JP7183663B2 - 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
前記界面活性剤の含有量は、100.00質量部の前記バインダー樹脂に対して、0.10質量部以上3.00質量部以下であり、前記界面活性剤の疎水基は、パーフルオロアルキル基であり、前記界面活性剤は、ノニオン性を有する、電子写真感光体。」が開示されている。
ポリテトラフルオロエチレン粒子と、フッ素原子を持つ分散剤と、を含有し、パーフルオロオクタン酸含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0ppb以上25ppb以下である最表面層を有する感光体を備え、前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体を備え、前記中間転写体を介して、前記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装置と、
を備える画像形成装置。
<2>
前記中間転写体の表面が、ポリテトラフルオロエチレン粒子と、フッ素原子を持つ分散剤と、を含有する樹脂層で構成されている<1>に記載の画像形成装置。
<3>
前記中間転写体の樹脂層における、パーフルオロオクタン酸含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0ppb以上25ppb以下である<2>に記載の画像形成装置。
<4>
前記中間転写体の表面における、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子が露出する面積率が20%以上80%以下である<2>又は<3>に記載の画像形成装置。
<5>
前記中間転写体の表面が、樹脂と、パーフルオロポリエーテルと、を含有する樹脂層で構成されている<1>に記載の画像形成装置。
<6>
前記感光体の最表面層に含まれる前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均粒径が0.2μm以上4.5μm以下である<1>~<5>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<7>
前記感光体の最表面層に含まれる、前記フッ素原子を持つ分散剤が、フッ化アルキル基を有する重合性化合物を単独重合又は共重合した重合体である<1>~<6>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<8>
前記フッ化アルキル基を有する重合性化合物を単独重合又は共重合した重合体が、下記一般式(FA)で示される構造単位を有するフッ化アルキル基含有重合体、又は下記一般式(FA)で示される構造単位と、下記一般式(FB)で示される構造単位とを有するフッ化アルキル基含有重合体である<7>に記載の画像形成装置。
(一般式(FA)及び(FB)中、RF1、RF2、RF3及びRF4は、各々独立に、水素原子、又はアルキル基を表す。XF1は、アルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、-S-、-O-、-NH-、又は単結合を表す。YF1は、アルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、-(CfxH2fx-1(OH))-又は単結合を表す。QF1は、-O-、又は-NH-を表す。fl、fm及びfnは、各々独立に、1以上の整数を表す。fp、fq、fr及びfsは、各々独立に、0または1以上の整数を表す。ftは、1以上7以下の整数を表す。fxは1以上の整数を表す。)
<9>
ポリテトラフルオロエチレン粒子と、フッ素原子を持つ分散剤と、を含有し、パーフルオロオクタン酸含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0ppb以上25ppb以下である最表面層を有する感光体を備え、前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体を備え、前記中間転写体を介して、前記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装置と、
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。
ポリテトラフルオロエチレン粒子(PTFE粒子)と、フッ素原子を持つ分散剤(フッ素含有分散剤)と、を含有し、パーフルオロオクタン酸(PFOA)含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0ppb以上25ppb以下である最表面層を有する感光体を備え、前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体を備え、前記中間転写体を介して、前記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装置と、
を備える。
PTFE粒子は、その製造過程で、PFOAが使用されたり、副生成物として生成したりするため、PTFE粒子には、PFOAが含まれることが多い。
PFOAが存在すると、組成物の状態では、フッ素含有分散剤によりPTFE粒子の分散性が高い状態である一方で、混合される成分の状態が変化すると、PTFE粒子に対するフッ素含有分散剤の付着状態が変化する。具体的には、PFOAによりフッ素含有分散剤の一部がPTFE粒子から離脱すると考えられる。そのため、PTFE粒子の分散性が低下し、PTFE粒子の凝集が起きる。
最表面層にPFOAが含まれると、PFOAが最表面層の表面に析出する。析出したPFOAは、画像形成初期におけるトナー像に対する離型性に寄与していたと考えられる。そのため、PFOAを含まない、又は含んでも含有量を抑えた最表面層を有する感光体では、最表面層の表面のPFOAの析出も抑えられる。それにより、画像形成初期における、感光体から中間転写体へのトナー像の転写効率が低下する。つまり、一次転写効率が低下する。その結果、画像形成初期の画像濃度低下が生じると考えられる。
それにより、中間転写体から記録媒体へトナー像の転写効率が増加する。つまり、二次転写効率が増加する。つまり、画像形成初期に生じる一次転写効率の低下分が、二次転写効率の増加分で補われる。そのため、画像形成初期に生じる一次転写効率の低下に起因する画像濃度低下が抑制される。
ただし、転写装置は、複数の中間転写体を介して、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置であってもよい。つまり、転写装置は、例えば、感光体から第1中間転写体にトナー像を一次転写し、さらに、第1中間転写体から第2中間転写体にトナー像を二次転写した後、第二中間転写体から記録媒体にトナー像を三次転写する転写装置であってもよい。
転写装置が、複数の中間転写体を備える場合、少なくとも一つの中間転写体が、表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体であればよい。好ましくは、すべての中間転写体が、表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体であることがよい。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。
次に、感光体11(以下「本実施形態に係る感光体」とも称する)の一例について図面を参照して説明する。
また、感光体11は、電荷発生層2と電荷輸送層3との機能が一体化した単層型感光層を有する感光体であってもよい。単層型感光層を有する感光体の場合、単層型感光層が最表面層を構成する。
また、感光体11は、電荷輸送層3上、又は単層型感光層上に、表面保護層を有する感光体であってもよい。表面保護層を有する感光体の場合、表面保護層が最表面層を構成する。
まず、PTFE粒子とフッ素含有分散剤とを含有し、PFOA含有量がPTFE粒子に対して0ppb以上25ppb以下である最表面層について説明する。そして、この最表面層の構成は、後述する最表面層となる層(電荷輸送層、単層型感光層、表面保護層)に適用される。
最表面層において、PTFE粒子に対して0ppb以上25ppb以下であるが、分散状態の維持性向上の観点から、0ppb以上20ppb以下が好ましく、0ppb以上15ppb以下がより好ましい。なお、「ppb」は質量基準である。
PFOA含有量を低減する方法としては、純水、アルカリ水、アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル類(酢酸エチル等)、その他の一般的な有機溶剤(トルエン、テトラヒドロフラン等)などにより、PTFE粒子を十分洗浄する方法が挙げられる。洗浄は室温で行っても良いが、加熱下で行うことにより効率的に低減することができる。
・試料の前処理
最表面層を溶剤(例えばテトラヒドロフラン)に浸漬し、PTFE粒子および溶剤に不溶な物質以外を溶剤(例えばテトラヒドロフラン)に溶解させた後、純水中に滴下し析出物をろ別する。その際に得られたPFOAを含む溶液を捕集する。さらにろ別により得られた不溶物を溶剤に溶解させた後、純水中に滴下し析出物をろ別する。その際に得られたPFOAを含む溶液を捕集する作業を5回繰り返し、すべての作業で捕集した水溶液を、前処理済みの水溶液とする。
上記の手段で得た前処理済みの水溶液を「環境水・底質・生物中のペルフルオロオクタンスルホンのペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS) ぺルフルオロオクタン ぺルフルオロオクタン酸(PFOA)の分析 岩手県環境保険研究センター」に示される方法に準じて試料液の調整、測定を行う。
PTFE粒子の平均粒径(分散剤付着PTFE粒子の平均粒径)は、特に制限はないが、0.2μm以上4.5μm以下が好ましく、0.2μm以上4μm以下がより好ましい。平均粒径0.2μm以上4.5μm以下のPTFE粒子は、PFOAを多く含む傾向がある。そのため、平均粒径0.2μm以上4.5μm以下のPTFE粒子は、特に、混合される成分の状態が変化すると、分散状態が低下する傾向がある。しかし、PFOA含有量を上記範囲に抑えることで、平均粒径0.2μm以上4.5μm以下のPTFE粒子でも、混合される成分の状態が変化しても、分散状態の維持性が向上する。
SEM(走査型電子顕微鏡)により例えば倍率5000倍以上で観察し、フッ素樹脂粒子(一次粒子が凝集した二次粒子)の最大径を測定し、これを50個の粒子について行った平均値をPTFE粒子の平均粒径とする。なお、SEMとして日本電子製JSM-6700Fを使用し、加速電圧5kVの二次電子画像を観察する。
フッ素含有分散剤は、少なくとも一部がPTFE粒子の表面に付着した状態で最表面層に含まれる。
フッ化アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(メタ)アククリレートが挙げられる。
フッ素原子を有さないモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アククリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチルo-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、o-フェニルフェノールグリシジルエーテル(メタ)アクリレートが挙げられる。
XF1は、アルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、-S-、-O-、-NH-、又は単結合を表す。
YF1は、アルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、-(CfxH2fx-1(OH))-又は単結合を表す。
QF1は、-O-、又は-NH-を表す。
fl、fm及びfnは、各々独立に、1以上の整数を表す。
fp、fq、fr及びfsは、各々独立に、0または1以上の整数を表す。
ftは、1以上7以下の整数を表す。
fxは1以上の整数を表す。
YF1を表す-(CfxH2fx-1(OH))-中のfxは、1以上10以下の整数を表すことが好ましい。
fp、fq、fr及びfsは、それぞれ独立に0または1以上10以下の整数を表すことが好ましい。
fnは、例えば、1以上60以下が好ましい。
フッ素含有分散剤の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される値である。GPCによる分子量測定は、例えば、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel GMHHR-M+TSKgel GMHHR-M(7.8mmI.D.30cm)を使用し、クロロホルム溶媒で行い、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量校正曲線を使用して算出する。
なお、フッ素含有分散剤は、1種を単独でまたは2種以上を併用してもよい。
導電性基体としては、例えば、金属(アルミニウム、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等)又は合金(ステンレス鋼等)を含む金属板、金属ドラム、及び金属ベルト等が挙げられる。また、導電性基体としては、例えば、導電性化合物(例えば導電性ポリマー、酸化インジウム等)、金属(例えばアルミニウム、パラジウム、金等)又は合金を塗布、蒸着又はラミネートした紙、樹脂フィルム、ベルト等も挙げられる。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。
酸性処理液による処理は、例えば、以下のようにして実施される。先ず、リン酸、クロム酸及びフッ酸を含む酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸及びフッ酸の配合割合は、例えば、リン酸が10質量%以上11質量%以下の範囲、クロム酸が3質量%以上5質量%以下の範囲、フッ酸が0.5質量%以上2質量%以下の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5質量%以上18質量%以下の範囲がよい。処理温度は例えば42℃以上48℃以下が好ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が好ましい。
下引層は、例えば、無機粒子と結着樹脂とを含む層である。
これらの中でも、上記抵抗値を有する無機粒子としては、例えば、酸化錫粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子等の金属酸化物粒子がよく、特に、酸化亜鉛粒子が好ましい。
無機粒子の体積平均粒径は、例えば、50nm以上2000nm以下(好ましくは60nm以上1000nm以下)がよい。
特に、電子受容性化合物としては、アントラキノン構造を有する化合物が好ましい。アントラキノン構造を有する化合物としては、例えば、ヒドロキシアントラキノン化合物、アミノアントラキノン化合物、アミノヒドロキシアントラキノン化合物等が好ましく、具体的には、例えば、アントラキノン、アリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリン等が好ましい。
下引層に用いる結着樹脂としては、例えば、電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂、導電性樹脂(例えばポリアニリン等)等も挙げられる。
これら結着樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合には、その混合割合は、必要に応じて設定される。
添加剤としては、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料が挙げられる。シランカップリング剤は前述のように無機粒子の表面処理に用いられるが、添加剤として更に下引層に添加してもよい。
下引層の表面粗さ(十点平均粗さ)は、モアレ像抑制のために、使用される露光用レーザ波長λの1/(4n)(nは上層の屈折率)から1/2までに調整されていることがよい。
表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子等を添加してもよい。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子等が挙げられる。また、表面粗さ調整のために下引層の表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、湿式ホーニング、研削処理等が挙げられる。
これらの溶剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、iso-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、酢酸エチル、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、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。
図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。
中間層は、例えば、樹脂を含む層である。中間層に用いる樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン-アルキッド樹脂、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の高分子化合物が挙げられる。
中間層は、有機金属化合物を含む層であってもよい。中間層に用いる有機金属化合物としては、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素等の金属原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
これらの中間層に用いる化合物は、単独で又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂とを含む層である。また、電荷発生層は、電荷発生材料の蒸着層であってもよい。電荷発生材料の蒸着層は、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro-Luminescence)イメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合に好適である。
なお、n-型の判定は、通常使用されるタイムオブフライト法を用い、流れる光電流の極性によって判定され、正孔よりも電子をキャリアとして流しやすいものをn-型とする。
結着樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノール類と芳香族2価カルボン酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられる。ここで、「絶縁性」とは、体積抵抗率が1013Ωcm以上であることをいう。
これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
なお、この分散の際、電荷発生層形成用塗布液中の電荷発生材料の平均粒径を0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.15μm以下にすることが有効である。
電荷輸送層は、例えば、電荷輸送材料と結着樹脂とを含む層である。電荷輸送層は、高分子電荷輸送材料を含む層であってもよい。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
なお、電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、質量比で10:1から1:5までが好ましい。
保護層は、必要に応じて感光層上に設けられる。保護層は、例えば、帯電時の感光層の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善する目的で設けられる。
そのため、保護層は、硬化膜(架橋膜)で構成された層を適用することがよい。これら層としては、例えば、下記1)又は2)に示す層が挙げられる。
2)非反応性の電荷輸送材料と、電荷輸送性骨格を有さず、反応性基を有する反応性基含有非電荷輸送材料と、を含む組成物の硬化膜で構成された層(つまり、非反応性の電荷輸送材料と、当該反応性基含有非電荷輸送材料の重合体又は架橋体と、を含む層)
なお、保護層形成用塗布液は、無溶剤の塗布液であってもよい。
単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)は、例えば、電荷発生材料と電荷輸送材料と、必要に応じて、結着樹脂、及びその他周知の添加剤と、を含む層である。なお、これら材料は、電荷発生層及び電荷輸送層で説明した材料と同様である。
そして、単層型感光層中、電荷発生材料の含有量は、全固形分に対して0.1質量%以上10質量%以下がよく、好ましくは0.8質量%以上5質量%以下である。また、単層型感光層中、電荷輸送材料の含有量は、全固形分に対して5質量%以上50質量%以下がよい。
単層型感光層の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法と同様である。
単層型感光層の膜厚は、例えば、5μm以上50μm以下がよく、好ましくは10μm以上40μm以下である。
次に、中間転写ベルト15(以下、「本実施形態に係る中間転写体」とも称する)について説明する。以下、符号は省略して説明する。
そして、中間転写体は、表面(つまり外周面)のヘキサデカン接触角が30度以上である。画像形成初期の画像濃度低下を抑制する観点から、35度以上がより好ましい。ただし、表面のヘキサデカン接触角の上限は、ベルト表面のクリーニング性の観点から、90度以下がよい。
測定対象の中間転写体から試料を採取する。次に、温度25℃湿度50%の環境下で、接触角計(協和界面科学(株)製、型番:CA-X-FACE)を用いて、試料の測定面(中間転写体の外周面)上に、ヘキサデカン(純度=99%)を3μl滴下し、滴下してから3秒後の液滴を光学顕微鏡により撮影する。そして、得られた撮像写真から、θ/2法に基づき、ヘキサデカン接触角θを求める。
第一実施形態に係る中間転写体は、表面がポリテトラフルオロエチレン粒子(PTFE粒子)と、フッ素原子を持つ分散剤(フッ素含有分散剤)と、を含有する樹脂層(以下「PTFE粒子含有樹脂層」とも称する)で構成された中間転写体である。
PTFE粒子含有樹脂層に含む樹脂としては、ポリイミド樹脂、フッ化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニルサルホン、ポリサルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂等の周知の樹脂が挙げられる。
これらの中でも、回転駆動時(支持ロール、クリーニングブレード等の応力)による中間転写体の変形を抑制する観点から、樹脂としては、硬化樹脂(特に、ポリイミド樹脂)が好ましい。一方、押し出し成形等の成形法により中間転写体を成形する観点からは、樹脂として熱可塑性樹脂が好ましい。
PTFE粒子含有樹脂層は、これら樹脂を2種以上含む樹脂層であってもよい。
PTFE粒子含有樹脂層において、PTFE粒子の含有量は、PTFE粒子含有樹脂層の樹脂に対して、10質量%以上50質量%以下が好ましく、15質量%以上35質量%以下がより好ましい。
PTFE粒子含有樹脂層における、PFOA含有量を上記範囲にすると、上述のように
、PTFE粒子の分散性が高まり、PTFE粒子含有樹脂層の耐摩耗性が向上する。
PTFE粒子の露出面積率を上記範囲に高めると、PTFE粒子により中間転写体の離型性が高まり、画像形成初期でも、トナー像の離型性が確保され易くなる。その結果、PFOA含有量を低減しても、画像形成初期の画像濃度低下が抑制され易くなる。
測定対象の中間転写体を切り出し、X線光電子分光装置(XPS)(「JPS-9000MX」:日本電子(株)製)により、中間転写体の表面のF元素率を算出することにより求める。ここではPTFE粒子中のF元素の存在率を70%とし、F元素率(atm%)/0.7として露出面積率を算出する。
表面処理カーボンブラックは、その表面に、例えば、カルボキシル基、キノン基、ラクトン基、ヒドロキシル基等を付与して得られる。
基材層は、PTFE粒子及びフッ素含有分散剤を含まない以外、PTFE粒子含有樹脂層と同じ樹脂層が挙げられる。ただし、基材層は、PTFE粒子含有樹脂層を適用してもよい。
第二実施形態に係る中間転写体は、表面が、樹脂と、パーフルオロポリエーテル(以下「PFPE」とも称する)と、を含有する樹脂層で構成されている中間転写体である。
PFPE含有樹脂層は、樹脂を含む海部と、PFPEを含む島部とを有する海島構造を有することがよい。つまり、PFPEは、樹脂中でドメインを形成していることがよい。
PFPE含有樹脂層は、これら樹脂を2種以上含む樹脂層であってもよい。
PFPEとしては、パーフルオロメチレンエーテルの構成単位(-(O-CF2)-))、及びパーフルオロエチレンエーテルの構成単位(-(O-CF2-CF2)-)の少なくとも一方を有するPFPEが好適である。
PFPEの市販品としては、「デムナム(ダイキン工業社製)」、「クライトックス(デュポン社製)、「フォンブリン(ソルベイソレクシス社製)等が挙げられる。
反応性官能基を有するPFPEとしては、下記一般式(A)で示されるPFPE、下記一般式(B)で示されるPFPEが好適である。
CH2=C(-CH3)-C(=O)-O-CH2-CF2-Rf-O-CF2-CH2-O-C(=O)-C(-CH3)=CH2
・一般式(B)で示されるPFPE
CH2=C(-CH3)-C(=O)-O-(CH2)2-NH-C(=O)-O-CH2-CF2-Rf-O-CF2-CH2-O-C(=O)-NH-(CH2)2-O-C(=O)-C(-CH3)=CH2
パーフルオロメチレンエーテルの構成単位の繰り返し数、及びパーフルオロエチレンエーテルの構成単位の繰り返し数は、各々独立に、0以上50以下が好ましく、2以上40以下が好ましい。ただし、両者の構成単位の繰り返し数の合計は、1以上とする。
なお、パーフルオロメチレンエーテルの構成単位、及びパーフルオロエチレンエーテルの構成単位の両方を有する場合、両者の構成単位は、ランダム共重合体構造であってもよいし、ブロック共重合体構造であってもよい。
なお、PFPEの数平均分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により行われる。具体的には、測定装置として東ソー社製、HPLC1100を用い、東ソー製カラム・TSKgel GMHHR-M+TSKgel GMHHR-M(7.8mmI.D.30cm)を使用し、テトラヒドロフラン(THF)溶媒を用いて測定する。数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量校正曲線を使用して算出される。
その他添加剤としては、分散剤、導電剤、充填剤、着色剤、レベリング剤等の周知の添加剤が挙げられる。
なお、分散剤としては、PFPEのドメインを安定化させる観点から、フルオロアルキル基を有するビニルモノマーと(メタ)アクリレートとのブロック共重合体、フルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートと、ポリメチルメタクリレートを側鎖に有するメタクリレートマクロモノマーと櫛型グラフト共重合体が好適に例示される。
基材層は、PTFE粒子及びフッ素含有分散剤を含まない以外、PTFE粒子含有樹脂層と同じ樹脂層が挙げられる。ただし、基材層は、PTFE粒子含有樹脂層を適用してもよい。
-PTFE粒子Aの作製-
市販品の平均粒径3.5μm(一次粒径0.2μm)のPTFE粒子を、次の通り、洗浄後、フッ素含有分散剤により処理したPTFE粒子をPTFE粒子Aとした。
テトロヒドロフラン400質量部とPTFE粒子15質量部を採取し高圧ホモジナイザー(LA-33S、ナノマイザー株式会社製、商品名)の圧力を500kg/cm2に設定し、上記混合物をこの高圧ホモジナイザーに4回流通させることにより洗浄処理した。さらに遠心分離機にて分散液を処理したあと、上層の透明部分の液を除去した。次にテトロヒドロフランを液量が415質量部になるように加え、再び高圧ホモジナイザーにて分散処理後、遠心分離機にて分散液を処理し、上層の透明部分の液を捨てた。この作業をさらに3回繰返した後、フッ素含有分散剤として、GF400(東亜合成社製:フッ化アルキル基を持つメタクリレートを少なくとも重合成分とした界面活性剤):1.5部を加えて、次にテトロヒドロフランを液量が415質量部になるように加え、再び高圧ホモジナイザーにて分散処理後、減圧下溶剤を留去した。その後乾燥した粒子を乳鉢で粉砕した。この粒子をPTFE粒子Aとした。
下記式(CT-1)で表されるベンジジン化合物45部、及び下記式(B-1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物(粘度平均分子量:40,000)55部をトルエン350部、テトラヒドロフラン150部に溶解させ、PTFE粒子A10部を加え、高圧ホモジナイザーで5回処理してPTFE組成物L-Aを作製した。
次の通り、感光体Aを作製した。
・下引層の形成
酸化亜鉛:(平均粒径70nm:テイカ社製:比表面積値15m2/g)100部をテトラヒドロフラン500部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM503:信越化学工業社製)1.3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。
前記表面処理を施した酸化亜鉛110部を500部のテトラヒドロフランと攪拌混合し、アリザリン0.6部を50部のテトラヒドロフランに溶解させた溶液を添加し、50℃にて5時間攪拌した。その後、減圧ろ過にてアリザリンを付与させた酸化亜鉛をろ別し、さらに60℃で減圧乾燥を行い、アリザリン付与酸化亜鉛を得た。
このアリザリン付与酸化亜鉛60部と硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):13.5部とブチラール樹脂 (エスレックBM-1、積水化学工業社製)15部とメチルエチルケトン85部とを混合し混合液を得た。この混合液38部と、メチルエチルケトン25部と、を混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散を行い、分散液を得た。
得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート:0.005部、シリコーン樹脂粒子(トスパール145、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社):45部を添加し、下引層用塗布液を得た。この塗布液を浸漬塗布法にて、直径47mm、長さ357mm、肉厚1mmのアルミニウム基材上に塗布し、170℃、30分の乾燥硬化を行い厚さ25μmの下引層を得た。
次に、X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°、28.3°に強い回折ピークを持つヒドロキシガリウムフタロシアニン1部を、ポリビニルブチラール(エスレックBM-S、積水化学工業社製)1部及び酢酸n-ブチル80部と混合し、これをガラスビーズと共にペイントシェーカーで1時間分散処理することにより電荷発生層用塗布液を調製した。得られた塗布液を下引層が形成された導電性支持体上に浸漬塗布し、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚0.15μmの電荷発生層を形成した。
PTFE組成物Aを上記電荷発生層上に浸漬塗布法で塗布し、130℃、45分の加熱を行い膜厚13μmの電荷輸送層を形成した。
なお、電荷輸送層の「PFOA含有量」を既述の方法に従って測定した結果、5ppbであった。また、電荷輸送層中のPTFE粒子の平均粒径は0.23μmであった。
-PTFE粒子Bの作製-
市販品の平均粒径4.5μm(一次粒径0.2μm)のPTFE粒子を、PTFE粒子Aと同様に、洗浄後、フッ素含有分散剤により処理したPTFE粒子をPTFE粒子Bとした。
得られたPTFE粒子Bの「PFOA含有量」を既述の方法に従って測定した結果、0ppbであった。
PTFE粒子AをPTFE粒子Bに変更したほかはPTFE組成物L-Aと同様な作業を行い、PTFE組成物L-Bを作製した。
得られたPTFE組成物L-B中のPTFEの分散状態をレーザー回折式粒度分布測定装置(マスターサイザー3000:Malvern社)を用いて評価した結果、平均粒径0.21μmであった。
PTFE組成物L-AをPTFE組成物L-Bに変更したほかは感光体Aと同様な作業を行い、感光体Bを作製した。
なお、電荷輸送層の「PFOA含有量」を既述の方法に従って測定した結果、0ppbであった。また、電荷輸送層中のPTFE粒子の平均粒径は0.22μmであった。
PTEE粒子Aの作製において、PFOAの合計量が25ppbになるように、洗浄、フッ素含有分散剤による処理したPTFE粒子をPTFE粒子Cとした。
PTFE粒子AをPTFE粒子Cに変更したほかはPTFE組成物L-Aと同様な作業を行い、PTFE組成物L-Cを作製した。
得られたPTFE組成物L-C中のPTFEの分散状態をレーザー回折式粒度分布測定装置(マスターサイザー3000:Malvern社)を用いて評価した結果、平均粒径0.22μmであった。
PTFE組成物L-AをPTFE組成物L-Cに変更したほかは感光体Aと同様な作業を行い、感光体Cを作製した。
なお、電荷輸送層の「PFOA含有量」を既述の方法に従って測定した結果、25ppbであった。また、電荷輸送層中のPTFE粒子の平均粒径は0.24μmであった。
PTEE粒子Aの作製において、PFOAの合計量が30ppbになるように、洗浄、フッ素含有分散剤による処理したPTFE粒子をPTFE粒子Dとした。
PTFE粒子AをPTFE粒子Dに変更したほかはPTFE組成物L-Aと同様な作業を行い、PTFE組成物L-Dを作製した。
得られたPTFE組成物L-D中のPTFEの分散状態をレーザー回折式粒度分布測定装置(マスターサイザー3000:Malvern社)を用いて評価した結果、平均粒径0.25μmであった。
PTFE組成物L-AをPTFE組成物L-Dに変更したほかは感光体Aと同様な作業を行い、比較感光体Dを作製した。
なお、電荷輸送層の「PFOA含有量」を既述の方法に従って測定した結果、30ppbであった。また、電荷輸送層中のPTFE粒子の平均粒径は0.35μmであった。
-基材の準備-
電子写真装置(商品名:ApeosPort-VI、富士ゼロックス社製)に装着されているポリイミド製の中間転写ベルトを基材として、以下に示す方法で表面層を形成して中間転写ベルトAを形成した。
・ジペンタエリストールヘキサアクリレート 10質量部
・ペンタエリストールテトラアクリレート 20質量部
・メチルエチルケトン 45質量部
・エチレングリコール 15質量部
・アンチモンドープ酸化亜鉛微粒子 5.0質量部
・重合開始剤(IRGACURE184(BASF社製)) 4.0質量部
・分散剤(GF-400(東亜合成(株)製)20質量部
・PFPE(MD700(ソルベイソレクシス(株)製)7.0質量部
上記の材料をホモジナイザーで混合し、表面層塗布液を得た。上記塗布液を上記中間転写ベルトの基材の上にスプレーコートにより塗膜を形成し、塗膜を70℃3分間で乾燥させた後、高圧水銀ランプ(H04-L41)(アイグラフィックス社製)を用い照射距離100mmの条件でUV光を6分間照射し、膜厚5μmの表面層を形成した。
中間転写ベルトAの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、30度であった。
電子写真装置(商品名:ApeosPort-VI、富士ゼロックス社製)に装着されているポリイミド製の中間転写ベルトを基材とし、ベルト表面にフッ素系潤滑剤:ハナール(関東化成工業(株)社製)を塗布することで、中間転写ベルトBを得た。
中間転写ベルトBの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、60度であった。
-基材の準備-
電子写真装置(商品名:ApeosPort-VI、富士ゼロックス社製)に装着されているポリイミド製の中間転写ベルトを基材として、以下に示す方法で表面層を形成して中間転写ベルトCを形成した。
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)とp-フェニレンジアミン(PDA)を含むポリアミド酸N-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液(ユニチカ社製UイミドKX/固形分濃度20質量%)中に、カーボンブラック(SPECIAL Black 4、エボニックジャパン社)を固形分質量比で20質量%以上30質量%以下の範囲で投入し、PTFE粒子Dを33質量%添加し、ジェトミル分散機(ジーナス社製:GeanusPY)で分散処理(200N/mm2、5パス)を行った。得られた混合溶液を、ステンレス製20μmメッシュに通過させて、異物及びカーボンブラック凝集物を取り除いた。さらに、溶液を攪拌しながら、真空脱泡を15分間行い、PTFE混合PI樹脂前駆体溶液を調製した。
中間転写ベルトCの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、40度であった。
表面層形成用のPTFE混合PI樹脂前駆体溶液に添加するPTFE粒子を、PTFE粒子Aにし、その添加量を34質量部にする以外は、中間転写ベルトCと同じ方法で表面層を形成することで、中間転写ベルトDを得た。
中間転写ベルトDの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、40度であった。
表面層形成用のPTFE混合PI樹脂前駆体溶液に添加するPTFE粒子を、PTFE粒子Aにし、その添加量を50質量部にする以外は、中間転写ベルトCと同じ方法で表面層を形成することで、中間転写ベルトEを得た。
中間転写ベルトEの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、60度であった。
表面層形成用のPTFE混合PI樹脂前駆体溶液に添加するPTFE粒子を、PTFE粒子Aにし、その添加量を10質量部にする以外は中間転写ベルトCと同じ方法で表面層を形成することで、中間転写ベルトFを得た。
中間転写ベルトFの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って
測定したところ、35度であった。
表面層形成用のPTFE混合PI樹脂前駆体溶液に添加するPTFE粒子を、PTFE粒子Aにし、その添加量を8質量部にする以外は中間転写ベルトCと同じ方法で表面層を形成することで、中間転写ベルトGを得た。
中間転写ベルトGの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、30度であった。
表面層形成用のPTFE混合PI樹脂前駆体溶液に添加するPTFE粒子を、PTFE粒子Aにし、その添加量を4質量部にする以外は中間転写ベルトCと同じ方法で表面層を形成することで、比較中間転写ベルトHを得た。
比較中間転写ベルトHの表面(外周面)の「ヘキサデカン接触角」を既述の方法に従って測定したところ、10度であった。
表1に示す組み合わせで、得られた感光体および中間転写体を、画像形成装置(富士ぜロックス社製 Apeos-PortVI)に装着した。
この画像形成装置を、実施例1~7、比較例1~3の画像形成装置とした。
実施例1~7、比較例1~3の画像形成装置を用いて、画像形成評価(1)及び(2)を実施した。その結果を表1に示す。
画像形成評価(1)を次の通り実施した。
各例の装置を用いて、A4紙に、5%ハーフトーン画像を100枚出力した。100枚目の画像を観察し、画像欠陥について評価した。評価基準は、次の通りとした。
A:画像欠陥無し。
B:拡大鏡でみるとわずかに画像欠陥がみられる。(問題にならないレベル)
C:目視で画像欠陥が見られる
D:明らかな筋状画像欠陥が見られる。
画像形成評価(2)を次の通り実施した
-初期の転写効率測定-
各例の装置を用いて、Cyanベタ(濃度100%)画像を10枚連続出力し、10枚目の2次転写工程終了時に画像形成装置のハードストップを行い、記録媒体上のトナーをテープ上に転写し 、トナー付着テープ重量を測定し、テープ重量を差し引くことによりトナー量aを求め、同様に感光体上に残ったトナー量bを求めることで、下記式により転写効率を求めた。
・式:転写効率η(%)=a×100/(a+b)
各例の装置を用いて、Cyanベタ(濃度100%)画像を10000枚連続出力し、10000枚目の2次転写工程終了時上記と同様の方法で転写効率を求めた。
これにより、本実施例の画像形成装置は、PFOA含有量がPTFE粒子に対して0ppb以上25ppb以下である最表面層を有する感光体を適用しても、画像形成初期の画像濃度低下が抑制されるこがわかる。
10 一次転写部
11 感光体
12 帯電器
13 レーザ露光器
14 現像器
15 中間転写ベルト
16 一次転写ロール
17 感光体クリーナ
20 二次転写部
22 二次転写ロール
25 背面ロール
26 給電ロール
31 駆動ロール
32 支持ロール
33 張力付与ロール
34 クリーニング背面ロール
35 中間転写ベルトクリーナ
40 制御部
42 基準センサ
43 画像濃度センサ
50 用紙収容部
51 給紙ロール
52 搬送ロール
53 搬送ガイド
55 搬送ベルト
56 定着入口ガイド
60 定着装置
100 画像形成装置
Claims (9)
- ポリテトラフルオロエチレン粒子と、フッ素原子を持つ分散剤と、を含有し、パーフルオロオクタン酸含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0ppb以上20ppb以下である最表面層を有する感光体を備え、前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体を備え、前記中間転写体を介して、前記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装置と、
を備える画像形成装置。 - 前記中間転写体の表面が、ポリテトラフルオロエチレン粒子と、フッ素原子を持つ分散剤と、を含有する樹脂層で構成されている請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の樹脂層における、パーフルオロオクタン酸含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して25ppb以下である請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の表面における、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子が露出する面積率が20%以上80%以下である請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の表面が、樹脂と、パーフルオロポリエーテルと、を含有する樹脂層で構成されている請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の最表面層に含まれる前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均粒径が0.2μm以上4.5μm以下である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の最表面層に含まれる、前記フッ素原子を持つ分散剤が、フッ化アルキル基を有する重合性化合物を単独重合又は共重合した重合体である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記フッ化アルキル基を有する重合性化合物を単独重合又は共重合した重合体が、下記一般式(FA)で示される構造単位を有するフッ化アルキル基含有重合体、又は下記一般式(FA)で示される構造単位と、下記一般式(FB)で示される構造単位とを有するフッ化アルキル基含有重合体である請求項7に記載の画像形成装置。
(一般式(FA)及び(FB)中、RF1、RF2、RF3及びRF4は、各々独立に、水素原子、又はアルキル基を表す。XF1は、アルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、-S-、-O-、-NH-、又は単結合を表す。YF1は、アルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、-(CfxH2fx-1(OH))-又は単結合を表す。QF1は、-O-、又は-NH-を表す。fl、fm及びfnは、各々独立に、1以上の整数を表す。fp、fq、fr及びfsは、各々独立に、0または1以上の整数を表す。ftは、1以上7以下の整数を表す。fxは1以上の整数を表す。) - ポリテトラフルオロエチレン粒子と、フッ素原子を持つ分散剤と、を含有し、パーフルオロオクタン酸含有量が前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0ppb以上20ppb以下である最表面層を有する感光体を備え、前記感光体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
表面のヘキサデカン接触角が30度以上である中間転写体を備え、前記中間転写体を介して、前記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装置と、
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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