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技術 電子写真感光体、及びその製造方法、画像形成方法、画像形成装置、並びに、プロセスカートリッジ

出願人 株式会社リコー
発明者 利根哲也田中千秋木村美知夫島田知幸田元望梁川宜輝多田裕美
出願日 2007年8月6日 (12年10ヶ月経過) 出願番号 2007-204763
公開日 2008年6月19日 (12年0ヶ月経過) 公開番号 2008-139829
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における感光体
主要キーワード ミクロクリスタンワックス 電気的要因 定量モード 切削角 照度域 耐圧セル 切削角度 本試験片
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

画像形成プロセスにおける帯電器によって形成された放電生成物の付着、吸着量による静電潜像定性不良、電荷輸送機能の低下、及びトナークリーニング時に生じるクリーニング不良を軽減した電子写真感光体、及びその製造方法、並びに、電子写真感光体の繰り返し使用に依っても長期に亘ってクリーニング性を維持し、安定した画像形成が可能である画像形成装置、及びプロセスカートリッジの提供。

解決手段

少なくともバインダー電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の厚み方向における注入材料含有率が、前記感光層の表面から該感光層の厚みの50%までの領域に、パラフィンワックスフィッシャートロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれるワックス類、並びに、ポリオルガノシロキサンの少なくともいずれかの注入材料を含み、該注入材料の含有率が、前記バインダーに対して3質量%以上であることを特徴とする電子写真感光体等である。

概要

背景

近年、オフィス省スペース化や、ビジネスオポチュニティの拡大などの観点から、電子写真装置に対して、ますます小型化とカラー化、更には高画質化が望まれており、電子写真装置の小型化・カラー化が盛んに行なわれている。
例えば、電子写真装置のカラー化という点では、現在タンデム式カラー装置が主流となっているが、各色に対応したプロセスカートリッジを限られたスペースに配置する必要があるため、帯電手段や現像手段、クリーニング手段などの省スペース化のための技術開発活発に行なわれている。
その一方で、カラー化によって従来以上に電子写真感光体帯電均一性転写性トナー除去性潜像形成定性が要求されており、各プロセスユニットの小型化と同時にその機能の拡充が急務となっている。
各プロセスユニットの性能は、確実に向上しているが、その一方で、電子写真感光体への電気的要因、及び機械的要因による問題は大きくなる傾向がある。
例えば、帯電均一性が比較的高い帯電方式として、交流直流重畳帯電ローラー技術においては、従来のスコロトロン帯電や、直流帯電ローラーと比較して、電子写真感光体に及ぼす電気的要因による問題が格段に大きくなり、一般に用いられる有機感光体(OPC)の表面層劣化を引き起こすことが特許文献1に記載されている。
この場合、前記表面層における劣化部分は、比較的低分子酸化物からなるため、感光体表面エネルギーを増大させる。
また、転写後に電子写真感光体の表面に残留するトナーの除去方式として、一般に弾性樹脂からなるブレードを電子写真感光体に物理的に当接させる方法(ブレードクリーニング方式)があるが、この方式は、小さなスペースで大きなトナー除去機能を有するため、現在のところクリーニング方式の主流となっている。
しかしながら、帯電によって表面エネルギーが高くなった電子写真感光体と、前記ブレードとの摩擦係数は高く、結果として電子写真感光体やブレードの振動により生じるトナーのすり抜けや筋状のクリーニング不良が生じやすいことが問題となっている。
このようなトナーのすり抜けや、筋状のクリーニング不良は、各プロセスユニットが汚染されたり、次プロセスにおける帯電を招き、書き込みを阻害したり、次プロセスにおいて再び転写されたりするため、高精細、及び高画質の実現に対しては大きな課題となっている。

また、前述の帯電手段で形成される放電生成物が、電子写真感光体上に形成される潜像安定性に影響を及ぼすことも知られている。
前述の帯電手段では、その放電現象によって大気中の窒素、及び酸素からオゾンや窒素酸化物が形成される。ここで形成された放電生成物は一般に反応性が高く、有機感光体に含まれる電荷輸送物質と反応、及び吸着を起こし、電荷輸送特性を低下させたり、無機感光体であっても感光体の表面に前記放電生成物が堆積し、更に、大気中の水分を層中に取り込むことによって表面抵抗の低下が生じ、画像欠陥を引き起こすことが問題となっている(非特許文献1参照)。
特に、電子写真感光体の表面に、ラジカル重合性化合物等を架橋させることによって形成された表面層(以下、架橋性表面層ということがある。)を設けた場合、そのガス透過性の高さのために内部まで放電生成物や水分が入り込みやすく、静電潜像安定性が悪くなったり、電荷輸送性が低下するといった傾向がある。これは、架橋性表面層を感光体表面に積層する場合の大きな課題となっている。

これらのプロセス由来の問題に対して、電子写真感光体の改良技術が種々報告されている。
例えば、ブレードクリーニング性の改善に関しては、トナーの転写率を向上させる手法が挙げられる。
具体的には、特許文献2に開示されているように、電子写真感光体の表面層に結着樹脂ポリシロキサン樹脂とからなる層を設けることである。これによって、電子写真感光体の表面エネルギーが低下することにより、トナーの転写率が向上することが期待される。 しかしながら、一般的にシロキサンのような樹脂は、特許文献2に記載されているようなポリカーボネートとの相溶性がよくなく、成膜時に表面近傍偏在しやすい。そのため、長期にわたって効果を得ることが困難であった。
また、これとは別に、特許文献3には、電子写真感光体表面層にフッ化オレフィン化合物重合体もしくは共重合体又はフッ化カーボンからなるフッ素樹脂微粒子を添加することが記載されている。
これによって、電子写真感光体の表面が部分的に低表面エネルギー部を有するようになることから、トナーの転写率が向上することが期待される。
また、前記特許文献2に記載しているようなポリシロキサンの場合と異なって、低表面エネルギーを発現させる材料の偏在が少なく、ブリードアウトすることもほとんどないため、長期間の効果が期待される。
しかしながら、成膜時にフッ素樹脂微粒子を塗工液中均一分散させる必要があり、この際に用いる分散剤が、電子写真感光体の特性を低下させたり、電荷輸送性を持たない比較的大きなドメインが層中に形成されるため、電荷輸送性の低下につながるといった問題があった。
一方、前記転写率改善手法とは別に、電子写真感光体と、クリーニングブレードとの間の摩擦係数を低下させる手法が挙げられる。前記2例とも本効果を期待できるが、これらとは別に、電子写真感光体の表面に微細凹凸を形成することで、電子写真感光体と、クリーニングブレードとの間の摩擦係数を低下することが特許文献4や、特許文献5などに記載されている。
これらの方法によれば、表面に形成した凹凸によって、電子写真感光体と、クリーニングブレードとの間の接触面積が減少することにより、両部材間摩擦抵抗が小さくなり、クリーニング性が向上する旨が記載されている。
しかしながら、表面に形成した凹凸はすぐに摩耗し、短時間の内に表面が平滑になるため、長期にわたってクリーニング性を維持することは困難であった。

また、帯電手段で形成される放電生成物による静電潜像安定性不良や電荷輸送性低下に対しては、感光体内部の自由体積低減を目的とした技術と、酸化防止剤などを用いて放電生成物を無害化することを目的とした技術とが報告されている。
前者の手段として、バインダーの分子間に低分子成分が配置されることによって、その自由体積を小さくすることによるガス透過性低減効果があると考えられる。
しかしながら、架橋性表面層に用いられているような架橋性材料に対しては、顕著な効果は得にくい。これは、塗布形成された架橋前の表面層は自由体積の低減がなされているが、その後の架橋反応によって形成される自由体積には効果を示さないためと考えられる。
また、後者の手段として、架橋性表面層中に酸化防止剤を添加する技術が特許文献6や特許文献7に報告されている。これは架橋性表面層中に浸入する酸性ガスクエンチするため効果は大きい反面、その効果が持続しにくいこと、また酸化防止剤添加による感光体特性低下が生じやすいことが課題となっている。
このように、帯電手段で形成される放電生成物由来の画像欠陥発生や、ブレードクリーニング性の改善に関しては小型化、カラー化、高精細化に対する大きな課題として認識され、多くの機能向上検討がなされてきたが、十分な効果を得ることは困難であった。
また、長期にわたってその効果が必要となる架橋表面層を有する電子写真感光体に対しても効果の大きい対策がなされていないのが現状である。

特開2007−33905号公報
特開2004−258336号公報
特開平6−095413号公報
特開2001−109181号公報
特開2002−196646号公報
特開2002−258505号公報
特開2003—66641号公報
KONICATechnology Report (2000)

概要

画像形成プロセスにおける帯電器によって形成された放電生成物の付着、吸着量による静電潜像安定性不良、電荷輸送機能の低下、及びトナークリーニング時に生じるクリーニング不良を軽減した電子写真感光体、及びその製造方法、並びに、電子写真感光体の繰り返し使用に依っても長期に亘ってクリーニング性を維持し、安定した画像形成が可能である画像形成装置、及びプロセスカートリッジの提供。少なくともバインダー、電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の厚み方向における注入材料含有率が、前記感光層の表面から該感光層の厚みの50%までの領域に、パラフィンワックスフィッシャートロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれるワックス類、並びに、ポリオルガノシロキサンの少なくともいずれかの注入材料を含み、該注入材料の含有率が、前記バインダーに対して3質量%以上であることを特徴とする電子写真感光体等である。なし

目的

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、画像形成プロセスにおける帯電器によって形成された放電生成物の付着、吸着量による静電潜像安定性不良、電荷輸送機能の低下、及びトナークリーニング時に生じるクリーニング不良を軽減した電子写真感光体、及びその製造方法、並びに、電子写真感光体の繰り返し使用に依っても長期に亘ってクリーニング性を維持し、安定した画像形成が可能である画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

少なくともバインダー電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体を、パラフィンワックスフィッシャートロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれるワックス類、並びに、ポリオルガノシロキサンの少なくともいずれかの注入材料を、0.5g/L以上、4.0g/L未満含む超臨界流体、又は亜臨界流体に接触させることによって、前記注入材料を前記電子写真感光体中に注入させることを特徴とする電子写真感光体の製造方法。

請求項2

超臨界流体、又は亜臨界流体が、二酸化炭素である請求項1に記載の電子写真感光体の製造方法。

請求項3

超臨界流体、又は亜臨界流体の温度が、注入材料の融点よりも5℃以上高い請求項2に記載の電子写真感光体の製造方法。

請求項4

超臨界流体、又は亜臨界流体の温度が、140℃以下である請求項3に記載の電子写真感光体の製造方法。

請求項5

注入材料の融点が、40℃以上120℃以下である請求項1から4のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。

請求項6

ワックス類が、フィッシャー・トロプシュワックス、及びポリエチレンワックスの少なくともいずれかである請求項1から5のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法。

請求項7

少なくともバインダー、電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の厚み方向における前記感光層の表面から該感光層の厚みの50%までの領域に、パラフィンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれるワックス類、並びに、ポリオルガノシロキサンの少なくともいずれかの注入材料を含み、該注入材料の含有率が、前記バインダーに対して3質量%以上であることを特徴とする電子写真感光体。

請求項8

感光層上に表面層を有し、該表面層の厚み方向における前記表面層の表面から前記表面層の厚みの50%までの領域における注入材料の含有率が、前記バインダーに対して3質量%以上である請求項7に記載の電子写真感光体。

請求項9

30℃90%RH環境下に48時間静置後における含水量が、3.0μg/mm3以上である請求項7から8のいずれかに記載の電子写真感光体。

請求項10

表面層が、少なくとも電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物と、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とを熱、光、及び電離性放射線の少なくともいずれかによって架橋せしめられてなる請求項8から9のいずれかに記載の電子写真感光体。

請求項11

電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の官能基数が1つである請求項10に記載の電子写真感光体。

請求項12

電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物における電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造である請求項10から11のいずれかに記載の電子写真感光体。

請求項13

電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物、及び電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物の官能基が、アクリロイルオキシ基、及びメタクリロイルオキシ基の少なくともいずれかである請求項10から12のいずれかに記載の電子写真感光体。

請求項14

感光層が、導電性支持体側から少なくとも電荷発生層、及び電荷輸送層を順に有する請求項7から13のいずれかに記載の電子写真感光体。

請求項15

請求項7から14のいずれかに記載の電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、該帯電工程によって帯電させられた電子写真感光体表面静電潜像を形成する潜像形成工程と、該潜像形成工程によって形成された静電潜像にトナーを付着させる現像工程と、該現像工程によって形成されたトナー像被転写体転写させる転写工程と、該転写工程後に前記電子写真感光体の表面に残留したトナーを該電子写真感光体の表面から除去するクリーニング工程とを含むことを特徴とする画像形成方法

請求項16

請求項7から14のいずれかに記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電させられた電子写真感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像形成手段によって形成された静電潜像にトナーを付着させる現像手段と、該現像手段によって形成されたトナー像を被転写体に転写させる転写手段と、転写後に前記電子写真感光体の表面に残留したトナーを該電子写真感光体の表面から除去するクリーニング手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置

請求項17

請求項7から14のいずれかに記載の電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つの手段が一体となり、かつ画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ

技術分野

0001

本発明は、複写機レーザープリンター、及び普通ファクシミリ等の電子写真感光体の製造方法、及びそれを用いて形成した電子写真感光体、画像形成装置用プロセスカートリッジ画像形成装置、及び画像形成方法に関する。

背景技術

0002

近年、オフィス省スペース化や、ビジネスオポチュニティの拡大などの観点から、電子写真装置に対して、ますます小型化とカラー化、更には高画質化が望まれており、電子写真装置の小型化・カラー化が盛んに行なわれている。
例えば、電子写真装置のカラー化という点では、現在タンデム式カラー装置が主流となっているが、各色に対応したプロセスカートリッジを限られたスペースに配置する必要があるため、帯電手段や現像手段、クリーニング手段などの省スペース化のための技術開発活発に行なわれている。
その一方で、カラー化によって従来以上に電子写真感光体の帯電均一性転写性トナー除去性潜像形成定性が要求されており、各プロセスユニットの小型化と同時にその機能の拡充が急務となっている。
各プロセスユニットの性能は、確実に向上しているが、その一方で、電子写真感光体への電気的要因、及び機械的要因による問題は大きくなる傾向がある。
例えば、帯電均一性が比較的高い帯電方式として、交流直流重畳帯電ローラー技術においては、従来のスコロトロン帯電や、直流帯電ローラーと比較して、電子写真感光体に及ぼす電気的要因による問題が格段に大きくなり、一般に用いられる有機感光体(OPC)の表面層劣化を引き起こすことが特許文献1に記載されている。
この場合、前記表面層における劣化部分は、比較的低分子酸化物からなるため、感光体表面エネルギーを増大させる。
また、転写後に電子写真感光体の表面に残留するトナーの除去方式として、一般に弾性樹脂からなるブレードを電子写真感光体に物理的に当接させる方法(ブレードクリーニング方式)があるが、この方式は、小さなスペースで大きなトナー除去機能を有するため、現在のところクリーニング方式の主流となっている。
しかしながら、帯電によって表面エネルギーが高くなった電子写真感光体と、前記ブレードとの摩擦係数は高く、結果として電子写真感光体やブレードの振動により生じるトナーのすり抜けや筋状のクリーニング不良が生じやすいことが問題となっている。
このようなトナーのすり抜けや、筋状のクリーニング不良は、各プロセスユニットが汚染されたり、次プロセスにおける帯電を招き、書き込みを阻害したり、次プロセスにおいて再び転写されたりするため、高精細、及び高画質の実現に対しては大きな課題となっている。

0003

また、前述の帯電手段で形成される放電生成物が、電子写真感光体上に形成される潜像安定性に影響を及ぼすことも知られている。
前述の帯電手段では、その放電現象によって大気中の窒素、及び酸素からオゾンや窒素酸化物が形成される。ここで形成された放電生成物は一般に反応性が高く、有機感光体に含まれる電荷輸送物質と反応、及び吸着を起こし、電荷輸送特性を低下させたり、無機感光体であっても感光体の表面に前記放電生成物が堆積し、更に、大気中の水分を層中に取り込むことによって表面抵抗の低下が生じ、画像欠陥を引き起こすことが問題となっている(非特許文献1参照)。
特に、電子写真感光体の表面に、ラジカル重合性化合物等を架橋させることによって形成された表面層(以下、架橋性表面層ということがある。)を設けた場合、そのガス透過性の高さのために内部まで放電生成物や水分が入り込みやすく、静電潜像安定性が悪くなったり、電荷輸送性が低下するといった傾向がある。これは、架橋性表面層を感光体表面に積層する場合の大きな課題となっている。

0004

これらのプロセス由来の問題に対して、電子写真感光体の改良技術が種々報告されている。
例えば、ブレードクリーニング性の改善に関しては、トナーの転写率を向上させる手法が挙げられる。
具体的には、特許文献2に開示されているように、電子写真感光体の表面層に結着樹脂ポリシロキサン樹脂とからなる層を設けることである。これによって、電子写真感光体の表面エネルギーが低下することにより、トナーの転写率が向上することが期待される。 しかしながら、一般的にシロキサンのような樹脂は、特許文献2に記載されているようなポリカーボネートとの相溶性がよくなく、成膜時に表面近傍偏在しやすい。そのため、長期にわたって効果を得ることが困難であった。
また、これとは別に、特許文献3には、電子写真感光体表面層にフッ化オレフィン化合物重合体もしくは共重合体又はフッ化カーボンからなるフッ素樹脂微粒子を添加することが記載されている。
これによって、電子写真感光体の表面が部分的に低表面エネルギー部を有するようになることから、トナーの転写率が向上することが期待される。
また、前記特許文献2に記載しているようなポリシロキサンの場合と異なって、低表面エネルギーを発現させる材料の偏在が少なく、ブリードアウトすることもほとんどないため、長期間の効果が期待される。
しかしながら、成膜時にフッ素樹脂微粒子を塗工液中均一分散させる必要があり、この際に用いる分散剤が、電子写真感光体の特性を低下させたり、電荷輸送性を持たない比較的大きなドメインが層中に形成されるため、電荷輸送性の低下につながるといった問題があった。
一方、前記転写率改善手法とは別に、電子写真感光体と、クリーニングブレードとの間の摩擦係数を低下させる手法が挙げられる。前記2例とも本効果を期待できるが、これらとは別に、電子写真感光体の表面に微細凹凸を形成することで、電子写真感光体と、クリーニングブレードとの間の摩擦係数を低下することが特許文献4や、特許文献5などに記載されている。
これらの方法によれば、表面に形成した凹凸によって、電子写真感光体と、クリーニングブレードとの間の接触面積が減少することにより、両部材間摩擦抵抗が小さくなり、クリーニング性が向上する旨が記載されている。
しかしながら、表面に形成した凹凸はすぐに摩耗し、短時間の内に表面が平滑になるため、長期にわたってクリーニング性を維持することは困難であった。

0005

また、帯電手段で形成される放電生成物による静電潜像安定性不良や電荷輸送性低下に対しては、感光体内部の自由体積低減を目的とした技術と、酸化防止剤などを用いて放電生成物を無害化することを目的とした技術とが報告されている。
前者の手段として、バインダーの分子間に低分子成分が配置されることによって、その自由体積を小さくすることによるガス透過性低減効果があると考えられる。
しかしながら、架橋性表面層に用いられているような架橋性材料に対しては、顕著な効果は得にくい。これは、塗布形成された架橋前の表面層は自由体積の低減がなされているが、その後の架橋反応によって形成される自由体積には効果を示さないためと考えられる。
また、後者の手段として、架橋性表面層中に酸化防止剤を添加する技術が特許文献6や特許文献7に報告されている。これは架橋性表面層中に浸入する酸性ガスクエンチするため効果は大きい反面、その効果が持続しにくいこと、また酸化防止剤添加による感光体特性低下が生じやすいことが課題となっている。
このように、帯電手段で形成される放電生成物由来の画像欠陥発生や、ブレードクリーニング性の改善に関しては小型化、カラー化、高精細化に対する大きな課題として認識され、多くの機能向上検討がなされてきたが、十分な効果を得ることは困難であった。
また、長期にわたってその効果が必要となる架橋表面層を有する電子写真感光体に対しても効果の大きい対策がなされていないのが現状である。

0006

特開2007−33905号公報
特開2004−258336号公報
特開平6−095413号公報
特開2001−109181号公報
特開2002−196646号公報
特開2002−258505号公報
特開2003—66641号公報
KONICATechnology Report (2000)

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、画像形成プロセスにおける帯電器によって形成された放電生成物の付着、吸着量による静電潜像安定性不良、電荷輸送機能の低下、及びトナークリーニング時に生じるクリーニング不良を軽減した電子写真感光体、及びその製造方法、並びに、電子写真感光体の繰り返し使用に依っても長期に亘ってクリーニング性を維持し、安定した画像形成が可能である画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

前記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、少なくとも導電性支持体上にバインダー、電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を少なくとも有する感光層からなる電子写真感光体において、前記感光層中にシリコーン樹脂、又はワックス類注入することによって、長期に亘って電子写真感光体のガス透過性を低減できるとともに、長期に亘って表面エネルギーを低く維持することができる電子写真感光体を作製できることを知見した。

0009

本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 少なくともバインダー、電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体を、パラフィンワックスフィッシャートロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれるワックス類、並びに、ポリオルガノシロキサンの少なくともいずれかの注入材料を、0.5g/L以上、4.0g/L未満含む超臨界流体、又は亜臨界流体に接触させることによって前記注入材料を前記電子写真感光体中に注入させることを特徴とする電子写真感光体の製造方法である。
<2> 超臨界流体、又は亜臨界流体が、二酸化炭素である請求項1に記載の電子写真感光体の製造方法である。
<3> 超臨界流体、又は亜臨界流体の温度が、注入材料の融点よりも5℃以上高い請求項2に記載の電子写真感光体の製造方法である。
<4> 超臨界流体、又は亜臨界流体の温度が、140℃以下である請求項3に記載の電子写真感光体の製造方法である。
<5> 注入材料の融点が、40℃以上120℃以下である請求項1から4のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法である。
<6> ワックス類が、フィッシャー・トロプシュワックス、及びポリエチレンワックスの少なくともいずれかである請求項1から5のいずれかに記載の電子写真感光体の製造方法である。
<7> 少なくともバインダー、電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の厚み方向における前記感光層の表面から該感光層の厚みの50%までの領域に、パラフィンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、及びポリオレフィンワックスから選ばれるワックス類、並びに、ポリオルガノシロキサンの少なくともいずれかの注入材料を含み、該注入材料の含有率が、前記バインダーに対して3質量%以上であることを特徴とする電子写真感光体である。
<8>表面層を感光層上に有し、該表面層の厚み方向における前記表面層の表面から前記表面層の厚みの50%までの領域における注入材料の含有率が、前記バインダーに対して3質量%以上である前記<7>に記載の電子写真感光体である。
<9> 30℃90%RH環境下に48時間静置後における含水量が3.0μg/mm3以上である前記<7>から<8>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<10> 少なくとも注入材料が、0.5g/L以上、5.0g/L未満含まれた超臨界流体、又は亜臨界流体に接触させることによって、感光層中に前記ポリオルガノシロキサンが注入された前記<7>から<9>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<11> 超臨界流体、又は亜臨界流体が、二酸化炭素である前記<10>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<12>超臨界二酸化炭素の温度が、注入材料の融点よりも5℃以上高い温度である前記<11>に記載の電子写真感光体である。
<13>注入処理工程における超臨界二酸化炭素の温度が、140℃以下である前記<12>に記載の電子写真感光体である。
<14> 注入材料の融点が、40℃以上120℃以下である前記<7>から<13>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<15> ワックス類が、フィッシャー・トロプシュワックス、及びポリエチレンワックスから選ばれる前記<9>から<14>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<16> 表面層が、少なくとも電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物と、電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物とを熱、光、及び電離性放射線の少なくともいずれかによって架橋せしめられてなる前記<8>から<15>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<17> 電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の官能基数が1つである前記<16>に記載の電子写真感光体である。
<18> 電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物における電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造である前記<16>から<17>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<19> 電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物、及び電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物の官能基が、アクリロイルオキシ基、及びメタクリロイルオキシ基の少なくともいずれかである前記<16>から<18>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<20> 感光層が、導電性支持体側から少なくとも電荷発生層、及び電荷輸送層を順に有する前記<7>から<19>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<21> 前記<7>から<20>のいずれかに記載の電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、該帯電工程によって帯電させられた電子写真感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、該潜像形成工程によって形成された静電潜像にトナーを付着させる現像工程と、該現像工程によって形成されたトナー像被転写体に転写させる転写工程と、該転写工程後に前記電子写真感光体の表面に残留したトナーを該電子写真感光体の表面から除去するクリーニング工程とを含むことを特徴とする画像形成方法である。
<22> 前記<7>から<20>のいずれかに記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電させられた電子写真感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像形成手段によって形成された静電潜像にトナーを付着させる現像手段と、該現像手段によって形成されたトナー像を被転写体に転写させる転写手段と、転写後に前記電子写真感光体の表面に残留したトナーを該電子写真感光体の表面から除去するクリーニング手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置である。
<23> 前記<7>から<20>に記載の電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つの手段が一体となり、かつ画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジである。

発明の効果

0010

本発明によると、従来における諸問題を解決でき、画像形成プロセスにおける帯電器によって形成された放電生成物の付着、吸着量による静電潜像安定性不良、電荷輸送機能の低下、及びトナークリーニング時に生じるクリーニング不良を軽減した電子写真感光体を提供することができる。
また、前記電子写真感光体を用いることにより、高速印刷フルカラー印刷、あるいはそれらの両立が可能で、かつ感光体の小径化に伴う装置の小型化、並びに、長期に亘ってクリーニング性を維持し、高画質化を実現した画像形成方法、画像形成装置、及びその画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジを提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
(電子写真感光体)
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に、少なくとも感光層を有する。前記感光層としては、電荷発生機能と電荷輸送機能を有していれば単層構造であっても、多層構造であってもよい。

0012

<導電性支持体>
前記導電性支持体としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウムニッケルクロムニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ酸化インジウムなどの金属酸化物蒸着、又はスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板、及びそれらを押し出し、引き抜きなどの工法素管化後、切削超仕上げ研摩などの表面処理を施した管などを使用することができる。また、特開昭52−36016号公報に開示されたエンドレスニッケルベルトエンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。

0013

この他、上記支持体上に導電性粉体を適当なバインダー樹脂に分散して塗工したものについても、本発明の導電性支持体として用いることができる。
この導電性粉体としては、カーボンブラックアセチレンブラック、また、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ITOなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。
また、同時に用いられるバインダー樹脂には、ポリスチレン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ステルポリ塩化ビニル塩化ビニル酢酸ビニル共重合体ポリ酢酸ビニルポリ塩化ビニリデンポリアリレート樹脂フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂エチルセルロース樹脂ポリビニルブチラールポリビニルホルマールポリビニルトルエンポリN−ビニルカルバゾールアクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂メラミン樹脂ウレタン樹脂フェノール樹脂アルキッド樹脂などの熱可塑性熱架橋性樹脂又は光架橋性樹脂が挙げられる。
このような導電性層は、これらの導電性粉体とバインダー樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフランジクロロメタンメチルエチルケトントルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
更に、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン塩化ゴムポリテトラフロロエチレンフッ素樹脂などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、前記導電性支持体として良好に用いることができる。

0014

<感光層>
図1〜4は、本発明の電子写真感光体の構成を示す断面図であり、図1〜3は、機能分離された複数層の感光層を有する電子写真感光体の構成を示し、図4は、単層の感光層を有する電子写真感光体の構成を示す。

0015

<<積層構成の感光層>>
図1、及び図2に示すように、導電性支持体31上に、電荷発生機能を有するために、電荷発生物質を含む電荷発生層32と、電荷輸送機能を有するために、電荷輸送物質を含む電荷輸送層33とが積層されている。なお、前記感光層が積層構造をなす場合において、導電性支持体上に積層される電荷発生層、及び電荷輸送層の積層順は、特に制限されることはなく、目的に応じて適宜選択される。
電荷発生機能及び電荷輸送機能をそれぞれ独立した層が担うため、感光層層構成としては少なくとも導電性支持体上に電荷発生層、電荷輸送層が積層された構成を取る。積層順については特に限定されないが、多くの電荷発生材料は化学的安定性に乏しく、電子写真作像プロセスにおける帯電器周辺での放電生成物のような酸性ガスにさらされると電荷発生効率の低下などを引き起こす。このため、電荷発生層の上に電荷輸送層を積層することが好ましい。

0016

[電荷発生層]
前記電荷発生層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を含む層であり、必要に応じてバインダー樹脂を含む。前記電荷発生物質としては、無機系材料や、有機系材料を用いることができる。
前記無機系材料としては、結晶セレンアモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファス・シリコン等が挙げられる。
アモルファス・シリコンとしては、ダングリングボンド水素原子ハロゲン原子ターミネートしたものや、ホウ素原子リン原子等をドープしたものを用いることが好ましい。
一方、前記有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料アズレニウム塩顔料スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料トリアリールアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料アントラキノン系又は多環キノン系顔料キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記バインダー樹脂としては、ポリアミドポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシドポリビニルピリジンセルロース系樹脂カゼインポリビニルアルコールポリビニルピロリドン等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、単独、又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記バインダー樹脂の量としては、電荷発生物質100質量部に対し、0〜500質量部であることが好ましく、10〜300質量部であることがより好ましい。また、前記バインダー樹脂の添加は、分散前、あるいは分散後のどちらでも構わない。
前記電荷発生層を形成する方法には、真空薄膜作製法と、溶液分散系からのキャスティング法とに大きく挙げられる。
前記真空薄膜作製法としては、真空蒸着法グロー放電分解法イオンプレーティング法スパッタリング法反応性スパッタリング法CVD法等が用いられ、上述した無機系材料、有機系材料が良好に形成できる。
また、前記キャスティング法としては、上述した無機系、もしくは有機系電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、ジオキサンジオキソラン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼンジクロロエタンシクロヘキサノンシクロペンタノンアニソールキシレン、メチルエチルケトン、アセトン酢酸エチル酢酸ブチル等の溶媒を用いてボールミルアトライター、サンドミルビーズミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗布することにより形成できる。
また、必要に応じて、ジメチルシリコーンオイルメチルフェニルシリコーンオイル等のレベリング剤を添加することができる。塗布は、浸漬塗工法スプレーコートビードコート、リングコート法などを用いて行なうことができる。
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。

0017

[電荷輸送層]
電荷輸送層は、電荷輸送機能を有する層で、電荷輸送物質、及びバインダーを含む層である。
前記電荷輸送物質としては、正孔輸送物質電子輸送物質とがある。
前記電荷輸送物質としては、前記表面層の項で記載した様に正孔輸送物質と電子輸送物質とが挙げられる。
表面層に用いられる電荷輸送物質としては、前記の電荷輸送性構造を有する化合物であって、重合性官能基を有しないものを主に用いることができる。また、表面層と感光層間接着性を向上させるなどのために重合性官能基を有する電荷輸送物質を併用してもよい。
電荷輸送層に用いる電荷輸送物質は、上記重合性官能基を有しない化合物を単独で用いてもよいし、重合性官能基を有しない化合物、及び有する化合物いずれを併用してもよい。
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、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、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、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、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、バインダー樹脂として、電荷輸送機能を有する高分子電荷輸送物質、例えば、アリールアミン骨格ベンジジン骨格やヒドラゾン骨格やカルバゾール骨格やスチルベン骨格やピラゾリン骨格等を有するポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリシロキサン、アクリル樹脂等の高分子材料ポリシラン骨格を有する高分子材料等を用いることも可能であり、有用である。
電荷輸送物質の量はバインダー100質量部に対し、20〜300質量部が好ましく、40〜150質量部がより好ましい。但し、高分子電荷輸送物質を用いる場合は、単独で使用してもよいし、バインダーと併用してもよい。
ここで用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。これらは単独で使用しても2種以上混合して使用してもよい。
また、必要により可塑剤、レベリング剤を添加することもできる。前記可塑剤としては、ジブチルフタレートジオクチルフタレート等の一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、バインダー樹脂100質量部に対して0〜30質量部程度が好ましい。
また、前記レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、バインダー100質量部に対して0〜1質量部程度が好ましい。
前記電荷輸送層の厚さは、解像度応答性の点から、30μm以下とすることが好ましく、25μm以下がより好ましい。下限値に関しては、使用するシステム(特に帯電電位等)に異なるが、5μm以上が好ましい。

0018

<<単層の感光層>>
図4に示すように、導電性支持体31上には、電荷発生物質、及び電荷輸送物質が含まれた感光層34が設けられている。
単層(構造)の感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。該感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、及びバインダーを適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
前記バインダーとしては、先に電荷輸送層で挙げたバインダーの他に、前記電荷発生層の説明において挙げたバインダーを混合して用いてもよい。また、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。
バインダー100質量部に対する前記電荷発生物質の量は、5〜40質量部が好ましくい。
また、前記電荷輸送物質の量は、バインダー100質量部に対して、0〜190質量部が好ましく、50〜150質量部がより好ましい。
前記感光層は、電荷発生物質、バインダー樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成する。また、前記感光層の厚さは、5〜25μm程度が好ましい。

0019

下引き層
本発明の感光体においては、導電性支持体と、感光層との間に下引き層を設けてもよい。
該下引き層は、一般には樹脂を主成分とするが、その上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが好ましい。
このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂共重合ナイロンメトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。
また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために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の微粉末顔料を加えてもよい。
これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。
更に、本発明に用いられる下引き層として、シランカップリング剤チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。
この他、本発明に用いられる下引き層には、Al2O3を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレンパリレン)等の有機物やSiO2、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作製法にて設けたものを使用することが好ましい。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の厚さは0〜5μmが好ましい。

0020

<その他の添加剤
また、本発明においては、耐環境性の改善のため、特に、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、表面層、接着層、感光層(積層光性の場合は少なくとも電荷発生層、電荷輸送層)、下引き層、中間層等の各層に酸化防止剤を添加してもよい。
前記酸化防止剤として、下記のものが挙げられる。
フェノール系化合物
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノールステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート、2,2′−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2′−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4′−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4′−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニルブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルベンゼンテトラキス−[メチレン−3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3′−ビス(4′−ヒドロキシ−3′−t−ブチルフェニル)ブチリックアッシド]クリコ−ルエステルトコフェロール類など。

0021

パラフェニレンジアミン類]
N−フェニル−N′−イソプロピルp−フェニレンジアミン、N,N′−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N′−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N′−ジメチル−N,N′−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミンなど。

0022

ハイドロキノン類
2,5−ジ−t−オクチハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。

0023

有機硫黄化合物類]
ラウリル−3,3′−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3′−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3′−チオジプロピオネートなど。

0024

有機燐化合物類]
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。

0025

これらの化合物は、ゴム、プラスチック、油脂類などの酸化防止剤として知られており、市販品を容易に入手できる。
本発明における酸化防止剤の添加量は、添加する層の総質量に対して0.01〜10質量部である。

0026

<表面層>
図3は、本発明の電子写真感光体の他の実施形態における構成を示す断面図である。
図3に示すように、本発明の電子写真感光体においては、該感光体の耐用時間を改善する目的で、表面層を積層してもよい。該表面層としては、前記感光層に対して密着しやすい架橋性官能基を有する有機材料からなるものが好ましい(以下、前記表面層を架橋性表面層ということがある。)。
該有機材料としては、電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物、及び電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物が挙げられる。

0027

<<電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物>>
前記電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物とは、例えばトリアリールアミン、ヒドラゾン、ピラゾリン、カルバゾールなどの正孔輸送性構造、例えば縮合多環キノン、ジフェノキノン、シアノ基ニトロ基を有する電子吸引性芳香族環などの電子輸送構造を有しておらず、且つラジカル重合性官能基を有する化合物を指す。このラジカル重合性官能基とは、炭素炭素間二重結合を有し、ラジカル重合可能な基であれば特に限定されない。
ラジカル重合性官能基としては、例えば、下記に示す1−置換エチレン官能基、1,1−置換エチレン官能基が挙げられる。
(1)1−置換エチレン官能基としては、例えば下記一般式(1)で表わされる官能基が挙げられる。

0028

[ただし、一般式(1)式中、X1は、置換基を有していてもよいフェニレン基ナフチレン基等のアリーレン基、置換基を有していてもよいアルケニレン基、−CO−基、−COO−基、−CON(R10)−基(R10は、水素メチル基エチル基等のアルキル基ベンジル基ナフチルメチル基フェネチル基等のアラルキル基フェニル基ナフチル基等のアリール基を表す。)、又は−S−基を表わす。]
これらの置換基を具体的に例示すると、ビニル基スチリル基、2−メチル−1,3−ブタジエニル基、ビニルカルボニル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミド基ビニルチオエーテル基等が挙げられる。
(2)1,1−置換エチレン官能基としては、例えば下記一般式(2)で表わされる官能基が挙げられる。

0029

[ただし、一般式(2)中、Yは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基あるいはエトキシ基等のアルコキシ基、−COOR11基(R11は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル、フェネチル基等のアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基を表す。)、又は−CONR12R13(R12及びR13は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル基、ナフチルメチル基、あるいはフェネチル基等のアラルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基を表わし、互いに同一又は異なっていてもよい。)、
また、X2は上記一般式(1)のX1と同一の置換基及び単結合アルキレン基を表わす。ただし、Y,X2の少なくとも何れか一方がオキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基、及び芳香族環である。]
これらの置換基を具体的に例示すると、α−塩化アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、α−シアエチレン基、α−シアノアクリロイルオキシ基、α−シアノフェニレン基、メタクリロイルアミノ基等が挙げられる。
なお、これらX1,X2、Yについての置換基に更に置換される置換基としては、例えばハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
これらのラジカル重合性官能基の中では、特にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が有用である。

0030

本発明においては、ラジカル重合性モノマーの官能基数は、特に限定されないが、表面層に摩耗耐久性を持たせるためには少なくとも1種以上の3個以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーを用いることが好ましい。1官能、及び2官能のラジカル重合性モノマーのみを用いた場合は、架橋表面層中の架橋結合希薄となり飛躍的な耐摩耗性向上が達成されにくいことがある。
しかしながら、3官能以上のラジカル重合性モノマーのみを用いる場合は、塗工液の粘度上昇による表面平滑性の低下や、硬化反応時体積収縮によるクラックの発生などの欠陥が発生する場合があるために、塗工液の粘度調整、表面層の表面平滑性維持、架橋収縮によるクラック防止、表面自由エネルギー低減を目的として1〜2官能のラジカル重合性モノマー及びラジカル重合性オリゴマーを1種類以上併用してもよい。
これらのラジカル重合性モノマーとしては、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートテトラヒドロフルフリルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、3−メトキシブチルアクリレートベンジルアクリレートシクロヘキシルアクリレートイソアミルアクリレート、イソブチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、セチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ステアリルアクリレート、スチレンモノマー、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレートジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、EO変性ビスフェノールFジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパンアルキレン変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキシ変性(以後EO変性)トリアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキシ変性(以後PO変性)トリアクリレート、トリメチロールプロパンカプロラクトン変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンアルキレン変性トリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、グリセロールトリアクリレート、グリセロールエピクロロヒドリン変性(ECH変性)トリアクリレート、グリセロールEO変性トリアクリレート、グリセロールPO変性トリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレートジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ジペンタエリスリトールカプロラクトン変性ヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル化ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル化ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル化ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート(DTMPTA)、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、リン酸EO変性トリアクリレート、2,2,5,5,−テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートなどが例示されるが、本発明においてはこれらの化合物に限定されるものではない。

0031

<<電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物>>
前記電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物としては、例えばトリアリールアミン、ヒドラゾン、ピラゾリン、カルバゾールなどの正孔輸送性構造、例えば縮合多環キノン、ジフェノキノン、シアノ基やニトロ基を有する電子吸引性芳香族環などの電子輸送構造を有しており、且つラジカル重合性官能基を有する化合物を指す。このラジカル重合性官能基とは、炭素−炭素間の二重結合を有し、ラジカル重合可能な基であれば何れでもよい。
これらラジカル重合性官能基としては、例えば、1−置換エチレン官能基、1,1−置換エチレン官能基等が挙げられる。

0032

前記1−置換エチレン官能基としては、例えば、下記一般式(3)で表わされる官能基が挙げられる。



[ただし、一般式(3)中、X1は、置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基等のアリーレン基、置換基を有していてもよいアルケニレン基、−CO−基、−COO−基、−CON(R10)−基(R10は、水素、メチル基、エチル基等のアルキル基、ベンジル基、ナフチルメチル基、フェネチル基等のアラルキル基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基を表わす。)、又は−S−基を表わす。]
これらの置換基を具体的に例示すると、ビニル基、スチリル基、2−メチル−1,3−ブタジエニル基、ビニルカルボニル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミド基、ビニルチオエーテル基等が挙げられる。

0033

前記1,1−置換エチレン官能基としては、例えば以下の式で表わされる官能基が挙げられる。



[ただし、一般式(4)中、Yは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基あるいはエトキシ基等のアルコキシ基、−COOR11基(R11は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル、フェネチル基等のアラルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基を表す。)又は−CONR12R13(R12及びR13は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、エチル基等のアルキル基、置換基を有していてもよいベンジル基、ナフチルメチル基、あるいはフェネチル基等のアラルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等のアリール基を表し、互いに同一又は異なっていてもよい。)、また、X2は上記一般式(3)のX1と同一の置換基及び単結合、アルキレン基を表わす。ただし、Y,X2の少なくとも何れか一方がオキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基、及び芳香族環である。]
これらの置換基を具体的に例示すると、α−塩化アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、α−シアノエチレン基、α−シアノアクリロイルオキシ基、α−シアノフェニレン基、メタクリロイルアミノ基等が挙げられる。
なお、これらX1、X2、Yについての置換基に更に置換される置換基としては、例えばハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
これらのラジカル重合性官能基の中では、特にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が有用である。また、長期に亘って良好な電気特性を有するためにはラジカル重合性官能基数が1であることが好ましい。2官能以上の電荷輸送性化合物を主成分として用いた場合は、電荷輸送性構造を有する部位が複数の結合で架橋構造中に固定されるため、電荷輸送時の中間体構造カチオンラジカル)が安定して保てず、電荷のトラップによる感度の低下、残留電位の上昇が起こりやすい。これらの電気特性の劣化は画像濃度低下、文字の細り等の現象として現れることがある。
電荷輸送性構造としては、トリアリールアミン構造の効果が高い。更に、下記一般式(5)及び一般式(6)の構造で示される化合物を用いた場合、感度、残留電位等の電気的特性が良好に持続される。

0034

0035

[上記一般式(5)〜(6)中、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、−COOR5(R5は水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表す。)、ハロゲン化カルボニル基若しくはCONR6R7(R6及びR7は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)を表わし、Ar2、Ar3は置換もしくは未置換のアリーレン基を表わし、同一であっても異なってもよい。Ar4、Ar5は置換もしくは未置換のアリール基を表わし、同一であっても異なってもよい。Xは単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基酸素原子硫黄原子ビニレン基を表わす。Zは置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、アルキレンオキシカルボニル基を表わす。m、nは0〜3の整数を表わす。]

0036

以下に、一般式(5)〜(6)における置換基の具体例を示す。
前記一般式(5)〜(6)において、R4の置換基中、アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基等が挙げられ、アリール基としては、フェニル基、及びナフチル基等が挙げられ、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、及びナフチルメチル基が挙げられ、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等がそれぞれ挙げられる。なお、これらは、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等により置換されていてもよい。
R4の置換基のうち、特に好ましいものは水素原子、メチル基である。
置換もしくは未置換のAr4、Ar5はアリール基であり、アリール基としては縮合多環式炭化水素基、非縮合環炭化水素基、及び複素環基が挙げられる。

0037

前記縮合多環式炭化水素基としては、好ましくは環を形成する炭素数が18個以下のもの、例えば、ペンタニル基インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、as−インダセニル基、s−インダセニル基、フルオレニル基、アセナフチレニル基、プレイアデニル基、アセナフテニル基、フェナレニル基、フェナントリル基アントリル基フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、トリフェニレル基、ピレニル基、クリセニル基、及びナフタセニル基等が挙げられる。

0038

前記非縮合環式炭化水素基としては、ベンゼン、ジフェニルエーテル、ポリエチレンジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル及びジフェニルスルホン等の単環式炭化水素化合物の1価基、あるいはビフェニルポリフェニルジフェニルアルカンジフェニルアルケン、ジフェニルアルキン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン、1,1−ジフェニルシクロアルカン、ポリフェニルアルカン、及びポリフェニルアルケン等の非縮合多環式炭化水素化合物の1価基、あるいは9,9−ジフェニルフルオレン等の環集合炭化水素化合物の1価基が挙げられる。

0039

前記複素環基としては、カルバゾール、ジベンゾフランジベンゾチオフェン、オキサジアゾール、及びチアジアゾール等の1価基が挙げられる。
また、前記Ar4、Ar5で表わされるアリール基は、例えば以下に示すような置換基を有してもよい。
(1)ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基等。
(2)アルキル基;
該アルキル基としては、C1〜C12の直鎖又は分岐鎖のアルキル基であることが好ましく、C1〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基であることがより好ましく、C1〜C4の直鎖又は分岐鎖のアルキル基であることが更に好ましい。これらのアルキル基には、更にフッ素原子水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基もしくはC1〜C4のアルコキシ基で置換されたフェニル基を有していてもよい。
具体的には、メチル基、エチル基、n−ブチル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−プロピル基、トリフルオロメチル基、2−ヒドロキエチル基、2−エトキシエチル基、2−シアノエチル基、2−メトキシエチル基、ベンジル基、4−クロロベンジル基、4−メチルベンジル基、4−フェニルベンジル基等が挙げられる。
(3)アルコキシ基(−OR8)
(なお、上記式中、R8は(2)で定義したアルキル基を表わす。)
具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ブトキシ基、s−ブトキシ基、i−ブトキシ基、2−ヒドロキシエトキシ基、ベンジルオキシ基トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。
(4)アリールオキシ基;
アリール基としてはフェニル基、ナフチル基が挙げられる。これは、C1〜C4のアルコキシ基、C1〜C4のアルキル基、又はハロゲン原子を置換基として含有してもよい。具体的には、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、4−メトキシフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基等が挙げられる。
(5)アルキルメルカプト基又はアリールメルカプト基
具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基フェニルチオ基、p−メチルフェニルチオ基等が挙げられる。
(6)以下の式で表される置換基;



(上記式中、Rd及びReは各々独立に水素原子、前記(2)で定義したアルキル基、又はアリール基を表わす。アリール基としては、例えばフェニル基、ビフェニル基又はナフチル基が挙げられ、これらはC1〜C4のアルコキシ基、C1〜C4のアルキル基、又はハロゲン原子を置換基として含有してもよい。Rd及びReは共同で環を形成してもよい。)
具体的には、アミノ基、ジエチルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジ(トリール)アミノ基、ジベンジルアミノ基、ピペリジノ基モルホリノ基、ピロリジノ基等が挙げられる。
(7)メチレンジオキシ基、又はメチレンジチオ基等のアルキレンジオキシ基、又はアルキレンジチオ基等。
(8)置換又は無置換のスチリル基、置換又は無置換のβ−フェニルスチリル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジトリルアミノフェニル基等。
前記Ar2、Ar3で表わされるアリーレン基としては、前記Ar4、Ar5で表わされるアリール基から誘導される2価基が挙げられる。
前記Xは単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表わす。
前記置換もしくは無置換のアルキレン基としては、C1〜C12、好ましくはC1〜C8、更に好ましくはC1〜C4の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基であり、これらのアルキレン基には更にフッ素原子、水酸基、シアノ基、C1〜C4のアルコキシ基、フェニル基又はハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基もしくはC1〜C4のアルコキシ基で置換されたフェニル基を有していてもよい。具体的にはメチレン基、エチレン基、n−ブチレン基、i−プロピレン基、t−ブチレン基、s−ブチレン基、n−プロピレン基、トリフルオロメチレン基、2−ヒドロキエチレン基、2−エトキシエチレン基、2−シアノエチレン基、2−メトキシエチレン基、ベンジリデン基フェニルエチレン基、4−クロロフェニルエチレン基、4−メチルフェニルエチレン基、4−ビフェニルエチレン基等が挙げられる。
前記置換もしくは無置換のシクロアルキレン基としては、C5〜C7の環状アルキレン基であり、これらの環状アルキレン基にはフッ素原子、水酸基、C1〜C4のアルキル基、C1〜C4のアルコキシ基を有していてもよい。具体的にはシクロヘキシリデン基、シクロキシレン基、3,3−ジメチルシクロヘキシリデン基等が挙げられる。
前記置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基としては、エチレンオキシ基プロピレンオキシ基等のアルキレンオキシ基エチレングリコールプロピレングリコール等から誘導されるアルキレンジオキシ基、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコール等から誘導されるジ又はポリ(オキシアルキレン)オキシ基等が挙げられ、アルキレンエーテル基のアルキレン基はヒドロキシル基、メチル基、エチル基等の置換基を有してもよい。

0040

ビニレン基としては、以下の一般式で表される置換基が挙げられる。



[上記式中、Rfは水素、アルキル基(前記(2)で定義されるアルキル基と同じ)、アリール基(前記Ar7、Ar8で表わされるアリール基と同じ)、aは1又は2、bは1〜3を表わす。]
前記Zは置換もしくは未置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、アルキレンオキシカルボニル基を表わす。
置換もしくは未置換のアルキレン基としは、前記Xのアルキレン基と同様なものが挙げられる。
置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基としては、前記Xのアルキレンエーテル基が挙げられる。
アルキレンオキシカルボニル基としては、カプロラクトン変性基が挙げられる。
また、本発明の1官能の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物として更に好ましくは、下記一般式(7)の構造の化合物が挙げられる。

0041

(上記一般式(7)中、o、p、qはそれぞれ0又は1の整数、Raは水素原子、メチル基を表わし、Rb、Rcは水素原子以外の置換基で炭素数1〜6のアルキル基を表わし、複数の場合は異なってもよい。s、tは0〜3の整数を表わす。Zaは単結合、メチレン基、エチレン基、を表わす。)

0042

上記一般式(7)で表わされる化合物としては、Rb、Rcの置換基として、特にメチル基、エチル基である化合物が好ましい。
本発明で用いる上記一般式(5)及び(6)、特に(7)の1官能性の電荷輸送構造を有するラジカル重合性化合物は、炭素−炭素間の二重結合が両側に開放されて重合するため、末端構造とはならず、連鎖重合体中に組み込まれ、電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーとの重合で架橋形成された重合体中では、高分子の主鎖中に存在し、かつ主鎖−主鎖間の架橋鎖中に存在(この架橋鎖には1つの高分子と他の高分子間の分子間架橋鎖と、1つの高分子内で折り畳まれた状態の主鎖のある部位と主鎖中でこれから離れた位置に重合したモノマー由来の他の部位とが架橋される分子内架橋鎖とがある)するが、主鎖中に存在する場合であってもまた架橋鎖中に存在する場合であっても、鎖部分から懸下するトリアリールアミン構造は、窒素原子から放射状方向に配置する少なくとも3つのアリール基を有し、バルキーであるが、鎖部分に直接結合しておらず鎖部分からカルボニル基等を介して懸下しているため立体的位置取り融通性ある状態で固定されているので、これらトリアリールアミン構造は重合体中で相互に程よく隣接する空間配置が可能であるため、分子内の構造的歪みが少なく、また、電子写真感光体の表面層とされた場合に、電荷輸送経路の断絶を比較的免れた分子内構造を採りうるものと推測される。
本発明の1官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物の具体例を以下に示すが、これらの構造の化合物に限定されるものではない。

0043

0044

0045

0046

0047

0048

0049

0050

0051

0052

0053

0054

0055

また、本発明に用いられる電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物は、架橋表面層の電荷輸送性能を付与するために重要で、この成分は、架橋表面層全量に対し20〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましい。この成分が20質量%未満では架橋表面層の電荷輸送性能が充分に保てず、繰り返しの使用で感度低下、残留電位上昇などの電気特性の劣化が現れる。また、80質量%を超えると一般式(1)で表わされる電荷輸送構造を有しないラジカル重合性モノマーの含有量が低下し、架橋結合密度の低下を招き高い耐摩耗性が発揮されない。使用されるプロセスによって要求される電気特性や耐摩耗性が異なるため、一概には言えないが、両特性のバランスを考慮すると30〜70質量%の範囲が特に好ましい。

0056

<<重合開始剤>>
前記表面層は、少なくとも上記一般式(1)で示される電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマー、及び電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物を同時に硬化させた架橋表面層であるが、この架橋反応を効率よく進行させるために、前記表面層中に重合開始剤を使用してもよい。該重合開始剤としては、熱重合開始剤、及び光重合開始剤が挙げられる。

0057

熱重合開始剤としては、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイドジクミルパーオキサイドベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(パーオキシベンゾイルヘキシン−3、ジ−t−ブチルベルオキサイド、t−ブチルヒドロベルオキサイド、クメンヒドロベルオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化物系開始剤アゾビスイソブチルニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸などのアゾ系開始剤が挙げられる。

0058

光重合開始剤としては、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニルブタノン−1、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニルオキシム、などのアセトフェノン系又はケタール系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、などのベンゾインエーテル系光重合開始剤、ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼン、などのベンゾフェノン系光重合開始剤、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、などのチオキサントン系光重合開始剤、ビス(シクロペンタジエニル)−ジ−クロロ−チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)−ジ−フェニル−チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,3,4,5,6ペンタフルオロフェニル)チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(ピロール−1−イル)フェニル)チタニウムなどのチタノセン系光重合開始剤、その他の光重合開始剤としては、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレンアクリジン系化合物、トリアジン系化合物イミダゾール系化合物、が挙げられる。また、光重合促進効果を有するものを単独又は上記光重合開始剤と併用して用いることもできる。例えば、トリエタノールアミンメチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、などが挙げられる。
これらの重合開始剤は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性を有する総含有物100質量部に対し、0.5〜40質量部が好ましく、1〜20質量部がより好ましい。

0059

<表面層の充填剤
前記表面層は、少なくとも一般式(1)で示される電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物、及び電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物を同時に硬化させた架橋表面層であるが、これ以外に耐摩耗性の向上を目的として微粒子よりなる充填剤を含有させることができる。
前記微粒子の平均一次粒径は、0.01〜0.5μmであることが表面層の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。前記微粒子の平均一次粒径が0.01μm未満の場合は、分散性の低下等を引き起こし、耐摩耗性の向上効果が充分に発揮されず、0.5μmを超える場合には、分散液中において、前記微粒子の沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
表面層中のフィラー材料濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、表面層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、50質量%以下、好ましくは30質量%以下程度である。
また更に、これらのフィラーは少なくとも一種表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることがフィラーの分散性の面から好ましい。フィラーの分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、更には耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。表面処理剤としては、従来用いられている表面処理剤を使用することができるが、フィラーの絶縁性を維持できる表面処理剤が好ましい。
表面処理量については、用いるフィラーの平均一次粒径によって異なるが、フィラー質量に対して3〜30質量%が適しており、5〜20質量%がより好ましい。表面処理量がこれよりも少ないとフィラーの分散効果が得られず、また多すぎると残留電位の著しい上昇を引き起こす。これらフィラー材料は単独もしくは2種類以上混合して用いられる。

0060

<その他の添加剤>
更に、本発明の塗工液は必要に応じて各種可塑剤(応力緩和や接着性向上の目的)、レベリング剤、ラジカル反応性を有しない低分子電荷輸送物質などの添加剤が含有できる。これらの添加剤は、公知のものが使用可能である。
前記可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂に使用されているものが利用可能である。また、その使用量は塗工液の総固形分に対し、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。
また、前記レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが利用できる。また、その使用量は、塗工液の総固形分に対し3質量部以下が好ましい。

0061

<表面層の形成方法
前記表面層は、少なくとも電荷輸送性構造を有しない一般式(1)で示されるラジカル重合性モノマーと電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物とを含有する塗工液を、前記感光層上に塗布、硬化することにより形成される。
塗布に用いられる塗工液は、ラジカル重合性モノマーが液体である場合、これに他の成分を溶解して塗布することも可能であるが、必要に応じて溶媒により希釈して塗布される。
ここで用いられる溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、例えば、メタノールエタノールプロパノールブタノールなどのアルコール系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピルエーテルなどのエーテル系、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタンクロロベンゼンなどのハロゲン系、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系、メチルセロソルブエチルセロソルブセロソルブアセテートなどのセロソルブ系などが挙げられる。これらの溶媒は単独又は2種以上を混合して用いてもよい。
表面層の形成の際に用いる塗工方法としては、一般に用いられている塗工方法であれば特に限定されない。塗工液の粘性、所望とする表面層の膜厚などによって適宜塗工方法を選択するとよい。例えば、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート法などが例示される。
本発明においては、かかる塗工液を塗布後、外部からエネルギーを与えることにより、表面層を硬化させる。このとき用いられる外部エネルギーとしては、光エネルギーが主に用いられるが、熱エネルギーを併用してもよい。

0062

前記熱エネルギーとしては、空気、窒素などの気体蒸気、あるいは各種熱媒体赤外線電磁波を用いることができ、塗工面側あるいは支持体側から加熱することによって行われる。加熱温度は100℃以上、170℃以下が好ましい。100℃未満の場合、反応速度が遅いために生産性が低下するとともに、未反応の材料が膜中に残留する原因となる。一方、170℃より高い温度で処理した場合、架橋による膜の収縮が大きくなり、表面にゆず肌状の欠陥や亀裂が生じたり、隣接層との界面で剥離が生じることがある。また、感光層中の揮発性成分が外部に霧散するなどした場合には、所望の電気特性を得られなくなるなどのことがあるため好ましくない。架橋による収縮が大きい樹脂を使用する際には、100℃未満の低温予備架橋した後に100℃以上の高温で架橋を完結させる方法も有効である。

0063

前記光エネルギーとしては、主に超高圧水銀灯高圧水銀灯低圧水銀灯カーボンアークキセノンアークメタルハライドランプ等の光源を利用してもよく、使用する電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーや電荷輸送性構造を有する1官能のラジカル重合性化合物、更には併用する光重合開始剤の吸収特性を考慮して選定することが好ましい。
使用光源の発光照度としては、一般に、365nmの波長を基準として50mW/cm2〜2,000mW/cm2の照度で露光されるのがよい。また、最大発光波長近傍における照度測定が可能である場合は、上記照度域で露光することが更に好ましい。照度が小さい場合には硬化に要する時間が多くなるため、生産性の観点から好ましくない。一方、照度が大きい場合には硬化収縮が起こりやすく、表面にゆず肌状の欠陥や亀裂が生じたり、隣接層との界面で剥離が生じることがある。
UV照射時には、光源からの生じる熱線などの影響により、感光体表面層の温度が上昇する。感光体表面温度が上昇しすぎると、表面層の硬化収縮が起こりやすいこと、隣接層中に含まれる低分子成分が表面層に移行するために、硬化阻害などが生じたり、電子写真感光体としての電気特性が低下するなど好ましくない。そのため、UV照射時の感光体表面温度は100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。
冷却方法としては、感光体内部への助冷剤封入、感光体内部の気体や液体による冷却などを使用することができる。
硬化後の表面層に対して、必要に応じて後加熱をしてもよい。例えば、膜中に残留溶媒が多く残留している場合などは、電気的特性の低下や経時劣化の原因となりうるため、後加熱により残留溶媒を揮発させることが好ましい。
表面層の膜厚としては、感光層の保護の観点から1〜15μm以下が好ましく、3〜10μmがより好ましい。表面層が薄い場合には感光体への当接部材による機械的摩耗や帯電器などによる近接放電などから感光層を保護できなくなるだけでなく、膜形成時にレベリングされにくくなるために、膜表面がゆず肌状になることがある。一方、表面層が厚い場合には感光体の全層が厚くなり、電荷の拡散による画像の再現性が低下するため好ましくない。

0064

<接着層>
表面層と感光層との間での接着性不良による層間剥離を防ぐことを目的として、必要に応じて両層間に接着層を設けてもよい。
前記接着層としては、前記ラジカル重合性モノマーを用いてもよいし、非架橋系高分子化合物を用いてもよい。非架橋系の高分子化合物としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられるがこれに限定されない。また、ラジカル重合性モノマーと非架橋系高分子化合物はいずれを用いる場合についても単独で用いてもよいし、2種以上の混合物として用いてもよい。更には、十分な接着性が得られるならばラジカル重合性モノマーと非架橋系高分子化合物を併用してもよい。また、本明細書に記載の電荷輸送材料を用いても、併用してもよい。また、接着性を向上することを目的とすれば、適宜添加剤を用いてもよい。
接着層は、所定の配合に処方された化合物を、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒に溶解・分散した塗工液を浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。
前記接着層の厚さは、0.1〜5μm程度が好ましく、0.1〜3μmが特に好ましい。

0065

(電子写真感光体の製造方法)
本発明の電子写真感光体の製造方法は、少なくともバインダー、電荷発生材料、及び電荷輸送性材料を含む感光層を、導電性支持体上に有する電子写真感光体を、注入材料が所定量以上含まれた超臨界流体、又は亜臨界流体に接触させることによって前記注入材料を前記電子写真感光体中に注入する注入処理工程を含む。また、必要に応じてその他の工程を加えてもよい。

0066

<注入処理工程>
前記注入処理工程は、前記注入材料を含有した超臨界流体、又は亜臨界流体を作製し、電子写真感光体が固定された高圧セル中に、前記注入材料を含有した超臨界流体、又は亜臨界流体を導入し、両者を接触させることによって行われる。
この注入処理工程によって、感光層(又は架橋性表面層)中に超臨界流体、又は亜臨界流体が入り込み、感光層(又は架橋性表面層)を可塑化することにより層の粘性が低下する。
これと同時に、超臨界流体、又は亜臨界流体中に溶解している注入材料が感光層(又は架橋性表面層)に注入される。架橋性表面層が積層されている電子写真感光体であっても、架橋性表面層に注入された注入材料は粘性が低下した当該層中を比較的早く拡散することができるため、当該層のみならず、隣接する感光層深部に至るまで注入材料を注入することができる。
本願発明に記載している電子写真感光体と、後述する注入材料を含有した超臨界流体の接触とは、両者が物理的に接触していれば形態はとくに限定されない。例えば、高圧セル中に一定量の超臨界流体、又は亜臨界流体を導入した後、封止し、所定時間経過後に超臨界流体又は亜臨界流体を高圧セルから取り除くことで電子写真感光体を取り出してもよいし、高圧セル中に超臨界流体又は亜臨界流体を連続的に供給、排出し、所定時間経過後に電子写真感光体を取り出してもよい。
前者のプロセスでは、高圧セル中に導入される注入材料の量は、超臨界流体又は亜臨界流体中に含まれる量のみであり、電子写真感光体内部と超臨界流体又は亜臨界流体中とのワックス濃度勾配は経時で小さくなり、注入速度も濃度勾配の減少に従って小さくなる。結果として、電子写真感光体中への注入材料の注入速度は比較的小さいといった欠点がある一方で、製造設備が比較的単純で安価に電子写真感光体を得ることができる。後者のプロセスでは、電子写真感光体には一定濃度の超臨界流体又は亜臨界流体が供給されるため、電子写真感光体内部と超臨界流体、又は亜臨界流体中のワックス濃度勾配は前者のプロセスと比較して大きくなることから、短時間で所望量の注入材料を注入することが可能である。
しかしながら、超臨界流体、又は亜臨界流体を循環させる装置が必要であること、更に超臨界流体、又は亜臨界流体中の注入材料濃度を制御する装置が必要であることから、比較的大がかりな製造装置を要するといった欠点が挙げられる。
本発明においては、いずれのプロセスも適用可能であり、目的に応じて適宜選択することが可能である。

0067

<注入材料>
前記注入材料としては、ワックス類や、ポリオルガノシロキサン化合物などが挙げられる。

0068

<<ワックス類>>
前記ワックス類としては、融点が40℃以上で固体性状を示すとともに、融点より10℃高い温度での溶融粘度が10Pa・s以下(所謂体溶融粘度)である一般的なワックス類であれば、特に限定されない。
前記一般的なワックス類としては、公知の天然ワックス合成ワックス、及び変性ワックスの中から選択して使用することができる。

0069

前記天然ワックスとしては、例えばフィッシャー・トロプシュワックス、亜麻カンデリラ蝋パーム蝋、ヌカ蝋、ジョジョバ蝋、木蝋、綿蝋、サトウキビ蝋等の植物系ワックスや、例えば蜜蝋鯨蝋ラノリンセラック蝋等の動物系ワックスや、例えばオゾケライトセレシンモンタンワックス等の鉱物系ワックスや、例えばミクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ペデロラタム等の石油ワックスなどが挙げられる。
前記合成ワックスとしては、例えばフィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の合成炭化水素系ワックスが挙げられる。
また、前記変性ワックスとしては、例えばモンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、ミクロクリスタンワックス誘導体等の鉱物系ワックス、又は石油ワックスの変性物や、硬化ひまし油、12−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸誘導体、脂肪酸網戸、脂肪酸一価アルコールエステル、脂肪酸高アルコールエステル脂肪酸アミンワックス状ジアルキルケトン、等の動物系油脂の変性物などが挙げられる。

0070

電子写真感光体のガス透過性、及びガス吸着性を低下させるために用いる前記ワックス類は、前述のようなワックスであれば限定はされないが、ワックスに不純物が含まれる場合は感光体特性の低下が生じる場合があるため、純度が高いワックスが好ましく、パラフィンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリオレフィンワックスが好ましく、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックスがより好ましい。
これらのワックスは、種々のものが市販されており、例えばフィッシャー・トロプシュワックスとしては、『FT−0070』、『FT−100』、『FT−105』、『FT−0165』、『FT−5165』、『FT−115』などが日本精蝋社から市販されている。
また、ポリエチレンワックスとしては、『ハイワックス800P』、『ハイワックス400P』、『ハイワックス200P』、『ハイワックス100P』などのHDPE、『ハイワックス720P』、『ハイワックス410P』、『ハイワックス420P』、『ハイワックス320P』、『ハイワックス220P』、『ハイワックス210P』、『ハイワックス110P』などのハイワックスシリーズが三井化学工業社から市販されている。また、同じくポリエチレンワックスとしては、『サンワックス171P』、『サンワックス161P』、『サンワックス151P』、『サンワックス131P』などのサンワックスシリーズが三洋化成社から市販されている。

0071

ここで、用いるワックスの融点によっては、ガス透過性、及びガス吸着性の改善のみならず、撥水性、及びスリップ性の改善を行うことができる。
一般に、撥水性を示すワックスとしては、120℃以下の融点を有するものがよく、スリップ性を示すワックスとしては、110℃以下の融点を示すものがよい。即ち、ガス透過性、及びガス吸着性の改善のみを目的とした場合には、ワックスの融点は特に限定されないが、前記撥水性、及びスリップ性の改善を合わせて行う場合には、用いるワックスの融点は、120℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましい。
前記ワックスであれば用いる種類、数の限定はない。前述のようなガス透過性、及びガス吸着性を低下させることを目的として好ましいワックスと、撥水性・スリップ性を目的として適宜選択したワックスとをそれぞれ1種類以上組み合わせて用いることで、より好ましい特性を発現させることが可能である。

0072

<<ポリオルガノシロキサン>>
前記ポリオルガノシロキサン化合物としては、オルガノシラン類、及びオルガノシロキサン類の少なくともいずれかを用いて、加水分解等の反応によって得られるものであれば特に限定されない。
前記ポリオルガノシロキサンは、シリコーンレジンとも呼ばれ、その分子量や分子骨格によって、常温固相の形態をとったり、液相の形態をとったりする。本発明においては、該ポリオルガノシロキサンは、常温で固体であっても液体であってもよいが、本発明の効果を長期に亘って維持するためには、常温で固体であることが好ましい。具体的には、ポリオルガノシロキサンの融点としては、40℃以上が好ましく、画像形成装置内の温度を鑑みれば50℃以上であればより好ましい。
また、超臨界流体中に添加した場合に、超臨界流体中に溶解しないポリオルガノシロキサンを超臨界流体中に分散させるためには、超臨界流体中で液性を有することが好ましい。超臨界流体の温度を140℃以上の高温にした場合には、前述の通り電子写真感光体へ影響を与える可能性があるため、140℃以下での処理が好ましい。このため、ポリオルガノシロキサンの融点が140℃以下、好ましくは120℃以下である場合に、超臨界流体中でポリオルガノシロキサンが液性を示すことが好ましく、この観点から、ポリオルガノシロキサンの融点は120℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。

0073

一般に、ポリオルガノシロキサンは、環状ポリオルガノシロキサン分子鎖両末端が水酸基で封鎖された液状ポリジメチルシロキサン、分子鎖両末端がアルコキシ基で封鎖された液状ポリジメチルシロキサン、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖されたポリジメチルシロキサン等や、三官能性トリアルコキシシラン、及びその加水分解生成物等を用い、反応させることにより製造することができる。
また、他の製造方法としては、原料として、例えば前記のオクタメチルシクロテトラシロキサンのような環状低分子シロキサンを、強アルカリ性、又は強酸性触媒の存在下に重合させることにより高分子量のポリオルガノシロキサンを得ることができる。
ポリオルガノシロキサンに関する製品としては、種々のものが市販されており、例えば、GE東シリコーン社からはTSFシリーズやYシリーズに代表されるようなシリコーンレジン、東レダウコーニング社からはジメチルシリコーン(SHシリーズ)、各種変性シリコーン(ポリエーテル変性・アミノ変性・フェニル変性・アミノフェニル変性・アルキル変性等)、シリコーンワックスシリコーンエラストマーが上市されている。また、高油脂化学からは高融点シリコーンワックスや特殊シリコーンワックス、特殊変性シリコーンが販売されている。

0074

<注入材料の含有量>
超臨界流体、又は亜臨界流体中の注入材料の含有割合としては、0.5g/L以上、4.0g/L未満であることが好ましく、1.5g/L以上、4.0g/L未満であることがより好ましく、1.0g/L以上、3.0g/L未満であることが特に好ましい。
前記含有割合(濃度)は、例えば、ワックス成分の質量(g)/超臨界流体として供給される耐圧セル内容積(L)のようにして求められる。
前記含有割合が0.5g/L未満の場合は、電子写真感光体中への注入材料の注入速度が遅く、所望の電子写真感光体を得るために要する時間が非常に大きくなるため、現実的ではない。
また、前記含有割合が4.0g/Lを超える場合は、電子写真感光体最表面部に多くの注入材料が付着しやすく、電子写真感光体の表面性を損なうことがある。このため、注入材料の含有割合の上限は4.0g/L以下とすることが好ましい。
注入材料含有超臨界流体又は亜臨界流体による電子写真感光体の処理にかける時間は、注入材料の注入速度、感光層膜厚(架橋性表面層がある場合には、架橋性表面層、及び感光層膜厚の少なくともいずれか)によって適宜決定するとよい。
本発明に用いられる超臨界流体、又は亜臨界流体を用いた電子写真感光体への前記注入材料の注入によって前記効果を得るためには、ガス透過性を示す指標(例えば、酸素透過率水蒸気透過度)、又はガス吸着性を示す指標等が十分に小さいことが必要となる。これらの指標を十分に小さくするために要する時間は、架橋性表面層に用いる注入材料によって異なるため、十分な検証を行った上で処理時間を決定することが好ましい。

0075

処理条件
高分子材料は、熱により変質・分解することがあることから、注入処理工程における流体の温度は、30℃以上140℃以下が好ましく、30℃以上100℃以下がより好ましい。流体の温度が30℃未満である場合には、超臨界流体、又は亜臨界流体の溶解性拡散性が低いために注入材料を感光層中に注入することが困難となる場合が多く、また、流体の温度が140℃を超える場合には、感光層の構成成分の変性・分解が生じたり、感光体が機能分離型積層感光体である場合には隣接層に含まれる構成成分のしみ出しなどの原因になるため好ましくない。

0076

より効率的に注入材料を感光層に注入するためには、温度条件を注入材料の融点よりも5℃以上高い温度条件で行うことが好ましい。この場合、超臨界流体、又は亜臨界流体中で注入材料が溶融することにより、流体中の濃度が均一になりやすい。また、超臨界流体又は亜臨界流体中で粘性の下がった架橋性表面層及び感光層中に注入材料が入り込みやすい状態となる。このような現象の理由はまだ明確となっていないが、超臨界流体中又は亜臨界流体中の注入材料濃度が飽和状態以上であり、溶け残っていたとしても、流体中で比較的均一な状態であり、感光層中に注入材料が注入されることで流体中の注入材料濃度が低下しても、流体中に均一に分散している注入材料が速やかに流体中に溶解することで、流体中の注入材料濃度が飽和状態を維持するためと考えられる。

0077

<超臨界流体・亜臨界流体>
ここで、前記超臨界流体とは、気体と液体が共存できる限界の温度・圧力(臨界点)を超えた状態にある流体を指す。超臨界流体の特徴としては、高密度状態において、一般に物質を溶かす能力がその流体の常温での溶解力よりも非常に大きいと行った特徴を有する。これは当該流体が高圧力下にあるため、流体の運動エネルギーが大きいこと、また、粘性が小さいためと考えられている。また、温度・圧力による密度の調整によって溶解性の制御ができるため、適用範囲が広いことも特すべき特性である。一般には、密度が0.2g/cm3以上の超臨界流体が化学物質に対する溶媒として用いられることが多い。
また、超臨界流体は、前述の通り、流体の運動エネルギーが大きいこと、また、粘性が小さいことから媒質への拡散が速い。
このため、一般に用いられる溶媒では多孔質体浸透しにくいが、超臨界流体を用いれば比較的容易に多孔質体へ浸透することが知られている。更に、熱伝導度は液体よりも大きいため、超臨界中で生じた化学反応による反応熱は速やかに除去することが可能である。

0078

<<超臨界流体・亜臨界流体として用いられる媒体>>
前記超臨界流体としては、気体と液体とが共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝縮性密度流体として存在し、圧縮しても凝縮を起こさず、臨界温度以上、かつ、臨界圧力以上の状態にある流体である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、超臨界流体の臨界温度、及び臨界圧力としては特に制限はない。これらの流体としては、例えば一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、メタノール、エタノール、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン、クロロトリフロロメタン、ジメチルエーテルなどが挙げられる。
前記臨界温度としては、−273〜300℃が好ましく、0〜1,400℃が特に好ましい。超臨界中に対する媒質が熱により変性するようなものを用いる場合には臨界温度が低いものが好ましい。例えば、二酸化炭素(臨界温度31.0℃)、エタン(臨界温度32.2℃)、プロパン(臨界温度96.6℃)、アンモニア(臨界温度132.3℃)などが挙げられる。また、前記亜臨界流体としては、前記臨界点近傍の温度・圧力領域において高圧液体として存在する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
超臨界流体として挙げられる各種材料は、前記亜臨界流体としても好適に使用することができる。本発明においては超臨界流体、又は亜臨界流体を単独で使用してもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。

0079

[超臨界二酸化炭素]
本発明においては、有機材料に対して超臨界流体、又は亜臨界流体を適用する場合、媒体として二酸化炭素を主媒体として用いることが特に好ましい。
二酸化炭素は、超臨界圧力が7.3MPa、超臨界温度が31.0℃と比較的容易に超臨界状態を作り出すことができ、有機材料に対する熱ダメージが小さいこと、更に、不燃性・低毒性で取り扱いが容易であることが利点として挙げられるため、食品工業の分野では広く用いられている。

0080

エントレーナー
超臨界流体、又は亜臨界流体に対する有機材料の溶解性を制御するために、超臨界流体、又は亜臨界流体に有機溶媒をエントレーナーとして添加してもよい。
一般には、超臨界流体、又は亜臨界流体に溶解させたい溶質、本願発明においては有機材料に対して親和力が強い溶媒をエントレーナーとして選択することが好ましい。
前記エントレーナーの添加によって、所望の溶質に対する超臨界流体又は亜臨界流体や亜臨界流体の溶解度を増大するとともに、電子写真感光体に不必要な物質の溶解性を低下することができる溶媒を選択することがより好ましい。
エントレーナーとして用いる有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル、プロパノール、アンモニア、メラミン尿素チオエチレングリコールなどが挙げられる。

0081

洗浄工程>
注入処理工程後は、感光層の表面に比較的多量の注入材料が析出しているため、電子写真感光体の各種初期特性(表面性・帯電性・電気特性等)が著しく悪化することが考えられる。したがって、注入処理工程後に、超臨界流体、又は亜臨界流体を用いた洗浄工程を行ってもよい。

0082

<その他の添加物
また、エントレーナー効果が期待できる溶媒以外に、電子写真感光体中に含まれる電荷輸送性物質や、酸化防止剤などの添加剤を、超臨界流体、又は亜臨界流体中に予め溶解させておいてもよい。これによって、超臨界流体、又は亜臨界流体を用いて電子写真感光体中に有機材料を注入する際に、電子写真感光体中に含まれる低分子の有効成分が電子写真感光体から除去されることを抑制することが可能である。

0083

<電子写真感光体中における含水量の定量方法
次に、電子写真感光体中における含水量の定量方法について説明する。前述の通り、電子写真感光体への放電生成物の吸着、及び堆積によって、感光体特性(例えば電荷輸送性)や、表面抵抗などが低下する。電子写真感光体の自由体積を直接的に定量する方法は現時点では提案されていないが、間接的な指標としてJIS K7126で示されているようなガス透過性や、JIS K2275で示されているような含水量などが挙げられる。
含水量測定においては、電子写真感光体を構成する材料の親水性の影響を受けるが、本発明で改善しようとする課題である画像濃度低下、解像度低下大気中の水分の影響を受けていると考えられるため、含水量を指標とすることは、その目的上、特に問題ないと考えられる。
本発明においては、電子写真感光体の含水量を電子写真感光体の自由体積を示す指標として用いた。
電子写真感光体の含水量定量手順としては、まず、(1)高湿環境における静置を行い、次いで、(2)JIS K2275に示されるカールフィッシャー式電量滴定方法による含水量定量を行った。それぞれの方法について以下に示す。

0084

(1)高湿環境での静置
本プロセスにおける高湿環境条件、及び静置条件は下記の通りとした。
・静置環境
・温度:30℃
湿度:90%
・静置時間
・48時間
本環境に設定できる恒温恒湿チャンバーであれば特に限定されない。本プロセス後、以下に示す(2)含水量定量を速やかに行った。

0085

(2)含水量の定量
含水量の定量は、前述の通りJIS K2275に示される「カールフィッシャー式電量滴定方法」を適用した。本定量に用いた装置、試薬及び定量条件を以下に示す。
・装置:
・カールフィッシャー水分量計Model CA−06(三菱化学社製)
水分気化装置 Model VA−100(三菱化学社製)
・試薬:
陽極液アクアミクロンAX(三菱化学社製)
陰極液アクアミクロンCXU(三菱化学社製)
・定量条件:
・測定モード ppm定量モード
・Delay Time 0sec
・SENS 0.3
・Gain 3
・水分気化装置温度150℃
上記装置、及び条件により、資料中の含水量を測定し、予め測定しておいた水分気化装置に投入したサンプル体積から単位体積あたりの含水量(μg/mm3)を算出した。本含水量測定を5回繰り返し行い、その平均値を、本発明の電子写真感光体の含水量とした。
電子写真感光体の含水量としては、3.0μg/mm3以下が好ましく、2.5μg/mm3がより好ましい。3.0μg/mm3より大きい場合は、放電生成物が架橋性表面層中に浸透しやすく、また大気中水分も取り込まれやすいため、抵抗低下や電気特性劣化が生じやすいため好ましくない。
また、本発明のように有機材料を用いて感光体を形成する場合、分子の配向理想的な状態である場合はその含水量は0に極めて近い数値を取ると考えられる。その場合は、放電生成物の影響をほとんど受けなくなると考えられる。

0086

<感光層における注入材料の定量方法>
次に、感光層における注入材料の定量方法について説明する。
バルクにおける既知成分の定量方法としては、XPS(X線光電子分光)装置による元素分析、EDX、もしくはWDXによる元素分析、既知成分が試薬で染色する場合には、染色量による方法、FT−IRのATR法により得られるチャートが既知成分とバルク成分とで分離可能ピークを有する場合にピーク面積比による方法などが知られている。
本発明に用いられるポリオルガノシロキサンは、Si元素を非常に多く有しているとともに、バインダーにはSi元素を含有しないことが多いことから、前記感光層が、バインダー中にポリオルガノシロキサンを含有させた樹脂層である場合には、XPSを用いたSi元素含有量測定値を、ポリオルガノシロキサン含有量と見なすことができる。
また、前記ポリオルガノシロキサンは、Si元素を非常に多く有していることから、前記感光層へ注入されたポリオルガノシロキサン量は、XPS測定によってSiの含有率を定量することができる。
即ち、感光層の構成成分にSi元素を含む化合物が含有される場合、予め感光層に含有されるSi含有割合を定量した上で、ポリオルガノシロキサンが注入された感光層のSi含有割合を定量し、その差分から注入量を見積もることが可能である。
ここで、感光層の深さ方向におけるポリオルガノシロキサンの濃度の測定は、ミクロトーム凍結破砕などによって感光層の断面構造から、XPS装置を用いて、Si含有量を測定する方法、及び感光層の表面から斜め方向に切削し、その切削面についてXPS装置を用いて、感光層の深度方向におけるSi含有率を定量することでポリオルガノシロキサンの濃度情報を得る方法が挙げられる。
しかしながら、前者の方法では、XPS装置の分解能に限界があるために、深度方向の濃度情報を得るには不向きであるためである。それに対して、後者の方法では、切削角度(θ)を小さくすることで、XPS装置の分解能にかかわらず深度方向のポリオルガノシロキサンの濃度情報を正確に得ることが可能である。
したがって、本発明では、図5に示すように、感光層の表面から斜め方向に切削し、その切削面についてXPS装置を用いて、感光層の深さ方向の所定の領域(例えば、感光層の表面から感光層の厚みの50%までの領域)におけるSi含有率を定量することでポリオルガノシロキサンの濃度情報を得る方法を採用する。
なお、前記「感光層の表面から、感光層の厚みの50%までの領域におけるSi含有率」は、例えば、図5に示すように、前記表面から感光層の厚み(D)の50%の深さ(D50%)までの切削面を測定対象とする。前記切削角度(θ)は、XPS装置の分解能に合わせて適宜設定される。

0087

<<切削条件、及びXPS測定条件>>
ここで、切削条件、及びXPS測定条件を以下に示す。
XPS装置による成分濃度定量の際には検量線が必要となる。該検量線を得るためにはバルクとポリオルガノシロキサンの均質膜を得て、Si含有率を定量することによって検量線を得ることが好ましいが、前述の通り、電子写真感光体に用いられる樹脂とポリオルガノシロキサンは一般に相溶性が悪く、均質な膜を得ることが困難である。このため、検量線の作製はその測定深度が浅いこともあいまって非常に難しい。
しかしながら、XPSの測定エリアは数十μmあり、本発明に記載しているような相溶性のよくない二成分混合系においてはミクロ相分離していることが想定されるが、前記測定エリアの大きさのほうがミクロ相分離構造よりも十分大きいと考えられる。そのため、同一平面であれば場所的に測定ばらつきのない、組成分布が均一な樹脂膜と見なすことができる。このような条件下であれば、XPSの測定エリア内におけるポリオルガノシロキサン濃度とSi含有割合とは一次の関係と見なすことができることから、本発明においては、ポリオルガノシロキサン未注入の感光層におけるSi元素含有割合と、ポリオルガノシロキサンにおけるSi含有割合とをそれぞれポリオルガノシロキサン濃度0質量%と100質量%とし、その間のSi含有割合とポリオルガノシロキサン濃度との関係は前記データを線形補完することで得ることができるものとした。

0088

[切削条件]
切削幅:1,000μm
切削角(θ):2.9°(tanθ=0.05)
[XPS測定条件]
測定装置:PHI社製 Quantum2000型走査型X線電子分光装置
X線源:AlKa
分析領域:50μm

0089

<注入材料の融点の測定方法
本発明における注入材料の融点の測定は、JIS−K7196−1991の軟化点測定法に準じて、以下の手順で測定した。
まず、常温常湿下で被検材料(ポリオルガノシロキサン、ワックス、感光層等)をガラス基板上に5μmの厚みとなるように成膜する。成膜方法は特に限定されないが、真溶媒中に被検材料を溶解させた塗工液を準備し、バーコート法によって成膜する方法が一般的である。次いで、本試験片を、熱機械的分析装置(理学電気株式会社製、TMA8310)を用いて、昇温条件10℃/minで25〜250℃で、その試験片についての針入温度を測定し、読み取った針入温度から融点を算出した。

0090

(画像形成装置)
次に、図面に基づいて本発明の画像形成装置、及び画像形成装置用プロセスカートリッジを詳しく説明する。
本発明の画像形成装置とは、本架橋表面層を有した感光体を用い、例えば少なくとも感光体に帯電、画像露光、現像の過程を経た後、画像保持体転写体)へのトナー画像の転写、定着及び感光体表面のクリーニングというプロセスよりなるものである。
場合により、静電潜像を直接転写体に転写し現像する画像形成装置では、感光体に配した上記プロセスを必ずしも有するものではない。

0091

図6は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
図6に示すように、本発明の画像形成装置は、電子写真感光体1と、除電ランプ2と、帯電チャージャ3と、画像露光部5と、現像ユニット6と、転写チャージャ10と、クリーニング手段とを少なくとも有する。
帯電チャージャ3は、電子写真感光体1を平均的に帯電させる帯電手段である。このような帯電手段としては、コロトロンデバイス、スコロトロンデバイス、固体放電素子針電極デバイス、ローラー帯電デバイス導電性ブラシデバイス等が用いられ、公知の方式が使用可能である。
画像露光部5は、均一に帯電された電子写真感光体1上に静電潜像を形成する露光手段である。該画像露光部5の光源には、蛍光灯タングステンランプハロゲンランプ水銀灯ナトリウム灯発光ダイオードLED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルターバンドパスフィルター近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター干渉フィルター色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
また、現像ユニット6は、電子写真感光体1上に形成された静電潜像を可視化する現像手段である。現像ユニット6による現像方式としては、乾式トナーを用いた一成分現像法、二成分現像法、湿式トナーを用いた湿式現像法がある。例えば、電子写真感光体1に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、電子写真感光体1の表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
また、転写チャージャ10は、電子写真感光体1上で可視化されたトナー像を転写体9上に転写する転写手段である。ここで、前記トナー像の転写をより良好に行なうために転写前チャージャ7を用いてもよい。これらの転写手段としては、転写チャージャ10、バイアスローラーを用いる静電転写方式、粘着転写法、圧力転写法等の機械転写方式磁気転写方式が利用可能である。静電転写方式としては、前記帯電手段が利用可能である。
また、転写体9を感光体1より分離する手段として分離チャージャ11、分離爪12が用いられる。その他の分離手段としては、静電吸着誘導分離、側端ベルト分離、先端グリップ搬送曲率分離等が用いられる。分離チャージャ11としては、前記帯電手段が利用可能である。
また、前記クリーニング手段は、転写後の電子写真感光体1上に残されたトナーをクリーニングする手段であり、例えばファーブラシ14、クリーニングブレード15が用いられる。また、クリーニングをより効率的に行なうためにクリーニング前チャージャ13を用いてもよい。その他のクリーニング手段としては、ウェブ方式、マグネットブラシ方式等があるが、それぞれ単独又は複数の方式を一緒に用いてもよい。
また、必要に応じて感光体上の潜像を取り除く目的で除電手段が用いられる。除電手段としては除電ランプ2、及び除電チャージャが用いられ、それぞれ前記露光光源、帯電手段が利用できる。
また、レジストローラ8は、一対の構成をなし、トレイから送り出された転写体9を、電子写真感光体1上への画像形成とタイミングを合わせて送る手段である。
その他、感光体に近接していない原稿読み取り、給紙、定着、排紙等のプロセスは公知のものが使用できる。
本発明は、このような画像形成手段に本発明に係る電子写真感光体を用いる画像形成方法及び画像形成装置である。

0092

(プロセスカートリッジ)
以上に示すような画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。
前記プロセスカートリッジとは、図7に示すように、感光体1を内蔵し、他に帯電手段102、露光手段103、現像手段104、転写手段106、クリーニング手段107、及び除電手段(図示せず)の少なくとも一つを具備し、画像形成装置本体に着脱可能とした装置(部品)である。
図7に示すように、プロセスカートリッジにおける画像形成プロセスは、感光体1は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段103による露光により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像手段104でトナー現像され、該トナー現像は転写手段106により、転写体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の感光体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(図示せず)により除電されて、以上の操作を再び繰り返すものである。

0093

以下、本発明について、実施例を挙げて説明するが、本発明は、これら実施例により制約を受けるものではない。
(実施例1)
導電性支持体として、φ30mmのアルミニウムシリンダー上に、下記組成下引き層用塗工液電荷発生層用塗工液電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、3.5μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、18μmの電荷輸送層を形成した。

0094

[下引き層用塗工液の組成]
・アルキッド樹脂6質量部
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業製
・メラミン樹脂4質量部
スーパーベッカミンG−821−60、大日本インキ化学工業製)
・酸化チタン40質量部
・メチルエチルケトン50質量部

0095

[電荷発生層用塗工液の組成]
・下記構造式(A)のビスアゾ顔料2.5質量部
・ポリビニルブチラール(XYHL、UCC製) 0.5質量部
・シクロヘキサノン200質量部
・メチルエチルケトン80質量部

0096

0097

[電荷輸送層用塗工液の組成]
ビスフェノールZポリカーボネート10質量部
パンライトTS−2050、帝人化成製)
・下記構造式(B)の低分子電荷輸送物質7質量部
・テトラヒドロフラン100質量部
・1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液1質量部
(KF50−100CS、信越化学工業製

0098

0099

次に、前記方法で得られた電子写真感光体に、超臨界流体を用いて注入材料(以下、ワックス成分ということがある。)の注入処理を行なった。本実施例では超臨界流体として二酸化炭素を用いた。まず、内容積700mLの耐圧セルに、前記ワックス成分として、高純度パラフィンワックス(HNP−5、日本精蝋社製(融点:62℃))を0.7g(含有割合:1.0g/L)はかり入れ、上記電子写真感光体も同じく耐圧セルに入れた後、耐圧セルを封止した。

0100

次いで、二酸化炭素を供給ボンベにより前記耐圧セルに供給し、加圧ポンプ温度調整器で30MPa、80℃に調節し、温度及び圧力が安定した後は耐圧セルを封じきり、1時間静置した。静置後、温度は80℃に保ったまま圧力を10MPaまで低下させ、この圧力を維持したまま加圧ポンプと背圧弁を使用して、流量8L/minで30分間二酸化炭素を流すことによって、電子写真感光体に注入されなかったワックス成分を耐圧セルから除去した。除去後、温度、及び圧力を徐々に大気雰囲気まで低下させることによって、本発明の電子写真感光体を作製した。

0101

(実施例2)
実施例1におけるワックス成分を、高純度パラフィンワックス(HNP−51、日本精蝋社製(融点:77℃))に変更し、超臨界二酸化炭素を用いた処理温度を100℃にした以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。

0102

(実施例3)
実施例2におけるワックス成分を、フィッシャー・トロプシュワックス(FT−5165、日本精蝋社製(融点:72℃))に変更した以外は実施例2と同様にして電子写真感光体を作製した。

0103

(実施例4)
実施例1におけるワックス成分を、フィッシャー・トロプシュワックス(FT−105、日本精蝋社製(融点:104℃))に変更し、超臨界二酸化炭素を用いた処理温度を120℃にした以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。

0104

(実施例5)
実施例4におけるワックス成分を、ポリエチレンワックス(ハイワックスP110、三井化学社製(融点:109℃))に変更した以外は実施例4と同様にして電子写真感光体を作製した。

0105

(実施例6)
実施例4におけるワックス成分を、ポリエチレンワックス(サンワックス165、三井化学社製(融点:104℃))に変更した以外は実施例4と同様にして電子写真感光体を作製した。

0106

(実施例7)
実施例1の方法で作成した超臨界流体を用いた注入処理前の導電性支持体/下引き層/電荷発生層/電荷輸送層からなる電子写真感光体に、下記組成の表面層塗工液を塗布した後に、USHIO社製UVランプシステム(USHIO社製:メタルハライドランプ)を用いて、ドラムを回転させながら、照度:450mW/cm2、照射時間:90秒の条件で光照射を行なうことで表面層を架橋させ、5μmの表面硬化膜を得た。この後、130℃30分の乾燥を行なうことにより、導電性支持体/下引き層/電荷発生層/電荷輸送層/表面層からなる電子写真感光体を作製した。

0107

表面層用塗工液の組成]
・電荷輸送性構造を有する下記構造式(C)の化合物95質量部
・電荷輸送性構造を有しない下記構造式(D)のラジカル重合性化合物95質量部
・光重合開始剤10質量部
2−hydroxy−1−{4−[4−(2−hydroxy−2−methyl−propionyl)−benzyl]−phenyl}−2−methyl−propan−1−one
イルガキュア−127,チバ・スペシャルティケミカルズ社製)
・テトラヒドロフラン1,200質量部

0108

0109

0110

このようにして得られた導電性支持体/下引き層/電荷発生層/電荷輸送層/架橋性表面層からなる電子写真感光体を、実施例1と同様にして超臨界流体を用いた注入処理を行うことによって電子写真感光体を作製した。

0111

(実施例8)
実施例7におけるワックス成分を、高純度パラフィンワックス(HNP−51、日本精蝋社製(融点:77℃))に変更し、超臨界二酸化炭素を用いた処理温度を100℃にした以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。

0112

(実施例9)
実施例8におけるワックス成分を、フィッシャー・トロプシュワックス(FT−5165、日本精蝋社製(融点:72℃))に変更した以外は実施例8と同様にして電子写真感光体を作製した

0113

(実施例10)
実施例7におけるワックス成分を、フィッシャー・トロプシュワックス(FT−105、日本精蝋社製(融点:104℃))に変更し、超臨界二酸化炭素を用いた処理温度を120℃にした以外は実施例7と同様にして電子写真感光体を作製した。

0114

(実施例11)
実施例10におけるワックス成分を、ポリエチレンワックス(ハイワックスP110、三井化学社製(融点:109℃))に変更した以外は実施例10と同様にして電子写真感光体を作製した。

0115

(実施例12)
実施例10におけるワックス成分を、ポリエチレンワックス(サンワックス165、三洋化成社製(融点:104℃))に変更した以外は実施例10と同様にして電子写真感光体を作製した。

0116

(実施例13〜15)
実施例2,3,5において超臨界二酸化炭素中に測り入れるワックスを、2.1gとした以外は、実施例2,3,5と同様にして電子写真感光体を作製した。

0117

(実施例16〜18)
実施例8,9,11において超臨界二酸化炭素中に測り入れるワックスを、2.1gとした以外は、実施例8、9,11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0118

(実施例19〜21)
実施例8,9,11において超臨界二酸化炭素の温度を50℃とした以外は、実施例8,9,11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0119

(実施例22〜24)
実施例8、9,11において超臨界二酸化炭素の温度を150℃とした以外は、実施例8、9,11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0120

(実施例25)
実施例2におけるワックス成分を、ポリプロピレンワックス(ビスコール666−P、三洋化成社製(融点:142℃))に変更した以外は実施例2と同様にして電子写真感光体を作製した。

0121

(実施例26)
実施例25における超臨界二酸化炭素の温度を150℃とした以外は、実施例25と同様にして電子写真感光体を作製した。

0122

(実施例27)
実施例16におけるワックス成分を、ポリプロピレンワックス(ビスコール666−P、三洋化成社製(融点:142℃))に変更した以外は実施例16と同様にして電子写真感光体を作製した。

0123

(実施例28)
実施例27における超臨界二酸化炭素の温度を150℃とした以外は、実施例27と同様にして電子写真感光体を作製した。

0124

(実施例29)
実施例11における構造式(C)の化合物を下記構造式(E)の化合物に変えた以外は実施例11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0125

0126

<実施例30>
実施例11における構造式(C)の化合物を下記構造式(F)の化合物に変えた以外は実施例11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0127

0128

<実施例31>
実施例11における構造式(D)の化合物を下記構造式(G)の化合物に変えた以外は実施例11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0129

0130

<実施例32>
電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物を、上記構造式(D)の化合物と、上記構造式(G)の化合物との質量比が5:5となるようにして用いた以外は実施例11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0131

(実施例33)
φ30mmのアルミニウムシリンダー上に、下記組成の感光層用塗工液を塗布、乾燥することにより、22μmの単層感光体を形成した。

0132

[感光層用塗工液の組成]
・前記構造式(A)のビスアゾ顔料1.0質量部
・下記構造式(H)のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体25.0質量部
・下記構造式(I)のトリアリールアミン化合物25.0質量部
・ビスフェノールZポリカーボネート50.0質量部
・テトラヒドロフラン800質量部
・1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液1質量部
(KF50−100CS、信越化学工業製)

0133

0134

0135

次いで、実施例9と同様にして単層感光体上に表面層を形成することにより、導電性支持体/感光層/表面層からなる電子写真感光体を形成した。次いで、実施例9と同様の条件で超臨界流体による処理を行い、電子写真感光体を作製した。

0136

(実施例34)
実施例33と同様にして導電性支持体/感光層/表面層からなる電子写真感光体を形成した後に、実施例11と同様の条件で超臨界流体による処理を行い、電子写真感光体を作製した。

0137

(実施例35)
実施例1において超臨界流体中に投入する材料を、ポリオルガノシロキサン(2503 Cosmetic Wax、東レダウコーニング社製(融点:32℃))に変更し、超臨界流体の温度を40℃にした以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。

0138

(実施例36)
実施例35における超臨界二酸化炭素の温度を80℃とした以外は実施例35と同様にして電子写真感光体を作製した。

0139

(実施例37)
実施例35における超臨界二酸化炭素の温度を130℃とした以外は実施例35と同様にして電子写真感光体を作製した。

0140

(実施例38〜40)
実施例35〜37におけるポリオルガノシロキサンを、AMS−C30 Wax(東レダウコーニング社製(融点:70℃))に変更した以外は実施例35〜37と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0141

(実施例41〜43)
実施例35〜37で用いたポリオルガノシロキサンを、2−8178 Gallant(東レダウコーニング社製(融点:97℃)に変更した以外は、実施例35〜37と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0142

(実施例44〜46)
実施例35〜37における超臨界二酸化炭素中に測り入れるポリオルガノシロキサンを2.1gとした以外は、実施例35〜37と同様にして電子写真感光体を作製した。

0143

(実施例47〜48)
実施例39〜40における超臨界二酸化炭素中に測り入れるポリオルガノシロキサンを2.1gとした以外は、実施例39〜40と同様にして電子写真感光体を作製した。

0144

(実施例49)
実施例43において超臨界二酸化炭素中に測り入れるポリオルガノシロキサンを2.1gとした以外は、実施例43と同様にして電子写真感光体を作製した。

0145

(実施例50〜52)
実施例35,38,41における超臨界流体の温度を150℃にした以外は、実施例35,38,41と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0146

(実施例53)
実施例7において超臨界流体中に投入する材料を、ポリオルガノシロキサン(2503 Cosmetic Wax、東レダウコーニング社製(融点:32℃))に変更し、超臨界流体の温度を40℃にした以外は、実施例7と同様にして電子写真感光体を作製した。

0147

(実施例54)
実施例53における超臨界二酸化炭素の温度を80℃とした以外は、実施例53と同様にして電子写真感光体を作製した。

0148

(実施例55)
実施例53における超臨界二酸化炭素の温度を130℃とした以外は、実施例53と同様にして電子写真感光体を作製した。

0149

(実施例56〜57)
実施例54〜55で用いたポリオルガノシロキサンを、AMS−C30 Wax(東レダウコーニング社製(融点:70℃)に変更した以外は、実施例54〜55と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0150

(実施例58)
実施例55で用いたポリオルガノシロキサンを、2−8178 Gallant(東レダウコーニング社製(融点:97℃))に変更した以外は、実施例55と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0151

(実施例59)
実施例33と同様にして導電性支持体/感光層/表面層からなる電子写真感光体を形成した後に、実施例39と同様の条件で超臨界流体による処理を行い、電子写真感光体を作製した。

0152

(実施例60)
実施例33と同様にして導電性支持体/感光層/表面層からなる電子写真感光体を形成した後に、実施例43と同様の条件で超臨界流体による処理を行い、電子写真感光体を作製した。

0153

(比較例1)
実施例1に記載の方法で、導電性支持体上に下引き層/電荷発生層/電荷輸送層を順に積層し、超臨界流体を用いた注入処理工程を行わずに作製した電子写真感光体を比較例1の電子写真感光体とした。

0154

(比較例2)
実施例7において、超臨界二酸化炭素による注入処理前に得られる導電性支持体/下引き層/電荷発生層/電荷輸送層/表面層からなる電子写真感光体を比較例2の電子写真感光体とした。

0155

(比較例3〜6)
実施例29〜32において、超臨界二酸化炭素による注入処理前に得られる導電性支持体/下引き層/電荷発生層/電荷輸送層/表面層からなる電子写真感光体を比較例3〜6の電子写真感光体とした。

0156

(比較例7)
実施例33において、超臨界二酸化炭素による注入処理前に得られる導電性支持体/感光層/表面層からなる電子写真感光体を比較例7の電子写真感光体とした。

0157

(比較例8)
実施例7で用いた表面層用塗工液を下記のものに変更し、注入処理工程を行なわない以外は、実施例1と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0158

[表面層用塗工液の組成]
・電荷輸送性構造を有する上記構造式(C)の化合物95質量部
・電荷輸送性構造を有しない上記構造式(D)のラジカル重合性化合物95質量部
・実施例7において用いた光重合開始剤10質量部
・ポリエチレンワックスハイワックスP110 25質量部
・テトラヒドロフラン1,200質量部

0159

(比較例9〜11)
実施例2,3,5における超臨界二酸化炭素中に測り入れるワックスを0.10gとした以外は、実施例2,3,5と同様にして電子写真感光体を作製した。

0160

(比較例12〜14)
実施例8,9,11における超臨界二酸化炭素中に測り入れるワックスを0.10gとした以外は、実施例8,9,11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0161

(比較例15〜17)
実施例8,9,11における超臨界二酸化炭素中に測り入れるワックスを3.5gとした以外は、実施例8,9,11と同様にして電子写真感光体を作製した。

0162

(比較例18)
実施例11におけるワックス成分を、モンタンワックス(LICOWAX OP、クラリアント社製(融点:100℃))に変更した以外は実施例11と同様に電子写真感光体を作製した。

0163

(比較例19)
実施例8におけるワックス成分を、モンタンワックス(LICOWAX E、クラリアント社製(融点:80℃))に変更した以外は実施例8と同様に電子写真感光体を作製した。

0164

(比較例20)
実施例1に記載の電荷輸送層形成用塗工液を、下記の組成に変更し、更に、注入処理工程を行わずに作製した電子写真感光体を比較例20の電子写真感光体とした。

0165

[電荷輸送層用塗工液の組成]
・ビスフェノールZポリカーボネート10質量部
(パンライトTS−2050、帝人化成社製)
・上記構造式(B)に示す低分子電荷輸送物質7質量部
・テトラヒドロフラン100質量部
・1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液1質量部
(KF50−100CS、信越化学工業社製)
・2503 Cosmetic Wax 0.3質量部
(東レダウコーニング社製シリコーン樹脂;融点32℃)

0166

(比較例21)
比較例20における電荷輸送層形成用塗工液に用いたポリオルガノシロキサンを、下記のポリオルガノシロキサン(AMS−C30 Wax、東レダウコーニング社製(融点:70℃))とした以外は比較例20と同様にして電子写真感光体を作製した。

0167

(比較例22)
比較例20における電荷輸送層形成用塗工液に用いたポリオルガノシロキサンを、下記のポリオルガノシロキサン(2−8178 Gallant、東レダウコーニング社製(融点:97℃))とした以外は比較例20と同様にして電子写真感光体を作製した。

0168

(比較例23)
実施例1において、超臨界流体中に注入材料を添加せずに処理した電子写真感光体を比較例23の電子写真感光体とした。

0169

(比較例24〜29)
実施例35〜37,39〜40,43における超臨界流体中へのポリオルガノシロキサンの添加量を0.1g/Lとした以外は実施例35〜37,39〜40,43と同様の製造方法で電子写真感光体を作製した。

0170

<電子写真感光体中のポリオルガノシロキサン濃度>
実施例35〜60、並びに、比較例1〜7、及び20〜29で得られた電子写真感光体を図5のように表面から斜めに切削を行ない、前述に記載の方法で電子写真感光体の表面から感光層の厚みの50%までの領域におけるポリオルガノシロキサン濃度の定量を行なった。測定結果を表1に示す。

0171

0172

表1に示すように、実施例35〜60で作製した電子写真感光体は、比較的多量のポリオルガノシロキサンが電子写真感光体の内部に注入されていることが示された。
一方、比較例1〜7で作製した電子写真感光体は、感光層の内部では全くポリオルガノシロキサンが検出されなかった。
このことから、本実施例で示した超臨界流体による注入処理前の電子写真感光体にはポリオルガノシロキサンが注入されておらず、本処理によって内部にポリオルガノシロキサンが注入されたことを示すものである。
また、比較例20〜22で作製した電子写真感光体は、電荷輸送層塗工液中にポリオルガノシロキサンを添加したものであったが、感光層の内部にポリオルガノシロキサンはほとんど検出されなかった。これは感光層の表面に多くのポリオルガノシロキサンが偏在したためと考えられる。
また、比較例24〜29については、ごく微量ではあるがポリオルガノシロキサンが感光層の内部で検出されたが、測定点によるばらつきが大きいことから、各比較例で得られた感光体中のポリオルガノシロキサンの濃度を正確に定量することができなかった。
また、実施例38,41〜42で得られた電子写真感光体は、若干注入量が少ない傾向にあるが、電子写真感光体の内部においてポリオルガノシロキサンが検出された。

0173

<電子写真感光体の含水量>
実施例1〜34、及び比較例1〜19で得られた電子写真感光体を前述のフィッシャー水分量計、及び測定条件にて測定を行なった。測定に供したサンプルは予めその膜厚の測定を行なうとともに30mm×20mmの大きさに切り出し、切り出したサンプルを恒温恒湿チャンバーに48時間静置したものとした。その後測定結果に基づき、フィルム体積から含水量(μg/mm3)を算出した。結果を表2に示す。

0174

※1:処理後に電子写真感光体表面の荒れがひどく試験未実施

0175

表2に示すように、実施例1〜6,13〜15、又は実施例7〜12,16〜18で作製した電子写真感光体の含水量、及びワックスの注入を行なわなかった比較例1〜7の電子写真感光体の含水量との比較から、本願発明に記載している超臨界流体を用いた処理によって含水量が大幅に低下することが確認できた。これは、超臨界流体を用いた処理によって表面層、及び感光層中にワックスが注入されたため、層中のガス透過性が低下したためと考えられる。
また、注入したワックスの融点よりも低い温度条件で注入した実施例19〜21で作製した電子写真感光体は、含水量が比較的高めとなったが、未処理(比較例2)と比較して約半分程度まで含水量が低下しており、注入の効果が認められる。
また、温度条件を150℃とした実施例22〜24においては、含水量は十分に低下したものの、感光体の表面に多少の凹凸がみられた。
また、融点が比較的高いワックスを用いた実施例16〜17は、温度条件に関わらず実施例7〜12と比較して含水量低下が少なかったが、未処理(比較例2)との比較から、感光体中にワックスが注入されていると考えて差し支えないと思われる。
また、電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性化合物、又は電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を変更した実施例29〜32については、比較例3〜6との比較から、含水量が非常に小さく、ワックスが注入されているものと考えることができる。
一方、比較例9〜14は、超臨界流体処理時のワックス含有量を非常に少なくした場合である。未処理(比較例1〜2)と比較して含水量が少なくなっており、ワックスが層中に注入されたと考えられるが、実施例1〜12と比較して含水量が多く、注入ワックス量が少ないものと推測される。
また、比較例15〜17は、超臨界流体処理時のワックス含有量を非常に多くした場合であるが、本処理条件では目視で感光体表面の凹凸が多くなっていることが確認され、所々でワックス析出と思われる白斑点がみられたため、本評価や実機による評価は実施しなかった。
また、比較例18〜19は、実施例7〜12と同じく、含水量の十分な低下が認められた。

0176

<NOXガス暴露試験後における出力画像の評価>
表面層を有する電子写真感光体(実施例7〜12、16〜24、27〜32、53〜58、比較例2、8、12〜19)について、下記条件で酸化窒素雰囲気中に暴露し、暴露終了後2時間後に実機を用いてハーフトーン出力を行ない、解像度の低下について下記評価基準に基づき評価した。実機としては、リコー社製IPSiO ColorCX9000改造機にセットした。この際、プロセスカートリッジから滑剤バーを取り除き、外部からの滑剤供給をしないように予め改造した。トナーとしてはIpsioトナータイプ9800を用い、実機試験に用いた用紙としてはNBSリコー社製MyPaper(A4サイズ)を用いた。結果を表3に示す。

0177

暴露条件
・酸化窒素種類:NO及びNO2
雰囲気ガス:大気
酸化窒素濃度:NO 40ppm/NO2 10ppm
暴露時間:48時間

0178

[評価基準]
評価ランク5:解像度の低下がほとんどみられず
4:解像度がわずかに低下
3:解像度が低下
2:部分的にドット形成できず
1:全体的にドット形成できず

0179

※1:処理後に電子写真感光体表面の荒れがひどく試験未実施
※2:初期から画像濃度低下あり

0180

表3に示すように、未処理(比較例2)と比較して、実施例で得た電子写真感光体は、程度の差はあるものの解像度低下はほとんどみられることはなかった。
一方、比較例8は、実施例11と同様な組成を有する電子写真感光体であるが、実施例11と異なり解像度低下が確認された。但し、全く処理を行なわなかった比較例2と比較すると若干解像度低下は抑えられていた。これは、予めワックスを添加して作製した架橋性表面層は若干のガス透過性、及びガス吸着性改善があるものの、架橋時に形成される自由体積を補填することができないことを示していると考えられる。
比較例12〜14も同様に解像度低下が確認された。また、比較例18〜19については大きな解像度低下はみられていないが、酸化窒素暴露前におけるハーフトーン出力の濃度が薄くなるといった現象が確認された。

0181

ランニングによるクリーニング性の評価>
本実施例、比較例で作製した表面層を有しない電子写真感光体と表面層を有する電子写真感光体とをそれぞれ以下の方法で5万枚、10万枚のランニング試験を行った。

0182

<<ランニング試験・評価方法>>
実機としては前記酸化窒素暴露試験で評価に用いたものと同じ装置(リコー社製IPSiO ColorCX9000改造機)を用いた。スタート時の感光体表面電位を−650Vとし、感光体表面の摩擦係数の変化、機内電位変化の評価を行なった。通紙に用いた画像は5%テストチャートとした。感光体の表面の摩擦係数は図8に示した装置を用い、オイラーベルト法にて測定を行なった。感光体表面の外周1/4部分に、紙すき方向が長手方向になるように3cm幅短冊状に切断したPPC用紙(リコー製タイプ6200)を接触させ、その一方(下端)に100gの荷重を与え、もう一方にはフォースゲージを接続し、フォースゲージを一定速度で移動させ、用紙が動き始めた際の力(ピーク値)をフォースゲージで読み取り下式より算出した。

0183

μs=2/π・ln(F/W)
μs:静止摩擦係数
F:フォースゲージ読み取り値
W:荷重(100g)

0184

[表面層を有しない電子写真感光体]
実施例2〜3、5、13〜15、26、35〜52、及び比較例1,9〜11、20、23〜29で得られた電子写真感光体を実機による5万枚のランニング試験に供した。結果を表4、及び表5に示す。また、クリーニング状態を目視で観察した結果も併せて表4に示す。
ポリオルガノシロキサン、又はワックスによる処理を全く行っていない比較例1の結果と比較して、実施例で得られた電子写真感光体の摩擦係数はランニングを通してわずかに増加するものの、その変動は小さいことがわかる。一方、塗工液に直接ポリオルガノシロキサンを添加した比較例20のサンプルについては初期の摩擦係数は実施例のサンプルと同等の数値を取るものの、通紙2万枚の時点で摩擦係数が大きく上昇して比較例1に近い数値となり、摩擦係数を維持することができないことがわかる。また何も添加しない超臨界流体で処理しただけの比較例23については初期から摩擦係数が非常に大きかった。比較例9〜11、24〜29については比較例20と同じく、初期は比較的低い数値を示したが、通紙5万枚時点で摩擦係数が大幅に増加しており、長期に亘って安定した摩擦係数を示すことはなかった。
通紙5万枚時点におけるクリーニング性は感光体の摩擦係数と相関が見られ、実施例で示した電子写真感光体については5万枚終了までクリーニング不良は発生しなかったのに対して、比較例1、11、23では通紙2万枚時点でクリーニング不良が確認され、特に比較例23では通紙2.5万枚を超えた時点でブレードの反転がみられたため、実機試験を中止した。その他の比較例については2万枚時点ではクリーニング不良は発生しなかったものの、5万枚時点ではクリーニング不良が確認された。
機内電位については実施例で得た電子写真感光体については、露光後電位が比較例1と比較してわずかに高くなった。特に、実施例16〜18で得られた電子写真感光体は露光後電位が他のものと比較して高いことが確認された。これは超臨界流体の温度が高いために電荷輸送性層の構成成分の流出などの変化が生じたためと考えられるが、画像欠陥としては顕れなかった。

0185

0186

0187

[架橋表面層を有する電子写真感光体]
実施例7〜12、16〜24、27〜32、及び53〜58、並びに、比較例2、8、12〜14、及び18〜19で得られた電子写真感光体を実機による10万枚のランニング試験に供した。結果を表6、及び表7に示す。また、クリーニング状態を目視で観察した結果も併せて表6に示す。
摩擦係数及びクリーニング性の評価結果から、未処理(比較例2)と比較して実施例7〜12、16〜24、29〜32、及び53〜58はいずれも初期摩擦係数が大幅に低下しており、10万枚通紙試験後も電子写真感光体の摩擦係数は低い水準を維持していた。
実施例27、28においては、未処理(比較例2)と比較して摩擦係数は若干低下したが、他の実施例と比較してその低下量は少なかった。クリーニング性に関しては実施例27においてわずかにクリーニング不良がみられたが、その他の実施例で示した感光体については目立った不良は発生せず、良好な結果であった。
一方で、処理を行なっていない比較例2は、初期から摩擦係数が大きく、通紙2万枚終了時点でブレード/感光体間で異音が発生したため通紙試験を断念した。この時点で感光体上に十数本のクリーニング不良が観察できた。更にこの時点での感光体の摩擦係数を測定したところ、その摩擦係数が大幅に上昇していることを確認した。通紙試験中の異音はおそらくブレード/感光体間の摩擦係数が大きくなったために生じたものと推測できる。
予めワックス添加を行って作製した比較例8については、摩擦係数は若干小さくなるものの、通紙5万枚目で比較例1の場合と同じ現象が確認された。
比較例12〜14は、通紙試験を通して異音は発生しなかったが、10万枚通紙試験後に感光体表面に数本のクリーニング不良を確認した。
比較例18〜19に関しては、初期摩擦係数は十分に低かったが、表6に示すように初期電位測定時に露光後電位が非常に高く、出力画像濃度が他と比べて著しく低かったため通紙試験を断念した。
機内電位変動に関しては実施例の電子写真感光体については10万枚通紙試験終了まで大きな変動はみられなかった。
パラフィンワックスを用いた実施例7〜8、16、19、22は、合成ワックス(オレフィンワックス・フィッシャー・トロプシュワックス)と比較して露光後電位が若干高くなる傾向があったが、本試験に際しては出力画質の低下を引き起こすことはなかった。
また、比較例2、8、12〜14も10万枚の通紙試験を通して大幅な電位変動は確認されなかった。また、比較例18〜19は初期から露光後電位が高く、出力画像が非常に薄いといった現象が確認されたため、通紙試験を断念した。

0188

0189

0190

以上の実施例、及び比較例で示したように、本発明の電子写真感光体の製造方法及びその方法で製造した電子写真感光体は、表面層がない場合であっても5万枚の、表面層がある場合には10万枚の実機ランニングを行っても、クリーニング性が良好であるとともに、画像欠陥の発生が極めて少なく、安定した電気特性を示すことが示された。

0191

本発明の電子写真感光体は、長期に亘って電子写真感光体のガス透過性を低減できるとともに、長期に亘って表面エネルギーを低く維持することができる電子写真感光体を提供することができるため、解像度の向上、移動度の向上や、残留電位の低減を実現した画像形成装置、及びプロセスカートリッジに好適である。

図面の簡単な説明

0192

図1は、本発明の電子写真感光体の一実施形態における構成を示す断面図である。
図2は、本発明の電子写真感光体の一実施形態における構成を示す断面図である。
図3は、本発明の電子写真感光体の他の実施形態における構成を示す断面図である。
図4は、本発明の電子写真感光体の一実施形態における構成を示す断面図である。
図5は、本発明の電子写真感光体の感光層の深度方向における注入材料の含有率の測定方法を示す図である。
図6は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
図7は、本発明のプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。
図8は、本発明の電子写真感光体の表面の摩擦係数を測定する測定装置の概略図である。

符号の説明

0193

1電子写真感光体
2除電ランプ(除電手段)
3帯電チャージャ(帯電手段)
5画像露光部(露光手段)
6現像ユニット(現像手段)
7転写前チャージャ
8レジストローラ
9転写体
10転写チャージャ(転写手段)
11分離チャージャ
12分離爪
13クリーニング前チャージャ
14ファーブラシ
15クリーニングブレード
31導電性支持体
32電荷発生層
33電荷輸送層
34感光層(単層)
35表面層
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 転写体
106 転写手段
107クリーニング手段

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