒子の個数平均一次粒径は、カタログ値でもよく、あるいは以下のようにして求めることができる。すなわち、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製)により撮影された10000倍の拡大写真をスキャナーに取り込み、得られた写真画像から、凝集粒子を除く300個の粒子像を、ランダムに自動画像処理解析システム「ルーゼックス AP」(株式会社ニレコ製、「LUZEX」は同社の登録商標、ソフトウエアVer.1.32)を使用して2値化処理して当該粒子像のそれぞれの水平方向フェレ径を算出し、その平均値を算出して個数平均一次粒径とする。ここで、水平方向フェレ径とは、上記粒子像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さをいう。
表面処理剤は、第3ラジカル重合性官能基および表面処理基を有する。表面処理剤は、一種でもそれ以上でもよい。表面処理基は、金属酸化物微粒子の表面に存在する水酸基などの極性基への反応性を有する官能基である。第3ラジカル重合性官能基は、ラジカル重合性モノマーまたはラジカル重合性PFPEのそれと同じく、例えば炭素−炭素二重結合を有しラジカル重合可能な基であり、その例には、ビニル基、アクリロイル(オキシ)基およびメタクリロイル(オキシ)基が含まれる。第3ラジカル重合性官能基は、第1ラジカル重合性官能基と同じであることが好ましい。
上記表面処理剤は、第3ラジカル重合性官能基を有するシランカップリング剤が好ましく、その例には、以下の化合物S−1〜S−31が含まれる。
S−1:CH=CHSi(CH)(OCH
S−2:CH=CHSi(OCH
S−3:CH=CHSiCl
S−4:CH=CHCOO(CHSi(CH)(OCH
S−5:CH=CHCOO(CHSi(OCH
S−6:CH=CHCOO(CHSi(OC)(OCH
S−7:CH=CHCOO(CHSi(OCH
S−8:CH=CHCOO(CHSi(CH)Cl
S−9:CH=CHCOO(CHSiCl
S−10:CH=CHCOO(CHSi(CH)Cl
S−11:CH=CHCOO(CHSiCl
S−12:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)(OCH
S−13:CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
S−14:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)(OCH
S−15:CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
S−16:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)Cl
S−17:CH=C(CH)COO(CHSiCl
S−18:CH=C(CH)COO(CHSi(CH)Cl
S−19:CH=C(CH)COO(CHSiCl
S−20:CH=CHSi(C)(OCH
S−21:CH=C(CH)Si(OCH
S−22:CH=C(CH)Si(OC
S−23:CH=CHSi(OCH
S−24:CH=C(CH)Si(CH)(OCH
S−25:CH=CHSi(CH)Cl
S−26:CH=CHCOOSi(OCH
S−27:CH=CHCOOSi(OC
S−28:CH=C(CH)COOSi(OCH
S−29:CH=C(CH)COOSi(OC
S−30:CH=C(CH)COO(CHSi(OC
S−31:CH=CHCOO(CHSi(CH(OCH
第3ラジカル重合性官能基を含む有機部の金属酸化物微粒子の表面への担持は、金属酸化物微粒子の公知の表面処理技術によって行うことが可能である。たとえば、第3ラジカル重合性官能基を含む有機部の金属酸化物微粒子の表面への担持は、以下の方法で行うことができる。
第3ラジカル重合性官能基を含む有機部の金属酸化物微粒子の表面への担持は、金属酸化物微粒子100質量部に対し、表面処理剤を0.1〜100質量部と、溶媒を50〜5000質量部とを用いて湿式メディア分散型装置を使用して処理することで行うことができる。また、乾式でも処理できる。
金属酸化物微粒子と表面処理剤とを含むスラリー(固体粒子の懸濁液)を湿式粉砕することにより、金属酸化物微粒子を微細化すると同時に微粒子の表面処理が進行する。その後、溶媒を除去して粉体化することで均一に表面処理剤により表面処理された金属酸化物微粒子を得ることができる。
前述した表面処理装置である湿式メディア分散型装置とは、容器内にメディアとしてビーズを充填し、さらに回転軸と垂直に取り付けられた攪拌ディスクを高速回転させることにより、金属酸化物の凝集粒子を砕いて粉砕・分散する工程を有する装置であり、その構成としては、金属酸化物微粒子に表面処理を行う際に金属酸化物微粒子を十分に分散させ、かつ表面処理できる形式であれば問題なく、たとえば、縦型・横型、連続式・回分式など、種々の様式が採用できる。具体的には、サンドミル、ウルトラビスコミル、パールミル、グレンミル、ダイノミル、アジテータミル、ダイナミックミルなどが使用できる。これらの分散型装置は、ボール、ビーズ等の粉砕媒体(メディア)を使用して衝撃圧壊、摩擦、剪断、ズリ応力等により微粉砕、分散が行われる。
前述のサンドミルで用いるビーズとしては、ガラス、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、スチール、フリント石などを原材料とした粉砕媒体が使用可能であるが、特にジルコニア製やジルコン製のものが好ましい。また、ビーズの大きさとしては、通常、直径1〜2mm程度のものを使用するが、本発明では0.1〜1.0mm程度のものを用いるのが好ましい。
湿式メディア分散型装置に使用するディスクや容器内壁には、ステンレス製、ナイロン製、セラミック製など種々の素材のものが使用できるが、本発明では特にジルコニアまたはシリコンカーバイドといったセラミック製のディスクや容器内壁が好ましい。
次に、保護層の内部状態について説明する。図1A、図1Bおよび図2Aは、後述の実施例10の電子写真感光体の保護層の断面のSEM写真であり、図2Bは、当該保護層の断面模式図である。図3A、図3B、図4Aおよび図4Bは、後述の比較例1の電子写真感光体の保護層の断面のSEM写真であり、図5は、当該保護層の断面模式図である。図6Aは、後述の比較例8の電子写真感光体の保護層の断面のSEM写真であり、図6Bは、当該保護層の断面模式図である。
図1AのSEM写真の倍率は、30000倍であり、図1BのSEM写真の倍率は、50000倍であり、図2AのSEM写真の倍率は、100000倍である。また、図3AのSEM写真の倍率は、15000倍であり、図3BのSEM写真の倍率は、20000倍であり、図4AのSEM写真の倍率は、50000倍であり、図4BのSEM写真の倍率は、100000倍である。さらに、図6AのSEM写真の倍率は、10000倍である。
図1A、図1B、図2Aおよび図2Bに示されるように、第1ラジカル重合性官能基および第2ラジカル重合性官能基が異なり、第1ラジカル重合性官能基および第3ラジカル重合性官能基が同じ場合の保護層では、ラジカル重合性無機微粒子の周囲にラジカル重合性PFPEが局在し、ラジカル重合性PFPEが保護層中により均一に分散できる。これは、同じラジカル重合性官能基同士は、異なるラジカル重合性官能基同士よりもラジカル重合しやすいことによる。このため、繰返しの使用により電子写真感光体が徐々に減耗して行っても、長期に亘って高い離形性を維持できると考えられる。
さらに、第1ラジカル重合性官能基を4つ以上有するラジカル重合性PFPEを使用することにより、ラジカル重合性モノマーおよびラジカル重合性無機微粒子との反応点が増える。このことは、ラジカル重合性PFPEを保護層中により均一に存在することを可能にさせ、添加量を増やしても、従来の硬化保護層と同等以上の硬度を確保できるため、耐摩耗性、耐傷性に優れ、感光体上の傷が原因で起こるスジムラなどの画像不良などを抑制し、耐摩耗性が向上するので感光体の長寿命化につながる。
モノマー、PFPE、無機微粒子のそれぞれがラジカル重合性官能基を持つことで、膜中でそれぞれが強固に結合するため、膜強度が上がり、ラジカル重合性無機微粒子およびラジカル重合性PFPEが均一に存在できる。これは、ラジカル重合性PFPE同士で凝集する性質があるためで、ラジカル重合性PFPEに第1ラジカル重合性官能基があることで、ラジカル重合性モノマー、ラジカル重合性無機微粒子のラジカル重合性官能基の周辺に留まる事ができ、硬化前の状態でも膜中に均一に分散された状態を維持する事ができると考えられる。これらは、SEMやESCAと言った分析手段を用いることで確認できる。後述の実施例では、ラジカル重合性無機微粒子の周囲にラジカル重合性PFPEが局在し、ラジカル重合性PFPEが保護層中により均一に分散した状態を「状態C」と表記している。
また、図3A、図3B、図4A、図4Bおよび図5に示されるように、第1ラジカル重合性官能基、第2ラジカル重合性官能基および第3ラジカル重合性官能基が同じ場合の保護層では、ラジカル重合性PFPEと、ラジカル重合性無機粒子とがそれぞれ独立して、海島構造で均一に存在している。後述の実施例では、ラジカル重合性PFPEと、ラジカル重合性無機粒子とがそれぞれ独立して存在している状態を「状態B」と表記している。
さらに、図6A、Bに示されるように、ラジカル重合性無機微粒子を有さない保護層では、PFPEの表面配向性により、ラジカルPFPEが表面側に移行してしまう。後述の実施例では、PFPEが表面側に移行した状態を「状態A」と表記している。
[電子写真感光体の製造方法]
電子写真感光体は、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の塗膜を感光体層の上に形成する工程と、塗膜中のラジカル重合性官能基をラジカル重合させて、感光層の上に保護層を形成する工程と、を含む方法によって製造できる。
ラジカル重合性組成物の塗膜を感光体層の上に形成する工程に使用される溶媒の例には、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジンおよびジエチルアミンなどが含まれる。溶媒は、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
感光層の上に保護層を形成する工程では、ラジカル重合性組成物の塗膜に紫外線や電子線などの活性線の照射によりラジカル重合を生じさせることによって保護層を形成する。ラジカル重合を生じさせるためには、電子線開裂反応を利用する方法や光や熱の存在下でラジカル重合開始剤を利用する方法などによる硬化反応を行う。
ラジカル重合開始剤を用いて硬化反応を行う場合、重合開始剤として光重合開始剤、熱重合開始剤のいずれも使用することができる。また、光、熱の両方の開始剤を併用することもできる。
重合開始剤の例には、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルアゾビスバレロニリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)などのアゾ化合物、過酸化ベンゾイル(BPO)、ジ−tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイルなどの過酸化物などの熱重合開始剤が含まれる。
また、光重合開始剤としては、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1(イルガキュアー369:BASFジャパン社)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムなどのアセトフェノン系またはケタール系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル系光重合開始剤、ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼンなどのベンゾフェノン系光重合開始剤、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントンなどのチオキサントン系光重合開始剤が含まれる。
その他の光重合開始剤の例には、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物が含まれる。また、光重合促進効果を有するものを単独または光重合開始剤と併用して用いることもできる。光重合促進効果を有するもの例には、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4′−ジメチルアミノベンゾフェノンなどが挙げられる。
本発明に用いられる重合開始剤としては光重合開始剤が好ましく、アルキルフェノン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物が好ましく、更に好ましくはα−ヒドロキシアセトフェノン構造、或いはアシルフォスフィンオキサイド構造を有する開始剤が好ましい。
これらの重合開始剤は、1種または2種以上を混合して用いてもよい。ラジカル重合性組成物中におけるラジカル重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性の成分(例えば、ラジカル重合性PFPE、ラジカル重合性モノマーおよびラジカル重合性無機微粒子の総量)100質量部に対して0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上20質量部以下であることがより好ましい。
電子写真感光体は、前述のラジカル重合性組成物を用いる以外は、公知の電子写真感光体の製造方法によって製造することができる。たとえば、電子写真感光体は、導電性支持体上に形成された感光層の表面に、上記ラジカル重合性組成物を含む保護層用塗布液を塗布する工程と、塗布された保護層用塗布液に活性線を照射して、あるいは塗布された保護層用塗布液を加熱して、保護層用塗布液中のラジカル重合性官能基をラジカル重合させる工程と、を含む方法によって製造することができる。
重合物が上記のラジカル重合性の化合物の重合体であることは、熱分解GC−MS、核磁気共鳴(NMR)、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)、元素分析などの公知の機器分析技術による重合物の分析によって確認することが可能である。
[画像形成装置の構成]
前述したような電子写真感光体は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれて使用される。たとえば、画像形成装置は、電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電手段と、帯電した電子写真感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成するための露光手段と、静電潜像が形成された電子写真感光体にトナーを供給してトナー画像を形成するための現像手段と、電子写真感光体の表面のトナー画像を記録媒体に転写擦るための転写手段と、電子写真感光体の表面に滑剤を供給するための滑剤供給手段と、電子写真感光体の表面に残存するトナーを除去するためのクリーニング手段とを有する。
また、電子写真感光体は、静電潜像が形成された電子写真感光体の表面にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を電子写真感光体の表面に形成し、トナー画像を電子写真感光体の表面から記録媒体に転写し、電子写真感光体の表面に残留するトナーをクリーニング装置で除去する画像形成方法に適用される。当該画像形成方法は、例えば、上記の画像形成装置によって行われる。
図7は、電子写真感光体を有する画像形成装置の構成の一例を模式的に示す図である。図8Aは、滑剤供給手段を有する画像形成ユニットの構成の一例を模式的に示す図である。図7に示されるように、画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。画像形成装置は、4組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y,10M,10C,10Bkと、中間転写体ユニット70と、給紙手段21と、定着手段24とからなる。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
4組の画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkは、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkを中心に、帯電手段(帯電装置)2Y,2M,2C,2Bkと、露光手段(露光装置)3Y,3M,3C,3Bkと、回転する現像手段(現像装置)4Y,4M,4C,4Bkと、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Bkと、滑剤供給手段(滑剤供給装置)7Y,7M,7C,7Bkと、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkをクリーニングするクリーニング手段(クリーニング装置)6Y,6M,6C,6Bkとより構成されている。画像形成装置では、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkとして、本発明の電子写真感光体をそれぞれ用いる。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkは、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkに形成するトナー画像の色がそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色と異なるだけで同じ構成である。以下の説明では、主に画像形成ユニット10Yを例にして説明する。
画像形成ユニット10Yは、像形成体である電子写真感光体1Yの周囲に、帯電手段2Y,露光手段3Y,現像手段4Y,クリーニング手段6Yを配置し、電子写真感光体1Y上にイエロー(Y)のトナー画像を形成するものである。
帯電手段2Yは、電子写真感光体1Y表面の表面を一様に負極性に帯電させるための手段である。帯電手段2Yとしては、例えばコロナ放電型の帯電器が用いられる。
露光手段3Yは、帯電手段2Yによって一様な電位を与えられた電子写真感光体1Y上に、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段である。露光手段3Yとしては、電子写真感光体1Yの軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいは、レーザー光学系などが用いられる。
現像手段4Yは、例えば、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブおよび電子写真感光体と、この現像スリーブとの間に直流および/または交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置とを有する。
滑剤供給手段7Yは、電子写真感光体1Yの表面に滑剤を供給する手段である。滑剤供給手段7Yによって、電子写真感光体1Yの表面に滑剤が供給されることで滑剤皮膜が形成される。図8Aに示されるように、滑剤供給手段7Yは、電子写真感光体1Yの回転方向において、クリーニング手段6Yの下流側であって、かつ帯電手段2Yの上流側に配置されている。なお、滑剤供給手段7Yの位置は、クリーニング手段6Yの下流側、かつ帯電手段2Yの上流側に限定されるものではない。
滑剤供給手段7Yは、例えば、固形状の滑剤と、ブラシローラなどの滑剤塗布部材と、を有する。具体的には、滑剤供給手段7Yは、直方体形状を有する固形状の滑剤により構成された滑剤ストック42と、電子写真感光体1Y表面に当接し、滑剤ストック42の表面を摺擦することにより掻き取った滑剤を電子写真感光体1Y表面に塗布するブラシローラ41と、滑剤ストック42をブラシローラ41に押圧する加圧バネ43と、ブラシローラ41を回転駆動させる駆動機構(図示せず)とを有する。ブラシローラ41は、ブラシの先端が電子写真感光体1Y表面に当接している。また、ブラシローラ41は、電子写真感光体1Yの回転方向とは同回転で等速に回転駆動する。
ブラシローラ41は、例えば、基布に繊維の束をパイル糸として織り込んだパイル織り生地をリボン状生地にし、起毛した面を外側にして金属製シャフトの周囲に螺旋状に巻き付け、接着したものを用いることができる。ブラシローラ41は、例えば、ポリプロピレンなどの樹脂製のブラシ繊維が高密度に植設されてなる長尺の織布がローラ基体の周面に形成されている。
ブラシ毛は、金属製のシャフトに対し垂直方向に起毛させる、直毛タイプが塗布能力の観点から好ましい。ブラシ毛に用いる糸は、フィラメント糸が好ましい。フィラメント糸の材料の例には、6−ナイロン、12−ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロンなどの合成樹脂が含まれる。フィラメント糸の材料の他の例には、導電性を高める観点から、カーボン、ニッケルなどの金属を練り込んだものが含まれる。ブラシ繊維の太さは例えば3〜7デニール、ブラシ繊維の毛長は例えば2〜5mm、ブラシ繊維の電気抵抗率は例えば1×1010Ω以下、ブラシ繊維のヤング率は例えば4900〜9800N/mm、ブラシ繊維の植設密度(単位面積あたりのブラシ繊維数)は例えば5万〜20万本/平方インチ(50k〜200k本/inch)であることが好ましい。ブラシローラ41の電子写真感光体1Yに対する食込み量は、0.5〜1.5mmであることが好ましい。ブラシローラ41の回転速度は例えば電子写真感光体1Yの周速比で0.3〜1.5である。ブラシローラ41の回転方向は、電子写真感光体1Yの回転方向と同じ方向の回転であってもよいし、逆の方向の回転であってもよい。
加圧バネ43は、ブラシローラ41の電子写真感光体1Yに対する押圧力が例えば0.5〜1.0Nとなるよう、滑剤ストック42を電子写真感光体1Yに近接する方向に押圧するものが用いられている。
滑剤供給手段7Yにおいては、電子写真感光体1Yの表面1cm当たりに対する塗布量が0.5×10−7〜1.5×10−7g/cmとされるよう、例えば滑剤ストック42のブラシローラ41に対する押圧力およびブラシローラ41の回転速度が調整される。なお、図7に示す画像形成装置では、滑剤供給手段7Yの下流側かつ帯電手段2Yの上流側に、滑剤供給手段7Yによって電子写真感光体1Y表面に供給された滑剤を均一に塗布する均しブレード8Yが設けられている。
滑剤の例には、オレイン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩が含まれる。滑剤は、滑性および延展性の観点から、ステアリン酸亜鉛であることが好ましい。
クリーニング手段6Yは、電子写真感光体1Y表面に残存したトナーを除去するための装置である。クリーニング手段6Yは、例えばクリーニングブレードを含む。クリーニングブレードは、支持部材31と、この支持部材31上に接着層(図示せず)を介して支持されたブレード部材30とを有する。ブレード部材30は、その先端が、電子写真感光体1Y表面との当接部分における電子写真感光体1Yの回転方向と反対方向(カウンター方向)に向く状態で配置される。
支持部材31は、従来公知のものを使用することができる。支持部材31の例には、剛体の金属、弾性を有する金属、プラスチック、セラミックなどから製造されたものが含まれる支持部材31は、剛体の金属であることが好ましい。
ブレード部材30は、例えばベース層とエッジ層とが積層されてなる多層構造のものである。ベース層およびエッジ層は、それぞれポリウレタンにより構成されることが好ましい。ポリウレタンの例には、ポリオール、ポリイソシアネートおよび必要に応じて架橋剤を反応させて得られるものが含まれる。
この画像形成装置では、画像形成ユニット10Yのうち、電子写真感光体1Y、帯電手段2Y、現像手段4Y、滑剤供給手段7Yおよびクリーニング手段6Yが一体に支持されてプロセスカートリッジとして備えられている。このプロセスカートリッジは、レールなどの案内手段を介して装置本体Aに対して着脱自在に構成されていてもよい。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkは、垂直方向に縦列配置されており、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの図示左側方には中間転写体ユニット70が配置されている。中間転写体ユニット70は、複数のローラ71,72,73,74によって巻回され、回動可能に支持された半導電性の無端ベルト状の中間転写体77と、二次転写手段としての二次転写ローラ5bと、クリーニング手段6bとを有する。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkと、中間転写体ユニット70とは、筐体80に収納されており、筐体80は、支持レール82L、82Rを介して装置本体Aから引き出し可能に構成されている。
定着手段24は、例えば、熱ローラ定着方式であり、内部に加熱源を備えた加熱ローラと、加熱ローラに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラとを含む。
前述した画像形成装置では、滑剤の供給を、ブラシローラによって固形状の滑剤を塗布する方法によって行う構成のものとして説明したが、滑剤の供給方法としては、これに限定されない。トナーに対して外部添加された微粉状の滑剤が、現像工程において形成される現像電界の作用により電子写真感光体に供給される方法が採用されてもよい。
図8Bは、滑剤供給手段を有さない画像形成ユニットの構成の一例を模式的に示す図である。図8Bに示されるように、画像形成装置は、滑剤供給手段を有さなくてもよい。
このとき、滑剤の数平均一次粒径は、例えば0.5〜20μmであることが好ましい。また、滑剤は、トナーの帯電性に影響を与えないよう、トナーに対して0.01〜0.3質量%の割合で添加されることが好ましい。
トナーに対して外部添加される微粉状の滑剤の例には、滑性、劈開性を有するものであれば特に限定されないが、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムが含まれる。
また、画像形成装置をカラーのレーザプリンタとして示したが、画像形成装置は、モノクロのレーザプリンタやコピーとして構成されていてもよい。また、本発明の画像形成装置においては、露光光源として、レーザー以外の光源、例えばLED光源を用いることもできる。
画像形成装置による画像の形成を説明する。
まず、帯電手段2Y,2M,2C,2Bkにより電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に放電して負に帯電させる(帯電工程)。次いで、露光手段3Y,3M,3C,3Bkで、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面を画像信号に基づいて露光し、静電潜像を形成する(露光工程)。次いで、現像手段4Y,4M,4C,4Bkで、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面にトナーを付与して現像し、静電潜像に対応したトナー画像を形成する(現像工程)。なお、「トナー画像」とは、トナーが画像上に集合した状態を言う。
次いで、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Bkを、回動する中間転写体77と当接させる。それにより、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bk上にそれぞれ形成した各色のトナー画像を、回動する中間転写体77上に逐次転写させて、カラートナー画像を形成する(一次転写工程)。画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは、常時、電子写真感光体1Bkに当接する。一方、他の一次転写ローラ5Y,5M,5Cは、カラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する電子写真感光体1Y,1M,1Cに当接する。
そして、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Bkと中間転写体77とを分離させた後、滑剤供給手段7Y,7M,7C,7Bkにより電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に滑剤を供給する(滑剤供給工程)。その後、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に残存したトナーを、クリーニング手段6Y,6M,6C,6Bkで除去する(クリーニング工程)。その後、次の画像形成プロセスに備えて、必要に応じて電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面を除電手段(不図示)によって除電する。
このように、この画像形成装置においては画像形成プロセス毎に、電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に滑剤が供給されるように構成されている。
電子写真感光体1Y,1M,1C,1Bkの保護層は、前述したように、ラジカル重合性PFPE、ラジカル重合性モノマーおよびラジカル重合性無機微粒子の重合物である。これにより、保護層全体には、ラジカル重合性PFPEのPFPE部分が十分量で均一に分散している。よって、上記重合物の十分な硬度による耐摩耗性および耐傷性と、PFPE部分による高いクリーニング性とが継続的に発現される。
一方、給紙カセット20内に収容された記録媒体P(例えば普通紙、透明シートなどの最終画像を担持する支持体)が給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A,22B,22C,22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5bに搬送され、二次転写ローラ5bが中間転写体77に当接されることによって当該記録媒体P上にカラートナー画像が一括転写される。カラートナー画像が転写された記録媒体Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。二次転写ローラ5bは、二次転写が行われるときのみ中間転写体77に当接される。
二次転写ローラ5bにより記録媒体Pにカラートナー画像を転写した後、記録媒体Pを曲率分離した中間転写体77は、クリーニング手段6bにより残留トナーが除去される。
前述した画像形成装置に用いられるトナーは、結着樹脂および着色剤が含有されるトナー粒子を含む。トナー粒子には、所望により離型剤などの他の成分が含有されていてもよい。
トナーとしては、粉砕トナーおよび重合トナーのいずれを用いることもできる。トナーとしては、高い画質の画像が得られる観点から、重合トナーを用いることが好ましい。
トナーの平均粒径は、体積基準のメジアン径で2〜8μmであることが好ましい。これにより、解像度を高くすることができる。
また、トナー粒子には、外添剤として、平均粒径10〜300nm程度のシリカおよびチタニアなどの無機微粒子、0.2〜3μm程度の研磨剤を適宜量、外部添加することができる。
トナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄などの強磁性金属、強磁性金属とアルミニウムおよび鉛などの合金、フェライトおよびマグネタイトなどの強磁性金属の化合物などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライトが好ましい。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
以上の説明から明らかなように、電子写真感光体は、導電性支持体と、導電性支持体の上に配置された感光層と、感光層の上に配置された保護層とを有する電子写真感光体であって、保護層は、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合物であり、パーフルオロポリエーテル化合物のラジカル重合性官能基は、ラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基と異なり、かつ無機微粒子のラジカル重合性官能基と同じである。よって、電子写真感光体は、電子写真方式の画像形成方法において、耐摩耗性、耐傷性およびトナー離型性に優れ、クリーニング不良による画像欠陥の発生を長期に亘って抑制することができる。
また、パーフルオロポリエーテル化合物のラジカル重合性官能基の数は、4つ以上であることは、ラジカル重合性モノマーおよびラジカル重合性無機微粒子との反応点が増え、さらに耐摩耗性が高い保護層が得られる観点からより一層効果的である。
また、ラジカル重合性官能基は、それぞれアクリロイル基、またはメタクリロイル基であることは、電子写真感光体の耐摩耗性および耐傷性を高める観点からより一層効果的である。
また、無機微粒子は、金属酸化物微粒子と、金属酸化物微粒子に担時されたラジカル重合性官能基を含む有機部とを有することは、電子写真感光体の耐摩耗性および耐傷性を高める観点からより一層効果的である。
また、電子写真感光体を製造する方法は、導電性支持体と、導電性支持体の上に配置された感光層と、感光層の上に配置された保護層とを有する電子写真感光体を製造する方法であって、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の塗膜を感光体層の上に形成する工程と、塗膜中のラジカル重合性官能基をラジカル重合させて、感光層の上に保護層を形成する工程と、を含み、パーフルオロポリエーテル化合物のラジカル重合性官能基は、ラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基とは異なり、かつ無機微粒子のラジカル重合性官能基と同じである。よって、上記製造方法によれば、耐摩耗性、耐傷性およびトナー離型性に優れ、クリーニング不良による画像欠陥の発生を長期に亘って抑制することが可能な電子写真感光体を提供できる。
1.各材料の準備
(1)ラジカル重合性PFPEの準備
ラジカル重合性PFPEとして、前述した化合物のうち、以下の表1および表2に示される化合物を準備した。
(2)ラジカル重合性モノマーの準備
ラジカル重合性モノマーとして、前述したモノマーのうち、以下の表1および表2に示される化合物を準備した。
(3)ラジカル重合性無機微粒子の作製
A.ラジカル重合性無機微粒子1の作製
下記の成分を下記の分量で混合し、直径0.5mmのアルミナビーズとともに湿式サンドミルに入れ30℃にて6時間混合した。その後、メチルエチルケトンとアルミナビーズを濾別し、60℃にて乾燥して、ラジカル重合性無機微粒子1を作製した。酸化スズ(SnO)の数平均一次粒子径は、20nmであった。また、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとして、KBM−503(信越化学工業株式会社)を使用した。
酸化スズ(金属酸化物微粒子) 100質量部
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(表面処理剤) 10質量部
メチルエチルケトン 1000質量部
B.ラジカル重合性無機微粒子2の作製
KBM−503をKBM−5103(信越化学工業株式会社)に変更すること以外は、無機微粒子1と同様にしてラジカル重合性無機微粒子2を得た。ラジカル重合性無機微粒子2は、ラジカル重合性無機微粒子1の反応性官能基(メタクリロイル基)をアクリロイル基にしたものである。
C.ラジカル重合性無機微粒子3の作製
酸化スズ(SnO)をCuAlOに変更すること以外は、ラジカル重合性無機微粒子1と同様にしてラジカル重合性無機微粒子子3を得た。なお、CuAlOの数平均一次粒子径は、20nmであった。
D.ラジカル重合性無機微粒子4の作製
酸化スズ(SnO)を酸化チタン(TiO)に変更すること以外は、ラジカル重合性無機微粒子1と同様にしてラジカル重合性無機微粒子4を得た。なお、酸化チタンの数平均一次粒子径は、20nmであった。
E.ラジカル重合性無機微粒子5の作製
酸化スズ(SnO)を酸化亜鉛(ZnO)に変更すること以外は、ラジカル重合性無機微粒子1と同様にしてラジカル重合性無機微粒子5を得た。なお、酸化亜鉛の数平均一次粒子径は、20nmであった。
F.ラジカル重合性無機微粒子6の作製
酸化スズ(SnO)をSrCuに変更すること以外は、ラジカル重合性無機微粒子1と同様にしてラジカル重合性無機微粒子6を得た。なお、SrCuの数平均一次粒子径は、20nmであった。
G.ラジカル重合性無機微粒子7の作製
KBM−503に加え、AD1700を使用したこと以外は、ラジカル重合性無機微粒子1と同様にしてラジカル重合性無機微粒子7を得た。なお、酸化スズの数平均一次粒子径は、20nmであった。また、KBM−503およびAD1700は、同量使用した。
2.電子写真感光体の作製
(1)感光体1の作製
A.導電性支持体の準備
円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、導電性支持体を準備した。
B.中間層の形成
下記の成分を下記の分量で混合した中間層用組成物を、分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。上記塗布液を用いて前述の導電性支持体上に、110℃で20分乾燥後の膜厚2μmとなるよう浸漬塗布法で塗布した。ポリアミド樹脂として、X1010(ダイセルデグサ株式会社)を使用し、酸化チタンとして、SMT500SAS(テイカ株式会社)を使用した。
ポリアミド樹脂 10質量部
酸化チタン 11質量部
エタノール 200質量部
C.電荷発生層の形成
下記の成分を下記の分量で混合した電荷発生層用組成物を、循環式超音波ホモジナイザー(RUS−600TCVP;株式会社日本精機製作所)を19.5kHz、600Wにて循環流量40L/Hで0.5時間にわたって分散することにより、電荷発生層塗布液を調製した。次いで、この電荷発生層塗布液を浸漬塗布法によって中間層上に塗布して、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。なお、電荷発生物質は、Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークを有するチタニルフタロシアニンおよび(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と、未付加のチタニルフタロシアニンの混晶である。ポリビニルブチラール樹脂として、エスレックBL−1(積水化学社株式会社)を使用した。
電荷発生物質 24質量部
ポリビニルブチラール樹脂 12質量部
3−メチル−2−ブタノン/シクロヘキサノン=4/1(V/V) 400質量部
D.電荷輸送層の形成
下記の成分を下記の分量で混合、溶解させた電荷輸送層塗布液を浸漬塗布法によって電荷発生層上に塗布し、120℃で70分間乾燥することにより、乾燥膜厚24μmの電荷輸送層を形成した。ポリカーボネート樹脂としてZ300(三菱ガス化学株式会社)を使用し、酸化防止剤としてIrganox(登録商標)1010(BASFジャパン株式会社)を使用した。
電荷輸送物質 60質量部
ポリカーボネート樹脂 100質量部
酸化防止剤 4質量部
E.保護層の形成
下記の成分を下記の分量で溶解、分散させたラジカル重合性組成物を、電荷輸送層上に円形スライドホッパー塗布機を用いて、保護層を塗布した。塗布後、メタルハライドランプを用いて紫外線を1分間照射して、乾燥膜厚3.5μmの保護層を形成し感光体1を作製した。ラジカル重合性モノマーとして、M2を使用し、ラジカル重合性基PFPEとして、PFPE6Mを使用し、ラジカル重合性無機微粒子として、ラジカル重合性無機微粒子1を使用した。重合開始剤として、イルガキュアー(登録商標)819(BASFジャパン株式会社)を使用した。
ラジカル重合性モノマー 120質量部
ラジカル重合性PFPE 30質量部
ラジカル重合性無機微粒子 100質量部
重合開始剤 10質量部
2−ブタノール 400質量部
(2)感光体2の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM1に変更し、ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE6Aに変更し、ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1からラジカル重合性無機微粒子2に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体2を作製した。
(3)感光体3〜5の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11、M5、M14にそれぞれ変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体3〜5をそれぞれ作製した。
(4)感光体6〜9作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11に変更し、ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE2M、PFPE3M、PFPE4M、PFPE5Mにそれぞれ変更しこと以外は、感光体1と同様に感光体6〜9をそれぞれ作製した。
(5)感光体10〜14の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11に変更し、ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1からラジカル重合性無機微粒子3〜7にそれぞれ変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体10〜14をそれぞれ作製した。
(6)感光体15の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11に変更し、ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE9Mに変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体15を作製した。
(7)感光体16の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM1に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体16を作製した。
(8)感光体17の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM1に変更し、ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE6Aに変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体17を作製した。
(9)感光体18の作製
ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE6Aに変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体18を作製した。
(10)感光体19の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM1に変更し、ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1からラジカル重合性無機微粒子2に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体19を作製した。
(11)感光体20の作製
ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1からラジカル重合性無機微粒子2に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体20を作製した。
(12)感光体21の作製
ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE6Aに変更し、ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1からラジカル重合性無機微粒子2に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体21を作製した。
(13)感光体22の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11に変更し、ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1から表面処理していない金属酸化物粒子(SnO)に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体22を作製した。
(14)感光体23の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11に変更し、ラジカル重合性無機微粒子を添加しなかったこと以外は、感光体1と同様に感光体23を作製した。
(15)感光体24の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM1に変更し、ラジカル重合性PFPEをPFPE6MからPFPE6Aに変更し、ラジカル重合性無機微粒子を添加しなかったこと以外は、感光体1と同様に感光体24を作製した。
(16)感光体25の作製
ラジカル重合性モノマーをM2からM11に変更し、ラジカル重合性無機微粒子をラジカル重合性無機微粒子1から疎水処理した無機微粒子に変更したこと以外は、感光体1と同様に感光体25を作製した。
感光体1〜25の作製に使用した、ラジカル重合性モノマー、ラジカル重合性PFPE、ラジカル重合性無機微粒子を表1、2に示す。
3.評価
作製した感光体1〜25について、次に示す耐久試験を行い、かつ各種評価項目により評価した。
(1)耐久試験
フルカラー複写機(bizhub(登録商標) PRO C1070;コニカミノルタ株式会社)のプリント速度を100枚/分に改造したフルカラー複写機を準備した。このフルカラー複写機に感光体1〜25をそれぞれ搭載して、30℃/85%(HH環境)で、画像比率6%の文字画像をA4横送りにおいて各100万枚連続で印刷した。
(2)耐摩耗性の評価
耐摩耗性の評価は、耐久試験前後の感光体表面の膜厚の減耗量により評価した。感光体の膜厚は、均一膜厚部分(感光体の両端は膜厚が不均一になりやすいので、少なくとも両端3cmを除く)をランダムに10か所測定し、その平均値を感光体の膜厚とした。膜厚の測定は、渦電流方式の膜厚測定器(EDDY560C;HELMUT FISCHER GMBTE CO社)を用いて行なった。
上記耐久試験前後の上記層の厚さの差を減耗量とした。減耗量が小さいほど耐摩耗性が高く、減耗量が2.5μm以下であれば実用上問題ない。
(3)耐傷性の評価
耐傷性は、耐久試験後、A3紙全面にハーフトーン画像の画出しを行ない下記の基準により評価した。
A:電子写真感光体表面に目視でみられる目立った傷の発生はなく、ハーフトーン画像にも感光体傷に対応する画像不良の発生は見あたらない。 (良好)
B:電子写真感光体表面に目視で軽微な傷の発生があるが、ハーフトーン画像には感光体傷に対応する画像不良の発生は見あたらない。 (実用上問題なし)
C:電子写真感光体表面に目視で明確に傷の発生があり、ハーフトーン画像にも該傷に対応する画像不良の発生が認められる。 (実用上問題あり)
(4)転写率の評価
転写率は、耐久試験中(初期)および耐久試験後に、感光体表面の目視観察および下記の式で求められる転写率により評価した。感光体表面の目視観察は、画像濃度が1.30のソリッド画像(20mm×50mm)の画像形成を行って行った。
転写率(%)=(転写材に転写されたトナーの質量/感光体上に現像されたトナーの質量)×100
A:耐久試験中および耐久試験後の転写率が95%以上。 (問題ないレベル)
B:耐久試験中および耐久試験後の転写率が90%以上。 (問題ないレベル)
C:耐久試験中および耐久試験後の転写率が90%以上95%以下。 (問題ないレベル)
D:耐久試験中および耐久試験後の転写率が90%以上だが、出力画像上にスジ状、カブリ、黒ポチ等の明らかな画像不良の発生が認められる。 (実用上問題あり)
E:耐久試験中または耐久試験後の転写率が90%未満。 (実用上問題あり)
(5)動摩擦係数の評価
クリーニングブレードに対する感光体表面の動摩擦係数(μ)は、感光体をシート状に作製し、表面試験装置(HEIDON−14;HEIDON社)により測定した。具体的には、ブレードを一定の荷重(g)で感光体に押し当て、感光体面と平行に動いている時に加わる力(g)を測定した。動摩擦係数は、クリーニングブレードブレードが動いている時の〔感光体に加わる力(g)〕/〔ブレードに加えた荷重(g)〕で得られる。クリーニングブレードは、画像形成装置に組込むものを用いるが、例えばウレタンブレード(ゴム硬度67;北辰工業株式会社)であり、5mm×30mm×2mmにカットし、荷重25gをかけてトレイル方向、角度30°にて測定した。動摩擦係数μは、1.0以下であれば良く、好ましくは0.1〜0.7である。また、耐久試験中および耐久試験後における動摩擦係数μの変化量が0.2以下であれば問題ない。
感光体1〜25についての耐摩耗性、耐傷性、転写効率、動摩擦係数μを表3に示す。
表3に示されるように、PFPEのラジカル重合性官能基と、無機微粒子のラジカル重合性官能基とが同じであり、かつラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基と、PFPEのラジカル重合性官能基とが異なる感光体1〜15は、耐摩耗性、耐傷性、転写効率および動摩擦係数のいずれも良好であった。
一方、第1ラジカル重合性官能基と、第2ラジカル重合性官能基とが同じ感光体16、18、21は、感光体1〜15と比較して転写効率が不良であった。また、第1ラジカル重合性官能基と、第3ラジカル重合性官能基とが異なる感光体17、19、20は、感光体1〜15と比較して転写効率が不良であった。さらに、無機微粒子として、ラジカル重合性官能基を有さない金属酸化物を有する感光体22〜25は、感光体1〜15と比較して耐傷性、転写効率および動摩擦係数が不良であった。また、感光体23および24は、感光体1〜15と比較して耐摩耗性もさらに不良であった。
本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置の電子写真感光体において、耐摩耗性、耐傷性および転写効率を高めることができる。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置におけるさらなる高性能化、高耐久化および普及が期待される。
1Y,1M,1C,1Bk 電子写真感光体
2Y,2M,2C,2Bk 帯電手段
3Y,3M,3C,3Bk 露光手段
4Y,4M,4C,4Bk 現像手段
5Y,5M,5C,5Bk 一次転写ローラ
5b 二次転写ローラ
6Y,6M,6C,6Bk,6b クリーニング手段
7Y,7M,7C,7Bk 滑剤供給手段
8Y 均しブレード
10Y,10M,10C,10Bk 画像形成ユニット
20 給紙カセット
21 給紙手段
22A,22B,22C,22D 中間ローラ
23 レジストローラ
24 定着手段
25 排紙ローラ
26 排紙トレイ
30 ブレード部材
31 支持部材
41 ブラシローラ
42 滑剤ストック
43 加圧バネ
70 中間転写体ユニット
71,72,73,74 ローラ
77 中間転写体
80 筐体
82L,82R 支持レール
A 本体
SC 原稿画像読み取り装置
P 記録媒体

Claims (5)

  1. 導電性支持体と、前記導電性支持体の上に配置された感光層と、前記感光層の上に配置された保護層とを有する電子写真感光体であって、
    前記保護層は、ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合物であり、
    前記パーフルオロポリエーテル化合物の前記ラジカル重合性官能基は、前記ラジカル重合性モノマーの前記ラジカル重合性官能基と異なり、かつ前記無機微粒子の前記ラジカル重合性官能基と同じである、
    電子写真感光体。
  2. 前記パーフルオロポリエーテル化合物の前記ラジカル重合性官能基の数は、4つ以上である、請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記ラジカル重合性官能基は、それぞれアクリロイル基、またはメタクリロイル基である、請求項1または請求項2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記無機微粒子は、金属酸化物微粒子と、前記金属酸化物微粒子に担時され、かつ前記重合物と化学的に結合した、ラジカル重合性官能基を含む有機部とを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  5. 導電性支持体と、前記導電性支持体の上に配置された感光層と、前記感光層の上に配置された保護層とを有する電子写真感光体を製造する方法であって、
    ラジカル重合性官能基を含むパーフルオロポリエーテル化合物と、ラジカル重合性官能基を含むラジカル重合性モノマーと、ラジカル重合性官能基を含む無機微粒子と、を含むラジカル重合性組成物の塗膜を前記感光体層の上に形成する工程と、
    前記塗膜中の前記ラジカル重合性官能基をラジカル重合させて、前記感光層の上に前記保護層を形成する工程と、を含み、
    前記パーフルオロポリエーテル化合物の前記ラジカル重合性官能基は、前記ラジカル重合性モノマーの前記ラジカル重合性官能基とは異なり、かつ前記無機微粒子の前記ラジカル重合性官能基と同じである、
    電子写真感光体の製造方法。
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