JP6274142B2 - 電子写真画像形成方法 - Google Patents
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Description
高耐久化を実現するために、感光体に表面保護層を設けることが、一つの方法として挙げられる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。また、当該表面保護層に、金属酸化物やフッ素樹脂等の微粒子を含有した硬化樹脂を含有させることで、著しい機械的強度の向上や、表面抵抗(摩擦)の低減をはかる施策が、従来なされている。
すなわち、電荷輸送層(CTL)、表面保護層(OCL)及び下引き層(UCL)におけるインピーダンスの、周波数依存性に係る違いにより、転写メモリーが発生し、更に当該違いは、使用履歴が増えると大きくなると推察される。
しかしながら、発明者は、上記インピーダンスの周波数依存が、少なくとも2kHz以上の交流電圧の周波数では安定することを突き止めた。そこで、除電のために印加する交流電圧の周波数を、少なくとも2kHz以上とし、かつ、使用履歴に応じて上げるようにして除電すれば、インピーダンスの周波数依存が安定する領域を画像形成方法に適用できるため、前周回画像履歴を好適に消去することができ、ひいては、転写メモリーを低減できることを見いだし、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
少なくとも、前記電子写真感光体の表面を帯電する工程、
前記帯電を行った電子写真感光体の表面を露光して静電潜像を形成する工程、
前記露光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反転現像により顕像化してトナー画像を形成する工程、
前記電子写真感光体に形成された前記トナー画像を転写媒体上へ転写する工程、
前記転写する工程を行った前記電子写真感光体の表面より電荷を除電する工程、を有し、
前記電子写真感光体として、
前記表面保護層が、少なくとも硬化樹脂と、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物と、を含有し、
前記インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物が、少なくとも、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン若しくは酸化アルミニウムを含有する微粒子又はフッ素樹脂を含有する微粒子であり、
前記下引き層が、少なくとも金属酸化物を含有し、かつ、厚さが、1〜30μmの範囲内である構成を有する電子写真感光体を用い、かつ、
前記除電する工程が、少なくとも2kHz以上の交流電圧を印加し、かつ、当該交流電圧の周波数を、使用履歴に応じて前周回の周波数よりも上げることで除電する工程であることを特徴とする電子写真画像形成方法。
当該電荷発生物質が、少なくともY−チタニルフタロシアニンを含有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の電子写真画像形成方法。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
そこで、本発明者は、転写する工程において、感光体の帯電とは逆極性の電圧が印加されることで、表面保護層のバルク内での局部的な分極状態(以下、「トラップ」ともいう。)が生成するモデルを想定した。
本発明者は、表面保護層を有する感光体を用いた電子写真画像形成方法において、この逆極帯電附与により表面保護層に生成したトラップを、潜像を形成する工程に悪影響を与えず、特定周波数(2kHz以上)の交流電圧を印加することにより除電することで、当該トラップを解放でき、転写メモリーを低減できると考えた。
これについて、説明する。
感光体に、交流を印加する場合、静電容量Cの抵抗は、
リアクタンス:Xp=1/ωC
で表される。なお、ここで、
ω=2πf
であり、fは周波数(Hz)である。
このとき、インピーダンスZは、
感光体は、暗所では並列抵抗Rpは充分に大きくなる。このため、Xpに比べRpが充分大きければ、インピーダンスZに対するRpの影響は、ほとんど無視することができる。すなわち、暗所では、インピーダンスZはC成分であるXpに支配される。
これについて図2を用いて説明する。図2(a)〜(d)において、縦軸はZ、Xp、Rp(Ω)を示し、横軸は周波数f(Hz)を示す。
例えば、表面保護層がない場合(図2(a))では、Rp及びXpのそれぞれの回帰直線Lr及びLxは、平行であり、さらに、インピーダンスZは、Xpに支配されていることが分かる。
また、図2(b)は、表面保護層を有し、かつ、使用履歴が少ない(劣化していない)感光体の場合においても、Rp及びXpのそれぞれの回帰直線Lr及びLxは、平行であり、さらに、インピーダンスZは、Xpとずれがなく、Xpに高度に依存していることが分かる。
このような除電する工程を有すれば、常に感光体の表面電位をニュートラルにした状態で、次の電子写真画像形成プロセスに移行できるため、表面保護層を有する感光体によって機械的強度を維持しつつも、転写メモリー・光メモリーを低減できることを突き止め、本発明に至った。
前記電子写真感光体として、
前記表面保護層が、少なくとも硬化樹脂と、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物と、を含有し、
前記下引き層が、少なくとも金属酸化物を含有し、かつ、厚さが、1〜30μmの範囲内である構成を有する電子写真感光体を用い、かつ、
前記除電する工程が、少なくとも2kHz以上の交流電圧を印加し、かつ、当該交流電圧の周波数を、使用履歴に応じて前周回の周波数よりも上げることで除電する工程である特徴とする。この特徴は、下記各実施形態に共通する技術的特徴である。
本発明の電子写真画像形成方法は、導電性支持体上に少なくとも、下引き層と、感光層と、表面保護層と、を有する電子写真感光体を用い、反転現像プロセスを適用する電子写真画像形成方法であって、前記電子写真感光体として、前記表面保護層が、少なくとも硬化樹脂と、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物と、を含有し、前記下引き層が、少なくとも金属酸化物を含有し、かつ、厚さが、1〜30μmの範囲内である構成を有する電子写真感光体を用い、かつ、除電する工程が、少なくとも2kHz以上の交流電圧を印加し、かつ、当該交流電圧の周波数を、使用履歴に応じて上げることで除電する工程であることを特徴とする。
なお、本発明に係る電子写真画像形成方法は、少なくとも電子写真感光体の表面を帯電する工程と、当該電子写真感光体の表面を露光することにより、静電潜像を形成する工程と当該静電潜像をトナーにより顕像化しトナー画像を形成する工程と、当該トナー画像を転写媒体に転写する工程と、前記電子写真感光体を除電する工程を有する電子写真画像形成方法に好適に採用できる。
本発明に係る感光体を使用して、電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)の表面を帯電装置にて帯電する工程(帯電工程)の後、電子写真感光体の表面を露光することにより、静電潜像を形成する工程(露光工程)によって形成された静電潜像を、現像装置を用いて現像することにより顕像化させてトナー画像を形成する(現像工程)。このトナー画像をコピー用紙又は転写ベルト等の転写媒体上に転写する工程の後、本発明に係る除電する工程を経て、次の画像形成のサイクルが行われる。転写ベルト等の転写媒体上に転写されたトナー画像は、コピー用紙上に転写され、コピー用紙上に転写されたトナー画像を接触加熱方式等の定着処理によってコピー用紙に定着(定着工程)させることにより、可視画像を得る。転写する工程の後、感光体上に残留したトナー(転写残トナー)は、ゴムブレード等により除去(クリーニング工程)される。このクリーニング工程は、除電する工程の前でも後であってもよいが、除電する工程が光照射を伴う場合は、クリーニング工程の後の方が、感光体上に残留するトナーが除電光の吸収を妨げることがないので、効果的に除電が行えるので好ましい。
本発明に係る電子写真感光体を除電する工程においては、少なくとも2kHz以上の交流電圧を印加し、かつ、当該交流電圧の周波数を、使用履歴に応じて上げることで除電する。
なお、除電する工程においては、前記交流電圧の他に、前記電子写真感光体に帯電する極性と同一極性の直流電圧を印加することが感光体内部に蓄積された電荷を、更に排出することができるため好ましい。
また、除電する工程においては、前記交流電圧の印加と同時に、除電光を照射することが感光体内部に蓄積された電荷を、更に排出することができるため好ましい。
また、除電する工程においては、前記交流電圧及び前記直流電圧の印加と同時に、除電光を照射することが感光体内部に蓄積された電荷を、更に排出することができるため好ましい。
本発明に係る除電する工程において、交流電圧を印加する方法は特に限定されず、公知の方法でよく、例えば、コロナ放電器のような非接触型の除電放電器を設置し、外部から高圧電源を接続し任意のAC周波数を印加できることしてもよい。
接触型の除電放電器としてはローラー帯電やブラシ帯電等が挙げられるが、上記非接触型の方が放電安定性の観点から好ましい。
本発明に係る使用履歴としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、印刷枚数が挙げられる。
まず、当該電子写真画像形成方法を採用した電子写真画像形成装置に、使用履歴を記憶する記憶手段を備えさえ、当該記憶手段に記憶された電子写真感光体(感光体)の使用履歴を入手し(S1)、使用履歴(印刷枚数)がn枚以上であるかを判断し(S2)、画像形成枚数がn枚未満である場合には印加する交流電圧の周波数は変えず(S3)、画像形成枚数がn枚以上である場合には印加する交流電圧の周波数を上げる(S4)。
また、印加する交流電圧の周波数の上昇のさせ方は特に限定されず、例えば、1万枚印刷するまでは、一定の周波数で除電を行い、1万枚を超えた場合は当該一定の周波数から上昇させ、その後は、当該上昇させた周波数で除電することとしてもよいし、10万枚ごとに周波数を上昇させるなど使用履歴に応じて逐次周波数を上げることとしてもよい。
なお、印加する交流電圧の周波数の上昇幅は、一定でもよいし、使用履歴に応じて変更させてもよい。
除電する工程において、前記交流電圧の他に、電子写真感光体に帯電する極性と同一極性の直流電圧を印加することが好ましい。
直流電圧を印加する方法は特に限定されず、公知の方法でよく、例えば、交流電圧を印加する方法と同様にして、コロナ放電器のような非接触型の除電放電器を設置し、外部から高圧電源を接続し任意の交流周波数に直流バイアスを重畳印加して、直流電圧を印加するものとしてもよい。
除電工程においては、交流除電(AC除電)の他に、除電光を照射する光除電をすることが、光により感光体内部に蓄積された電荷を、更に排出することができるため、好ましい。
除電光の照射は、交流電圧の印加と同時又は交流電圧と直流電圧との印加と同時であることが好ましい。
なお、光除電に用いる除電光は、500〜900nmの波長の光からなる除電光であることが好ましい。
除電光の光源としては、これらの条件を満たせば特に限定されるものではなく、公知の光源を用いることができる。また、不要な波長領域の光を除くために光学フィルター等を使用することにより、好適な波長領域の光のみ照射することができる。
本発明に係る電子写真感光体は、導電性支持体上に少なくとも、下引き層と、感光層と、表面保護層と、を有し、前記表面保護層が、少なくとも硬化樹脂と、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物と、を含有し、前記下引き層が、少なくとも金属酸化物を含有し、かつ、厚さが、1〜30μmの範囲内である構成を有することを特徴とする。
感光層は、光を吸収して電荷を発生する機能と電荷を輸送する機能の両方を有し、感光層の層構成としては、電荷発生物質と電荷輸送物質を含有する単層構成であってもよく、また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の積層構成であってもよい。また、導電性支持体と感光層の間に下引き層が設けてられている。感光層は、その層構成を特に制限するものではなく、表面保護層を含めた具体的な層構成として、例えば以下に示すものがある。
(1)導電性支持体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、及び表面保護層を順次積層した層構成
(2)導電性支持体上に、下引き層、電荷輸送物質と電荷発生物質とを含有する単層、及び表面保護層を順次積層した層構成
本発明の感光体は、上記(1)又は(2)のいずれの層構成のものでもよく、これらの中でも、導電性支持体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面保護層を順次設けて作製された層構成のものが特に好ましい。
表面保護層は、少なくとも硬化樹脂と、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物とを含有する。
硬化樹脂とは、後述のように、少なくとも架橋性の重合性化合物を重合して得られた樹脂である。
また、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物とは、後述のものが挙げられるが、例えば、金属酸化物微粒子などが挙げられる。
本発明に係る硬化樹脂は、表面保護層にバインダー樹脂として含有され、架橋性の重合性化合物を重合して得られた樹脂のことである。本発明に係る硬化樹脂について、詳細は後述するが、少なくともアクリロイル基又はメタクリロイル基を有する重合性単量体を重合して得られた樹脂であることが好ましい。また、そのほか、架橋性の重合性化合物としては、グアナミン化合物及びメラミン化合物を使用してもよい。
本発明においては、架橋性の重合性化合物を重合して得られた樹脂の他に、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂又はシリコーン樹脂等の公知の樹脂を併用して用いることができる。
本発明に係る表面保護層に使用可能な架橋性の重合性化合物としては、ラジカル重合性反応基を二つ以上有するラジカル重合性の化合物が挙げられ、ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合性反応基として、アクリロイル基又はメタクリロイル基の少なくともいずれかを有するラジカル重合性単量体が好ましい。
ここで、Rは下記アクリロイル基、R′は下記メタクリロイル基を表す。
本発明に係る表面保護層は、感光体の著しい機械的強度の向上や、表面抵抗(摩擦)の低減をはかる目的で、金属酸化物微粒子やフッ素樹脂微粒子を含有した硬化樹脂を含有する。
なお、これら金属酸化物微粒子やフッ素樹脂微粒子は、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物である。このような微粒子を含有と、転写メモリーが発生しやすくなるが、本発明の画像形成方法によれば、表面保護層がこのような微粒子を含有していても転写メモリーを低減できる。
ここで、インピーダンスの周波数依存に影響を与える、とは、特に低周波数域における低インピーダンス化、ともいえる。
このようなインピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物としては、例えば、金属酸化物微粒子が挙げられ、具体的には、少なくとも、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン若しくは酸化アルミニウムを含有する微粒子又はフッ素樹脂を含有する微粒子が挙げられる。また、金属酸化物微粒子(インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物)の個数平均一次粒径は1〜300nmの範囲内であることが好ましい。特に好ましくは3〜100nmの範囲内である。
上記金属酸化物微粒子の個数平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡「JSM−7401F」(日本電子(株)製)により10000倍の拡大写真を撮影し、ランダムに300個の粒子をスキャナーにより取り込んだ写真画像(凝集粒子は除く)を自動画像処理解析装置「ルーゼックス AP(LUZEX(登録商標)AP)」((株)ニレコ製)ソフトウエアVer.1.32を使用して、2値化処理し、それぞれ水平方向フェレ径を算出、その平均値を個数平均一次粒径として算出する。ここで水平方向フェレ径とは、金属酸化物微粒子の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さをいう。
本発明に係る表面保護層に含有される金属酸化物微粒子は、カップリング剤で修飾されたものであってもよく、更に反応性有機基を有するカップリング剤で表面修飾されたものであってもよい。
表面保護層に含有される金属酸化物微粒子を表面修飾するカップリング剤としては、表面保護層に含有される金属酸化物微粒子の表面に存在するヒドロキシ基等と反応するカップリング剤を使用でき、これらのカップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。また、本発明においては、表面保護層の硬度を更に高くする目的で、反応性有機基を有するカップリング剤を使用でき、反応性有機基を有するカップリング剤としては、ラジカル重合性反応基を有するカップリング剤を使用できる。これらのラジカル重合性反応基は、本発明に係る架橋性の重合性化合物とも反応して強固な保護膜を形成することができる。ラジカル重合性反応基を有するカップリング剤としては、ビニル基、アクリロイル基又はメタクリロイル基などのラジカル重合性反応基を有するシランカップリング剤が好ましく、このようなラジカル重合性反応基を有するシランカップリング剤の例としては、下記のような公知の化合物を挙げることができる。
S−2:CH2=CHSi(OCH3)3
S−3:CH2=CHSiCl3
S−4:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S−5:CH2=CHCOO(CH2)2Si(OCH3)3
S−6:CH2=CHCOO(CH2)2Si(OC2H5)(OCH3)2
S−7:CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3
S−8:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S−9:CH2=CHCOO(CH2)2SiCl3
S−10:CH2=CHCOO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S−11:CH2=CHCOO(CH2)3SiCl3
S−12:CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S−13:CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(OCH3)3
S−14:CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
S−15:CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
S−16:CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S−17:CH2=C(CH3)COO(CH2)2SiCl3
S−18:CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S−19:CH2=C(CH3)COO(CH2)3SiCl3
S−20:CH2=CHSi(C2H5)(OCH3)2
S−21:CH2=C(CH3)Si(OCH3)3
S−22:CH2=C(CH3)Si(OC2H5)3
S−23:CH2=CHSi(OCH3)3
S−24:CH2=C(CH3)Si(CH3)(OCH3)2
S−25:CH2=CHSi(CH3)Cl2
S−26:CH2=CHCOOSi(OCH3)3
S−27:CH2=CHCOOSi(OC2H5)3
S−28:CH2=C(CH3)COOSi(OCH3)3
S−29:CH2=C(CH3)COOSi(OC2H5)3
S−30:CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OC2H5)3
S−31:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)2(OCH3)
S−32:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCOCH3)2
S−33:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(ONHCH3)2
S−34:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OC6H5)2
S−35:CH2=CHCOO(CH2)2Si(C10H21)(OCH3)2
S−36:CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH2C6H5)(OCH3)2
表面修飾するに際して、金属酸化物微粒子100質量部に対し、カップリング剤0.1〜100質量部、溶媒50〜5000質量部を用いて湿式メディア分散型装置を使用して表面修飾することが好ましい。また、乾式でも表面修飾することができる。
また、硬化樹脂にはフッ素樹脂微粒子及びフッ化アルキル基を有する樹脂が添加されていてもよい。
フッ素樹脂微粒子は一般的な微粒子でよく、これらの具体的な例としては、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂、及びこれらの共重合体の中から1種又は2種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に四フッ化エチレン樹脂(以下、「ポリテトラフルオロエチレン、」又は「PTFE」ともいう。)及びフッ化ビニリデン樹脂(PVdF)が好ましい。
フッ化アルキル基を有する樹脂としては、公知のものを使用でき、例えば、少なくとも下記構造式A、及び下記構造式Bで表される繰り返し単位を含む樹脂微粒子及び樹脂が挙げられる。
構造式Aにおいて、tは5以上8以下が望ましい。
表面保護層は、溶媒に架橋性の重合性化合物、表面修飾金属酸化物微粒子、必要に応じて、後述の電荷輸送物質、その他の樹脂、重合開始剤、滑剤粒子、酸化防止剤等を添加して調製した塗布液を、公知の方法により感光層表面に塗布し、自然乾燥又は熱乾燥を行い、その後硬化処理して作製することができる。表面保護層の層厚は、0.2〜10μmが好ましく、0.5〜6μmがより好ましい。
本発明に係る表面保護層に使用可能な架橋性の重合性化合物を重合反応させる方法としては、電子線開裂反応を利用する方法やラジカル重合開始剤の存在下で光や熱を利用する方法等により重合反応を行うことができる。ラジカル重合開始剤を用いて重合反応を行う場合、重合開始剤として光重合開始剤、熱重合開始剤のいずれも使用することができる。また、光、熱の両方の開始剤を併用することもできる。
表面保護層の形成に使用される溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、ベンジルアルコール、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、酢酸エチル、酢酸ブチル、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン及びジエチルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明では、表面保護層の重合反応は、塗布膜に活性線を照射してラジカルを発生して重合し、かつ分子間及び分子内で架橋反応による架橋結合を形成して硬化し、硬化樹脂を生成することが好ましい。活性線としては、紫外線、可視光などの光や電子線が好ましく、使いやすさ等の見地から紫外線が特に好ましい。
本発明の感光体に用いられる支持体は、導電性を有するものであればいずれのものでもよく、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛又はステンレスなどの金属をドラム又はシート状に成形したもの、アルミニウムや銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化スズなどをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又はバインダー樹脂とともに塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙などが挙げられる。
本発明の感光体は、導電性支持体と感光層の中間にバリア機能と接着機能を有する下引き層を有する。下引き層は、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリウレタン及びゼラチン等のバインダー樹脂を公知の溶媒に溶解させて浸漬塗布等により形成させることができる。前記バインダー樹脂の中でもアルコール可溶性のポリアミド樹脂が好ましい。
前述したように、本発明の感光体を構成する感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を一つの層に付与した単層構成の他に、電荷発生層(CGL)と電荷輸送層(CTL)に感光層の機能を分離させた層構成のものがより好ましい。このように、機能分離型の層構成とすることにより、繰り返し使用に伴う残留電位の上昇を小さく制御できる他、各種の電子写真特性を目的に合わせて制御しやすいメリットがある。負帯電性感光体は下引き層の上に電荷発生層(CGL)、その上に電荷輸送層(CTL)を設ける構成をとり、正帯電性感光体は下引き層の上に電荷輸送層(CTL)、その上に電荷発生層(CGL)を設ける構成をとる。好ましい感光層の層構成は前記機能分離構造を有する負帯電性感光体である。
本発明に係る電子写真感光体は、少なくとも電荷発生物質を含有する層として、電荷発生層を有することが好ましい。この電荷発生層とは、電荷発生物質(CGM)とバインダー樹脂を含有するもので、電荷発生物質をバインダー樹脂溶液中に分散させてなる塗布液を塗布して形成されたものが好ましい。
本発明に係る電荷輸送層は、少なくとも層内に電荷輸送物質(CTM)とバインダー樹脂を含有するものであり、電荷輸送物質をバインダー樹脂溶液中に溶解、塗布して形成される。
本発明に係る感光体を構成する下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層等の各層は公知の塗布方法により形成することができる。具体的には、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、円形量規制型塗布法等が挙げられる。なお、円形量規制型塗布方法については、例えば、特開昭58−189061号公報、特開2005−275373号公報に記載されている。
本発明の電子写真画像形成方法を採用した電子写真画像形成装置は、本発明に係る感光体を使用して、感光体上に帯電装置にて帯電する帯電手段、像露光することにより形成された静電潜像を形成する露光手段、現像装置を用いて現像することにより顕像化させてトナー画像を得る現像手段、このトナー画像を用紙又は転写ベルト等の転写媒体上に転写する転写手段、及び除電手段を有している。コピー用紙上に直接転写されたトナー画像及び転写ベルト等の転写媒体を経て用紙上に転写されたトナー画像は接触加熱方式等の定着処理によってコピー用紙に定着する定着手段により可視画像を得る。転写の後、感光体上に残留したトナー(転写残トナー)は、クリーニングブレード等のクリーニング手段によりにより除去される。
なお、除電放電器28による除電は、上述のように、少なくとも2kHz以上の交流電圧を印加し、かつ、当該交流電圧の周波数を、使用履歴に応じて上げること行われる。
感光体11上に残留したトナー(転写残トナー)はクリーニングブレード27で掻き落とされる。除電はクリーニング工程の前でも後でもよい。転写媒体としては、コピー用紙等の記録紙、若しくは転写ベルトである。転写ベルト上に転写されたトナーは、次にコピー用紙等の記録紙に転写されトナー画像が形成される。
≪金属酸化物微粒子の作製≫
(金属酸化物微粒子1の作製)
金属酸化物微粒子(インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物)として個数平均一次粒径20nmの「酸化スズ」100質量部、反応性有機基を有するカップリング剤として「例示化合物S−15」30質量部、メチルエチルケトン1000質量部を湿式サンドミル(粒径0.5mmのアルミナビーズ)に入れ、30℃にて6時間混合、その後、メチルエチルケトンとアルミナビーズを濾別し、60℃にて乾燥し表面修飾された「金属酸化物微粒子1」を作製した。
金属酸化物微粒子1の作製において、金属酸化物微粒子の種類及び反応性有機基を有するカップリング剤の、金属酸化物微粒子100質量部に対する添加量を表1のように変更して、金属酸化物微粒子2〜4(インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物)を作製した。
下記のようにして感光体1を作製した。
下記組成の分散液を同じ溶媒にて2倍に希釈し、一夜静置後に濾過(フィルター;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルター使用)し、下引き層塗布液を調製した。
無機微粒子:酸化チタンSMT500SAS(テイカ社製) 300質量部
溶媒:メタノール 1000質量部
1−プロパノール 1000質量部
分散機としてサンドミルを用いて、10時間の分散を行った。
電荷発生物質:Y−TiPh(チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で、少なくとも27.3°の位置に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料で、780nmに充分大きな吸収を有する))
20質量部
バインダー:ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製)
10質量部
溶媒:酢酸t−ブチル 700質量部
4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 300質量部
を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記下引き層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後の層厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送物質:CTM−A 150質量部
バインダー:ポリカーボネートZ(Z300:三菱ガス化学社製) 300質量部
酸化防止剤:Irganox1010(BASFジャパン社製) 6質量部
溶媒:テトラヒドロフラン 1600質量部
トルエン 400質量部
添加剤:シリコーンオイル(KF−96:信越化学社製) 0.25質量部
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後の層厚20μmの電荷輸送層を形成した。
表面修飾金属酸化物微粒子1 150質量部
架橋性の重合性化合物:例示化合物M1 100質量部
重合開始剤:イルガキュア819(BASFジャパン社製) 15質量部
溶媒:2−ブタノール 500質量部
上記成分を混合撹拌し、十分に溶解・分散し、表面保護層塗布液を調製した。この塗布液を先に電荷輸送層まで作製した感光体上に円形スライドホッパー塗布機を用いて、表面保護層を塗布した。塗布後、キセノンランプを用いて紫外線を1分間照射して、乾燥後の層厚2.0μmの表面保護層を形成した。このようにして「感光体1」を作製した。
感光体1の表面保護層に含有させる金属酸化物微粒子(インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物)及び下引き層に含有させる金属酸化物を表2のように変更し、同様に塗布した。塗布後、120℃70分間乾燥を行い、乾燥後の層厚2.0μmの表面保護層を得た。このようにして感光体2〜感光体12を作製した。
感光体1の下引き層及び表面保護層を下記のものに変えた他は、感光体1と同様にして、感光体13を作製した。
また、感光体1の表面保護層を下記のものに変えた他は、感光体1と同様にして、感光体14を作製した。
・金属酸化物微粒子の前処理1
酸化亜鉛微粒子 (平均粒子径:60nm) 500質量部
シランカップリング剤(KBM503 信越化学社製) 5質量部
トルエン 3000質量部
を撹拌しつつ、混合した後、120℃1時間の熱処理を行い、表面修飾酸化亜鉛微粒子を得た。
表面修飾酸化亜鉛微粒子 500質量部
アリザリン 10質量部
テトラヒドロフラン(THF) 3000質量部
を40℃10時間の加熱をしつつ、撹拌及び混合をした後、濾別し、乾燥することで、染料処理酸化亜鉛微粒子を得た。
染料処理酸化亜鉛微粒子 450質量部
アクリルポリオール(固形分50%、アクリディックA814 DIC社製)
50質量部
イソシアネート (コロネート2507 東ソー社製)80%液
100質量部
2−プロパノール 55質量部
を混合し、ジルコニアビーズ(平均粒径:0.5mm)とともにサンドミルに入れ、10時間分散し、分散液を調製した。
当該下引き層塗布液を前記導電性支持体上に、浸漬塗布法で塗布し、その後、160℃1時間の熱処理を行い感光体13の下引き層を形成した。なお、当該下引き層の乾燥後の層厚は25μmであった。
・修飾処理されたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)微粒子の分散液の調製
ポリテトラフルオロエチレン微粒子(PTFE、平均粒子径:0.2μm)
6質量部
下記フッ化アルキル含有樹脂 0.3質量部
シクロペンタノン 45質量部
2−プロパノール 5質量部
を混合し、撹拌しながら、超音波ホモジナイザー(日本精機)にて分散処理することで、修飾処理されたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)微粒子(フッ素樹脂を含有する微粒子5)の分散液を得た。
ベンゾグアナミン化合物 (固形分60%、株式会社三和ケミカル製 BL−60)
6質量部
電荷輸送物質1(下記CTM−1) 80質量部
電荷輸送物質2(下記CTM−2) 20質量部
シクロペンタノン 180質量部
2−プロパノール 20質量部
を混合しつつ、撹拌してOCL基礎液を調製した。
修飾処理されたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)微粒子の分散液とOCL基礎液とを混合しつつ撹拌したのち、ナノマイザー(吉田機械興業)にて順次混合・分散処理した液に対し、硬化触媒としてドデシルベンゼンスルホン酸(NACURE 5225、 KING INDUSTRIES社製)を0.1質量部添加し、混合することで、表面保護層塗布を調製した。
当該表面保護層塗布液を、電荷輸送層まで作製した感光体上に円形スライドホッパー塗布機を用いて、表面保護層を塗布した。塗布後、160℃30分間の熱処理を行い、乾燥後の厚さが2.0μmの表面保護層を形成した。
感光体1の電荷発生層に電荷発生物質として、Y−TiPhを使用する代わりに、ヒドロキシガリウムフタロシアニンを使用した他は同様にして、感光体15を作製した。
また、感光体1の電荷発生層に電荷発生物質として、Y−TiPhを使用する代わりに、クロロガリウムフタロシアニンを使用した他は同様にして、感光体16を作製した。
これらの感光体を、下記のような評価機として作製したbizhub PRO C6500 改造機に実装した。
また、これらの感光体について、それぞれ100万プリント後の実写評価を実施し、耐摩耗性(耐減耗・耐傷)、電位安定性の評価を下記のようにして実施した。結果は、後述の表4に示す。
デジタルフルカラー複合機bizhub PRO C6500(コニカミノルタ(株)製)を改造し、クリーニングブレードと除電ランプの間にコロナ放電器を設置し除電放電器とし、外部から高圧電源を接続し任意の周波数の交流電圧や直流バイアスを印加できる構成とし、これを評価機とした。なお、交流電圧の周波数は、順次変更可能とした。また、除電ランプは光照射を任意に行えるように改造した。
上記100万枚のプリント後に、初期層厚と100万枚プリント後の層厚で評価した。感光体の層厚は均一層厚部分(感光体の両端は層厚が不均一になりやすいので、少なくとも両端3cmは除く)をランダムに10か所測定し、その平均値を感光体の層厚とする。層厚測定器は渦電流方式の膜厚測定器「ISOSCOPE FMP30型」((株)フィッシャー・インストルメンツ製)を用いて行い、実写試験前後の感光体層厚の差を層厚減耗量ΔHdとし耐減耗・耐傷実写を評価した。
◎:ΔHdが2μm未満(良好)
○:ΔHdが2μm以上、4μm未満(実用上問題なし)
△:ΔHdが4μm以上、6μm未満(実用上若干問題あり)
×:ΔHdが6μm以上(実用上問題あり)
A3紙全面にハーフトーン画像の画出しを行い、傷画像荒れについて、目視にて下記評価を行った。
○:ハーフトーン画像に荒れは認められなかった。(良好)
△:ハーフトーン画像にうっすらと荒れの発現が認められた(実用上若干問題あり)
×:ハーフトーン画像にはっきりと荒れの発現が認められた(実用上問題あり)
繰り返し電位の測定は、以下のようにして行った。100万枚のプリントを行い、1プリント目の感光体の帯電後の非露光部の現像器の位置における帯電電位及び露光電位と100万枚プリント目の帯電電位及び露光電位を当該評価機に搭載されている電位計を用いて、それぞれ測定し、その帯電電位の差の絶対値ΔVo及び露光電位の差の絶対値ΔViを求め、下記基準で判定した。
◎:ΔVoが50V未満(良好)
○:ΔVoが50V以上、100V未満(実用上問題なし)
△:ΔVoが100V以上、150V未満(実用上若干問題あり)
×:150V以上(実用上問題あり)
◎:ΔViが100V未満(良好)
○:ΔViが100V以上、150V未満(実用上問題なし)
△:ΔViが150V以上、200V未満(実用上若干問題あり)
×:ΔViが200V以上(実用上問題あり)
除電条件を変更して、感光体1〜16について、初期(1枚目の印刷後)及び100万印刷後の実写評価を実施し、下記のようにして画像メモリーの評価を実施した。
オリジナル原稿として、図2(a)のオリジナル原稿を用いて、表3及び表4に記載の除電条件で、コピーしたときの画像について、感光体1周目のオリジナル原稿の黒ベタ部とハーフトーン部に対応する、感光体2周目のハーフトーン部の画像濃度の差ΔDをマクベス反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて評価した。結果は表3及び表4に示すとおりである。
なお、交流電圧を印加すると同時に、光除電をする場合(表3及び表4に記載の光除電)は、LEDを用い、交流電圧を印加すると同時に、630nmの光を感光体に照射して行った。
また、交流電圧に加え直流バイアスを印加する場合は、直流で−500V印加し、交流を重畳させて行った。
さらに、交流電圧に加え直流バイアスを印加すると同時に、光除電をする場合、それぞれ、上記直流バイアスを印加する場合及び光除電をする場合の条件と同様にして行った。
◎:ΔDが0.01未満(非常に良好)
○:ΔDが0.01以上、0.02未満(良好)
△:ΔDが0.02以上、0.03未満(実用上若干問題あり)
×:ΔDが0.03以上(実用上問題あり)
しかしながら、上記結果から、使用履歴に応じて、除電に用いる交流電圧の周波数を上昇させれば、金属酸化物微粒子又はフッ素樹脂微粒子などのインピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物を有さない感光体9〜12と同レベルに画像メモリーを軽減できることが示唆された。
また、交流電圧によって除電する工程の交流電圧の周波数を、10万枚印刷するごとに、直前の周波数から8%上げ、上記のようにして画像メモリーを評価した。結果は表5に示す。
また、交流電圧によって除電する工程の交流電圧の周波数を、10万枚印刷するごとに、直前の周波数から4%上げ、上記のようにして画像メモリーを評価した。結果は表6に示す。
また、交流電圧によって除電する工程の交流電圧の周波数を、10万枚印刷するごとに、直前の周波数から4%上げ、さらに、直流バイアスとして−500Vを印加する除電を行い、上記のようにして画像メモリーを評価した。結果は表7に示す。
また、比較例として、交流電圧によって除電する工程の交流電圧の周波数を、2kHzから変えず、100万枚印刷を行い、上記のようにして画像メモリーを評価した。結果は表8に示す。
2 感光層
3 下引き層
4 電荷発生層
5 電荷輸送層
6 表面保護層
7 金属酸化物微粒子・フッ素樹脂微粒子(インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物)
11 感光体
17 露光の光
20 帯電極
22 露光用光源
23 現像器
24 転写媒体
25 転写ローラー
27 クリーニングブレード
28 除電放電器
Claims (7)
- 導電性支持体上に少なくとも、下引き層と、感光層と、表面保護層と、を有する電子写真感光体を用い、反転現像プロセスを適用する電子写真画像形成方法であって、
少なくとも、前記電子写真感光体の表面を帯電する工程、
前記帯電を行った電子写真感光体の表面を露光して静電潜像を形成する工程、
前記露光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反転現像により顕像化してトナー画像を形成する工程、
前記電子写真感光体に形成された前記トナー画像を転写媒体上へ転写する工程、
前記転写する工程を行った前記電子写真感光体の表面より電荷を除電する工程、を有し、
前記電子写真感光体として、
前記表面保護層が、少なくとも硬化樹脂と、インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物と、を含有し、
前記インピーダンスの周波数依存に影響を与える構成物が、少なくとも、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン若しくは酸化アルミニウムを含有する微粒子又はフッ素樹脂を含有する微粒子であり、
前記下引き層が、少なくとも金属酸化物を含有し、かつ、厚さが、1〜30μmの範囲内である構成を有する電子写真感光体を用い、かつ、
前記除電する工程が、少なくとも2kHz以上の交流電圧を印加し、かつ、当該交流電圧の周波数を、使用履歴に応じて前周回の周波数よりも上げることで除電する工程であることを特徴とする電子写真画像形成方法。 - 前記硬化樹脂が、分子中に、少なくともアクリロイル基又はメタクリロイル基を有する重合性単量体の重合物からなる樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真画像形成方法。
- 前記下引き層に含有される金属酸化物が、少なくとも、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化アルミニウムを含有する微粒子であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子写真画像形成方法。
- 前記感光層が、少なくとも電荷発生物質を含有する層を有し、
当該電荷発生物質が、少なくともY−チタニルフタロシアニンを含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電子写真画像形成方法。 - 前記除電する工程において、前記交流電圧の他に、前記電子写真感光体に帯電する極性と同一極性の直流電圧を印加することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電子写真画像形成方法。
- 前記除電する工程において、前記交流電圧の印加と同時に、除電光を照射することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電子写真画像形成方法。
- 前記除電する工程において、前記交流電圧及び前記直流電圧の印加と同時に、除電光を照射することを特徴とする請求項5に記載の電子写真画像形成方法。
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