JP7638647B2 - Process cartridge and electrophotographic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は電子写真感光体及び帯電部材を有する、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。 The present invention relates to a process cartridge and an electrophotographic device having an electrophotographic photosensitive member and a charging member.
電子写真感光体(以下、単に「感光体」とも言う。)に関わる電子写真プロセスは、主に帯電・露光・現像・転写の4つのプロセスから成り、必要に応じてクリーニングや前露光などのプロセスが加わる。これらの中でも帯電プロセスと露光プロセスは、感光体の電荷分布を制御し、感光体表面を所望の電位分布にする、静電潜像形成の肝となるプロセスである。帯電プロセスは、帯電部材(帯電手段)から電子写真感光体へと放電を発生させ、感光体表面を帯電させる。その際、感光体及び帯電部材の電気特性や、電気特性の周波数依存性が適切に設計されていないと、放電が過剰になって感光体が絶縁破壊する現象(以下、「リーク」とも言う。)や、放電の不安定化による帯電不良現象が発生し、問題となる。そのため、感光体の支持体の直上に感光層とは別に抵抗を制御した層を設け(以下、「最下層」と言う。)、支持体の表面のささくれ等に起因する凹凸を電気的に隠蔽することでリークや帯電不良を抑制することが行われてきた。 The electrophotographic process related to electrophotographic photoreceptors (hereinafter simply referred to as "photoreceptors") mainly consists of four processes: charging, exposure, development, and transfer, with additional processes such as cleaning and pre-exposure as necessary. Among these, the charging process and exposure process are the key processes for forming electrostatic latent images, which control the charge distribution of the photoreceptor and make the photoreceptor surface have the desired potential distribution. The charging process generates discharge from the charging member (charging means) to the electrophotographic photoreceptor, charging the photoreceptor surface. In this case, if the electrical characteristics of the photoreceptor and the charging member and the frequency dependence of the electrical characteristics are not properly designed, excessive discharge can cause the photoreceptor to break down (hereinafter also referred to as "leak"), or poor charging can occur due to unstable discharge, which can be problematic. For this reason, a layer with controlled resistance (hereinafter referred to as the "bottom layer") has been provided directly above the support of the photoreceptor, separate from the photosensitive layer, to electrically conceal unevenness caused by burrs on the surface of the support, thereby suppressing leaks and poor charging.
感光体特性を電気抵抗の観点で考えた場合、リークの抑制と帯電能力向上による帯電不良の抑制の観点から、電気抵抗が高いことが望ましいが、電気抵抗を高くし過ぎると露光プロセスにおいて光感度が悪化する。特に、電気抵抗の高い感光体を用いて画像印刷を繰り返し行うと、電荷の抜けが悪いため、長期間の使用を通じて電荷が感光体内部に蓄積される。このため、明部電位が徐々に上昇(以下、「電位変動」とも言う。)し、暗部電位とのコントラストが小さくなる。したがって、露光プロセスを考えた時には、感光体は電気抵抗が低いことが好ましい。 When considering photoconductor characteristics from the perspective of electrical resistance, it is desirable for the electrical resistance to be high in order to suppress leakage and improve charging ability to suppress charging defects, but if the electrical resistance is made too high, the light sensitivity will deteriorate during the exposure process. In particular, when repeatedly printing images using a photoconductor with high electrical resistance, charge does not easily escape, and charge accumulates inside the photoconductor over long periods of use. This causes the light area potential to gradually increase (hereinafter also referred to as "potential fluctuation"), reducing the contrast with the dark area potential. Therefore, when considering the exposure process, it is preferable for the photoconductor to have low electrical resistance.
そこで従来、最下層や感光体の電気特性をインピーダンスの考え方で設計し、周波数依存性を考慮した電気特性を最適化してきた。そうすることで、帯電プロセスや露光プロセス等の電子写真プロセス毎に異なる特徴的な時間スケールに対し、それぞれの時定数に対応した周波数帯域での電気特性をプロセスに合わせて最適化することで、上述の問題に対処してきた。 Conventionally, the electrical characteristics of the bottom layer and photoconductor have been designed based on the concept of impedance, and the electrical characteristics have been optimized taking into account frequency dependency. In this way, the above-mentioned problems have been addressed by optimizing the electrical characteristics in the frequency bands corresponding to the respective time constants for the different characteristic time scales of each electrophotographic process, such as the charging process and exposure process, to suit the process.
他方、帯電プロセス中に感光体に電荷を付与する帯電部材としては、従来からコロナ型やローラ型などが主に使われている。その中で、コロナ型はローラ型に比べて必要な印加電圧が高く、そのために必要な電源のサイズ及びコストが問題となる。それに対してローラ型は印加電圧が低く、電源のサイズ及びコストを小さく抑えられる。ただし、ローラ型はコロナ型に比べて帯電の均一性や安定性については劣るという問題がある。 On the other hand, corona and roller types have traditionally been used as charging members that impart charge to the photoreceptor during the charging process. Of these, corona types require a higher applied voltage than roller types, which poses problems in terms of the size and cost of the power supply required. In contrast, roller types require a lower applied voltage, which allows the size and cost of the power supply to be kept small. However, roller types have the problem of being inferior to corona types in terms of charging uniformity and stability.
また、ローラ型の帯電部材(以下、「帯電ローラ」とも言う。)では帯電ローラと感光体が直接接触するため、感光層への異物混入や衝撃による打痕によって感光体が局所的に最下層表面まで傷付き、あるいは穴が空くことによって、その局所的な領域で感光体への印加電圧が最下層に大きく分圧される。そのような場合、その領域を通って感光体の表層側から支持体側に大きな電流が流れる。すると、帯電ローラへの電荷供給が不足して、感光体表面への放電が十分に行われずに、帯電ローラ長手方向に対して線状の帯電不良が発生する。この状態で画像を印刷した場合、感光体長手方向に黒い線が描かれた画像(以下、横走り画像と言う)が出力される。この現象(以下、「横走り」と言う)は、異物混入や衝撃による打痕の発生を制御しきることが難しいため、問題であった。 In addition, in the case of a roller-type charging member (hereinafter also referred to as the "charging roller"), the charging roller and the photoconductor are in direct contact with each other, so that the photoconductor may be locally scratched down to the lowest layer surface or have holes due to the intrusion of foreign matter into the photosensitive layer or dents caused by impact, and the voltage applied to the photoconductor in that local area is largely divided to the lowest layer. In such a case, a large current flows from the surface side of the photoconductor to the support side through that area. This causes an insufficient charge supply to the charging roller, and the discharge to the photoconductor surface is not sufficiently performed, resulting in linear charging defects in the longitudinal direction of the charging roller. When an image is printed in this state, an image with black lines drawn in the longitudinal direction of the photoconductor (hereinafter referred to as a "horizontal running image") is output. This phenomenon (hereinafter referred to as "horizontal running") was problematic because it was difficult to completely control the intrusion of foreign matter or the occurrence of dents caused by impact.
特許文献1には、表面にアルミニウム酸化被膜を有するアルミニウム基体上に光導電性材料を含有した感光層を備える感光体が記載されている。アルミニウム酸化被膜のインピーダンスを制御することで、局所的な帯電不良によるかぶりが抑制される。 Patent document 1 describes a photoreceptor that has a photosensitive layer containing a photoconductive material on an aluminum substrate having an aluminum oxide coating on its surface. By controlling the impedance of the aluminum oxide coating, fogging due to localized charging defects can be suppressed.
特許文献2には、複素インピーダンス成分が最大となる角周波数ωmax[rad]が、2≦ωmax≦10である下引層を有する感光体が記載されている。下引層のインピーダンスを上述の範囲に制御することで、帯電プロセス中に下引層中で電荷が移動しすぎることによる異常放電の発生が抑えられ、低画像濃度の画像におけるスジ状の画質欠陥を抑制される。
特許文献3には、体積固有抵抗率1×1012Ω・cm以下の原料ゴムAを主体とするイオン導電性ゴム材料からなるポリマー連続相と、原料ゴムBに導電粒子を配合して導電化した電子導電性ゴム材料からなるポリマー粒子相とを含んでなる海島構造のゴム組成物、及び該ゴム組成物から形成された弾性体層を有する帯電部材が記載されている。イオン導電性ゴム材料と電子導電性ゴム材料とが海島構造となることで、帯電部材の抵抗安定性に優れる。
発明者らの検討によると、特許文献1~3に記載の電子写真感光体及び帯電部材では、良好な電位変動を維持しつつ、横走りを抑制することが困難であった。 According to the inventors' investigations, it was difficult to suppress lateral movement while maintaining favorable potential fluctuations with the electrophotographic photoreceptors and charging members described in Patent Documents 1 to 3.
本発明の一態様によれば、良好な電位変動を維持しつつ、横走りを抑制し得るプロセスカートリッジの提供に向けたものである。また、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像を形成することができる電子写真装置の提供に向けたものである。 According to one aspect of the present invention, the present invention aims to provide a process cartridge that can suppress lateral movement while maintaining good potential fluctuation. Another aspect of the present invention aims to provide an electrophotographic device that can form high-quality electrophotographic images.
本発明の一態様によれば、電子写真感光体と帯電部材を有し、電子写真装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジであって、前記電子写真感光体は、円筒状の第1支持体、該第1支持体の直上に形成された最下層、及び該最下層上に形成された感光層を有する電子写真感光体であって、該最下層に、インピーダンス測定装置の高電圧側に接続した直径1mmの針電極を当接させ、該インピーダンス測定装置のアース側の導線を該第1支持体に接続し、該第1支持体の表面と-8Vの直流電圧に振幅1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfOPC[Hz]とし、前記帯電部材は、円柱状の第2支持体及び該第2支持体上に形成された第2導電層を有する電子写真用の帯電部材であって、該第2導電層は、第1のゴムを含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有し、該ドメインは、第2のゴム及び電子導電剤を含み、該マトリックスの体積抵抗率ρMは該ドメインの体積抵抗率ρDの1.0×105倍以上であり、該帯電部材の表面に長手方向の幅1.5cmの帯状の金属薄膜電極を周方向に設け、インピーダンス測定装置の一方に該金属薄膜電極を接続し、該インピーダンス測定装置の他方に該第2支持体を接続し、振幅が1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfC[Hz]とした場合に、fOPCとfCが下記式(D1)または下記式(D2)の関係を満たすプロセスカートリッジが提供される:
10≦fOPC/fC≦10,000 式(D1)
0.0001≦fOPC/fC≦0.1 式(D2)。
According to one aspect of the present invention, there is provided a process cartridge which has an electrophotographic photosensitive member and a charging member and is detachably mountable to a main body of an electrophotographic apparatus, the electrophotographic photosensitive member being an electrophotographic photosensitive member having a cylindrical first support, a bottom layer formed directly on the first support, and a photosensitive layer formed on the bottom layer , a needle electrode having a diameter of 1 mm connected to a high voltage side of an impedance measuring device is brought into contact with the bottom layer, a conductor on the earth side of the impedance measuring device is connected to the first support, and an AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied to a surface of the first support while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] and 1.0×10 6 [Hz] to measure impedance, and the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is defined as f OPC [Hz], the charging member is an electrophotographic charging member having a cylindrical second support and a second conductive layer formed on the second support, the second conductive layer having a matrix containing a first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix, the domains containing a second rubber and an electronic conductive agent, the volume resistivity ρM of the matrix being 1.0×10 5 times or more the volume resistivity ρD of the domains, a strip- shaped metal thin film electrode having a longitudinal width of 1.5 cm is provided in the circumferential direction on the surface of the charging member, the metal thin film electrode is connected to one side of an impedance measuring device, the second support is connected to the other side of the impedance measuring device, and an AC voltage having an amplitude of 1 Vpp is applied while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] to 1.0×10 6 [Hz] to measure the impedance, where f C [Hz] is the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45°, There is provided a process cartridge in which C satisfies the relationship of the following formula (D1) or the following formula (D2):
10≦f OPC /f C ≦10,000 Formula (D1)
0.0001≦f OPC /f C ≦0.1 Formula (D2).
また、本発明の他の態様によれば、電子写真感光体と帯電部材を有する電子写真装置であって、前記電子写真感光体は、円筒状の第1支持体、該第1支持体の直上に形成された最下層、及び該最下層上に形成された感光層を有する電子写真感光体であって、該最下層に、インピーダンス測定装置の高電圧側に接続した直径1mmの針電極を当接させ、該インピーダンス測定装置のアース側に該第1支持体の芯材がむき出しになっている部位を接続し、該第1支持体の表面と-8Vの直流電圧に振幅1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfOPC[Hz]とし、前記帯電部材は、円柱状の第2支持体及び該第2支持体上に形成された第2導電層を有する電子写真用の帯電部材であって、該第2導電層は、第1のゴムを含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有し、該ドメインは、第2のゴム及び電子導電剤を含み、該マトリックスの体積抵抗率ρMは該ドメインの体積抵抗率ρDの1.0×105倍以上であり、該帯電部材の表面に金属薄膜電極を設け、金属シートを該金属薄膜電極に巻き付けて、インピーダンス測定装置の高電圧側の電極に該金属シートを接続し、該インピーダンス測定装置のアース側に該第二支持体を接続し、振幅が1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfC[Hz]とした場合に、fOPCとfCが下記式(D1)または下記式(D2)の関係を満たす、電子写真装置が提供される:
10≦fOPC/fC≦10,000 式(D1)
0.0001≦fOPC/fC≦0.1 式(D2)。
According to another aspect of the present invention, there is provided an electrophotographic apparatus having an electrophotographic photosensitive member and a charging member, the electrophotographic photosensitive member having a cylindrical first support, a bottom layer formed directly on the first support, and a photosensitive layer formed on the bottom layer, a needle electrode having a diameter of 1 mm connected to a high voltage side of an impedance measuring device is brought into contact with the bottom layer, a portion of the first support where the core material is exposed is connected to the earth side of the impedance measuring device, and an AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied to a surface of the first support while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] to 1.0×10 6 [Hz] to measure impedance, and the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is defined as f OPC [Hz], the charging member is an electrophotographic charging member having a cylindrical second support and a second conductive layer formed on the second support, the second conductive layer having a matrix containing a first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix, the domains containing a second rubber and an electronic conductive agent, the volume resistivity ρM of the matrix being 1.0×10 5 times or more the volume resistivity ρD of the domains, a metal thin film electrode is provided on the surface of the charging member, a metal sheet is wrapped around the metal thin film electrode, the metal sheet is connected to an electrode on the high voltage side of an impedance measuring device, the second support is connected to the earth side of the impedance measuring device, and an AC voltage having an amplitude of 1 Vpp is applied while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] to 1.0×10 6 [Hz] to measure impedance, where the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is f C [Hz], then f OPC and f There is provided an electrophotographic apparatus, in which C satisfies the relationship of the following formula (D1) or the following formula (D2):
10≦f OPC /f C ≦10,000 Formula (D1)
0.0001≦f OPC /f C ≦0.1 Formula (D2).
本発明の一態様によれば、良好な電位変動を維持しつつ、横走りを抑制し得るプロセスカートリッジを得ることができる。また、本発明の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を形成することができる電子写真装置を得ることができる。 According to one aspect of the present invention, a process cartridge can be obtained that can suppress lateral movement while maintaining favorable potential fluctuation. According to another aspect of the present invention, an electrophotographic device that can form high-quality electrophotographic images can be obtained.
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
発明者らが検討したところ、従来技術の感光体でアルミニウム酸化被膜や下引層のインピーダンスを最適化するだけでは、前述の異物混入や打痕による横走りの抑制を良好な電位変動の維持と両立させる効果を有さないことが分かった。
そこで発明者らは、感光体と帯電部材との組合せを最適化し、上記課題を解決するためには、感光体と帯電部材をそれぞれ以下のように設計し、更に組合せを最適化することで、良好な電位変動を維持しつつ、横走りの抑制が可能なことを見出した。
The present invention will be described in detail below with reference to preferred embodiments.
As a result of the inventors' investigations, it was found that simply optimizing the impedance of the aluminum oxide coating or undercoat layer in conventional photoreceptors does not have the effect of suppressing the above-mentioned foreign matter contamination and lateral movement due to dents while maintaining good potential fluctuations.
Therefore, the inventors discovered that in order to optimize the combination of the photoconductor and the charging member and solve the above problems, the photoconductor and the charging member are designed as follows, and the combination is further optimized, thereby making it possible to suppress lateral movement while maintaining favorable potential fluctuation.
<感光体の設計>
発明者らは、感光体は、円筒状の支持体(以下、感光体の支持体を「第1支持体」という。)上に最下層を設けることが必要であることを見出した。この最下層は、感光体に異物混入や打痕が発生した場合に、第1支持体が完全に露出することを防ぐ役割を果たす。
<Photoreceptor design>
The inventors have found that the photoreceptor needs to have a bottom layer on a cylindrical support (hereinafter, the support of the photoreceptor is referred to as the "first support") This bottom layer plays a role in preventing the first support from being completely exposed when foreign matter is mixed in or a dent occurs on the photoreceptor.
<帯電部材の設計>
また、発明者らは、帯電部材は、円柱状の支持体(以下、帯電部材の支持体を「第2支持体」という。)上に形成された導電層(以下、帯電部材の導電層を「第2導電層」という。)を有する帯電部材であって、該第2導電層が海島構造(図2参照)を持ち、更に海部が島部に比べて一定以上の抵抗を持つことが必要であることを見出した。
<Design of charging components>
The inventors also found that the charging member is a charging member having a conductive layer (hereinafter, the conductive layer of the charging member will be referred to as the "second conductive layer") formed on a cylindrical support (hereinafter, the support of the charging member will be referred to as the "second support"), and that the second conductive layer must have a sea-island structure (see FIG. 2), and further, the sea portion must have a certain level of resistance compared to the island portions.
ここで、第2導電層の「海島構造」とは、図2に示すように、第1のゴムを含む海部であるマトリックス6aと、マトリックス6a中に分散された複数個の島部であるドメイン6bを有し、ドメイン6bが第2のゴム及び電子導電剤6cを含む構造である。また、「海部が島部に比べて一定以上の抵抗を持つこと」とは、具体的には、例えば、マトリックス6aの体積抵抗率ρM[Ω・cm]とドメイン6bの体積抵抗率ρD[Ω・cm]の比ρM/ρDが、1.0×105以上である。
Here, the "sea-island structure" of the second conductive layer refers to a structure having a matrix 6a which is a sea portion containing a first rubber, and
<感光体と帯電部材の組合せの最適化>
本発明において、感光体と帯電部材とを組合せる際、感光体の反応周波数と帯電部材の反応周波数を一定以上離しつつ、限界値以上には離さないことが必要であった。
<Optimization of the combination of photoconductor and charging member>
In the present invention, when combining a photoconductor and a charging member, it is necessary to separate the reaction frequency of the photoconductor and the reaction frequency of the charging member by a certain amount or more, but not by a limit value or more.
ここで言う「反応周波数」とは、感光体あるいは帯電部材に交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]~1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合の、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数を意味する。感光体の反応周波数をfOPC[Hz]、帯電部材の反応周波数をfC[Hz]とする。また、ここで言う「一定以上離す」とは、感光体の反応周波数と帯電部材の反応周波数の比が1桁以上であること、つまりfOPC/fCが10以上または0.1以下を満たすことを意味する。また、ここで言う「限界値以上には離さない」とは、感光体の反応周波数fOPCと帯電部材の反応周波数fCの比が4桁以下であること、つまりfOPC/fCが10,000以下または0.0001以上を満たすことを意味する。すなわち、fOPC/fCは、下記式(D1)または下記式(D2)の関係を満たす。
10≦fOPC/fC≦10,000 式(D1)
0.0001≦fOPC/fC≦0.1 式(D2)
The "reaction frequency" referred to here means the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° when an AC voltage is applied to a photoconductor or a charging member while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] and 1.0×10 6 [Hz] and the impedance is measured. The reaction frequency of the photoconductor is f OPC [Hz], and the reaction frequency of the charging member is f C [Hz]. In addition, "separated by a certain amount or more" referred to here means that the ratio of the reaction frequency of the photoconductor to the reaction frequency of the charging member is one digit or more, that is, f OPC /f C is 10 or more or 0.1 or less. In addition, "not separated by a limit value or more" referred to here means that the ratio of the reaction frequency of the photoconductor f OPC to the reaction frequency of the charging member f C is four digits or less, that is, f OPC /f C is 10,000 or less or 0.0001 or more. That is, f OPC /f C satisfies the relationship of the following formula (D1) or the following formula (D2).
10≦f OPC /f C ≦10,000 Formula (D1)
0.0001≦f OPC /f C ≦0.1 Formula (D2)
図4、図5、図6、図7、図8、及び図9に、本発明の実施例または比較例の構成における、感光体の最下層と帯電部材のインピーダンスの測定結果を示す。図4、図5、及び図6は、同一の帯電部材に対して最下層を変えた場合のインピーダンス測定結果を示す。図4及び図5では、最下層の反応周波数fOPCと帯電部材の反応周波数fCが一定以上離れつつ、限界値以上には離れていないため、本発明の効果が発揮されている。一方、図6では最下層の反応周波数fOPCと帯電部材の反応周波数fCが近すぎるため、本発明の効果が発揮されない。図7、図8、及び図9には、図4、図5、及び図6のそれぞれ帯電部材を変えた場合のインピーダンス測定結果を示す。図7は最下層の反応周波数fOPCと帯電部材の反応周波数fCの2つの反応周波数が離れすぎているために本発明の効果が発揮されておらず、図8は2つの反応周波数が近すぎるために本発明の効果が発揮されていない。一方、図9では2つの反応周波数の比が必要な範囲に入っているため、本発明の効果が発揮されている。 4, 5, 6, 7, 8, and 9 show the impedance measurement results of the bottom layer of the photoconductor and the charging member in the configuration of the embodiment of the present invention or the comparative example. 4, 5, and 6 show the impedance measurement results when the bottom layer is changed for the same charging member. In 4 and 5, the reaction frequency f OPC of the bottom layer and the reaction frequency f C of the charging member are separated by a certain amount or more, but not by a limit value or more, so the effect of the present invention is exerted. On the other hand, in 6, the reaction frequency f OPC of the bottom layer and the reaction frequency f C of the charging member are too close, so the effect of the present invention is not exerted. 7, 8, and 9 show the impedance measurement results when the charging member of 4, 5, and 6 is changed, respectively. In 7, the two reaction frequencies of the reaction frequency f OPC of the bottom layer and the reaction frequency f C of the charging member are too far apart, so the effect of the present invention is not exerted, and in 8, the two reaction frequencies are too close, so the effect of the present invention is not exerted. On the other hand, in FIG. 9, the ratio of the two reaction frequencies is within the required range, and therefore the effect of the present invention is exhibited.
以下に、インピーダンスと反応周波数の関係について説明する。
サンプルのインピーダンスを測定する際、等価回路は抵抗成分である電気抵抗R[Ω]と、容量成分である静電容量C[Ω]の並列回路(以下、「RC並列回路」とも言う)で概ね表現できる。このときのサンプルのインピーダンスZ[Ω]及びインピーダンスの絶対値|Z|[Ω]は、それぞれ下記式(E1)及び(E2)で表される。
When measuring the impedance of a sample, the equivalent circuit can be roughly expressed as a parallel circuit (hereinafter also referred to as an "RC parallel circuit") of an electric resistance R [Ω], which is a resistance component, and an electrostatic capacitance C [Ω], which is a capacitance component. The impedance Z [Ω] and absolute value of the impedance |Z| [Ω] of the sample at this time are expressed by the following formulas (E1) and (E2), respectively.
また、Zの極座標表示を考えると、Zは位相θを用いて下記式(E3)で表すことができる。
図3に式(E4)のf-θグラフを示す。ここに示すRC並列回路モデルの場合、RとCはサンプル毎に固有の定数であるため、θ=0°のときf=0となる。このときのインピーダンスは抵抗成分が支配的になる。他方、θ=90°のときf→∞となり、このときのインピーダンスは容量成分が支配的になる。θ=45°のときのRC並列回路は抵抗Rと静電容量Cの2成分の過渡期であり、反応性が高い。本発明においては、θ=45°に対応する周波数を反応周波数と呼んでいる。ここで、「反応性が高い」とは、例えば感光体表面への導電性異物の突き刺さりや打痕等によって生じる局所的に低抵抗な部分が帯電プロセス部に突入し、感光体にかかる分担電圧が急激に変化した場合に、分担電圧の急激な変化に伴って帯電部材または感光体に大きな電気的負荷がかかってしまう特性のことをいう。 Figure 3 shows the f-θ graph of formula (E4). In the case of the RC parallel circuit model shown here, R and C are constants specific to each sample, so when θ = 0°, f = 0. At this time, the impedance is dominated by the resistance component. On the other hand, when θ = 90°, f → ∞, and the impedance is dominated by the capacitance component. When θ = 45°, the RC parallel circuit is in a transitional period of two components, resistance R and capacitance C, and is highly reactive. In this invention, the frequency corresponding to θ = 45° is called the reaction frequency. Here, "high reactivity" refers to the characteristic that, for example, when a locally low-resistance part caused by a conductive foreign object piercing or hitting the photoconductor surface enters the charging process section and the shared voltage applied to the photoconductor changes suddenly, a large electrical load is applied to the charging member or photoconductor due to the sudden change in the shared voltage.
良好な電位変動を維持しつつ横走りを抑制することに対して、感光体及び帯電部材の組合せが、有効である理由を、発明者らは以下のように推測している。 The inventors speculate that the reason why the combination of a photoconductor and a charging member is effective in suppressing lateral movement while maintaining favorable potential fluctuation is as follows.
まず、感光体が最下層を有することによって、感光層に導電性異物の突き刺さりや打痕が発生して局所的に傷つく場合でも第1支持体の完全な露出が抑制される。そのため、帯電プロセス時に局所的な傷部を通って感光体の第1支持体と帯電ローラとの間に生じる大電流を最下層が止めて、横走りを抑制することができる。 First, by having a bottom layer, the photoconductor prevents the first support from being completely exposed even if the photoconductor layer is locally damaged by a conductive foreign object piercing or being struck. Therefore, the bottom layer stops the large current that is generated between the first support of the photoconductor and the charging roller through the localized damaged area during the charging process, thereby preventing lateral movement.
第二に、第2導電層が有する、マトリックスがドメインに比べて一定以上の抵抗である海島構造を持つことにより、帯電プロセスにおいて感光体表面への放電は主にドメインから行われる。しかも、複数のドメインでの放電がマトリックスによって電気的に隔てられているため、それぞれの放電が結合して放電が成長することが抑制される。これにより、仮に感光体が局所的に傷ついて電気抵抗が小さくなっていたとしても、そこへの大電流の流れ込みが抑制される。その結果、帯電ローラへの電荷供給の不足による感光体表面への放電不足が抑えられ、帯電ローラ長手方向に対する線状の帯電不良、すなわち横走りが抑制される。 Secondly, the second conductive layer has a sea-island structure in which the matrix has a certain level of resistance compared to the domains, so that in the charging process, discharge onto the photoreceptor surface mainly occurs from the domains. Moreover, because the discharges in multiple domains are electrically isolated by the matrix, the discharges are prevented from combining and growing. This prevents large currents from flowing into the area even if the photoreceptor is locally damaged and the electrical resistance is reduced. As a result, insufficient discharge onto the photoreceptor surface due to insufficient charge supply to the charging roller is suppressed, and linear charging defects in the longitudinal direction of the charging roller, i.e., lateral running, are suppressed.
第三に、感光体の反応周波数fOPCと帯電部材の反応周波数fCを一定以上離すことで、感光体と帯電部材が帯電プロセス中の同じ時定数で同時に大きな電気的負荷がかかることを抑制できる。帯電ローラの回転に伴って感光体表面が帯電ローラとの接触部(以下、「ニップ」とも言う。)に接近するとき、ニップ近傍の微小な空隙において、放電が発生する。感光体表面への導電性異物の突き刺さりや打痕等によって生じる局所的に低抵抗な部分が突入した場合、感光体表面は急激に大電流が発生しやすく、一方、低抵抗部に対応する帯電部材表面においては、分担電圧が急激に増大しやすくなる。したがって、感光体の反応周波数fOPCと、帯電ローラの反応周波数fCが近い場合、両者の電気的負荷が同時に大きくなり、大電流が発生してしまう可能性が高いと、発明者らは考えている。感光体の反応周波数fOPCと帯電ローラの反応周波数fCを一定以上離すことで、帯電ローラと感光体に大電流が流れるのを回避できる。その結果、横走りが抑制される。 Thirdly, by separating the reaction frequency f OPC of the photoconductor from the reaction frequency f C of the charging member by a certain amount, it is possible to prevent the photoconductor and the charging member from being subjected to a large electrical load simultaneously with the same time constant during the charging process. When the surface of the photoconductor approaches the contact portion with the charging roller (hereinafter also referred to as "nip") as the charging roller rotates, a discharge occurs in a small gap near the nip. When a locally low-resistance portion caused by a conductive foreign object piercing or denting the surface of the photoconductor enters, a large current is likely to be generated suddenly on the surface of the photoconductor, while the shared voltage is likely to increase suddenly on the surface of the charging member corresponding to the low-resistance portion. Therefore, the inventors believe that when the reaction frequency f OPC of the photoconductor and the reaction frequency f C of the charging roller are close to each other, the electrical loads of both become large at the same time, and there is a high possibility that a large current will be generated. By separating the reaction frequency f OPC of the photoconductor from the reaction frequency f C of the charging roller by a certain amount, it is possible to avoid a large current flowing through the charging roller and the photoconductor. As a result, lateral movement is suppressed.
他方で、fOPCとfCを限界値以上に離さないことで、帯電プロセス中に帯電部材から放電が発生している際の感光体の電気抵抗や静電容量等のインピーダンス特性がある程度変化する。その結果、それまでの露光や転写等のプロセスによって感光体内に蓄積されている様々なメモリが緩和されるため、均一で安定な放電による高品位の帯電が行われ、良好な画像品質を維持できる。 On the other hand, by not separating f OPC and f C by more than the limit value, the impedance characteristics such as the electrical resistance and capacitance of the photoconductor when discharge occurs from the charging member during the charging process change to a certain extent. As a result, various memories accumulated in the photoconductor by the previous processes such as exposure and transfer are alleviated, high-quality charging is performed by uniform and stable discharge, and good image quality can be maintained.
以上示した通り、横走りを感光体の最下層や帯電部材の第2導電層の電気抵抗で制御するのではなく、感光体と帯電部材の反応周波数の組合せの最適化により制御するため、良好な電位変動を達成するための電気抵抗を独立に制御しやすくなる。また、上述のメカニズムの通り、感光体内のメモリが緩和され高品位な帯電が行われることも、良好な電位変動の達成に資する。 As described above, lateral travel is not controlled by the electrical resistance of the bottom layer of the photoconductor or the second conductive layer of the charging member, but by optimizing the combination of the reaction frequencies of the photoconductor and charging member, making it easier to independently control the electrical resistance to achieve good potential fluctuations. In addition, as per the mechanism described above, memory within the photoconductor is mitigated and high-quality charging is performed, which also contributes to achieving good potential fluctuations.
[電子写真感光体]
本発明に係る電子写真感光体は、最下層と、最下層上に形成された感光層とを有することを特徴とする。ここで最下層とは、第1支持体の直上に積層された、第1支持体の表面に電気化学的な処理などを行うことによってできた表面処理層、下引き層、または導電層(以下、電子写真感光体の導電層を「第1導電層」とも言う。)を意味する。第1支持体の表面の表面処理層及び第1導電層については後述する。最下層を構成する材料は、長期間使用による劣化の観点から、無機物であることが好ましい。
[Electrophotographic Photoreceptor]
The electrophotographic photoreceptor according to the present invention is characterized by having a bottom layer and a photosensitive layer formed on the bottom layer. Here, the bottom layer means a surface treatment layer, undercoat layer, or conductive layer (hereinafter, the conductive layer of the electrophotographic photoreceptor is also referred to as the "first conductive layer") formed by performing electrochemical treatment or the like on the surface of the first support, which is laminated directly on the first support. The surface treatment layer and the first conductive layer on the surface of the first support will be described later. The material constituting the bottom layer is preferably an inorganic material from the viewpoint of deterioration due to long-term use.
最下層のインピーダンスを測定した際のfOPC[Hz]は、5[Hz]以上であることが好ましく、100[Hz]以上であることが特に好ましい。fOPCを大きくすることで、放電1回当たりの放電量を小さく、かつ、放電回数を多くできるため、横走りも電位変動も良化することになる。 When the impedance of the bottom layer is measured, f OPC [Hz] is preferably 5 [Hz] or more, and particularly preferably 100 [Hz] or more. By increasing f OPC , the amount of discharge per discharge can be reduced and the number of discharges can be increased, resulting in improved lateral running and potential fluctuation.
また、fOPC/10[Hz]における最下層の単位面積当たりのインピーダンスzOPCは3.0×105[Ω・cm2]以上であることが好ましく、更にその中でも1.0×109[Ω・cm2]以下であることがより好ましい。 Furthermore, the impedance per unit area z OPC of the bottom layer at f OPC /10 [Hz] is preferably 3.0×10 5 [Ω·cm 2 ] or more, and more preferably 1.0×10 9 [Ω·cm 2 ] or less.
fOPC及びzOPCは、最下層を構成する樹脂の材質、金属酸化物及び金属酸化物の表面処理、膜厚、樹脂と金属酸化物の混合比や分散状態、などの様々なパラメータによって制御される。例えば、fOPCは時定数τ=RCで制御することができる。ここで、Rは最下層の抵抗、Cは最下層の静電容量を意味する。一般にRを大きくするとインピーダンス測定における位相の変化領域は低周波数側にシフトするため、fOPCを小さくすることができる。また、Cを大きくすることでも同様の効果が得られる。 f OPC and z OPC are controlled by various parameters such as the material of the resin constituting the bottom layer, the metal oxide and the surface treatment of the metal oxide, the film thickness, the mixture ratio and dispersion state of the resin and the metal oxide. For example, f OPC can be controlled by a time constant τ=RC, where R means the resistance of the bottom layer and C means the capacitance of the bottom layer. In general, when R is increased, the phase change region in the impedance measurement shifts to the low frequency side, so that f OPC can be reduced. The same effect can also be obtained by increasing C.
このような電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、乾燥させる方法が挙げられる。このとき、塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布、ロール塗布、ダイ塗布、ブレード塗布、カーテン塗布、ワイヤーバー塗布、リング塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。 One method for producing such an electrophotographic photoreceptor is to prepare a coating liquid for each layer, which will be described later, and then coat and dry the layers in the desired order. In this case, methods for applying the coating liquid include dip coating, spray coating, inkjet coating, roll coating, die coating, blade coating, curtain coating, wire bar coating, and ring coating. Among these, dip coating is preferred from the standpoint of efficiency and productivity.
以下、各層について説明する。
<第1支持体>
第1支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、第1支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円筒状であることが好ましい。また、第1支持体の表面に、ブラスト処理や切削処理などによって表面処理層を設けてもよい。
Each layer will be described below.
<First Support>
The first support is preferably a conductive support having electrical conductivity. The shape of the first support may be a cylinder, a belt, a sheet, or the like. Of these, a cylinder is preferable. A surface treatment layer may be provided on the surface of the first support by blasting or cutting.
第1支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレスや、これらの合金などが挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製の支持体であることが好ましい。
また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合または被覆するなどの処理によって、導電性を付与してもよい。
The material of the first support is preferably a metal, a resin, or a glass.
Examples of the metal include aluminum, iron, nickel, copper, gold, stainless steel, and alloys thereof. Among these, a support made of aluminum is preferable.
Furthermore, the resin or glass may be made conductive by a process such as mixing with or coating with a conductive material.
第1支持体は、酸化剤を含む酸性液体中において第1支持体の表面を陽極酸化して表面処理層を設けても良い。この場合、陽極酸化処理には、例えば、硫酸、クロム酸等の無機酸やシュウ酸、スルホン酸等の有機酸を電解液として用いることができる。印加電圧、電流密度、処理温度、時間等の条件は、電解液の種類や膜厚に応じて選択できる。また、本発明の電子写真感光体に用いられる陽極酸化された表面処理層は電解処理した後、封孔処理を施してもよい。封孔処理の方法としては熱水処理、水蒸気処理、酢酸ニッケルやフッ化ニッケル等の各種封孔剤を用いてもよいが、効率よく微細孔を封孔処理できる酢酸ニッケルを用いて処理するのが好ましい。 The first support may be provided with a surface treatment layer by anodizing the surface of the first support in an acidic liquid containing an oxidizing agent. In this case, for example, an inorganic acid such as sulfuric acid or chromic acid or an organic acid such as oxalic acid or sulfonic acid can be used as an electrolyte for the anodizing treatment. The conditions such as the applied voltage, current density, treatment temperature, and time can be selected according to the type of electrolyte and the film thickness. In addition, the anodized surface treatment layer used in the electrophotographic photoreceptor of the present invention may be subjected to a sealing treatment after electrolysis. As a method for the sealing treatment, hot water treatment, steam treatment, or various sealing agents such as nickel acetate and nickel fluoride may be used, but it is preferable to use nickel acetate, which can efficiently seal fine pores.
特に、アルミニウム製の第1支持体の表面を適切な条件で陽極酸化して設けた表面処理層をアルマイト層と呼び、上述の処理条件を適切に制御することで、本発明の最下層として利用することができる。
例えば、第1支持体の陽極酸化時間を長くしてアルマイト層の抵抗Rを大きくすることで、fOPCを小さくすることができる。
In particular, a surface treatment layer formed by anodizing the surface of an aluminum first support under appropriate conditions is called an anodized layer, and by appropriately controlling the above-mentioned treatment conditions, it can be used as the bottom layer in the present invention.
For example, f OPC can be reduced by increasing the resistance R of the alumite layer by lengthening the anodization time of the first support.
<第1導電層>
第1支持体の上に、導電層(以下、感光体の導電層を「第1導電層」と言う。)を設けてもよい。第1導電層を設けることで、第1支持体の表面の傷や凹凸を隠蔽することや、第1支持体の表面における光の反射を制御することができる。第1導電層は、導電性粒子と、樹脂と、を含有することが好ましい。
<First Conductive Layer>
A conductive layer (hereinafter, the conductive layer of the photoreceptor is referred to as the "first conductive layer") may be provided on the first support. By providing the first conductive layer, scratches and irregularities on the surface of the first support can be concealed and light reflection on the surface of the first support can be controlled. The first conductive layer preferably contains conductive particles and a resin.
特に、導電性粒子、及び樹脂の選択や、それらの配合比、第1導電層用塗布液中での導電性粒子の分散方法等を制御することで、本発明の最下層として利用することができる。 In particular, by controlling the selection of conductive particles and resin, their compounding ratio, the method of dispersing the conductive particles in the coating liquid for the first conductive layer, etc., it can be used as the bottom layer of the present invention.
導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどが挙げられる。
金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ビスマスなどが挙げられる。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などが挙げられる。
これらの中でも、導電性粒子として、金属酸化物を用いることが好ましく、特に、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛を用いることがより好ましい。
The conductive particles may be made of a material such as metal oxide, metal, or carbon black.
Examples of metal oxides include zinc oxide, aluminum oxide, indium oxide, silicon oxide, zirconium oxide, tin oxide, titanium oxide, magnesium oxide, antimony oxide, bismuth oxide, etc. Examples of metals include aluminum, nickel, iron, nichrome, copper, zinc, silver, etc.
Among these, it is preferable to use metal oxides as the conductive particles, and it is particularly preferable to use titanium oxide, tin oxide, or zinc oxide.
導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の表面をシランカップリング剤などで処理したり、金属酸化物にリンやアルミニウムなど元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。ドープする元素やその酸化物としては、リン、アルミニウム、ニオブ、タンタルなどが挙げられる。 When metal oxides are used as conductive particles, the surface of the metal oxide may be treated with a silane coupling agent or the like, or the metal oxide may be doped with elements such as phosphorus or aluminum or their oxides. Examples of elements to be doped and their oxides include phosphorus, aluminum, niobium, and tantalum.
導電性粒子の表面処理方法、または、用いる金属酸化物を変えて導電性粒子の比誘電率を制御することで、第1導電層の静電容量Cを大きくしてすることで、fOPCを小さくすることができる。 By controlling the relative dielectric constant of the conductive particles by changing the surface treatment method of the conductive particles or the metal oxide used, the capacitance C of the first conductive layer can be increased, thereby reducing f OPC .
また、導電性粒子は、芯材粒子と、その粒子を被覆する被覆層とを有する積層構成としてもよい。芯材粒子としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。被覆層としては、酸化スズ、酸化チタンなどの金属酸化物が挙げられる。 The conductive particles may also have a laminated structure having a core particle and a coating layer that covers the particle. Examples of the core particle include titanium oxide, barium sulfate, and zinc oxide. Examples of the coating layer include metal oxides such as tin oxide and titanium oxide.
また、導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その体積平均粒子径が、1nm以上500nm以下であることが好ましく、3nm以上400nm以下であることがより好ましい。 In addition, when metal oxides are used as conductive particles, the volume average particle diameter is preferably 1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 400 nm or less.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、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、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。 Examples of resins include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenolic resin, and alkyd resin.
また、第1導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子、酸化チタンなどの隠蔽剤などを更に含有してもよい。 The first conductive layer may further contain silicone oil, resin particles, titanium oxide, or other masking agents.
第1導電層の平均膜厚は、1μm以上50μm以下であることが好ましく、3μm以上40μm以下であることが特に好ましい。 The average thickness of the first conductive layer is preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 40 μm or less.
第1導電層は、上記の各材料及び溶剤を含有する第1導電層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。第1導電層用塗布液中で導電性粒子を分散させるための分散方法としては、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。 The first conductive layer can be formed by preparing a coating solution for the first conductive layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming a coating film from this, and drying it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, sulfoxide-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents. Examples of dispersion methods for dispersing the conductive particles in the coating solution for the first conductive layer include methods using a paint shaker, a sand mill, a ball mill, and a liquid collision type high-speed disperser.
<下引き層>
第1支持体または第1導電層の上に、下引き層を設けてもよい。下引き層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。
下引き層は、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層を形成してもよい。
<Undercoat layer>
An undercoat layer may be provided on the first support or the first conductive layer, which can improve adhesion between layers and provide a charge injection blocking function.
The undercoat layer preferably contains a resin. Alternatively, the undercoat layer may be formed as a cured film by polymerizing a composition containing a monomer having a polymerizable functional group.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。 Examples of resins include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenol resin, polyvinylphenol resin, alkyd resin, polyvinyl alcohol resin, polyethylene oxide resin, polypropylene oxide resin, polyamide resin, polyamic acid resin, polyimide resin, polyamideimide resin, and cellulose resin.
重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素-炭素二重結合基などが挙げられる。 Examples of the polymerizable functional groups possessed by monomers having polymerizable functional groups include isocyanate groups, blocked isocyanate groups, methylol groups, alkylated methylol groups, epoxy groups, metal alkoxide groups, hydroxyl groups, amino groups, carboxyl groups, thiol groups, carboxylic anhydride groups, and carbon-carbon double bond groups.
また、下引き層は、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子などを更に含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。
電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上記重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。
金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。
また、下引き層は、添加剤を更に含有してもよい。
For the purpose of improving electrical properties, the undercoat layer may further contain an electron transporting material, a metal oxide, a metal, a conductive polymer, etc. Among these, it is preferable to use an electron transporting material or a metal oxide.
Examples of the electron transport substance include a quinone compound, an imide compound, a benzimidazole compound, a cyclopentadienylidene compound, a fluorenone compound, a xanthone compound, a benzophenone compound, a cyanovinyl compound, an aryl halide compound, a silole compound, a boron-containing compound, etc. An electron transport substance having a polymerizable functional group may be used as the electron transport substance, and the undercoat layer may be formed as a cured film by copolymerizing the electron transport substance with a monomer having the polymerizable functional group.
Examples of metal oxides include indium tin oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, silicon dioxide, etc. Examples of metals include gold, silver, aluminum, etc.
The undercoat layer may further contain an additive.
下引き層の平均膜厚は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上40μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 The average thickness of the undercoat layer is preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 40 μm or less, and particularly preferably 0.3 μm or more and 30 μm or less.
下引き層は、上記の各材料及び溶剤を含有する下引き層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥及び/または硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。 The undercoat layer can be formed by preparing a coating solution for the undercoat layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming a coating film from this, and drying and/or curing it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents.
<感光層>
電子写真感光体の感光層は、主に、(1)積層型感光層と、(2)単層型感光層とに分類される。(1)積層型感光層は、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と、を有する。(2)単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する感光層を有する。
<Photosensitive layer>
The photosensitive layer of an electrophotographic photoreceptor is mainly classified into (1) a laminated type photosensitive layer and (2) a single-layer type photosensitive layer. (1) The laminated type photosensitive layer has a charge generation layer containing a charge generation material and a charge transport layer containing a charge transport material. (2) The single-layer type photosensitive layer has a photosensitive layer containing both a charge generation material and a charge transport material.
(1)積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
(1) Multi-Layer Photosensitive Layer The multi-layer photosensitive layer has a charge generating layer and a charge transport layer.
(1-1)電荷発生層
電荷発生層は、電荷発生物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
(1-1) Charge Generation Layer The charge generation layer preferably contains a charge generation material and a resin.
電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層の全質量に対して、40質量%以上85質量%以下であることが好ましく、60質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
Examples of the charge generating material include azo pigments, perylene pigments, polycyclic quinone pigments, indigo pigments, and phthalocyanine pigments. Among these, azo pigments and phthalocyanine pigments are preferred. Among phthalocyanine pigments, oxytitanium phthalocyanine pigments, chlorogallium phthalocyanine pigments, and hydroxygallium phthalocyanine pigments are preferred.
The content of the charge generating material in the charge generating layer is preferably from 40% by weight to 85% by weight, and more preferably from 60% by weight to 80% by weight, based on the total weight of the charge generating layer.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、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、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。 Examples of resins include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenol resin, polyvinyl alcohol resin, cellulose resin, polystyrene resin, polyvinyl acetate resin, polyvinyl chloride resin, etc. Among these, polyvinyl butyral resin is preferred.
また、電荷発生層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を更に含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、などが挙げられる。 The charge generating layer may further contain additives such as antioxidants and ultraviolet absorbers. Specific examples include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, sulfur compounds, phosphorus compounds, and benzophenone compounds.
電荷発生層の平均膜厚は、0.10μm以上1.00μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.40μm以下であることがより好ましい。 The average thickness of the charge generating layer is preferably 0.10 μm or more and 1.00 μm or less, and more preferably 0.15 μm or more and 0.40 μm or less.
電荷発生層は、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷発生層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。 The charge generation layer can be formed by preparing a coating liquid for the charge generation layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming a coating film from this, and drying it. Examples of solvents used in the coating liquid include alcohol-based solvents, sulfoxide-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents.
(1-2)電荷輸送層
電荷輸送層は、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
(1-2) Charge Transport Layer The charge transport layer preferably contains a charge transport material and a resin.
電荷輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有量は、電荷輸送層の全質量に対して、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。
Examples of the charge transport material include polycyclic aromatic compounds, heterocyclic compounds, hydrazone compounds, styryl compounds, enamine compounds, benzidine compounds, triarylamine compounds, and resins having groups derived from these materials. Among these, triarylamine compounds and benzidine compounds are preferred.
The content of the charge transport material in the charge transport layer is preferably from 25% by weight to 70% by weight, and more preferably from 30% by weight to 55% by weight, based on the total weight of the charge transport layer.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。
電荷輸送物質と樹脂との含有量比は、質量比で4:10~20:10が好ましく、5:10~12:10がより好ましい。
Examples of the resin include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, etc. Among these, polycarbonate resin and polyester resin are preferable. As the polyester resin, polyarylate resin is particularly preferable.
The content ratio of the charge transport material to the resin is preferably from 4:10 to 20:10, and more preferably from 5:10 to 12:10, in terms of mass ratio.
また、電荷輸送層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。 The charge transport layer may also contain additives such as antioxidants, UV absorbers, plasticizers, leveling agents, slippage agents, and abrasion resistance improvers. Specific examples include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, sulfur compounds, phosphorus compounds, benzophenone compounds, siloxane-modified resins, silicone oils, fluororesin particles, polystyrene resin particles, polyethylene resin particles, silica particles, alumina particles, and boron nitride particles.
電荷輸送層の平均膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、8μm以上40μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 The average thickness of the charge transport layer is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, more preferably 8 μm or more and 40 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 30 μm or less.
電荷輸送層は、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤または芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。 The charge transport layer can be formed by preparing a coating solution for the charge transport layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming a coating film from this, and drying it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents. Among these solvents, ether-based solvents and aromatic hydrocarbon-based solvents are preferred.
(2)単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、上記「(1)積層型感光層」における材料の例示と同様である。
(2) Single-layer type photosensitive layer The single-layer type photosensitive layer can be formed by preparing a coating solution for the photosensitive layer containing a charge generating material, a charge transporting material, a resin and a solvent, forming a coating film of this, and drying it. The charge generating material, the charge transporting material and the resin are the same as the examples of materials in the above "(1) Multi-layer type photosensitive layer".
<保護層>
本発明において、感光層の上に、保護層を設けてもよい。保護層を設けることで、耐久性を向上することができる。
<Protective Layer>
In the present invention, a protective layer may be provided on the photosensitive layer. By providing the protective layer, durability can be improved.
保護層は、導電性粒子及び/または電荷輸送物質と、樹脂とを含有することが好ましい。
導電性粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。
電荷輸送物質としては、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
樹脂としては、ポリエステル、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル樹脂が好ましい。
The protective layer preferably contains conductive particles and/or a charge transport material, and a resin.
The conductive particles include particles of metal oxides such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium oxide.
Examples of the charge transport material include polycyclic aromatic compounds, heterocyclic compounds, hydrazone compounds, styryl compounds, enamine compounds, benzidine compounds, triarylamine compounds, and resins having groups derived from these materials. Among these, triarylamine compounds and benzidine compounds are preferred.
Examples of the resin include polyester, acrylic resin, phenoxy resin, polycarbonate, polystyrene, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, etc. Among these, polycarbonate, polyester, and acrylic resin are preferable.
また、保護層は、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーとして、電荷輸送能を有する材料を用いてもよい。 The protective layer may be formed as a cured film by polymerizing a composition containing a monomer having a polymerizable functional group. The reaction may be a thermal polymerization reaction, a photopolymerization reaction, or a radiation polymerization reaction. Examples of the polymerizable functional group possessed by the monomer having a polymerizable functional group include an acrylic group and a methacrylic group. A material having a charge transport function may be used as the monomer having a polymerizable functional group.
保護層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤、などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。 The protective layer may contain additives such as antioxidants, UV absorbers, plasticizers, leveling agents, slippage agents, and abrasion resistance improvers. Specific examples include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, sulfur compounds, phosphorus compounds, benzophenone compounds, siloxane-modified resins, silicone oils, fluororesin particles, polystyrene resin particles, polyethylene resin particles, silica particles, alumina particles, and boron nitride particles.
保護層の平均膜厚は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上7μm以下であることが好ましい。 The average thickness of the protective layer is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 7 μm or less.
保護層は、上記の各材料及び溶剤を含有する保護層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥及び/または硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。 The protective layer can be formed by preparing a coating solution for the protective layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming a coating film from this, and drying and/or curing it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, sulfoxide-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents.
<最下層のインピーダンスの測定方法>
最下層のインピーダンスは、以下の方法によって測定できる。
インピーダンス測定に際し、最下層と測定電極との間の接触抵抗の影響を排除するために、低抵抗な薄膜を最下層の表面に堆積させ、当該薄膜を電極として使用し、一方で導電性の第1支持体を接地電極として2端子でインピーダンスを測定する方法がある。当該薄膜の形成方法としては、金属蒸着、スパッタリング、金属ペーストの塗布、金属テープを貼付するなどの金属膜の形成方法を挙げることができる。
<Method for measuring impedance of bottom layer>
The impedance of the bottom layer can be measured by the following method.
In order to eliminate the influence of the contact resistance between the bottom layer and the measurement electrode when measuring impedance, there is a method in which a low-resistance thin film is deposited on the surface of the bottom layer, the thin film is used as an electrode, and the conductive first support is used as a ground electrode to measure impedance with two terminals. Methods for forming the thin film include metal deposition, sputtering, application of a metal paste, and application of a metal tape.
しかしながら、特定の最下層に対してこれらの手法で電極を直接形成した場合、電極や電極を分散させている溶媒が最下層を汚染する懸念がある。その観点から、最下層表面の接地は針電極を当接させる手法であることが望ましい。該針電極を測定装置に接続し、第1支持体側を測定装置のアース側に接続する。これにより、最下層からの電気信号を好適に測定装置に取得でき、インピーダンス測定を実施することができる。 However, when electrodes are formed directly on a specific bottom layer using these methods, there is a concern that the electrodes or the solvent in which the electrodes are dispersed may contaminate the bottom layer. From this perspective, it is desirable to ground the surface of the bottom layer by contacting it with a needle electrode. The needle electrode is connected to a measuring device, and the first support side is connected to the earth side of the measuring device. This allows the electrical signal from the bottom layer to be conveniently acquired by the measuring device, and impedance measurements can be performed.
インピーダンス測定装置は、インピーダンスアナライザ、ネットワークアナライザ、スペクトルアナライザ等、1.0×106Hzまでの周波数帯域のインピーダンスを測定できる装置であればよい。これらの中でも最下層の電気抵抗域から、インピーダンスアナライザによって測定することが好ましい。 The impedance measuring device may be an impedance analyzer, a network analyzer, a spectrum analyzer, etc., as long as it is capable of measuring impedance in a frequency band up to 1.0×10 6 Hz. Among these, it is preferable to measure the electrical resistance of the lowest layer using an impedance analyzer.
インピーダンスの測定条件に関して述べる。インピーダンス測定装置を使用し、1.0×10-2Hz~1.0×106Hzの周波数帯域におけるインピーダンスを測定する。測定は温度23℃、相対湿度50%の環境下で行ない、測定ばらつきを低減するために、周波数1桁あたり5点以上の測定点を設けることが好ましい。 The impedance measurement conditions are as follows. An impedance measuring device is used to measure impedance in the frequency band of 1.0×10 -2 Hz to 1.0×10 6 Hz. The measurement is performed in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%, and it is preferable to provide five or more measurement points per digit of frequency in order to reduce measurement variation.
測定電圧に関しては、電子写真装置内で最下層に印加される分担電圧を考慮して直流電圧を印加しながら測定してもよい。具体的には、10V以下の直流電圧を振動電圧と重畳印加しながら測定するのが、電荷の輸送と蓄積の特性を定量化するために好適である。 Regarding the measurement voltage, measurements may be performed while applying a DC voltage, taking into account the shared voltage applied to the bottom layer in the electrophotographic device. Specifically, measurements are performed while applying a DC voltage of 10 V or less superimposed on an oscillating voltage, which is suitable for quantifying the characteristics of charge transport and accumulation.
本発明の実施例では、インピーダンス測定装置(ソーラトロン1260、及びソーラトロン1296 ソーラトロン社製)の高電圧側の導線の先端に直径1mmの針電極を取り付け、この針電極を、適切な溶剤などでむき出しにした最下層に対して垂直に当接させた。インピーダンス装置のアース側の導線には導電性のクリップを取り付け、第1支持体の芯材がむき出しになっている部位を挟むことで導通を取った。必要に応じて第1支持体の表面をやすりで研磨し、十分に導通を取れるようにした。-8Vの直流電圧に振幅1Vppの交流電圧を重畳印加しながら測定し、周波数1.0×10-2Hz~1.0×106Hzで測定(周波数が1桁変化する際に、10点ずつ測定)した。 In the embodiment of the present invention, a needle electrode with a diameter of 1 mm was attached to the tip of the high-voltage side conductor of an impedance measuring device (Solatron 1260 and Solartron 1296, Solartron) and this needle electrode was vertically abutted against the bottom layer that had been exposed with an appropriate solvent or the like. A conductive clip was attached to the earth side conductor of the impedance device, and the conductive material was established by clamping the exposed core material of the first support. If necessary, the surface of the first support was polished with a file to ensure sufficient conductivity. Measurements were performed while applying a DC voltage of -8V superimposed with an AC voltage of 1Vpp, and measurements were performed at frequencies from 1.0 x 10 -2 Hz to 1.0 x 10 6 Hz (10 points were measured at each frequency change of one digit).
[帯電部材]
本発明に係る帯電部材は、例えば、第2導電層を有する帯電ローラであることができる。
[Charging member]
The charging member according to the present invention can be, for example, a charging roller having a second conductive layer.
該帯電ローラは、例えば下記工程(1)~(4)を含む方法を経て形成することができる。
工程(1):電子導電材及び第2のゴムを含む、ドメイン形成用ゴム混合物(以下、「CMB」とも言う。)を調製する工程。
工程(2):第1のゴムを含むマトリックス形成用ゴム混合物(以下、「MRC」とも言う。)を調製する工程。
工程(3):CMBとMRCとを混練して、マトリックス-ドメイン構造を有するゴム混合物を調製する工程。
工程(4):工程(3)で調製したゴム混合物の層を、導電性の第2支持体の該表面上に直接または他の層を介して形成し、該ゴム混合物の層を硬化させて、本発明の第2導電層を形成する工程。
The charging roller can be formed, for example, through a method including the following steps (1) to (4).
Step (1): A step of preparing a domain-forming rubber mixture (hereinafter also referred to as "CMB") containing an electronic conductive material and a second rubber.
Step (2): A step of preparing a matrix-forming rubber mixture (hereinafter also referred to as "MRC") containing a first rubber.
Step (3): A step of kneading the CMB and the MRC to prepare a rubber mixture having a matrix-domain structure.
Step (4): A step of forming a layer of the rubber mixture prepared in step (3) directly or through another layer on the surface of a conductive second support, and curing the layer of the rubber mixture to form the second conductive layer of the present invention.
<第2支持体>
第2支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、第2支持体の形状としては、円柱状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円柱状であることが好ましい。
第2支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレスや、これらの合金などが挙げられる。また、これらに対して、酸化処理やクロム、ニッケルなどで鍍金処理を施しても良い。鍍金の種類としては電気鍍金、無電解鍍金のいずれも使用することができるが、寸法安定性の観点から無電解鍍金が好ましい。ここで使用される無電解鍍金の種類としては、ニッケル鍍金、銅鍍金、金鍍金、その他各種合金鍍金を挙げることができる。鍍金厚さは、0.05μm以上が好ましく、作業効率と防錆能力のバランスを考慮すると、鍍金厚さは0.1~30μmであることが好ましい。第2支持体の円柱状の形状は、中実の円柱状でも、中空の円柱状(円筒状)でもよい。この第2支持体の外径は、3mm~10mmの範囲が好ましい。
<Second Support>
The second support is preferably a conductive support having electrical conductivity. The shape of the second support may be a cylinder, a belt, a sheet, or the like. Among these, a cylinder is preferable.
The material of the second support is preferably a metal, a resin, or a glass.
Examples of metals include aluminum, iron, nickel, copper, gold, stainless steel, and alloys thereof. These may also be subjected to oxidation treatment or plating with chromium, nickel, etc. As the type of plating, either electric plating or electroless plating can be used, but electroless plating is preferred from the viewpoint of dimensional stability. Examples of the type of electroless plating used here include nickel plating, copper plating, gold plating, and various other alloy platings. The plating thickness is preferably 0.05 μm or more, and considering the balance between work efficiency and rust prevention ability, the plating thickness is preferably 0.1 to 30 μm. The cylindrical shape of the second support may be a solid cylindrical shape or a hollow cylindrical shape (cylindrical shape). The outer diameter of this second support is preferably in the range of 3 mm to 10 mm.
<中間層>
第2支持体と第2導電層の間に、中間層を設けてもよい。中間層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷供給能力を制御することができる。
中間層は、帯電プロセス中の放電による電荷の消費後の電荷供給を迅速に行い、帯電を安定化させる観点から、プライマーのごとき、薄膜、かつ、導電性の樹脂層が好ましい。
プライマーとしては、第2導電層形成用のゴム材料及び第2支持体の材質等に応じて公知のものを選択して用いることができる。プライマーの材料としては、フェノール系樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられる。
<Middle class>
An intermediate layer may be provided between the second support and the second conductive layer, which enhances the adhesion between the layers and allows the charge supply capability to be controlled.
The intermediate layer is preferably a thin conductive resin layer such as a primer, from the viewpoint of quickly supplying charge after the charge is consumed by discharging during the charging process and stabilizing the charge.
As the primer, a known one can be selected and used depending on the rubber material for forming the second conductive layer and the material of the second support, etc. Examples of the primer material include thermosetting resins and thermoplastic resins such as phenolic resins, urethane resins, acrylic resins, polyester resins, polyether resins, and epoxy resins.
<第2導電層>
第2導電層は、第2支持体の外表面上に設けられ、第1のゴムを含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有する。該ドメインは、第2のゴム及び電子導電剤を含み、該マトリックスの体積抵抗率ρMは該ドメインの体積抵抗率ρDの1.0×105倍以上である。該マトリックスの体積抵抗率ρMと該ドメインの体積抵抗率ρDとを上記の関係とすることで、マトリックスとドメインの界面で電荷が一時停止する機能が発現する。これにより、ドメイン内に電荷が潤沢に蓄積され、蓄積量が多いことでドメイン間の電荷授受の効率が向上する。すなわち、ドメインの体積抵抗率ρDとマトリックスの体積抵抗率ρMの差が大きくなると、導電層内の応答性が向上するため、反応周波数が高周波側にシフトする。
<Second Conductive Layer>
The second conductive layer is provided on the outer surface of the second support, and has a matrix containing a first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix. The domain contains a second rubber and an electronic conductive agent, and the volume resistivity ρM of the matrix is 1.0×10 5 times or more the volume resistivity ρD of the domain. By making the volume resistivity ρM of the matrix and the volume resistivity ρD of the domain have the above relationship, a function of temporarily suspending charge at the interface between the matrix and the domain is realized. As a result, charge is abundantly accumulated in the domain, and the efficiency of charge transfer between the domains is improved due to the large amount of accumulation. In other words, when the difference between the volume resistivity ρD of the domain and the volume resistivity ρM of the matrix becomes large, the responsiveness in the conductive layer is improved, and the reaction frequency shifts to the high frequency side.
また、海島構造に対応した感光体上の電荷コントラストをより明確にする観点から、マトリックスの体積抵抗率ρMが1.0×1012[Ω・cm]以上であることが好ましい。 From the viewpoint of making the charge contrast on the photoconductor corresponding to the sea-island structure clearer, it is preferable that the volume resistivity ρM of the matrix is 1.0×10 12 [Ω·cm] or more.
マトリックスの体積抵抗率ρMを1.0×1012[Ω・cm]以上にすることで、マトリックス部からの放電や電荷流れ込みが大幅に抑えられ、帯電プロセス中の放電領域での放電コントラスト、及び、ニップ領域での電流コントラストが増大する。その結果、帯電ローラの海島構造に対応した、帯電プロセス後の感光体上の電荷コントラストをより明確にすることができる。また、fC/10[Hz]における帯電部材の単位面積当たりのインピーダンスzCは1.0×106[Ω・cm2][Hz]以上であることが好ましい。 By setting the volume resistivity ρM of the matrix to 1.0×10 12 [Ω·cm] or more, discharge and charge inflow from the matrix portion are significantly suppressed, and the discharge contrast in the discharge region during the charging process and the current contrast in the nip region are increased. As a result, the charge contrast on the photoconductor after the charging process, which corresponds to the sea-island structure of the charging roller, can be made clearer. In addition, it is preferable that the impedance zC per unit area of the charging member at f C /10 [Hz] is 1.0×10 6 [Ω·cm 2 ] [Hz] or more.
導電層の厚みは、目的とする帯電部材の機能及び効果が得られるものであれば特に限定されないが、1.0mm以上4.5mm以下であることが好ましい。 The thickness of the conductive layer is not particularly limited as long as it provides the desired function and effect of the electroconductive member, but it is preferably 1.0 mm or more and 4.5 mm or less.
<帯電部材インピーダンスの測定方法>
帯電部材のインピーダンスは以下の方法によって測定できる。
インピーダンスの測定に際し、帯電部材と測定電極との間の接触抵抗の影響を排除するために、低抵抗な薄膜を帯電部材の表面に堆積させ、当該薄膜を電極として使用し、一方で導電性の第2支持体を接地電極として2端子でインピーダンスを測定する。
<Method of measuring charged member impedance>
The impedance of the charging member can be measured by the following method.
In order to eliminate the influence of contact resistance between the charged member and the measurement electrode when measuring impedance, a low-resistance thin film is deposited on the surface of the charged member, and the thin film is used as an electrode while a conductive second support is used as a ground electrode to measure the impedance via two terminals.
当該薄膜の形成方法としては、金属蒸着、スパッタリング、金属ペーストの塗布、金属テープを貼付するなどの金属膜の形成方法を挙げることができる。これらの中でも、導電性部材との接触抵抗の低減という観点で、白金やパラジウムのような金属薄膜を蒸着によって電極とすることが好ましい。 Methods for forming the thin film include metal deposition, sputtering, application of metal paste, and application of metal tape. Among these, from the viewpoint of reducing the contact resistance with the conductive member, it is preferable to form the electrode by deposition of a thin metal film such as platinum or palladium.
帯電部材の表面に金属薄膜を形成する場合、その簡便さ及び薄膜の均一性を考慮すると、真空蒸着装置に対して帯電部材を把持できる機構を付与し、断面が円柱状の導電性部材に対しては、更に回転機構を付与した、真空蒸着装置を使用することが好ましい。 When forming a thin metal film on the surface of a charged member, taking into consideration the ease of use and uniformity of the thin film, it is preferable to use a vacuum deposition device equipped with a mechanism for gripping the charged member, and for conductive members with a cylindrical cross section, to further provide a rotation mechanism.
断面が円形状などの曲面で構成される、例えば円柱状の帯電部材に対しては、上記の測定電極としての金属薄膜と、インピーダンスの測定装置との接続が困難になるため、次のような方法を用いることが好ましい。具体的には、帯電部材の長手方向に、10mm~20mm程度の幅の金属薄膜電極を形成したのち、金属シートを隙間なく巻き付け、当該金属シートと、測定装置から出ている測定電極と接続して測定すればよい。これにより、帯電部材の第2導電層からの電気信号を好適に測定装置に取得でき、インピーダンス測定を実施することができる。金属シートとしては、インピーダンスを測定するに際して、測定装置の接続ケーブルの金属部と同等の電気抵抗値である金属シートであればよく、例えば、アルミホイルや金属テープ等を用いることができる。 For charged members with a cross section that is curved, such as a circular shape, for example a cylindrical charged member, it is difficult to connect the above-mentioned metal thin film as the measurement electrode to the impedance measuring device, so it is preferable to use the following method. Specifically, a metal thin film electrode with a width of about 10 mm to 20 mm is formed in the longitudinal direction of the charged member, and then a metal sheet is tightly wrapped around it, and the metal sheet is connected to the measurement electrode coming out of the measuring device for measurement. This allows the measuring device to conveniently acquire the electrical signal from the second conductive layer of the charged member, and impedance measurement can be performed. The metal sheet may be any metal sheet that has an electrical resistance value equivalent to that of the metal part of the connecting cable of the measuring device when measuring impedance, and for example aluminum foil or metal tape can be used.
インピーダンスの測定装置は、インピーダンスアナライザ、ネットワークアナライザ、スペクトルアナライザ等、1.0×106Hzまでの周波数帯域におけるインピーダンスを測定できる装置であればよい。これらの中でも帯電部材の電気抵抗域から、インピーダンスアナライザによって測定することが好ましい。 The impedance measuring device may be an impedance analyzer, a network analyzer, a spectrum analyzer, etc., as long as it is capable of measuring impedance in a frequency band up to 1.0×10 6 Hz. Among these, it is preferable to measure the impedance using an impedance analyzer because of the electric resistance range of the charging member.
インピーダンスの測定は、インピーダンス測定装置を使用し、1.0×10-2Hz~1.0×106Hzの周波数帯域におけるインピーダンスを測定する。測定は、温度23℃、相対湿度50%の環境下で行なう。測定ばらつきを低減するために、周波数1桁あたり5点以上の測定点を設けることが好ましい。 The impedance is measured using an impedance measuring device in a frequency band of 1.0×10 −2 Hz to 1.0×10 6 Hz. The measurement is performed in an environment of a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%. In order to reduce measurement variation, it is preferable to provide five or more measurement points per digit of frequency.
測定電圧に関しては、電子写真装置内の帯電部材に印加される分担電圧を考慮して直流電圧を印加しながら測定してもよい。具体的には、10V以下の直流電圧を振動電圧と重畳印加しながら測定するのが、電荷の輸送と蓄積の特性を定量化するために好適である。 Regarding the measurement voltage, measurements may be performed while applying a DC voltage, taking into account the shared voltage applied to the charging member in the electrophotographic device. Specifically, measurements are performed while applying a DC voltage of 10 V or less superimposed on an oscillating voltage, which is suitable for quantifying the characteristics of charge transport and accumulation.
本発明の実施例では、まず前処理として、作製した帯電部材に対し、回転しながら真空白金蒸着をすることよって、測定電極を作成した。この時、マスキングテープを使用して、長手方向の幅1.5cmの帯状で、周方向に均一な電極を作成した。当該電極を形成することによって、導電性部材の表面粗さによって、測定電極と導電性部材の接触抵抗の影響を極力排除することができる。次に、当該電極に、アルミシートを隙間なく巻きつけ、導電性部材側の測定電極を形成した。 In the embodiment of the present invention, first, as a pretreatment, a measurement electrode was created by vacuum-depositing platinum on the fabricated charged member while rotating it. At this time, masking tape was used to create a strip-shaped electrode with a longitudinal width of 1.5 cm that was uniform in the circumferential direction. By forming this electrode, the influence of the contact resistance between the measurement electrode and the conductive member due to the surface roughness of the conductive member can be minimized. Next, an aluminum sheet was tightly wrapped around the electrode to form the measurement electrode on the conductive member side.
図10に帯電ローラに測定電極を形成した状態の概要図を示す。図10の中で、111が導電性の第2支持体、112がマトリックスドメイン構造を有する第2導電層、113が白金蒸着層、114がアルミシートである。 Figure 10 shows a schematic diagram of the state in which the measurement electrode is formed on the charging roller. In Figure 10, 111 is a conductive second support, 112 is a second conductive layer having a matrix domain structure, 113 is a platinum vapor deposition layer, and 114 is an aluminum sheet.
図11に帯電ローラに測定電極を形成した状態の断面図を示す。121が導電性の第2支持体、122がマトリックスドメイン構造を有する第2導電層、123が白金蒸着層、124がアルミシートである。図11のように、導電性の第2支持体と、測定電極によってマトリックスドメイン構造を有する第2導電層を挟む状態にすることが重要である。 Figure 11 shows a cross-sectional view of a charging roller with a measurement electrode formed thereon. 121 is a conductive second support, 122 is a second conductive layer with a matrix domain structure, 123 is a platinum vapor deposition layer, and 124 is an aluminum sheet. As shown in Figure 11, it is important to sandwich the second conductive layer with a matrix domain structure between the conductive second support and the measurement electrode.
図12に、本測定系の概要図を示す。アルミシート124を、インピーダンス測定装置125(例えば、ソーラトロン1260、及びソーラトロン1296 ソーラトロン社製等)側の測定電極に接続する。導電性の第2支持体121と、アルミシート124を測定のためのインピーダンス測定装置125の2つの電極にすることで、インピーダンス測定を行う。
Figure 12 shows a schematic diagram of this measurement system. The
インピーダンスの測定に際し、帯電部材を温度23℃、相対湿度50%の環境に48時間放置し、帯電部材の水分量を飽和させる。
インピーダンスの測定は、温度23℃、相対湿度50%の環境において、振幅が1Vppの交流電圧、周波数1.0×10-2Hz~1.0×106Hzで測定(周波数が1桁変化する際に、5点ずつ測定)し、インピーダンスの測定値を得る。
When measuring the impedance, the charging member is left in an environment of a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% for 48 hours to saturate the moisture content of the charging member.
The impedance is measured in an environment of 23° C. and 50% relative humidity at an AC voltage of 1 Vpp amplitude and a frequency of 1.0×10 −2 Hz to 1.0×10 6 Hz (measurements are taken at five points when the frequency changes by one digit) to obtain a measured impedance value.
<ρD、ρM、及び、ドメインマトリックス構造の制御方法>
本発明の第2導電層について、そのドメインの体積抵抗率ρD[Ω・cm]、マトリックスの体積抵抗率ρM[Ω・cm]、及び、ドメインマトリックス構造を制御するには、前述の帯電ローラを製造する工程(1)~(4)の各工程に用いる材料の種類及び含有量の選択、製造条件の調整を行えば良い。
<Method of Controlling ρ D , ρ M , and Domain Matrix Structure>
In order to control the domain volume resistivity ρ D [Ω·cm], matrix volume resistivity ρ M [Ω·cm], and domain matrix structure of the second conductive layer of the present invention, the type and content of the materials used in each of the steps (1) to (4) for producing the charging roller described above may be selected and the production conditions may be adjusted.
まずドメインの体積抵抗率ρDは、CMB中の電子導電剤の量によって制御できる。
例えば電子導電剤として、フタル酸ジブチル吸油量(DBP吸油量)が、40[cm3]/100[g]以上、170[cm3]/100[g]以下である導電性カーボンブラックを用いるとする。この場合、CMBの全質量を基準として、40質量%以上、200質量%以下の導電性カーボンブラックを含むようCMBを調製することで、ρDを1.0×101[Ω・cm]以上1.0×104[Ω・cm]以下に制御することができる。
First, the volume resistivity ρD of the domain can be controlled by the amount of the electronic conductive agent in the CMB.
For example, suppose that conductive carbon black having a dibutyl phthalate oil absorption (DBP oil absorption) of 40 [ cm3 ]/100 [g] or more and 170 [ cm3 ]/100 [g] or less is used as the electronic conductive agent. In this case, by adjusting the CMB so that it contains 40 mass % or more and 200 mass % or less of conductive carbon black based on the total mass of the CMB, ρD can be controlled to 1.0× 101 [Ω·cm] or more and 1.0× 104 [Ω·cm] or less.
ドメイン用のゴム材料としては、マトリックス用としてのゴム成分を含むゴム組成物を用いることができるが、海島構造を形成しやすいという観点から、マトリックスを形成するゴム材料とのSP値の差が0.4[(J/cm3)0.5]以上、5.0[(J/cm3)0.5]以下であることが好ましく、0.4[(J/cm3)0.5]以上、2.2[(J/cm3)0.5]以下であることがより好ましい。 As the rubber material for the domains, a rubber composition containing a rubber component for the matrix can be used. From the viewpoint of facilitating the formation of a sea-island structure, the difference in SP value between the rubber material for the domains and the rubber material for forming the matrix is preferably 0.4 [(J/ cm3 ) 0.5 ] or more and 5.0 [(J/ cm3 ) 0.5 ] or less, and more preferably 0.4 [(J/ cm3 ) 0.5 ] or more and 2.2 [(J/ cm3 ) 0.5 ] or less.
ドメインの体積抵抗率は、電子導電剤の種類、及びその添加量を適宜選択することによって調整することができる。ドメインに配合される電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン、酸化錫等の酸化物、Cu、Ag等の金属またはこれらの金属酸化物が表面に被覆され導電化された粒子などが挙げられる。また、必要に応じて、これらの導電剤の2種類以上を適宜量配合して使用しても良い。 The volume resistivity of the domain can be adjusted by appropriately selecting the type of electronic conductive agent and the amount of the agent added. Examples of electronic conductive agents that can be added to the domain include oxides such as carbon black, graphite, titanium oxide, and tin oxide, metals such as Cu and Ag, and particles that have been coated with the oxides of these metals to make them conductive. If necessary, two or more types of these conductive agents may be mixed in appropriate amounts and used.
以上の電子導電剤のうち、ゴムとの親和性が大きく、電子導電剤間の距離の制御が容易な、導電性のカーボンブラックを使用することが好ましい。ドメインに配合されるカーボンブラックとしては、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Among the above electronic conductive agents, it is preferable to use conductive carbon black, which has a high affinity with rubber and allows easy control of the distance between the electronic conductive agents. Examples of carbon black that can be blended into the domain include, but are not limited to, gas furnace black, oil furnace black, thermal black, lamp black, acetylene black, and ketjen black.
これらの中でも、高い導電性をドメインに付与し得るという観点から、DBP吸油量が40[cm3]/100[g]以上170[cm3]/100[g]以下である導電性カーボンブラックを好適に用いることができる。 Among these, from the viewpoint of being able to impart high electrical conductivity to the domain, conductive carbon black having a DBP oil absorption of 40 [cm 3 ]/100 [g] or more and 170 [cm 3 ]/100 [g] or less can be preferably used.
導電性のカーボンブラック等の電子導電剤は、ドメインに含まれるゴム成分の100質量部に対して、20質量部以上150質量部以下でドメインに配合されることが好ましい。特に好ましい配合割合は、50質量部以上100質量部以下である。これらの割合での導電剤の配合は、一般的な電子写真用の帯電部材と比較して、導電剤が多量に配合されていることが好ましい。 The conductive agent, such as conductive carbon black, is preferably blended into the domain in an amount of 20 parts by mass or more and 150 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component contained in the domain. A particularly preferred blending ratio is 50 parts by mass or more and 100 parts by mass or less. The blending ratio of the conductive agent in these ratios preferably contains a larger amount of conductive agent than in typical electrophotographic charging members.
また、必要に応じて、ゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、老化防止剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、軟化剤、分散剤、着色剤等を、本発明に係る効果を阻害しない範囲でドメイン用のゴム組成物に添加してもよい。 If necessary, fillers, processing aids, crosslinking aids, crosslinking accelerators, antiaging agents, crosslinking accelerators, crosslinking retarders, softeners, dispersants, colorants, and the like, which are commonly used as compounding agents for rubber, may be added to the rubber composition for the domains to the extent that they do not impair the effects of the present invention.
次にマトリックスの体積抵抗率ρMは、MRCの組成によって制御できる。
例えばMRCに用いる第1のゴムとしては、導電性の低い、天然ゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、エチレン-プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴムなどが挙げられる。
The volume resistivity ρM of the matrix can then be controlled by the composition of the MRC.
For example, the first rubber used in the MRC may be natural rubber, butadiene rubber, butyl rubber, acrylonitrile butadiene rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluororubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, polynorbornene rubber, or the like, which have low electrical conductivity.
また、MRCには、必要に応じて、充填剤、加工助剤、架橋剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、老化防止剤、軟化剤、分散剤、着色剤を添加してもよい。
他方、MRCには、ρM/ρD≧105、及び、ρM≧1.0×1012とするために、カーボンブラックの如き電子導電剤は含有させないことが好ましい。
Furthermore, to the MRC, fillers, processing aids, crosslinking agents, crosslinking assistant agents, crosslinking accelerators, crosslinking accelerator assistant agents, crosslinking retarders, antioxidants, softeners, dispersants, and colorants may be added as necessary.
On the other hand, in order to satisfy ρ M /ρ D ≧10 5 and ρ M ≧1.0×10 12 , it is preferable that the MRC does not contain an electronic conductive agent such as carbon black.
最後にドメインマトリックス構造は、下記(a)~(d)の4つを調整することで効果的に制御できる。
(a)CMB、及びMRCの各々の界面張力σの差。
(b)CMBの粘度ηD、及びMRCの粘度ηMの比ηD/ηM。
(c)帯電ローラの製造工程(3)における、CMBとMRCとの混練時のせん断速度γ、及び、せん断時のエネルギー量EDK。
(d)帯電ローラの製造工程(3)における、MRCに対するCMB体積分率。
Finally, the domain matrix structure can be effectively controlled by adjusting the following four items (a) to (d):
(a) The difference in interfacial tension σ between CMB and MRC.
(b) The ratio η D /η M of the viscosity of CMB, η D , and the viscosity of MRC, η M .
(c) The shear rate γ during kneading of the CMB and the MRC in the manufacturing process (3) of the charging roller, and the amount of energy E DK during shear.
(d) The volume fraction of CMB relative to the MRC in the manufacturing process (3) of the charging roller.
以下、各工程について説明する。
(a)CMBとMRCの界面張力差
一般的に2種の非相溶のゴムを混合した場合、相分離する。これは、異種高分子間の相互作用よりも、同一高分子間の相互作用が強いため、同一高分子同士で凝集し、自由エネルギーを低下させ安定化しようとするためである。相分離構造の界面は異種高分子と接触するため、同一分子同士の相互作用で安定化されている内部より、自由エネルギーが高くなる。その結果、界面の自由エネルギーを低減させるために、異種高分子と接触する面積を小さくしようとする界面張力が発生する。この界面張力が小さい場合、エントロピーを増大させるために異種高分子でもより均一に混合しようとする方向に向かう。均一に混合した状態とは溶解であり、溶解度の目安となる溶解度パラメーター(以下、SP値と呼称する)と界面張力は相関する傾向にある。
Each step will be described below.
(a) Interfacial tension difference between CMB and MRC Generally, when two types of incompatible rubber are mixed, phase separation occurs. This is because the interaction between the same polymers is stronger than the interaction between different polymers, so the same polymers aggregate to reduce the free energy and stabilize. Since the interface of the phase-separated structure comes into contact with different polymers, the free energy is higher than the interior, which is stabilized by the interaction between the same molecules. As a result, in order to reduce the free energy of the interface, an interfacial tension is generated that tries to reduce the area of contact with the different polymers. When this interfacial tension is small, the different polymers tend to be mixed more uniformly in order to increase the entropy. The state of uniform mixing is dissolution, and the solubility parameter (hereinafter referred to as the SP value), which is an indicator of solubility, tends to correlate with the interfacial tension.
つまり、CMB、及びMRCの各々の界面張力σの差は、各々が含むゴムのSP値差と相関すると考えられる。MRC中の第1のゴムと、CMB中の第2のゴムとしては、SP値の絶対値の差が、0.4[(J/cm3)0.5]以上、5.0[(J/cm3)0.5]以下、特には、0.4[(J/cm3)0.5]以上2.2[(J/cm3)0.5]以下となるようなゴムを選択することが好ましい。この範囲であれば安定した相分離構造を形成でき、また、CMBのドメイン径を小さくすることができる。 In other words, the difference in interfacial tension σ between the CMB and the MRC is considered to correlate with the SP value difference between the rubbers contained therein. It is preferable to select rubbers for the first rubber in the MRC and the second rubber in the CMB such that the difference in absolute SP value is 0.4 [(J/cm 3 ) 0.5 ] or more and 5.0 [(J/cm 3 ) 0.5 ] or less, particularly 0.4 [(J/cm 3 ) 0.5 ] or more and 2.2 [(J/cm 3 ) 0.5 ] or less. Within this range, a stable phase separation structure can be formed, and the domain diameter of the CMB can be reduced.
ここで、CMBに用い得る第2のゴムの具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン-プロピレンゴム(EPM、EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H-NBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム(U)などが挙げられる。 Specific examples of the second rubber that can be used in the CMB include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene rubber (EPM, EPDM), chloroprene rubber (CR), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), silicone rubber, and urethane rubber (U).
(b)CMBとMRCの粘度比
CMBとMRCとの粘度比ηD/ηMは、1に近い程、ドメインの最大フェレ径を小さくできる。具体的には、ηD/ηMは1.0≦ηD/ηM≦2.0であることが好ましい。ηD/ηMは、CMB及びMRCに使用する原料ゴムのムーニー粘度の選択や、充填剤の種類や量の配合によって調整が可能である。また、相分離構造の形成を妨げない程度に、パラフィンオイルなどの可塑剤を添加することでも可能である。また混練時の温度を調整することで、粘度比の調整を行うことができる。なおドメイン形成用ゴム混合物やマトリックス形成用ゴム混合物の粘度は、JIS K 6300-1:2013に基づきムーニー粘度ML(1+4)を混練時のゴム温度で測定することで得られる。
(b) Viscosity ratio of CMB to MRC The closer the viscosity ratio η D /η M of CMB to MRC is to 1, the smaller the maximum Feret diameter of the domain can be. Specifically, η D /η M is preferably 1.0≦η D /η M ≦2.0. η D /η M can be adjusted by selecting the Mooney viscosity of the raw rubber used for CMB and MRC, or by blending the type and amount of filler. It can also be adjusted by adding a plasticizer such as paraffin oil to an extent that does not interfere with the formation of a phase separation structure. The viscosity ratio can also be adjusted by adjusting the temperature during kneading. The viscosity of the rubber mixture for forming the domain or the rubber mixture for forming the matrix can be obtained by measuring the Mooney viscosity ML (1+4) at the rubber temperature during kneading based on JIS K 6300-1:2013.
(c)CMBとMRCの混練時のせん断速度、及び、せん断時のエネルギー量
CMBとMRCとの混練時のせん断速度γは速いほど、また、せん断時のエネルギー量EDKは大きいほど、ドメイン間距離を小さくすることができる。
(c) Shear rate and amount of energy during shearing when kneading CMB and MRC The faster the shear rate γ when kneading CMB and MRC, and the larger the amount of energy E DK during shearing, the smaller the interdomain distance can be.
γは、混練機のブレードやスクリューといった撹拌部材の内径を大きくし、撹拌部材の端面から混練機内壁までの間隙を小さくすることや、回転数を大きくすることで上げることができる。またEDKを上げるには、撹拌部材の回転数を上げることや、CMB中の第2のゴムとMRC中の第1のゴムの粘度を上げることで達成できる。 γ can be increased by increasing the inner diameter of the stirring members such as the blades and screws of the kneader, decreasing the gap between the end face of the stirring member and the inner wall of the kneader, and increasing the rotation speed. E DK can be increased by increasing the rotation speed of the stirring members and increasing the viscosity of the second rubber in the CMB and the first rubber in the MRC.
(d)MRCに対するCMB体積分率
MRCに対するCMBの体積分率は、CMB同士の衝突合体確率と相関する。具体的には、MRCに対するCMBの体積分率を低減させると、CMB同士の衝突合体確率が低下する。つまり必要な導電性を得られる範囲において、MRCに対するCMBの体積分率を減らすことで、ドメイン間距離を小さくできる。この観点から、MRCに対するCMBの体積分率は15%以上、40%以下であることが好ましい。
(d) CMB volume fraction relative to MRC The volume fraction of CMB relative to MRC correlates with the probability of collision and merging between CMBs. Specifically, when the volume fraction of CMB relative to MRC is reduced, the probability of collision and merging between CMBs decreases. In other words, the interdomain distance can be reduced by reducing the volume fraction of CMB relative to MRC within a range in which the required electrical conductivity can be obtained. From this viewpoint, it is preferable that the volume fraction of CMB relative to MRC is 15% or more and 40% or less.
以上の方法を用いてρD及びρMを制御し、海島構造を形成することで、ρM/ρD≧1.0×105、ρM≧1.0×1012を満たす第2導電層を得ることができる。 By controlling ρ D and ρ M using the above method and forming a sea-island structure, a second conductive layer that satisfies ρ M /ρ D ≧1.0×10 5 and ρ M ≧1.0×10 12 can be obtained.
<海島構造の確認方法>
第2導電層中の海島構造の存在は、第2導電層から薄片を作製して、薄片に形成した破断面の詳細観察により確認することができる。
<How to confirm the island structure>
The presence of the sea-island structure in the second conductive layer can be confirmed by preparing a thin piece from the second conductive layer and closely observing the fracture surface formed in the thin piece.
薄片化する手段としては、例えば、鋭利なカミソリや、ミクロトーム、FIBなどがあげられる。また、海島構造のより正確な観察を実施するために、染色処理、蒸着処理など、ドメインとマトリックスとのコントラストが好適に得られる前処理を観察用の薄片に施してもよい。 Examples of means for thinning include a sharp razor, a microtome, and an FIB. In order to observe the sea-island structure more accurately, the thin sections for observation may be pretreated with a dyeing process, deposition process, or other pretreatment that favorably improves the contrast between the domain and the matrix.
破断面の形成、及び必要に応じて前処理を行った薄片に対して、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)によって破断面を観察して海島構造の存在を確認することができる。簡易的、かつ正確に海島構造を確認できるという観点から、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することが好ましい。 The presence of the sea-island structure can be confirmed by observing the fracture surface of the formed and, if necessary, pre-treated thin sections using a laser microscope, a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). From the viewpoint of being able to easily and accurately confirm the sea-island structure, it is preferable to observe using a scanning electron microscope (SEM).
上述の手法で第2導電層の薄片を取得し、当該薄片の表面を1,000倍~10,000倍で観察して得られる画像を取得した後、画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus、Media Cybernetics製)等を使用して8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。次いで、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理した後、画像の輝度分布に対して大津の判別分析法のアルゴリズムに基づいて、2値化の閾値を設定し、2値化画像を得る。最後に,ドメイン及びマトリックスを2値化によって区別する状態に画像処理した当該解析画像によって、マトリックスドメイン構造の有無を判断すればよい。 A slice of the second conductive layer is obtained using the above-mentioned method, and an image is obtained by observing the surface of the slice at 1,000 to 10,000 times magnification. Then, image processing software (product name: ImageProPlus, manufactured by Media Cybernetics) or the like is used to convert the image to 8-bit grayscale, obtaining a monochrome image with 256 gradations. Next, the image is inverted so that the domains in the fracture surface become white, and a binarization threshold is set for the brightness distribution of the image based on the algorithm of Otsu's discriminant analysis method, obtaining a binarized image. Finally, the presence or absence of a matrix domain structure can be determined from the analysis image, which has been image-processed to distinguish the domains and matrix through binarization.
当該解析画像に、図2のように、複数のドメイン6bがマトリックス6a中に孤立した状態で存在する構造が含まれている場合に、第2導電層中での海島構造の存在を確認することができる。ドメイン6bの孤立状態は、各ドメイン6bが他のドメイン6bと連結していない状態で配置され、かつ、マトリックス6aは画像内で連通し、ドメイン6bがマトリックス6aによって分断されている状態であればよい。具体的には、当該解析画像内の50[μm]四方内を解析領域とした場合に、当該解析領域の枠線と接点を持たないドメイン群の総数に対して、上述のように孤立状態で存在するドメインの個数が80個数パーセント以上存在する状態を、海島構造を有する状態とする。
When the analysis image includes a structure in which
上述の確認を、導電性部材の第2導電層を長手方向に均等に5等分し、周方向に均等に4等分し、それぞれの領域から任意に1点ずつ、合計20点から当該切片を作製して上記測定を行えばよい。 The above confirmation can be carried out by dividing the second conductive layer of the conductive member into 5 equal parts in the longitudinal direction and 4 equal parts in the circumferential direction, and then randomly selecting one point from each area to create the relevant slices, for a total of 20 points, and then carrying out the above measurements.
本発明の実施例では、カミソリを用いて第2導電層の長手方向と垂直な断面が観察できるように切片を切り出し、白金蒸着を行った後、走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:S-4800、日立ハイテクノロジーズ製)を用いて1,000倍で撮影し、断面画像を得た。 In the embodiment of the present invention, a slice was cut using a razor so that a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second conductive layer could be observed, platinum was evaporated, and then a scanning electron microscope (SEM) (product name: S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies) was used to take a photograph at 1,000x magnification to obtain a cross-sectional image.
続いて、本発明の実施例では、上記画像処理ソフト及び方法を用いて得た2値化画像に対して、カウント機能によって50μm四方の領域内に存在し、かつ、2値化画像の枠線に接点を持たないドメイン6bの総数に対して、ドメイン6b同士が接続せずに孤立しているドメイン6bの個数パーセントKを算出した。その際、図2のように、複数のドメイン6bがマトリックス6a中に分散されて、ドメイン6b同士が接続せずに独立した状態で存在する形態を示し、他方で、マトリックス6aは画像内で連通している状態であるドメイン群を確認した。
Next, in the embodiment of the present invention, the percentage K of the number of
最後に、本発明の実施例では、海島構造の有無の判定を以下のようにして行った。すなわち、第2導電層を長手方向に均等に5等分し、周方向に均等に4等分して得られた領域のそれぞれから任意に1点ずつ、合計20点から当該切片を作製して上記測定を行った。そうして得た算術平均値K(個数%)が80以上の場合に、海島構造が「有」、算術平均値K(個数%)が80未満場合に海島構造が「無」と評価した。 Finally, in the examples of the present invention, the presence or absence of a sea-island structure was determined as follows. That is, the second conductive layer was divided equally into 5 equal parts in the longitudinal direction and 4 equal parts in the circumferential direction, and slices were prepared at random points from each of the obtained regions, for a total of 20 points, and the above measurements were performed. If the arithmetic mean value K (number %) obtained in this way was 80 or more, the sea-island structure was evaluated as "present," and if the arithmetic mean value K (number %) was less than 80, the sea-island structure was evaluated as "absent."
<ドメインの体積抵抗率ρDの測定方法>
ドメインの体積抵抗率ρDは、第2導電層を薄片化した後、微小探針によって計測することができる。薄片化する手段としては、例えば、鋭利なカミソリや、ミクロトーム、収束イオンビーム法(FIB)などが挙げられる。
<Method of measuring volume resistivity ρD of domain>
The volume resistivity ρD of the domain can be measured by a microprobe after slicing the second conductive layer, for example, by a sharp razor, a microtome, or a focused ion beam (FIB) method.
薄片の作製に関しては、マトリックスの影響を排除し、ドメインのみの体積抵抗率を計測する必要があるため、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などであらかじめ計測したドメイン間距離よりも小さい膜厚の薄片を作成する必要がある。したがって、薄片化の手段としては、ミクロトームのような非常に薄いサンプルを作成できる手段が好ましい。 When preparing the thin sections, it is necessary to eliminate the effects of the matrix and measure the volume resistivity of only the domains, so it is necessary to prepare thin sections with a thickness smaller than the interdomain distance previously measured using a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscope (TEM). Therefore, the preferred method of thinning is to use a method that can produce very thin samples, such as a microtome.
体積抵抗率の測定は、まず、当該薄片の片面を接地した後に、薄片中のマトリックスとドメインの場所を特定する。これらの場所の特定は、走査型プローブ顕微鏡(SPM)や原子間力顕微鏡(AFM)など、マトリックスとドメインの体積抵抗率あるいは硬度の分布を計測できる手段によって行うことができる。次いで、当該マトリックスに探針を接触させ、1[V]のDC電圧を5秒間印加しての接地電流値の5秒間の算術平均値を測定し、その測定値で印加電圧を除することで電気抵抗値を算出する。最後に薄片の膜厚を用いて、抵抗値を体積抵抗率に変換すればよい。このとき、SPMやAFMのような形状測定も可能な手段は、抵抗値と同時に当該薄片の膜厚も計測できるため、好適である。 To measure the volume resistivity, first, one side of the flake is grounded, and then the locations of the matrix and domain in the flake are identified. These locations can be identified using a means capable of measuring the volume resistivity or hardness distribution of the matrix and domain, such as a scanning probe microscope (SPM) or an atomic force microscope (AFM). Next, a probe is brought into contact with the matrix, and a DC voltage of 1 [V] is applied for 5 seconds to measure the arithmetic average of the ground current value for 5 seconds, and the electrical resistance value is calculated by dividing the applied voltage by the measured value. Finally, the resistance value can be converted to volume resistivity using the film thickness of the flake. In this case, a means capable of shape measurement, such as an SPM or AFM, is preferable because it can measure the film thickness of the flake at the same time as the resistance value.
円柱状の帯電部材におけるρDの測定は、第2導電層を周方向に4分割、長手方向に5分割した領域のそれぞれから各1つずつ薄片サンプルを切り出し、上記の測定値を得た後に、合計20サンプルの体積抵抗率の算術平均値を算出することによって行なうことができる。 The measurement of ρD in a cylindrical charging member can be carried out by cutting out one thin sample from each of the regions obtained by dividing the second conductive layer into four in the circumferential direction and five in the longitudinal direction, obtaining the above-mentioned measured values, and then calculating the arithmetic average value of the volume resistivities of a total of 20 samples.
実施例では、第2導電層から、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ製)を用いて、切削温度-100℃にて、1μmの厚みの超薄切片を切り出した。長薄切片の切り出しに際しては、放電のために電荷が輸送される方向を踏まえ、帯電部材の長手方向と垂直な断面の方向とした。 In the embodiment, ultra-thin slices with a thickness of 1 μm were cut from the second conductive layer using a microtome (product name: Leica EM FCS, manufactured by Leica Microsystems) at a cutting temperature of -100°C. When cutting the long thin slices, the direction of the cross section was set perpendicular to the longitudinal direction of the charged member, taking into account the direction in which the charge is transported for discharge.
次に、実施例では、温度23℃、相対湿度50%の環境において、当該超薄切片を金属プレート上に設置し、金属プレートに直接接触している箇所の中を選び、ドメインに該当する箇所を走査型プローブ顕微鏡(SPM)(商品名:Q-Scope250、Quesant Instrument Corporation製)のカンチレバーを接触させ、5秒間、カンチレバーに1Vの電圧を印加し、電流値を測定し、5秒間の算術平均値を算出した。 Next, in the embodiment, in an environment with a temperature of 23°C and a relative humidity of 50%, the ultrathin slice was placed on a metal plate, and a portion of the slice that was in direct contact with the metal plate was selected. The portion that corresponded to the domain was brought into contact with the cantilever of a scanning probe microscope (SPM) (product name: Q-Scope 250, manufactured by Quesant Instrument Corporation), and a voltage of 1 V was applied to the cantilever for 5 seconds, the current value was measured, and the arithmetic average value for the 5 seconds was calculated.
続いて、本発明の実施例では、当該SPMで当該測定切片の表面形状を観察して、得られる高さプロファイルから測定箇所の厚さを算出した。更に、表面形状観察結果から、カンチレバーの接触部の凹部面積を算出した。当該厚さと当該凹部面積とから体積抵抗率を算出した。 Next, in the embodiment of the present invention, the surface shape of the measurement piece was observed with the SPM, and the thickness of the measurement point was calculated from the obtained height profile. Furthermore, the recess area of the contact part of the cantilever was calculated from the surface shape observation results. The volume resistivity was calculated from the thickness and the recess area.
最後に、本発明の実施例では、第2導電層を長手方向に5等分し、周方向に4等分して得られたそれぞれの領域内から任意に1点ずつ、合計20点の当該切片を作製して上記測定を行った。その平均値を、ドメインの体積抵抗率ρDとした。
なお、本発明の実施例では、上記SPMをコンタクトモードで走査した。
Finally, in the embodiment of the present invention, the second conductive layer was divided into 5 equal parts in the longitudinal direction and 4 equal parts in the circumferential direction, and one piece was randomly prepared from each of the obtained regions, totaling 20 pieces, and the above measurement was performed on the slices. The average value was determined as the volume resistivity ρD of the domain.
In the embodiment of the present invention, the SPM was used for scanning in contact mode.
<マトリックスの体積抵抗率のρM測定方法>
マトリックスの体積抵抗率ρMの測定は、前記<ドメインの体積抵抗率ρDの測定方法>に対して、測定箇所をマトリックスに相当する場所に変更し、電流値の測定の際の印加電圧を50Vに変更した以外は同様の方法で実施すればよい。
<Method for measuring volume resistivity ρM of matrix>
The volume resistivity ρM of the matrix may be measured in the same manner as in the <Method of measuring the volume resistivity ρD of the domain>, except that the measurement location is changed to a location corresponding to the matrix, and the applied voltage during measurement of the current value is changed to 50 V.
本発明の実施例では、前記<ドメインの体積抵抗率ρDの測定方法>における本発明の実施例での方法に対して、測定箇所をマトリックスに相当する場所に変更し、電流値の測定の際の印加電圧を50Vに変更した以外は同様の方法で実施した。 In the examples of the present invention, the same method as in the example of the present invention in the above <Method of measuring volume resistivity ρD of domain> was used, except that the measurement location was changed to a location corresponding to the matrix, and the applied voltage during measurement of the current value was changed to 50 V.
<SP値の測定方法>
SP値は、SP値が既知の材料を用いて検量線を作成することで、精度良く算出することが可能である。この既知のSP値は、材料メーカーのカタログ値を用いることもできる。例えば、NBR及びSBRは、分子量に依存せず、アクリロニトリル及びスチレンの含有比率でSP値がほぼ決定される。したがって、マトリックス及びドメインを構成するゴムに対して熱分解ガスクロマトグラフィー(Py-GC)及び固体NMR等の分析手法を用いることで、アクリロニトリルまたはスチレンの含有比率を解析し、SP値が既知の材料から得た検量線と合わせて、SP値を算出することができる。また、イソプレンゴムは、1,2-ポリイソプレン、1,3-ポリイソプレン、3,4-ポリイソプレン、及びcis-1,4-ポリイソプレン、trans-1,4-ポリイソプレンなどの、異性体構造でSP値が決定される。したがって、SBR及びNBRと同様にPy-GC及び固体NMR等で異性体含有比率を解析し、SP値が既知の材料から得た検量線と合わせて、SP値を算出することができる。SP値が既知の材料のSP値は、Hansen球法で求めたものである。
<Method of Measuring SP Value>
The SP value can be calculated with high accuracy by creating a calibration curve using a material with a known SP value. The known SP value can also be a catalog value of the material manufacturer. For example, the SP value of NBR and SBR is determined almost entirely by the content ratio of acrylonitrile and styrene, regardless of the molecular weight. Therefore, by using analytical techniques such as pyrolysis gas chromatography (Py-GC) and solid-state NMR for the rubber constituting the matrix and domain, the content ratio of acrylonitrile or styrene can be analyzed, and the SP value can be calculated by combining the analytical curve obtained from a material with a known SP value. In addition, the SP value of isoprene rubber is determined by the isomeric structure of 1,2-polyisoprene, 1,3-polyisoprene, 3,4-polyisoprene, cis-1,4-polyisoprene, trans-1,4-polyisoprene, etc. Therefore, the SP value can be calculated by analyzing the isomer content ratio by Py-GC, solid-state NMR, etc., in the same manner as for SBR and NBR, and combining it with a calibration curve obtained from a material with a known SP value. The SP value of a material with a known SP value is determined by the Hansen ball method.
[プロセスカートリッジ、電子写真装置]
本発明のプロセスカートリッジは、これまで述べてきた電子写真感光体と帯電部材とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とする。なお、本発明のプロセスカートリッジは、現像手段、転写手段及びクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段を一体に支持していても良い。
[Process Cartridge, Electrophotographic Apparatus]
The process cartridge of the present invention is characterized in that it integrally supports the electrophotographic photosensitive member and the charging member described above and is detachably mountable to the main body of the electrophotographic apparatus. The process cartridge of the present invention may also integrally support at least one means selected from the group consisting of a developing means, a transfer means and a cleaning means.
また、本発明の電子写真装置は、これまで述べてきた電子写真感光体と帯電部材に加え、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする。 The electrophotographic apparatus of the present invention is characterized by having an exposure means, a development means, and a transfer means in addition to the electrophotographic photoreceptor and charging member described above.
本発明のプロセスカートリッジが有する感光体と帯電部材は、感光体のfOPC[Hz]と帯電部材のfC[Hz]の関係fOPC/fCが下記式(D3)または下記式(D4)を満たすことが好ましい。
30≦fOPC/fC≦3,000 式(D3)
0.0003≦fOPC/fC≦0.03 式(D4)
The photoconductor and charging member of the process cartridge of the present invention preferably have a relationship f OPC /f C between f OPC [Hz] of the photoconductor and f C [Hz] of the charging member that satisfies the following formula (D3) or the following formula (D4).
30≦f OPC /f C ≦3,000 Formula (D3)
0.0003≦f OPC /f C ≦0.03 Formula (D4)
更に、横走りを感光体と帯電部材の電気抵抗のバランスを取って抑制する観点から、fOPC/10[Hz]における前記最下層の単位面積当たりのインピーダンスzOPC[Ω・cm2]と、fC/10[Hz]における前記帯電部材の単位面積当たりのインピーダンスzC[Ω・cm2]が、下記式(D5)の関係を満たすことが好ましい。
(zOPC×zC)≧1.0×106 式(D5)
Furthermore, from the viewpoint of suppressing lateral movement by balancing the electrical resistance of the photosensitive member and the charging member, it is preferable that the impedance per unit area z OPC [Ω·cm 2 ] of the bottom layer at f OPC /10 [Hz] and the impedance per unit area z C [Ω·cm 2 ] of the charging member at f C /10 [Hz] satisfy the relationship of the following formula (D5).
(z OPC ×z C )≧1.0×10 Formula 6 (D5)
図1に、電子写真感光体と帯電部材とを備えたプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成の一例を示す。 Figure 1 shows an example of the schematic configuration of an electrophotographic device having a process cartridge equipped with an electrophotographic photosensitive member and a charging member.
円筒状の電子写真感光体1は、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。電子写真感光体1の表面は、帯電部材3により、正または負の所定電位に帯電される。なお、図1に示す通り、本発明の帯電部材はローラ型帯電部材によるローラ帯電方式である。帯電された電子写真感光体1の表面には、露光手段(不図示)から露光光4が照射され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成された静電潜像は、現像手段5内に収容されたトナーで現像され、電子写真感光体1の表面にはトナー像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成されたトナー像は、転写手段6により、転写材7に転写される。トナー像が転写された転写材7は、定着手段8へ搬送され、トナー像の定着処理を受け、電子写真装置の外へプリントアウトされる。電子写真装置は、転写後の電子写真感光体1の表面に残ったトナーなどの付着物を除去するための、クリーニング手段9を有していてもよい。また、クリーニング手段を別途設けず、付着物を現像手段などで除去する、所謂、クリーナーレスシステムを用いてもよい。電子写真装置は、電子写真感光体1の表面を、前露光手段(不図示)からの前露光光10により除電処理する除電機構を有していてもよい。また、本発明のプロセスカートリッジ11を電子写真装置本体に着脱するために、レールなどの案内手段12を設けてもよい。
A cylindrical electrophotographic photoreceptor 1 is rotated around an
電子写真感光体は、レーザビームプリンター、LEDプリンター、複写機、ファクシミリ、及び、これらの複合機などに用いることができる。 Electrophotographic photoreceptors can be used in laser beam printers, LED printers, copiers, facsimiles, and combination machines of these.
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。 The present invention will be described in more detail below using examples and comparative examples. The present invention is not limited in any way by the following examples, so long as the gist of the invention is not exceeded. In the following description of the examples, "parts" are by weight unless otherwise specified.
実施例及び比較例の電子写真感光体の各層の膜厚は、電荷発生層を除き、渦電流式膜厚計(商品名:Fischerscope、フィッシャーインスツルメント製)を用いる方法、または単位面積当たりの質量から比重換算する方法で求めた。電荷発生層の膜厚は、感光体の表面に分光濃度計(商品名:X-Rite504/508、X-Rite製)を押し当てて測定したマクベス濃度値と断面SEM画像観察による膜厚測定値から予め取得した校正曲線を用いて、感光体のマクベス濃度値を換算することで測定した。 The thickness of each layer of the electrophotographic photoreceptor in the examples and comparative examples, except for the charge generation layer, was measured using an eddy current film thickness meter (product name: Fischerscope, manufactured by Fisher Instruments) or by converting the specific gravity from the mass per unit area. The film thickness of the charge generation layer was measured by converting the Macbeth density value of the photoreceptor using a calibration curve previously obtained from the Macbeth density value measured by pressing a spectrodensitometer (product name: X-Rite 504/508, manufactured by X-Rite) against the surface of the photoreceptor and the film thickness measurement value obtained by observing a cross-sectional SEM image.
<電子写真感光体の製造>
以下の方法で第1支持体、第1導電層、下引き層、電荷発生層、及び電荷輸送層を作製し、電子写真感光体を製造した。製造した感光体における、表面処理層、第1導電層、及び下引き層の組み合わせを表1に示す。
<Production of Electrophotographic Photoreceptor>
The first support, the first conductive layer, the undercoat layer, the charge generating layer, and the charge transport layer were prepared by the following method to manufacture an electrophotographic photoreceptor. The combination of the surface treatment layer, the first conductive layer, and the undercoat layer in the manufactured photoreceptor is shown in Table 1.
<第1支持体の作製>
熱間押し出しにより、直径φ24mm、長さ257mmのアルミニウムシリンダー(JIS-A3003、アルミニウム合金)を得た。必要に応じて、後述の方法で表面処理層を作製し、第1支持体を得た。
<Preparation of first support>
An aluminum cylinder (JIS-A3003, aluminum alloy) having a diameter of φ24 mm and a length of 257 mm was obtained by hot extrusion. If necessary, a surface treatment layer was formed by the method described later to obtain a first support.
(表面処理層1の作製)
第1支持体に対し、ダイヤモンド焼結バイトを用いて切削加工を行った。
洗浄工程としてこのシリンダ-を脱脂処理、2wt%水酸化ナトリウム溶液で1分間エッチング処理、中和処理、更に純水洗浄を順に行った。
次に、14wt%硫酸溶液中、直流電圧20Vにて10分間の陽極酸化を行い、シリンダ-表面に陽極酸化膜を形成した。次に、水洗後、0.8wt%酢酸ニッケル溶液に温度72℃で15分間浸漬して封孔処理を行った。更に純水洗浄、乾燥処理を行い、表面処理層1を得た。
(Preparation of Surface Treatment Layer 1)
The first support was subjected to cutting using a sintered diamond cutting tool.
In the cleaning process, the cylinder was degreased, etched with a 2 wt % sodium hydroxide solution for 1 minute, neutralized, and then washed with pure water, in that order.
Next, anodization was performed for 10 minutes in a 14 wt % sulfuric acid solution at a DC voltage of 20 V to form an anodized film on the cylinder surface. Next, after washing with water, the cylinder was immersed in a 0.8 wt % nickel acetate solution at a temperature of 72° C. for 15 minutes to perform a sealing treatment. Further, it was washed with pure water and dried to obtain a surface treatment layer 1.
(表面処理層2の作製)
第1支持体に対し、ダイヤモンド焼結バイトを用いて切削加工を行った。
洗浄工程としてこのシリンダ-を脱脂処理、2wt%水酸化ナトリウム溶液で1分間エッチング処理、中和処理、更に純水洗浄を順に行った。
次に、10wt%硫酸溶液中、直流電圧15Vにて20分間の陽極酸化を行い、シリンダ-表面に陽極酸化膜を形成した。次に、水洗後、1wt%酢酸ニッケル溶液に温度80℃で15分間浸漬して封孔処理を行った。更に純水洗浄、乾燥処理を行い、表面処理層2を得た。
(Preparation of Surface Treatment Layer 2)
The first support was subjected to cutting using a sintered diamond cutting tool.
In the cleaning process, the cylinder was degreased, etched with a 2 wt % sodium hydroxide solution for 1 minute, neutralized, and then washed with pure water, in that order.
Next, anodization was performed for 20 minutes in a 10 wt % sulfuric acid solution at a DC voltage of 15 V to form an anodized film on the cylinder surface. After washing with water, the cylinder was immersed in a 1 wt % nickel acetate solution at a temperature of 80° C. for 15 minutes to perform a sealing treatment. Further, it was washed with pure water and dried to obtain a
(表面処理層3の作製)
表面処理層2の作製で陽極酸化を30秒に変更したこと以外は表面処理層2と同様にして、表面処理層3を得た。
(Preparation of Surface Treatment Layer 3)
A
(表面処理層4の作製)
表面処理層2の作製で陽極酸化を20秒に変更したこと以外は表面処理層2と同様にして、表面処理層4を得た。
(Preparation of Surface Treatment Layer 4)
A surface treatment layer 4 was obtained in the same manner as in the preparation of the
(表面処理層5の作製)
表面処理層2の作製で陽極酸化を10秒に変更したこと以外は表面処理層2と同様にして、表面処理層5を得た。
(Preparation of Surface Treatment Layer 5)
A
<第1導電層の作製>
(導電層1-1)
酸化スズで被覆されている硫酸バリウム粒子(商品名:パストランPC1、三井金属鉱業製)60部、酸化チタン粒子(商品名:TITANIX JR、テイカ製)15部、レゾール型フェノール樹脂(商品名:フェノライト J-325、DIC製、固形分70質量%)43部、シリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レ・ダウコーニング製)0.015部、シリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)3.6部、2-メトキシ-1-プロパノール50部、及び、メタノール50部をボールミルに入れ、20時間分散処理して、第1導電層用塗布液1を調製した。第1導電層用塗布液1を上述の第1支持体上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度145℃で1時間加熱し硬化させることにより、膜厚が25μmの導電層1-1を形成した。
<Preparation of First Conductive Layer>
(Conductive Layer 1-1)
60 parts of barium sulfate particles coated with tin oxide (trade name: PASTRAN PC1, manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.), 15 parts of titanium oxide particles (trade name: TITANIX JR, manufactured by Teika Co., Ltd.), 43 parts of resol-type phenolic resin (trade name: Phenolite J-325, manufactured by DIC, solid content 70% by mass), 0.015 parts of silicone oil (trade name: SH28PA, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.), 3.6 parts of silicone resin particles (trade name: Tospearl 120, manufactured by Momentive Performance Materials Japan LLC), 50 parts of 2-methoxy-1-propanol, and 50 parts of methanol were placed in a ball mill and dispersed for 20 hours to prepare a first conductive layer coating liquid 1. The first conductive layer coating liquid 1 was dip-coated on the above-mentioned first support to form a coating film, and the coating film was heated at a temperature of 145 ° C. for 1 hour to harden, thereby forming a conductive layer 1-1 having a film thickness of 25 μm.
(導電層1-2)
酸化亜鉛粒子(平均一次粒径:50nm、比表面積:19m2/g、粉体抵抗:4.7×106Ω・cm、テイカ製)100部をトルエン500部に撹拌しながら混合した。これに表面処理剤としてN-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン(商品名:KBM602、信越化学製)1.25部を添加し、4時間攪拌しながら混合した。その後、トルエンを減圧留去して、温度130℃で4時間乾燥させることによって、表面処理された酸化亜鉛粒子を得た。
(Conductive Layer 1-2)
100 parts of zinc oxide particles (average primary particle size: 50 nm, specific surface area: 19 m 2 /g, powder resistance: 4.7×10 6 Ω·cm, manufactured by Teica) were mixed with 500 parts of toluene while stirring. 1.25 parts of N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane (product name: KBM602, manufactured by Shin-Etsu Chemical) was added as a surface treatment agent, and the mixture was mixed while stirring for 4 hours. Thereafter, the toluene was distilled off under reduced pressure, and the mixture was dried at a temperature of 130° C. for 4 hours to obtain surface-treated zinc oxide particles.
酸化チタン粒子(商品名:JR-405、テイカ(株)製、平均一次粒子径:210nm)100部をトルエン500部と攪拌混合し、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン0.75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、温度120℃で3時間焼き付けを行い、表面処理された酸化チタン粒子を得た。 100 parts of titanium oxide particles (product name: JR-405, manufactured by Teika Co., Ltd., average primary particle size: 210 nm) were mixed with 500 parts of toluene and stirred, and 0.75 parts of N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane was added and stirred for 2 hours. After that, the toluene was removed by vacuum distillation, and the mixture was baked at a temperature of 120°C for 3 hours to obtain surface-treated titanium oxide particles.
(導電層1-3)
金属酸化物粒子としての酸素欠損型酸化スズ(SnO2)が被覆されている酸化チタン(TiO2)粒子214部、結着材料としてのフェノール樹脂(フェノール樹脂のモノマー/オリゴマー)(商品名:プライオーフェンJ-325、大日本インキ化学工業(株)製、樹脂固形分:60質量%)132部、及び、溶剤としての1-メトキシ-2-プロパノール98部を、直径0.8mmのガラスビーズ450部を用いたサンドミルに入れ、回転数:2000rpm、分散処理時間:4.5時間、冷却水の設定温度:温度18℃の条件で分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュ(目開き:150μm)でガラスビーズを取り除いた。ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して10質量%になるように、表面粗し付与材としてのシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製、平均粒径2μm)を分散液に添加した。また、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して0.01質量%になるように、レベリング剤としてのシリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レ・ダウコーニング(株)製)を分散液に添加して撹拌することによって、第1導電層用塗布液3を調製した。この第1導電層用塗布液3を第1支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を温度150℃で30分間乾燥・熱硬化させることによって、膜厚が30μmの導電層1-3を形成した。
(Conductive Layer 1-3)
214 parts of titanium oxide (TiO 2 ) particles coated with oxygen-deficient tin oxide (SnO 2 ) as metal oxide particles, 132 parts of phenol resin (phenol resin monomer/oligomer) as a binder material (product name: Plyofen J-325, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., resin solids content: 60% by mass), and 98 parts of 1-methoxy-2-propanol as a solvent were placed in a sand mill using 450 parts of glass beads with a diameter of 0.8 mm, and dispersion treatment was carried out under the conditions of rotation speed: 2000 rpm, dispersion treatment time: 4.5 hours, and cooling water temperature setting: 18° C. to obtain a dispersion. The glass beads were removed from this dispersion using a mesh (mesh size: 150 μm). Silicone resin particles (trade name: Tospearl 120, manufactured by Momentive Performance Materials, Inc., average particle size: 2 μm) as a surface roughening agent were added to the dispersion so as to be 10% by mass relative to the total mass of the metal oxide particles and the binding material in the dispersion after removing the glass beads. In addition, silicone oil (trade name: SH28PA, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) as a leveling agent was added to the dispersion so as to be 0.01% by mass relative to the total mass of the metal oxide particles and the binding material in the dispersion and stirred to prepare a first conductive
(導電層1-4)
芯材のアナターゼ型二酸化チタンは公知の硫酸法で製造することができる。即ち、硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させメタチタン酸スラリーを作製し、該メタチタン酸スラリーを脱水焼成して得られる。
(Conductive Layers 1-4)
The anatase type titanium dioxide core material can be produced by the known sulfuric acid method, in which a solution containing titanium sulfate and titanyl sulfate is heated and hydrolyzed to produce a metatitanic acid slurry, which is then dehydrated and fired.
芯材粒子として、平均一次粒径が200nmのアナターゼ型酸化チタン粒子を使用した。チタンをTiO2換算で33.7部、ニオブをNb2O5換算で2.9部含有するチタンニオブ硫酸溶液を調製した。芯材粒子100部を純水に分散して1000部の懸濁液とし、温度60℃に加温した。チタンニオブ硫酸溶液と10mol/L水酸化ナトリウムとを懸濁液のpHが2~3になるように3時間かけて滴下した。全量滴下後、pHを中性付近に調整し、凝集剤を添加して固形分を沈降させた。上澄みを除去し、ろ過及び洗浄し、温度110℃で乾燥し、凝集剤由来の有機物をC換算で0.1wt%含有する中間体を得た。この中間体を窒素中温度750℃で1時間焼成を行った後、空気中温度450℃で焼成して、酸化チタン粒子1を作製した。得られた粒子は前述の走査電子顕微鏡を用いた粒径測定方法において、平均粒径(平均一次粒径)220nmであった。 As the core particles, anatase type titanium oxide particles with an average primary particle size of 200 nm were used. A titanium niobium sulfate solution containing 33.7 parts of titanium in terms of TiO2 and 2.9 parts of niobium in terms of Nb2O5 was prepared. 100 parts of the core particles were dispersed in pure water to prepare a suspension of 1000 parts, which was then heated to a temperature of 60°C. The titanium niobium sulfate solution and 10 mol/L sodium hydroxide were dropped over 3 hours so that the pH of the suspension was 2 to 3. After the entire amount was dropped, the pH was adjusted to near neutral, and a flocculant was added to allow the solids to settle. The supernatant was removed, filtered and washed, and dried at a temperature of 110°C to obtain an intermediate containing 0.1 wt% of organic matter derived from the flocculant in terms of C. This intermediate was fired in nitrogen at a temperature of 750°C for 1 hour, and then fired in air at a temperature of 450°C to produce titanium oxide particles 1. The obtained particles had an average particle size (average primary particle size) of 220 nm as determined by the particle size measurement method using a scanning electron microscope described above.
次に、結着材料としてのフェノール樹脂(フェノール樹脂のモノマー/オリゴマー)(商品名:プライオーフェンJ-325、DIC製、樹脂固形分:60%、硬化後の密度:1.3g/cm3)80部を、溶剤としての1-メトキシ-2-プロパノール60部に溶解させて溶液を得た。
この溶液に金属酸化物粒子1を100部加え、これを分散媒体として平均粒径1.0mmのガラスビーズ200部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で2時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。ガラスビーズを取り除いた後の分散液を、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過した。加圧ろ過後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.015部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:KMP-590、信越化学工業製、平均粒径:2μm、密度:1.3g/cm3)15部を添加して攪拌することによって、第1導電層用塗布液4を調製した。この第1導電層用塗布液4を上述の第1支持体上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度145℃で1時間加熱し硬化させることにより、膜厚が25μmの導電層1-4を形成した。
Next, 80 parts of a phenolic resin (phenolic resin monomer/oligomer) (product name: Plyofen J-325, manufactured by DIC, resin solid content: 60%, density after curing: 1.3 g/cm 3 ) serving as a binder material was dissolved in 60 parts of 1-methoxy-2-propanol serving as a solvent to obtain a solution.
100 parts of metal oxide particles 1 were added to this solution, and the solution was placed in a vertical sand mill using 200 parts of glass beads with an average particle size of 1.0 mm as a dispersion medium, and dispersion treatment was performed for 2 hours under conditions of a dispersion temperature of 23±3° C. and a rotation speed of 1500 rpm (circumferential speed of 5.5 m/s) to obtain a dispersion. The glass beads were removed from this dispersion using a mesh. The dispersion after removing the glass beads was pressure-filtered using PTFE filter paper (trade name: PF060, manufactured by Advantec Toyo). 0.015 parts of silicone oil (trade name: SH28 PAINT ADDITIVE, manufactured by Dow Corning Toray) as a leveling agent and 15 parts of silicone resin particles (trade name: KMP-590, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., average particle size: 2 μm, density: 1.3 g/cm 3 ) as a surface roughness imparting material were added to the dispersion after pressure filtration, and the mixture was stirred to prepare a first conductive layer coating liquid 4. This first conductive layer coating liquid 4 was dip-coated onto the above-mentioned first support to form a coating film, and the coating film was heated at a temperature of 145° C. for 1 hour to be cured, thereby forming a conductive layer 1-4 having a film thickness of 25 μm.
<下引き層の作製>
(下引き層1)
N-メトキシメチル化ナイロン6(商品名:トレジンEF-30T、ナガセケムテックス製)25部をメタノール/n-ブタノール=2/1混合溶液480部に溶解(温度65℃での加熱溶解)させて下溶液を調製した。その後、溶液をメンブランフィルター(商品名:FP-022、孔径:0.22μm、住友電気工業製)で濾過して、下引き層用塗布液1を調製した。この下引き層用塗布液1を第1支持体または第1導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚が0.8μmの下引き層1を形成した。
<Preparation of Undercoat Layer>
(Undercoat layer 1)
An undercoat solution was prepared by dissolving 25 parts of N-methoxymethylated nylon 6 (trade name: Toresin EF-30T, manufactured by Nagase Chemtex) in 480 parts of a 2/1 mixed solution of methanol/n-butanol (heat dissolution at a temperature of 65° C.). The solution was then filtered through a membrane filter (trade name: FP-022, pore size: 0.22 μm, manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) to prepare undercoat layer coating solution 1. This undercoat layer coating solution 1 was dip-coated onto the first support or the first conductive layer, and the resulting coating film was dried to form an undercoat layer 1 having a film thickness of 0.8 μm.
(下引き層2)
ルチル型酸化チタン粒子(平均一次粒径:50nm、テイカ製)100部をトルエン500部と攪拌混合し、式(A3)で示される化合物として、n=1、R1がメチル基であるエチルトリメトキシシラン3.0部を添加し、8時間攪拌した。その後、トルエンを減圧蒸留にて留去し、温度120℃で3時間乾燥させることによって、エチルトリメトキシシランで表面処理されたルチル型酸化チタン粒子を得た。
100 parts of rutile-type titanium oxide particles (average primary particle size: 50 nm, manufactured by Teika) were mixed with 500 parts of toluene by stirring, and 3.0 parts of ethyltrimethoxysilane, a compound represented by formula (A3) in which n=1 and R 1 is a methyl group, was added and stirred for 8 hours. Thereafter, the toluene was distilled off under reduced pressure, and the mixture was dried at a temperature of 120° C. for 3 hours to obtain rutile-type titanium oxide particles surface-treated with ethyltrimethoxysilane.
<電荷発生層>
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角2θの27.2±0.3°に強いピークを有する結晶形のチタニルフタロシアニン結晶(電荷発生物質)10部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX-1、積水化学工業製)5部及びシクロヘキサノン250部を、直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、分散処理時間:3時間の条件で分散処理を行い、次に、酢酸エチル250部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を第1支持体上または第1導電層上または下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を温度100℃で10分間乾燥させることによって、マクベス濃度値が0.95の電荷発生層を形成した。
<Charge Generation Layer>
10 parts of titanyl phthalocyanine crystals (charge generating material) having a strong peak at 27.2±0.3° of Bragg angle 2θ in CuKα characteristic X-ray diffraction, 5 parts of polyvinyl butyral (product name: S-LEC BX-1, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 250 parts of cyclohexanone were placed in a sand mill using glass beads with a diameter of 0.8 mm, and dispersed under the condition of dispersion treatment time: 3 hours, and then 250 parts of ethyl acetate were added to prepare a coating liquid for a charge generating layer. This coating liquid for a charge generating layer was dip-coated on the first support, the first conductive layer or the undercoat layer, and the resulting coating film was dried at a temperature of 100° C. for 10 minutes to form a charge generating layer with a Macbeth concentration value of 0.95.
<電荷輸送層>
式(A4)で表される電荷輸送物質を90部、バインダー樹脂として式(A5)の繰り返し単位を持つポリアリレート樹脂を100部、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:KF-96、信越シリコーン社製)0.05部をテトラヒドロフラン480部とトルエン120部の混合溶媒に混合し、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を、電荷発生層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を温度140℃で30分間乾燥させることによって、膜厚が20μmの電荷輸送層を形成した。
A coating liquid for a charge transport layer was prepared by mixing 90 parts of the charge transport material represented by formula (A4), 100 parts of a polyarylate resin having a repeating unit represented by formula (A5) as a binder resin, and 0.05 parts of silicone oil (trade name: KF-96, manufactured by Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.) as a leveling agent in a mixed solvent of 480 parts of tetrahydrofuran and 120 parts of toluene. The coating liquid for a charge transport layer was dip-coated on the charge generating layer, and the resulting coating was dried at a temperature of 140° C. for 30 minutes to form a charge transport layer having a thickness of 20 μm.
[ドメイン形成用未加硫ゴム混合物(CMB)の製造]
<CMB1の製造例>
原料ゴムとしてブチルゴム(商品名:JSR Butyl 065、JSR株式会社製)100部、電子導電剤としてカーボンブラック(商品名:トーカブラック♯5500、東海カーボン製)60部、加硫促進剤として酸化亜鉛(商品名:酸化亜鉛2種、堺化学工業株式会社製)5部、加工助剤としてステアリン酸亜鉛(商品名:SZ-2000、堺化学工業株式会社製)2部を、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6-15MDX、トーシン製)を用いて混合し、CMB1を製造した。混合条件は、充填率70vol%、ブレード回転数30rpm、20分間とした。
[Production of unvulcanized rubber mixture for domain formation (CMB)]
<Production Example of CMB1>
100 parts of butyl rubber (trade name: JSR Butyl 065, manufactured by JSR Corporation) as raw rubber, 60 parts of carbon black (trade name: Toka Black #5500, manufactured by Tokai Carbon) as an electronic conductive agent, 5 parts of zinc oxide (trade name:
このとき、原材料ゴムのSP値とムーニー粘度、及び、CMB1のムーニー粘度を前述の方法で測定した。その結果を、CMB1の各材料構成と共に表2に示す。
なお、表2中の原材料ゴム種の材料略称については表4に、電子導電剤の材料略称については表5に示す。
なお、表2中の「質量部」は原材料ゴム種100部に対する電子導電剤の質量部を意味する。
At this time, the SP value and Mooney viscosity of the raw rubber and the Mooney viscosity of CMB1 were measured by the above-mentioned method. The results are shown in Table 2 together with the composition of each material of CMB1.
The abbreviations for the raw material rubbers in Table 2 are shown in Table 4, and the abbreviations for the electronic conductive agents are shown in Table 5.
In Table 2, "parts by mass" refers to parts by mass of the electronic conductive agent relative to 100 parts of the raw rubber material.
<CMB2~8の製造例>
CMB1の製造例において、原材料ゴム種と電子導電剤を表2に示すように変更したこと以外はCMB1の製造例と同様にして、CMB2~8を製造した。
また、CMB1と同様にして、CMB2~8の原材料ゴムのSP値とムーニー粘度、及び、CMB2~8のムーニー粘度を測定した。その結果を、CMB2~8の各材料構成と共に表2に示す。また、表2中の原材料ゴム種の材料略称については表4に、電子導電剤の材料略称については表5に示す。
<Production Examples of CMB2 to 8>
CMB2 to 8 were produced in the same manner as in the production example of CMB1, except that the raw material rubber type and the electronic conductive agent were changed as shown in Table 2.
Similarly to CMB1, the SP value and Mooney viscosity of the raw rubbers of CMB2 to 8, and the Mooney viscosity of CMB2 to 8 were measured. The results are shown in Table 2 together with the material configurations of CMB2 to 8. The material abbreviations of the raw rubber types in Table 2 are shown in Table 4, and the material abbreviations of the electronic conductive agents are shown in Table 5.
[マトリックス形成用ゴム混合物(MRC)の製造]
<MRC1の製造例>
原料ゴムとしてスチレンブタジエンゴム(商品名:T1000、旭化成製)100部、充填剤として炭酸カルシウム(商品名:ナノックス#30、丸尾カルシウム株式会社製)70部、加硫促進剤として酸化亜鉛(商品名:酸化亜鉛2種、堺化学工業株式会社製)7部、加工助剤としてステアリン酸亜鉛(商品名:SZ-2000、堺化学工業株式会社製)2.8部を、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6-15MDX、トーシン製)を用いて混合し、MRC1を製造した。混合条件は、充填率70vol%、ブレード回転数30rpm、16分間とした。
[Production of matrix-forming rubber mixture (MRC)]
<Production Example of MRC1>
100 parts of styrene butadiene rubber (trade name: T1000, manufactured by Asahi Kasei) as raw rubber, 70 parts of calcium carbonate (trade name: Nanox #30, manufactured by Maruo Calcium Co., Ltd.) as filler, 7 parts of zinc oxide (trade name:
このとき、原材料ゴムのSP値とムーニー粘度、及び、MRC1のムーニー粘度を前述の方法で測定した。その結果を、MRC1の各材料構成と共に表3に示す。
なお、表3中の「質量部」は原材料ゴム種100部に対する導電剤の質量部を意味する。また、表3中の原材料ゴム種の材料略称については表4に示す。
At this time, the SP value and Mooney viscosity of the raw rubber and the Mooney viscosity of MRC1 were measured by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 3 together with the material composition of MRC1.
In addition, "parts by mass" in Table 3 means parts by mass of the conductive agent relative to 100 parts of the raw material rubber type. In addition, the material abbreviations of the raw material rubber types in Table 3 are shown in Table 4.
<MRC2~7の製造例>
MRC1の製造例において、原材料ゴム種を表3に示すように変更したこと以外はMRC1の製造例と同様にして、MRC2~7を製造した。
また、MRC1の製造例と同様にして、MRC2~7の原材料ゴムのSP値とムーニー粘度、及び、MRC2~7のムーニー粘度を測定した。その結果を、MRC2~7の各材料構成と共に表3に示す。
<Production examples of MRC2 to 7>
MRC2 to 7 were produced in the same manner as in the production example of MRC1, except that the raw material rubber type was changed as shown in Table 3.
In addition, in the same manner as in the manufacturing example of MRC1, the SP value and Mooney viscosity of the raw material rubber of MRC2 to 7 and the Mooney viscosity of MRC2 to 7 were measured. The results are shown in Table 3 together with the material configurations of MRC2 to 7.
<帯電部材の製造>
(帯電ローラ1の製造例)
円柱状の第2支持体として、ステンレス鋼(SUS304)の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長252mm、外径6mmの丸棒を用意した。
<Production of Charging Member>
(Manufacturing Example of Charging Roller 1)
As a cylindrical second support, a round bar having a total length of 252 mm and an outer diameter of 6 mm and made of stainless steel (SUS304) whose surface was subjected to electroless nickel plating was prepared.
次に、CMB1とMRC1とをそれぞれ25部と75部の配合量で、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6-15MDX、トーシン製)を用いて混合した。混合条件は、充填率70vol%、ブレード回転数30rpm、16分間とした。 Next, 25 parts of CMB1 and 75 parts of MRC1 were mixed using a 6-liter pressure kneader (product name: TD6-15MDX, manufactured by Toshin). The mixing conditions were a filling rate of 70 vol%, a blade rotation speed of 30 rpm, and 16 minutes.
次に、CMB1とMRC1の混合物100部、加硫剤として硫黄(商品名:SULFAX PMC、鶴見化学工業製)3部、加硫助剤としてテトラメチルチウラムジスルフィド(商品名:ノクセラーTT-P、大内新興化学株式会社製)3部を、ロール径12インチのオープンロールを用いて混合し、第2導電層形成用未加硫ゴム混合物を調製した。混合条件は、前ロール回転数10rpm、後ロール回転数8rpmで、ロール間隙2mmとして合計20回左右の切り返しを行った後、ロール間隙を0.5mmとして10回薄通しを行った。 Next, 100 parts of the mixture of CMB1 and MRC1, 3 parts of sulfur (product name: SULFAX PMC, manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.) as a vulcanizing agent, and 3 parts of tetramethylthiuram disulfide (product name: Noccela TT-P, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) as a vulcanizing aid were mixed using an open roll with a roll diameter of 12 inches to prepare an unvulcanized rubber mixture for forming the second conductive layer. The mixing conditions were a front roll rotation speed of 10 rpm, a rear roll rotation speed of 8 rpm, and a roll gap of 2 mm, with a total of 20 left and right turns, followed by 10 thin passes with a roll gap of 0.5 mm.
続いて、図13に示す装置を用いて未加硫ゴムローラを製造した。第2支持体161の供給機構164、及び未加硫ゴムローラの排出機構を有するクロスヘッド163の押出機の先端に、内径10mmのダイスを取付け、押出機162とクロスヘッド163の温度を80℃、第2支持体161の搬送速度を60mm/secに調整した。この条件で、押出機162から第2導電層形成用未加硫ゴム混合物を供給して、クロスヘッド163内にて第2支持体161の外周部を該第2導電層形成用未加硫ゴム混合物で被覆し、未加硫ゴムローラ165を得た。
Next, an unvulcanized rubber roller was manufactured using the device shown in FIG. 13. A die with an inner diameter of 10 mm was attached to the tip of the extruder of the
次に、温度160℃の熱風加硫炉中に未加硫ゴムローラ165を投入し、60分間加熱することで第2導電層形成用未加硫ゴム混合物を加硫し、第2支持体161の外周部に第2導電層を形成した。その後、第2導電層の両端部を各10mm切除して、第2導電層部の長手方向の長さを232mmとし、ローラ166を得た。
Next, the
最後に、ローラ166の第2導電層の表面を回転砥石で研磨した。これによって、中央部から両端部側へ各90mmの位置における各直径が8.4mm、中央部直径が8.5mmのクラウン形状である帯電ローラ1を製造した。
Finally, the surface of the second conductive layer of the
このとき得られた帯電ローラ1のドメインの体積抵抗率ρD[Ω・cm]、マトリックスの体積抵抗率ρM[Ω・cm]を前述の方法で測定した。その結果を、帯電ローラ1の構成と共に表6に示す。
なお、表6中の加硫剤及び加硫促進剤の材料略称については表7に示す。
The volume resistivity ρ D [Ω·cm] of the domain and the volume resistivity ρ M [Ω·cm] of the matrix of the obtained charging roller 1 were measured by the above-mentioned method. The results are shown in Table 6 together with the configuration of the charging roller 1.
The abbreviations of the materials for the vulcanizing agents and vulcanization accelerators in Table 6 are shown in Table 7.
(帯電ローラ2~15の製造例)
帯電ローラ1の製造例において、CMB、MRC、CMBとMRCの混合比、加硫促進剤を表6に示すように変更したこと以外は帯電ローラ1の製造例と同様にして、帯電ローラ2~15を製造した。
また、帯電ローラ1と同様にして、帯電ローラ2~15のドメインの体積抵抗率ρD[Ω・cm]、マトリックスの体積抵抗率ρM[Ω・cm]を測定した。その結果を、帯電ローラ2~15の構成と共に表6に示す。
(Manufacturing Examples of
Moreover, the domain volume resistivity ρ D [Ω·cm] and matrix volume resistivity ρ M [Ω·cm] of charging
[実施例1]
感光体1と帯電部材1を、ヒューレットパッカード社製のレーザビームプリンタ(商品名:Color Laser Jet Enterprise M653dn)のプロセスカートリッジに装着し、実施例1のプロセスカートリッジを用意した。
このとき、用いた感光体1のfOPCとzOPCの測定値、及び、帯電部材1のfCとzCの測定値、及び、ρM/ρDの計算値、そして感光体1と帯電部材1を組み合わせた時のfOPC/fCと(zOPC×zC)0.5の計算値を表8に示す。
[Example 1]
The photoreceptor 1 and the charging member 1 were mounted in a process cartridge of a laser beam printer (product name: Color Laser Jet Enterprise M653dn) manufactured by Hewlett-Packard Company, to prepare the process cartridge of Example 1.
The measured values of f OPC and z OPC of the photoreceptor 1 used at this time, the measured values of f C and z C of the charging member 1, the calculated value of ρ M /ρ D , and the calculated value of f OPC /f C and (z OPC ×z C ) 0.5 when the photoreceptor 1 and the charging member 1 were combined are shown in Table 8.
[実施例2~36、比較例1~6]
実施例1において、感光体1と帯電部材1を表8に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2~36及び比較例1~6のプロセスカートリッジを用意した。
また、用いた感光体のfOPCとzOPCの測定値、及び、帯電部材のfCとzCの測定値、及び、ρM/ρDの計算値、そして感光体と帯電部材を組み合わせた時のfOPC/fCと(zOPC×zC)0.5の計算値を表8に示す。
[Examples 2 to 36, Comparative Examples 1 to 6]
In Example 1, except that the photoconductor 1 and the charging member 1 were changed as shown in Table 8, the process cartridges of Examples 2 to 36 and Comparative Examples 1 to 6 were prepared in the same manner as in Example 1.
Table 8 also shows the measured values of f OPC and z OPC of the photoconductor used, the measured values of f C and z C of the charging member, the calculated value of ρ M /ρ D , and the calculated value of f OPC /f C and (z OPC ×z C ) 0.5 when the photoconductor and charging member are combined.
[評価]
実施例と比較例との各プロセスカートリッジについて、以下の評価を行った。
[evaluation]
The process cartridges of the examples and comparative examples were evaluated as follows.
<評価装置>
評価用の電子写真装置として、ヒューレットパッカード社製のレーザビームプリンタ(商品名:Color Laser Jet Enterprise M653dn)を用意し、感光ドラムなどを回転駆動させるモータを80rpmに改造し、更に、帯電ローラへの印加電圧、及び、感光体への前露光量と像露光量を調節及び測定できるよう改造した。
また、実施例と比較例の各プロセスカートリッジを3つずつ準備した。このプロセスカートリッジはマゼンタ色用のプロセスカートリッジステーションにのみ取り付けるため、他の色(シアン、イエロー、ブラック)用のプロセスカートリッジをレーザビームプリンタ本体に装着しなくても作動するようにした。
画像の出力に際しては、マゼンタ色用のプロセスカートリッジのみをレーザビームプリンタ本体に取り付け、マゼンタトナーのみによる単色画像を出力した。
<Evaluation device>
A laser beam printer (product name: Color Laser Jet Enterprise M653dn) manufactured by Hewlett-Packard was prepared as an electrophotographic device for evaluation. The motor that rotates the photosensitive drum and the like was modified to 80 rpm, and the motor was further modified so that the voltage applied to the charging roller, and the pre-exposure amount and image exposure amount to the photosensitive member could be adjusted and measured.
Three process cartridges each of the example and comparative example were prepared. These process cartridges were installed only in the magenta process cartridge station, so that the laser beam printer could operate without installing process cartridges for the other colors (cyan, yellow, black) in the main body.
When outputting an image, only the magenta process cartridge was attached to the laser beam printer body, and a monochromatic image was output using only magenta toner.
<横走り>
最初に、プロセスカートリッジから感光体を2本ずつ取り外した。この感光体表面の中心部に対して垂直に、回転させたドリルを侵入させ、下引き層がむき出しになるまで直径2mmの穴開けを行った。この穴は、感光体の長手方向の同一軸上に複数個存在しないように、感光体周方向にずらしながら各感光体に対して5箇所開けた。当該感光体と帯電部材1を用いて、横走り試験を以下のように行った。
<Running sideways>
First, two photoconductors were removed from the process cartridge. A rotating drill was inserted perpendicularly into the center of the surface of the photoconductor, and holes of 2 mm in diameter were drilled until the undercoat layer was exposed. Five holes were drilled for each photoconductor, shifted in the circumferential direction of the photoconductor, so that there were no multiple holes on the same axis in the longitudinal direction of the photoconductor. A lateral running test was performed using the photoconductor and charging member 1 as follows.
図14にリーク試験装置を示す。横走り試験は、高温高湿(温度30℃/相対湿度80%)環境下において行う。電子写真感光体21の両端を固定台23に載せ動かないように固定させる。電子写真感光体21の第1支持体との接触部24を100kΩの基準抵抗25を介してアースに接続する。次に帯電部材26が電子写真感光体21の感光層27の中央部に接触するように片端5Nで当接させる。帯電部材26には、電圧を印加するための電源28を接続する。電子写真感光体21は、第1支持体との接触部24により、長手方向を軸として回転させることができる。
Figure 14 shows the leak test device. The lateral run test is performed in a high temperature and high humidity environment (temperature 30°C/
電子写真感光体21を回転速度200rpmで回転させながら、帯電部材26に-1500Vの電圧を印加した。この際、電子写真感光体21からアースに流れる電流プロファイルにおいて、下引き層がむき出しになった箇所に突入する電流(他の場所よりも電流が大きく検出される部分)を横走り電流とした。このときの横走り電流の測定結果を表9に示す。
A voltage of -1500 V was applied to the charging
次に、穴開けがされた感光体を用いたプロセスカートリッジを各実施例と比較例について再び用意し、このプロセスカートリッジを一つずつ評価機に取り付けた。暗部電位は-750V、明部電位は-130Vとなるように、帯電ローラへの印加電圧、及び、感光体への像露光量を設定した。また、前露光量は像露光量の3倍とした。電位設定の際の感光体表面電位の測定には、プロセスカートリッジの現像位置に電位プローブ(商品名:model6000B-8、トレック・ジャパン製)を装着したものを用い、表面電位計(商品名:model344、トレック・ジャパン製)を使用した。 Next, process cartridges using a perforated photoconductor were prepared again for each example and comparative example, and each process cartridge was attached to the evaluation machine one by one. The voltage applied to the charging roller and the image exposure amount to the photoconductor were set so that the dark area potential was -750V and the light area potential was -130V. The pre-exposure amount was three times the image exposure amount. To measure the surface potential of the photoconductor when setting the potential, a potential probe (product name: model 6000B-8, manufactured by Trek Japan) was attached to the development position of the process cartridge, and a surface potential meter (product name: model 344, manufactured by Trek Japan) was used.
上記と同様の帯電ローラへの印加電圧、及び、電子写真感光体への前露光量と像露光量を用いて、1ドット桂馬パターンのハーフトーン画像を10000枚出力した。 Using the same voltage applied to the charging roller and the same amount of pre-exposure and image exposure to the electrophotographic photoreceptor as above, 10,000 halftone images of a 1-dot knight pattern were printed.
本発明においては、10000枚目のハーフトーン画出しにおける、5箇所の穴開け部に対応した画像結果に応じて、以下の基準でランク付けした。評価基準のA~Dが、本発明の効果が表れているものとした。評価結果を表9に示す。
A:5箇所全てで黒点のみが観測される。
B:短く薄い横黒筋が5箇所中1本または2本観測される。
C:短く薄い横黒筋が5箇所中3本以上観測される。
D:画像域全域に及ぶ長い横黒筋が5箇所中1本または2本観測される。
E:画像域全域に及ぶ長い横黒筋が5箇所中3本以上観測される。
In the present invention, the image results corresponding to the five perforated portions in the halftone image output on the 10,000th sheet were ranked according to the following criteria. The evaluation criteria A to D were deemed to represent the effects of the present invention. The evaluation results are shown in Table 9.
A: Only sunspots are observed in all five locations.
B: Short, thin horizontal black streaks observed in one or two out of five locations.
C: Short, thin horizontal black streaks observed in 3 or more of 5 locations.
D: Long horizontal black streaks extending across the entire image area are observed in one or two out of five locations.
E: Long horizontal black streaks extending across the entire image area are observed in 3 or more of 5 locations.
<電位変動>
最初に、実施例と比較例のプロセスカートリッジを再度用意し、プロセスカートリッジ及び電子写真装置を、低温低湿(L/L:温度15℃/相対湿度20%)の環境下に24時間以上放置した後に、該プロセスカートリッジを該電子写真装置のマゼンタ色用のプロセスカートリッジステーションに装着した。
<Electric potential fluctuation>
First, the process cartridges of the examples and the comparative examples were prepared again, and the process cartridges and the electrophotographic device were left in a low temperature and low humidity environment (L/L: temperature 15°C/
暗部電位は-750V、明部電位は-130Vとなるように、帯電ローラへの印加電圧、及び、感光体への像露光量を設定した。また、前露光量は像露光量の3倍とした。電位設定の際の感光体表面電位の測定には、プロセスカートリッジの現像位置に電位プローブ(商品名:model6000B-8、トレック・ジャパン製)を装着したものを用い、表面電位計(商品名:model344、トレック・ジャパン製)を使用して測定した。 The voltage applied to the charging roller and the image exposure to the photoconductor were set so that the dark area potential was -750 V and the light area potential was -130 V. The pre-exposure was three times the image exposure. To measure the surface potential of the photoconductor when setting the potential, a potential probe (product name: model 6000B-8, manufactured by Trek Japan) was attached to the development position of the process cartridge, and a surface potential meter (product name: model 344, manufactured by Trek Japan) was used.
プロセスカートリッジ及び電子写真装置を、低温低湿(L/L:温度15℃/相対湿度20%)の環境下に24時間以上放置した後に、該プロセスカートリッジを該電子写真装置のマゼンタ色用のプロセスカートリッジステーションに装着した。暗部電位は-750V、明部電位は-130Vとなるように、帯電ローラへの印加電圧、及び、感光体への像露光量を設定した。また、前露光量は像露光量の3倍とした。このプロセスカートリッジ及び電子写真装置を用いて、印字率2%の文字画像をA4サイズ普通紙に1枚ずつ出力する間欠モードでプリント操作を行い、10000枚の画像出力による通紙耐久試験を行った。
After leaving the process cartridge and electrophotographic device in a low temperature and low humidity (L/L: temperature 15°C/
続いて、10000枚の通紙耐久試験後直ぐに、暗部電位が-750Vになるように印加電圧を再度設定した。暗部電位は-750V、明部電位は-130Vとなるように、帯電ローラへの印加電圧、及び、感光体への像露光量を設定し、前露光量は像露光量の3倍として、暗部電位と明部電位を測定した。測定した明部電位をVL[V]として、10000枚の通紙耐久試験前後の電位変動量としてΔVL=|VL+130|を求めた。 Next, immediately after the 10,000-sheet paper-passing durability test, the applied voltage was set again so that the dark potential was −750 V. The voltage applied to the charging roller and the image exposure amount to the photoconductor were set so that the dark potential was −750 V and the light potential was −130 V, and the dark potential and the light potential were measured with the pre-exposure amount being three times the image exposure amount. The measured light potential was defined as V L [V], and the potential change amount before and after the 10,000-sheet paper-passing durability test was calculated as ΔV L = |V L + 130|.
本発明においては、ΔVLの値に応じて、以下の基準でランク付けした。評価基準のA~Dが、本発明の効果が表れているものとした。評価結果を表9に示す。
A:ΔVL≦15
B:15<ΔVL≦25
C:25<ΔVL≦35
D:35<ΔVL≦45
E:45<ΔVL
In the present invention, the values of ΔVL were ranked according to the following criteria. The evaluation criteria A to D were deemed to represent the effects of the present invention. The evaluation results are shown in Table 9.
A: ΔV L ≦15
B: 15<ΔV L ≦25
C: 25<ΔV L ≦35
D: 35<ΔV L ≦45
E: 45<ΔV L
1 電子写真感光体
2 軸
3 帯電部材
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 転写材
8 定着手段
9 クリーニング手段
10 前露光光
11 プロセスカートリッジ
12 案内手段
6a マトリックス
6b ドメイン
6c 導電性粒子
81 帯電部材
111 第2支持体
112 第2導電層
113 白金蒸着層
114 アルミシート
121 第2支持体
122 第2導電層
123 白金蒸着層
124 アルミシート
125 インピーダンス測定装置
161 導電性の軸芯体
162 押出機
163 2層クロスヘッド
164 芯金送りローラ
165 未加硫ゴムローラ
166 ローラ
21 電子写真感光体
23 固定台
24 支持体に接触する部分
25 基準抵抗
26 段付き芯金
27 感光層
28 電源
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (10)
前記電子写真感光体は、円筒状の第1支持体、該第1支持体の直上に形成された最下層、及び該最下層上に形成された感光層を有する電子写真感光体であって、
該最下層に、インピーダンス測定装置の高電圧側に接続した直径1mmの針電極を当接させ、該インピーダンス測定装置のアース側の導線を該第1支持体に接続し、該第1支持体の表面と-8Vの直流電圧に振幅1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfOPC[Hz]とし、
前記帯電部材は、円柱状の第2支持体及び該第2支持体上に形成された第2導電層を有する電子写真用の帯電部材であって、
該第2導電層は、第1のゴムを含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有し、
該ドメインは、第2のゴム及び電子導電剤を含み、
該マトリックスの体積抵抗率ρMは、該ドメインの体積抵抗率ρDの1.0×105倍以上であり、
該帯電部材の表面に長手方向の幅1.5cmの帯状の金属薄膜電極を周方向に設け、インピーダンス測定装置の一方に該金属薄膜電極を接続し、該インピーダンス測定装置の他方に該第2支持体を接続し、振幅が1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfC[Hz]とした場合に、
fOPCとfCが下記式(D1)または下記式(D2)の関係を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジ:
10≦fOPC/fC≦10,000 式(D1)
0.0001≦fOPC/fC≦0.1 式(D2)。 A process cartridge having an electrophotographic photosensitive member and a charging member, and being detachably mountable to a main body of an electrophotographic apparatus,
The electrophotographic photoreceptor has a cylindrical first support, a bottom layer formed directly on the first support, and a photosensitive layer formed on the bottom layer,
A needle electrode having a diameter of 1 mm connected to the high voltage side of an impedance measuring device is brought into contact with the bottom layer, and the earth side lead of the impedance measuring device is connected to the first support. An AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied to the surface of the first support at a DC voltage of -8 V while varying the frequency between 1.0 x 10 -2 [Hz] - 1.0 x 10 6 [Hz] to measure the impedance. The maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is defined as f OPC [Hz],
The charging member is an electrophotographic charging member having a cylindrical second support and a second conductive layer formed on the second support,
the second conductive layer has a matrix including a first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix;
the domain comprises a second rubber and an electronic conductive agent;
The volume resistivity ρM of the matrix is 1.0× 105 or more times the volume resistivity ρD of the domain,
A band-shaped thin metal film electrode having a longitudinal width of 1.5 cm is provided in the circumferential direction on the surface of the charging member, the thin metal film electrode is connected to one side of an impedance measuring device, the second support is connected to the other side of the impedance measuring device, and an AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] and 1.0×10 6 [Hz] to measure the impedance. When the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is taken as f C [Hz],
A process cartridge, characterized in that f OPC and f C satisfy the relationship of the following formula (D1) or the following formula (D2):
10≦f OPC /f C ≦10,000 Formula (D1)
0.0001≦f OPC /f C ≦0.1 Formula (D2).
30≦fOPC/fC≦3,000 式(D3)
0.0003≦fOPC/fC≦0.03式 (D4)。 2. The process cartridge according to claim 1, wherein in the electrophotographic photosensitive member and the charging member, the f OPC and the f C satisfy the following formula (D3) or the following formula (D4):
30≦f OPC /f C ≦3,000 Formula (D3)
0.0003≦f OPC /f C ≦0.03 formula (D4).
前記帯電部材の表面に長手方向の幅1.5cmの帯状の金属薄膜電極を周方向に設け、インピーダンス測定装置の一方に該金属薄膜電極を接続し、該インピーダンス測定装置の他方に該第2支持体を接続し、振幅が1Vppの交流電圧を周波数1.0×10 -2 [Hz]-1.0×10 6 [Hz]の間で変化させながら印加して、周波数がfC/10[Hz]における前記帯電部材の単位面積当たりのインピーダンスを測定した場合に、その測定値をzC[Ω・cm2]としたとき、
zOPCとzCが下記式(D5)の関係を満たす、請求項1~4のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ:
(zOPC×zC)≧1.0×106 式(D5)。 a needle electrode having a diameter of 1 mm connected to a high voltage side of an impedance measuring device is brought into contact with the bottommost layer of the electrophotographic photosensitive member, a lead wire on the earth side of the impedance measuring device is connected to the first support, and a DC voltage of -8 V and an AC voltage with an amplitude of 1 Vpp are applied to the surface of the first support while varying the frequency between 1.0 x 10 -2 [Hz] to 1.0 x 10 6 [Hz] to measure the impedance per unit area of the bottommost layer at a frequency of f OPC /10 [Hz], the measured value is defined as z OPC [Ω·cm 2 ],
A band-shaped metal thin film electrode having a longitudinal width of 1.5 cm is provided in the circumferential direction on the surface of the charged member, the metal thin film electrode is connected to one side of an impedance measuring device, the second support is connected to the other side of the impedance measuring device, and an AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied while changing the frequency between 1.0 ×10 -2 [Hz] and 1.0×10 6 [Hz] to measure the impedance per unit area of the charged member at a frequency of f C /10 [Hz] . When the measured value is expressed as z C [Ω·cm 2 ],
The process cartridge according to any one of claims 1 to 4, wherein z OPC and z C satisfy the relationship of the following formula (D5):
(z OPC ×z C )≧1.0×10 6 formula (D5).
前記電子写真感光体は、円筒状の第1支持体、該第1支持体の直上に形成された最下層、及び該最下層上に形成された感光層を有する電子写真感光体であって、
該最下層に、インピーダンス測定装置の高電圧側に接続した直径1mmの針電極を当接させ、該インピーダンス測定装置のアース側に該第1支持体の芯材がむき出しになっている部位を接続し、該第1支持体の表面と-8Vの直流電圧に振幅1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をfOPC[Hz]とし、
前記帯電部材は、円柱状の第2支持体及び該第2支持体上に形成された第2導電層を有する電子写真用の帯電部材であって、
該第2導電層は、第1のゴムを含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数個のドメインとを有し、
該ドメインは、第2のゴム及び電子導電剤を含み、
該マトリックスの体積抵抗率ρMは、該ドメインの体積抵抗率ρDの1.0×105倍以上であり、
該帯電部材の表面に金属薄膜電極を設け、金属シートを該金属薄膜電極に巻き付けて、インピーダンス測定装置の高電圧側の電極に該金属シートを接続し、該インピーダンス測定装置のアース側に該第2支持体を接続し、振幅が1Vppの交流電圧を周波数1.0×10-2[Hz]-1.0×106[Hz]の間で変化させながら印加してインピーダンスを測定した場合に、該インピーダンスの位相が45°となる最大周波数をf C [Hz]とした場合に、
fOPCとfCが下記式(D1)または下記式(D2)の関係を満たす、ことを特徴とする電子写真装置:
10≦fOPC/fC≦10,000 式(D1)
0.0001≦fOPC/fC≦0.1 式(D2)。 An electrophotographic apparatus having an electrophotographic photoreceptor and a charging member,
The electrophotographic photoreceptor has a cylindrical first support, a bottom layer formed directly on the first support, and a photosensitive layer formed on the bottom layer,
A needle electrode having a diameter of 1 mm connected to the high voltage side of an impedance measuring device is brought into contact with the bottom layer, and the part of the first support where the core material is exposed is connected to the earth side of the impedance measuring device. An AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied to the surface of the first support at a DC voltage of -8 V while varying the frequency between 1.0 x 10 -2 [Hz] - 1.0 x 10 6 [Hz] to measure the impedance. The maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is defined as f OPC [Hz],
The charging member is an electrophotographic charging member having a cylindrical second support and a second conductive layer formed on the second support,
the second conductive layer has a matrix including a first rubber and a plurality of domains dispersed in the matrix;
the domain comprises a second rubber and an electronic conductive agent;
The volume resistivity ρM of the matrix is 1.0× 105 or more times the volume resistivity ρD of the domain,
A thin metal film electrode is provided on the surface of the charged member, a metal sheet is wrapped around the thin metal film electrode, the metal sheet is connected to the high-voltage side electrode of an impedance measuring device, the second support is connected to the earth side of the impedance measuring device, and an AC voltage with an amplitude of 1 Vpp is applied while changing the frequency between 1.0×10 -2 [Hz] and 1.0×10 6 [Hz] to measure the impedance. If the maximum frequency at which the phase of the impedance is 45° is taken as f C [Hz], then:
An electrophotographic apparatus, characterized in that f OPC and f C satisfy the relationship of the following formula (D1) or the following formula (D2):
10≦f OPC /f C ≦10,000 Formula (D1)
0.0001≦f OPC /f C ≦0.1 Formula (D2).
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