JP7283131B2 - image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus.
従来、電子写真方式の画像形成装置(以下、しばしば、「画像形成装置」ともいう)においては、長寿命および画質安定性が求められている。そして、画像形成装置を構成する感光体の寿命は、感光層の減耗の程度によっておおよそ決定される。そこで、感光体の低減耗化のために、近年、感光体の最外層として硬化性樹脂によって形成された保護層を設けることが行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, electrophotographic image forming apparatuses (hereinafter often referred to as "image forming apparatuses") are required to have a long service life and stable image quality. The life of the photoreceptor constituting the image forming apparatus is roughly determined by the degree of wear of the photoreceptor layer. Therefore, in recent years, in order to reduce wear and tear of the photoreceptor, a protective layer made of a curable resin has been provided as the outermost layer of the photoreceptor.
しかしながら、硬化性樹脂からなる保護層を有する感光体に対して近接帯電方式による帯電を行うと、感光体表面の劣化の速さの程度が、表面研磨の速さの程度よりも大きくなり、放電生成物が感光体表面に付着しやすくなる。そして付着した放電生成物によりトルクが上昇し、クリーニングブレードの捲れやチッピングなどに伴うクリーニング不良やトナーフィルミングが発生しやすくなる。 However, when a photoreceptor having a protective layer made of a curable resin is charged by the proximity charging method, the speed of deterioration of the surface of the photoreceptor becomes faster than the speed of surface polishing, and discharge occurs. The product tends to adhere to the surface of the photoreceptor. The adhered discharge products increase the torque, and cleaning defects and toner filming tend to occur due to curling or chipping of the cleaning blade.
このような問題を解決する手段として、例えば、特許文献1では、感光体に潤滑性を付与するために、感光体の最表層にシリコーン処理剤で表面処理されたフィラーを適用することが記載されている。また、特許文献2では、滑剤として帯電による劣化の小さい脂肪酸金属塩を使用することが記載されている。 As a means for solving such problems, for example, Patent Document 1 describes applying a filler surface-treated with a silicone treatment agent to the outermost layer of a photoreceptor in order to impart lubricity to the photoreceptor. ing. Moreover, Patent Document 2 describes the use of a fatty acid metal salt, which is less likely to be deteriorated by charging, as a lubricant.
また、画像形成装置においては、通常、負帯電性のトナーと、帯電手段によって帯電された表面の極性がトナーと同じ負帯電性となった感光体とが使用される。そして、帯電手段によって帯電された感光体表面の表面電位から、像露光によって電位の絶対値が低下した部分に対して、帯電したトナーが付着することで、可視化(現像)がなされる。ここで、感光体のクリーニング性を高めるために感光体とトナーとが接触する前に、感光体の表面に滑剤が塗布される場合がある。 Further, in an image forming apparatus, a negatively charged toner and a photoreceptor whose surface is charged by a charging means and has the same negatively charged polarity as the toner are normally used. Visualization (development) is performed by attaching charged toner to a portion where the absolute value of the potential is lowered by image exposure from the surface potential of the surface of the photosensitive member charged by the charging means. Here, in some cases, a lubricant is applied to the surface of the photoreceptor before the photoreceptor and the toner come into contact with each other in order to improve the cleanability of the photoreceptor.
本発明者らの研究によると、シリコーン処理剤で表面処理されたフィラー(金属酸化物粒子など)を適用した感光体に脂肪酸金属塩を滑剤として塗布しながら印字を行うと、滑剤メモリと呼ばれる問題が顕著に発生する。滑剤メモリとは、感光体の表面の、滑剤量の多い非帯部と、滑剤量の少ない帯部との間で、画像濃度に大きな差が生じる現象であり、上記研究では、非帯部の画像濃度が濃くなった。 According to research by the present inventors, when printing is performed while applying a fatty acid metal salt as a lubricant to a photoreceptor to which a filler (such as metal oxide particles) whose surface has been treated with a silicone treatment agent is applied, a problem called lubricant memory occurs. occurs remarkably. Lubricant memory is a phenomenon in which there is a large difference in image density between a non-strip area with a large amount of lubricant and a band area with a small amount of lubricant on the surface of a photoreceptor. The image density has increased.
感光体の表面に塗布する滑剤の量を減らすことによって、帯部と非帯部の表面電位差を小さくし、滑剤メモリを抑制することができた。しかし、滑剤塗布量の減少は、クリーニング性の低下をまねいた。 By reducing the amount of lubricant applied to the surface of the photoreceptor, the difference in surface potential between the band and non-band portions was reduced, and the lubricant memory could be suppressed. However, a decrease in the amount of lubricant applied resulted in a decrease in cleanability.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、長期にわたりクリーニング性を維持し、且つ滑剤メモリの発生を抑制した、画像形成装置を提供することを、その目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that maintains cleanability over a long period of time and suppresses the occurrence of lubricant memory.
上記課題を解決するための本発明の画像形成装置は、保護層を最外層として有する感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により露光された感光体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー画像を転写する転写手段と、前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段と、前記感光体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布手段と備える画像形成装置であって、前記感光体の前記最外層が、重合性モノマーと、少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物を含み、前記金属酸化物粒子の少なくとも1種が、表面処理剤で表面処理されており、前記滑剤が脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む。 An image forming apparatus of the present invention for solving the above problems comprises a photoreceptor having a protective layer as an outermost layer, charging means for charging the surface of the photoreceptor, and exposing the photoreceptor charged by the charging means. exposure means, developing means for supplying toner to the photoreceptor exposed by the exposure means to form a toner image, transfer means for transferring the toner image formed on the photoreceptor, and the surface of the photoreceptor. and a lubricant applying means for applying a lubricant to the surface of the photoreceptor, wherein the outermost layer of the photoreceptor comprises a polymerizable monomer and at least one At least one of the metal oxide particles is surface-treated with a surface treatment agent, and the lubricant comprises a fatty acid metal salt and boron nitride include.
本発明により、長期にわたりクリーニング性を維持し、且つ滑剤メモリの発生を抑制した画像形成装置が提供される。 The present invention provides an image forming apparatus that maintains cleanability over a long period of time and suppresses the occurrence of lubricant memory.
以下、本発明について具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below.
本発明の一実施形態は、画像形成装置である。本発明の画像形成装置においては、感光体の保護層がその最外層であり、最外層は重合性モノマーと、表面処理剤で表面処理された少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物からなる。さらに感光体の表面に塗布する滑剤が、脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む。このような特定の最外層を有する感光体と、特定の滑剤とを組み合わせることによって、本発明の画像形成装置は、長期にわたるクリーニング性と、滑剤メモリの抑制とを両立する。上記の効果が得られる作用機構(メカニズム)については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。 One embodiment of the present invention is an image forming apparatus. In the image forming apparatus of the present invention, the protective layer of the photoreceptor is the outermost layer, and the outermost layer is a resin composition containing a polymerizable monomer and at least one metal oxide particle surface-treated with a surface treatment agent. It consists of a polymerized and cured product. Furthermore, the lubricant applied to the surface of the photoreceptor contains a fatty acid metal salt and boron nitride. By combining a photoreceptor having such a specific outermost layer and a specific lubricant, the image forming apparatus of the present invention achieves both long-term cleanability and suppression of lubricant memory. Although the action mechanism (mechanism) by which the above effects are obtained is not clear, it is speculated as follows.
本発明者らが感光体の最外層に含まれる物質および滑剤に含まれる物質について鋭意検討した結果、感光体最外層に含まれる金属酸化物粒子の表面の表面処理剤(特にシリコーン処理剤)は、擦過帯電序列が負帯電側であるのに対し、従来の滑剤に含まれる脂肪酸金属塩の擦過帯電序列は、正帯電側であることが判明した。画像を形成する際の感光体の表面には、滑剤量の多い非帯部と、滑剤量の少ない帯部とが存在するが、帯電直後の非帯部および帯部の表面電位は同等である。しかし、現像手段によってトナーと感光体が擦過された際には、滑剤があまり存在しない帯部においては、感光体の最外層に含まれる表面処理剤の擦過帯電序列が負帯電側であるため、帯部の表面電位は上昇する。一方、滑剤が多く存在する非帯部においては、滑剤に含まれる脂肪酸金属塩の擦過帯電序列が正帯電側であるため、表面電位が著しく低下する。その結果、帯部と非帯部との間の表面電位差が大きくなり、非帯部の画像濃度が濃くなる滑剤メモリが発生する。 As a result of intensive studies by the present inventors on substances contained in the outermost layer of the photoreceptor and substances contained in the lubricant, it was found that the surface treatment agent (especially silicone treatment agent) for the surface of the metal oxide particles contained in the outermost layer of the photoreceptor is , the triboelectrification sequence was found to be on the negatively charged side, whereas the triboelectrification sequence of fatty acid metal salts contained in conventional lubricants was found to be on the positively charged side. On the surface of the photoreceptor during image formation, there are a non-band portion with a large amount of lubricant and a band portion with a small amount of lubricant. . However, when the toner and the photoreceptor are rubbed by the developing means, the rubbing electrification sequence of the surface treatment agent contained in the outermost layer of the photoreceptor is on the negative charge side in the belt portion where the lubricant is not present much. The surface potential of the strip increases. On the other hand, in the non-stripped area where a large amount of lubricant is present, the triboelectric charge sequence of the fatty acid metal salt contained in the lubricant is on the positive charge side, so the surface potential is significantly lowered. As a result, the surface potential difference between the strip and the non-stripe increases, causing lubricant memory in which the image density of the non-stripe is high.
このとき、滑剤が脂肪酸金属塩に加えて、擦過帯電序列が負帯電側であり、潤滑機能を有する窒化ホウ素を含むと、トナーと感光体とが擦過された際に、滑剤が多く存在する非帯部における表面電位の低下が抑制される。その結果、帯部と非帯部との表面電位差が縮まり、滑剤メモリの発生が抑制される。 At this time, in addition to the fatty acid metal salt, if the lubricant contains boron nitride, which has a negative charge order in the triboelectrification order and has a lubricating function, when the toner and the photoreceptor are rubbed, a large amount of the lubricant is present. A decrease in the surface potential of the band is suppressed. As a result, the surface potential difference between the band portion and the non-band portion is reduced, and the occurrence of lubricant memory is suppressed.
尚、滑剤が窒化ホウ素のみを含む場合には、トナーと感光体が擦過された際に、滑剤が多く存在する非帯部の表面電位が著しく上昇する。その結果、帯部と非帯部との間の表面電位差は大きくなり、今度は表面電位がより低い帯部の画像濃度が濃くなる(非帯部の画像濃度が薄くなる)滑剤メモリが発生する。
本発明は上記知見に基づき完成したものである。
When the lubricant contains only boron nitride, the surface potential of the non-band portion where a large amount of the lubricant is present remarkably increases when the toner is rubbed against the photoreceptor. As a result, the surface potential difference between the band and the non-band becomes large, and the image density of the band where the surface potential is lower becomes higher (the image density of the non-band becomes lighter). Lubricant memory occurs. .
The present invention has been completed based on the above findings.
本発明の画像形成装置は、保護層を最外層として有する感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により露光された感光体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー画像を転写する転写手段と、前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段と、前記感光体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布手段とを備える画像形成装置である。 The image forming apparatus of the present invention comprises a photoreceptor having a protective layer as the outermost layer, charging means for charging the surface of the photoreceptor, exposure means for exposing the photoreceptor charged by the charging means, and the exposure means. developing means for supplying toner to the photoreceptor exposed to light to form a toner image; transfer means for transferring the toner image formed on the photoreceptor; and removing toner remaining on the surface of the photoreceptor. The image forming apparatus includes cleaning means and lubricant applying means for applying a lubricant to the surface of the photoreceptor.
図1は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、4組の画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkと、給紙搬送手段150と、定着手段170とを有する。画像形成装置100の本体の上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of the configuration of the image forming apparatus of the present invention.
This
画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkは、鉛直方向に並んで配置されている。画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkは、回転されるドラム状の感光体111Y、111M、111C、111Bkと、この外周面領域において感光体の回転方向に沿って順次配置された、滑剤供給手段116Y、116M、116C、116Bkと、帯電手段113Y、113M、113C、113Bkと、露光手段115Y、115M、115C、115Bkと、現像手段117Y、117M、117C、117Bkと、一次転写ローラ(一次転写手段)133Y、133M、133C、133Bkと、クリーニング手段119Y、119M、119C、119Bkと、滑剤除去手段114Y、114M、114C、114Bkとを有する。そして、感光体111Y、111M、111C、111Bk上に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(Bk)のトナー画像がそれぞれ形成される構成とされている。画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkは、感光体111Y、111M、111C、111Bkに形成するトナー画像の色が異なる以外は同様に構成されるため、以下、画像形成ユニット110Yの例で説明する。
The
[感光体]
感光体111Yは、樹脂組成物の重合硬化物からなる保護層を最外層として有するドラム状のものである。この例の感光体111Yは、具体的には、導電性支持体上に、中間層を有し、この中間層上に、電荷発生物質を含有する電荷発生層および電荷輸送物質を含有する電荷輸送層がこの順に積層されてなる感光層が形成され、この感光層(電荷輸送層)上に最外層として保護層が形成された層構成を有している。なお、感光層は、電荷発生物質および電荷輸送物質を含有する単層構造の層構成を有するものであってもよい。以下、かような構成を有する電子写真感光体について詳細に説明する。
[Photoreceptor]
The
(導電性支持体)
導電性支持体は、感光層を支持し、かつ導電性を有する部材である。導電性支持体の好ましい例としては、金属製のドラムまたはシート、ラミネートされた金属箔を有するプラスチックフィルム、蒸着された導電性物質の膜を有するプラスチックフィルム、導電性物質、または導電性物質とバインダ樹脂とからなる塗料を塗布してなる導電層を有する金属部材やプラスチックフィルム、紙等が挙げられる。上記金属の好ましい例としては、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレス鋼等が挙げられ、上記導電性物質の好ましい例としては、上記金属、酸化インジウムおよび酸化スズ等が挙げられる。
(Conductive support)
The conductive support is a member that supports the photosensitive layer and has conductivity. Preferred examples of the conductive support include a metal drum or sheet, a plastic film with a laminated metal foil, a plastic film with a deposited conductive material film, a conductive material, or a conductive material and a binder. A metal member, a plastic film, a paper, etc. having a conductive layer formed by applying a paint made of a resin can be used. Preferred examples of the metal include aluminum, copper, chromium, nickel, zinc and stainless steel, and preferred examples of the conductive substance include the above metal, indium oxide and tin oxide.
(感光層)
感光層は、後述する露光手段により、所期の画像の静電潜像を感光体の表面に形成するための層である。当該感光層は、単層でもよいし、積層された複数の層で構成されていてもよい。感光層の好ましい例としては、電荷輸送物質と、電荷発生物質とを含有する単層、および電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、電荷発生物質を含有する電荷発生層との積層物等が挙げられる。
(Photosensitive layer)
The photosensitive layer is a layer for forming an electrostatic latent image of a desired image on the surface of the photoreceptor by exposure means described later. The photosensitive layer may be a single layer, or may be composed of a plurality of laminated layers. Preferred examples of the photosensitive layer include a single layer containing a charge-transporting substance and a charge-generating substance, and a laminate of a charge-transporting layer containing a charge-transporting substance and a charge-generating layer containing a charge-generating substance. mentioned.
(保護層)
保護層は、感光体表面の機械的強度を向上させ、耐傷性や耐摩耗性を向上させるための、樹脂組成物の重合硬化物からなる層である。本発明の画像形成装置においては、保護層が最外層である。当該保護層の好ましい例としては、重合性モノマーを含む組成物の重合硬化物を含む層が挙げられる。
(protective layer)
The protective layer is a layer made of a polymerized cured product of a resin composition for improving the mechanical strength of the surface of the photoreceptor and improving the scratch resistance and abrasion resistance. In the image forming apparatus of the present invention, the protective layer is the outermost layer. A preferable example of the protective layer is a layer containing a cured product of a composition containing a polymerizable monomer.
(最外層)
本明細書において、感光体の最外層とは、トナーと接触する側の最外部に配置される層を表し、上記の保護層が最外層である。本発明の一形態において、最外層は、重合性モノマーと、少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物を含み、金属酸化物粒子の少なくとも1種が、表面処理剤で表面処理されている。
下記では、最外層の構成成分について詳細に説明する。
(outermost layer)
In this specification, the outermost layer of the photoreceptor means the outermost layer on the side in contact with the toner, and the protective layer is the outermost layer. In one embodiment of the present invention, the outermost layer comprises a cured polymer of a resin composition containing a polymerizable monomer and at least one metal oxide particle, and at least one of the metal oxide particles is a surface treatment agent. surface treated with
The constituent components of the outermost layer are described in detail below.
<金属酸化物粒子>
最外層は、金属酸化物粒子を含む樹脂組成物の硬化物を含み、上記金属酸化物粒子の少なくとも1種は、表面処理剤で表面処理されている。表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子は、表面処理剤由来の化学種(被覆層)および金属酸化物粒子を含む被覆粒子となると考えられる。なお、表面処理された金属酸化物粒子は、その表面上の少なくとも一部に表面処理剤由来の化学種(被覆層)を有していればよい。
<Metal oxide particles>
The outermost layer contains a cured resin composition containing metal oxide particles, and at least one of the metal oxide particles is surface-treated with a surface treatment agent. Metal oxide particles surface-treated with a surface treatment agent are considered to be coated particles containing chemical species (coating layer) derived from the surface treatment agent and metal oxide particles. The surface-treated metal oxide particles may have a chemical species (coating layer) derived from the surface treatment agent on at least part of the surface.
本明細書において、金属酸化物粒子とは、少なくともその表面が金属酸化物から構成される粒子をいう。金属酸化物粒子を構成する金属酸化物の例としては、特に制限されないが、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化スズ、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化バナジウム、銅アルミ酸化物、アンチモンイオンをドープした酸化スズ等が挙げられる。これら金属酸化物粒子は、単独でもまたは2種以上を組み合わせても用いることができる。また、金属酸化物粒子は合成品であってもよいし、市販品であってもよい。 As used herein, the term "metal oxide particles" refers to particles at least the surface of which is composed of a metal oxide. Examples of metal oxides constituting metal oxide particles are not particularly limited, but are alumina, silica, magnesium oxide, zinc oxide, lead oxide, tin oxide, tantalum oxide, indium oxide, bismuth oxide, yttrium oxide, and cobalt oxide. , copper oxide, manganese oxide, selenium oxide, iron oxide, zirconium oxide, germanium oxide, tin oxide, titanium oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, copper aluminum oxide, antimony ion-doped tin oxide, and the like. . These metal oxide particles can be used alone or in combination of two or more. Moreover, the metal oxide particles may be synthetic products or commercially available products.
これらの中でも、アルミナ粒子、酸化スズ粒子、およびシリカ粒子が好ましい。 Among these, alumina particles, tin oxide particles, and silica particles are preferred.
金属酸化物粒子の数平均一次粒子径は、50nm以上500nm以下であることが好ましく、65nm以上400nm以下であることがより好ましく、80nm以上300nm以下であることがさらに好ましい。金属酸化物粒子の数平均一次粒子径が50nm以上であると、金属酸化物粒子による凹凸が適度に付与されるため、クリーニングの際にクリーニングブレードの姿勢が安定し、クリーニング性が向上する。また、金属酸化物粒子の数平均一次粒子径が500nm以下であると、凸部が大きすぎてクリーニングブレードに引っかかることがないため、ブレードのスティックスリップの発生に伴うクリーニング性の低下の恐れが少ない。 The number average primary particle size of the metal oxide particles is preferably 50 nm or more and 500 nm or less, more preferably 65 nm or more and 400 nm or less, and even more preferably 80 nm or more and 300 nm or less. When the number-average primary particle size of the metal oxide particles is 50 nm or more, the metal oxide particles provide an appropriate unevenness, which stabilizes the posture of the cleaning blade during cleaning and improves cleaning performance. In addition, when the number average primary particle diameter of the metal oxide particles is 500 nm or less, the protrusions are too large to be caught by the cleaning blade, so there is little risk of deterioration in cleaning performance due to stick-slip of the blade. .
なお、本明細書において、金属酸化物粒子の数平均一次粒子径は、以下の方法で測定される数平均一次粒子径と定義する。 In this specification, the number average primary particle size of metal oxide particles is defined as the number average primary particle size measured by the following method.
まず、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製)により撮影された10000倍の拡大写真をスキャナーに取り込む。次いで、得られた写真画像から、凝集粒子を除く300個の粒子像を、ランダムに自動画像処理解析システム ルーゼックス(登録商標)AP ソフトウエアVer.1.32(株式会社ニレコ製)を使用して2値化処理して、当該粒子像のそれぞれの水平方向フェレ径を算出する。そして、当該粒子像のそれぞれの水平方向フェレ径の平均値を算出して数平均一次粒子径とする。ここで、水平方向フェレ径とは、上記粒子像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さをいう。また、金属酸化物粒子の数平均一次粒子径の測定は、表面処理剤由来の化学種(被覆層)を含まない金属酸化物粒子について行うものとする。 First, a 10,000-fold enlarged photograph taken with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd.) is loaded into a scanner. Next, from the obtained photographic image, 300 particle images excluding agglomerated particles were randomly analyzed using an automatic image processing analysis system Luzex (registered trademark) AP software Ver. 1. 32 (manufactured by Nireco Co., Ltd.) is used to perform binarization processing to calculate the horizontal Feret diameter of each particle image. Then, the average value of the Feret diameters in the horizontal direction of each of the particle images is calculated as the number average primary particle diameter. Here, the horizontal Feret diameter refers to the length of the side parallel to the x-axis of the circumscribed rectangle obtained by binarizing the particle image. Also, the number average primary particle size of the metal oxide particles is measured for metal oxide particles that do not contain chemical species (coating layer) derived from the surface treatment agent.
本発明に係る金属酸化物粒子のうち、少なくとも1種は、表面処理剤により表面処理されている。表面処理剤は特に制限されないが、シリコーン鎖を有するシリコーン表面処理剤、重合性官能基を有する表面処理剤などが挙げられ、シリコーン鎖を有する表面処理剤(以下、しばしば、シリコーン表面処理剤とも呼ぶ)が好ましい。 At least one of the metal oxide particles according to the present invention is surface-treated with a surface treatment agent. The surface treatment agent is not particularly limited, but examples include a silicone surface treatment agent having a silicone chain, a surface treatment agent having a polymerizable functional group, and the like. ) is preferred.
シリコーン表面処理剤としては、特に制限されないが、高分子主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有するものが好ましく、さらに反応性官能基を有するものが好ましい。反応性官能基としては、カルボン酸基、水酸基、-Rd-COOH(Rdは、2価の炭化水素基)、アルキルシリル基、ハロゲン化シリル基、およびアルコキシシリル基等の金属酸化物粒子と結合しうる基が挙げられる。これらの中でもカルボン酸基、水酸基またはアルコキシシリル基が好ましい。 The silicone surface treatment agent is not particularly limited, but preferably has a silicone chain in the side chain of the polymer main chain, and more preferably has a reactive functional group. Reactive functional groups include carboxylic acid groups, hydroxyl groups, —Rd—COOH (Rd is a divalent hydrocarbon group), alkylsilyl groups, halogenated silyl groups, and metal oxide particles such as alkoxysilyl groups. possible groups. Among these, a carboxylic acid group, a hydroxyl group or an alkoxysilyl group is preferred.
上記シリコーン表面処理剤が有する高分子主鎖は、ポリ(メタ)アクリレート主鎖またはシリコーン主鎖であることが好ましく、シリコーン主鎖であることがより好ましい。主鎖および側鎖の両方にシリコーン鎖を有する表面処理剤により表面処理された金属酸化物粒子は、シリコーン鎖をより多く有することから、最外層中での分散性がより高まり、最外層の耐摩耗性がより向上する。 The polymer main chain of the silicone surface treatment agent is preferably a poly(meth)acrylate main chain or a silicone main chain, more preferably a silicone main chain. Metal oxide particles surface-treated with a surface-treating agent having silicone chains in both the main chain and side chains have more silicone chains, so that the dispersibility in the outermost layer is further enhanced, and the outermost layer is more durable. Abrasion resistance is further improved.
側鎖および主鎖のシリコーン鎖は、ジメチルシロキサン構造を繰り返し単位として有することが好ましく、その繰り返し単位数は3~100個であるものが好ましく、3~50個であるものがより好ましく、3~30個であるものがさらに好ましい。 The side chain and the silicone chain of the main chain preferably have a dimethylsiloxane structure as a repeating unit, and the number of repeating units is preferably 3 to 100, more preferably 3 to 50. Thirty is more preferred.
シリコーン表面処理剤の重量平均分子量は、特に制限されないが、1,000以上50,000以下であることが好ましい。なお、シリコーン表面処理剤の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。 Although the weight average molecular weight of the silicone surface treatment agent is not particularly limited, it is preferably 1,000 or more and 50,000 or less. The weight average molecular weight of the silicone surface treatment agent can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
シリコーン表面処理剤は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。また、シリコーン表面処理剤は、合成品であってもよいし、市販品であってもよい。ポリ(メタ)アクリレート主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤の市販品の具体例としては、サイマック(登録商標)US-350(以上、東亞合成株式会社製)、KP-541、KP-574、およびKP-578(以上、信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。また、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤の市販品の具体例としては、KF-9908、KF-9909(以上、信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。 The silicone surface treatment agents can be used alone or in combination of two or more. Also, the silicone surface treatment agent may be a synthetic product or a commercially available product. Specific examples of commercially available surface treatment agents having a silicone chain in the side chain of the poly(meth)acrylate main chain include Saimac (registered trademark) US-350 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), KP-541, and KP. -574, and KP-578 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Specific examples of commercially available surface treatment agents having a silicone chain in the side chain of the silicone main chain include KF-9908 and KF-9909 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
また、上記した金属酸化物粒子は、金属酸化物からなる芯(コア)と、表面処理剤からなる外殻(シェル)と、を有する、コア-シェル構造を有する粒子(複合粒子)であることが好ましい。コア-シェル構造を有さない、単一粒子の粒子径を大きくすると、重合性モノマーとの屈折率の差が大きくなって、最外層の硬化に用いられる活性エネルギー線(特には紫外線)の透過性が低下する。その結果、硬化後の最外層の膜強度が不十分になる場合がある。そこで芯材を設けることで、分散性の向上による海部面積の低減、および光透過向上による膜強度の確保が可能となる。 In addition, the above metal oxide particles are particles (composite particles) having a core-shell structure having a core made of a metal oxide and an outer shell made of a surface treatment agent. is preferred. When the particle diameter of a single particle that does not have a core-shell structure is increased, the difference in refractive index with the polymerizable monomer increases, and the transmission of active energy rays (especially ultraviolet rays) used for curing the outermost layer is reduced. diminished sexuality. As a result, the film strength of the outermost layer after curing may be insufficient. Therefore, by providing a core material, it is possible to reduce the sea area by improving the dispersibility and secure the film strength by improving the light transmission.
当該複合粒子の芯材(コア)を構成する材料は、特に制限されないが、硫酸バリウム、アルミナ、酸化ケイ素等が挙げられる。これらの中でも、最外層の光透過性を確保する観点から、硫酸バリウムを芯材とした粒子が好ましい。また、当該複合粒子の外殻(シェル)を構成する材料は、上記金属酸化物粒子を構成する金属酸化物の例として挙げたものと同様である。コア-シェル構造の複合粒子の好ましい例としては、硫酸バリウムからなる芯材と、酸化スズからなる外殻と、を有する複合粒子が挙げられる。なお、芯材の数平均一次粒子径と、外殻の厚みとの比率は、使用する芯材および外殻の種類、ならびにこれらの組み合わせに応じて、適宜設定すればよい。 The material constituting the core of the composite particles is not particularly limited, and examples thereof include barium sulfate, alumina, and silicon oxide. Among these, particles having barium sulfate as a core material are preferable from the viewpoint of ensuring the light transmittance of the outermost layer. In addition, the material constituting the outer shell (shell) of the composite particles is the same as those given as examples of the metal oxides constituting the metal oxide particles. Preferred examples of composite particles having a core-shell structure include composite particles having a core made of barium sulfate and an outer shell made of tin oxide. The ratio between the number-average primary particle size of the core material and the thickness of the outer shell may be appropriately set according to the types of core material and outer shell used and their combination.
・表面処理剤(シリコーン表面処理剤)による表面処理方法
表面処理剤による表面処理方法は、特に制限されず、金属酸化物粒子の表面上に表面処理剤を付着(または結合)することができる方法であればよい。かような方法としては、一般的に、湿式処理方法と乾式処理方法との二通りに大別されるが、いずれを用いてもよい。
- Surface treatment method with a surface treatment agent (silicone surface treatment agent) The surface treatment method with a surface treatment agent is not particularly limited, and is a method that allows the surface treatment agent to adhere (or bond) to the surface of the metal oxide particles. If it is Such methods are generally classified into two types, a wet processing method and a dry processing method, and either method may be used.
なお、後述する反応性表面処理後の金属酸化物粒子を表面処理する場合は、金属酸化物粒子の表面上または反応性表面処理剤上に、表面処理剤が付着(または結合)する。 When the metal oxide particles after the reactive surface treatment, which will be described later, are subjected to surface treatment, the surface treatment agent adheres (or bonds) to the surface of the metal oxide particles or to the reactive surface treatment agent.
湿式処理方法とは、金属酸化物粒子と、表面処理剤とを溶剤中で分散することによって、表面処理剤を金属酸化物粒子の表面上に付着(または結合)させる方法である。当該方法としては、金属酸化物粒子と、表面処理剤とを溶剤中で分散させ、得られた分散液を乾燥し溶剤を除去する方法が好ましく、その後さらに加熱処理を行い、表面処理剤と金属酸化物粒子とを反応させることによって、表面処理剤を金属酸化物粒子の表面上に付着(または結合)させる方法がより好ましい。また、表面処理剤と金属酸化物粒子とを溶剤中で分散した後、得られた分散液を湿式粉砕することにより、金属酸化物粒子を微細化すると同時に表面処理を進行させてもよい。 The wet treatment method is a method in which the metal oxide particles and the surface treatment agent are dispersed in a solvent so that the surface treatment agent adheres (or bonds) to the surface of the metal oxide particles. The method is preferably a method of dispersing the metal oxide particles and the surface treatment agent in a solvent, drying the resulting dispersion to remove the solvent, and then further heat-treating to separate the surface treatment agent and the metal. More preferred is the method of attaching (or bonding) the surface treatment agent onto the surface of the metal oxide particles by reacting with the oxide particles. Moreover, after dispersing the surface treatment agent and the metal oxide particles in a solvent, the resulting dispersion may be subjected to wet pulverization to make the metal oxide particles finer and simultaneously to advance the surface treatment.
金属酸化物粒子および表面処理剤を溶剤中で分散させる手段としては、特に制限されず公知の手段を用いることができ、その例としては、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル等の一般的な分散手段を挙げることができる。 The means for dispersing the metal oxide particles and the surface treatment agent in the solvent is not particularly limited and known means can be used. Examples thereof include general dispersing means such as homogenizers, ball mills and sand mills. be able to.
溶剤としては、特に制限されず公知の溶剤を用いることができ、その好ましい例としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール(2-ブタノール)、tert-ブタノール、ベンジルアルコールなどのアルコール系溶剤や、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。これらは単独でもまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、メタノール、2-ブタノール、トルエン、および2-ブタノールとトルエンとの混合溶剤がより好ましい。 The solvent is not particularly limited and known solvents can be used. Preferred examples thereof include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol (2-butanol), tert-butanol, Examples include alcohol solvents such as benzyl alcohol, and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, more preferred are methanol, 2-butanol, toluene, and a mixed solvent of 2-butanol and toluene.
分散時間は、特に制限されないが、たとえば、1分以上600分以下であることが好ましく、10分以上360分以下であることがより好ましく、30分以上120分以下であることがより好ましい。 Although the dispersion time is not particularly limited, it is preferably 1 minute or more and 600 minutes or less, more preferably 10 minutes or more and 360 minutes or less, and more preferably 30 minutes or more and 120 minutes or less.
溶剤の除去方法としては、特に制限されず公知の方法を用いることができ、その例としては、エバポレーターを用いる方法、室温下で溶剤を揮発させる方法等が挙げられる。 A method for removing the solvent is not particularly limited, and a known method can be used. Examples thereof include a method using an evaporator, a method of volatilizing the solvent at room temperature, and the like.
加熱温度としては、特に制限されないが、50℃以上250℃以下であることが好ましく、70℃以上200℃以下であることがより好ましく、90℃以上150℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱時間としては、特に制限されないが、1分以上600分以下であることが好ましく、10分以上300分以下であることがより好ましく、30分以上90分以下であることがさらに好ましい。なお、加熱方法は、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。 The heating temperature is not particularly limited, but is preferably 50° C. or higher and 250° C. or lower, more preferably 70° C. or higher and 200° C. or lower, and even more preferably 90° C. or higher and 150° C. or lower. The heating time is not particularly limited, but is preferably 1 minute or more and 600 minutes or less, more preferably 10 minutes or more and 300 minutes or less, and even more preferably 30 minutes or more and 90 minutes or less. A heating method is not particularly limited, and a known method can be used.
乾式処理方法とは、溶剤を用いず、表面処理剤と金属酸化物粒子とを混合し混練を行うことによって、表面処理剤を導電性金属酸化物の表面上に付着(または結合)させる方法である。当該方法としては、表面処理剤と、金属酸化物粒子とを混合し混練した後、さらに加熱処理を行い、表面処理剤と金属酸化物粒子とを反応させることによって、表面処理剤を金属酸化物粒子の表面上に付着(または結合)させる方法であってもよい。また、金属酸化物粒子と、表面処理剤とを混合し混練する際に、これらを乾式粉砕することにより、金属酸化物粒子を微細化すると同時に表面処理を進行させてもよい。 The dry treatment method is a method of adhering (or bonding) the surface treatment agent to the surface of the conductive metal oxide by mixing and kneading the surface treatment agent and metal oxide particles without using a solvent. be. In this method, the surface treatment agent and the metal oxide particles are mixed and kneaded, and then heat-treated to react the surface treatment agent and the metal oxide particles, thereby converting the surface treatment agent into a metal oxide. It may be a method of adhering (or bonding) on the surface of the particles. In addition, when the metal oxide particles and the surface treatment agent are mixed and kneaded, they may be dry-pulverized to make the metal oxide particles finer and simultaneously advance the surface treatment.
表面処理剤の使用量は、処理前の金属酸化物粒子(後述する反応性表面処理後の金属酸化物粒子を表面処理する場合は、反応性表面処理後の金属酸化物粒子)100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、2質量部以上であることがさらに好ましい。この範囲であれば、最外層の耐摩耗性およびかぶり抑制効果がより向上する。 The amount of the surface treatment agent used is 100 parts by mass of the metal oxide particles before treatment (the metal oxide particles after the reactive surface treatment when the metal oxide particles after the reactive surface treatment described below are surface-treated). On the other hand, it is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and even more preferably 2 parts by mass or more. Within this range, the abrasion resistance of the outermost layer and the anti-fogging effect are further improved.
また、表面処理剤の使用量は、表面処理前の金属酸化物粒子(後述する反応性表面処理後の金属酸化物粒子を表面処理する場合は、反応性表面処理後の金属酸化物粒子)100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましく、5質量部以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、未反応の表面処理剤による最外層の膜強度の低下が抑制され、最外層の耐摩耗性が向上する。 In addition, the amount of the surface treatment agent used is 100 of the metal oxide particles before the surface treatment (the metal oxide particles after the reactive surface treatment when the metal oxide particles after the reactive surface treatment described below are surface-treated). It is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or less. Within this range, the decrease in film strength of the outermost layer due to unreacted surface treatment agent is suppressed, and the abrasion resistance of the outermost layer is improved.
未処理の金属酸化物粒子や反応性表面処理後の金属酸化物粒子に表面処理が施されたことは、熱重量・示差熱(TG/DTA)測定、走査型電子顕微鏡(SEM)または透過電子顕微鏡(TEM)による観察、エネルギー分散型X線分光法(EDX)による分析等によって確認することができる。 The surface treatment of untreated metal oxide particles or metal oxide particles after reactive surface treatment can be confirmed by thermogravimetric and differential thermal (TG/DTA) measurements, scanning electron microscopy (SEM) or transmission electron microscopy. It can be confirmed by observation with a microscope (TEM), analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), or the like.
表面処理粒子は、重合性基由来の基を有することが好ましい。表面処理粒子が重合性基由来の基を有することにより、最外層の耐摩耗性が向上する。この理由は、最外層を構成する硬化物中で、表面処理粒子と重合性モノマーとが化学結合した状態となり、最外層の膜強度が向上するからであると推測される。重合性基の種類は、特に制限されないが、ラジカル重合性基が好ましい。重合性基の導入方法としては、特に制限されないが、金属酸化物粒子に対して重合性基を有する表面処理剤で表面処理を行う方法が好ましい。 The surface-treated particles preferably have groups derived from polymerizable groups. The abrasion resistance of the outermost layer is improved by the surface-treated particles having a group derived from a polymerizable group. The reason for this is presumed to be that the surface-treated particles and the polymerizable monomer are in a state of being chemically bonded in the cured product constituting the outermost layer, thereby improving the film strength of the outermost layer. Although the type of the polymerizable group is not particularly limited, radically polymerizable groups are preferred. The method for introducing the polymerizable group is not particularly limited, but a method of surface-treating the metal oxide particles with a surface-treating agent having a polymerizable group is preferable.
表面処理粒子が重合性基を有することや、最外層中の表面処理粒子が重合性基由来の基を有することは、熱重量・示差熱(TG/DTA)測定、走査型電子顕微鏡(SEM)または透過電子顕微鏡(TEM)による観察、エネルギー分散型X線分光法(EDX)による分析、質量分析等によって確認することができる。 The fact that the surface-treated particles have a polymerizable group and that the surface-treated particles in the outermost layer have a group derived from a polymerizable group can be confirmed by thermogravimetric/differential thermal (TG/DTA) measurement and scanning electron microscope (SEM). Alternatively, it can be confirmed by observation with a transmission electron microscope (TEM), analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), mass spectrometry, or the like.
・重合性基を有する表面処理剤(反応性表面処理剤)による表面処理方法
上述した表面処理(シリコーン表面処理)が施された金属酸化物粒子は、反応性表面処理剤でさらに表面処理されることが好ましい。重合性基は、反応性表面処理によって、金属酸化物粒子の表面に担持され、その結果、表面処理粒子は、さらに重合性基を有することとなる。そして、最外層中で、当該表面処理粒子が重合性基を介して重合性モノマーと重合することになり、膜強度がより高い最外層が形成され、最外層の耐摩耗性がさらに向上する。このとき、シリコーン表面処理粒子は、最外層中で重合性基由来の基を有する構造として存在することとなる。
- A surface treatment method using a surface treatment agent having a polymerizable group (reactive surface treatment agent) The metal oxide particles subjected to the surface treatment (silicone surface treatment) described above are further surface treated with a reactive surface treatment agent. is preferred. The polymerizable groups are carried on the surface of the metal oxide particles by reactive surface treatment, and as a result, the surface-treated particles further have polymerizable groups. Then, in the outermost layer, the surface-treated particles are polymerized with the polymerizable monomer through the polymerizable group, forming the outermost layer with higher film strength and further improving the abrasion resistance of the outermost layer. At this time, the silicone surface-treated particles exist as a structure having a group derived from a polymerizable group in the outermost layer.
反応性表面処理剤は、重合性基および反応性官能基を有する。重合性基の種類は、特に制限されないが、ラジカル重合性基が好ましい。ここで、ラジカル重合性基は、炭素-炭素二重結合を有するラジカル重合可能な基を表す。ラジカル重合性基の例としては、ビニル基および(メタ)アクリロイル基等が挙げられ、これらの中でもメタクリロイル基が好ましい。また、反応性官能基とは、金属酸化物粒子の表面に存在する水酸基などの極性基への反応性を有する基を表す。反応性官能基の例としては、カルボン酸基、水酸基、-R’-COOH(R’は、二価の炭化水素基)、アルキルシリル基、ハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基等が挙げられ、これらの中でもアルキルシリル基、ハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基が好ましい。 A reactive surface treatment agent has a polymerizable group and a reactive functional group. Although the type of the polymerizable group is not particularly limited, radically polymerizable groups are preferred. Here, the radically polymerizable group represents a radically polymerizable group having a carbon-carbon double bond. Examples of radically polymerizable groups include vinyl groups and (meth)acryloyl groups, among which methacryloyl groups are preferred. Moreover, the reactive functional group represents a group having reactivity with a polar group such as a hydroxyl group present on the surface of the metal oxide particles. Examples of reactive functional groups include carboxylic acid groups, hydroxyl groups, —R′—COOH (R′ is a divalent hydrocarbon group), alkylsilyl groups, halogenated silyl groups, alkoxysilyl groups, and the like. Among these, alkylsilyl groups, halogenated silyl groups, and alkoxysilyl groups are preferred.
反応性表面処理剤は、ラジカル重合性基を有するシランカップリング剤が好ましく、その例としては、下記式S-1~S-32で表される化合物等が挙げられる。
S-1: CH2=CHSi(CH3)(OCH3)2
S-2: CH2=CHSi(OCH3)3
S-3: CH2=CHSiCl3
S-4: CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S-5: CH2=CHCOO(CH2)2Si(OCH3)3
S-6: CH2=CHCOO(CH2)2Si(OC2H5)(OCH3)2
S-7: CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3
S-8: CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S-9: CH2=CHCOO(CH2)2SiCl3
S-10: CH2=CHCOO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S-11: CH2=CHCOO(CH2)3SiCl3
S-12: CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S-13: CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(OCH3)3
S-14: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
S-15: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
S-16: CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S-17: CH2=C(CH3)COO(CH2)2SiCl3
S-18: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S-19: CH2=C(CH3)COO(CH2)3SiCl3
S-20: CH2=CHSi(C2H5)(OCH3)2
S-21: CH2=C(CH3)Si(OCH3)3
S-22: CH2=C(CH3)Si(OC2H5)3
S-23: CH2=CHSi(OCH3)3
S-24: CH2=C(CH3)Si(CH3)(OCH3)2
S-25: CH2=CHSi(CH3)Cl2
S-26: CH2=CHCOOSi(OCH3)3
S-27: CH2=CHCOOSi(OC2H5)3
S-28: CH2=C(CH3)COOSi(OCH3)3
S-29: CH2=C(CH3)COOSi(OC2H5)3
S-30: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OC2H5)3
S-31: CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)2(OCH3)
S-32: CH2=C(CH3)COO(CH2)8Si(OCH3)3
The reactive surface treatment agent is preferably a silane coupling agent having a radically polymerizable group, and examples thereof include compounds represented by the following formulas S-1 to S-32.
S-1: CH 2 =CHSi(CH 3 )(OCH 3 ) 2
S-2: CH2 =CHSi( OCH3 ) 3
S-3: CH2 = CHSiCl3
S-4: CH2 =CHCOO( CH2 ) 2Si ( CH3 )( OCH3 ) 2
S-5: CH2 =CHCOO( CH2 ) 2Si ( OCH3 ) 3
S-6: CH2 =CHCOO( CH2 ) 2Si ( OC2H5 )( OCH3 ) 2
S-7: CH2 =CHCOO( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
S-8: CH2 =CHCOO( CH2 ) 2Si ( CH3 ) Cl2
S-9: CH2 =CHCOO ( CH2 ) 2SiCl3
S-10: CH2 =CHCOO( CH2 ) 3Si ( CH3 ) Cl2
S -11: CH2 =CHCOO( CH2 ) 3SiCl3
S-12: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 2Si ( CH3 )( OCH3 ) 2
S-13: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 2Si ( OCH3 ) 3
S-14: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( CH3 )( OCH3 ) 2
S-15: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
S-16: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 2Si ( CH3 ) Cl2
S-17: CH2 =C( CH3 ) COO ( CH2 ) 2SiCl3
S-18: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( CH3 ) Cl2
S-19: CH2 =C( CH3 ) COO ( CH2 ) 3SiCl3
S-20 : CH2 =CHSi( C2H5 )( OCH3 ) 2
S-21: CH2 =C( CH3 )Si( OCH3 ) 3
S- 22 : CH2 =C( CH3 )Si( OC2H5 ) 3
S-23: CH2 =CHSi( OCH3 ) 3
S-24: CH2 =C( CH3 )Si( CH3 )( OCH3 ) 2
S-25: CH2 =CHSi( CH3 ) Cl2
S-26: CH2 =CHCOOSi( OCH3 ) 3
S-27: CH2 = CHCOOSi ( OC2H5 ) 3
S-28: CH2 =C( CH3 )COOSi( OCH3 ) 3
S- 29 : CH2 =C( CH3 )COOSi( OC2H5 ) 3
S- 30 : CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( OC2H5 ) 3
S-31: CH2 =CHCOO( CH2 ) 2Si ( CH3 ) 2 ( OCH3 )
S-32: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 8Si ( OCH3 ) 3
反応性表面処理剤は、単独でもまたは2種以上を組み合わせても用いることができる。また、反応性表面処理剤は、合成品であってもよいし市販品であってもよい。市販品の具体例としては、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103(以上、信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。 Reactive surface treatment agents can be used alone or in combination of two or more. Also, the reactive surface treatment agent may be a synthetic product or a commercially available product. Specific examples of commercially available products include KBM-502, KBM-503, KBE-502, KBE-503, and KBM-5103 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
シリコーン表面処理および反応性表面処理の両方を行う場合、反応性表面処理を行った後にシリコーン表面処理を行うことが好ましい。この順序で表面処理を行うことにより、最外層の耐摩耗性がより向上する。この理由は、撥油効果を有するシリコーン鎖によって、反応性表面処理剤の金属酸化物粒子表面への接触が妨げられることがないため、金属酸化物粒子への重合性基の導入がより効率よく行われるからである。 When performing both silicone surface treatment and reactive surface treatment, it is preferable to perform silicone surface treatment after performing reactive surface treatment. By performing the surface treatment in this order, the wear resistance of the outermost layer is further improved. The reason for this is that the silicone chains having an oil-repellent effect do not prevent the contact of the reactive surface treatment agent with the metal oxide particle surface, so that the introduction of the polymerizable group into the metal oxide particles is more efficient. for it is done.
反応性表面処理の方法は、特に制限されず、反応性表面処理剤を用いる以外は、シリコーン表面処理で説明した方法と同様の方法を採用することができる。また、公知の金属酸化物粒子の表面処理技術を用いてもよい。 The method of reactive surface treatment is not particularly limited, and the same methods as those described for the silicone surface treatment can be employed except that a reactive surface treatment agent is used. Also, a known surface treatment technique for metal oxide particles may be used.
湿式処理方法により反応性表面処理を用いる場合、溶剤としては、メタノール、エタノール、トルエンが好ましく、メタノール、トルエンがより好ましい。 When using a reactive surface treatment by a wet treatment method, the solvent is preferably methanol, ethanol or toluene, more preferably methanol or toluene.
反応性表面処理剤の使用量は、反応性表面処理前の金属酸化物粒子100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、1.5質量部以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、最外層の耐摩耗性およびかぶり抑制効果がより向上する。また、反応性表面処理剤の使用量は、処理前の金属酸化物粒子100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましく、8質量部以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、粒子表面の水酸基数に対して反応性表面処理剤の量が過剰とはならずより適切な範囲となり、未反応の反応性表面処理剤による最外層の膜強度の低下が抑制され、最外層の耐摩耗性がより向上する。 The amount of the reactive surface treatment agent used is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, relative to 100 parts by mass of the metal oxide particles before the reactive surface treatment. It is more preferably 1.5 parts by mass or more. Within this range, the wear resistance and anti-fogging effect of the outermost layer are further improved. The amount of the reactive surface treatment agent used is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal oxide particles before treatment. More preferably: Within this range, the amount of the reactive surface treatment agent does not become excessive with respect to the number of hydroxyl groups on the particle surface, and it is a more appropriate range, and the decrease in the film strength of the outermost layer due to the unreacted reactive surface treatment agent does not occur. It is suppressed, and the wear resistance of the outermost layer is further improved.
<重合性モノマー>
最外層形成用の樹脂組成物は、重合性モノマーを含む。本明細書において、重合性モノマーとは、重合性基を有し、紫外線、可視光線、電子線等の活性エネルギー線の照射により、または加熱等のエネルギーの付加により、重合(硬化)して、最外層のバインダ樹脂となる化合物を表す。なお、本明細書でいう重合性モノマーには、上記の反応性表面処理剤を含めないものとし、後述する潤滑剤として重合性シリコーン化合物や重合性パーフルオロポリエーテル化合物を用いる場合には、これらも含めないものとする。
<Polymerizable Monomer>
The resin composition for forming the outermost layer contains a polymerizable monomer. In this specification, the polymerizable monomer has a polymerizable group, and is polymerized (cured) by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays, visible light, and electron beams, or by addition of energy such as heating. It represents a compound that becomes the binder resin of the outermost layer. The term "polymerizable monomer" as used herein does not include the above-mentioned reactive surface treatment agent. shall not be included.
重合性モノマーが有する重合性基の種類は、特に制限されないが、ラジカル重合性基が好ましい。ここで、ラジカル重合性基は、炭素-炭素二重結合を有するラジカル重合可能な基を表す。ラジカル重合性基の例としては、ビニル基および(メタ)アクリロイル基等が挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。重合性基が(メタ)アクリロイル基であると、最外層の耐摩耗性およびかぶり抑制効果が向上する。最外層の耐摩耗性の向上の理由は、少ない光量または短い時間での効率的な硬化が可能となるからであると推測される。 Although the type of polymerizable group possessed by the polymerizable monomer is not particularly limited, a radically polymerizable group is preferred. Here, the radically polymerizable group represents a radically polymerizable group having a carbon-carbon double bond. Examples of radically polymerizable groups include vinyl groups and (meth)acryloyl groups, with (meth)acryloyl groups being preferred. When the polymerizable group is a (meth)acryloyl group, the wear resistance and antifogging effect of the outermost layer are improved. It is presumed that the reason for the improvement in abrasion resistance of the outermost layer is that efficient curing can be achieved with a small amount of light or a short time.
重合性モノマーの例としては、スチレン系モノマー、(メタ)アクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、N-ビニルピロリドン系モノマー等が挙げられる。これら重合性モノマーは、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。 Examples of polymerizable monomers include styrene-based monomers, (meth)acrylic-based monomers, vinyltoluene-based monomers, vinyl acetate-based monomers, and N-vinylpyrrolidone-based monomers. These polymerizable monomers can be used alone or in combination of two or more.
重合性モノマーが有する1分子中の重合性基の数は、特に制限されないが、2個以上であることが好ましく、3個以上であることがより好ましい。この範囲であると、最外層の耐摩耗性が向上する。この理由は、最外層の架橋密度が増加し、膜強度がより向上するからであると推測される。また、重合性モノマーが有する1分子中の重合性基の数は、特に制限されないが、6個以下であることが好ましく、5個以下であることがより好ましく、4個以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、最外層の均一性が高まり、かぶりの抑制効果が向上する。この理由は、架橋密度が一定以下となり、硬化収縮が起こりにくくなるからであると推測される。これらの観点から、重合性モノマーが有する1分子中の重合性基の数は、3個であることが最も好ましい。 The number of polymerizable groups in one molecule of the polymerizable monomer is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably 3 or more. Within this range, the wear resistance of the outermost layer is improved. The reason for this is presumed to be that the crosslink density of the outermost layer increases and the film strength is further improved. Further, the number of polymerizable groups in one molecule possessed by the polymerizable monomer is not particularly limited, but is preferably 6 or less, more preferably 5 or less, and further preferably 4 or less. preferable. Within this range, the uniformity of the outermost layer is enhanced, and the effect of suppressing fogging is enhanced. The reason for this is presumed to be that the crosslink density is below a certain level, and cure shrinkage is less likely to occur. From these points of view, the number of polymerizable groups in one molecule of the polymerizable monomer is most preferably three.
重合性モノマーの具体例としては、特に制限されないが、下記の化合物M1~M11が挙げられ、これらの中でも、下記の化合物M2が特に好ましい。下記の各式中、Rは、アクリロイル基(CH2=CHCO-)を表し、R’は、メタクリロイル基(CH2=C(CH3)CO-)を表す。 Specific examples of the polymerizable monomer include, but are not particularly limited to, the following compounds M1 to M11. Among them, the following compound M2 is particularly preferred. In each formula below, R represents an acryloyl group (CH 2 =CHCO-) and R' represents a methacryloyl group (CH 2 =C(CH 3 )CO-).
重合性モノマーは、単独でもまたは2種以上組み合わせて用いてもよい。また、重合性モノマーは、合成品であってもよいし市販品であってもよい。 The polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the polymerizable monomer may be a synthetic product or a commercially available product.
<重合開始剤>
最外層形成用の樹脂組成物は、さらに重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は、上記重合性モノマーを重合反応することによって得られる硬化樹脂(バインダ樹脂)を製造する過程で使用されるものである。重合開始剤は、熱重合開始剤であっても、光重合開始剤であってもよいが、光重合開始剤であることが好ましい。また、重合性モノマーがラジカル重合性モノマーである場合、ラジカル重合開始剤であることが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、その例としては、アルキルフェノン系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物等が挙げられる。これらの中でも、α-アミノアルキルフェノン構造またはアシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物が好ましく、アシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物がより好ましい。アシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物の一例としては、IRGACURE(登録商標)819(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド)(BASFジャパン株式会社製)が挙げられる。
<Polymerization initiator>
The resin composition for forming the outermost layer preferably further contains a polymerization initiator. The polymerization initiator is used in the process of producing a curable resin (binder resin) obtained by polymerizing the polymerizable monomers. The polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator, but is preferably a photopolymerization initiator. Moreover, when the polymerizable monomer is a radically polymerizable monomer, it is preferably a radical polymerization initiator. The radical polymerization initiator is not particularly limited, and known ones can be used, and examples thereof include alkylphenone-based compounds and phosphine oxide-based compounds. Among these, compounds having an α-aminoalkylphenone structure or an acylphosphine oxide structure are preferred, and compounds having an acylphosphine oxide structure are more preferred. An example of a compound having an acylphosphine oxide structure is IRGACURE (registered trademark) 819 (bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide) (manufactured by BASF Japan Ltd.).
これら重合開始剤は、単独でもまたは2種以上を混合して用いてもよい。 These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
重合開始剤の使用量は、重合性モノマー100質量部に対して0.1~40質量部であることが好ましく、0.5~20質量部であることがより好ましい。 The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.1 to 40 parts by mass, more preferably 0.5 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymerizable monomer.
<電荷輸送物質>
最外層形成用の樹脂組成物は、さらに電荷輸送物質を含んでもよい。電荷輸送物質としては、特に制限されず、公知のものを用いることができる。その例としては、カルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ベンジジン誘導体等が挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン誘導体が好ましい。トリアリールアミン誘導体としては、下記化学式1で表されるものが好ましい。
<Charge transport material>
The resin composition for forming the outermost layer may further contain a charge transport material. The charge transport material is not particularly limited, and known materials can be used. Examples include carbazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, imidazolone derivatives, imidazolidine derivatives, bisimidazolidine derivatives, styryl compounds, hydrazone compounds, pyrazoline compounds, oxazolones. derivatives, benzimidazole derivatives, quinazoline derivatives, benzofuran derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, aminostilbene derivatives, triarylamine derivatives, phenylenediamine derivatives, stilbene derivatives, benzidine derivatives and the like. Among these, triarylamine derivatives are preferred. As the triarylamine derivative, one represented by the following chemical formula 1 is preferable.
上記化学式1中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、炭素数1~7のアルキル基、または炭素数1~7のアルコキシ基を表す。k,lおよびnは、それぞれ独立して、0~5の整数を示し、mは0~4の整数を示す。ただし、k、l、nまたはmが2以上である場合においては、複数存在するR1、R2、R3およびR4は、互いに同一のものであっても、異なるものであってもよい。これらの中でも、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であることが好ましい。また、k、l、nおよびmは、それぞれ独立して、0~1の整数であることが好ましい。 In Chemical Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms. k, l and n each independently represent an integer of 0-5, and m represents an integer of 0-4. However, when k, l, n or m is 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different. . Among these, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Also, k, l, n and m are each independently preferably an integer of 0 to 1.
上記化学式1で表される化合物としては、たとえば、特開2015-114454号公報に記載のものを使用でき、また、公知の合成方法、たとえば、特開2006-143720号公報で開示されている方法などで合成することができる。 As the compound represented by the chemical formula 1, for example, those described in JP-A-2015-114454 can be used, and a known synthesis method, for example, the method disclosed in JP-A-2006-143720. etc. can be synthesized.
<他の成分>
最外層形成用の樹脂組成物は、上記成分以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分の例としては、特に制限されないが、最外層が保護層である場合、潤滑剤等が挙げられる。潤滑剤は、特に制限されず公知のものを用いることができ、その例としては、重合性シリコーン化合物および重合性パーフルオロポリエーテル化合物等が挙げられる。
<Other ingredients>
The resin composition for forming the outermost layer may further contain components other than the components described above. Examples of other components include, but are not particularly limited to, lubricants and the like when the outermost layer is a protective layer. There are no particular restrictions on the lubricant, and any known lubricant can be used, examples of which include polymerizable silicone compounds and polymerizable perfluoropolyether compounds.
(電子写真感光体の製造方法)
本発明の一形態に係る電子写真感光体は、本発明に係る最外層形成用の樹脂組成物を含む最外層形成用の樹脂組成物を用いる以外は、特に制限されず公知の電子写真感光体の製造方法によって製造することができる。中でも、導電性支持体上に形成された感光層の表面に、最外層形成用の樹脂組成物を含む塗布液を塗布する工程と、塗布された最外層形成用の樹脂組成物に活性エネルギー線を照射して、または塗布された最外層形成用の樹脂組成物を加熱して、最外層形成用の樹脂組成物の硬化物を得る工程と、を含む方法によって製造することが好ましい。
(Manufacturing method of electrophotographic photoreceptor)
The electrophotographic photoreceptor according to one embodiment of the present invention is not particularly limited except that the resin composition for forming the outermost layer containing the resin composition for forming the outermost layer according to the present invention is used. can be manufactured by the manufacturing method of Among them, a step of applying a coating liquid containing a resin composition for forming an outermost layer to the surface of a photosensitive layer formed on a conductive support, and exposing the applied resin composition for forming an outermost layer to an active energy ray. or heating the coated resin composition for forming the outermost layer to obtain a cured product of the resin composition for forming the outermost layer.
最外層形成用の樹脂組成物は、重合性モノマーと、金属酸化物粒子(および/または表面処理粒子)と、を含む最外層形成用の樹脂組成物を含むものである。最外層形成用の樹脂組成物は、重合開始剤等他の成分をさらに含んでいてもよい。また、最外層形成用の樹脂組成物は、分散媒を含むことができる。 The resin composition for forming the outermost layer includes a resin composition for forming the outermost layer containing a polymerizable monomer and metal oxide particles (and/or surface-treated particles). The resin composition for forming the outermost layer may further contain other components such as a polymerization initiator. In addition, the resin composition for forming the outermost layer can contain a dispersion medium.
最外層形成用の樹脂組成物に用いられる分散媒としては、重合性モノマー、金属酸化物粒子(および/または表面処理粒子)、さらに必要に応じて添加される重合開始剤等を溶解または分散させることができれば、いずれのものでも使用できる。具体的には、たとえば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール(sec-ブタノール)、tert-ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、ピリジンおよびジエチルアミン等が挙げられる。分散媒は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。 As the dispersion medium used in the resin composition for forming the outermost layer, a polymerizable monomer, metal oxide particles (and/or surface-treated particles), and a polymerization initiator to be added as necessary are dissolved or dispersed. You can use any of them if you can. Specifically, for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-butanol (sec-butanol), tert-butanol, benzyl alcohol, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclohexane, ethyl acetate, butyl acetate , methyl cellosolve, ethyl cellosolve, tetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 1,3-dioxolane, pyridine and diethylamine. The dispersion medium can be used alone or in combination of two or more.
最外層形成用の樹脂組成物の総質量に対する分散媒の含有量は、特に制限されないが、1質量%以上99質量%以下であることが好ましく、40質量%以上90質量%以下であることがより好ましく、50質量%以上80質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the dispersion medium with respect to the total mass of the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 99% by mass or less, and preferably 40% by mass or more and 90% by mass or less. More preferably, it is 50% by mass or more and 80% by mass or less.
最外層形成用の樹脂組成物中の重合性モノマーの含有量は、特に制限されないが、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、最外層の架橋密度が増加し、膜強度がより向上し、最外層の耐摩耗性がより向上する。また、最外層形成用の樹脂組成物中の重合性モノマーの含有量は、特に制限されないが、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the polymerizable monomer in the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, but is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and 50% by mass or more. is more preferred. Within this range, the crosslink density of the outermost layer is increased, the film strength is further improved, and the wear resistance of the outermost layer is further improved. The content of the polymerizable monomer in the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, but is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and 60% by mass or less. is more preferable.
最外層形成用の樹脂組成物中の金属酸化物粒子の含有量は、特に制限されないが、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、最外層の架橋密度が増加し、機械的強度がより向上し、最外層の耐摩耗性がより向上する。また、最外層形成用の樹脂組成物中の重合性モノマーの含有量は、特に制限されないが、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the metal oxide particles in the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, but is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and 40% by mass or more. It is even more preferable to have Within this range, the crosslink density of the outermost layer is increased, the mechanical strength is further improved, and the abrasion resistance of the outermost layer is further improved. The content of the polymerizable monomer in the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, but is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and 50% by mass or less. is more preferable.
最外層形成用の樹脂組成物が重合開始剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、重合性モノマー100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、最外層の耐摩耗性が向上する。この理由は、最外層の架橋密度が増加し、機械的強度がより向上し、最外層の耐摩耗性がより向上する。また、最外層形成用の樹脂組成物中の重合開始剤の含有量は、特に制限されないが、重合性モノマー100質量部に対して、40質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましい。 When the resin composition for forming the outermost layer contains a polymerization initiator, the content is not particularly limited, but it is preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. It is more preferably 5 parts by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more. Within this range, the wear resistance of the outermost layer is improved. The reason for this is that the crosslink density of the outermost layer is increased, the mechanical strength is further improved, and the abrasion resistance of the outermost layer is further improved. The content of the polymerization initiator in the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, but is preferably 40 parts by mass or less, and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. more preferably 20 parts by mass or less.
最外層形成用の樹脂組成物の調製方法も、特に制限はなく、重合性モノマー、金属酸化物粒子、さらに必要に応じて添加される重合開始剤などの各種添加剤を分散媒に加えて、溶解または分散するまで攪拌混合すればよい。 The method of preparing the resin composition for forming the outermost layer is also not particularly limited, and various additives such as polymerizable monomers, metal oxide particles, and optionally a polymerization initiator are added to the dispersion medium, Stir and mix until dissolved or dispersed.
本発明に係る最外層は、上記方法で調製した最外層形成用の樹脂組成物を感光層の上に塗布した後、乾燥および硬化させることにより形成することができる。 The outermost layer according to the present invention can be formed by applying the resin composition for forming the outermost layer prepared by the above method onto the photosensitive layer, followed by drying and curing.
上記塗布、乾燥、および硬化の過程で、重合性モノマー間の反応、重合性モノマーと反応性表面処理された金属酸化物粒子との間の反応、反応性表面処理された金属酸化物粒子同士の反応等が進行し、最外層形成用の樹脂組成物の硬化物を含む最外層(保護層)が形成される。 In the process of coating, drying, and curing, the reaction between the polymerizable monomers, the reaction between the polymerizable monomer and the reactive surface-treated metal oxide particles, and the reaction between the reactive surface-treated metal oxide particles. Reaction and the like proceed to form the outermost layer (protective layer) containing the cured resin composition for forming the outermost layer.
最外層形成用の樹脂組成物の塗布方法は、特に制限されず、たとえば、浸漬塗布法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー塗布法、円形スライドホッパー塗布法などの公知の方法を用いることができる。 The method of applying the resin composition for forming the outermost layer is not particularly limited, and examples thereof include dip coating, spray coating, spinner coating, bead coating, blade coating, beam coating, slide hopper coating, and circular coating. A known method such as a slide hopper coating method can be used.
上記塗布液を塗布した後は、自然乾燥または熱乾燥を行い、塗膜を形成した後、活性エネルギー線を照射して塗膜を硬化させる。活性エネルギー線としては紫外線や電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。 After the application of the coating liquid, natural drying or heat drying is performed to form a coating film, which is then cured by irradiating active energy rays. As the active energy ray, ultraviolet rays and electron beams are preferable, and ultraviolet rays are more preferable.
紫外線光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。たとえば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、フラッシュ(パルス)キセノンランプ等を用いることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、紫外線の照射量(積算光量)は、好ましくは5~5000mJ/cm2であり、より好ましくは10~2000mJ/cm2である。また、紫外線の照度は、好ましくは5~500mW/cm2であり、より好ましくは10~100mW/cm2である。 As the ultraviolet light source, any light source that generates ultraviolet light can be used without limitation. For example, low-pressure mercury lamps, medium-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high pressure mercury lamps, carbon arc lamps, metal halide lamps, xenon lamps, flash (pulse) xenon lamps, and the like can be used. Irradiation conditions vary depending on each lamp, but the irradiation amount of ultraviolet rays (accumulated light amount) is preferably 5 to 5000 mJ/cm 2 , more preferably 10 to 2000 mJ/cm 2 . The illuminance of ultraviolet rays is preferably 5-500 mW/cm 2 , more preferably 10-100 mW/cm 2 .
必要な活性エネルギー線の照射量(積算光量)を得るための照射時間としては、0.1秒~10分が好ましく、作業効率の観点から0.1秒~5分がより好ましい。 The irradiation time for obtaining the necessary irradiation dose (integrated light dose) of active energy rays is preferably 0.1 seconds to 10 minutes, more preferably 0.1 seconds to 5 minutes from the viewpoint of work efficiency.
保護層を形成する過程においては、活性エネルギー線を照射する前後や、活性エネルギー線を照射中に乾燥を行うことができ、乾燥を行うタイミングはこれらを組み合わせて適宜選択できる。 In the process of forming the protective layer, drying can be performed before and after irradiation with active energy rays, or during irradiation with active energy rays, and the timing of drying can be appropriately selected by combining these.
乾燥の条件は、溶媒の種類、膜厚などによって適宜選択できる。乾燥温度は、好ましくは20~180℃であり、より好ましくは80~140℃であり、乾燥時間は、好ましくは1~200分であり、より好ましくは5~100分である。 Drying conditions can be appropriately selected depending on the type of solvent, film thickness, and the like. The drying temperature is preferably 20 to 180°C, more preferably 80 to 140°C, and the drying time is preferably 1 to 200 minutes, more preferably 5 to 100 minutes.
最外層の膜厚は、1~10μmであることが好ましく、1.5~5μmであることがより好ましい。 The thickness of the outermost layer is preferably 1 to 10 μm, more preferably 1.5 to 5 μm.
なお、最外層が上記組成物の硬化物を含むことは、熱分解GC-MS、核磁気共鳴(NMR)、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)、元素分析などの公知の分析方法によって確認することができる。 In addition, the fact that the outermost layer contains a cured product of the above composition is performed by known analysis methods such as pyrolysis GC-MS, nuclear magnetic resonance (NMR), Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR), and elemental analysis. can be confirmed by
[滑剤供給手段]
滑剤供給手段116Yは、感光体111Yの表面に滑剤を供給する手段である。滑剤供給手段116Yにより、感光体111Y表面上に滑剤の皮膜が形成される。滑剤供給手段116Yは、感光体111Yの回転方向において滑剤除去手段114Yの下流側かつ帯電手段113Yの上流側に配置されている。
[Lubricant supply means]
Lubricant supply means 116Y is means for supplying lubricant to the surface of
この例の滑剤供給手段116Yは、固形状の滑剤と、ブラシローラよりなる塗布部材とにより構成される。具体的には、滑剤供給手段116Yは、図2に示すように、筐体20と、この筐体20内に収容された、直方体形状を有する固形状の滑剤により構成された滑剤ストック22と、感光体111Y表面に当接し、滑剤ストック22表面を摺擦することにより掻き取った滑剤を感光体111Y表面に塗布するブラシローラ21と、滑剤ストック22をブラシローラ21に押圧する加圧バネ23と、ブラシローラ21を回転駆動させる駆動機構(図示せず)とにより構成される。ブラシローラ21は、ブラシの先端が感光体111Y表面に当接している。また、ブラシローラ21は、感光体111Yの回転方向とは逆回転で等速に回転駆動される。
The lubricant supply means 116Y in this example is composed of a solid lubricant and an application member consisting of a brush roller. Specifically, as shown in FIG. 2, the lubricant supply means 116Y includes a
ブラシローラ21としては、例えば、基布に繊維の束をパイル糸として織り込んだパイル織り生地をリボン状生地にし、起毛した面を外側にして金属製シャフトの周囲に螺旋状に巻き付け、接着したものが挙げられる。この例のブラシローラ21は、例えばポリプロピレンなどの樹脂製のブラシ繊維が高密度に植設されてなる長尺の織布がローラ基体の周面に形成されてなるものである。
As the
ブラシ毛は金属製シャフトに対し垂直方向に起毛させる、直毛タイプが塗布能力の観点から好ましい。ブラシ毛に用いる糸は、フィラメント糸が望ましく、材料としては、6-ナイロン、12-ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン等の合成樹脂が挙げられ、導電性を高める目的でカーボン、ニッケル等の金属を練り込んだものでもよい。ブラシ繊維の太さは例えば3~7デニール、ブラシ繊維の毛長は2~5mm、ブラシ繊維の電気抵抗率は1×1010Ω以下、ブラシ繊維のヤング率は4900~9800N/mm2、ブラシ繊維の植設密度(単位面積あたりのブラシ繊維数)は例えば5万~20万本/平方インチ(50k~200k本/inch2)が好ましい。ブラシローラ21の感光体に対する食込み量は、0.5~1.5mmであることが好ましい。ブラシローラの回転速度は例えば感光体の周速比で0.3~1.5とされ、感光体の回転方向と同じ方向の回転であっても、逆の方向の回転であってもよい。
From the viewpoint of coating ability, the straight bristles of the bristles are preferably raised in the direction perpendicular to the metal shaft. The thread used for brush bristles is preferably a filament thread, and the material includes synthetic resins such as 6-nylon, 12-nylon, polyester, acrylic, and vinylon. Metals such as carbon and nickel are used for the purpose of increasing conductivity. It may be kneaded. The thickness of the brush fiber is, for example, 3 to 7 denier, the hair length of the brush fiber is 2 to 5 mm, the electric resistivity of the brush fiber is 1×10 10 Ω or less, the Young's modulus of the brush fiber is 4900 to 9800 N/mm 2 , The fiber planting density (the number of brush fibers per unit area) is preferably, for example, 50,000 to 200,000/square inch (50k to 200k/inch 2 ). The amount of bite of the
加圧バネ23は、ブラシローラ21の感光体111Yに対する押圧力が例えば0.5~1.0Nとなるよう、滑剤ストック22を感光体111Yに近接する方向に押圧するものが用いられている。
The
滑剤供給手段116Yにおいては、感光体111Yの表面1cm2当たりに対する塗布量が0.5×10-7~1.5×10-7g/cm2とされるよう、例えば滑剤ストック22のブラシローラ21に対する押圧力およびブラシローラ21の回転速度が調整される。
In the lubricant supplying means 116Y, for example, the brush roller of the lubricant stock 22 is used so that the coating amount per 1 cm 2 of the surface of the
[脂肪酸金属塩]
滑剤は、脂肪酸金属塩を含む。脂肪酸金属塩としては、例えば、オレイン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどを用いることができる。これらの中でも、滑性および延展性の観点から、ステアリン酸亜鉛を用いることが好ましい。これらは1種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Fatty acid metal salt]
Lubricants include fatty acid metal salts. As the fatty acid metal salt, for example, zinc oleate, zinc stearate, calcium stearate and the like can be used. Among these, it is preferable to use zinc stearate from the viewpoint of lubricity and spreadability. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
原料として用いる粉体状の脂肪酸金属塩の数平均粒径は、500μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.5~40μmである。数平均粒径が500μm以下であれば、固形状の滑剤ストックを作製する際の成型性が低下する恐れが低い。 The number average particle size of the powdery fatty acid metal salt used as a raw material is preferably 500 μm or less, more preferably 0.5 to 40 μm. If the number average particle diameter is 500 µm or less, there is little possibility that the moldability will deteriorate when producing a solid lubricant stock.
[窒化ホウ素]
滑剤はさらに窒化ホウ素を含む。窒化ホウ素の数平均粒径は、0.07~500μmであることが好ましく、より好ましくは0.5~40μmである。
[boron nitride]
The lubricant further includes boron nitride. The number average particle size of boron nitride is preferably 0.07 to 500 μm, more preferably 0.5 to 40 μm.
数平均粒径が0.07μm以上である窒化ホウ素を用いた場合には、十分な潤滑性が得られる。また、数平均粒径が500μm以下の窒化ホウ素を用いた場合は、固形状の滑剤ストックを作製する際の成型性が低下する恐れが低い。 When boron nitride having a number average particle size of 0.07 μm or more is used, sufficient lubricity can be obtained. Further, when boron nitride having a number average particle size of 500 μm or less is used, there is little possibility that the formability of the solid lubricant stock will be deteriorated.
滑剤における窒化ホウ素の含有割合は、脂肪酸金属塩の質量をMa、窒化ホウ素の質量をMbとしたときに、Mb/Maが50/50~1/99の範囲であることが好ましく、より好ましくは50/50~5/95である。滑剤における窒化ホウ素の含有割合が全体の1質量%(すなわちMb/Ma=1/99))以上であることによって、非帯部の画像濃度が濃くなる滑剤メモリを防止することが可能となる。また、50質量%(すなわちMb/Ma=50/50)以下であることによって、滑剤除去手段によって当該滑剤を十分に除去することができて、感光体表面における当該滑剤によるフィルミングの発生を抑制することができる。 The content ratio of boron nitride in the lubricant is preferably in the range of Mb/Ma from 50/50 to 1/99, more preferably from 50/50 to 1/99, where Ma is the mass of the fatty acid metal salt and Mb is the mass of the boron nitride. 50/50 to 5/95. When the content of boron nitride in the lubricant is 1% by mass or more (that is, Mb/Ma=1/99), it is possible to prevent lubricant memory, which increases the image density of the non-striped area. Further, when the content is 50% by mass or less (that is, Mb/Ma = 50/50), the lubricant can be sufficiently removed by the lubricant removing means, and the occurrence of filming due to the lubricant on the surface of the photoreceptor can be suppressed. can do.
[無機潤滑剤]
滑剤は、本発明の効果を妨げない限り、窒化ホウ素以外の無機潤滑剤を含んでもよい。このような無機潤滑剤としては、劈開性を有する物質からなるものを用いることが好ましく、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、タルク、カオリン、モンモリロナイト、フッ化カルシウム、マイカなどが挙げられる。これらの中でも窒化ホウ素を用いることが好ましい。これらは1種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Inorganic lubricant]
The lubricant may contain an inorganic lubricant other than boron nitride as long as it does not interfere with the effects of the present invention. As such an inorganic lubricant, it is preferable to use a substance having a cleavage property, and examples thereof include molybdenum disulfide, tungsten disulfide, talc, kaolin, montmorillonite, calcium fluoride, and mica. Among these, it is preferable to use boron nitride. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
[帯電手段]
帯電手段113Yは、感光体111Y表面に対して帯電ローラにより帯電を行う手段である。この例の帯電手段113Yは、感光体111Yの表面に接触して配設された帯電ローラと、帯電ローラに電圧を印加する電源とからなる。
[Charging means]
The charging
本発明において、帯電手段は、帯電ローラを感光体の表面に接触または近接した状態で帯電させる近接帯電方式による。 In the present invention, the charging means employs a proximity charging method in which charging is performed while the charging roller is in contact with or close to the surface of the photoreceptor.
帯電ローラ11は、図3に示されるように、芯金11aの表面上に積層された、帯電音を低減させると共に弾性を付与して感光体111Yに対する均一な密着性を得るための弾性層11bの表面上に、必要に応じて帯電ローラ11が全体として高い均一性の電気抵抗を得るための抵抗制御層11cが積層され、当該抵抗制御層11c上に表面層11dが積層されたものが、押圧バネ11eによって感光体111Yの方向に付勢されて感光体111Yの表面に対して所定の押圧力で圧接されて帯電ニップ部が形成された状態とされる構成とされており、感光体111Yの回転に従動して回転される。
As shown in FIG. 3, the charging roller 11 includes an elastic layer 11b laminated on the surface of the core metal 11a for reducing charging noise and imparting elasticity to obtain uniform adhesion to the
芯金11aは、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウムおよびニッケルなどの金属、あるいはこれらの金属の表面に、防錆性や耐付傷性を得るために導電性を損なわない範囲においてメッキ処理したものからなり、その外径は例えば3~20mmとされる。 The metal core 11a is, for example, metals such as iron, copper, stainless steel, aluminum and nickel, or the surfaces of these metals are plated to the extent that the electrical conductivity is not impaired in order to obtain rust prevention and scratch resistance. and has an outer diameter of, for example, 3 to 20 mm.
弾性層11bは、例えば、ゴムなどの弾性材料中にカーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子やアルカリ金属塩、アンモニウム塩などよりなる導電性塩微粒子などが添加されたものからなる。弾性材料の具体例としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンメチレンゴム(EPDM)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリル-ブタジエンゴム(NBR)およびクロロプレンゴム(CR)などの合成ゴムや、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂などの樹脂、あるいは発泡スポンジなどの発泡体などを挙げることができる。弾性の大きさは、プロセス油、可塑剤などを弾性材料中に添加することにより調整することができる。 The elastic layer 11b is made of, for example, an elastic material such as rubber to which conductive fine particles such as carbon black or carbon graphite or conductive salt fine particles such as alkali metal salt or ammonium salt are added. Specific examples of elastic materials include natural rubber, ethylene propylene diene methylene rubber (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), silicone rubber, urethane rubber, epichlorohydrin rubber, isoprene rubber (IR), and butadiene rubber (BR). , synthetic rubbers such as nitrile-butadiene rubber (NBR) and chloroprene rubber (CR); resins such as polyamide resins, polyurethane resins, silicone resins and fluorine resins; and foams such as foamed sponges. The amount of elasticity can be adjusted by adding process oils, plasticizers, etc. into the elastic material.
弾性層11bは、その体積抵抗率が1×101~1×1010Ω・cmの範囲であることが好ましい。また、その層厚は500~5000μmであることが好ましく、より好ましくは500~3000μmである。
弾性層11bの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
The elastic layer 11b preferably has a volume resistivity in the range of 1×10 1 to 1×10 10 Ω·cm. Also, the layer thickness is preferably 500 to 5000 μm, more preferably 500 to 3000 μm.
The volume resistivity of the elastic layer 11b is a value measured according to JIS K6911.
抵抗制御層11cは、帯電ローラ11を全体として均一な電気抵抗を有する目的などにより設けられるものであるが、なくてもよい。この抵抗制御層11cは、適度な導電性を有する材料を塗工すること、あるいは適度な導電性を有するチューブを被覆させることによって設けることができる。
The
この抵抗制御層11cを構成する具体的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂;エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴムおよびアクリロニトリル系ゴムなどのゴム類などの基礎材料中に、カーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化スズなどよりなる導電性金属酸化物微粒子;アルカリ金属塩、アンモニウム塩などよりなる導電性塩微粒子などの導電剤が添加されたものが挙げられる。
Specific materials constituting the
抵抗制御層11cは、その体積抵抗率が1×10-2~1×1014Ω・cmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1×101~1×1010Ω・cmである。また、その層厚は0.5~100μmであることが好ましく、より好ましくは1~50μm、さらに好ましくは1~20μmである。
抵抗制御層11cの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
The
The volume resistivity of the
表面層11dは、弾性層11b中の可塑剤などの得られる帯電ローラの表面へのブリードアウトを防止する目的や帯電ローラの表面の滑り性や平滑性を得る目的、あるいは感光体10上にピンホールなどの欠陥があった場合にもリークの発生を防止する目的などにより設けられるものであって、適度な導電性を有する材料を塗工すること、あるいは適度な導電性を有するチューブを被覆させることによって設けられる。
The
表面層11dを材料の塗工により設ける場合は、具体的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂およびシリコーン樹脂などの樹脂、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴムおよびアクリロニトリル系ゴムなどの基礎材料中に、カーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化スズなどよりなる導電性金属酸化物微粒子などの導電剤が添加されたものが挙げられる。塗工方法としては、浸漬塗工法、ロール塗工法およびスプレー塗工法などが挙げられる。
When the
また、表面層11dをチューブの被覆により設ける場合は、具体的なチューブとしては、ナイロン12、4フッ化エチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン-6フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP);ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系およびポリアミド系などの熱可塑性エラストマーなどに上記の導電剤が添加されたものがチューブ状に成形されたものが挙げられる。このチューブは熱収縮性のものでもよく、非熱収縮性のものでもよい。
Further, when the
表面層11dは、その体積抵抗率が1×101~1×108Ω・cmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1×101~1×105Ω・cmである。また、その層厚は0.5~100μmであることが好ましく、より好ましく1~50μm、さらに好ましくは1~20μmである。
表面層11dの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
The
The volume resistivity of the
また、表面層11dは、その表面粗さRzが1~30μmのものが好ましく、より好ましくは2~20μm、さらに好ましくは5~10μmである。
The
以上のような帯電ローラ11においては、帯電ローラ11の芯金11aに電源S1より帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光体111Yの表面が所定の極性の所定の電位に帯電される。ここに、帯電バイアス電圧は、例えば直流電圧のみとしてもよいが、帯電の均一性に優れることから、直流電圧に交流電圧が重畳された振動電圧とすることが好ましい。
帯電バイアス電圧は、例えば-2.5~-1.5kV程度とすることができる。
In the charging roller 11 as described above, the surface of the
The charging bias voltage can be, for example, about -2.5 to -1.5 kV.
図3に示した帯電ローラ11による帯電条件の一例を示すと、帯電バイアス電圧を形成する直流電圧(Vdc)が-500V、交流電圧(Vac)が周波数1000Hz、ピーク間電圧1300Vの正弦波であり、この帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光体10の表面が-500Vに一様に帯電される。 An example of charging conditions by the charging roller 11 shown in FIG. 3 is as follows. , the surface of the photoreceptor 10 is uniformly charged to -500 V by applying this charging bias voltage.
[露光手段]
露光手段115Yは、帯電手段113Yによって一様な電位を与えられた感光体111Y表面に、画像信号(イエローの画像信号)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段である。露光手段115Yは、感光体111Yの軸方向にアレイ状に発光素子が配列されたLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいはレーザー光学系などが用いられる。
[Exposure means]
The
[現像手段]
現像手段117Yは、感光体111Y表面にトナーを供給し、感光体111Y表面に形成された静電潜像を現像し、トナー画像を形成する手段である。この例の現像手段117Yは、具体的には、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブおよび感光体とこの現像スリーブとの間に直流および/または交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置により構成される。
[Development means]
The developing means 117Y is means for supplying toner to the surface of the
[転写手段]
転写手段を構成する一次転写ローラ133Yは、感光体111Y上に形成されたトナー画像を無端ベルト状の中間転写体131に転写する手段である。一次転写ローラ133Yは、中間転写体131と当接して配置されている。
[Transfer Means]
A primary transfer roller 133</b>Y forming a transfer unit is a unit that transfers the toner image formed on the photoreceptor 111</b>Y to the endless belt-like
この画像形成装置100においては、感光体111Y、111M、111C、111Bk上に形成されたトナー画像を一次転写ローラ(一次転写手段)133Y、133M、133C、133Bkによって中間転写体131に転写し、中間転写体131上に転写された各トナー画像を二次転写ローラ(二次転写手段)217によって転写材Pに転写する中間転写方式が採用されているが、感光体上に形成されたトナー画像を転写手段によって直接転写材に転写する直接転写方式が採用されてもよい。
In this
[クリーニング手段]
クリーニング手段119Yは、感光体111Y表面に残存したトナーを除去する手段である。この例のクリーニング手段119Yは、クリーニングブレードにより構成される。このクリーニングブレードは、図2に示すように、支持部材31と、この支持部材31上に接着層(図示せず)を介して支持されたブレード部材30とにより構成される。ブレード部材30は、その先端が、感光体111Y表面との当接部分における当該感光体111Yの回転方向と反対方向(カウンター方向)に向く状態で配置されている。
[Cleaning means]
The
支持部材31としては、特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、剛体の金属、弾性を有する金属、プラスチック、セラミックなどから製造されたものが挙げられる。中でも、剛体の金属が好ましい。
The
ブレード部材30としては、例えば、ベース層とエッジ層とが積層されてなる多層構造のものを用いることができる。ベース層およびエッジ層は、それぞれポリウレタンにより構成されることが好ましい。ポリウレタンとしては、ポリオール、ポリイソシアネートおよび必要に応じて架橋剤を反応させて得られるものなどが挙げられる。
As the
[滑剤除去手段]
滑剤除去手段114Yは、感光体111Y表面に付着した滑剤を除去する手段である。滑剤除去手段114Yは、感光体111Yの回転方向においてクリーニング手段119Yの下流側かつ滑剤供給手段116Yの上流側に配置されている。
[Lubricant removal means]
The lubricant remover 114Y is a means for removing the lubricant attached to the surface of the
滑剤除去手段114Yは、除去部材が感光体111Y表面に接触し、機械的作用によって滑剤を除去する手段であることが好ましい。ここで、機械的作用によって滑剤を除去するとは、感光体の表面を機械的に擦過するなどによって滑剤を除去することをいう。滑剤除去手段としては、ブラシローラや発泡ローラなどの除去部材を用いることができ、除去能力および耐久性の観点からブラシローラが好ましい。この例の滑剤除去手段114Yは、具体的には、感光体111Y表面に当接し、感光体111Yの回転方向とは逆回転で等速に回転駆動されるブラシローラよりなる除去部材と、駆動機構とにより構成される。
Lubricant removing means 114Y is preferably a means for removing the lubricant by a mechanical action when a removing member comes into contact with the surface of
除去部材としてのブラシローラとしては、例えば、基布に繊維の束をパイル糸として織り込んだパイル織り生地をリボン状生地にし、起毛した面を外側にして金属製シャフトの周囲に螺旋状に巻き付け、接着したものが挙げられる。この例のブラシローラは、例えばポリエステルなどの樹脂製のブラシ繊維が高密度に植設されてなる長尺の織布が金属製シャフトの周面に形成されてなるものである。 As a brush roller as a removing member, for example, a bundle of fibers is woven into a base fabric as pile thread to form a ribbon-like fabric, which is spirally wound around a metal shaft with the raised surface facing outward. Glued ones are included. The brush roller of this example has a long woven fabric in which brush fibers made of a resin such as polyester are planted at a high density and formed on the peripheral surface of a metal shaft.
ブラシ毛は金属製シャフトに対し垂直方向に起毛させる、直毛タイプが除去能力の観点から好ましい。ブラシ毛に用いる糸は、フィラメント糸が望ましく、材料としては、6-ナイロン、12-ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン等の合成樹脂が挙げられ、導電性を高める目的でカーボン、ニッケル等の金属を練り込んだものでもよい。ブラシ繊維の太さは3~15デニールが好ましく、ブラシ繊維の毛長は2~5mmが好ましい。また、ブラシ繊維の植設密度を4万~50万本/平方インチ(40k~500kF/inch2)の範囲で設定することで、除去に必要な剛性を確保すると共に、ブラシ毛に疎な部分を作らず滑剤の除去ムラを引き起こさないようにすることができる。ブラシ繊維の電気抵抗率は1×107Ω以下であることが好ましく、ブラシ繊維のヤング率は1500~9800N/mm2であることが好ましい。ブラシローラの感光体に対する食込み量は、0.5~1.5mmであることが好ましい。ブラシローラの回転速度は例えば感光体速度比で0.3~1.5とされ、感光体の回転方向と同じ方向の回転であっても、逆の方向の回転であってもよい。 From the standpoint of removing ability, the bristles of the straight bristles are preferably raised in the direction perpendicular to the metal shaft. The thread used for brush bristles is preferably a filament thread, and the material includes synthetic resins such as 6-nylon, 12-nylon, polyester, acrylic, and vinylon. Metals such as carbon and nickel are used for the purpose of increasing conductivity. It may be kneaded. The thickness of the brush fibers is preferably 3 to 15 denier, and the hair length of the brush fibers is preferably 2 to 5 mm. In addition, by setting the planting density of the brush fibers in the range of 40,000 to 500,000/square inch (40k to 500kF/inch 2 ), the rigidity necessary for removal is secured, and the sparse brush bristles are removed. Therefore, it is possible to prevent uneven removal of the lubricant from occurring. The electric resistivity of the brush fibers is preferably 1×10 7 Ω or less, and the Young's modulus of the brush fibers is preferably 1500 to 9800 N/mm 2 . The amount of bite of the brush roller into the photosensitive member is preferably 0.5 to 1.5 mm. The rotation speed of the brush roller is, for example, 0.3 to 1.5 in terms of the photoreceptor speed ratio, and may rotate in the same direction as or in the opposite direction to the rotation direction of the photoreceptor.
なお、図2に示す構成においては、滑剤供給手段116Yの下流側かつ帯電手段113Yの上流側に、滑剤供給手段116Yによって感光体111Y表面に供給された滑剤を均一に塗布する均しブレード118Yが設けられている。
In the configuration shown in FIG. 2, a
本発明の画像形成装置100においては、図2に示すように、滑剤供給手段116Yによる滑剤の供給後であって帯電手段113Yによる帯電前の感光体111Y表面の単位面積当たりの滑剤存在比率をA(atm%)、滑剤除去手段114Yによる滑剤の除去後であって滑剤供給手段116Yによる滑剤の供給前の感光体111Y表面の単位面積当たりの滑剤存在比率をB(atm%)としたとき、下記式(1)および式(2)を満たすことが好ましい。
式(1): A≧8B
式(2): A≧1.7
In the
Formula (1): A≧8B
Formula (2): A≧1.7
上記式(1)および式(2)をいずれも満たすことにより、帯電手段113Yによる帯電前においては、感光体111Y表面に滑剤が十分に存在するため、感光体111Y表面の劣化を防止することができ、感光体111Y表面の抵抗を高く維持することができるので高温高湿環境下での像流れの発生をより確実に抑制することができ、また、クリーニング手段119Yによるトナーの除去前においては、感光体111Y表面に滑剤が十分に存在するため、良好なトナークリーニング性が確実に得られる。さらに、クリーニング手段119Yによるトナーの除去後においては、劣化した滑剤が感光体111Y表面から除去されているため、滑剤の劣化に伴う像流れの発生をより確実に抑制することができる。
By satisfying both the above formulas (1) and (2), sufficient lubricant exists on the surface of the
なお、滑剤存在比率Aの測定では、回転する感光体111Yにおいて、滑剤供給手段116Yの下流側であって帯電手段113Yの上流側の感光体111Y表面上の任意の箇所を選択することができる。特に、均しブレード118Yの下流側であって帯電手段113Yの上流側の感光体111Y表面上の任意の箇所が好ましい。
In the measurement of the lubricant existence ratio A, any position on the surface of the
また、滑剤存在比率Bの測定では、回転する感光体111Yにおいて、滑剤除去手段114Yの下流側であって滑剤供給手段116Yの上流側の感光体111Y表面上の任意の箇所を選択することができる。
In addition, in the measurement of the lubricant existence ratio B, in the
滑剤存在比率Aは、1.7atm%以上とされ、より好ましくは2.0~2.5atm%である。また、A/Bは、8以上とされ、より好ましくは20~30である。 Lubricant existence ratio A is set to 1.7 atm % or more, more preferably 2.0 to 2.5 atm %. Also, A/B is 8 or more, more preferably 20-30.
ここで、滑剤存在比率とは、感光体表面の単位面積当たりに滑剤が存在する度合いをいう。本発明においては、X線光電子分光法(ESCA)によって測定される感光体表面上の滑剤を構成する脂肪酸金属塩に由来の金属の存在比率を代替量として用いる。滑剤における脂肪酸金属塩および窒化ホウ素の比率は経時的に略一定であると考えられるので、脂肪酸金属塩に由来の金属の存在比率は、滑剤全体に係る滑剤存在比率の代替量として用いることができる。単位は「atm%」とする。検出する選択元素は、(1)保護層を構成する架橋重合体の元素(C、Oなど)、(2)金属酸化物(例えばSnなど)、(3)感光体表面に供給される脂肪酸金属塩に由来の金属(例えばZn、Alなど)とする。これらの選択元素については、保護層を構成する材料の種類や用いる滑剤の種類によって、感光体表面に存在し得ると考えられる元素全てを抽出する必要がある。なお、検知性の観点から、保護層に含有される金属酸化物由来の金属と脂肪酸金属塩に由来の金属との差別化のため、使用する金属酸化物と脂肪酸金属塩に由来の金属とは違う種類のものを選択する。 Here, the lubricant existence ratio means the degree of existence of the lubricant per unit area of the surface of the photoreceptor. In the present invention, the existence ratio of the metal derived from the fatty acid metal salt constituting the lubricant on the surface of the photoreceptor measured by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) is used as an alternative amount. Since the ratio of the fatty acid metal salt and boron nitride in the lubricant is considered to be substantially constant over time, the abundance ratio of the metal derived from the fatty acid metal salt can be used as an alternative to the lubricant abundance ratio in the lubricant as a whole. . The unit is "atm%". The selected elements to be detected are (1) elements (C, O, etc.) of the crosslinked polymer constituting the protective layer, (2) metal oxides (such as Sn), and (3) fatty acid metals supplied to the photoreceptor surface. Metals derived from salts (for example, Zn, Al, etc.). As for these selective elements, it is necessary to extract all the elements that are thought to exist on the surface of the photoreceptor depending on the type of material forming the protective layer and the type of lubricant used. From the viewpoint of detectability, in order to differentiate between the metal derived from the metal oxide contained in the protective layer and the metal derived from the fatty acid metal salt, the metal oxide used and the metal derived from the fatty acid metal salt are Choose a different kind.
具体的には、高温高湿環境(温度30℃、湿度80%RH)下において、2000枚印刷した後の感光体から保護層のみ5mm角で切り取り、これを測定サンプルとする。X線光電子分光装置「K-Alpha」(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用い、選択元素を下記測定条件にて定量分析し、各々の原子ピーク面積から相対感度因子を用いて表面元素濃度を算出する。検出される金属の測定量を代替量として取り扱う。
測定条件
X線:Alモノクロ線源
加速:12kV、6mA
分解能:50eV
ビーム系:400μm
ステップサイズ:0.1eV
Specifically, in a high-temperature and high-humidity environment (temperature of 30° C., humidity of 80% RH), only the protective layer is cut off from the photoreceptor after printing 2000 sheets, and this is used as a measurement sample. Using an X-ray photoelectron spectrometer "K-Alpha" (manufactured by Thermo Fisher Scientific), the selected elements are quantitatively analyzed under the following measurement conditions, and the surface element concentration is determined using the relative sensitivity factor from each atomic peak area. calculate. Treat the measured quantity of the metal detected as a surrogate quantity.
Measurement conditions X-ray: Al monochrome radiation source Acceleration: 12 kV, 6 mA
Resolution: 50eV
Beam system: 400 μm
Step size: 0.1 eV
滑剤存在比率Aは、滑剤供給手段における滑剤の供給量、滑剤供給手段の押圧力(例えば、ブラシローラの感光体に対する食込み量など)によって制御することができる。また、滑剤存在比率Bは、滑剤除去部材の押圧力(例えば、ブラシローラの感光体に対する食込み量など)、滑剤除去部材のブラシ繊維の植設密度によって制御することができる。 The lubricant abundance ratio A can be controlled by the amount of lubricant supplied by the lubricant supplying means and the pressing force of the lubricant supplying means (for example, the amount of bite of the brush roller into the photosensitive member, etc.). Also, the lubricant abundance ratio B can be controlled by the pressing force of the lubricant removing member (for example, the amount of bite of the brush roller into the photosensitive member) and the planting density of the brush fibers of the lubricant removing member.
中間転写体131は、複数のローラ137A、137B、137C、137Dにより巻回され、回動可能に支持されている。
中間転写体131上には、当該中間転写体上に残存したトナーを除去するクリーニング手段135が配置されている。
The
A
この画像形成装置100において、感光体111Y、現像手段117Y、クリーニング手段119Y、滑剤除去手段114Yおよび滑剤供給手段116Yなどは、一体的に結合され、装置本体に着脱自在に構成されたプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)であってもよい。あるいは、帯電手段113Y、露光手段115Y、現像手段117Y、滑剤除去手段114Y、滑剤供給手段116Y、一次転写ローラ133Yおよびクリーニング手段119Yからなる群から選ばれる一以上の部材と、感光体111Yとが一体的に構成されたプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)であってもよい。
In this
プロセスカートリッジ200は、筐体201と、それに収容された感光体111Y、帯電手段113Y、現像手段117Y、滑剤供給手段116Y、クリーニング手段119Yおよび滑剤除去手段114Yと、一次転写ローラ133Yと、を有する。また、装置本体には、プロセスカートリッジ200を装置本体内にガイドする手段として支持レール203L、203Rが設けられている。それにより、プロセスカートリッジ200を装置本体に着脱可能となっている。これらのプロセスカートリッジ200は、装置本体に着脱自在に構成された単一の画像形成ユニットとなりうる。
The
給紙搬送手段150は、給紙カセット211内の転写材Pを、複数の中間ローラ213A、213B、213C、213Dおよびレジストローラ215を経て、二次転写ローラ217に搬送可能に設けられている。
The paper feed transport means 150 is provided so as to be able to transport the transfer material P in the
定着手段170は、二次転写ローラ217により転写されたカラー画像を定着処理する。排紙ローラ219は、定着処理された転写材Pを挟持して、排紙トレイ221上に載置可能に設けられている。
A fixing
このように構成された画像形成装置100では、画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkによりトナー画像を形成する。具体的には、まず、滑剤供給手段116Y、116M、116C、116Bkにより感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面に滑剤を供給する。その後、帯電手段113Y、113M、113C、113Bkにより感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面に放電して負に帯電させる。次いで、露光手段115Y、115M、115C、115Bkで、感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面を画像信号に基づいて露光し、静電潜像を形成する。次いで、現像手段117Y、117M、117C、117Bkで、感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面にトナーを付与して現像し、トナー画像を形成する。
In the
次いで、一次転写ローラ(一次転写手段)133Y、133M、133C、133Bkを、回動する中間転写体131と当接させる。それにより、感光体111Y、111M、111C、111Bk上にそれぞれ形成した各色のトナー画像を、回動する中間転写体131上に逐次転写させて、カラー画像を転写する(一次転写する)。画像形成処理中、一次転写ローラ133Bkは、常時、感光体111Bkに当接する。一方、他の一次転写ローラ133Y、133M、133Cは、カラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体111Y、111M、111Cに当接する。
Next, primary transfer rollers (primary transfer means) 133Y, 133M, 133C, and 133Bk are brought into contact with the rotating
そして、一次転写ローラ133Y、133M、133C、133Bkと中間転写体131とを分離させた後、感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面に残存したトナーを、クリーニング手段119Y、119M、119C、119Bkで除去する。次いで、感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面における滑剤を、滑剤除去手段114Y、114M、114C、114Bkで除去する。その後、次の画像形成プロセスに備えて、滑剤供給手段116Y、116M、116C、116Bkにより感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面に滑剤を供給し、必要に応じて感光体111Y、111M、111C、111Bkの表面を除電手段(不図示)によって除電した後、帯電手段113Y、113M、113C、113Bkにより負に帯電させる。このように、画像形成装置100においては、画像形成プロセス毎に、感光体111表面上において、トナーの除去の後に帯電履歴のある滑剤を除去し、その後、帯電される前に新しい滑剤が供給されるように構成されている。
After the
一方、給紙カセット211内に収容された転写材P(例えば普通紙、透明シートなどの最終画像を担持する支持体)を、給紙搬送手段150で給紙し、複数の中間ローラ213A、213B、213C、213D、レジストローラ215を経て二次転写ローラ(二次転写手段)217に搬送する。そして、二次転写ローラ217を回動する中間転写体131と当接させて、転写材P上にカラー画像を一括して転写する(二次転写する)。二次転写ローラ217は、転写材P上に二次転写を行うときのみ、中間転写体131と当接する。その後、カラー画像が一括転写された転写材Pを、中間転写体131の曲率が高い部位で分離する。
On the other hand, a transfer material P (for example, a support for carrying a final image, such as plain paper or a transparent sheet) accommodated in a
このようにしてカラー画像が一括して転写された転写材Pを、定着手段170で定着処理した後、排紙ローラ219で挟持して装置外の排紙トレイ221上に載置する。また、カラー画像が一括転写された転写材Pを中間転写体131から分離した後、クリーニング手段135で中間転写体131上の残存トナーを除去する。
After the transfer material P onto which the color image has been collectively transferred in this way is fixed by the fixing means 170, it is nipped by the
[トナー]
本発明の画像形成装置において使用されるトナーとしては、特に限定されないが、結着樹脂および着色剤が含有されるトナー粒子よりなり、当該トナー粒子には、所望により離型剤などの他の成分が含有されていてもよい。
トナーを構成するトナー粒子は、高画質化を企図する観点から、その体積平均粒径が2~8μmであることが好ましい。
[toner]
The toner used in the image forming apparatus of the present invention is not particularly limited, but is composed of toner particles containing a binder resin and a colorant, and the toner particles may optionally contain other components such as a release agent. may be contained.
Toner particles constituting the toner preferably have a volume average particle diameter of 2 to 8 μm from the viewpoint of achieving high image quality.
上記のトナーを製造する方法としては、特に制約されないが、例えば、通常の粉砕法や、分散媒中で作成する湿式溶融球形化法や、懸濁重合、分散重合、乳化重合凝集法等の既知の重合法などが挙げられる。 The method for producing the above toner is not particularly limited, but known examples include a conventional pulverization method, a wet melting spheronization method in which the toner is prepared in a dispersion medium, a suspension polymerization method, a dispersion polymerization method, an emulsion polymerization aggregation method, and the like. and the like.
また、トナー粒子には、外添剤として、平均粒径10~300nm程度のシリカおよびチタニア等の無機微粒子、0.2~3μm程度の研磨剤を適宜量、外部添加することができる。 Inorganic fine particles such as silica and titania having an average particle diameter of about 10 to 300 nm and abrasives having an average particle diameter of about 0.2 to 3 μm can be externally added in appropriate amounts to the toner particles as external additives.
トナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄などの強磁性金属、強磁性金属とアルミニウムおよび鉛などの合金、フェライトおよびマグネタイトなどの強磁性金属の化合物などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライトが好ましい。
The toner can be used as a magnetic or non-magnetic one-component developer, but may be mixed with a carrier and used as a two-component developer.
When the toner is used as a two-component developer, the carrier may be a conventionally known material such as a ferromagnetic metal such as iron, an alloy of ferromagnetic metal with aluminum or lead, or a compound of ferromagnetic metal such as ferrite and magnetite. can be used, and ferrite is particularly preferred.
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。 Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above examples, and various modifications can be made.
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)で行われた。また、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。 The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples. In the following examples, unless otherwise specified, operations were performed at room temperature (25°C). Moreover, unless otherwise specified, "%" and "parts" mean "% by mass" and "parts by mass" respectively.
各種粒子の数平均一次粒子径は、以下のようにして測定した。まず、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製)により撮影された10000倍の拡大写真をスキャナーに取り込んだ。次いで、得られた写真画像から、凝集粒子を除く300個の粒子像を、ランダムに自動画像処理解析システム ルーゼックス(登録商標)AP ソフトウエアVer.1.32(株式会社ニレコ製)を使用して2値化処理し、当該粒子像のそれぞれの水平方向フェレ径を算出した。そして、当該粒子像のそれぞれの水平方向フェレ径の平均値を算出して数平均一次粒子径とした。この際、金属酸化物粒子の数平均一次粒子径の測定は、表面処理剤由来の化学種(被覆層)を含まない金属酸化物粒子について行った。 The number average primary particle size of various particles was measured as follows. First, a 10,000-fold enlarged photograph taken with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd.) was loaded into a scanner. Next, from the obtained photographic image, 300 particle images excluding agglomerated particles were randomly analyzed using an automatic image processing analysis system Luzex (registered trademark) AP software Ver. 1.32 (manufactured by Nireco Co., Ltd.) was used to perform binarization processing, and the horizontal Feret diameter of each particle image was calculated. Then, the average value of the Feret diameters in the horizontal direction of each of the particle images was calculated as the number average primary particle diameter. At this time, the number average primary particle size of the metal oxide particles was measured for metal oxide particles that did not contain chemical species (coating layer) derived from the surface treatment agent.
[合成例1:複合粒子(コア-シェル粒子)の作製]
(複合粒子1)
図4に示す製造装置を用い、硫酸バリウム(BaSO4)芯材(コア)の表面に酸化スズ(SnO2)の被覆層(シェル)が形成されてなる複合粒子を作製した。
[Synthesis Example 1: Preparation of composite particles (core-shell particles)]
(Composite particle 1)
Composite particles in which a coating layer (shell) of tin oxide (SnO 2 ) was formed on the surface of a barium sulfate (BaSO 4 ) core material (core) were produced using the production apparatus shown in FIG.
具体的には、母液槽41中に純水3500cm3を投入し、次に数平均一次粒子径が80nmである球状の硫酸バリウム芯材900gを投入して、5パス循環させた。母液槽41から流出するスラリーの流速は、2280cm3/minであった。また、強分散装置43の攪拌速度を16000rpmとした。循環完了後のスラリーを純水で全量9000cm3にメスアップし、そこに1600gのスズ酸ナトリウム、および2.3cm3の水酸化ナトリウム水溶液(濃度25N)を投入して5パス循環させた。このようにして母液を得た。
Specifically, 3500 cm 3 of pure water was put into the
この母液を、母液槽41から流出する流速S2が200cm3となるように循環させながら、強分散装置43としてのホモジナイザー「magic LAB(登録商標)」(IKAジャパン株式会社製)に20%硫酸を供給した。供給速度S3を9.2cm3/minとした。ホモジナイザーの容積は20cm3、攪拌速度は16000rpmであった。循環を15分間行い、その間硫酸を連続的にホモジナイザーに供給し、粒子を含むスラリーを得た。
20% sulfuric acid was added to a homogenizer “magic LAB (registered trademark)” (manufactured by IKA Japan Co., Ltd.) as a
得られたスラリーを、その導電率が600μS/cm以下となるまでリパルプ洗浄した後、ヌッチェ濾過を行い、ケーキを得た。このケーキを大気中、150℃で10時間乾燥させた。次いで、乾燥ケーキを粉砕し、その粉砕粉を1体積%H2/N2雰囲気下で450℃、45分間還元焼成した。このようにして、硫酸バリウムの芯材(コア)の表面に酸化スズの外殻(シェル)が形成されてなる、数平均一次粒子径が100nmである複合粒子1を作製した。 The resulting slurry was repulped and washed until its conductivity became 600 μS/cm or less, and then subjected to Nutsche filtration to obtain a cake. The cake was dried in air at 150° C. for 10 hours. The dried cake was then pulverized, and the pulverized powder was reduced and calcined at 450° C. for 45 minutes under a 1 vol % H 2 /N 2 atmosphere. In this way, composite particles 1 having a number average primary particle size of 100 nm, which consisted of a core of barium sulfate and a shell of tin oxide formed on the surface of the core, were produced.
ここで、図4に示す製造装置において、符号42および44は、母液槽41と強分散装置43との間の循環路を形成する循環配管を、符号45および46は、循環配管42および44にそれぞれ設けられたポンプを、符号41aは攪拌翼を、符号43aは攪拌部を、符号41bおよび43bはシャフトを、符号41cおよび43cはモーターを、それぞれ示す。
Here, in the manufacturing apparatus shown in FIG.
(複合粒子2)
数平均一次粒子径が80nmである硫酸バリウム芯材の代わりに、数平均一次粒子径が280nmである硫酸バリウム芯材を使用したこと以外は、複合粒子1と同様にして、複合粒子2(数平均一次粒子径:300nm)を得た。
(Composite particle 2)
Composite particles 2 (number average primary particle size: 300 nm).
(複合粒子3)
数平均一次粒子径が80nmである硫酸バリウム芯材の代わりに、数平均一次粒子径が480nmである硫酸バリウム芯材を使用したこと以外は、複合粒子1と同様にして、複合粒子3(数平均一次粒子径:500nm)を得た。
(Composite particle 3)
Composite particles 3 (number average primary particle size: 500 nm).
[合成例2:表面処理剤による表面処理が施された金属酸化物粒子(表面処理粒子)の作製]
(合成例2-1:表面処理粒子1の作製)
メタノール 10mLに未処理金属酸化物粒子である酸化スズ(数平均一次粒子径:50nm)5gを加え、USホモジナイサーを用いて室温で30分間分散させた。次いで、反応性表面処理剤である3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(「KBM-503」、信越化学工業株式会社製;下記式S-15)0.25gおよびトルエン 10mLを加え、室温で60分攪拌した。エバポレーターによって溶剤を除去した後、120℃で60分加熱することにより、反応性官能基を有する金属酸化物粒子を得た。
S-15: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
[Synthesis Example 2: Preparation of metal oxide particles (surface-treated particles) surface-treated with a surface-treating agent]
(Synthesis Example 2-1: Preparation of surface-treated particles 1)
5 g of untreated metal oxide particles of tin oxide (number average primary particle diameter: 50 nm) was added to 10 mL of methanol and dispersed at room temperature for 30 minutes using a US homogenizer. Then, 0.25 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (“KBM-503”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; formula S-15 below), which is a reactive surface treatment agent, and 10 mL of toluene are added, and the mixture is heated at room temperature for 60 minutes. Stirred. After removing the solvent with an evaporator, the mixture was heated at 120° C. for 60 minutes to obtain metal oxide particles having reactive functional groups.
S-15: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
上記で得られた金属酸化物粒子 5gを、2-ブタノール 40gに加え、USホモジナイザーを用いて室温で60分間分散させた。次いで、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤(「KF-9908」、信越化学工業株式会社製)0.15gを加えて、さらに、室温で60分間、USホモジナイザーを用いて分散を行った。分散後、溶剤を室温下で揮発させ、120℃で60分間乾燥させることにより、反応性表面処理剤および側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤で表面処理が施された金属酸化物粒子(以下、表面処理粒子とも称する)1を作製した。 5 g of the metal oxide particles obtained above were added to 40 g of 2-butanol and dispersed using a US homogenizer at room temperature for 60 minutes. Next, 0.15 g of a surface treatment agent having a silicone chain on the side chain of the silicone main chain ("KF-9908", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added, and further dispersed at room temperature for 60 minutes using a US homogenizer. did After dispersion, the solvent is evaporated at room temperature and dried at 120° C. for 60 minutes to obtain metal oxide particles surface-treated with a reactive surface treatment agent and a surface treatment agent having a silicone chain in the side chain (hereinafter , also referred to as surface-treated particles) 1 was produced.
(合成例2-2:表面処理粒子2の作製)
数平均一次粒子径が100nmである酸化スズの代わりに、上記で得られた複合粒子1を使用したこと以外は、合成例2-1と同様にして、表面処理粒子2を作製した。
(Synthesis Example 2-2: Production of surface-treated particles 2)
Surface-treated particles 2 were prepared in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the composite particles 1 obtained above were used instead of tin oxide having a number average primary particle size of 100 nm.
(合成例2-3:表面処理粒子3の作製)
数平均一次粒子径が100nmである酸化スズの代わりに、上記で得られた複合粒子2を使用したこと以外は、合成例2-1と同様にして、表面処理粒子3を作製した。
(Synthesis Example 2-3: Production of surface-treated particles 3)
Surface-treated
(合成例2-4:表面処理粒子4の作製)
数平均一次粒子径が100nmである酸化スズの代わりに、上記で得られた複合粒子3を使用したこと以外は、合成例2-1と同様にして、表面処理粒子4を作製した。
(Synthesis Example 2-4: Production of surface-treated particles 4)
Surface-treated particles 4 were prepared in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the
(合成例2-5:表面処理粒子5の作製)
数平均一次粒子径が100nmである酸化スズの代わりに、数平均一次粒子径が300nmである酸化アルミニウム(Al2O3)を用いたこと以外は、合成例2-1と同様にして、表面処理粒子5を作製した。
(Synthesis Example 2-5: Production of surface-treated particles 5)
In the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that instead of tin oxide having a number average primary particle size of 100 nm, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having a number average primary particle size of 300 nm was used, the surface A treated particle 5 was produced.
(合成例2-6:表面処理粒子6の作製)
数平均一次粒子径が100nmである酸化スズの代わりに、数平均一次粒子径が100nmであるシリカ(SiO2)を用いたこと以外は、合成例2-1と同様にして、表面処理粒子6を作製した。
(Synthesis Example 2-6: Production of surface-treated particles 6)
Surface-treated particles 6 were prepared in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that silica (SiO 2 ) having a number average primary particle size of 100 nm was used instead of tin oxide having a number average primary particle size of 100 nm. was made.
(合成例2-7:表面処理粒子7の作製)
KF-9908の代わりに、シリコーン主鎖を有し、側鎖にシリコーン鎖を有さない表面処理剤(「KF-9901」、信越化学工業株式会社製)を用いたこと以外は、合成例2-3と同様にして、表面処理粒子7を作製した。
(Synthesis Example 2-7: Production of surface-treated particles 7)
Instead of KF-9908, a surface treatment agent having a silicone main chain and not having a silicone chain in the side chain ("KF-9901", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used. Synthesis Example 2 Surface-treated particles 7 were produced in the same manner as in -3.
(合成例2-8:表面処理粒子8の作製)
KF-9908の代わりに、ポリ(メタ)アクリレート主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤(「KP-578」、信越化学工業株式会社製)を用いたこと以外は、合成例2-3と同様にして、表面処理粒子8を作製した。
(Synthesis Example 2-8: Preparation of surface-treated particles 8)
Instead of KF-9908, Synthesis Example 2- Surface-treated
(合成例2-9:表面処理粒子9の作製)
KBM-503の代わりに、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(「KBM-502」、信越化学工業株式会社製)(下記式S-14)を用いたこと以外は、合成例2-2と同様にして、反応性官能基を有する表面処理粒子9を作製した。
S-14: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
(Synthesis Example 2-9: Production of surface-treated particles 9)
Same as Synthesis Example 2-2, except that 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane (“KBM-502”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (formula S-14 below) was used instead of KBM-503. Then, surface-treated particles 9 having reactive functional groups were produced.
S-14: CH2 =C( CH3 )COO( CH2 ) 3Si ( CH3 )( OCH3 ) 2
(合成例2-10:表面処理粒子10の作製)
KBM-503の代わりに、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(「KBM-5103」、信越化学工業株式会社製)(下記式S-7)を用いたこと以外は、合成例2-2と同様にして、反応性官能基を有する表面処理粒子10を作製した。
S-7: CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3
(Synthesis Example 2-10: Production of surface-treated particles 10)
Same as Synthesis Example 2-2, except that 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (“KBM-5103”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (formula S-7 below) was used instead of KBM-503. Then, surface-treated particles 10 having reactive functional groups were produced.
S-7: CH2 =CHCOO( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
(合成例2-11:表面処理粒子11の作製)
2-ブタノール 10mLに酸化アルミニウム(数平均一次粒子径:300nm)5gを加え、USホモジナイサーを用いて室温で60分間分散させた。次いで、反応性表面処理剤である3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(「KBM-503」、信越化学工業株式会社製)0.15gを加えて、さらに、室温で60分間、USホモジナイザーを用いて分散を行った。分散後、溶剤を室温下で揮発させ、120℃で60分間乾燥させることにより、反応性表面処理剤で表面処理が施された表面処理粒子11を作製した。
(Synthesis Example 2-11: Production of surface-treated particles 11)
5 g of aluminum oxide (number average primary particle size: 300 nm) was added to 10 mL of 2-butanol, and dispersed at room temperature for 60 minutes using a US homogenizer. Then, 0.15 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (“KBM-503”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is a reactive surface treatment agent, is added, and further at room temperature for 60 minutes using a US homogenizer. distributed. After dispersion, the solvent was volatilized at room temperature and dried at 120° C. for 60 minutes to produce surface-treated particles 11 surface-treated with a reactive surface-treating agent.
表面処理粒子1~11の構成は、下記表1にまとめた。 The structures of the surface-treated particles 1 to 11 are summarized in Table 1 below.
[電子写真感光体の作製]
(実施例1)
A.導電性支持体の準備
円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、導電性支持体を準備した。
[Preparation of Electrophotographic Photoreceptor]
(Example 1)
A. Preparation of Conductive Support A conductive support was prepared by cutting the surface of a cylindrical aluminum support.
B.中間層の作製
下記成分を下記の分量で混合し、分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行い、中間層形成用塗布液を調製した。当該塗布液を浸漬塗布法によって導電性支持体の表面に塗布し、110℃で20分間乾燥し、膜厚2μmの中間層を導電性支持体上に形成した。なお、ポリアミド樹脂としてX1010(ダイセル・エボニック株式会社製)を使用し、酸化チタン粒子としてSMT-500SAS(テイカ株式会社製、数平均一次粒子径:0.035μm)を使用した:
ポリアミド樹脂 10質量部
酸化チタン粒子 11質量部
エタノール 200質量部。
B. Preparation of Intermediate Layer The following components were mixed in the following amounts and dispersed batchwise for 10 hours using a sand mill as a disperser to prepare a coating solution for forming an intermediate layer. The coating solution was applied to the surface of the conductive support by dip coating and dried at 110° C. for 20 minutes to form an intermediate layer having a thickness of 2 μm on the conductive support. X1010 (manufactured by Daicel-Evonik Co., Ltd.) was used as the polyamide resin, and SMT-500SAS (manufactured by Tayca Corporation, number average primary particle size: 0.035 μm) was used as the titanium oxide particles:
Polyamide resin 10 parts by mass Titanium oxide particles 11 parts by
C.電荷発生層の作製
下記成分を下記分量で混合し、循環式超音波ホモジナイザー(RUS-600TCVP、株式会社日本精機製作所製)を用いて、19.5kHz、600Wにて循環流量40L/時間で0.5時間にわたって分散することにより、電荷発生層形成用塗布液を調製した。得られた塗布液を浸漬塗布法によって中間層の表面に塗布し、風乾することにより、膜厚0.3μmの電荷発生層を中間層上に形成した。なお、電荷発生物質は、Cu-Kα特性X線回折スペクトル測定で8.3°、24.7°、25.1°、および26.5°に明確なピークを有するチタニルフタロシアニン、ならびに(2R,3R)-2,3-ブタンジオールの1:1付加体と、未付加のチタニルフタロシアニンとの混晶を使用した。また、ポリビニルブチラール樹脂としてエスレック(登録商標)BL-1(積水化学工業株式会社製)を使用した。また、混合溶媒として、3-メチル-2-ブタノン/シクロヘキサノン=4/1(体積比)を使用した:
電荷発生物質 24質量部
ポリビニルブチラール樹脂 12質量部
混合溶媒 400質量部。
C. Preparation of Charge Generating Layer The components below were mixed in the amounts shown below, and the mixture was heated to 0.5% with a circulation ultrasonic homogenizer (RUS-600TCVP, manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at 19.5 kHz and 600 W at a circulation flow rate of 40 L/hour. A coating liquid for forming a charge generation layer was prepared by dispersing for 5 hours. The resulting coating solution was applied to the surface of the intermediate layer by dip coating and air-dried to form a charge generation layer having a thickness of 0.3 μm on the intermediate layer. The charge-generating substances include titanyl phthalocyanine and (2R, A mixed crystal of 1:1 adduct of 3R)-2,3-butanediol and unadducted titanyl phthalocyanine was used. Also, S-LEC (registered trademark) BL-1 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was used as the polyvinyl butyral resin. Also, as a mixed solvent, 3-methyl-2-butanone/cyclohexanone = 4/1 (volume ratio) was used:
Charge-generating substance 24 parts by mass Polyvinyl butyral resin 12 parts by mass Mixed solvent 400 parts by mass.
D.電荷輸送層の作製
下記成分を下記分量で混合した電荷輸送層用の塗布液を、浸漬塗布法によって電荷発生層の表面に塗布し、120℃で70分間乾燥することにより、膜厚24μmの電荷輸送層を電荷発生層上に形成した。なお、ポリカーボネート樹脂としてユーピロン(登録商標)Z300(三菱ガス化学株式会社製、ビスフェノールZ型ポリカーボネート)を使用した。また、酸化防止剤として、IRGANOX(登録商標)1010(BASFジャパン株式会社製)を使用した:
下記化学式2で表される電荷輸送物質 60質量部
ポリカーボネート樹脂 100質量部
THF(テトラヒドロフラン) 800質量部
トルエン 200質量部
酸化防止剤 4質量部。
D. Preparation of charge transport layer A charge transport layer coating solution containing the following components in the following amounts was applied to the surface of the charge generation layer by dip coating and dried at 120°C for 70 minutes to obtain a charge layer having a thickness of 24 µm. A transport layer was formed on the charge generating layer. Iupilon (registered trademark) Z300 (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., bisphenol Z-type polycarbonate) was used as the polycarbonate resin. Also, as an antioxidant, IRGANOX (registered trademark) 1010 (manufactured by BASF Japan Ltd.) was used:
Charge transport material represented by the following chemical formula 2 60 parts by
E.保護層(最外層)の作製
下記成分を下記分量で混合した保護層形成用塗布液(最外層形成用塗布液)を、電荷輸送層の表面に、円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布した。得られた塗布液の膜に、メタルハライドランプを用いて紫外線(主波長:365nm)を1分間照射して(紫外線照度:16mW/cm2、積算光量:960mJ/cm2)、当該膜を硬化させることにより、膜厚3.0μmの保護層を電荷輸送層上に形成した。これにより、感光体1を作製した。なお、重合開始剤は、IRGACURE(登録商標)819(BASFジャパン株式会社製)を使用した:
重合性モノマー(下記化学式M2で表される化合物) 120質量部
表面処理粒子1 100質量部
重合開始剤 10質量部
2-ブタノール 400質量部
THF 100質量部
電荷輸送物質 30質量部。
E. Formation of Protective Layer (Outermost Layer) A protective layer-forming coating solution (outermost layer-forming coating solution) obtained by mixing the following components in the following amounts was applied to the surface of the charge transport layer using a circular slide hopper applicator. The obtained film of the coating liquid is irradiated with ultraviolet rays (main wavelength: 365 nm) using a metal halide lamp for 1 minute (ultraviolet illuminance: 16 mW/cm 2 , integrated light amount: 960 mJ/cm 2 ) to cure the film. Thus, a protective layer having a thickness of 3.0 μm was formed on the charge transport layer. Photoreceptor 1 was thus produced. The polymerization initiator used was IRGACURE (registered trademark) 819 (manufactured by BASF Japan Ltd.):
Polymerizable monomer (compound represented by the following chemical formula M2) 120 parts by mass Surface treated particles 1 100 parts by mass Polymerization initiator 10 parts by mass 2-butanol 400 parts by
(実施例2~9、12~14、比較例1~2)
表面処理粒子の種類を下記表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、感光体2~9、12~14、および比較感光体1~2を作製した。
(Examples 2-9, 12-14, Comparative Examples 1-2)
Photoreceptors 2 to 9, 12 to 14, and comparative photoreceptors 1 to 2 were produced in the same manner as in Example 1, except that the types of surface-treated particles were changed as shown in Table 1 below.
(実施例10および11)
重合性モノマーの種類をそれぞれ下記化学式M1およびM3で表される化合物に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、感光体10および11を作製した。
(Examples 10 and 11)
Photoreceptors 10 and 11 were produced in the same manner as in Example 2, except that the types of polymerizable monomers were changed to compounds represented by the following chemical formulas M1 and M3, respectively.
(比較例3)
金属酸化物粒子として、数平均一次粒子径が300nmである、表面処理を施していない酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を使用し、分散剤(BYK-P105、ビッグケミー・ジャパン株式会社製)使用して、比較感光体3を作製した。具体的には、下記成分を下記分量で混合した保護層形成用塗布液を用いた他は、実施例1と同様に塗布、硬化を行った。
重合性モノマー(下記化学式M2で表される化合物) 120質量部
表面処理粒子11 100質量部
分散剤(BYK-P105) 3質量部
重合開始剤 10質量部
2-ブタノール 400質量部
THF 100質量部
電荷輸送物質 30質量部。
(Comparative Example 3)
As the metal oxide particles, non-surface-treated aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles having a number average primary particle size of 300 nm are used, and a dispersant (BYK-P105, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) is used. Thus, a
Polymerizable monomer (compound represented by the following chemical formula M2) 120 parts by mass Surface treated particles 11 100 parts by mass Dispersant (BYK-P105) 3 parts by mass Polymerization initiator 10 parts by mass 2-butanol 400 parts by
(比較例4)
表面処理粒子の種類を下記表1のように変更し、さらに重合性モノマーをポリカーボネート樹脂(ユーピロン Z300、三菱ガス化学社製)に変更し、比較感光体4を作製した。具体的には、下記成分を下記分量で混合した保護層形成用塗布液(最外層形成用塗布液)を、電荷輸送層の表面に、円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布し、120℃で70分間乾燥することにより、膜厚3.0μmの保護層を電荷輸送層上に形成した。
上記化学式2で表される電荷輸送物質 60質量部
ポリカーボネート樹脂 100質量部
THF(テトラヒドロフラン) 1600質量部
トルエン 400質量部
酸化防止剤 4質量部。
(Comparative Example 4)
A comparative photoreceptor 4 was produced by changing the type of the surface-treated particles as shown in Table 1 below and by changing the polymerizable monomer to a polycarbonate resin (Iupilon Z300, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.). Specifically, a coating solution for forming a protective layer (coating solution for forming an outermost layer) obtained by mixing the following components in the following amounts was applied to the surface of the charge transport layer using a circular slide hopper applicator and heated at 120°C. By drying for 70 minutes, a protective layer having a thickness of 3.0 μm was formed on the charge transport layer.
Charge-transporting material represented by Chemical Formula 2 60 parts by
[評価方法]
フルカラー印刷機(bizhub PRESS C1070;コニカミノルタ株式会社、「bizhub」は同社の登録商標)の帯電手段を帯電ローラ方式のものに改造し、感光体として上記実施例または比較例の感光体を搭載した画像形成装置を用意した。
[Evaluation method]
The charging means of a full-color printer (bizhub PRESS C1070; Konica Minolta Co., Ltd., "bizhub" is a registered trademark of the same company) was modified to a charging roller system, and the photoreceptor of the above example or comparative example was mounted as a photoreceptor. An image forming apparatus was prepared.
滑剤供給手段に備えられる滑剤ストックとしては、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛)80質量%および窒化ホウ素20質量%が均質に混合されて成型されたものを実施例1~6、8~13および比較例3~5では使用し、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛)80質量%および窒化ホウ素10質量%が均質に混合されて成型されたものを実施例7では使用した。また、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛)のみを成型されたものを比較例1および2では使用した。 As the lubricant stock provided in the lubricant supplying means, 80% by mass of fatty acid metal salt (zinc stearate) and 20% by mass of boron nitride were homogeneously mixed and molded. Used in Examples 3 to 5, and used in Example 7 was molded by uniformly mixing 80% by mass of fatty acid metal salt (zinc stearate) and 10% by mass of boron nitride. Moreover, in Comparative Examples 1 and 2, only fatty acid metal salt (zinc stearate) was molded.
各画像形成装置を用いて画像を形成し、その性能を評価した。 An image was formed using each image forming apparatus, and its performance was evaluated.
(滑剤メモリ)
20℃、50%RHで、カバレジ50%のシアンベタ縦帯画像をA4横送りの向きで5,000枚印字した後、全面ハーフ画像を出力し、帯部と非帯部と濃度差(滑剤メモリ)が発生したどうかを評価した。
A: 濃度差なし(実用上問題なし)
B: 極僅かに濃度差有り(実用上問題なし)
C: 濃度差有り(実用上問題なし)
D: 濃度差有り(実用上問題あり)
E: 明確に濃度差有り(実用上問題あり)
(lubricant memory)
At 20°C and 50% RH, after printing 5,000 sheets of cyan solid vertical band images with coverage of 50% in A4 landscape orientation, a full half image was output, and the density difference between the band and non-band portions (lubricant memory ) occurred.
A: No density difference (no practical problem)
B: Very slight difference in concentration (no practical problem)
C: Density difference (no practical problem)
D: Density difference exists (practical problem)
E: There is a clear density difference (practical problem)
(クリーニング性)
10℃、15%RHの低温低湿環境(LL環境)で、カバレジ50%のシアンベタ縦帯画像をA4横送りの向きで300,000枚連続印刷する耐久試験を実施した。耐久試験の前後にクリーニング性を評価した。
具体的には、耐久試験前後の感光体およびクリーニングブレードを用いて、低温低湿環境(温度10℃、湿度15%RH)でカバレジ50%のシアンベタ縦帯画像をA4縦送りの向きで5,000枚連続印刷した後、全面ハーフ画像を出力した。その後、感光体および画像を目視で観察し、以下の基準に基づき評価した。
A: 前面拭き残しなし(実用上問題なし)
B: チッピングまたはフィルミングが発生したが、画像への影響なし(実用上問題なし)
C: ブレードチッピング部のみで拭き残しまたはフィルミングが発生したが、画像への影響はわずかであった(実用上問題なし)
D: ブレードチッピング部のみで拭き残しまたはフィルミングといった影響が画像に発生していた(実用上問題あり)
E: 全面に拭き残しまたはフィルミングが発生し、画像にも影響があった(実用上問題あり)
(Cleanability)
A durability test was conducted in which a solid cyan vertical band image with a coverage of 50% was continuously printed on 300,000 A4 sheets in a horizontal feed direction in a low temperature and low humidity environment (LL environment) of 10° C. and 15% RH. Cleanability was evaluated before and after the durability test.
Specifically, using the photoreceptor and cleaning blade before and after the durability test, 5,000 cyan solid vertical band images with 50% coverage in a low temperature and low humidity environment (temperature of 10° C., humidity of 15% RH) were printed in the direction of A4 vertical feed. After continuous printing, a full-surface half image was output. After that, the photoreceptor and the image were visually observed and evaluated according to the following criteria.
A: No residue left on front surface (practically no problem)
B: Chipping or filming occurred, but no effect on the image (no practical problem)
C: Unwiped or filming occurred only at the blade chipping portion, but the effect on the image was slight (practically no problem)
D: Influences such as unwiped or filming occurred in the image only at the blade chipping portion (practical problem)
E: The entire surface was left unwiped or filming occurred, and the image was also affected (problematic in practice).
(耐摩耗性)
10℃、15%RHの低温低湿環境(LL環境)で、カバレジ50%のシアンベタ縦帯画像をA4横送りの向きで300,000枚連続印刷する耐久試験を実施した。耐久試験の前後における感光体の最外層の膜厚減耗量を測定することにより、感光体の耐摩耗性を評価した。
(wear resistance)
A durability test was carried out in which 300,000 sheets of A4 paper were continuously printed with a cyan solid vertical band image having a coverage of 50% in a low temperature and low humidity environment (LL environment) of 10° C. and 15% RH. The wear resistance of the photoreceptor was evaluated by measuring the amount of loss in film thickness of the outermost layer of the photoreceptor before and after the durability test.
膜厚減耗量は以下の方法で算出した。
感光体の最外層の膜厚は、均一膜厚部分(膜厚プロフィールを作製し、塗布の先端部および後端部の膜厚変動部分を除いた部分)をランダムに10ヶ所測定し、その平均値を最外層の膜厚とした。膜厚測定器は、渦電流方式の膜厚測定器「EDDY560C」(HELMUT FISCHER GMBTE CO社製)を用い、耐久試験前後の最外層の膜厚の差を膜厚減耗量(μm)として算出し、減耗量に応じて、以下の基準に従って評価した。
A: 1.0μm以下(実用上問題なし)
B: 1.0μm超で2.0μm以下(実用上問題なし)
C: 2.0μm超で3.0μm以下(実用上問題なし)
D: 3.0μm超で4.0μm以下(実用上問題あり)
E: 4.0μm超(実用上問題あり)
The amount of film thickness loss was calculated by the following method.
The film thickness of the outermost layer of the photoreceptor was obtained by randomly measuring 10 uniform film thickness portions (film thickness profile was prepared and excluding film thickness variation portions at the leading end and trailing end of coating) and averaging the results. The value was taken as the film thickness of the outermost layer. An eddy current type film thickness measuring device "EDDY560C" (manufactured by HELMUT FISCHER GMBTE CO) was used as the film thickness measuring instrument, and the difference in the film thickness of the outermost layer before and after the durability test was calculated as the amount of film thickness loss (μm). , and the amount of wear was evaluated according to the following criteria.
A: 1.0 μm or less (no practical problem)
B: More than 1.0 μm and 2.0 μm or less (no practical problem)
C: more than 2.0 μm and 3.0 μm or less (no practical problem)
D: more than 3.0 μm and 4.0 μm or less (practical problem)
E: more than 4.0 μm (problematic in practice)
上記評価結果を下記表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1 below.
上記表1から明らかなように、感光体の最外層が、重合性モノマーと、表面処理剤で表面処理された少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物であり、且つ滑剤が脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む、実施例1~14の画像形成装置で画像を形成すると、滑剤メモリの発生が抑制され、クリーニング性も良好であり、且つ感光体の耐摩耗性も良好であった。特に、表面処理剤が、主鎖および側鎖がシリコーン種である実施例3は、表面処理剤の主鎖のみまたは側鎖のみがシリコーン種である実施例8や9と比べてクリーニング性に優れていた。また、シリコーン鎖を有する表面処理剤を使用せずに処理した金属酸化物粒子を含む感光体と、脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む滑剤とを組み合わせた実施例14の画像形成装置は実用可能なレベルではあるものの、評価結果は他の実施例よりも低かった。 As is clear from Table 1 above, the outermost layer of the photoreceptor is a polymerized cured product of a resin composition containing a polymerizable monomer and at least one metal oxide particle surface-treated with a surface treatment agent, In addition, when an image is formed by the image forming apparatus of Examples 1 to 14, in which the lubricant contains a fatty acid metal salt and boron nitride, the occurrence of lubricant memory is suppressed, the cleanability is good, and the wear resistance of the photoreceptor is improved. was also good. In particular, Example 3, in which the main chain and side chains of the surface treatment agent are silicone species, has excellent cleaning properties compared to Examples 8 and 9, in which only the main chain or only the side chains of the surface treatment agent are silicone species. was In addition, the image forming apparatus of Example 14, in which a photoreceptor containing metal oxide particles treated without using a surface treatment agent having a silicone chain and a lubricant containing a fatty acid metal salt and boron nitride are combined, is practicable. However, the evaluation results were lower than those of other examples.
一方、感光体の最外層は、重合性モノマーと、表面処理剤で表面処理された少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物であるが、滑剤が脂肪酸金属塩のみである比較例1の画像形成装置で画像を形成すると、滑剤メモリが発生し、画像の濃度差が大きかった。また、脂肪酸金属塩のみからなる滑剤とを組み合わせた比較例2の画像形成装置で画像を形成すると、いずれの場合もクリーニング性が非常に低かった。 On the other hand, the outermost layer of the photoreceptor is a polymerized cured product of a resin composition containing a polymerizable monomer and at least one metal oxide particle surface-treated with a surface treatment agent, but the lubricant is only a fatty acid metal salt. When an image was formed by the image forming apparatus of Comparative Example 1, lubricant memory occurred and the density difference of the image was large. In addition, when an image was formed by the image forming apparatus of Comparative Example 2 in which a lubricant consisting only of a fatty acid metal salt was used, the cleanability was very low in both cases.
さらに、表面処理を全く施さない金属酸化物粒子を含む感光体を使用する比較例3の画像形成装置で画像を形成すると、滑剤メモリ、クリーニング性および感光体の耐摩耗性の全てが悪かった。また、感光体の最外層が、ポリマーと、表面処理剤で表面処理された少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物である比較例4の画像形成装置で画像を形成すると、感光体の耐摩耗性が非常に低かった。 Furthermore, when an image was formed by the image forming apparatus of Comparative Example 3 using a photoreceptor containing metal oxide particles that were not subjected to any surface treatment, lubricant memory, cleanability, and wear resistance of the photoreceptor were all poor. Further, the image forming apparatus of Comparative Example 4, in which the outermost layer of the photoreceptor is a cured polymer of a resin composition containing a polymer and at least one metal oxide particle surface-treated with a surface treatment agent, was used to form an image. Once formed, the abrasion resistance of the photoreceptor was very poor.
本発明の画像形成装置によれば、長期にわたりクリーニング性を維持し、且つ滑剤メモリの発生を抑制した、画像形成が可能である。そのため、本発明は、電子写真方式の画像形成装置の適用の幅を広げ、同分野の技術の進展および普及に貢献することが期待される。 According to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to form images while maintaining cleanability over a long period of time and suppressing the occurrence of lubricant memory. Therefore, the present invention is expected to expand the range of application of electrophotographic image forming apparatuses and contribute to the development and spread of technology in the same field.
11 帯電ローラ
11a 芯金
11b 弾性層
11c 抵抗制御層
11d 表面層
11e 押圧バネ
20 筐体
21 ブラシローラ
22 滑剤ストック
23 加圧バネ
30 ブレード部材
31 支持部材
41 母液槽
41a 攪拌翼
41b、43b シャフト
41c、43c モーター
42、44 循環配管
43 強分散装置
43a 攪拌部
45、46 ポンプ
100 画像形成装置
110Y、110M、110C、110Bk 画像形成ユニット
111Y、111M、111C、111Bk 感光体
113Y、113M、113C、113Bk 帯電手段
114Y、114M、114C、114Bk 滑剤除去手段
115Y、115M、115C、115Bk 露光手段
116Y、116M、116C、116Bk 滑剤供給手段
117Y、117M、117C、117Bk 現像手段
118Y 均しブレード
119Y、119M、119C、119Bk クリーニング手段
131 中間転写体
133Y、133M、133C、133Bk 一次転写ローラ(転写手段)
135 クリーニング手段
137A、137B、137C、137D ローラ
150 給紙搬送手段
170 定着手段
200 プロセスカートリッジ
201 筐体
203R、203L 支持レール
211 給紙カセット
213A、213B、213C、213D 中間ローラ
215 レジストローラ
217 二次転写ローラ(転写手段)
219 排紙ローラ
221 排紙トレイ
A 滑剤存在比率Aを測定した部分
B 滑剤存在比率Bを測定した部分
P 転写材
SC 原稿画像読み取り装置
S1 電源
S2 流速
S3 供給速度
11 Charging roller 11a Core metal
135
219
Claims (9)
前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体を露光する露光手段と、
前記露光手段により露光された感光体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段と、
前記感光体上に形成されたトナー画像を転写する転写手段と、
前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段と、
前記感光体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布手段と
を備える画像形成装置であって、
前記感光体の前記最外層が、重合性モノマーと、少なくとも1種の金属酸化物粒子とを含む樹脂組成物の重合硬化物を含み、前記金属酸化物粒子の少なくとも1種が、側鎖にシリコーン鎖を有する表面処理剤で表面処理されており、
前記滑剤が脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む、画像形成装置。 a photoreceptor having a protective layer as the outermost layer;
charging means for charging the surface of the photoreceptor;
an exposure means for exposing the photosensitive member charged by the charging means;
a developing means for supplying toner to the photosensitive member exposed by the exposing means to form a toner image;
a transfer means for transferring the toner image formed on the photoreceptor;
cleaning means for removing toner remaining on the surface of the photoreceptor;
An image forming apparatus comprising a lubricant applying unit for applying a lubricant to the surface of the photoreceptor,
The outermost layer of the photoreceptor contains a polymerized cured product of a resin composition containing a polymerizable monomer and at least one kind of metal oxide particles, and at least one kind of the metal oxide particles contains silicone in a side chain. surface-treated with a surface-treating agent having chains ,
An image forming apparatus, wherein the lubricant contains a fatty acid metal salt and boron nitride.
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