JP2007086749A - 電子写真感光体及び、該感光体を用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性支持体上に、電荷輸送層を有する電子写真感光体において、電荷輸送層が主成分として特定の構造式で示される構成単位を有するポリジアルキルシロキサン含有三元共重合ポリカーボネート樹脂、電荷輸送材料及び20〜5000ppmの環状エーテル系溶媒を含有する。
【選択図】なし
Description
特許文献6には、特定のポリシロキサン構造で改質されたポリカーボネート樹脂に関する特許で成形品の離型性、撥水性に関する記述はあるが感光体の例示はなく、また溶媒テトロヒドロフランに関する記載もない。特許文献7には、電荷輸送層の塗工溶媒に関して本文中に“テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル”の記載があるが実施例は塩化メチレンのみであり、また、カラー画像形成装置の記載はない。
特開2000−347518号公報(特許文献8)では電子写真感光体の周長φdと中間転写体のφcとの比φc/φdが非整数の画像形成装置に用いる電子写真感光体の電荷発生層がシリコーンオイルを含むことにより色ムラを低減させているが、実施例では電荷輸送層にハロゲン系溶媒を使用しているため環境への配慮がされていない。
特開2004−177560号公報(特許文献9)では電荷輸送層のバインダー樹脂としてシロキサン骨格を有する共重合ポリカーボネートを用いることにより、シリコーンオイル等のレベリング剤無しでも表面平滑生を維持でき、また残留電位上昇も抑制可能との事であるが実施例の電荷発生材はフタロシアニン系のみでアゾ系の実施例がない。
(1)「導電性支持体上に、少なくとも電荷輸送層を有する電子写真感光体において、該電荷輸送層が主成分として下記構造式(I)で示される構成単位を有するポリジアルキルシロキサン含有ポリカーボネート樹脂、電荷輸送材料及び20〜5000ppmの環状エーテル系溶媒を含有することを特徴とする電子写真感光体。
(2)「総含有量が電荷輸送材料の0.05〜5重量%である複数種のハイドロキノン系酸化防止剤を電荷輸送層が含むことを特徴とする前記第(1)項に記載の電子写真感光体」;
(3)「電荷輸送層を塗布する環状エーテル系溶媒がフェノール系酸化防止剤を含有することを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載の電子写真感光体」;
(4)「電子写真感光体が複数本のローラで張架周回するベルト状体の幅方向の左右両端で0.05〜0.31mmの周長差を有する無端ベルト状感光体であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の電子写真感光体」;
(5)「前記第(4)項に記載の感光体ベルト上に、少なくとも3色以上のトナーで3回以上の現像を行ない、各色のトナー像が該ベルト状感光体に当接したベルト状中間転写体上で色重ねされるよう構成されていることを特徴とする画像形成装置」;
(6)「ステアリン酸金属塩を、該ベルト状中間転写体及び該無端ベルト状感光体表面に塗布することを特徴とする前記第(5)項に記載の画像形成装置」;
(7)「前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、及びベルト状中間転写体のうちの少なくとも1つとが一体に支持され、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」。
本発明は、上記のように、1)電荷輸送層が主成分として下記構造式(I)で示される構成単位を有するポリジアルキルシロキサン含有ポリカーボネート樹脂、電荷輸送材料及び20〜5000ppmの環状エーテル系溶媒を含有すること、
3)環状エーテル系溶媒がフェノール系酸化防止剤を含有すること、
4)電子写真感光体が複数本のローラで張架周回する左右で0.05〜0.31mmの周長差を有する無端ベルト状感光体であること、
5)電子写真感光体が感光体ベルト上に少なくとも3色以上のトナーで3回以上の現像を行ない、各色の現像がベルト状感光体に当接したベルト状中間転写体上で色重ねされるよう構成されている画像形成装置であること、
6)ステアリン酸金属塩を該ベルト状中間転写体及び、無端ベルト状感光体表面に塗布すること、
7)無端ベルト状感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、及びベルト状中間転写体が一体に支持しされ装置本体に着脱自在できるプロセスカートリッジであること、
を包含している。
図1において、本発明の感光層は支持体(21)上に下引き層(22)、電荷発生層(23)、電荷輸送層(24)からなる3層構成からなる。また必要に応じて電荷輸送層上に保護層を設けることもできる。
支持体(21)としては、体積抵抗1010Ω・cm以下のもの、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金、ステンレスなどの金属、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ニッケルなどの金属酸化物を蒸着またはスパッタリングによりフィルム状のプラスチック(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フェノール樹脂、ポリプロピレン、ナイロン、ポリスチレン等)に被覆したもの、あるいは、ニッケル、ステンレス等の金属を電気メッキなどの方法により、フィルム状もしくは無端ベルト状にしたもの、また導電性粉体をプラスチックに分散成型してなるフィルム状もしくは無端ベルト状にしたもの等を用いることができる。
シームレスニッケルベルト支持体の厚さ26〜36μmが好ましい。厚さが26μm未満では、ベルト状感光体内部に複数本のローラを入れてユニットに組み立てる場合に、ベルト状感光体の端部にキンク(ベルトの折れ)等が発生しやすくなる。厚さが36μmを越えるとベルトの剛性が強すぎて駆動ローラ等でのベルト搬送が困難である。
下引層(22)は支持体側からの電荷注入防止、接着性を向上する、モアレなどを防止する、上層の塗工性を改良する、残留電位を低減するなどの目的で設けられる。下引き層は樹脂を主成分とし、必要に応じて酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を単独もしくは二種類以上を適宜選択して加える。特に高純度の酸化チタンが好ましい。
電荷発生層(23)は電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
また、必要に応じて電荷輸送物質を添加してもよい。また、電荷発生層のバインダー樹脂として上述のバインダー樹脂の他に、高分子電荷輸送物質が良好に用いられる。
(但し、式中R1〜R8はメチル基、エチル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、又はメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基を示し、これらの基は他の置換基やハロゲン原子などで置換されていてもよく、mは整数を示す。)
以上のようにして、設けられる電荷発生層の膜厚は0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.05〜2μmである。
電荷輸送層(24)は帯電電荷を保持させ、かつ露光により電荷発生層(23)で発生分離した電荷を移動させて保持していた帯電電荷と結合させる機能と共にシームレスベルト状感光体として可撓性、繰返使用による耐久性が要求される層である。これらの要件を満足させるための電荷輸送層は、主成分が構造式(I)で示すポリジアルキルシロキサン含有ポリカーボネート樹脂、電荷輸送物質、2種類以上のハイドロキノン系酸化防止剤をテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、ジオキソラン、トルエン、ジメトキシメタンなどの環状エーテル系溶剤に溶解した塗工液を塗布して形成される。構造式(I)で示すポリジアルキルシロキサン含有ポリカーボネート樹脂と併用できるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート(ビスフェノールAタイプ、ビスフェノールZタイプ)、ポリエステル、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、フェノキシ樹脂などが用いられる。これらのバインダー樹脂は、電荷輸送層中の総樹脂量の50重量%未満が好ましい。電荷輸送層中の電荷輸送物質Dと樹脂Rとの比率D/Rは0.5〜1.2が好ましい。0.5未満では低温下での露光後電位の上昇、1.2を超えると感光体の繰返使用時電荷輸送層の摩耗が大きくなる不具合がある。
レベリング剤としては、下記式で示される粘度50〜1000cPのシリコーンオイルが好ましい。電荷発生層に添加するシリコーンオイルと同種のシリコーンオイルが特に好ましい。電荷発生層と同一のシリコーンオイルの添加により、高温高湿下での繰返使用時の画像ボケ、感光体が帯電チャージャー直下に放置された場合に発生しやすい画像濃度低下を低減することが可能となる。電荷輸送層がシリコーンオイルを含まない場合、高温高湿下での放置により文字太りが発生しやすい。
(但し、式中R1〜R8はメチル基、エチル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、又はメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基を示し、これらの基は他の置換基やハロゲン原子などで置換されていてもよく、mは整数を示す。)
塗工溶媒として、環境面からはジクロロメタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、トリクロロエタン、トリクロロメタンなどの塩素系溶媒が敬遠されている。これらの環状エーテル系溶剤を用いることにより、感光層と支持体または下引層との接着性を向上させることができる。
また、構造式(I)のポリジアルキルシロキサン含有ポリカーボネート樹脂は感光体の耐指紋、クリーニングブレードトルクの低減に有効である。
但し、R1、R2、R3、R4のうち少なくとも1つは炭素原子数の総和が4以上の基である。)
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイドなどの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。また、ハイドロキノン系以外のモノフェノール系化合物、高分子フェノール系化合物、パラフェニレンジアミン類、有機硫黄化合物類等の酸化防止剤も併用して使用してもよい。
電荷輸送層の膜厚は、5〜100μm程度が適当である。
電荷輸送層上に保護層を設けてもよい。
無端ベルト(90)の端部裏面には寄り止め部材(95)が設けられ、複数のローラ(100)で周回するよう構成されている。ローラ(100)のうち、少なくとも1本が植毛ローラであることにより、左右で0.05〜0.31mmの周長差を有する無端ベルトを用いた場合でも、植毛ローラが0.05〜0.31mmの周長差を吸収して無端ベルト(90)の寄り防止を図ると共に、寄り止め部材(95)の繰返使用による摩耗粉、異物を植毛に埋もれさせ無端ベルト裏面傷を低減することができる。
図3に於いて、(1)はシームレスベルト状感光体であり、該感光体ベルト(1)は、回動ローラ(2、3)間に架設され、回動ローラ(2)の回転駆動により図中矢印(A)方向(時計方向)に搬送される。図中(4)は、前記感光体ベルト(1)表面を均一に帯電する帯電手段たる帯電チャージャ、図中(5)は、静電像露光手段たるレーザ書き込み系ユニットである。また、図中(6)は、後述するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナーを有する4つの現像器を一体的に形成した回転式カラー現像装置である。
ここでは転写ベルトの長さは、感光体ベルトの大きさの倍になっており、転写ベルトの特定の位置は、感光体の常に同位置に接触するように厳密に位置制御されている。
好ましいステアリン酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ストロンチウム等が挙げられる。
実施例1
下記組成の混合物をボールミルポットに取り、φ10mmアルミナボールを使用し72時間ボールミリングした。
酸化チタン(CR−60:石原産業製) 50部
アルキッド樹脂(ベッコライトM6401−50
大日本インキ化学工業製;固形分50重量%) 15部
メラミン樹脂(スーパーベッカミンL−121−60
大日本インキ化学工業製;固形分60重量%) 8.3部
メチルエチルケトン(関東化学製) 31.7部
続いて(42)(リコー製)の電荷発生物質2.4部、下記式(VII)(リコー製)の電荷発生物質0.6部、シクロヘキサノン(関東化学製)80部からなる混合物をボールミルポットに取り、φ10mmのYTZボールを使用し、72時間ボールミリングした後、さらにシクロヘキサノン78.4部を加え、2時間ボールミリングした後、固形分濃度2重量%のポリビニルブチラール樹脂(水酸基33mol%、ブチラール基64mol%;)/シクロヘキサノン溶液60部とメチルエチルケトン88.9部を加え、電荷発生層塗布液を調整した。この塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、130℃で20分間乾燥し、厚さ0.07μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送物質(リコー製) 7部
(l=0.85、m=0.149、n=0.001) 10部
シリコーンオイル(KF−50、信越化学製) 0.002部
テトラヒドロフラン(液体クロマト用、関東化学製) 77.4部
ハイドロキノン誘導体(I−2、リコー製) 0.014部
ハイドロキノン誘導体(I−276、リコー製) 0.021部
式(I)のポリカーボネート樹脂は、特開平10−182832号公報(特許文献6)の実施例8に従い作成した。共重合比はNMR(JNM−A400;日本電子製)を用いて1H(400MHz)シングルパルス法(ノンデカップル)、測定溶媒;重ジクロロメタン[CD2Cl2]により決定した。また、粘度平均分子量はオストワルド粘度計により測定した。
実施例1において、電荷輸送層に用いたポリカーボネート樹脂の共重合比率をl=0.8、m=0.19、n=0.01に変えた以外は実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。ポリカーボネート樹脂は実施例1と同様な方法で作成した。
実施例1において、電荷輸送層の塗工に用いたテトラヒドロフランに2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを250ppm添加した物を用いた以外は実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例3において、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールの添加量を500ppmに変え、且つ電荷輸送層の乾燥条件を110℃10分間に変えた以外は、実施例3と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1と全く同様にしてニッケルシームレスベルト上に膜厚4.5μmの下引き層を形成した。続いて実施例1の電荷発生層塗工液にシリコーンオイル(KF−50、信越化学製)をポリビニルブチラール樹脂に対して1wt%添加した塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、130℃で20分間乾燥し、厚さ0.07μmの電荷発生層を形成した。
次に、実施例3の電荷輸送層塗工液の酸化防止剤I−276をI−269に変えた以外は全く同様にして塗工液を調合して実施例3と同一条件で電子写真感光体を作成した。
実施例5において、電荷発生層塗工液へ添加するシリコーンオイル添加量をポリビニルブチラール樹脂に対して0.5wt%、電荷輸送層塗工液へ添加するシリコーンオイル添加量を実施例2の2.5倍に変更した以外は実施例5と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例3において、電荷輸送層塗工液のシリコーンオイル除いた以外は、実施例3と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例5において、電荷輸送層塗工液のシリコーンオイル除いた以外は、実施例5と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1において、電荷輸送層の乾燥条件を140℃60分に変えた以外は、実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1において、電荷輸送層の乾燥条件を90℃10分に変えた以外は、実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1において、電荷輸送層に用いた樹脂をビスフェノールZタイプのポリカーボネート樹脂(TS−2050;帝人化成製、粘度平均分子量50000)
)に変えた以外は、実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
実施例1において、電荷輸送層塗工液を下記組成のものに変えて電荷発生層上に浸漬塗布し、125℃で15分間乾燥し、厚さ28μmの電荷輸送層を形成した。
下記式(VI)の電荷輸送物質(リコー製) 7部
(l=0.85、m=0.149、n=0.001) 4部
ビスフェノールZタイプポリカーボネート
(TS−2030:帝人化成社製) 6部
シリコーンオイル(KF−50、信越化学製) 0.002部
テトラヒドロフラン(液体クロマト用、関東化学製) 77.4部
2,6−ジ−t−ブチル−4−フェニルフェノール 2部
実施例1において左右の周長差0.4mmのニッケルシームレスベルトを用いた以外は実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
画像ムラはハーフトーン画像の濃度ムラにより、また黒ポチ画像評価は白紙を印字した画像中の黒ポチ数評価により行なった。
黒ポチはカラーイメージプロセッサーSPICCA(日本アビオニクス社製)を用いて大きさと個数を測定し、1cm2当たりのφ0.05mm以上の黒ポチ数により判定した。黒ポチ評価の判定基準を表1に示す。なお、判定における○、△は実用上特に問題のないことを、×の場合は実用に適さないことを意味する。
細線再現性は1ドットの斜めラインを印字させルーペで観察したドットの再現性により判定した。◎、○はドットがほぼ再現されているが△ドットの形状が崩れ、×はドット形状が著しく崩れている状態を示す。
耐指紋性はシームレスベルト状感光体に指紋を付着させφ18mmの従動ローラ部で1週間放置後、ハーフトーン画像を印字させてクラックの発生状況を確認した。
また、図3の回転式カラー現像装置(6)のブラック現像ユニットを取り外して、表面電位計を取り付けレーザ光全面露光時の感光体電位VLを測定した。なお、未露光部の電位VDは900(−V)付近になるよう帯電チャージャを調整した。
さらにイエロー、シアン、マゼンタの3色重ねによりグレーのハーフトーン画像を印字させて色ムラを評価した。
電荷輸送層中の残留溶媒量は熱分解−ガスクロマトグラフ(GC−15A 島津製作所製)によりを測定した。
ニッケルシームレスベルトの周長差はVブロックを用いて上下2本の外径φ25.0mmのステンレス製ローラ2本の間にニッケルシームレスベルトを張架して下側のステンレス製ローラの位置から求めた。
これらの結果を表2に示す。
比較例5のシームレスベルト状感光体は常温常湿で1万枚の印字を行なったところ、裏面端部に設けた寄り止め部材が部分的に剥離し、搬送不能になったため以後の評価を中止した。
2 回転ローラ
3 回転ローラ
4 帯電チャージャ
5 レーザ光学装置
6 現像装置
10 中間転写ベルト
11 回動ローラ
12 回動ローラ
13 バイアスローラ
14 転写ローラ
15 クリーニング装置
15A クリーニングブレード
15C 廃棄トナー回収容器
16 クリーニング装置
16A クリーニングブレード
16b オーガ
17 給紙台(給紙カセット)
17A 転写紙
18 給紙ローラ
19A 搬送ローラ対
19b 搬送ローラ対
20A レジストローラ対
20b レジストローラ対
21 支持体
22 下引き層
23 電荷発生層
24 電荷輸送層
31 プロセスカートリッジ
80 定着装置
81a 排紙ローラ対
81b 排紙ローラ対
82 排紙スタック部
90 無端ベルト
95 寄り止め部材
100 ローラ
L レーザービーム
Claims (7)
- 総含有量が電荷輸送材料の0.05〜5重量%である複数種のハイドロキノン系酸化防止剤を電荷輸送層が含むことを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
- 電荷輸送層を塗布する環状エーテル系溶媒がフェノール系酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真感光体。
- 電子写真感光体が複数本のローラで張架周回するベルト状体の幅方向の左右両端で0.05〜0.31mmの周長差を有する無端ベルト状感光体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 請求項4に記載の感光体ベルト上に、少なくとも3色以上のトナーで3回以上の現像を行ない、各色のトナー像が該ベルト状感光体に当接したベルト状中間転写体上で色重ねされるよう構成されていることを特徴とする画像形成装置。
- ステアリン酸金属塩を、該ベルト状中間転写体及び該無端ベルト状感光体表面に塗布することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、及びベルト状中間転写体のうちの少なくとも1つとが一体に支持され、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。
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