以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
(電子写真感光体及びその製造方法)
図1は、本発明の電子写真感光体の第1実施形態を示す模式断面図である。図1に示した電子写真感光体100は、いわゆる機能分離型感光体(又は積層型感光体)であり、導電性支持体3上に、下引層4、電荷発生層1、電荷輸送層2及び保護層5が順次積層された構造を有するものである。電子写真感光体100においては、電荷発生層1、電荷輸送層2及び保護層5により感光層6が構成されている。そして、電子写真感光体100において、導電性支持体3から最も遠い側に位置する最表面層は保護層5であり、後述するように、保護層5は、架橋構造を有する樹脂と微粒子とを含有し、該保護層5における導電性支持体3と反対側の面F1の十点平均表面粗さRz(μm)と微粒子の体積平均粒径D(μm)とが上記式(I)及び(II)の条件を同時に満たしている。
以下、電子写真感光体100を構成する各要素について説明する。
まず、導電性支持体3について説明する。導電性支持体3としては、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等の金属又は合金を用いた金属板、金属ドラム、金属ベルト、あるいは導電性ポリマー、酸化インジウム等の導電性化合物やアルミニウム、パラジウム、金等の金属又は合金を塗布、蒸着、あるいはラミネートした紙、プラスチックフィルム、ベルト等が挙げられる。
また、電子写真感光体100がレーザープリンターに使用される場合、レーザー光を照射する際に生じる干渉縞を防止するために、導電性支持体3表面は、中心線平均粗さRaが0.04〜0.5μmとなるように粗面化することが好ましい。粗面化の方法としては、研磨剤を水に懸濁させて導電性支持体3に吹き付けることによって行う湿式ホーニング、回転する砥石に導電性支持体3を圧接し、連続的に研削加工を行うセンタレス研削、陽極酸化などが好ましい。Raが0.04μm未満であると、鏡面に近くなるため干渉防止効果が不十分となる傾向にあり、Raが0.5μmを超えると、画質が粗くなる傾向にある。なお、非干渉光を光源に用いる場合には、干渉縞防止のための粗面化は特に必要なく、基材の表面の凹凸による欠陥の発生が防げるため、より長寿命化に適する。
ここで、陽極酸化による粗面化処理は、アルミニウムを陽極として電解質溶液中で陽極酸化することにより、アルミニウム表面に酸化膜を形成する処理である。電解質溶液としては、硫酸溶液、シュウ酸溶液等が挙げられる。しかし、陽極酸化により形成された多孔質陽極酸化膜は、そのままの状態では化学的に活性であり、汚染され易く、環境による抵抗変動も大きい。そこで、陽極酸化膜の微細孔を加圧水蒸気または沸騰水中(ニッケル等の金属塩を加えてもよい)で水和反応による体積膨張でふさぎ、より安定な水和酸化物に変える封孔処理を行うことが好ましい。
陽極酸化膜の膜厚は、0.3〜15μmであることが好ましい。膜厚が0.3μm未満であると、注入に対するバリア性が不十分となる傾向にある。また、膜厚が15μmを超えると、繰り返し使用による残留電位の上昇を招く傾向にある。
また、導電性支持体3には、酸性水溶液による処理又はベーマイト処理を施してもよい。リン酸、クロム酸及びフッ酸からなる酸性処理液による処理は以下のようにして実施される。先ず、酸性処理液を調整する。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、リン酸が10〜11質量%の範囲、クロム酸が3〜5質量%の範囲、フッ酸が0.5〜2質量%の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5〜18質量%の範囲が好ましい。処理温度は42〜48℃が好ましいが、処理温度を高く保つことにより、一層速く、かつ厚い被膜を形成することができる。被膜の膜厚は、0.3〜15μmが好ましい。0.3μm未満であると、注入に対するバリア性が乏しく効果が不十分となる傾向がある。他方、15μmを超えると、繰り返し使用による残留電位の上昇を招く傾向がある。
ベーマイト処理は、90〜100℃の純水中に5〜60分間浸漬すること、又は90〜120℃の加熱水蒸気に5〜60分間接触させることにより行うことができる。被膜の膜厚は、0.1〜5μmが好ましい。これをさらにアジピン酸、硼酸、硼酸塩、燐酸塩、フタル酸塩、マレイン酸塩、安息香酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩等の被膜溶解性の低い電解質溶液を用いて陽極酸化処理してもよい。
次に、下引層4について説明する。下引層4は、例えば、有機金属化合物及び結着樹脂を含有して構成される。
有機金属化合物としては、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物、ジルコニウムカップリング剤等の有機ジルコニウム化合物、チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、チタネートカップリング剤等の有機チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムカップリング剤等の有機アルミニウム化合物のほか、アンチモンアルコキシド化合物、ゲルマニウムアルコキシド化合物、インジウムアルコキシド化合物、インジウムキレート化合物、マンガンアルコキシド化合物、マンガンキレート化合物、スズアルコキシド化合物、スズキレート化合物、アルミニウムシリコンアルコキシド化合物、アルミニウムチタンアルコキシド化合物、アルミニウムジルコニウムアルコキシド化合物等が挙げられる。有機金属化合物としては、特に、有機ジルコニウム化合物、有機チタニル化合物、有機アルミニウム化合物は、残留電位が低く良好な電子写真特性を示すため、好ましく使用される。
結着樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレノキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリイミド、カゼイン、ゼラチン、ポリエチレン、ポリエステル、フェノール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリウレタン、ポリグルタミン酸、ポリアクリル酸等の公知の結着樹脂を用いることができる。これらの混合割合は、必要に応じて適宜設定することができる。
また、下引層4には、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス−2−メトキシエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−2−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプロプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、β−3,4−エポキシシクロヘキシルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤を含有させることもできる。
また、下引層4中には、電子輸送性顔料を混合/分散することもできる。電子輸送性顔料としては、特開昭47−30330号公報に記載のペリレン顔料、ビスベンズイミダゾールペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料等の有機顔料、また、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ハロゲン原子等の電子吸引性の置換基を有するビスアゾ顔料やフタロシアニン顔料等の有機顔料、酸化亜鉛、酸化チタン等の無機顔料が上げられる。これらの顔料の中ではペリレン顔料、ビスベンズイミダゾールペリレン顔料と多環キノン顔料、酸化亜鉛、酸化チタンが、電子移動性が高いので好ましく使用される。
また、これらの顔料の表面は、分散性、電荷輸送性を制御する目的で上記カップリング剤や、結着樹脂等で表面処理しても良い。電子輸送性顔料は多すぎると下引層の強度を低下させ、塗膜欠陥を生じる原因となるため、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下で使用される。
下引層4中には、電気特性の向上や光散乱性の向上等の目的により、各種の有機化合物の微粉末若しくは無機化合物の微粉末を添加することができる。特に、酸化チタン、酸化亜鉛、亜鉛華、硫化亜鉛、鉛白、リトポン等の白色顔料やアルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の体質顔料としての無機顔料やポリテトラフルオロエチレン樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子等が有効である。添加微粉末の粒径は、0.01〜2μmのものが好ましい。微粉末は必要に応じて添加されるが、その添加量は下引層4の固形分の総質量に対して、質量比で10〜90質量%であることが好ましく、30〜80質量%であることがより好ましい。
また、下引層4中には、電子輸送性物質、電子輸送性顔料等を含有させることも低残留電位化や環境安定性の観点から有効である。
下引層4は、上記各構成材料を含有する下引層形成用塗布液を用いて形成される。
下引層形成用塗布液の混合/分散方法は、ボールミル、ロールミル、サンドミル、アトライター、超音波等を用いる常法が適用される。混合/分散は有機溶剤中で行われるが、有機溶剤としては、有期金属化合物や結着樹脂を溶解し、また、電子輸送性顔料を混合/分散したときにゲル化や凝集を起こさないものであればよい。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−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、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
また、下引層4を設けるときに用いる塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
塗布後、塗膜を乾燥させて下引層を得るが、通常、乾燥は溶剤を蒸発させ、製膜可能な温度で行われる。特に、酸性溶液処理、ベーマイト処理を行った導電性支持体3は、その欠陥隠蔽力が不十分となり易いため、下引層4を形成することが好ましい。
下引層4の膜厚は、好ましくは0.1〜30μm、より好ましくは0.2〜25μmが適当である。
次に、電荷発生層1について説明する。電荷発生層1は、電荷発生材料を含有して、又は電荷発生材料及び結着樹脂を含有して構成される。
電荷発生材料は、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料等の有機顔料や、三方晶セレン、酸化亜鉛等の無機顔料等既知のもの全て使用することができる。電荷発生材料としては、380nm〜500nmの露光波長の光源を用いる場合には無機顔料が好ましく、700nm〜800nmの露光波長の光源を用いる場合には、金属及び無金属フタロシアニン顔料が好ましい。その中でも、特開平5−263007号公報及び特開平5−279591号公報に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン、特開平5−98181号公報に開示されたクロロガリウムフタロシアニン、特開平5−140472号公報及び特開平5−140473号公報に開示されたジクロロスズフタロシアニン、又は特開平4−189873号公報及び特開平5−43813号公報に開示されたチタニルフタロシアニンが特に好ましい。
結着樹脂としては、広範な絶縁性樹脂から選択することができる。また、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン、ポリシラン等の有機光導電性ポリマーから選択することもできる。好ましい結着樹脂としては、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Aとフタル酸の重縮合体等)、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の絶縁性樹脂を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。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ることができる。
電荷発生層1は、上記電荷発生材料を用いて蒸着により、又は上記電荷発生材料及び結着樹脂を含有する電荷発生層形成用塗布液を用いて形成される。
電荷発生層形成用塗布液は、電荷発生材料と結着樹脂の配合比(質量比)が、10:1〜1:10であることが好ましい。また、これらを分散させる方法としては、ボールミル分散法、アトライター分散法、サンドミル分散法等の通常の方法を用いることができる。この際、分散によって該の結晶型が変化しない条件が必要とされる。ちなみに、上記の分散法のいずれについても分散前と結晶型が変化していないことが確認されている。
さらに、この分散の際、粒子を好ましくは0.5μm以下、より好ましくは0.3μm以下、さらに好ましくは0.15μm以下の粒子サイズにすることが有効である。
また、これらの分散に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、n−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、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
また、電荷発生層1を設けるときに用いる塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
電荷発生層1の膜厚は、好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.2〜2.0μmである。
次に、電荷輸送層2について説明する。電荷輸送層2は、電荷輸送材料及び結着樹脂を含有して、又は高分子電荷輸送材を含有して構成される。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物が挙げられる。これらの電荷輸送材料は1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、これらに限定されるものではない。
また、電荷輸送材料としては、モビリティーの観点から、下記一般式(1−1)、(1−2)又は(1−3)で表される化合物が好ましい。
上記式(1−1)中、R14は水素原子又はメチル基を示し、n1は1又は2を示す。また、Ar11及びAr12は置換もしくは未置換のアリール基、−C(R18)=C(R19)(R20)、又は、−CH=CH−CH=C(Ar)2を示し、置換基としてはハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、又は炭素数1〜3のアルキル基で置換された置換アミノ基が挙げられる。また、R18、R19、R20は水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、又は、置換もしくは未置換のアリール基を示し、Arは、置換又は未置換のアリール基を示す。
上記式(1−2)中、R15、R15’は同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、を示す。また、R16、R16’、R17及びR17’は同一でも異なってもよく、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜2のアルキル基で置換されたアミノ基、置換もしくは未置換のアリール基、−C(R18)=C(R19)(R20)、又は、−CH=CH−CH=C(Ar)2を示し、R18、R19、R20は水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、又は、置換もしくは未置換のアリール基を示し、Arは、置換もしくは未置換のアリール基を示す。n2及びn3は0〜2の整数を示す。
上記式(1−3)中、R21は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、又は、−CH=CH−CH=C(Ar)2を示す。Arは、置換又は未置換のアリール基を示す。R22及びR23はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜2のアルキル基で置換されたアミノ基、又は置換若しくは未置換のアリール基を示す。
結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、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、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、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、スチレン−アルキッド樹脂や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン、特開平8−176293号公報や特開平8−208820号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材等高分子電荷輸送材を用いることもできる。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ることができる。電荷輸送材料と結着樹脂との配合比(質量比)は10:1〜1:5が好ましい。
また、高分子電荷輸送材を単独で用いることもできる。高分子電荷輸送材としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の電荷輸送性を有する公知のものを用いることができる。特に、特開平8−176293号公報や特開平8−208820号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材は、高い電荷輸送性を有しており、とくに好ましいものである。高分子電荷輸送材はそれだけでも電荷輸送層として使用可能であるが、上記結着樹脂と混合して成膜してもよい。
電荷輸送層2は、上記構成材料を含有する電荷輸送層形成用塗布液を用いて構成される。電荷輸送層形成用塗布液に用いる溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロンゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状若しくは直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、上記各構成材料の分散方法としては、公知の方法を使用できる。
電荷輸送層形成用塗布液を電荷発生層1上に塗布する際の塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
電荷輸送層2の膜厚は、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜30μmである。
次に、電子写真感光体100における最表面層である保護層5について説明する。保護層5は、表面層の磨耗、傷などに対する耐性を持たせ、且つ、トナーの転写効率を上げるために設けられる層である。保護層5は、少なくとも架橋構造を有する樹脂と微粒子とを含む構成を有している。また、保護層5は、電荷輸送材料を更に含有することが好ましい。なお、電荷輸送材料は、架橋構造を有する樹脂と反応し、電荷輸送能を有する構造単位として架橋構造に組み込まれていてもよい。
そして、かかる保護層5は、該保護層5における導電性支持体3と反対側の面F1の十点平均表面粗さをRz(μm)、上記微粒子の体積平均粒径をD(μm)とした場合に、上記十点平均表面粗さRzと上記体積平均粒径Dとが下記式(I)及び(II)の条件を同時に満たす層となっている。
Rz≦1.0 (I)
ln(Rz)≦22D−2.8 (II)
かかる保護層5を備えることにより、電子写真感光体100は、耐磨耗性とクリーニング性とを高水準で両立することができ、長期間にわたって良好な画質を得ることができる。
ここで、上記十点平均表面粗さRz(μm)は、JIS B0601(1994)に準拠して測定される値を示す。なお、測定は、例えば、東京精密社製のSURFCOM575Aを用いて行うことができる。
保護層5に用いられる上記微粒子の材質は特に制限されず、有機、無機の双方を用いることが可能である。また、複数の微粒子を混合して用いることもできる。
無機微粒子としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化セリウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素炭酸カルシウム等が挙げられる。
無機酸化物微粒子としては、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。また、無機酸化物微粒子には、抵抗調整及び分散性改善を目的として、疎水化などの表面処理を行うこともできる。
有機微粒子は、熱可塑性樹脂からなる微粒子と熱硬化性樹脂からなる微粒子とに大別できる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン及びポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリカーボネート等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂;尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂及びポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。
有機微粒子は、上述した樹脂を単独で又は複数の樹脂を混合して用いることで形成することができる。また、有機微粒子の形成時に、ジビニルベンゼン等の架橋成分を同時に用いることにより、硬化樹脂微粒子とすることもできる。
有機微粒子の作製は、例えば、サスペンジョン重合、乳化重合及び懸濁重合等の重合方法を利用して粒状樹脂を製造する方法、モノマーもしくはオリゴマーを貧溶媒中に分散し、架橋反応を行いつつ表面張力により粒状化する方法、低分子成分と架橋剤とを溶融混練などにより混合反応させた後、風力、機械力により所定の粒度に粉砕する方法等を用いて行うことができる。
微粒子は、上述した無機微粒子、無機酸化物微粒子、熱可塑性樹脂からなる微粒子及び熱硬化性樹脂からなる微粒子のいずれであってもよいが、保護層5を形成するための塗布液中で溶剤に溶解しないことが必要であるため、耐溶剤性の観点から無機微粒子、無機酸化物微粒子、又は、熱硬化性樹脂からなる微粒子であることが好ましい。但し、塗布液に用いる溶剤を適切に選択することで、熱可塑性樹脂からなる微粒子を用いることも可能である。
また、微粒子の体積平均粒径Dは、0.008〜1.0μmであることが好ましく、0.01〜0.8μmであることがより好ましい。微粒子の体積平均粒径Dが上記範囲内であることにより、保護層5中での微粒子の分散性が良好なものとなり、保護層5の十点平均表面粗さRzを十分に小さくすることができる。これにより、保護層5は、上記式(I)及び(II)の条件をより確実に満たすことができ、電子写真感光体100は、耐磨耗性とクリーニング性とをより高水準で両立し、より長期間にわたって良好な画質を得ることが可能となる。ここで、微粒子の体積平均粒径Dが0.008μm未満であると、保護層5中での分散性が悪くなり、上記式(II)の条件を満たす保護層5を得ることが困難となる傾向にある。一方、体積平均粒径Dが1.0μmを超えると、保護層5中の分散状態が良好であっても十点平均表面粗さRzが大きくなり、上記式(I)の条件を満たす保護層5を得ることが困難となる傾向にある。
なお、微粒子の平均粒子径D(μm)は、レーザー回折散乱を利用した粒度分析計を用い、イオン交換水や純水で希釈したエマルジョン中の微粒子の粒子径を測定したときの中心粒子径として求めることができる。上記粒度分析計としては、例えばレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(HORIBA LA−910、堀場製作所社製)等を用いることができる。
また、保護層5における微粒子の含有量は、上記式(I)及び(II)の条件を同時に満たす保護層5を形成可能な範囲であれば特に限定されないが、電荷輸送能力及び耐磨耗性の向上を考慮すると、保護層5中の固形分全量を基準として3〜50質量%であることが好ましく、3〜30質量%であることがより好ましい。
保護層5において、架橋構造を有する樹脂としては、架橋構造を形成し得る樹脂であればよく、種々の材料を用いることができるが、電荷輸送能を有する構造単位が組み込まれたものとして、下記一般式(2)、(3)で表わされる化合物及びそれから誘導される構造を有するものが、強度及び安定性に優れるため好ましい。
F−[D−Si(R1)(3−a)Qa]b (2)
[式中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を示し、Dは可とう性を有する2価の基を示し、R1は水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基を示し、Qは加水分解性基を示し、aは1〜3の整数を示し、bは1〜4の整数を示す。]
F−[(X)nR2−ZH]m (3)
[式中、Fは正孔輸送機能を有する化合物から誘導される有機基を示し、R2はアルキレン基を示し、Zは酸素原子、硫黄原子、NH又はCO2を示し、Xは酸素原子又は硫黄原子を示し、nは0又は1を示し、mは1〜4の整数を示す。]
上記一般式(2)、(3)で表わされる化合物のさらに好ましいものとして、有機基Fが特に下記一般式(4)で示されるものを用いたものを挙げることができる。
[式中、Ar
1〜Ar
4はそれぞれ独立に置換又は未置換のアリール基を示し、Ar
5は置換若しくは未置換のアリール基又はアリーレン基を示し、且つAr
1〜Ar
5のうち2〜4個は、上記式(2)で表される化合物における−D−Si(R
1)
(3−a)Q
aで示される部位、又は、上記式(3)で表される化合物における−(X)
nR
2−ZHで示される部位と結合可能な結合手を有する。]
上記一般式(4)におけるAr1〜Ar4は、それぞれ独立に置換又は未置換のアリール基を示し、具体的には、表1に示される構造単位が好ましい。
ここで、Arは、表2から選択される構造単位が好ましい。
また、Z’は、表3から選択される構造単位が好ましい。
ここで、R6は、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基もしくは炭素数1〜4のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、又は、炭素数7〜10のアラルキル基を示す。R7〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基もしくは炭素数1〜4のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7〜10のアラルキル基、又は、ハロゲンを示す。r及びsは0又は1を示し、gおよびhは1〜10の整数、t及びt’は1〜3の整数を示す。また、X1は上記一般式(2)中の−D−Si(R2)(3−a)Qaで表される基、又は、上記一般式(3)中のZ−(R1)p(X)q−で表される基を示す。
Wは、表4に示される構造単位が好ましい。
ここで、iは0〜3の整数を示す。
また、上記一般式(4)中、Ar5は、kが0のときはAr1〜Ar4の説明で例示されたアリール基であることが好ましく、kが1のときはかかるアリール基から所定の水素原子を除いたアリーレン基であることが好ましい。
上記一般式(2)で表される化合物の具体例としては、上記一般式(4)においてAr1〜Ar5、及びkが、以下の表5〜10に示す化合物(2−1)〜(2−61)が挙げられるが、これらにより何ら限定されるものではない。なお、表5〜10中において、Ar1〜Ar5を表わす構造で示されるSは、同じ行の右欄にその構造を示す。また、表5〜10中、Meはメチル基を、Etはエチル基を、iPrはイソプロピル基を表わす。
上記一般式(3)で表わされる化合物の具体例としては、以下の表11〜14に示す化合物(3−1)〜(3−16)を挙げることができる。なお、下記表中、Me又は結合手は記載されているが置換基が記載されていないものはメチル基を、Etはエチル基を示す。
また、保護層5には、保護層5の強度、膜抵抗等の種々の物性をコントロールするために、下記一般式(5)で表わされる化合物を添加することもできる。
Si(R30)(4−c)Qc (5)
上記式(5)中、R30は水素原子、アルキル基又は置換もしくは未置換のアリール基を示し、Qは加水分解性基を示し、cは1〜4の整数を示す。
上記一般式(5)で表わされる化合物の具体例としては以下のようなシランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等の四官能性アルコキシシラン(c=4);メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトシキシラン等の三官能性アルコキシシラン(c=3);ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン等の二官能性アルコキシシラン(c=2);トリメチルメトキシシラン等の1官能アルコキシシラン(c=1)等を挙げることができる。膜の強度を向上させるためには3及び4官能のアルコキシシランが好ましく、可とう性、成膜性を向上させるためには1及び2官能のアルコキシシランが好ましい。
また、主にこれらのカップリング剤より作製されるシリコン系ハードコート剤も用いることができる。市販のハードコート剤としては、KP−85、X−40−9740、X−40−2239(以上、信越シリコーン社製)、及びAY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)等を用いることができる。
また、保護層5には、その強度を高めるために、下記一般式(6)に示すような2つ以上のケイ素原子を有する化合物を用いることも好ましい。
B−(Si(R2)(3−a)Qa)2 (6)
上記式(6)中、Bは2価の有機基を示し、R2は水素原子、アルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を示し、Qは加水分解性基を示し、aは1〜3の整数を示す。
上記一般式(6)で表わされる化合物として具体的には、下記化合物(6−1)〜(6−16)が好ましいものとして挙げることができる。
また、保護層5には、放電ガス耐性、機械強度、耐傷性、粒子分散性、粘度コントロール、トルク低減、磨耗量コントロール、ポットライフの延長などの目的で熱可塑性樹脂を添加してもよい。熱可塑性樹脂としては、アルコール系、ケトン系溶剤に可溶な樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールやアセトアセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルアセタール樹脂などのポリビニルアセタール樹脂(例えば、積水化学社製エスレックB、Kなど)、ポリアミド樹脂、セルロ−ス樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。特に、電気特性上、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂が好ましい。
上記樹脂の分子量は2000〜100000が好ましく、5000〜50000がさらに好ましい。分子量は2000より小さいと所望の効果が得られなくなる傾向があり、100000より大きいと溶解度が低くなり添加量が限られてしまったり、塗布時に製膜不良の原因になったりする傾向がある。添加量は保護層5の固形分全量を基準として1〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がさらに好ましく、5〜20質量%が最も好ましい。添加量が1質量%未満であると所望の効果が得られにくくなる傾向にあり、40質量%を超えると高温高湿下での画像ボケが発生しやすくなる傾向にある。また、これらの樹脂は単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
また、ポットライフの延長、膜特性のコントロール、トルク低減のため、保護層5には下記一般式(7)で表される繰り返し構造単位を持つ環状化合物又はその誘導体のうちの少なくとも一種を含有させることが好ましい。
上記式(7)中、A1及びA2はそれぞれ独立に1価の有機基を示す。
上記一般式(7)で示される繰り返し構造単位を持つ環状化合物としては、市販の環状シロキサンを挙げることができる。具体的には、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン等の環状ジメチルシクロシロキサン類、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン等の環状メチルフェニルシクロシロキサン類、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン等の環状フェニルシクロシロキサン類、3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)メチルシクロトリシロキサン等のフッ素原子含有シクロシロキサン類、メチルヒドロシロキサン混合物、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、フェニルヒドロシクロシロキサン等のヒドロシリル基含有シクロシロキサン類、ペンタビニルペンタメチルシクロペンタシロキサン等のビニル基含有シクロシロキサン類等の環状のシロキサン等を挙げることができる。これらの環状シロキサン化合物は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
また、保護層5には、可塑剤、表面改質剤、酸化防止剤、光劣化防止剤等の添加剤を使用することもできる。可塑剤としては、例えば、ビフェニル、塩化ビフェニル、ターフェニル、ジブチルフタレート、ジエチレングリコールフタレート、ジオクチルフタレート、トリフェニル燐酸、メチルナフタレン、ベンゾフェノン、塩素化パラフィン、ポリプロピレン、ポリスチレン、各種フルオロ炭化水素等が挙げられる。保護層5にはヒンダートフェノール、ヒンダートアミン、チオエーテル又はホスファイト部分構造を持つ酸化防止剤を添加することができ、環境変動時の電位安定性・画質の向上に効果的である。
酸化防止剤としては以下のような化合物が挙げられる。例えば、ヒンダートフェノール系としては、「Sumilizer BHT−R」、「Sumilizer MDP−S」、「Sumilizer BBM−S」、「Sumilizer WX−R」、「Sumilizer NW」、「Sumilizer BP−76」、「Sumilizer BP−101」、「Sumilizer GA−80」、「Sumilizer GM」、「Sumilizer GS」以上住友化学社製、「IRGANOX1010」、「IRGANOX1035」、「IRGANOX1076」、「IRGANOX1098」、「IRGANOX1135」、「IRGANOX1141」、「IRGANOX1222」、「IRGANOX1330」、「IRGANOX1425WL」、「IRGANOX1520L」、「IRGANOX245」、「IRGANOX259」、「IRGANOX3114」、「IRGANOX3790」、「IRGANOX5057」、「IRGANOX565」以上チバスペシャリティーケミカルズ社製、「アデカスタブAO−20」、「アデカスタブAO−30」、「アデカスタブAO−40」、「アデカスタブAO−50」、「アデカスタブAO−60」、「アデカスタブAO−70」、「アデカスタブAO−80」、「アデカスタブAO−330」以上旭電化製。ヒンダートアミン系としては、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS770」、「サノールLS744」、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」、「スミライザーTPS」、チオエーテル系としては、「スミライザーTP−D」、ホスファイト系としては、「マーク2112」、「マークPEP・8」、「マークPEP・24G」、「マークPEP・36」、「マーク329K」、「マークHP・10」が挙げられ、特にヒンダートフェノール、ヒンダートアミン系酸化防止剤が好ましい。さらに、これらは架橋膜を形成する材料と架橋反応可能な例えばアルコキシシリル基等の置換基で変性してもよい。
保護層5は、上述した各構成材料を含有する保護層形成用塗布液を用いて形成される。
保護層形成用塗布液を調製する際、上記微粒子の分散は、該微粒子を架橋構造を有する樹脂に添加し、分散処理を行うことで達成される。かかる分散処理を行うことで塗布液の調製が行われるが、この分散処理は、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、ダイノミル、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、コロイドミル、ペイントシェーカー等の一般的な分散機を用いて行うことができる。
ここで、保護層形成用塗布液を調製する際の分散条件は、微粒子の分散状態に影響するため、上記式(I)及び(II)の条件を満たす保護層5を形成する上で重要な要素である。分散条件としては、例えば、分散時間、分散温度、塗布液の粘度、分散機の種類、並びに、メディアを用いる場合にはメディアの材質、サイズ及び使用量等が挙げられ、これらの条件を制御することによって、上記式(I)及び(II)の条件を満たす保護層5を形成可能な塗布液を調製することが重要である。
また、保護層形成用塗布液又は保護層形成用塗布液作成時には、触媒を添加又は用いることが好ましい。かかる触媒としては、塩酸、酢酸、リン酸、硫酸等の無機酸、蟻酸、プロピオン酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸等の有機酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アンモニア、トリエチルアミン等のアルカリ触媒が挙げられる。
さらに、以下に示すような系に不溶な固体触媒を用いることもできる。固体触媒としては、アンバーライト15、アンバーライト200C、アンバーリスト15E(以上、ローム・アンド・ハース社製);ダウエックスMWC−1−H、ダウエックス88、ダウエックスHCR−W2(以上、ダウ・ケミカル社製);レバチットSPC−108、レバチットSPC−118(以上、バイエル社製);ダイヤイオンRCP−150H(三菱化成社製);スミカイオンKC−470、デュオライトC26−C、デュオライトC−433、デュオライト−464(以上、住友化学工業社製);ナフィオン−H(デュポン社製)等の陽イオン交換樹脂;アンバーライトIRA−400、アンバーライトIRA−45(以上、ローム・アンド・ハース社製)等の陰イオン交換樹脂;Zr(O3PCH2CH2SO3H)2,Th(O3PCH2CH2COOH)2等のプロトン酸基を含有する基が表面に結合されている無機固体;スルホン酸基を有するポリオルガノシロキサン等のプロトン酸基を含有するポリオルガノシロキサン;コバルトタングステン酸、リンモリブデン酸等のヘテロポリ酸;ニオブ酸、タンタル酸、モリブデン酸等のイソポリ酸;シリカゲル、アルミナ、クロミア、ジルコニア、CaO、MgO等の単元系金属酸化物;シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、ゼオライト類等複合系金属酸化物;酸性白土、活性白土、モンモリロナイト、カオリナイト等の粘土鉱物;LiSO4,MgSO4等の金属硫酸塩;リン酸ジルコニア、リン酸ランタン等の金属リン酸塩;LiNO3,Mn(NO3)2等の金属硝酸塩;シリカゲル上にアミノプロピルトリエトキシシランを反応させて得られた固体等のアミノ基を含有する基が表面に結合されている無機固体;アミノ変性シリコーン樹脂等のアミノ基を含有するポリオルガノシロキサン等が挙げられる。
また、保護層形成用塗布液の調製の際に、光機能性化合物、反応生成物、水、溶剤などに不溶な固体触媒を用いると、塗布液の安定性が向上する傾向にあるため好ましい。系に不溶な固体触媒とは、触媒成分が、架橋構造を有する樹脂を形成するための材料、他の添加剤、水、溶剤等に不溶であれば特に限定されない。これらの固体触媒の使用量は特に制限されないが、加水分解性基を有する化合物の合計100質量部に対して0.1〜100質量部が好ましい。また、これらの固体触媒は、前述の通り、原料化合物、反応生成物、溶剤などに不溶であるため、反応後、常法にしたがって容易に除去することができる。反応温度及び反応時間は原料化合物や固体触媒の種類及び使用量に応じて適宜選択されるものであるが、反応温度は通常0〜100℃、好ましくは10〜70℃、より好ましくは15〜50℃であり、反応時間は好ましくは10分〜100時間である。反応時間が上記上限値を超えるとゲル化が起こりやすくなる傾向にある。
保護層形成用塗布液の調製の際に、系に不溶な触媒を用いた場合は、強度、液保存安定性などを向上させる目的で、さらに系に溶解する触媒を併用することが好ましい。そのような触媒としては、前述のものに加え、アルミニウムトリエチレート、アルミニウムトリイソプロピレート、アルミニウムトリ(sec−ブチレート)、モノ(sec−ブトキシ)アルミニウムジイソプロピレート、ジイソプロポキシアルミニウム(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムビス(エチルアセトアセテート)モノアセチルアセトネート、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムジイソプロポキシ(アセチルアセトネート)、アルミニウムイソプロポキシ−ビス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(トリフルオロアセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(ヘキサフルオロアセチルアセトネート)等の有機アルミニウム化合物を使用することができる。
また、有機アルミニウム化合物以外には、ジブチルスズジラウリレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物;チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等の有機チタニウム化合物;ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等のジルコニウム化合物;等も使用することができるが、安全性、低コスト、ポットライフ長さの観点から、有機アルミニウム化合物を使用するのが好ましく、特にアルミニウムキレート化合物がより好ましい。これらの触媒の使用量は特に制限されないが、加水分解性基を有する化合物の合計100質量部に対して0.1〜20質量部が好ましく、0.3〜10質量部が特に好ましい。
また、本発明において有機金属化合物を触媒として用いた場合は、ポットライフ、硬化効率の面から、ともに多座配位子を添加することが好ましい。このような多座配位子としては、以下に示すようなもの及びそれらから誘導されるものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。具体的には、アセチルアセトン、トリフルオロアセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、ジピバロイルメチルアセトン等のβ−ジケトン類;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等のアセト酢酸エステル類;ビピリジン及びその誘導体;グリシン及びその誘導体;エチレンジアミン及びその誘導体;8−オキシキノリン及びその誘導体;サリチルアルデヒド及びその誘導体;カテコール及びその誘導体;2−オキシアゾ化合物等の2座配位子;ジエチルトリアミン及びその誘導体;ニトリロトリ酢酸及びその誘導体等の3座配位子;エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)及びその誘導体等の6座配位子;等を挙げることができる。さらに、上記のような有機系配位子の他、ピロリン酸、トリリン酸等の無機系の配位子を挙げることができる。多座配位子としては、特に2座配位子が好ましく、中でも下記一般式(8)で表される2座配位子がより好ましく、下記一般式(8)中のR40とR41とが同一のものが特に好ましい。R40とR41とを同一にすることで、室温付近での配位子の配位力が強くなり、保護層形成用塗布液のさらなる安定化を図ることができる。
上記式(8)中、R40及びR41は各々独立に、炭素数1〜10のアルキル基、フッ化アルキル基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基を示す。
多座配位子の配合量は、任意に設定することができるが、用いる有機金属化合物の1モルに対し、0.01モル以上、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは1モル以上とするのが好ましい。
保護層5の形成は、その塗布液が液状であれば無溶媒下で行うことも可能であるが、必要に応じてメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン;ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;等の他、種々の溶媒を使用してもよい。このような溶媒としては、沸点が100℃以下のものが好ましく、任意に混合して使用することができる。塗布液に有機ケイ素化合物を含有させる場合、溶媒が少なすぎると有機ケイ素化合物が析出しやすくなるため、有機ケイ素化合物1質量部に対し0.5〜30質量部とするのが好ましく、1〜20質量部とするのがより好ましい。
保護層形成用塗布液を電荷輸送層2上に塗布する場合、塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。そして、塗布後、塗膜を乾燥させることで保護層5が形成する。
なお、塗布の際には1回の塗布により必要な膜厚が得られない場合、複数回重ね塗布することにより必要な膜厚を得ることができる。複数回の重ね塗布を行なう場合、加熱処理は塗布の度に行なってもよいし、複数回重ね塗布した後でもよい。
保護層形成用塗布液中の硬化性成分を硬化させる際の反応温度及び反応時間は特に制限されないが、得られる樹脂の機械的強度及び化学的安定性の点から、反応温度は好ましくは60℃以上、より好ましくは80〜200℃であり、反応時間は好ましくは10分〜5時間である。また、塗工液の硬化により得られる有機層を高湿度状態に保つことは、有機層の特性の安定化を図る上で有効である。さらには、用途に応じてヘキサメチルジシラザンやトリメチルクロロシランなどを用いて、得られる保護層5に表面処理を施して疎水化することもできる。
ここで、保護層5の成膜条件は、上記式(I)及び(II)の条件を満たす保護層5を形成する上で重要な要素である。成膜条件としては、例えば、塗布方法、塗布液の粘度、乾燥条件(温度、湿度等)、並びに、塗布方法として浸漬塗布法を用いる場合には感光体の引き上げ速度等が挙げられ、これらの条件を制御することによって、上記式(I)及び(II)の条件を満たす保護層5を形成することが重要である。
本発明の電子写真感光体の製造方法においては、保護層形成用塗布液を調製する際の分散条件、及び、保護層5の成膜条件等を制御することにより、保護層5の十点平均表面粗さRz(μm)と微粒子の体積平均粒径D(μm)とが上記式(I)及び(II)の条件を同時に満たすように保護層5を形成する工程を有しており、これにより、本発明の電子写真感光体を製造することができる。
また、以上のようにして形成される保護層5の膜厚は、0.5〜15μmが好ましく、1〜10μmがより好ましく、1〜5μmがさらに好ましい。
感光層6には、画像形成装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、又は光、熱による感光体の劣化を防止する目的で、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。これらの添加剤は、感光層6を構成する電荷発生層1、電荷輸送層2又は保護層5の少なくとも一層に添加することができる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール、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、スピロインダノン及びそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等が挙げられる。
光安定剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペリジン等の誘導体が挙げられる。
また、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として、少なくとも1種の電子受容性物質を含有させることができる。電子受容物質としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等を挙げることができる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系やCl,CN,NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特に好ましい。
以上、本発明の電子写真感光体の好適な実施形態について説明したが、本発明の電子写真感光体は上記のものに限定されるものではない。例えば、図1に示した電子写真感光体100は、導電性支持体3上に、下引層4、電荷発生層1、電荷輸送層2及び保護層5が順次積層された構造を有しているが、本発明の電子写真感光体は、図1(b)に示す電子写真感光体110のように、下引層を有していなくてもよい。また、図2(a)に示す電子写真感光体120のように、保護層を有していなくてもよく、図2(b)に示す電子写真感光体130のように、下引層及び保護層の両方を有していなくてもよい。なお、電子写真感光体120及び130のように電子写真感光体が保護層を有していない場合、電荷輸送層2が最表面層となるため、電荷輸送層2は架橋構造を有する樹脂及び微粒子を含有し、上記式(I)及び(II)の条件を満たすように形成される。
また、本発明の電子写真感光体は、図2(c)に示す電子写真感光体140のような、いわゆる単層型感光体であってもよい。この場合、感光層は、電荷発生材料と結着樹脂とを含有して形成される単層型感光層を有することとなる。電荷発生材料としては機能分離型感光層における電荷発生層に使用されるものと同様のものを、結着樹脂としては機能分離型感光層における電荷発生層及び電荷輸送層に用いられる結着樹脂と同様のものを用いることができる。単層型感光層中の電荷発生材料の含有量は、単層型感光層における固形分全量を基準として好ましくは10〜85質量%、より好ましくは20〜50質量%である。また、単層型感光層には、光電特性を改善する等の目的で電荷輸送材料や高分子電荷輸送材料を添加してもよい。その添加量は単層型感光層における固形分全量を基準として5〜50質量%とすることが好ましい。また、塗布に用いる溶剤や塗布方法は、上記各層と同様のものを用いることができる。単層型感光層の膜厚は、5〜50μm程度が好ましく、10〜40μmとすることがさらに好ましい。
なお、単層型感光体が図2(c)に示すように保護層を有さない場合、感光層6が最表面層となるため、感光層6は架橋構造を有する樹脂及び微粒子を含有し、上記式(I)及び(II)の条件を満たすように形成される。
(画像形成装置及びプロセスカートリッジ)
次に、本発明の電子写真感光体を搭載した画像形成装置及びプロセスカートリッジについて説明する。
図3は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図3に示す画像形成装置200は、電子写真感光体7と、電子写感光体7を帯電させる非接触帯電方式の帯電手段8と、帯電手段8に接続された電源9と、帯電手段8により帯電した電子写真感光体7を露光して静電潜像を形成させる露光手段10と、形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段11と、トナー像を電子写真感光体7から被転写媒体に転写する転写手段12と、クリーニング手段13と、除電器14と、定着手段15とを備える。
また、図4は、図3に示す本発明の画像形成装置の別の実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図4に示す画像形成装置210は、電子写真感光体7を接触帯電方式により帯電させる帯電手段8を備えていること以外は、図3に示した画像形成装置200と同様の構成を有する。このとき、帯電手段8としては、直流電圧に交流電圧を重畳した接触式の帯電手段が、優れた耐摩耗性を有するため好ましく使用できる。なお、この場合には、除電器14が設けられていないものもある。
本発明で用いられる非接触帯電方式の帯電手段8としては、コロナ放電を利用したコロトロン、スコロトロンなどが挙げられる。また、接触帯電方式の帯電手段8としては、帯電ローラーや帯電ブラシなどの接触帯電用部材を用いた帯電器が挙げられる。
接触帯電部材としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子材料、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、フッソゴム、スチレンーブタジエンゴム、ブタジエンゴム等のエラストマー材料に、カーボンブラック、沃化銅、沃化銀、硫化亜鉛、炭化けい素、金属酸化物などの金属酸化物粒子を分散したものなどを用いることができる。この金属酸化物の例としては、ZnO、SnO2、TiO2、In2O3、MoO3等、あるいはこれらの複合酸化物が挙げられる。また、接触帯電用部材にはエラストマー材料中に過塩素酸塩を含有させて導電性を付与したものを使用しても良い。
更に、接触帯電用部材の表面に被覆層を設けてもよい。被覆層を形成する材料としては、N−アルコキシメチル化ナイロン、セルロース樹脂、ビニルピリジン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、メラミン等が単独、あるいは併用して用いられる。また、エマルジョン樹脂系材料、例えば、アクリル樹脂エマルジョン、ポリエステル樹脂エマルジョン、ポリウレタン、特にソープフリーのエマルジョン重合により合成されたエマルジョン樹脂を用いることもできる。これらの樹脂にはさらに抵抗率を調整するために、導電剤粒子を分散してもよいし、劣化を防止するために酸化防止剤を含有させることもできる。また、被覆層を形成する時の成膜性を向上させるために、エマルジョン樹脂にレベリング剤または界面活性剤を含有させることもできる。また、この接触帯電用部材の形状としては、ローラー型、ブレード型、ベルト型、ブラシ型、などが挙げられる。
接触帯電用部材の電気抵抗値は、1×102〜1×1014Ωcmであることが好ましく、1×102〜1×1012Ωcmであることがより好ましい。また、この接触帯電用部材への印加電圧は、直流、交流いずれも用いることができる。また、直流+交流(直流電圧と交流電圧とを重畳したもの)の形で印加することもできる。
露光手段10としては、電子写真感光体7の表面に、半導体レーザー、LED(light emitting diode)、液晶シャッター等の光源を所望の像様に露光できる光学系装置等を用いることができる。これらの中でも、非干渉光を露光可能な露光装置を用いると、電子写真感光体7の導電性支持体と感光層との間での干渉縞を防止することができる。
また、露光光源としてレーザー光を用いる場合、その発振波長としては350〜850nmが好ましく、短波長のものほど解像度に優れるため好ましい。
現像手段11としては、従来公知の現像装置等を用いることができる。また、使用される現像剤の種類及びその製造方法は特に制限されず、例えば結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等が使用できる。また、上記方法で得られたトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法など、公知の方法を使用することができるが、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が好ましく、乳化重合凝集法が特に好ましい。
トナーは結着樹脂と着色剤、離型剤とからなり、必要であれば、シリカや帯電制御剤を用いてもよい。トナーの体積平均粒径は、2〜8μmであることが好ましい。また、トナーの平均形状指数(ML2/A)は、高い現像、転写性、及び高画質の画像が得られることから、100〜140であることが好ましい。
トナーに使用される結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα―メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体および共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等を挙げることができる。
また、トナーの着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示することができる。
離型剤としては低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロピィシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして例示することができる。
また、トナーには必要に応じて帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤等を用いることができる。
トナーを湿式製法で製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染の低減の点で、水に溶解しにくい素材を使用することが好ましい。トナーは、磁性材料を内包する磁性トナーおよび磁性材料を含有しない非磁性トナーのいずれであってもよい。
また、トナーには、トナーの流動性、帯電性を制御するための無機化合物を外添剤として含有させることができる。トナーに含有させ得る小径の無機化合物としては、公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム等を挙げることができる。また、目的に応じてこれら無機化合物の表面には公知の表面処理を施してもよい。
外添剤を添加する場合、トナー及び外添剤をヘンシェルミキサーあるいはVブレンダー等で混合することによって製造することができる。また、トナーを湿式にて製造する場合は、湿式にて外添することも可能である。また、この際、必要に応じて種々の添加剤を添加しても良い。これらの添加剤としては、他の流動化剤やポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等のクリーニング助剤もしくは転写助剤等が挙げられる。
トナー粒子表面への無機化合物等の外添剤の付着状態は、単に機械的な付着であってもよいし、表面にゆるく固着されていてもよい。また、トナー粒子の全表面を被覆していても、一部を被覆していてもよい。また、外添剤の添加量は、トナー100質量部に対して0.3〜3質量部であることが好ましく、0.5〜2質量部であることがより好ましい。また、外添混合後に篩分プロセスを通してもよい。
静電潜像現像用のトナーは単独で用いてもよいが、画質及び帯電量の安定性の点で、トナーとキャリアとを任意の比率で混合し、二成分現像剤として用いることが好ましい。ここで用いられるキャリアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄粉などの磁性粒子の表面を被覆材料で被覆してなるコートキャリアが好ましい。
磁性粒子の体積平均粒径は10〜55μmであることが好ましい。体積平均粒径が55μmを超えると、現像機内でのストレスにより被覆層の剥がれが生じ、キャリア抵抗が低下する傾向にある。逆に、体積平均粒径が10μm未満であると、トナーインパクションが発生し、キャリア抵抗が上昇する傾向にある。これらの現象は、キャリア1粒子当たりの重さに起因するものと推定される。また、磁性粒子の磁力は、3000エルステッドにおける飽和磁化が50emu/g以上であることが好ましく、60emu/g以上であることがより好ましい。飽和磁化が50emu/g未満であると、キャリアがトナーとともに感光体上に現像されやすくなる傾向にある。
磁性粒子を被覆する被覆材料は、トナーに帯電性を付与するための帯電付与樹脂およびトナー成分のキャリアへの移行を防止するための低表面エネルギー材料等が使用され、所望に応じて被覆樹脂層の抵抗制御のための導電粉を用いることができる。トナーに負帯電性を付与するための帯電付与樹脂としては、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂及びポリアミド樹脂等のアミノ系樹脂;エポキシ樹脂;アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;エチルセルロース樹脂等のセルロース系樹脂等が挙げられる。また、トナーに正帯電性を付与するための帯電付与樹脂としては、ポリスチレン樹脂及びスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。
トナー成分のキャリアへの移行を防止するための低表面エネルギー材料としては、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、及び、シリコーン樹脂等が挙げられる。
導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難となる傾向にある。また、必要に応じて、導電性樹脂等を用いることができる。
転写手段12としては、ローラー状の接触帯電部材の他、ベルト、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、あるいはコロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等が挙げられる。
転写後の電子写真感光体7の表面には未転写のトナーが残存し得るが、かかる残存トナーはクリーニング手段13により除去することができる。クリーニング手段13としては、ブレード、磁気ブラシ、導電性ファイバーブラシなどのクリーニング部材を備えるものが好ましく使用される。以下、クリーニング手段13の一例としてブレード部材を備えるクリーニング装置について詳述する。
ブレードの材料は特に限定されないが、例えばポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどのポリエステルポリオールなどのポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネートとからなるウレタンプレポリマー、並びに1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの架橋剤を原料とするものが、得られるブレード部材が耐摩耗性に優れ、機械的強度が大きいという点から好ましい。また、ブレード部材の構成材料であるウレタンプレポリマーとしては、例えばNCO基の含有量が4〜10質量%程度、70℃での粘度が1000〜3000cP程度のものが好ましく用いられる。
ブレード部材の厚さは、感光体の表面の残存トナーを除去するために十分な強度を有するような程度であればよく、特に限定されないが、通常1〜3mm程度であることが好ましい。また、例えば紫外線などを照射することによって反応硬化する接着剤などを用いて、ブレード部材と後述する取付金具とを接着せしめてクリーニングブレードを得ようとする場合、ブレード部材は、透明で、紫外線などを透過し得る厚さを有することが好ましい。また、ブレード部材のゴム硬度は、電子写真感光体7の表面の残存トナーを除去するために十分な強度を有するような程度であればよく、特に限定されないが、通常65〜80(JIS K6253 Aタイプ硬度計による測定値)程度であることが好ましい。
ブレード部材の製造の際には、例えば以下のような方法を採用することができる。まず、所望の配合量となるように調整したブレード材料の原料を、例えばアジターなどの混合撹拌装置を用いて1〜3分間程度撹拌、混合して混合液とし、これを120〜160℃程度で100〜300rpm程度で回転している、例えば遠心成形機の成形ドラム型内へ注入した後、成形ドラム型の回転数を600〜1200rpm程度に上げ、注入された混合液が成形ドラム型の内面に均一に拡がって注入時に巻き込まれた気泡がその表面に浮かび上がった状態のブレード材料とする。なお、ここで成形ドラム型内に注入する混合液の量は、例えば上述したような所望の厚さのブレード部材が得られるように調整すればよい。次に、成形ドラム型の回転数を600〜1200rpm程度、温度を120〜160℃程度に維持しながら、上記ブレード材料が架橋硬化する前に、例えばスプレーガンなどを用いて研磨材微粒子が均一に分散された懸濁液をブレード材料に噴霧したのち、成形ドラム型を回転させながら該ブレード材料を硬化させて研磨材微粒子を少なくともクリーニング面に存在させる。上記研磨材微粒子が均一に分散された懸濁液を得るための媒体は、研磨材微粒子およびブレード材料との相互作用を呈さないものであればよく、特に限定されないが、例えばブレード材料を得る際に通常用いられている、消泡を促進する作用を呈するジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、トリフルオロプロピルメチルポリシロキサンなどのシリコーンオイルなどを用いた場合には、研磨材微粒子を均一にブレード材料表面へ移行させることができるので好ましい。上記研磨材には研磨材微粒子が均一に分散されていればよいが、該懸濁液における研磨材微粒子の配合量によってクリーニング面に存在させる研磨材微粒子の量を調整することができるので、該研磨材微粒子は、媒体100質量部に対して1〜20質量部程度配合されていることが好ましい。また、ブレード材料の原料中に所望量の研磨材微粒子を直接混合、分散した後、成形することもできる。
懸濁液をブレード材料に噴霧するにはスプレーガンなどが用いられる。かかる噴霧の際のエアー圧や噴霧量は、クリーニング面に存在させようとする研磨材微粒子の量などに応じて調整すればよいが、通常エアー圧は1〜10kg/cm2程度、噴霧量は0.5〜5mg/cm2程度であることが好ましい。懸濁液をブレード材料に噴霧する時期は、ブレード材料が成形ドラム型内で均一に拡がった後、ブレード材料の表面に気泡が浮かび上がった状態で、該ブレード材料が硬化する前であればよく、例えば研磨材微粒子をブレード部材の内部へ含浸させる場合の目的とする深さ等によって異なるので一概には決定することができないが、成形ドラム型内へブレード材料を入れた後、通常2〜10分間程度経過時とすることが好ましい。このようにして得られるブレード部材は、研磨材微粒子が少なくともクリーニング面に強固に付着したり、内部に浸漬しているため、引張強度、引裂強度などの物性や取付金具との接着性は低下せずに優れた耐久性を有するものである。また、遠心力によって研磨材微粒子を少なくともクリーニング面に存在せしめるので、該研磨材微粒子の懸濁液の噴霧量や噴霧する時期、成形ドラム型の回転数などを調整することによって研磨性能の程度や研磨性能の持続性をコントロールすることができる。
ブレード部材は、例えばホットメルト接着剤、両面テープなどを用いるなどして取付金具と一体化させてクリーニングブレードとし、例えばPPC用、PPP用、PPF用などの画像形成装置に装着して用いることができる。なお、取付金具には特に限定がなく、例えば通常クリーニングブレードに用いられている剛体の金属や弾性を有する金属、プラスチック、セラミックなどからなる取付金具を用いることができるが、これらの中では、無処理の鋼板、リン酸亜鉛処理やクロメート処理などの表面処理を施した鋼板、そのほかメッキ処理を施した鋼板などからなる取付金具が、特に腐蝕などの経時変化を起こさないという点から好ましい。また、ブレード部材は単層でも良いし、複数の材質を貼り合わせた積層でも良い。
図5は本発明の画像形成装置の他の実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図5に示す画像形成装置220はタンデム方式によりカラー画像を形成する画像形成装置であり、ハウジング400内において4つの電子写真感光体401a〜401d(例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成可能である)が中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。
ここで、画像形成装置220に搭載されている電子写真感光体401a〜401dは、それぞれ本発明の電子写真感光体である。
電子写真感光体401a〜401dのそれぞれは所定の方向(紙面上は反時計回り)に回転可能であり、その回転方向に沿って帯電ロール402a〜402d、現像装置404a〜404d、1次転写ロール410a〜410d、クリーニングブレード415a〜415dが配置されている。現像装置404a〜404dのそれぞれにはトナーカートリッジ405a〜405dに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが供給可能であり、また、1次転写ロール410a〜410dはそれぞれ中間転写ベルト409を介して電子写真感光体401a〜401dに当接している。
更に、ハウジング400内の所定の位置にはレーザー光源(露光手段)403が配置されており、レーザー光源403から出射されたレーザー光を帯電後の電子写真感光体401a〜401dの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体401a〜401dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。
中間転写ベルト409は駆動ロール406、バックアップロール408及びテンションロール407により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、2次転写ロール413は、中間転写ベルト409を介してバックアップロール408と当接するように配置されている。バックアップロール408と2次転写ロール413との間を通った中間転写ベルト409は、例えば駆動ロール406の近傍に配置されたクリーニングブレード416により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。
また、ハウジング400内の所定の位置にはトレイ(被転写媒体トレイ)411が設けられており、トレイ411内の紙などの被転写媒体500が移送ロール412により中間転写ベルト409と2次転写ロール413との間、さらには相互に当接する2個の定着ロール414の間に順次移送された後、ハウジング400の外部に排紙される。
なお、上述の説明においては中間転写体として中間転写ベルト409を使用する場合について説明したが、中間転写体は、上記中間転写ベルト409のようにベルト状であってもよく、ドラム状であってもよい。ベルト状とする場合、中間転写体の基材として用いる樹脂材料としては、従来公知の樹脂を用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアルキレンテレフタレート(PAT)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)/PC、ETFE/PAT、PC/PATのブレンド材料、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド等の樹脂材料及びこれらを主原料としてなる樹脂材料が挙げられる。更に、樹脂材料と弾性材料とをブレンドして用いることができる。
弾性材料としては、ポリウレタン、塩素化ポリイソプレン、NBR、クロロピレンゴム、EPDM、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴム等を1種類、又は2種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。これらの基材に用いる樹脂材料及び弾性材料に、必要に応じて、電子伝導性を付与する導電剤やイオン伝導性を有する導電剤を1種類又は2種類以上を組み合わせて添加する。この中でも、機械強度に優れる点で、導電剤を分散させたポリイミド樹脂を用いることが好ましい。上記の導電剤としては、カーボンブラック、金属酸化物、ポリアニリン等の導電性ポリマーを用いることができる。中間転写体として中間転写ベルト409のようなベルトの形状の構成を採用する場合、一般にベルトの厚さは50〜500μmであることが好ましく、60〜150μmであることがより好ましいが、材料の硬度に応じて適宜選択することができる。
例えば、導電剤を分散させたポリイミド樹脂からなるベルトは、特開昭63−311263号公報に記載されているように、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の溶液中に、導電剤として5〜20質量%のカーボンブラックを分散させ、分散液を金属ドラム上に流延して乾燥した後、ドラムから剥離したフィルムを高温下に延伸してポリイミドフィルムを形成し、更に適当な大きさに切り出してエンドレスベルトとすることにより製造することができる。
上記フィルム成形は、一般には、導電剤を分散したポリアミド酸溶液の成膜用原液を円筒金型に注入して、例えば、100〜200℃に加熱しつつ500〜2000rpmの回転数で円筒金型を回転させながら、遠心成形法によりフィルム状に成膜し、次いで、得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、300℃以上の高温でポリイミド化反応(ポリアミド酸の閉環反応)を進行させて本硬化させることにより行うことができる。また、成膜原液を金属シート上に均一な厚みに流延して、上記と同様に100〜200℃に加熱して溶媒の大半を除去し、その後300℃以上の高温に段階的に昇温してポリイミドフィルムを形成する方法もある。また、中間転写体は表面層を有していてもよい。
また、中間転写体としてドラム形状を有する構成を採用する場合、基材としては、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)、銅等で形成された円筒状基材を用いることが好ましい。この円筒状基材上に、必要に応じて弾性層を被覆し、該弾性層上に表面層を形成することができる。
なお、本発明にかかる被転写媒体とは、電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する媒体であれば特に制限はない。例えば、電子写真感光体から直接、紙等の被転写媒体に転写する場合は、紙等が被転写媒体である。また、中間転写体を用いる場合には、中間転写体が被転写媒体である。
更に、図6は、本発明のプロセスカートリッジの好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。プロセスカートリッジ300は、電子写真感光体7とともに、帯電手段8、現像手段11、クリーニング手段13、露光のための開口部18、及び除電器14を取り付けレール16を用いて組み合せて一体化したものである。そして、このプロセスカートリッジ300は、転写手段12と、定着手段15と、図示しない他の構成部分とからなる画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。このようなプロセスカートリッジ300は、例えば図3〜5に示した画像形成装置のいずれにも適用することができる。
以上説明した画像形成装置及びプロセスカートリッジは、上述した構成を有する最表面層を備えた電子写真感光体を用いているため、クリーニング手段がブレードクリーナー又はブラシクリーナーのいずれであっても、感光体の磨耗を十分に抑制することができ、ブレードクリーナーの場合にはブレードの欠けや磨耗をも十分に抑制することができ、且つ、感光体表面の残存トナーや放電生成物等の付着物を十分に除去することができる。よって、本発明の画像形成装置によれば、長期間にわたって良好な画質の画像を形成することができる。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例及び比較例において、電子写真感光体の最表面層における導電性支持体と反対側の面の十点平均表面粗さRz(μm)は、東京精密社製のSURFCOM575Aを用いて、以下の条件で測定した。
算出規格:JIS−‘94規格
測定種別:粗さ測定
測定長さ:4.0mm
走査速度:0.3mm/秒
カットオフ波長:0.8mm
測定倍率:×2K
カットオフ種別:ガウシアン
傾斜補正:最小二乗曲線補正。
また、以下の実施例及び比較例において、微粒子の体積平均粒径D(μm)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(HORIBA LA−910、堀場製作所社製)を用いて測定した。
また、以下の実施例及び比較例において、トナー粒子の粒度は、コールターカウンター社製の粒度測定器(TA−II)を用い、アパーチャー径100μmで測定した。更に、トナー粒子の平均形状指数(ML2/A)は、下記式(III)で計算される値であり、トナー粒子の画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、ニレコ社製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長及び面積から、個々の粒子について下記式(III)のML2/Aの値を求めた。なお、粒子が真球の場合には、ML2/A=100となる。
ML2/A=(最大長)2×π×100/(面積×4) (III)
[実施例1]
酸化亜鉛(SMZ−017N、テイカ社製)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(A1100、日本ユニカー社製)2質量部を添加し、5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2時間焼き付けを行った。得られた表面処理酸化亜鉛を蛍光X線により分析した結果、Si元素強度の亜鉛元素強度に対する比は1.8×10−4であった。
上記の表面処理を施した酸化亜鉛35質量部、硬化剤としての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)15質量部、ブチラール樹脂(BM−1、積水化学社製)6質量部、及び、メチルエチルケトン44質量部を混合し、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、触媒としてのジオクチルスズジラウレート0.005質量部、及び、トスパール130(GE東芝シリコーン社製)17質量部を添加し、下引層形成用塗布用液を得た。この塗布液を、浸漬塗布法にてアルミニウム基材上に塗布し、160℃、100分間の乾燥硬化を行い、膜厚20μmの下引層を形成した。
次に、X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が、7.4°、16.6°、25.5°及び28.3°に強い回折ピークを持つクロロガリウムフタロシアニンを1質量部、ポリビニルブチラール(エスレックBM−S、積水化学)を1質量部、及び、酢酸n−ブチルを100質量部混合し、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散させ、電荷発生層形成用塗布液を得た。この塗布液を、上記下引層上に浸漬コートし、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、下記一般式(9)で表わされる電荷輸送性化合物2質量部、及び、下記一般式(10)で表わされる構造単位を有する高分子化合物(粘度平均分子量39,000)3質量部をクロロベンゼン20質量部に溶解させ、電荷輸送層形成用塗布液を得た。
得られた塗布液を、上記電荷発生層上に浸漬コーティング法で塗布し、110℃で40分間の加熱を行なって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、下記一般式(11)で表わされる化合物2質量部、メチルトリメトキシシラン2質量部、Me(MeO)2−Si−(CH2)4−Si−Me(OMe)2を0.5質量部、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)メチルジメトキシシラン0.1質量部、及び、ヘキサメチルシクロトリシロキサン0.3質量部を、n−ブチルアルコール5質量部、テトラヒドロフラン3質量部、及び、蒸留水0.3質量部に溶解させ、イオン交換樹脂(アンバーリスト15E、ローム・アンド・ハース社製)0.5質量部を加え、室温で攪拌することにより0.5時間加水分解を行った。
加水分解したものからイオン交換樹脂を濾過分離した液に対し、アルミニウムトリスアセチルアセトナート(Al(aqaq)3)0.1質量部、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)0.4質量部、及び、エスレックBX−L(積水化学社製)0.5質量部を加えた。この溶液に、メラミン樹脂微粒子(エポスターS、日本触媒社製、体積平均粒径D=0.22μm)を、溶液中の固形分全量に占めるメラミン樹脂微粒子の割合が10質量%となるように加え、ガラスビーズ(φ1.0mm)10質量部とともにペイントシェイカーで30分間分散させた。その後、ガラスビーズをろ過分離することで、保護層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、上記電荷輸送層上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で30分間風乾した後、170℃で1時間加熱処理して硬化させ、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.40μmであった。
[実施例2]
円筒状のアルミニウム基材をセンタレス研磨装置により研磨し、表面粗さをRz=0.6μmとした。このセンタレス研磨処理が施されたアルミニウム基材を洗浄するために、脱脂処理、2質量%水酸化ナトリウム溶液で1分間エッチング処理、中和処理、及び純水洗浄をこの順に行った。次に、アルミニウム基材に対して、10質量%硫酸溶液により基材表面に陽極酸化膜(電流密度1.0A/dm2)を形成した。水洗後、80℃の1質量%酢酸ニッケル溶液に20分間浸漬して封孔処理を行った。更に、純水洗浄、乾燥処理を行った。このようにして、表面に約7μmの陽極酸化膜が形成されたアルミニウム基材を得た。
次に、X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が、27.2°に強い回折ピークを持つチタニルフタロシアニン1質量部を、ポリビニルブチラール(エスレックBM−S、積水化学社製)1質量部、及び、酢酸n−ブチル100質量部と混合し、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散させ、電荷発生層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、上記の陽極酸化膜が形成されたアルミニウム基材上に浸漬コートし、100℃で10分間加熱乾燥して、膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、実施例1と同様の手順で、上記電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、上記一般式(11)で表わされる化合物2質量部、メチルトリメトキシシラン2質量部、Me(MeO)2−Si−(CH2)4−Si−Me(OMe)2を0.5質量部、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)メチルジメトキシシラン0.1質量部、及び、ヘキサメチルシクロトリシロキサン0.3質量部を、n−ブチルアルコール5質量部、テトラヒドロフラン3質量部、及び、蒸留水0.3質量部に溶解させ、イオン交換樹脂(アンバーリスト15E、ローム・アンド・ハース社製)0.5質量部を加え、室温で攪拌することにより0.5時間加水分解を行った。加水分解したものからイオン交換樹脂を濾過分離した液に対し、アルミニウムトリスアセチルアセトナート(Al(aqaq)3)0.1質量部、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)0.4質量部、及び、エスレックBX−L(積水化学社製)0.5質量部を加えた。この溶液に、メラミン樹脂微粒子(エポスターS、日本触媒社製、体積平均粒径D=0.22μm)を、溶液中の固形分全量に占めるメラミン樹脂微粒子の割合が20質量%となるように加え、ガラスビーズ(φ1.0mm)10質量部とともにペイントシェイカーで30分間分散させた。その後、ガラスビーズをろ過分離することで、保護層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、上記電荷輸送層上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で30分間風乾した後、170℃で1時間加熱処理して硬化させ、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.85μmであった。
[実施例3]
まず、ホーニング処理を施した円筒状のアルミニウム基材を準備した。次に、ジルコニウム化合物(オルガチックスZC540、マツモト製薬社製)100質量部、シラン化合物(A1100、日本ユニカー社製)10質量部、イソプロパノール400質量部、及び、ブタノール200質量部を混合し、下引層形成用塗布液を得た。この塗布液を、上記のアルミニウム基材上に浸漬塗布し、150℃で10分間加熱乾燥して、膜厚約0.1μmの下引層を形成した。
次に、X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が、27.2°に強い回折ピークを持つチタニルフタロシアニン1質量部を、ポリビニルブチラール(エスレックBM−S、積水化学社製)1質量部、及び、酢酸n−ブチル100質量部と混合し、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散させ、電荷発生層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、上記下引層上に浸漬コートし、100℃で10分間加熱乾燥して、膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、下記一般式(12)で表わされるベンジジン化合物2質量部、及び、上記一般式(10)で表わされる構造単位を有する高分子化合物(粘度平均分子量39,000)3質量部をクロロベンゼン20質量部に溶解させ、電荷輸送層形成用塗布液を得た。
得られた塗布液を、上記電荷発生層上に浸漬コーティング法で塗布し、110℃で40分間の加熱を行なって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、下記一般式(13)で表わされる化合物2質量部、メチルトリメトキシシラン2質量部、及び、テトラメトキシシラン0.5質量部を、イソプロピルアルコール5質量部、テトラヒドロフラン3質量部、及び、蒸留水0.3質量部に溶解させ、イオン交換樹脂(アンバーリスト15E、ローム・アンド・ハース社製)0.5質量部を加え、室温で攪拌することにより24時間加水分解を行った。
加水分解したものからイオン交換樹脂を濾過分離した液に対し、アルミニウムトリスアセチルアセトナート(Al(aqaq)3)0.1質量部、及び、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)0.4質量部を加えた。この溶液に、CaCO3微粒子(体積平均粒径D=0.08μm)を、溶液中の固形分全量に占めるCaCO3微粒子の割合が15質量%となるように加え、ガラスビーズ(φ1.0mm)10質量部とともにペイントシェイカーで30分間分散させた。その後、ガラスビーズをろ過分離することで、保護層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、上記電荷輸送層上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で30分間風乾した後、170℃で1時間加熱処理して硬化させ、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.15μmであった。
[実施例4]
実施例1と同様の手順で、アルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成した。
次に、実施例3と同様の手順で、上記下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、続いて、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、CaCO3微粒子に代えて、架橋アクリル樹脂微粒子(体積平均粒径D=0.1μm)を、溶液中の固形分全量に占める架橋アクリル樹脂微粒子の割合が8質量%となるように加えた以外は実施例3と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.43μmであった。
[実施例5]
実施例3と同様の手順で、ホーニング処理を施したアルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成した。
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°及び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を1質量部、ポリビニルブチラール(エスレックBM−S、積水化学)を1質量部、及び、酢酸n−ブチルを100質量部混合し、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散させ、電荷発生層形成用塗布液を得た。この塗布液を、上記下引層上に浸漬コートし、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、実施例1と同様の手順で、上記電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子に代えて、CeO2微粒子(体積平均粒径D=0.6μm)を、溶液中の固形分全量に占めるCeO2微粒子の割合が15質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.75μmであった。
[実施例6]
実施例3と同様の手順で、ホーニング処理を施したアルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成した。
次に、実施例1と同様の手順で、上記下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、実施例3と同様の手順で、上記電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子に代えて、コロイダルシリカ(MA−ST−L、日産化学社製、体積平均粒径D=0.04μm)を、溶液中の固形分全量に占めるコロイダルシリカの割合が5質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.13μmであった。
[実施例7]
実施例1と同様の手順で、アルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成し、続いて、該下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、更に、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子に代えて、架橋アクリル樹脂微粒子(体積平均粒径D=0.1μm)を、溶液中の固形分全量に占める架橋アクリル樹脂微粒子の割合が5質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.25μmであった。
[比較例1]
実施例1と同様の手順で、アルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成し、続いて、該下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、更に、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子を加えなかった以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.12μmであった。
[比較例2]
実施例2と同様の手順で、表面に約7μmの陽極酸化膜が形成されたアルミニウム基材を得た。
次に、実施例3と同様の手順で、上記陽極酸化膜が形成されたアルミニウム基材上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、続いて、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、CaCO3微粒子に代えて、コロイダルシリカ(MA−ST−S、日産化学社製、体積平均粒径D=0.008μm)を、溶液中の固形分全量に占めるコロイダルシリカの割合が10質量%となるように加えた以外は実施例3と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.24μmであった。
[比較例3]
実施例3と同様の手順で、ホーニング処理を施したアルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成した。
次に、実施例5と同様の手順で、上記下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、実施例1と同様の手順で、上記電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子に代えて、架橋アクリル樹脂微粒子(体積平均粒径D=0.1μm)を、溶液中の固形分全量に占める架橋アクリル樹脂微粒子の割合が15質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.72μmであった。
[比較例4]
実施例1と同様の手順で、アルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成した。
次に、実施例3と同様の手順で、上記下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、続いて、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子を、溶液中の固形分全量に占めるメラミン樹脂微粒子の割合が30質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは1.40μmであった。
[比較例5]
実施例1と同様の手順で、アルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成し、続いて、該下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、更に、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子に代えて、コロイダルシリカ(MA−ST−S、日産化学社製、体積平均粒径D=0.008μm)を、溶液中の固形分全量に占めるコロイダルシリカの割合が15質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは0.305μmであった。
[比較例6]
実施例1と同様の手順で、アルミニウム基材上に膜厚20μmの下引層を形成し、続いて、該下引層上に膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成し、更に、該電荷発生層上に膜厚約20μmの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層形成用塗布液の調製の際に、メラミン樹脂微粒子を、溶液中の固形分全量に占めるメラミン樹脂微粒子の割合が25質量%となるように加えた以外は実施例1と同様にして、膜厚約5μmの保護層(最表面層)を形成した。これにより、電子写真感光体の作製を完了した。なお、保護層の表面粗さRzは1.20μmであった。
実施例1〜7及び比較例1〜6で得られた電子写真感光体の保護層における表面粗さRz、微粒子の体積平均粒径D、これらの値を上記式(II)に代入したときの左辺{ln(Rz)}と右辺(22D−2.8)の大小関係を表16にまとめて示す。
(現像剤の作製)
<樹脂分散液の調製>
スチレン290質量部、n−ブチルアクリレート110質量部、アクリル酸6質量部、ドデカンチオール6質量部、及び、四臭化炭素4質量部を混合溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成社製)6質量部、及び、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬社製)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、20分間ゆっくり混合しながら、過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部をフラスコ中に投入し、窒素置換を行った。その後、フラスコ内を攪拌しながら、内容物の温度が80℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒径が125nmであり、ガラス転移温度(Tg)が48.1℃であり、重量平均分子量Mwが32500である樹脂粒子が分散された樹脂分散液を得た。
<着色剤分散液の調製>
Cyan顔料(C.I.Pigment Blue 15:3)70質量部、ノニオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成社製)5質量部、及び、イオン交換水200質量部を混合した溶液を、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間分散処理し、平均粒子径が220nmである着色剤(Cyan顔料)粒子が分散された着色剤分散液を得た。
<離型剤分散液の調製>
パラフィンワックス(HNP0190、日本精蝋社製、融点85℃)50質量部、カチオン性界面活性剤(サニゾールB50、花王社製)5質量部、及び、イオン交換水200部を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が160nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を得た。
<トナーの作製>
樹脂分散液150質量部、着色剤分散液200質量部、離型剤分散液40質量部、及び、カチオン性界面活性剤(サニゾールB50、花王社製)1.5質量部を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて混合分散した。その後、加熱用オイルバスでフラスコ内を攪拌しながら48℃まで150分間かけて昇温させ、更に100分間かけて52℃まで昇温させた。52℃において樹脂分散液50質量部と樹脂分散液50質量部とを更に加え、15分間放置した後に、アニオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬社製)3質量部を加え、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら93℃まで加熱し、93℃で2時間保持した。冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で充分に洗浄した後、乾燥させることにより、Cyanトナー粒子を得た。得られたCyanトナー粒子にシリカ(R972、日本アエロジル社製)を、Cyanトナー粒子とシリカとの合計量に占めるシリカの割合が0.4質量%となるように加え、ヘンシェルミキサーを用いて攪拌混合し、Cyanトナー組成物(以下、これを「トナー」と言う)を得た。得られたトナーは体積平均粒径が5.6μmであり、平均形状係数ML2/Aが132であった。
<キャリアの作製>
スチレン−メタクリレート共重合体(成分比75:25、Mw=85000)3質量部、カーボンブラック(Regal330、キャボット社製)0.3質量部、及び、トルエン14質量部を混合し、スターラーにて60分間撹拌して分散させ、被覆層形成用原料溶液を調製した。次に、この原料溶液とフェライト粒子(体積平均粒径35μm)100質量部とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間撹拌した後、加温しながら減圧脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
<現像剤の作製>
上記トナー7質量部と上記キャリア93質量部とを、V型ブレンダーを用いて20rpmで20分間攪拌し、212μmの目開きを有するシーブで篩分することにより、現像剤を得た。
(画像形成試験)
表17に示す組み合わせで、富士ゼロックス社製のDocuCentreColor500(評価機A:コロトロン帯電、ブレードクリーニング方式)、及び/又は、富士ゼロックス社製のDocuCentreColor2426(評価機B:接触帯電、ブラシクリーニング方式)に、実施例1〜7及び比較例1〜6で得られた電子写真感光体をそれぞれ装着し、画像形成装置を作製した。この画像形成装置を用い、高温高湿(30℃、85%RH)の環境下、次いで低温低湿(10℃、20%RH)の環境下で各々10000枚の画像形成テストを行った。このとき、画質、感光体の磨耗率、クリーニング性、ブレードエッジ状態、及び、像流れ現象について、以下のようにして評価した。その結果を表17に示す。
<画質>
高温高湿及び低温低湿の各環境下での初期及び10000枚画像形成後の画質を、以下の評価基準に従って目視にて評価した。
○:良好
△:一部画質欠陥があるが、実用上問題ないレベル
×:画質欠陥あり(容易に判別可能)。
<感光体の磨耗率>
上記画像形成試験前後での感光体の膜厚測定を行い、感光体1000回転分における膜厚変化量を磨耗率(nm/1000回転)として算出した。なお、感光体の磨耗率は、長寿命化の観点から10nm/1000回転以下であることが望ましい。
<クリーニング性>
クリーニング不良による上記画像形成試験後の感光体及び帯電機(評価機Bの場合のみ)の汚れの付着状態、並びに、画質への影響を、以下の評価基準に従って目視にて評価した。
○:汚れの付着及び画質欠陥なし
△:軽微な付着がみられるが画質欠陥なし
×:付着が見られ画質欠陥発生。
<ブレードエッジ状態(評価機Aの場合のみ)>
上記画像形成試験後のブレードエッジ部の欠け及び磨耗状態を光学顕微鏡にて観察し、以下の評価基準に従って評価した。
○:欠けの発生なし
△:極一部に欠けあり
×:欠けあり又は極度の磨耗あり。
<像流れ>
放電生成物の付着といった感光体表面の汚染に起因する像流れ現象は、高温高湿下で発生しやすいため、上記低温低湿下での画像形成テスト終了後に高温高湿(30℃、85%RH)環境下に48時間放置した後、ハーフトーン画像を10枚連続プリントし、像流れの発生及び回復の程度を以下の評価基準にしたがって評価した。
○:像流れの発生なし
△:初期に像流れが発生するが、10枚連続プリント中に回復
×:像流れが発生し、10枚連続プリント後も回復せず。
表17に示した結果から明らかなように、実施例1〜7の電子写真感光体を用いた画像形成装置によれば、比較例1〜6の電子写真感光体を用いた画像形成装置と比較して、高温高湿及び低温低湿のいずれの環境下においても長期間にわたって像流れ等の画質欠陥のない良好な画質を得ることができ、感光体の磨耗率が小さく、クリーニング性に優れ、ブレードエッジの欠けや磨耗を十分に抑制することができることが確認された。特に、比較例1の電子写真感光体では、保護層に微粒子の添加を行っていないため、実施例1〜7の電子写真感光体と比較して感光体の表面強度が低く、磨耗率がやや大きくなっている。また、クリーニング性も不十分であり、それに伴い、放電生成物等の除去が不十分となって、像流れが発生している。比較例2の電子写真感光体では、表面強度は十分であるが、上記式(II)の条件を満たしていないために、ブレードへのダメージが大きくなっている。また、像流れも顕著に発生している。比較例3の電子写真感光体においては、像流れは多少軽微になっているが、感光体の磨耗が大きく、クリーニング性も不十分である。比較例4の電子写真感光体では、感光体表面の凹凸が大きく、ブレードエッジの欠けが初期から極度に発生している。また、微粒子の分散不良に伴う感光体の表面強度の低下により、磨耗率も極度に増加している。
以上より、本発明の電子写真感光体及びそれを用いた本発明の画像形成装置によれば、耐磨耗性とクリーニング性とを高水準で両立することができ、長期間にわたって良好な画質を得ることができることが確認された。
1…電荷発生層、2…電荷輸送層、3…導電性支持体、4…下引層、5…保護層、6…感光層、7…電子写真感光体、8…帯電手段、9…電源、10…露光手段、11…現像手段、12…転写手段、13…クリーニング手段、14…除電器、15…定着手段、16…取り付けレール、18…露光のための開口部、20…被転写体、100,110,120,130,140…電子写真感光体、200,210,220…画像形成装置、300…プロセスカートリッジ、500・・・被転写媒体。