JP2020052213A - 分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子、組成物、層状物、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents
分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子、組成物、層状物、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
ポリテトラフルオロエチレン粒子と、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の表面に付着しフッ素原子を持つ分散剤と、を含み、
粒度分布指標[D50−D10]が50nm以上である分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
<2>
前記粒度分布指標[D50−D10]が70nm以上である<1>に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
<3>
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フッ化アルキル基含有重合体である<1>又は<2>に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
<4>
前記フッ化アルキル基含有重合体が、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<3>に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
<5>
前記フッ素原子を持つ分散剤の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0.5質量%以上10質量%以下である<1>〜<4>のいずれか1項に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
<6>
前記フッ素原子を持つ分散剤の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して1質量%以上10質量%以下である<5>に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
<7>
<1>〜<6>のいずれか1項に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子を含有する組成物。
<8>
液体状又は固体状である<7>に記載の組成物。
<9>
<1>〜<6>のいずれか1項に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子を含有する層状物。
<10>
導電性基体と、前記導電性基体上に設けられた感光層と、を有し、
最表面層が、<9>に記載の層状物からなる層である電子写真感光体。
<11>
<10>に記載の電子写真感光体を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
<12>
<10>に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
<7>、又は<8>に係る発明によれば、粒度分布指標[D50−D10]が50nm未満である分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子を含有する場合に比べ、分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子の分散性に優れる組成物が提供される。
<9>、<10>、<11>、又は<12>に係る発明によれば、粒度分布指標[D50−D10]が50nm未満である分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子を含有する場合に比べ、分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子の分散性に優れる層状物、当該層状物からなる最表面層を有する電子写真感光体、当該電子写真感光体を備えるプロセスカートリッジ、又は当該電子写真感光体を備える画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子(分散剤付着PTFE粒子)は、PTFE粒子とフッ素原子を持つ分散剤(フッ素含有分散剤)とを含み、このフッ素含有分散剤の少なくとも一部がPTFE粒子の表面に付着している。
そして、本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子は、粒度分布指標[D50−D10]が50nm以上である。
また、例えば、PTFE粒子およびフッ素含有分散剤と共に、樹脂粒子を含む固体状組成物(例えば粉体塗料等)を利用し、PTFE粒子を含有した層状物を形成する場合、層状物を形成する過程で、樹脂の溶融を生じさせる。すると、樹脂が溶融する過程で、PTFE粒子の分散性が低下し、PTFE粒子の凝集が起きることがある。
その結果、PTFE粒子の分散性に劣る層状物が形成されることになる。
本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子は、粒度分布指標[D50−D10]が50nm以上であり、好ましくは50nm以上200nm以下であり、より好ましくは60nm以上150nm以下であり、さらに好ましくは70nm以上100nm以下である。 粒度分布指標[D50−D10]が50nm以上であることは、粒径の小さい粒子が多く含まれていることを表し、これにより分散性に優れる分散剤付着PTFE粒子が得られる。
なお、PTFE粒子の製造工程として解砕又は粉砕の工程を有する製造方法により製造されたPTFE粒子は粒度分布が広くなる傾向にある。例えば、重合によって大きな粒子を形成した後に解砕を施す工程を備える製造方法で得られるPTFE粒子は粒度分布が広くなる傾向にある。一方、解砕工程を設けることなく、乳化材の種類、量などをコントロールした乳化重合により粒度分布の狭いPTFE粒子を製造することが出来る。
本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子は、超小径側粒度分布指標[D5]が50nm以上であることが好ましく、より好ましくは50nm以上300nm以下であり、さらに好ましくは100nm以上250nm以下であり、特に好ましくは150nm以上200nm以下である。
超小径側粒度分布指標[D5]が50nm以上であることは、粒径が非常に小さい粒子が低減されていることを表し、これにより付着させずともよい小径側の粒子に分散剤が付着してしまう確率が低くなり、付着させたい大径側の粒子に分散剤を効率的に付着させることが出来るため、分散剤付着PTFE粒子の製造性に優れる。
具体的には、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粒子を洗浄する方法が挙げられる。中でも、有機溶剤(トルエン、及びテトラヒドロフランの少なくとも一方)により、PTFE粒子を洗浄する方法が好ましい。
なお、洗浄は室温(例えば22℃)で行っても、加熱下で行ってもよい。
本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子は、平均一次粒径が0.1μm以上1μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.5μm以下がより好ましい。
平均一次粒径が0.1μm以上1μm以下であることで、分散性に優れる分散剤付着PTFE粒子が得易くなる。
なお、平均一次粒径を上記範囲に制御する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば解砕の条件を調整する、使用するPTFE粒子の分子量を調整する等が挙げられる。
測定の対象となる分散剤付着PTFE粒子(例えば分散剤付着PTFE粒子を含む層状物)を、SEM(走査型電子顕微鏡)観察によって、例えば倍率5000倍以上の画像を撮影する。得られた画像から無作為抽出した200個の粒子について、それぞれ分散剤付着PTFE粒子(一次粒子)の最大径を測定する。
測定された200個の粒子それぞれの最大径に基づいて、小径側から数の累積分布を描いて、累積5%となる粒径を粒径D5、累積10%となる粒径を粒径D10、累積50%となる粒径を粒径D50と定義する。この粒径D5が超小径側粒度分布指標[D5]である。また、これらを用いて粒度分布指標[D50−D10]が算出される。さらに、この測定された全200個の粒子の粒径の数平均(算術平均)が平均一次粒径である。
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。
本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子に含まれるPTFE粒子(フッ素含有分散剤が付着していない状態のPTFE粒子)は、「(−CF2−CF2−)n」で示される構造を有する化合物の粒子である。
なお、比表面積は、BET式比表面積測定器(島津製作所製:フローソープII2300)を用い窒素置換法にて測定した値である。
なお、見掛密度はJIS K6891(1995年)に準拠して測定される値である。
なお、溶融温度はJIS K6891(1995年)に準拠して測定される融点である。
フッ素含有分散剤は、分子構造中に少なくともフッ素原子を有する。
フッ素含有分散剤としては、例えば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(以下「フッ化アルキル基含有重合体」とも称する)が挙げられる。
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。
本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子の製造方法としては、例えば以下の方法が挙げられる
1)PTFE粒子とフッ素含有分散剤とを分散媒に配合して、PTFE粒子の分散液を調製した後、分散液から分散媒を除去する方法。
2)乾式粉体混合機を用いてPTFE粒子とフッ素含分散剤を混合しPTFE粒子にフッ素含分散剤を付着させる方法
3)PTFE粒子を攪拌しながら溶剤に溶かしたフッ素含有分散剤を滴下した後溶剤を除去する方法
本実施形態に係る組成物は、本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子を含む。
つまり、本実施形態に係る組成物は、PTFE粒子と、このPTFE粒子の表面に付着するフッ素含有分散剤と、を含む分散剤付着PTFE粒子を含有し、この分散剤付着PTFE粒子の粒度分布指標[D50−D10]が前述の範囲である。
そのため、本実施形態に係る組成物は、PTFE粒子と混合される成分の状態が変化しても、PTFE粒子の分散性に優れた組成物である。
液体状の組成物としては、PTFE粒子とフッ素含有分散剤と分散媒を含むPTFE粒子分散液、PTFE粒子分散液に樹脂を配合した層状物形成用塗布液等が挙げられる。
固体状の組成物としては、分散剤付着PTFE粒子と、樹脂粒子(例えば、トナー粒子、粉体塗料粒子等)と、を含む組成物が挙げられる。
本実施形態に係る層状物は、本実施形態に係る分散剤付着PTFE粒子を含む。
つまり、本実施形態に係る層状物は、PTFE粒子と、このPTFE粒子の表面に付着するフッ素含有分散剤と、を含む分散剤付着PTFE粒子を含有し、この分散剤付着PTFE粒子の粒度分布指標[D50−D10]が前述の範囲である。具体的には、本実施形態に係る層状物は、本実施形態に係る組成物により形成された層である。
そのため、本実施形態に係る層状物は、PTFE粒子の分散性に優れた層状物である。そして、本実施形態に係る層状物は、潤滑性、疎水性(撥水性)などの表面特性に優れた層状物(特に、表面特性のムラが少ない層状物)である。
本実施形態に係る電子写真感光体(以下「感光体」とも称する)は、導電性基体と、前記導電性基体上に設けられた感光層と、を有し、最表面層が、本実施形態に係る層状物からなる層である。
この層状物からなる最表面層としては、積層型感光層の電荷輸送層、単層型感光層、表面保護層等である。
本実施形態に係る感光体は、最表面層として、本実施形態に係る層状物からなる層を有するため、耐磨耗性が高い。特に、感光体は、最表面層に含まれるPTFE粒子の分散性が低いと、画像欠陥(具体的には、筋状の画像むら)が生じる傾向がある。しかし、本実施形態に係る感光体は、PTFE粒子の分散性に優れる状態で最表面層に含まれるため、上記画像欠陥が抑制される。
図1に示す電子写真感光体7は、例えば、導電性支持体4上に、下引層1と電荷発生層2と電荷輸送層3とが、この順序で積層された構造を有する感光体7が挙げられる。電荷発生層2及び電荷輸送層3が感光層5を構成している。
また、電子写真感光体7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、電子写真感光体7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。
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。
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える。そして、電子写真感光体として、上記本実施形態に係る電子写真感光体が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図2に示すように、電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置9(静電潜像形成手段の一例)と、転写装置40(一次転写装置)と、中間転写体50とを備える。なお、画像形成装置100において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光し得る位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。図示しないが、中間転写体50に転写されたトナー像を記録媒体(例えば用紙)に転写する二次転写装置も有している。なお、中間転写体50、転写装置40(一次転写装置)、及び二次転写装置(不図示)が転写手段の一例に相当する。
帯電装置8としては、例えば、導電性又は半導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用される。また、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も使用される。
露光装置9としては、例えば、電子写真感光体7表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、定められた像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体の分光感度領域内とする。半導体レーザの波長としては、780nm付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザや青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、カラー画像形成のためにはマルチビームを出力し得るタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
現像装置11としては、例えば、現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置が挙げられる。現像装置11としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体7に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。中でも現像剤を表面に保持した現像ローラを用いるものが好ましい。
クリーニング装置13は、クリーニングブレード131を備えるクリーニングブレード方式の装置が用いられる。
なお、クリーニングブレード方式以外にも、ファーブラシクリーニング方式、現像同時クリーニング方式を採用してもよい。
転写装置40としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、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のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
中間転写体50としては、半導電性を付与したポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等を含むベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外にドラム状のものを用いてもよい。
図3に示す画像形成装置120は、プロセスカートリッジ300を4つ搭載したタンデム方式の多色画像形成装置である。画像形成装置120では、中間転写体50上に4つのプロセスカートリッジ300がそれぞれ並列に配置されており、1色に付き1つの電子写真感光体が使用される構成となっている。なお、画像形成装置120は、タンデム方式であること以外は、画像形成装置100と同様の構成を有している。
本実施形態に係る分散剤付着PTEF粒子は、トナー用外添剤、粉体塗料用外添剤として好適に利用される。
例えば、分散剤付着PTEF粒子をトナー用外添剤として適用する場合、トナーとしては、トナー粒子と、外添剤として本実施形態に係る分散剤付着PTEF粒子と、を有する静電荷像現像用トナーが例示される。トナー粒子は、樹脂(結着樹脂)を含む。なお、トナー粒子は、必要に応じて、着色剤、離型剤等のその他添加剤を含む。
−分散剤付着PTFE粒子Aの作製−
PTFE粒子として、ルブロンL−2(ダイキン工業(株)製、比表面積:8m2/g、見掛密度:0.35g/ml(JIS K6891(1995年))、溶融温度:328℃(JIS K6891(1995年)))を用いた。この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て、分散剤付着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。その後、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。この粒子を分散剤付着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、及びテトラヒドロフラン150部に溶解させ、分散剤付着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。
得られたPTFE組成物L−A中のPTFE粒子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、ギャップコーターを用いてガラス基板上に塗布し130℃、45分の加熱を行い膜厚5μmのPTFE層状物F−Aを作製した。得られた層状物中のPTFE粒子の平均粒径は0.23μmであった。
なお、得られた層状物について、既述の方法によりSEM(走査型電子顕微鏡)観察を行って、分散剤付着PTFE粒子Aの最大径を測定し、粒度分布指標[D50−D10]、超小径側粒度分布指標[D5]、及び平均一次粒径をそれぞれ測定又は算出した。結果を表1に示す。
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、及び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。
前記PTFE組成物L−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。
得られた感光体を用いて、次の評価を実施した。
・目視評価
得られた感光体の表面(電荷輸送層の表面)を目視にて観察した。
A:筋が見られず
B:うっすらと筋状の欠陥が見られる
C:明らかに筋状の欠陥が見られる
得られた感光体を画像形成装置「Apeos Port C4300(富士ゼロックス社製)」に搭載した。この装置を用いて、A4紙に、5%ハーフトーン画像を100枚出力した。1枚目および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。
−PTFE粒子Bの作製−
PTFE粒子として、ルブロンL−5(ダイキン工業(株)製、比表面積:10m2/g、見掛密度:0.40g/ml(JIS K6891(1995年))、溶融温度:328℃(JIS K6891(1995年)))と、ルブロンL−2(ダイキン工業(株)製)と、を質量比(L−5:L−2)1:1で混合した、混合PTFE粒子を用いた。この混合PTFE粒子を、実施例1と同様にして、洗浄後、フッ素含有分散剤により処理して、分散剤付着PTFE粒子Bとした。
分散剤付着PTFE粒子Aを分散剤付着PTFE粒子Bに変更したほかは実施例1と同様な作業を行い、PTFE組成物L−Bを作製した。
PTFE組成物L−AをPTFE組成物L−Bに変更したほかは実施例1と同様な評価を行った。結果を表1に示す。
PTFE組成物L−AをPTFE組成物L−Bに変更したほかは実施例1と同様な作業を行いPTFE層状物F−Bの作製と評価を行った。結果を表1に示す。
得られたPTFE層状物F−Bについて実施例1と同様にして測定を行った。結果を表1に示す。
PTFE組成物L−AをPTFE組成物L−Bに変更したほかは実施例1と同様な作業を行い、電子写真感光体Bを作製した。
得られた電子写真感光体Bについて実施例1と同様な評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2の分散剤付着PTEE粒子Bの作製において、ルブロンL−5とルブロンL−2との質量比(L−5:L−2)を1:3に変更したほかは、実施例2と同様な作業を行い、分散剤付着PTFE粒子Cを得た。
実施例2の分散剤付着PTEE粒子Bの作製において、ルブロンL−5とルブロンL−2との質量比(L−5:L−2)を2:1に変更したほかは、実施例2と同様な作業を行い、分散剤付着PTFE粒子Dを得た。
−PTFE粒子Eの作製−
PTFE粒子として、ルブロンL−5(ダイキン工業(株)製、比表面積:10m2/g、見掛密度:0.40g/ml(JIS K6891(1995年))、溶融温度:328℃(JIS K6891(1995年)))を用いた。このPTFE粒子を、洗浄せずに、フッ素含有分散剤により処理して、分散剤付着PTFE粒子Eとした。
具体的には、PTFE粒子15質量部を採取し、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、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、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。この粒子を分散剤付着PTFE粒子Eとした。
(粉体塗料の作製及び評価)
実施例1の分散剤付着PTFE粒子Aを外添剤として使用して、次の通り、粉体塗料を作製した。
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル180部とイソプロピルアルコール80部との混合溶剤を投入し、これに下記組成物を投入した。
・ポリエステル樹脂(PES1)[テレフタル酸/エチレングリコール/ネオペンチルグリコール/トリメチロールプロパンの重縮合体(モル比=100/60/38/2(mol%)、ガラス転移温度=62℃、酸価(Av)=12mgKOH/g、水酸基価(OHv)=55mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)=12,000、数平均分子量(Mn)=4,000]:240部
・ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製):60部
・ベンゾイン:1.5部
・アクリルオリゴマー(アクロナール4F、BASF社):3部
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株)製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1100部になった時点で常圧(1気圧)に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は145nmであった。その後、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル製、Dowfax2A1、有効成分量45質量%)を、分散液中の樹脂分に対して有効成分として2質量%添加混合し、イオン交換水を加えて固形分濃度が25質量%になるように調整した。これをポリエステル樹脂・硬化剤複合分散液(E1)とした。
・酸化チタン(石原産業製、A−220):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK):15部
・イオン交換水:400部
・0.3mol/lの硝酸:4部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて3時間分散して酸化チタンを分散させてなる白色顔料分散液を調製した。レーザー回折粒度測定器を用いて測定したところ顔料分散液における酸化チタンの体積平均粒径は0.28μm、白色顔料分散液固形分比率は25%であった。
・ポリエステル樹脂・硬化剤複合分散液(E1):180部(固形分45部)
・白色顔料分散液(W1):160部(固形分40部)
・イオン交換水:200部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて混合及び分散した。次いで、1.0質量%硝酸水溶液を用い、pHを3.5に調整した。これに10質量%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.50部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌の回転数を調整しながら、50℃まで昇温し、50℃で15分保持した後、コールターカウンター[TA−II]型(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて凝集粒子の粒径を測定し、体積平均粒径が5.5μmとなったところで、シェルとしてポリエステル樹脂・硬化剤複合分散液(E1)60部をゆっくりと投入した(シェル投入)。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3リットル中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引ろ過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させて、コア・シェル型の白色粉体粒子(PC1))を得た。
白色粉体粒子(PC1):100部と、外添剤としてシリカ粒子「RX200(日本アエロジル株式会社)」0.6部と、外添剤として分散剤付着PTFE粒子A3部と、をヘンシェルミキサーにより周速32m/s、10分間で混合した後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、白色粉体塗料を得た。
得られた白色粉体塗料を用いて、次の評価を実施した。
粉体塗料を旭サナック製コロナガンXR4−110Cに装填した。
鏡面仕上げのアルミ板の30cm×30cmの四角形テストパネル(被塗装物)に対して、パネル正面から30cmの距離(パネルとコロナガンの吐出口との距離)で、旭サナック製コロナガンXR4−110Cを上下左右にスライドさせて、粉体塗料を吐出して、パネルに静電付着させ、付着層を得た。コロナガンの印加電圧は80kV、入力エア圧は0.55MPa、吐出量200g/分とし、パネルに付着させる粉体塗料の付着量を50g/m2、90g/m2、180g/m2、又は、220g/m2とした4回の塗装を実施した。
その後、各パネルを180℃に設定した高温チャンバーに入れて30分加熱(焼付)した。
A:触診、目視ともに問題なし
B:目視上わずかにむらが見られる(問題にならないレベル)
C:触診で突起が確認される(問題にならないレベル)
D:目視上むら、触診で突起が見られる。
(粉体塗料の作製及び評価)
実施例2〜4及び比較例1の分散剤付着PTFE粒子B〜Eを、分散剤付着PTFE粒子Aに替えて外添剤として使用した以外は、実施例5と同様にして、粉体塗料を作製し、評価した。
それにより、本実施例の分散液付着PEFT粒子は、混合される成分の状態が変化しても、分散性に優れることがわかる。
Claims (12)
- ポリテトラフルオロエチレン粒子と、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の表面に付着しフッ素原子を持つ分散剤と、を含み、
粒度分布指標[D50−D10]が50nm以上である分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。 - 前記粒度分布指標[D50−D10]が70nm以上である請求項1に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
- 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フッ化アルキル基含有重合体である請求項1又は請求項2に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
- 前記フッ化アルキル基含有重合体が、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3に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
(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。) - 前記フッ素原子を持つ分散剤の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して0.5質量%以上10質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
- 前記フッ素原子を持つ分散剤の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレン粒子に対して1質量%以上10質量%以下である請求項5に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子を含有する組成物。
- 液体状又は固体状である請求項7に記載の組成物。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の分散剤付着ポリテトラフルオロエチレン粒子を含有する層状物。
- 導電性基体と、前記導電性基体上に設けられた感光層と、を有し、
最表面層が、請求項9に記載の層状物からなる層である電子写真感光体。 - 請求項10に記載の電子写真感光体を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。 - 請求項10に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
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