JP7319858B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 Download PDF

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Description

本発明は電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
電子写真装置に用いられる電子写真感光体において、支持体と感光層との間に、支持体の表面の欠陥の隠蔽を目的として、金属酸化物粒子を含有する導電層を設けることが知られている。上述の目的を達成するために、導電層には、光学的な隠蔽力が高い金属酸化物粒子と、係る粒子を結着させるための結着樹脂と、を含有する必要がある。光学的な隠蔽力が高い金属酸化物粒子として、酸化チタン粒子が知られている。導電層の導電性を主に酸化チタン粒子によって得る場合、導電性能に優れる黒色酸化チタンを用いることができる(特許文献1)。
特開2007-334334号公報
本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の電子写真感光体では、電子写真感光体としての良好な初期感度の高さと、繰り返し使用時の明部電位の変動の抑制との両立の点で改善の余地があることが分かった。
したがって、本発明の目的は電子写真感光体としての良好な初期感度の高さと、繰り返し使用時の明部電位の変動の抑制とを両立可能な電子写真感光体を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明にかかる電子写真感光体は、支持体と、導電層と、感光層と、をこの順に有する電子写真感光体であって、該導電層が、結着材料及び金属酸化物粒子を含有し、該金属酸化物粒子が、酸化チタンを含有する芯材と、該芯材を被覆し酸化チタンを含有する被覆層とを有し、該金属酸化物粒子の酸素欠損率をA、該芯材の酸素欠損率をB、該被覆層の酸素欠損率をCとしたときに下記式(1)および式(2)を満足することを特徴とする電子写真感光体である。
A≦2% (1)
10×B<C (2)
本発明によれば、電子写真感光体としての良好な初期感度の高さと、繰り返し使用時の明部電位の変動の抑制とが両立できる電子写真感光体を提供することができる。
電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す図である。 導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための上面図である。 導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための断面図である。
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
電子写真感光体の初期感度は、感光層中の電荷発生物質での電荷の発生量が多くなる程高くなることが知られている。電子写真感光体の感光層に入射した像露光光は、感光層に入射した際に電荷発生物質に吸収され、電荷を発生させる。更に、像露光光は、感光層を通過した先の層で反射して、再度感光層に入射した際にも電荷発生物質に吸収されて電荷を発生させる。よって、像露光光が感光層を通過した先の層でどれだけ反射されるかは、電子写真感光体の初期感度と関連する。
支持体と、導電層と、感光層と、をこの順に有する電子写真感光体においては、感光層を通過した像露光光は、導電層によって反射される。本発明者らが検討したところ、導電層の明度が高いほど、電子写真感光体の初期感度が高くなる相関関係があることが分かった。これは、導電層の明度が高ければ高いほど導電層による像露光光の反射光量が高くなり、導電層の明度が低ければ低いほど導電層による像露光光の反射光量が低くなるためである。
ところで、導電層には、感光層で発生した電荷を支持体にスムーズに流すために十分な導電性能が求められる。特許文献1に記載されているように、支持体と感光層の間に導電性を有する層を設ける場合、金属酸化物粒子として、導電性能に優れる黒色酸化チタンを用いることが出来る。しかしながら、本発明者らが検討したところ、支持体と感光層の間の導電層に黒色酸化チタンを用いた場合、電子写真感光体の初期感度が低くなることが分かった。これは、導電層に黒色酸化チタンを用いることで、導電層の明度が低くなり、導電層による像露光光の反射光量が低くなったためと考えている。
上記従来技術で発生していた技術課題を解決するために、本発明者らは導電層に用いる金属酸化物粒子に関して検討を行った。上記検討の結果、導電層に用いる金属酸化物粒子として、酸化チタンを含有する芯材と、該芯材を被覆し酸化チタンを含有する被覆層とを有し、該金属酸化物粒子の酸素欠損率をA、該芯材の酸素欠損率をB、該被覆層の酸素欠損率をCとしたときに下記式(1)および式(2)を満足するものを用いることで、従来技術で発生していた技術課題を解決できることが分かった。
A≦2% (1)
10×B<C (2)
本発明の金属酸化物粒子は、酸素欠損率が低い酸化チタンを含有する芯材が、酸素欠損率が高い酸化チタンを含有する被覆層を有することを特徴としている。具体的には、被覆層の酸素欠損率が、芯材の酸素欠損率の10倍よりも大きい特徴を有する。
一般的に、酸化チタン粒子は、還元雰囲気下で高温に加熱することにより、酸化チタン粒子を構成する酸素を欠損させ、酸素欠損率を高くすることが可能である。酸化チタン粒子の酸素の欠損が進むにつれて酸化チタン粒子の着色が進み、明度が低下する。酸素欠損率が高い酸化チタン粒子は、酸素欠損率が低い酸化チタン粒子に対して、より高い導電性能を有する一方、より明度が低くなる。酸素欠損率が高くなり、高い導電性能を有するようになった酸化チタン粒子は、一般的に黒色である。
また、本発明の金属酸化物粒子は、粒子全体としては酸素欠損率が2%以下である。
本発明の金属酸化物粒子は、高い導電性能を有するにもかかわらず、高い明度を保っている。これについて、本発明者らは、以下のように考えている。
即ち、本発明の金属酸化物粒子は、酸素欠損がなされている被覆層によって粒子全体として高い導電性能を得る一方で、芯材の酸素欠損率を低く抑えることで、粒子全体としての明度を高いまま保っているものと考えている。
以上のメカニズムのように、各構成が相乗的に効果を及ぼし合うことによって、本発明の効果を達成することが可能となる。
[電子写真感光体]
本発明の電子写真感光体は、支持体と、導電層と、感光層とをこの順に有することを特徴とする。
本発明の電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、乾燥させる方法が挙げられる。このとき、塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布、ロール塗布、ダイ塗布、ブレード塗布、カーテン塗布、ワイヤーバー塗布、リング塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
以下、支持体および各層について説明する。
<支持体>
本発明において、電子写真感光体は、支持体を有する。本発明において、支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円筒状支持体であることが好ましい。また、支持体の表面に、陽極酸化などの電気化学的な処理や、ブラスト処理、センタレス研磨処理、切削処理などを施してもよい。
支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレスや、これらの合金などが挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製支持体であることが好ましい。
また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合又は被覆するなどの処理によって、導電性を付与してもよい。
<導電層>
本発明において、導電層は、支持体の上に形成され、結着材料、及び、酸化チタンを含有する芯材と、該芯材を被覆し、かつ、酸化チタンを含有する被覆層と、を有する金属酸化物粒子を含有する。このとき、該金属酸化物粒子の酸素欠損率をA、該芯材の酸素欠損率をB、該被覆層の酸素欠損率をCとしたときに下記式(1)および式(2)を満足する。
A≦2% (1)
10×B<C (2)
上記式(1)および式(2)を満足することで、金属酸化物粒子の明度を高く保ちつつ、高い導電性能を得ることが可能となる。
本発明において、金属酸化物粒子の酸素欠損率は、熱重量測定(TG)により求めることが可能である。本発明の金属酸化物粒子は、酸素雰囲気下で加熱すると、昇温開始直後は金属酸化物粒子表面に吸着した水分等の脱離の影響で質量は減少し、その後、ある温度から質量が増加する。質量が減少から増加に転じた時点の質量を最小質量とし、その後の加熱の中での最大質量との差分を得た。この差分は、金属酸化物粒子の酸素欠損部位が酸素と結合したことによるものである。
本発明では、金属酸化物粒子の酸素欠損率を、熱重量測定装置(商品名:Q5000IR、ティー・エイ・インスツルメント製)を用いて測定した。測定時の昇温レートは10℃/分であり、酸素気流下で測定を行った。300℃から900℃の範囲で、質量が増加に転じた温度での質量を最小質量とし、最小質量とその後の加熱の中での最大質量から、酸素欠損率Aを求めた。
本発明において、金属酸化物粒子全体の酸素欠損率Aは、2%以下である。粒子の明度を高く保つ観点からは、金属酸化物粒子全体の酸素欠損率Aは1%以下であると好ましく、0.5%以下であるとより好ましい。また、導電性能の点からは、金属酸化物粒子全体の酸素欠損率Aは、0.01%以上であると好ましく、0.03%以上であるとより好ましく、0.3%以上であると更に好ましい。
また、本発明において、金属酸化物粒子の芯材の酸素欠損率と被覆層の酸素欠損率との比率は、エネルギー分散形X線分析(EDX)により測定可能である。
本発明では、金属酸化物粒子断面に対するSEM-EDX分析により、金属酸化物粒子の芯材の酸素欠損率と被覆層の酸素欠損率との比率を測定した。
前述のように、本発明において、金属酸化物粒子の芯材の酸素欠損率をB、金属酸化物粒子の被覆層の酸素欠損率をCとしたとき、下記式(2)を満足する。
10×B<C (2)
即ち、金属酸化物粒子の芯材の酸素欠損率Bに対する金属酸化物粒子の被覆層の酸素欠損率Cの比率、C/Bは10以上である。
本発明の金属酸化物粒子において、導電性能は、主に金属酸化物粒子の被覆層によって発現しているものと考えられる。被覆層の酸素欠損率が高い程、つまり、C/Bの値が大きい程、被覆層がより選択的に酸素欠損していることを表している。よって、導電性能の点からは、C/Bの値が大きいことがより好ましい。導電性能の点からは、金属酸化物粒子の芯材は全く酸素欠損されていなくても構わない。また、粒子の明度の観点からは、金属酸化物粒子の芯材の酸素欠損率は低ければ低い程好ましい。
本発明において、金属酸化物粒子の芯材に含まれる金属元素のうち、98原子%以上がチタン元素であることが好ましい。芯材粒子の酸化チタンの純度が高く、芯材粒子の酸化チタンの結晶性が高ければ高い程、被覆層を還元する際に、芯材が還元されることを防ぐことが容易となる。金属酸化物粒子の芯材に含まれる金属元素のうち、99原子%以上がチタン元素であることがより好ましい。
また、金属酸化物粒子の芯材に含まれるチタン元素の割合(質量%)は、芯材に用いた粒子と同じ材料の粉末に対してICP発光分析を行うことでも求めることが可能である。この材料を硫酸などの酸で溶解させて得られる溶液について測定を行う。
本発明において、金属酸化物粒子に含まれる金属元素のうち、90原子%以上がチタン元素であることが好ましい。金属酸化物粒子に含まれる金属元素のうち90原子%以上をチタン元素とすることで、導電層として高い隠蔽力を有することが可能となる。
また、金属酸化物粒子に含まれるチタン元素の割合(質量%)は、ICP発光分析装置を用いて測定することも可能である。測定対象としては、電子写真感光体の導電層以外の層を剥離し、導電層を削り取り、その削り取った導電層を使用することができる。また、導電層に用いた金属酸化物粒子と同じ材料の粉末を使用することも可能である。それらを硫酸などの酸で溶解させて得られる溶液について測定を行う。
また、金属酸化物粒子の芯材に含まれるチタン元素の割合(質量%)および金属酸化物粒子に含まれるチタン元素の割合(質量%)は、金属酸化物粒子の断面に対するエネルギー分散形X線分析(EDX)によって行うことも可能である。
本発明において、被覆層に、ニオブやタンタルなどの異元素を更に含有しても良い。適量の異元素を含有することで、被覆層の酸素欠損を安定化させることが可能である。被覆層の酸素欠損を安定化させることで、繰り返し使用時に酸素欠損部位が酸化されることが抑制出来、導電層の導電性能の低下をより生じにくくすることが出来る。
また、本発明者らは、高温高湿環境においては、前記被覆層に含まれる金属元素のうち、ニオブ元素又はタンタル元素の含有量は0.5原子%以下であると好ましいことを見出した。前記被覆層に含まれる金属元素のうち、ニオブ元素又はタンタル元素の含有量が0.5原子%以下であると、高温高湿環境における繰り返し使用時の明部電位の変動が更に抑制可能である。
高温高湿環境において、被覆層のニオブまたはタンタルの含有量が低いと繰り返し使用時の明部電位の変動が抑えられる理由について、本発明者らは以下のように推測している。
高温高湿環境では、被覆層の表面にニオブまたはタンタル元素が存在する部分では、ニオブまたはタンタル元素が存在しない部分と比較して、水分が吸着し、保持されやすいものと本発明者らは考えている。また、被覆層の表面に過剰に吸着した水分は、電荷の移動を妨げるものと推定している。このことから、被覆層のニオブまたはタンタルの含有量が低いと、被覆層の表面に水分が過剰に吸着されないため、高温高湿環境において、繰り返し使用時の明部電位の変動が抑えられるものと推定している。
高温高湿環境においては、前記被覆層に含まれる金属元素のうち、ニオブ元素又はタンタル元素の含有量は0.1原子%以下であるとより好ましく、前記被覆層がニオブ元素又はタンタル元素を含有しないと更に好ましい。
本発明において、金属酸化物粒子の芯材は、球体状、多面体状、楕円体状、薄片状、針状といった種々の形状のものを用いることができる。これらの中でも、黒ポチなどの画像欠陥が少ないという観点から、球体状、多面体状、楕円体状の芯材を用いることが好ましい。更に、芯材は、球体状又は球体状に近い多面体状であることがより好ましい。
本発明において、金属酸化物粒子の芯材は、アナターゼ型酸化チタン又はルチル型酸化チタンを含有することが好ましい。更には、芯材は、アナターゼ型酸化チタンを含有することがより好ましく、アナターゼ型酸化チタンから構成されることが特に好ましい。アナターゼ型酸化チタンを用いることで、明部電位の変動がより生じにくくなる。
本発明において、金属酸化物粒子の平均一次粒径は、50nm以上500nm以下であることが好ましい。金属酸化物粒子の平均一次粒径が50nm以上であれば、導電層用塗布液を調製した後に粒子の再凝集が起こりにくくなる。もし、粒子の再凝集が起こると、導電層用塗布液の安定性が低下したり、形成される導電層の表面にクラックが発生したりしやすくなる。金属酸化物粒子の平均一次粒径が500nm以下であれば、導電層の表面が荒れにくくなる。もし、導電層の表面が荒れると、感光層への局所的な電荷注入が起こりやすくなり、出力画像の白地における黒点(黒ポチ)が目立ちやすくなる。更に、本発明において、金属酸化物粒子の平均一次粒径は、100nm以上400nm以下であることがより好ましい。
本発明において、金属酸化物粒子の平均一次粒径D1は、走査型電子顕微鏡を用いて、以下のようにして求めた。日立製作所製の走査型電子顕微鏡S-4800を用いて測定対象の粒子を観察し、観察して得られた画像から、粒子100個の個々の粒径を測定し、それらの算術平均を算出して平均一次粒径D1とした。個々の粒径は、一次粒子の最長辺をaとし、最短辺をbとしたときの(a+b)/2とした。尚、針状の金属酸化物粒子又は薄片状の金属酸化物粒子においては、長軸径と短軸径のそれぞれについて平均粒径を算出した。
また、本発明において、芯材の平均一次粒径が、被覆層の平均層厚に対して、1倍以上50倍以下であることが好ましく、5倍以上20倍以下であることがより好ましい。このような範囲内であることにより、潜像の精細性が更に良好となる。また、被覆層の平均層厚は、5nm以上であることがより好ましい。
本発明において、金属酸化物粒子の表面をシランカップリング剤などで処理してもよい。
本発明において、導電層の全体積に占める、金属酸化物粒子の含有量が、20体積%以上50体積%以下であることが好ましい。金属酸化物粒子の含有量が、20体積%以上であると、粒子同士の距離が近くなり、導電層の体積抵抗率が低くなりやすくなり、金属酸化物粒子の含有量が、50体積%以下であると、粒子同士の距離は遠くなり、粒子同士が接した部分が生じにくくなる。従ってそういった粒子同士が接しにくくなることにより、局所的に導電層の体積抵抗率が低くなることがないため、電子写真感光体にリークが発生しにくくなる。更に、導電層の全体積に占める、金属酸化物粒子の含有量が、30体積%以上45体積%以下であることがより好ましい。
本発明の導電層は、上記金属酸化物粒子以外に、別の導電性粒子を含有してもよい。別の導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどが挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ビスマスなどが挙げられる。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などが挙げられる。
別の導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の表面をシランカップリング剤などで処理したり、金属酸化物にリンやアルミニウムなど元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
また、別の導電性粒子は、芯材と、芯材を被覆する被覆層とを有する積層構成であってもよい。芯材としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。被覆層としては、酸化スズなどの金属酸化物が挙げられる。
本発明の酸化チタン以外の導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その体積平均粒径が、1nm以上500nm以下であることが好ましく、3nm以上400nm以下であることがより好ましい。
結着材料としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。
また、導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子などを更に含有してもよい。
また、導電層は、更に、電子受容性物質を含有しても良い。電子受容性物質を含有することで、繰り返し使用時の明部電位の変動を更に抑制することが可能である。
電子受容性物質としては、キノン化合物、アントラキノン化合物、フタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物、トリフェニルメタン化合物、などが挙げられる。
また、導電層は、サリチル酸誘導体などの添加剤を更に含有しても良い。
導電層の平均膜厚は、0.5μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上40μm以下であることがより好ましく、5μm以上35μm以下であることが特に好ましい。
本発明において、明度は、L*a*b*表色系(CIE:1976)における明度L*を示す。本発明の金属酸化物粒子の明度および導電層の明度は、分光濃度計や分光測色計等によって測定することが可能である。
本発明では、分光濃度計(X-Rite社製、X-Rite939)を用いてL*a*b*表色系(CIE:1976)における明度L*を測定した。
本発明において、金属酸化物粒子の明度は60以上であることが好ましい。金属酸化物粒子の明度が60以上であると、導電層の明度を60以上とすることが容易となる。導電層の明度を高めるためには、金属酸化物粒子の明度が70以上であるとより好ましく、金属酸化物粒子の明度が80以上であると更に好ましい。
本発明において、導電層の明度は、60以上であることが好ましい。導電層の明度が60以上であると、良好な初期感度の高さを有する電子写真感光体を得ることが可能となる。更に良好な初期感度の高さとするためには、導電層の明度が70以上であることが好ましく、導電層の明度が80以上であることが更に好ましい。
酸化チタン粒子の導電性能と明度には相関関係があることから、必要な導電性能を得られる範囲において、出来るだけ高い明度となるように粒子を設計することで、良好な初期感度の高さと導電性能とを高い次元で両立することが可能となる。
本発明において、導電層の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下であることが好ましい。導電層の体積抵抗率が1.0×1013Ω・cm以下であれば、画像形成時に電荷の流れが滞りにくくなり、残留電位が上昇しにくくなり、明部電位の変動がより生じにくくなる。一方、導電層の体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であれば、電子写真感光体の帯電時に導電層中を流れる電荷の量が多くなりすぎにくく、リークが発生しにくくなる。更には、導電層の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上1.0×1012Ω・cm以下であることがより好ましい。
図2及び図3を用いて、電子写真感光体の導電層の体積抵抗率を測定する方法を説明する。図2は、導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための上面図であり、図3は、導電層の体積抵抗率の測定方法を説明するための断面図である。
導電層の体積抵抗率は、常温常湿(温度23℃/相対湿度50%)環境下において測定する。導電層202の表面に銅製テープ203(住友スリーエム製、型番No.1181)を貼り、これを導電層202の表面側の電極とする。また、支持体201を導電層202の裏面側の電極とする。銅製テープ203と支持体201との間に電圧を印加するための電源206、及び、銅製テープ203と支持体201との間を流れる電流を測定するための電流測定機器207をそれぞれ設置する。また、銅製テープ203に電圧を印加するため、銅製テープ203の上に銅線204を載せ、銅線204が銅製テープ203から外れないように銅線204の上から銅製テープ203と同様の銅製テープ205を貼り、銅製テープ203に銅線204を固定する。銅製テープ203には、銅線204を用いて電圧を印加する。
銅製テープ203と支持体201との間に電圧を印加しないときのバックグラウンド電流値をI(A)とし、直流電圧(直流成分)のみの電圧を-1V印加したときの電流値をI(A)とし、導電層202の膜厚d(cm)、導電層202の表面側の電極(銅製テープ203)の面積をS(cm)とするとき、数式[ρ=1/(I-I)×S/d]で算出される値を導電層202の体積抵抗率ρ(Ω・cm)とする。
この測定では、絶対値で1×10-6A以下という微小な電流量を測定するため、電流測定機器207としては、微小電流の測定が可能な機器を用いて行うことが好ましい。そのような機器としては、例えば、ヒューレットパッカード製のpAメーター4140Bなどが挙げられる。尚、導電層の体積抵抗率は、支持体上に導電層のみを形成した状態で測定しても、電子写真感光体から導電層上の各層(感光層など)を剥離して支持体上に導電層のみを残した状態で測定しても、同様の値を示す。
本発明において、粒子の粉体としての体積抵抗率(粉体抵抗率)は、1.0×10Ω・cm以上1.0×10Ω・cm以下であることが好ましい。粉体抵抗率がこの範囲内であると、上述の好ましい体積抵抗率の範囲となる導電層を得ることが容易となる。更には、粒子の粉体抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上1.0×10Ω・cm以下であることがより好ましい。尚、本発明において、粒子の粉体抵抗率は、常温常湿(温度23℃/相対湿度50%)環境下において測定する。本発明においては、測定装置として、三菱化学製の抵抗率計ロレスタGPを用いた。測定対象の本発明の粒子は、500kg/cmの圧力で固めて、ペレット状の測定用サンプルにし、印加電圧は100Vとした。
導電層は、上述の各材料及び溶剤を含有する導電層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。導電層用塗布液中で導電性粒子を分散させるための分散方法としては、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。分散により調製した導電層用塗布液に対しては、導電層用塗布液として不必要なものを除去するための濾過を行ってもよい。
<下引き層>
本発明において、導電層の上に、下引き層を設けてもよい。下引き層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。
下引き層は、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層を形成してもよい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。
重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素-炭素二重結合基などが挙げられる。
また、下引き層は、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子などを更に含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。
電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上述の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。
金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。
また、下引き層は、添加剤を更に含有してもよい。
下引き層の平均膜厚は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上40μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
下引き層は、上述の各材料及び溶剤を含有する下引き層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥及び/又は硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
<感光層>
電子写真感光体の感光層は、主に、(1)積層型感光層と、(2)単層型感光層とに分類される。(1)積層型感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、を有する。(2)単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する感光層を有する。
(1)積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
(1-1)電荷発生層
電荷発生層は、電荷発生物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層の全質量に対して、40質量%以上85質量%以下であることが好ましく、60質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルブチラール樹脂がより好ましい。
また、電荷発生層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を更に含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、などが挙げられる。
電荷発生層の平均膜厚は、0.1μm以上1μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.4μm以下であることがより好ましい。
電荷発生層は、上述の各材料及び溶剤を含有する電荷発生層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
(1-2)電荷輸送層
電荷輸送層は、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
電荷輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有量は、電荷輸送層の全質量に対して、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。
電荷輸送物質と樹脂との含有量比(質量比)は、4:10~20:10が好ましく、5:10~12:10がより好ましい。
また、電荷輸送層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
電荷輸送層の平均膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、8μm以上40μm以下であることがより好ましく、9μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
電荷輸送層は、上述の各材料及び溶剤を含有する電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤または芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
(2)単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、上記「(1)積層型感光層」における材料の例示と同様である。
<保護層>
本発明において、感光層の上に、保護層を設けてもよい。保護層を設けることで、耐久性を向上することができる。
保護層は、導電性粒子及び/又は電荷輸送物質と、樹脂とを含有することが好ましい。導電性粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。
電荷輸送物質としては、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
また、保護層は、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーとして、電荷輸送能を有する材料を用いてもよい。
保護層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤、などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
保護層の平均膜厚は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上7μm以下であることがより好ましい。
保護層は、上述の各材料及び溶剤を含有する保護層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥及び/又は硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。
[プロセスカートリッジ、電子写真装置]
本発明のプロセスカートリッジは、これまで述べてきた電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
また、本発明の電子写真装置は、これまで述べてきた電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする。
図1に、電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成の一例を示す。
1は円筒状の電子写真感光体であり、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。電子写真感光体1の表面は、帯電手段3により、正又は負の所定電位に帯電される。尚、図においては、ローラ型帯電部材によるローラ帯電方式を示しているが、コロナ帯電方式、近接帯電方式、注入帯電方式などの帯電方式を採用してもよい。帯電された電子写真感光体1の表面には、露光手段(不図示)から露光光4が照射され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成された静電潜像は、現像手段5内に収容されたトナーで現像され、電子写真感光体1の表面にはトナー像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成されたトナー像は、転写手段6により、転写材7に転写される。トナー像が転写された転写材7は、定着手段8へ搬送され、トナー像の定着処理を受け、電子写真装置の外へプリントアウトされる。電子写真装置は、転写後の電子写真感光体1の表面に残ったトナーなどの付着物を除去するための、クリーニング手段9を有していてもよい。また、クリーニング手段を別途設けず、上記付着物を現像手段などで除去する、所謂、クリーナーレスシステムを用いてもよい。電子写真装置は、電子写真感光体1の表面を、前露光手段(不図示)からの前露光光10により除電処理する除電機構を有していてもよい。また、本発明のプロセスカートリッジ11を電子写真装置本体に着脱するために、レールなどの案内手段12を設けてもよい。
本発明の電子写真感光体は、レーザービームプリンター、LEDプリンター、複写機、ファクシミリ、及び、これらの複合機などに用いることができる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。尚、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
[金属酸化物粒子の製造]
(金属酸化物粒子1)
芯材の二酸化チタンは公知の硫酸法で製造することができる。即ち、硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させメタチタン酸スラリーを作製し、該メタチタン酸スラリーを脱水焼成して得られる。
芯材粒子として、平均一次粒径が200nmのアナターゼ型酸化チタン粒子を使用した。チタンをTiO換算で33.7g、ニオブをNb換算で2.9g含有するチタンニオブ硫酸溶液を調製した。芯材粒子100gを純水に分散して1Lの懸濁液とし、60℃に加温した。チタンニオブ硫酸溶液と10mol/L水酸化ナトリウム溶液とを懸濁液のpHが2~3になるように3時間かけて滴下した。全量滴下後、pHを中性付近に調整し、凝集剤を添加して固形分を沈降させた。上澄みを除去し、残部をろ過、その残渣を洗浄し、110℃で乾燥し、凝集剤由来の有機物をC換算で0.1wt%含有する中間体を得た。この中間体を窒素ガス中800℃で1時間焼成を行って、金属酸化物粒子1を作製した。
(金属酸化物粒子2~23およびC~C8)
金属酸化物粒子1の製造において、用いる芯材及び被覆時の条件を表1に示すように変更した以外は金属酸化物粒子1と同様にして、表1に示すように金属酸化物粒子2~23およびC~C8の粉末を得た。
Figure 0007319858000001
[導電層用塗布液の調製]
(導電層用塗布液1)
結着材料としてのフェノール樹脂(フェノール樹脂のモノマー/オリゴマー)(商品名:プライオーフェンJ-325、DIC製、樹脂固形分:60%、硬化後の密度:1.3g/cm)80部を、溶剤としての1-メトキシ-2-プロパノール60部に溶解させて溶液を得た。
この溶液に金属酸化物粒子1を100部加え、これを分散媒体として平均粒径1.0mmのガラスビーズ200部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で2時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。ガラスビーズを取り除いた後の分散液を、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過した。加圧ろ過後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.015部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:KMP-590、信越化学工業製、平均粒径:2μm、密度:1.3g/cm)15部を添加して攪拌することによって、導電層用塗布液1を調製した。
(導電層用塗布液2~18、23~26、28、30~32およびC~C8)
導電層用塗布液1の調製の際に用いた金属酸化物粒子の種類、量(部数)を、それぞれ表2に示すようにした以外は、導電層用塗布液1の調製と同様の操作で、導電層用塗布液2~18、23~26、28、30~32およびC~C8を調製した。
(導電層用塗布液19)
導電層用塗布液1の調製の際に、回転数1000rpmの条件で1時間分散処理を行った以外は、導電層用塗布液1の調製と同様の操作で、導電層用塗布液19を調製した。
(導電層用塗布液20)
導電層用塗布液1の調製の際に、回転数2000rpmの条件で3時間分散処理を行った以外は、導電層用塗布液1の調製と同様の操作で、導電層用塗布液20を調製した。
(導電層用塗布液21)
導電層用塗布液1の調製の際に、回転数2000rpmの条件で6時間分散処理を行った以外は、導電層用塗布液1の調製と同様の操作で、導電層用塗布液21を調製した。
(導電層用塗布液22)
導電層用塗布液1の調製の際に、回転数2000rpmの条件で10時間分散処理を行った以外は、導電層用塗布液1の調製と同様の操作で、導電層用塗布液22を調製した。
(導電層用塗布液27)
導電層用塗布液1の調製の際に、表面粗さ付与材を添加しなかった以外は、導電層用塗布液1の調製と同様の操作で、導電層用塗布液27を調製した。
(導電層用塗布液29)
結着材料としてのとしてのブチラール樹脂(商品名:BM-1、積水化学工業製)15部、及び、ブロック化イソシアネート樹脂(商品名:TPA-B80E、80%溶液、旭化成製)15部を、メチルエチルケトン45部/1-ブタノール85部の混合溶剤に溶解させて溶液を得た。この溶液に金属酸化物粒子1を70部加え、これを分散媒体として平均粒径1.0mmのガラスビーズ120部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で4時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。ガラスビーズを取り除いた後の分散液を、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過した。加圧ろ過後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.015部、及び、表面粗さ付与材として架橋型のポリメチルメタクリレート(PMMA)粒子(商品名:テクポリマーSSX-102、積水化成品工業製、平均一次粒径:2.5μm、密度:1.2g/cm)5部を添加して攪拌することによって、導電層用塗布液29を調製した。
(導電層用塗布液33)
導電層用塗布液29の調製の際に用いた金属酸化物粒子の種類を、金属酸化物粒子16とした以外は、導電層用塗布液29の調製と同様の操作で、導電層用塗布液33を調製した。
(導電層用塗布液34)
導電層用塗布液33の調製の際に、金属酸化物粒子16と共にアリザリン(東京化成工業(株)製)1部を加えた以外は、導電層用塗布液29の調製と同様の操作で、導電層用塗布液34を調製した。
(導電層用塗布液35)
導電層用塗布液33の調製の際に、金属酸化物粒子16と共に2-ヒドロキシ安息香酸(東京化成工業(株)製)1部を加えた以外は、導電層用塗布液29の調製と同様の操作で、導電層用塗布液35を調製した。
Figure 0007319858000002
<電子写真感光体の製造>
(電子写真感光体1)
押し出し工程及び引き抜き工程を含む製造方法により製造された、長さ257mm、直径24mmのアルミニウムシリンダー(JIS-A3003、アルミニウム合金)を支持体とした。
常温常湿(23℃/50%RH)環境下で、導電層用塗布液1を支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を30分間150℃で乾燥及び熱硬化させることによって、膜厚が20μmの導電層を形成した。導電層の体積抵抗率を前述の方法で測定したところ、1×10Ω・cmであった。
次に、N-メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF-30T、ナガセケムテックス製)4.5部及び共重合ナイロン樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ製)1.5部を、メタノール65部/n-ブタノール30部の混合溶剤に溶解させることによって下引き層用塗布液1を調製した。この下引き層用塗布液1を導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を6分間70℃で乾燥させることによって、膜厚が0.85μmの下引き層を形成した。
次に、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.5°、9.9°、16.3°、18.6°、25.1°及び28.3°に強いピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶(電荷発生物質)10部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX-1、積水化学工業製)5部及びシクロヘキサノン250部を、直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、分散処理時間:3時間の条件で分散処理を行い、次に、酢酸エチル250部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を10分間100℃で乾燥させることによって、膜厚が0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、下記式(CT-1)で示されるアミン化合物(電荷輸送物質)6.0部と、下記式(CT-2)で示されるアミン化合物(電荷輸送物質)2.0部と、ビスフェノールZ型のポリカーボネート(商品名:Z400、三菱エンジニアリングプラスチックス製)10部、並びに、下記式(B-1)で示される繰り返し構造単位及び下記式(B-2)で示される繰り返し構造単位を有し、下記式(B-3)で示される末端構造を有するシロキサン変性ポリカーボネート((B-1):(B-2)=95:5(モル比))0.36部と、をo-キシレン60部/ジメトキシメタン40部/安息香酸メチル2.7部の混合溶剤に溶解させることによって、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を30分間125℃で乾燥させることによって、膜厚が12.0μmの電荷輸送層を形成した。
Figure 0007319858000003
Figure 0007319858000004
Figure 0007319858000005
以上のようにして、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体1を製造した。
(電子写真感光体2~25、27~32、34~36およびC~C8)
電子写真感光体の製造の際に用いた導電層用塗布液を、導電層用塗布液1から、それぞれ導電層用塗布液2~25、27~32、34~36およびC~C8に変更し、更に、導電層の膜厚を表3に示すように変更した以外は、電子写真感光体1の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体2~25、27~32、34~36およびC~C8を製造した。導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体26)
電子写真感光体の製造において、下引き層を有さなかった以外は、電子写真感光体1の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体26を製造した。
導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体33および38~40)
電子写真感光体の製造の際に用いた導電層用塗布液を、導電層用塗布液1から、それぞれ導電層用塗布液29および33~35に変更した。また、塗膜の乾燥及び熱硬化の温度を170℃に変更した以外は、電子写真感光体1の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体33および38~40を製造した。導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体37)
電子写真感光体の製造において、下引き層を有さなかった以外は、電子写真感光体16の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体37を製造した。
導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体41)
電子写真感光体の製造において、電荷発生層に用いる電荷発生物質を、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の27.3°にピークを有するY型オキシチタニウムフタロシアニン結晶に変更した以外は、電子写真感光体38の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体41を製造した。
導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体42)
電子写真感光体の製造において、電荷発生層に用いる電荷発生物質を、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の27.3°にピークを有するY型オキシチタニウムフタロシアニン結晶に変更した以外は、電子写真感光体39の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体42を製造した。
導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体43)
電子写真感光体の製造において、電荷発生層に用いる電荷発生物質を、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の27.3°にピークを有するY型オキシチタニウムフタロシアニン結晶に変更した以外は、電子写真感光体40の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体43を製造した。
導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体44)
電子写真感光体の製造において、下引き層の製造を、以下のように変更した以外は、電子写真感光体1の製造と同様の操作で、電荷輸送層が表面層である電子写真感光体44を製造した。
平均一次粒子径50nmのルチル型酸化チタン粒子100部をトルエン500部と攪拌混合し、ビニルトリメトキシシラン35部を添加し、8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、ビニルトリメトキシシランで表面処理されたルチル型酸化チタン粒子を得た。
N-メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF-30T、ナガセケムテックス製)4.5部、共重合ナイロン樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ製)1.5部、上記手順で得たビニルトリメトキシシランで表面処理されたルチル型酸化チタン粒子18部、メタノール65部、n-ブタノール30部に、直径1mmのガラスビーズ120部を加え、6時間ペイントシェーカーを用いて分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除き、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、下引き層用塗布液2を調整した。この下引き層用塗布液2を導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を10分間100℃で乾燥させることによって、膜厚が2.0μmの下引き層を形成した。
導電層の体積抵抗率は、電子写真感光体1と同様にして測定した。結果を表3に示す。
(電子写真感光体の導電層の分析)
上記で製造した電子写真感光体から、5mm四方の切片を5つ切り出し、その後、それぞれの切片の電荷輸送層及び電荷発生層をクロロベンゼン、メチルエチルケトン及びメタノールで拭き取り、導電層を露出させた。このようにして、観察用サンプル片を各電子写真感光体につき5つずつ用意した。
先ず、各電子写真感光体について、それぞれ1つのサンプル片を用いて、集束イオンビーム加工観察装置(商品名:FB-2000A、日立ハイテクマニファクチャ&サービス製)を用い、FIB-μサンプリング法により、導電層を厚み:150nmに薄片化し、電界放出型電子顕微鏡(HRTEM)(商品名:JEM-2100F、日本電子製)及びエネルギー分散形X線分析装置(EDX)(商品名:JED-2300T、日本電子製)を用い、導電層の組成分析を行った。なお、EDXの測定条件は、加速電圧:200kV、ビーム径:1.0nmである。
得られたEDX像から、金属酸化物粒子100個の個々の粒子に関し、芯材の直径と被覆層の層厚を求め、それらの算術平均から芯材の平均一次粒径と被覆層の平均層厚の比率を算出した。
次に、各電子写真感光体について、それぞれ残りの4つのサンプル片を用いて、FIB-SEMのSlice&Viewで導電層の2μm×2μm×2μmの3次元化を行った。FIB-SEMのSlice&Viewのコントラストの違いから、導電層の全体積に占める、粒子の含有量を算出した。本実施例においては、Slice&Viewの条件は以下のようにした。
分析用試料加工:FIB法
加工及び観察装置:SII/Zeiss製NVision40
スライス間隔:10nm
観察条件:
加速電圧:1.0kV
試料傾斜:54°
WD:5mm
検出器:BSE検出器
アパーチャー:60μm、high current
ABC:ON
画像解像度:1.25nm/pixel
解析領域は縦2μm×横2μmで行い、断面ごとの情報を積算し、縦2μm×横2μm×厚み2μm(8μm)当たりの体積Vを求める。また、測定環境は、温度:23℃、圧力:1×10-4Paである。なお、加工及び観察装置としては、FEI製のStrata400S(試料傾斜:52°)を用いることもできる。また、断面ごとの情報は、特定した本発明の金属酸化物粒子又は比較例に用いた金属酸化物粒子の面積を画像解析して得た。画像解析は、画像処理ソフト:Media Cybernetics製、Image-Pro Plusを用いて行った。
得られた情報を基に、4つのサンプル片のそれぞれにおいて、2μm×2μm×2μmの体積(単位体積:8μm)中の本発明の金属酸化物粒子又は比較例に用いた金属酸化物粒子の体積Vを求めた。そして、(Vμm/8μm×100)を算出した。4つのサンプル片における(Vμm/8μm×100)の値の平均値を、導電層の全体積に対する導電層中の本発明の金属酸化物粒子又は比較例に用いた金属酸化物粒子の含有量[体積%]とした。結果を表3に示す。
Figure 0007319858000006
[評価]
(初期感度の評価、および、繰り返し使用時の明部電位の変動の抑制効果の評価)
上記で製造した電子写真感光体をそれぞれヒューレットパッカード製のレーザービームプリンターColor LaserJet Enterprise M552に装着して、温度23℃/相対湿度50%の環境下にて通紙耐久試験を行った。通紙耐久試験では、印字率2%の文字画像をレター紙に1枚ずつ出力する間欠モードでプリント操作を行い、10,000枚の画像出力を行った。そして、通紙耐久試験開始時並びに10,000枚画像出力終了に、露光時の電位(明部電位)を測定した。電位測定は、黒ベタ画像を1枚用い、帯電電位(暗部電位)が-500V、像露光光量が電子写真感光体表面で0.4μJ/cmとなるようにプリンターを改造して行った。初期(通紙耐久試験開始時)の明部電位(初期感度)をVL、10,000枚画像出力終了後の明部電位をVL’とした。そして、10,000枚画像出力終了後の明部電位VL’と初期の明部電位VLとの差である明部電位変動量ΔVL(=|VL’|-|VL|)を求めた。結果を表4に示す。
Figure 0007319858000007
1 電子写真感光体
2 軸
3 帯電手段
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 転写材
8 定着手段
9 クリーニング手段
10 前露光光
11 プロセスカートリッジ
12 案内手段

Claims (11)

  1. 支持体と、導電層と、感光層と、をこの順に有する電子写真感光体であって、
    該導電層が、結着材料及び金属酸化物粒子を含有し、
    該金属酸化物粒子が、酸化チタンを含有する芯材と、該芯材を被覆し酸化チタンを含有する被覆層とを有し、
    該金属酸化物粒子の酸素欠損率をA、該芯材の酸素欠損率をB、該被覆層の酸素欠損率をCとしたときに下記式(1)および式(2)を満足することを特徴とする電子写真感光体。
    A≦2% (1)
    10×B<C (2)
  2. 前記芯材に含まれる金属元素のうち、98原子%以上がチタン元素である請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記金属酸化物粒子に含まれる金属元素のうち、90原子%以上がチタン元素である請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記導電層の明度が60以上である請求項1乃至3の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  5. 前記導電層の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下である請求項1乃至4の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  6. 前記導電層の全体積に占める、前記金属酸化物粒子の含有量が、20体積%以上50体積%以下である請求項1乃至5の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  7. 前記芯材の平均一次粒径が、前記被覆層の平均層厚に対して、1倍以上50倍以下である請求項1乃至6の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  8. 前記被覆層に含まれる金属元素のうち、ニオブ元素又はタンタル元素の含有量が0.5原子%以下である請求項1乃至7の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  9. 前記導電層において、更に電子受容性物質を含有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の電子写真感光体。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段と、を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  11. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする電子写真装置。
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