JP2005215336A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】電子写真感光体の帯電性、感度および光応答性に優れ、種々の環境下において、高品質および高解像度の画像を高速で形成することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置1に、特定式で示されるエナミン化合物たとえば特定式で示されるエナミン化合物を電荷輸送物質として含有する感光層を有する電子写真感光体2を搭載し、現像器33に収容される現像剤50に含まれるトナーの体積平均粒子径を4〜7μmに設定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、たとえば複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関する。
電子写真技術を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置(以下、電子写真装置と称する)は、複写機、プリンタまたはファクシミリ装置などとして多用されている。電子写真装置では、以下のような電子写真プロセスを経て画像を形成する。まず、装置に備わる電子写真感光体(以下、単に感光体とも称する)の感光層を、帯電ローラなどの帯電手段によって所定の電位に一様に帯電させ、露光手段によって画像情報に応じた露光を施し、静電潜像を形成する。形成された静電潜像に対して現像剤を供給し、感光体の表面に現像剤の成分であるトナーを付着させることによって静電潜像を現像し、トナー画像として顕像化する。形成されたトナー画像を、転写手段によって感光体の表面から記録紙などの記録媒体上に転写し、定着手段によって定着させる。またトナー画像が転写された後の感光体に対して、クリーニングブレードなどを備えるクリーニング手段によってクリーニングを施し、転写動作時に記録媒体上に転写されずに感光体表面に残留するトナーなどを除去する。その後、除電器などによって感光層表面を除電し、静電潜像を消失させる。
近年、電子写真技術は、複写機などの画像形成装置の分野に限らず、従来では写真技術が使われていた印刷版材、スライドフィルムまたはマイクロフィルムなどの分野においても利用されており、レーザ、発光ダイオード(Light Emitting Diode;略称:LED)または陰極線管(Cathode Ray Tube;略称:CRT)などを光源とする高速プリンタにも応用されている。電子写真技術の応用範囲の拡大に伴い、電子写真感光体に対する要求は、高度で幅広いものになりつつある。
電子写真感光体は、導電性材料から成る導電性支持体上に、光導電性材料を含有する感光層が積層されて構成される。電子写真感光体としては、従来から、セレン、酸化亜鉛またはカドミウムなどの無機光導電性材料を主成分とする感光層を備える無機感光体が広く用いられている。無機感光体は、感光体としての基礎特性をある程度は備えているけれども、感光層の成膜が困難である、可塑性が悪い、製造原価が高いなどの問題がある。また無機光導電性材料は一般に毒性が強く、製造上および取扱い上、大きな制約がある。
このように無機光導電性材料およびそれを用いた無機感光体には多くの欠点があることから、有機光導電性材料の研究開発が進んでいる。有機光導電性材料は、近年、幅広く研究開発され、電子写真感光体に利用されるだけでなく、静電記録素子、センサ材料または有機エレクトロルミネセント(Electro Luminescent;略称:EL)素子などに応用され始めている。有機光導電性材料を用いた有機感光体は、感光層の成膜性がよく、可撓性も優れている上に、軽量で、透明性もよく、適当な増感方法によって広範囲の波長域に対して良好な感度を示す感光体を容易に設計できるなどの利点を有しているので、次第に電子写真感光体の主力として開発されてきている。
有機感光体は、初期には感度および耐久性に欠点を有していたけれども、これらの欠点は電荷発生機能と電荷輸送機能とを別々の物質にそれぞれ分担させた機能分離型電子写真感光体の開発によって著しく改善されている。また機能分離型感光体は、有機感光体の有する前述の利点に加え、感光層を構成する材料の選択範囲が広く、任意の特性を有する電子写真感光体を比較的容易に作製できるという利点も有している。機能分離型感光体には積層型と単層型とがあり、積層型の機能分離型感光体では、電荷発生機能を担う電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送機能を担う電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とが積層されて構成される積層型の感光層が設けられる。電荷発生層および電荷輸送層は、通常、電荷発生物質および電荷輸送物質がそれぞれ結着剤であるバインダ樹脂中に分散された形で形成される。また単層型の機能分散型感光体では、電荷発生物質と電荷輸送物質とがバインダ樹脂中に共に分散されて成る単層型の感光層が設けられる。
機能分離型感光体に用いられる電荷発生物質としては、フタロシアニン顔料、スクアリリウム色素、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、シアニン色素、スクアリン酸染料およびピリリウム塩系色素などの多種の物質が検討され、耐光性が強く電荷発生能力の高い種々の材料が提案されている。
また、電荷輸送物質としては、たとえばピラゾリン化合物(たとえば、特許文献1参照)、ヒドラゾン化合物(たとえば、特許文献2、3および4参照)、トリフェニルアミン化合物(たとえば、特許文献5および6参照)およびスチルベン化合物(たとえば、特許文献7および8参照)などの種々の化合物が提案されている。最近では、縮合多環式炭化水素を中心母核に持つ、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体およびターフェニル誘導体(たとえば、特許文献9参照)なども開発されている。
電荷輸送物質には、
(1)光および熱に対して安定であること、
(2)感光体を帯電させる際のコロナ放電によって発生するオゾン、窒素酸化物(略称:NOx)および硝酸などの活性物質に対して安定であること、
(3)高い電荷輸送能力を有すること、
(4)有機溶剤およびバインダ樹脂との相溶性が高いこと、
(5)製造が容易で安価であること
などが要求される。しかしながら、前述の特許文献1〜9などに開示の電荷輸送物質は、これらの要求の一部を満足するけれども、すべてを高いレベルで満足するには至っていない。
また、複写機およびプリンタなどの電子写真装置には、小型化および画像形成速度の高速化が求められている。電子写真装置の画像形成速度の高速化を実現するためには、電子写真プロセスの各工程を高速化する必要がある。そのため、感光体には、帯電性に優れ、均一で速やかな帯電が可能であること、感度および光応答性が高く、感光層の表面電位が露光によって速やかに減衰することなどが求められる。
また電子写真装置の小型化を実現するためにも、感光体には、感度および光応答性の高いことが求められる。複写機およびプリンタなどの電子写真装置では、一般に円筒状または円柱状の感光体が用いられており、電子写真装置の小型化を実現するためには、感光体の小径化が必要である。径の小さい感光体では、露光位置から現像位置までの距離が短いので、露光から現像までの時間は短い。画像形成速度を高速化するために高速で電子写真プロセスを行なう場合には、露光から現像までの時間がさらに短くなる。感光体の感度および光応答性が悪いと、露光による感光層の表面電位の減衰速度が遅くなるので、露光から現像までの時間が短い場合には、感光層の表面電位が充分に減衰していない状態で現像されることになる。このため、正規現像の場合には、画像の白地となるべき部分にトナーが付着する地汚れと呼ばれる現象が発生し、反転現像の場合には、画像濃度が低下する。したがって、電子写真装置の小型化と画像形成速度の高速化とを両立させるためには、感度および光応答性の高い感光体が必要である。
機能分離型感光体では、光吸収によって電荷発生物質で発生した電荷が電荷輸送物質によって感光層表面に輸送されることによって、光が照射された部分の感光層の表面電荷が消去されるので、感度および光応答性には、電荷輸送物質の電荷輸送能力が大きく影響する。したがって、感度および光応答性の高い感光体を実現するためには、高い電荷輸送能力を有する電荷輸送物質が求められる。
また、電子写真装置には高耐久化も要求されており、電子写真装置の高耐久化を実現するために、感光体には、電気的および機械的外力に対する耐久性に優れ、長期間安定して動作し得ることが求められる。感光体が電子写真装置に搭載されて使用される際、感光体の表面層は、クリーニングブレードまたは帯電ローラなどの接触部材によってその一部が削り取られることを余儀なくされる。感光体の表面層の膜減り量が多いと、感光体の帯電保持能が低下し、高品質の画像を提供することができなくなるので、電子写真装置の高耐久化を実現するためには、前述の接触部材に対して強い表面層、すなわち膜減り量の少ない耐刷性の高い表面層を有する機械的耐久性の高い感光体が求められる。
表面層の耐刷性を高くして感光体の機械的耐久性を向上させるためには、一般に感光体の表面層となる電荷輸送層中のバインダ樹脂の比率を高くすることが必要である。しかしながら、バインダ樹脂の比率を高くすると、相対的に電荷輸送層中の電荷輸送物質の比率が低下するので、電荷輸送層の電荷輸送能力が低下し、感度および光応答性が低下するという問題が生じる。したがって、感度および光応答性を低下させることなく、バインダ樹脂の比率を高めて感光体の機械的耐久性を向上させるためには、特に高い電荷輸送能力を有する電荷輸送物質が求められる。
このような要求を満たす電荷輸送物質として、前述の特許文献1〜9などに開示の電荷輸送物質よりも高い電荷輸送能力を有するエナミン化合物が提案されている(たとえば、特許文献10、11および12参照)。また別の従来技術では、感光体の正孔輸送能を向上させるために、感光層にポリシランと特定の構造を有するエナミン化合物とを含有させることが提案されている(特許文献13参照)。
また、近年では画像情報の記憶または編集を容易に行なうことを目的として、画像情報のデジタル化が急速に進行しており、デジタル化された画像情報を用いて画像を形成するデジタルの電子写真装置が多用されるようになっている。デジタルの電子写真装置は、モノクロ画像にとどまらずカラー画像の出力手段としても利用されるに至っており、形成される画像の高品質化および高解像度化への要求が一段と高まっている。画像の高品質化および高解像度化の手段としては、静電潜像の現像に用いられる現像剤の成分であるトナーの小粒径化が、代表的な手段として挙げられる。小粒径トナーを用いる場合には、デジタルの電子写真装置において主に露光すなわち光書込みに用いるレーザビーム光のビーム径を小さくする必要がある。
小粒径トナーを用いて画像を形成する先行技術の一つとして、デジタル書込みの最小ビーム径とトナーの粒径とに特定の関連性をもたせて顕像化を行なう電子写真現像方法が提案されている(特許文献14参照)。特許文献14には、静電潜像上の最小スポット径とトナーの平均体積粒径とが特定の関係を満足することによって、ドットゲインによる階調性劣化のない良好な階調再現性があり、また解像度、シャープネスの良好な高画質の画像が得られることが開示されている。ここで、ドットゲインとは、感光体上に形成された静電潜像の各ドットに比べ、現像によって得られるトナー画像の各ドットが太ることである。
しかしながら、特許文献14に開示の技術では、感光体の性能については考慮していないので、感光体によっては、高品質および高解像度の画像を得られないことがある。これは、レーザビーム光のビーム径を小さくしたことに起因する。レーザビーム光の走査速度を変えずにレーザビーム光のビーム径を小さくすると、単位時間当たりの露光面積が小さくなり、露光に要する時間が長くなるので、レーザビーム光のビーム径を小さくする際には、レーザビーム光の走査速度を速くする必要がある。一方、レーザビーム光の走査速度を速くすると、レーザビーム光の単位面積当たりの照射時間が短くなるので、感光体の1ドット当たりに照射されるレーザ光量が少なくなる。このため、感光体の感度および光応答性が悪い場合には、露光から静電潜像が形成されるまでにかかる時間が長くなるので、感光層の表面電位が充分に減衰していない状態で現像されることになり、形成される画像の濃度および解像度が低下するなどの問題が生じる。最近では、1200dpi(dot
per inch)以上の解像度が求められており、レーザビーム光のビーム径をさらに小さくする必要があるので、画質の劣化が著しい。
したがって、高品質および高解像度の画像を形成するためには、トナーを小粒径化するとともに、1ドット当たりに照射されるレーザ光量が少なくても速やかに静電潜像を形成することのできる感度および光応答性の高い感光体を用いることが必要である。特に、前述のように電子写真装置の画像形成速度を高速化するために高速で電子写真プロセスを行なう場合には、露光から現像までの時間が短くなるので、感度および光応答性の特に高い感光体が求められる。
感光体の感度および光応答性は、前述のように電荷輸送物質の電荷輸送能力に依存するので、前述の特許文献10、11または12に開示されているような電荷輸送能力の高い電荷輸送物質を用いれば、高品質化および高解像度化の実現に充分な感度および光応答性を有する感光体を得ることができると考えられる。しかしながら、前述の特許文献10、11または12に開示されているエナミン化合物の電荷輸送能力は充分でなく、これらのエナミン化合物を用いても、充分な感度および光応答性を有する感光体を実現することはできない。また特許文献13に開示されている感光体のように、感光層にポリシランと特定の構造を有するエナミン化合物とを含有させることも考えられるけれども、ポリシランを用いた感光体は、光暴露に弱く、メンテナンス時などに外光に曝されることによって感光体としての諸特性が低下するという別の問題がある。
また、電子写真装置は、種々の環境下に晒されるので、感光体には、温度および湿度などの環境の変動による特性の変化が小さく、環境安定性に優れることが求められるけれども、このような特性をも有する感光体は得られていない。
特公昭52−4188号公報 特開昭54−150128号公報 特公昭55−42380号公報 特開昭55−52063号公報 特公昭58−32372号公報 特開平2−190862号公報 特開昭54−151955号公報 特開昭58−198043号公報 特開平7−48324号公報 特開平2−51162号公報 特開平6−43674号公報 特開平10−69107号公報 特開平7−134430号公報 特許第2787305号公報
本発明の目的は、電子写真感光体の帯電性、感度および光応答性に優れ、種々の環境下において、高品質および高解像度の画像を高速で形成することのできる画像形成装置を提供することである。
本発明は、導電性支持体および導電性支持体上に設けられ電荷発生物質と電荷輸送物質とを含有する感光層を有する電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体に画像情報に対応する露光を施すことによって静電潜像を形成する露光手段と、トナーを収容し、電子写真感光体の表面にトナーを供給することによって静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、トナー画像を電子写真感光体の表面から記録媒体に転写させる転写手段とを備える画像形成装置であって、
前記電子写真感光体の感光層に含有される電荷輸送物質が、
下記一般式(1)で示されるエナミン化合物を含み、
前記現像手段に収容されるトナーの体積平均粒子径が、
4μm以上、7μm以下であることを特徴とする画像形成装置である。
Figure 2005215336
(式中、ArおよびArは、それぞれ置換基を有してもよいアリール基または置換基を有してもよい複素環基を示す。Arは、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアルキル基を示す。ArおよびArは、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアルキル基を示す。ただし、ArおよびArが共に水素原子になることはない。ArおよびArは、原子または原子団を介して互いに結合し、環構造を形成してもよい。aは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子または水素原子を示し、mは1〜6の整数を示す。mが2以上のとき、複数のaは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。Rは、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有してもよいアルキル基を示す。R,RおよびRは、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基または置換基を有してもよいアラルキル基を示す。nは0〜3の整数を示し、nが2または3のとき、複数のRは同一でも異なってもよく、複数のRは同一でも異なってもよい。ただし、nが0のとき、Arは置換基を有してもよい複素環基を示す。)
また本発明は、一般式(1)で示されるエナミン化合物が、下記一般式(2)で示されるエナミン化合物であることを特徴とする。
Figure 2005215336
(式中、b,cおよびdは、それぞれ置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子または水素原子を示し、i,kおよびjは、それぞれ1〜5の整数を示す。iが2以上のとき、複数のbは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。またkが2以上のとき、複数のcは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。またjが2以上のとき、複数のdは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。Ar,Ar,aおよびmは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
また本発明は、前記電子写真感光体の感光層に含有される電荷発生物質が、フタロシアニン化合物を含むことを特徴とする。
また本発明は、前記フタロシアニン化合物が、オキソチタニウムフタロシアニン化合物であることを特徴とする。
また本発明は、前記電子写真感光体の感光層は、
電荷発生物質を含有する電荷発生層と、一般式(1)で示されるエナミン化合物を含む電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とが積層されて構成されることを特徴とする。
また本発明は、前記電荷輸送層が、さらにバインダ樹脂を含有し、
前記電荷輸送層における一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量Aと前記バインダ樹脂の重量Bとの比率(A/B)が、10/30以上10/12以下であることを特徴とする。
また本発明は、前記電子写真感光体が、
前記導電性支持体と前記感光層との間に、さらに中間層を有することを特徴とする。
本発明によれば、画像形成装置に備わる電子写真感光体の感光層には、一般式(1)で示されるエナミン化合物、好ましくは一般式(2)で示されるエナミン化合物が電荷輸送物質として含有される。また現像手段には、体積平均粒子径が4μm以上、7μm以下であるトナーが収容され、静電潜像の現像に用いられる。
電子写真感光体の感光層に含有される一般式(1)で示されるエナミン化合物は、高い電荷輸送能力を有する。また一般式(2)で示されるエナミン化合物は、一般式(1)で示されるエナミン化合物の中でも、特に高い電荷輸送能力を有する。したがって、感光層に一般式(1)で示されるエナミン化合物、好ましくは一般式(2)で示されるエナミン化合物を含有させることによって、帯電性、感度および光応答性に優れる電子写真感光体が実現される。すなわち、本発明の画像形成装置に用いられる電子写真感光体は、帯電性に優れるので、均一で速やかな帯電が可能である。また本発明の画像形成装置に用いられる電子写真感光体は、感度および光応答性に優れ、露光による感光層の表面電位の減衰速度が速いので、前述のようにトナーの体積平均粒子径が画像の高品質化および高解像度化に好適な4μm以上、7μm以下に設定され、露光の際に1ドット当たりに照射される光量が少なくなっても、速やかに静電潜像を形成することができる。したがって、高速で電子写真プロセスを行なうことができるので、高品質および高解像度の画像を高速で形成することのできる画像形成装置が実現される。また電子写真感光体を小型化した場合であっても、高速で電子写真プロセスを行なうことができるので、小型かつ高速の画像形成装置を実現することができる。
また電子写真感光体の前述の良好な電気特性は、温度および湿度などの周囲の環境が変化しても、繰返し使用されても低下しないので、本発明の画像形成装置は、低温低湿環境下などの種々の環境下において、長期に亘って高品質および高解像度の画像を安定して形成することができる。また電子写真感光体の前述の良好な電気特性は、感光層にポリシランを含有させることなく実現されるので、外光に曝されても低下しない。したがって、メンテナンス時などに電子写真感光体が外光に曝されることに起因する画質の低下が抑えられる。
また本発明によれば、電子写真感光体の感光層には、フタロシアニン化合物、好ましくはオキソチタニウムフタロシアニン化合物が電荷発生物質として含有される。フタロシアニン化合物、特にオキソチタニウムフタロシアニン化合物は、高い電荷発生効率と高い電荷注入効率とを有するので、光を吸収することによって多量の電荷を発生するとともに、発生した電荷をその内部に蓄積することなく、電荷輸送物質に効率よく注入する。感光層には、電荷輸送物質として、電荷輸送能力の高い一般式(1)で示されるエナミン化合物が含有されるので、光吸収によってフタロシアニン化合物で発生する電荷は、一般式(1)で示されるエナミン化合物に効率的に注入され、感光層表面に円滑に輸送される。したがって、本発明の画像形成装置に備わる電子写真感光体は、特に高い感度および光応答性を有するので、解像度のさらに高い画像を形成することのできる画像形成装置が実現される。
また本発明によれば、電子写真感光体の感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、一般式(1)で示されるエナミン化合物を含む電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とが積層されて構成される。このように、電荷発生機能と電荷輸送機能とを別々の層に担わせることによって、各層を構成する材料として電荷発生機能および電荷輸送機能それぞれに最適な材料を選択することが可能となるので、感度および光応答性が特に高く、また繰返し使用時の安定性も増した電気的耐久性の高い電子写真感光体が実現される。したがって、品質および解像度のさらに高い画像を形成することができる。また画像形成装置の耐久性が向上される。
また本発明によれば、電子写真感光体の電荷輸送層における一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量Aとバインダ樹脂の重量Bとの比率(A/B)は、30分の10(10/30)以上12分の10(10/12)以下である。このことによって、電荷輸送層の耐刷性を向上させることができるので、電子写真感光体の機械的耐久性が向上される。また一般式(1)で示されるエナミン化合物は、高い電荷輸送能力を有するので、前述のように前記比率A/Bを10/12以下として電荷輸送層におけるバインダ樹脂の比率を高くしても、電子写真感光体は充分に高い感度および光応答性を示す。すなわち、感度および光応答性を低下させることなく、前記比率A/Bを10/30以上10/12以下とすることができるので、感度および光応答性が高く、かつ機械的耐久性に優れる電子写真感光体が実現される。したがって、画像の品質および解像度を低下させることなく、画像形成装置の耐久性を一層向上させることができる。
また本発明によれば、電子写真感光体の導電性支持体と感光層との間には中間層が設けられる。このことによって、導電性支持体からの感光層への電荷の注入を防止することができるので、感光層の帯電性の低下を防ぐことができ、露光される部分以外での表面電荷の減少を抑え、画像にかぶりなどの欠陥が発生することを防止することができる。また導電性支持体表面の欠陥を被覆して均一な表面を得ることができるので、感光層の成膜性を高めることができる。また中間層が導電性支持体と感光層との接着剤として機能するので、感光層の導電性支持体からの剥離を抑えることができる。したがって、高品質および高解像度の画像をさらに安定して提供することができるので、画像形成装置の信頼性が向上される。
図1は本発明の実施の一形態である画像形成装置1の構成を簡略化して示す配置側面図であり、図2は図1に示す画像形成装置1に備わる電子写真プロセス部27の構成を示す拡大図であり、図3は図2に示す電子写真プロセス部27に備わる電子写真感光体2の構成を簡略化して示す部分断面図である。
まず本発明における画像形成装置1の主要な構成部材である電子写真感光体2(以下、感光体と略称する)について説明する。感光体2は、導電性材料から成る円筒状の導電性支持体3と、導電性支持体3の外周面上に積層される層であって電荷発生物質を含有する電荷発生層4と、電荷発生層4の上にさらに積層される層であって電荷輸送物質を含有する電荷輸送層5とを含む。電荷発生層4と電荷輸送層5とは、感光層6を構成する。すなわち、感光体2は、積層型感光体である。
導電性支持体3は、感光体2の電極としての役割を果たすとともに他の各層4,5の支持部材としても機能する。なお導電性支持体3の形状は、本実施の形態では円筒状であるけれども、これに限定されることなく、円柱状、シート状または無端ベルト状などであってもよい。
導電性支持体3を構成する導電性材料としては、たとえばアルミニウム、銅、亜鉛、チタンなどの金属単体、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの合金を用いることができる。またこれらの金属材料に限定されることなく、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンもしくはポリスチレンなどの高分子材料、硬質紙またはガラスなどの表面に、金属箔をラミネートしたもの、金属材料を蒸着したもの、または導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウムなどの導電性化合物の層を蒸着もしくは塗布したものなどを用いることもできる。これらの導電性材料は所定の形状に加工されて使用される。
導電性支持体3の表面には、必要に応じて、画質に影響のない範囲内で、陽極酸化皮膜処理、薬品もしくは熱水などによる表面処理、着色処理、または表面を粗面化するなどの乱反射処理を施してもよい。レーザを露光光源として用いる電子写真プロセスでは、レーザビーム光の波長が揃っているので、感光体表面で反射されたレーザビーム光と感光体内部で反射されたレーザビーム光とが干渉を起こし、この干渉による干渉縞が画像上に現れて画像欠陥となることがある。導電性支持体3の表面に前述のような処理を施すことによって、この波長の揃ったレーザビーム光の干渉による画像欠陥を防止することができる。
電荷発生層4は、光を吸収することによって電荷を発生する電荷発生物質を主成分として含有する。電荷発生物質として有効な物質としては、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料およびトリスアゾ系顔料などのアゾ系顔料、インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ系顔料、ペリレンイミドおよびペリレン酸無水物などのペリレン系顔料、アントラキノンおよびピレンキノンなどの多環キノン系顔料、金属フタロシアニンおよび無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、スクアリリウム色素、ピリリウム塩類およびチオピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素などの有機光導電性材料、ならびにセレンおよび非晶質シリコンなどの無機光導電性材料などを挙げることができる。これらの電荷発生物質は、1種が単独で使用されてもよく、または2種以上が組合わされて使用されてもよい。
なお、本明細書中において、フタロシアニン化合物とは、金属フタロシアニンおよび無金属フタロシアニン、ならびにこれらの誘導体のことであり、フタロシアニン基に含まれるベンゼン環の水素原子が、塩素原子もしくはフッ素原子などのハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基またはスルホン酸基などの置換基で置換されたものを含む。また金属フタロシアニン化合物は、中心金属に配位子が配位したものであってもよい。
前述の電荷発生物質の中でも、フタロシアニン化合物を用いることが好ましく、下記一般式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物を用いることがさらに好ましい。
Figure 2005215336
一般式(A)において、X,X,XおよびXは、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアルコキシ基を示し、r,s,yおよびzは、それぞれ0〜4の整数を示す。
フタロシアニン化合物、特に一般式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物は、高い電荷発生効率と高い電荷注入効率とを有するので、光を吸収することによって多量の電荷を発生するとともに、発生した電荷をその内部に蓄積することなく、電荷輸送層5に含有される電荷輸送物質に効率よく注入する。また本実施の形態では、電荷輸送層5に含有される電荷輸送物質には、後述する一般式(1)で示される電荷輸送能力の高いエナミン化合物が用いられるので、光吸収によってフタロシアニン化合物で発生する電荷は、一般式(1)で示されるエナミン化合物に効率的に注入され、感光層6表面に円滑に輸送される。したがって、電荷発生物質としてフタロシアニン化合物、好ましくは一般式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物を用い、電荷輸送物質として後述する一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いることによって、特に高い感度および光応答性を有する感光体2が実現される。
フタロシアニン化合物は、特定の結晶構造を有することが好ましい。無金属フタロシアニン化合物のうち好ましいものとしては、X型、α型、β型、γ型、τ型、π型、τ′型、η型またはη′型のものが挙げられ、これらの中でもX型の無金属フタロシアニンが好適に用いられる。また一般式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物のうち好ましいものとしては、Cu−Kα特性X線(波長:1.54Å)に対するX線回折スペクトルにおいて、少なくともブラッグ角2θ(誤差:2θ±0.2°)27.2°に明確な回折ピークを示す結晶構造を有するものが挙げられる。なお、本明細書において、ブラッグ角2θとは、入射X線と回折X線との成す角度のことであり、いわゆる回折角を表す。
一般式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物などのフタロシアニン化合物は、たとえばモーザ(Moser)およびトーマス(Thomas)による「フタロシアニン化合物(Phthalocyanine Compounds)」に記載されている方法などの従来公知の製造方法によって製造することができる。たとえば、一般式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物のうち、X,X,XおよびXが水素原子であるオキソチタニウムフタロシアニンは、フタロニトリルと四塩化チタンとを、加熱融解するかまたはα−クロロナフタレンなどの適当な溶媒中で加熱反応させることによってジクロロチタニウムフタロシアニンを合成した後、塩基または水で加水分解することによって得られる。またイソインドリンとテトラブトキシチタンなどのチタニウムテトラアルコキシドとを、N−メチルピロリドンなどの適当な溶媒中で加熱反応させることによっても、オキソチタニウムフタロシアニンを製造することができる。
電荷発生物質は、メチルバイオレット、クリスタルバイオレット、ナイトブルーおよびビクトリアブルーなどに代表されるトリフェニルメタン系染料、エリスロシン、ローダミンB、ローダミン3R、アクリジンオレンジおよびフラペオシンなどに代表されるアクリジン染料、メチレンブルーおよびメチレングリーンなどに代表されるチアジン染料、カプリブルーおよびメルドラブルーなどに代表されるオキサジン染料、シアニン染料、スチリル染料、ピリリウム塩染料またはチオピリリウム塩染料などの増感染料と組合わされて使用されてもよい。
電荷発生層4の形成方法としては、前述の電荷発生物質を導電性支持体3の表面に真空蒸着する方法、または前述の電荷発生物質を適当な溶剤中に分散して得られる電荷発生層用塗布液を導電性支持体3の表面に塗布する方法などが用いられる。これらの中でも、結着剤であるバインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷発生物質を従来公知の方法によって分散して電荷発生層用塗布液を調製し、得られた塗布液を導電性支持体3の表面に塗布する方法が好適に用いられる。以下、この方法について説明する。
電荷発生層4に用いられるバインダ樹脂としては、たとえばポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂およびポリビニルホルマール樹脂、ならびにこれらの樹脂を構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂などを挙げることができる。共重合体樹脂の具体例としては、たとえば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂およびアクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂などの絶縁性樹脂などを挙げることができる。バインダ樹脂はこれらに限定されるものではなく、一般にバインダ樹脂として用いられる樹脂を使用することができる。これらの樹脂は、1種が単独で使用されてもよく、また2種以上が混合されて使用されてもよい。
電荷発生層用塗布液の溶剤としては、たとえばジクロロメタンおよびジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどのエステル類、テトラヒドロフラン(
Tetrahydrofuran;略称:THF)およびジオキサンなどのエーテル類、1,2−ジメトキシエタンなどのエチレングリコールのアルキルエーテル類、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素類、ならびにN,N−ジメチルホルムアミド(N,N−
Dimethylformamide;略称:DMF)およびN,N−ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの溶剤は、1種が単独で使用されてもよく、2種以上が混合されて混合溶剤として使用されてもよい。
電荷発生物質とバインダ樹脂とを含んで構成される電荷発生層4において、電荷発生物質の重量W1とバインダ樹脂の重量W2との比率W1/W2は、100分の10(10/100)以上、100分の99(99/100)以下であることが好ましい。前記比率W1/W2が10/100未満であると、感光体2の感度が低下する。前記比率W1/W2が99/100を超えると、電荷発生層4の膜強度が低下するだけでなく、電荷発生物質の分散性が低下して粗大粒子が増大するので、消去されるべき部分以外の表面電荷が露光によって減少し、画像欠陥、特に白地にトナーが付着し微小な黒点が形成される黒ぽちと呼ばれる画像のかぶりが多くなる。したがって、前記比率W1/W2の好適な範囲を、10/100以上、99/100以下とした。
電荷発生物質は、バインダ樹脂溶液中に分散される前に、予め粉砕機によって粉砕処理されてもよい。粉砕処理に用いられる粉砕機としては、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミルおよび超音波分散機などを挙げることができる。
電荷発生物質をバインダ樹脂溶液中に分散させる際に用いられる分散機としては、ペイントシェーカ、ボールミルおよびサンドミルなどを挙げることができる。このときの分散条件としては、用いる容器および分散機を構成する部材の摩耗などによる不純物の混入が起こらないように適当な条件を選択する。
電荷発生層用塗布液の塗布方法としては、スプレイ法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法および浸漬塗布法などを挙げることができる。これらの塗布方法のうちから、塗布液の物性および生産性などを考慮に入れて最適な方法を選択することができる。これらの塗布方法の中でも、特に浸漬塗布法は、塗布液を満たした塗工槽に基体を浸漬した後、一定速度または逐次変化する速度で引上げることによって基体の表面上に層を形成する方法であり、比較的簡単で、生産性および原価の点で優れているので、好適に用いられる。なお、浸漬塗布法に用いる装置には、塗布液の分散性を安定させるために、超音波発生装置に代表される塗布液分散装置を設けてもよい。
電荷発生層4の膜厚は、0.05μm以上5μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以上1μm以下である。電荷発生層4の膜厚が0.05μm未満であると、光吸収の効率が低下し、感光体2の感度が低下する。電荷発生層4の膜厚が5μmを超えると、電荷発生層4内部での電荷移動が感光層6表面の電荷を消去する過程の律速段階となり、感光体2の感度が低下する。したがって、電荷発生層4の膜厚の好適な範囲を、0.05μm以上、5μm以下とした。
電荷発生層4上には電荷輸送層5が設けられる。電荷輸送層5は、電荷発生層4に含まれる電荷発生物質が発生した電荷を受入れ、これを輸送する能力を有する電荷輸送物質と、電荷輸送物質を結着させるバインダ樹脂とを含んで構成することができる。電荷輸送物質には、下記一般式(1)で示されるエナミン化合物が用いられる。
Figure 2005215336
一般式(1)において、ArおよびArは、それぞれ置換基を有してもよいアリール基または置換基を有してもよい複素環基を示す。Arは、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアルキル基を示す。ArおよびArは、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアルキル基を示す。ただし、ArおよびArが共に水素原子になることはない。ArおよびArは、原子または原子団を介して互いに結合し、環構造を形成してもよい。aは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子または水素原子を示し、mは1〜6の整数を示す。mが2以上のとき、複数のaは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。Rは、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有してもよいアルキル基を示す。R,RおよびRは、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基または置換基を有してもよいアラルキル基を示す。nは0〜3の整数を示し、nが2または3のとき、複数のRは同一でも異なってもよく、複数のRは同一でも異なってもよい。ただし、nが0のとき、Arは置換基を有してもよい複素環基を示す。
電荷輸送物質には、一般式(1)で示されるエナミン化合物の中でも、下記一般式(2)で示されるエナミン化合物が好適に用いられる。
Figure 2005215336
一般式(2)において、b,cおよびdは、それぞれ置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子または水素原子を示し、i,kおよびjは、それぞれ1〜5の整数を示す。iが2以上のとき、複数のbは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。またkが2以上のとき、複数のcは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。またjが2以上のとき、複数のdは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。Ar,Ar,aおよびmは、一般式(1)において定義したものと同義である。
一般式(1)で示されるエナミン化合物は、高い電荷輸送能力を有する。また一般式(2)で示されるエナミン化合物は、一般式(1)で示されるエナミン化合物の中でも、特に高い電荷輸送能力を有する。したがって、一般式(1)で示されるエナミン化合物、好ましくは一般式(2)で示されるエナミン化合物を電荷輸送物質として電荷輸送層5に含有させることによって、帯電性、感度および光応答性に優れる感光体2を実現することができる。特に、電荷発生層4に含有される電荷発生物質として前述のフタロシアニン化合物を用いることによって、感度および光応答性に特に優れる感光体2が実現される。この感光体2の良好な電気特性は、感光体2の周囲の環境、たとえば温度または湿度が変化しても維持され、また繰返し使用されても低下せず維持される。
また電荷輸送物質に一般式(1)で示されるエナミン化合物、好ましくは一般式(2)で示されるエナミン化合物を用いることによって、前述の良好な電気特性を有する感光体2を、電荷輸送層5にポリシランを含有させることなく実現することができる。したがって、感光体2は、外光に曝されても前述の良好な電気特性が低下しない。
また、一般式(2)で示されるエナミン化合物は、一般式(1)で示されるエナミン化合物の中でも、合成が比較的容易であり、かつ収率が高いので、安価に製造することができる。したがって、電荷輸送物質に一般式(2)で示されるエナミン化合物を用いることによって、前述のように良好な電気特性を有する感光体2を低い製造原価で製造することができるので、画像形成装置1の製造原価を低減することができる。
なお、本明細書において、アリール基としては、たとえばフェニル、ナフチル、ビフェニリル、ターフェニル、ピレニルおよびアントリルなどを挙げることができる。アリール基が有することのできる置換基としては、たとえばメチル、エチルおよびプロピルなどのアルキル基、トリフルオロメチルなどのハロゲン化アルキル基、2−プロペニルおよびスチリルなどのアルケニル基、メトキシ、エトキシおよびプロポキシなどのアルコキシ基、メチルアミノおよびエチルアミノなどのアルキルアミノ基、ジメチルアミノ、ジエチルアミノおよびジイソプロピルアミノなどのジアルキルアミノ基、フッ素原子、塩素原子および臭素原子などのハロゲン原子、フェノキシなどのアリールオキシ基、ならびにフェニルチオなどのアリールチオ基などを挙げることができる。置換基を有するアリール基としては、たとえばトリル、メトキシフェニル、フェノキシフェニル、p−(フェニルチオ)フェニルおよびp−スチリルフェニルなどを挙げることができる。
複素環基としては、たとえばフリル、チエニル、チアゾリル、ベンゾフリル、ベンゾチオフェニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリルおよびベンゾピラニルなどのヘテロ原子として、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子など、好ましくは酸素原子、窒素原子または硫黄原子を有する5員、6員または縮合環、好ましくは5員の複素環基を挙げることができる。複素環基が有することのできる置換基としては、前述のアリール基が有することのできる置換基と同様のものを挙げることができる。置換基を有する複素環基としては、たとえばN−メチルインドリルおよびN−エチルカルバゾリルなどを挙げることができる。
アラルキル基としては、たとえばベンジルおよび1−ナフチルメチルなどを挙げることができる。アラルキル基が有することのできる置換基としては、前述のアリール基が有することのできる置換基と同様のものを挙げることができる。置換基を有するアラルキル基としては、たとえばp−メトキシベンジルなどを挙げることができる。
アルキル基としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、たとえばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピルおよびt−ブチルなどの鎖状アルキル基、ならびにシクロヘキシルおよびシクロペンチルなどのシクロアルキル基などを挙げることができる。アルキル基が有することのできる置換基としては、前述のアリール基が有することのできる置換基と同様のものを挙げることができる。置換基を有するアルキル基としては、たとえばトリフルオロメチル、フルオロメチルおよび2,2,2−トリフルオロエチルなどのハロゲン化アルキル基、1−メトキシエチルおよびメトキシメチルなどのアルコキシアルキル基、ならびに2−チエニルメチルなどの複素環基で置換されたアルキル基などを挙げることができる。
アルコキシ基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、たとえばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシおよびイソプロポキシなどを挙げることができる。アルコキシ基が有することのできる置換基としては、前述のアリール基が有することのできる置換基と同様のものを挙げることができる。
ジアルキルアミノ基とは、2つの水素原子がアルキル基で置換されたアミノ基のことであり、置換基を有するジアルキルアミノ基とは、置換基を有するアルキル基で置換されたアミノ基のことである。ジアルキルアミノ基としては、炭素数1〜4のアルキル基で置換されたものが好ましく、たとえばジメチルアミノ、ジエチルアミノおよびジイソプロピルアミノなどを挙げることができる。
ハロゲン原子としては、たとえばフッ素原子および塩素原子などを挙げることができる。
一般式(1)において、ArとArとを結合する原子としては、たとえば酸素原子、硫黄原子および窒素原子などを挙げることができる。窒素原子は、たとえばイミノ基またはN−アルキルイミノ基などの2価基としてArとArとを結合する。ArとArとを結合する原子団としては、たとえばメチレン、エチレンおよびメチルメチレンなどのアルキレン基、ビニレンおよびプロペニレンなどのアルケニレン基、オキシメチレン(化学式:−O−CH−)などのヘテロ原子と結合したアルキレン基、ならびにチオビニレン(化学式:−S−CH=CH−)などのヘテロ原子と結合したアルケニレン基などの2価基を挙げることができる。
一般式(1)で示されるエナミン化合物のうち、特性、原価および生産性などの観点から特に優れた化合物としては、ArおよびArがフェニルであり、Arがフェニル、トリル、p−メトキシフェニル、ビフェニリル、ナフチルまたはチエニルであり、ArおよびArのうちの少なくともいずれか一方がフェニル、p−トリル、p−メトキシフェニル、ナフチル、チエニルまたはチアゾリルであり、R,R,RおよびRが水素原子であり、nが1であるものを挙げることができる。
一般式(1)で示されるエナミン化合物の具体例としては、たとえば以下の表1〜表32に示す例示化合物No.1〜No.220を挙げることができるけれども、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、これらに限定されるものではない。なお、表1〜表32では、各例示化合物を一般式(1)の各基に対応する基で表している。たとえば、表1に示す例示化合物No.1は、下記構造式(1−1)で示されるエナミン化合物である。ただし、表1〜表32において、ArおよびArが互いに結合したものを例示する場合には、Arの欄からArの欄に渡って、ArおよびArが結合する炭素−炭素二重結合と、その炭素−炭素二重結合の炭素原子と共にArおよびArが形成する環構造とを合わせて示す。
Figure 2005215336
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一般式(1)で示されるエナミン化合物は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、下記一般式(3)で示されるアルデヒド化合物またはケトン化合物と、下記一般式(4)で示される2級アミン化合物との脱水縮合反応を行うことによって、下記一般式(5)で示されるエナミン中間体を製造する。
Figure 2005215336
(式中、Ar,ArおよびRは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
Figure 2005215336
(式中、Ar,aおよびmは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
Figure 2005215336
(式中、Ar,Ar,Ar,R,aおよびmは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
この脱水縮合反応は、たとえば以下のようにして行う。適当な溶媒に、一般式(3)で示されるアルデヒド化合物またはケトン化合物と、一般式(4)で示される2級アミン化合物とを略等モル量ずつ加えて溶解させ、溶液を調製する。使用される溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素類、ブタノールなどのアルコール類およびジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類などを挙げることができる。調製された溶液中に、触媒、たとえばp−トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸またはピリジニュウム−p−トルエンスルホン酸などの酸触媒を加え、加熱下で反応させる。触媒の添加量は、一般式(3)で示されるアルデヒド化合物またはケトン化合物に対して、10分の1(1/10)〜1000分の1(1/1000)モル当量であることが好ましく、より好ましくは25分の1(1/25)〜500分の1(1/500)モル当量であり、さらに好ましくは50分の1(1/50)〜200分の1(1/200)モル当量である。反応中、水が副成し反応を妨げるので、生成した水を溶媒と共沸させ系外に取除く。以上のようにして、一般式(5)で示されるエナミン中間体を高収率で製造することができる。
次に、一般式(5)で示されるエナミン中間体に対して、ビルスマイヤー反応によるフォルミル化またはフリーデル−クラフト反応によるアシル化を行うことによって、下記一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体を製造する。このとき、ビルスマイヤー反応によるフォルミル化を行うと、一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体のうち、Rが水素原子であるエナミン−アルデヒド中間体を製造することができ、フリーデル−クラフト反応によるアシル化を行うと、一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体のうち、Rが水素原子以外の基であるエナミン−ケト中間体を製造することができる。
Figure 2005215336
(式中、Rは、一般式(1)において、nが0のときRを示し、nが1,2または3のときRを示す。Ar,Ar,Ar,R,R,R,a,mおよびnは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
ビルスマイヤー反応は、たとえば以下のようにして行う。適当な溶媒中に、オキシ塩化リンと、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−N−フェニルホルムアミドまたはN,N−ジフェニルホルムアミドとを加え、ビルスマイヤー試薬を調製する。使用される溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。ビルスマイヤー試薬1.0〜1.3モル当量が調製された溶液中に、一般式(5)で示されるエナミン中間体1.0モル当量を加え、60〜110℃の加熱下で、2〜8時間撹拌する。反応終了後、1〜8規定(N)のアルカリ性水溶液で加水分解を行う。加水分解に用いられるアルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液などが挙げられる。以上のようにして、一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体のうち、Rが水素原子であるエナミン−アルデヒド中間体を高収率で製造することができる。
また、フリーデル−クラフト反応は、たとえば以下のようにして行う。適当な溶媒中に、ルイス酸1.0〜1.2モル当量と下記一般式(B)で示されるハロゲン化アシル1.0モル当量とを加え、0.5〜1時間程度撹拌してフリーデル−クラフトアシル化試薬を調製する。使用される溶媒としては、1,2−ジクロロエタン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素類、ニトロベンゼンなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。ルイス酸としては、塩化アルミニウム、塩化スズおよび塩化亜鉛などが挙げられる。
Figure 2005215336
(式中、Xはハロゲン原子を示し、Rは一般式(6)において定義したものと同義である。)
フリーデル−クラフトアシル化試薬1.0〜1.3モル当量が調製された溶液中に、一般式(5)で示されるエナミン中間体1.0モル当量を加え、−40〜80℃で、2〜8時間撹拌する。反応終了後、1〜8規定(N)のアルカリ性水溶液で加水分解を行う。加水分解に用いられるアルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液などが挙げられる。以上のようにして、一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体のうち、Rが水素原子以外の基であるエナミン−ケト中間体を高収率で製造することができる。
次いで、一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体と、下記一般式(7−1)で示されるWittig試薬または下記一般式(7−2)で示されるWittig試薬とを塩基性条件下で反応させるWittig−Horner反応を行うことによって、一般式(1)で示されるエナミン化合物を製造する。このとき、一般式(7−1)で示されるWittig試薬を用いると、一般式(1)で示されるエナミン化合物のうち、nが0であるものを得ることができ、一般式(7−2)で示されるWittig試薬を用いると、一般式(1)で示されるエナミン化合物のうち、nが1,2または3であるものを得ることができる。
Figure 2005215336
(式中、Rは、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアリール基を示す。ArおよびArは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
Figure 2005215336
(式中、Rは、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアリール基を示す。nは1〜3の整数を示す。Ar,Ar,R,RおよびRは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
このWittig−Horner反応は、たとえば以下のようにして行う。適当な溶媒中に、一般式(6)で示されるエナミン−カルボニル中間体1.0モル当量と、一般式(7−1)で示されるWittig試薬または一般式(7−2)で示されるWittig試薬1.0〜1.20モル当量と、金属アルコキシド塩基1.0〜1.5モル当量とを加え、室温または30〜60℃の加熱下で、2〜8時間撹拌する。使用される溶媒としては、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。金属アルコキシド塩基としては、カリウムt−ブトキサイド、ナトリウムエトキサイド、ナトリウムメトキサイドなどが挙げられる。以上のようにして、一般式(1)で示されるエナミン化合物を高収率で製造することができる。なお、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、通常の分離手段、たとえば溶媒抽出法、再結晶法またはカラムクロマトグラフィーなどによって反応混合物から容易に単離精製でき、高純度のものとして得ることができる。
一般式(1)で示されるエナミン化合物は、たとえば前述の表1〜表32に示す例示化合物からなる群から選ばれる1種が単独でまたは2種以上が混合されて電荷輸送物質に使用される。
また電荷輸送物質には、本発明の好ましい効果を損なわない範囲内で、一般式(1)で示されるエナミン化合物以外に、他の電荷輸送物質を含んでもよい。一般式(1)で示されるエナミン化合物と混合されて使用される他の電荷輸送物質としては、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、多環芳香族化合物、インドール誘導体、ピラゾリン誘導体、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、トリアリールメタン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体およびベンジジン誘導体などを挙げることができる。また、これらの化合物から生じる基を主鎖または側鎖に有するポリマー、たとえばポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリ(1−ビニルピレン)およびポリ(9−ビニルアントラセン)なども挙げられる。
電荷輸送層5を構成するバインダ樹脂には、電荷輸送物質との相溶性に優れるものが選ばれる。具体例としては、たとえばポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などのビニル重合体樹脂およびこれらを構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂、ならびにポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂およびフェノール樹脂などが挙げられる。またこれらの樹脂を部分的に架橋した熱硬化性樹脂も挙げられる。これらの樹脂は、1種が単独で使用されてもよく、また2種以上が混合されて使用されてもよい。前述の樹脂の中でも、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂またはポリフェニレンオキサイドは、体積抵抗率が1013Ω・cm以上であって電気絶縁性に優れており、また皮膜性および電位特性などにも優れているので、好適に用いられる。
電荷輸送層5において、電荷輸送物質として含有される一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量Aとバインダ樹脂の重量Bとの比率(A/B)は、30分の10(10/30)以上、12分の10(10/12)以下であることが好ましい。前記比率A/Bを10/30以上、10/12以下とし、バインダ樹脂を高い比率で電荷輸送層5に含有させることによって、電荷輸送層5の耐刷性を向上させ、感光体2の機械的耐久性を向上させることができる。
このように、前記比率A/Bを10/12以下とし、バインダ樹脂の比率を高くすると、結果として電荷輸送物質として含有される一般式(1)で示されるエナミン化合物の比率が低下する。従来公知の電荷輸送物質を用いた場合に、電荷輸送層5における電荷輸送物質の重量とバインダ樹脂の重量との比率(電荷輸送物質/バインダ樹脂)を同様に10/12以下とすると、感度および光応答性が不足し、画像欠陥の生じることがある。しかしながら、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、高い電荷輸送能力を有するので、前記比率A/Bを10/12以下として電荷輸送層5におけるバインダ樹脂の比率を高くしても、感光体2は、充分に高い感度および光応答性を示す。すなわち、感度および光応答性を低下させることなく、前記比率A/Bを10/30以上、10/12以下とすることができるので、感度および光応答性が高く、かつ機械的耐久性に優れる感光体2を実現することができる。したがって、画像の品質および解像度を低下させることなく、画像形成装置1の耐久性を向上させることができる。
なお、前記比率A/Bが10/12を超え、バインダ樹脂の比率が低いと、電荷輸送層5の耐刷性が低下して感光層6の膜減り量が増加し、感光体2の帯電性が低下する。また前記比率A/Bが10/30未満であり、バインダ樹脂の比率が高いと、感光体2の感度が低下する。また電荷輸送層5を浸漬塗布法によって形成する場合には、塗布液の粘度が増大し、塗布速度が低下するので、生産性が著しく悪くなる。また塗布液の粘度の増大を抑えるために塗布液中の溶剤の量を多くすると、ブラッシング現象が発生し、形成された電荷輸送層5に白濁が発生する。したがって、前記比率A/Bの好適な範囲を、10/30以上、10/12以下とした。
電荷輸送層5には、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。たとえば、成膜性、可撓性または表面平滑性を向上させるために、可塑剤またはレベリング剤などを電荷輸送層5に添加してもよい。可塑剤としては、たとえばフタル酸エステルなどの二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、塩素化パラフィンおよびエポキシ型可塑剤などを挙げることができる。レベリング剤としては、たとえばシリコーン系レベリング剤などを挙げることができる。
また電荷輸送層5には、機械的強度の増強および電気特性の向上を図るために、無機化合物または有機化合物の微粒子を添加してもよい。
電荷輸送層5は、前述の電荷発生層4を塗布によって形成する場合と同様に、たとえば適当な溶剤中に、一般式(1)で示されるエナミン化合物を含む電荷輸送物質およびバインダ樹脂、ならびに必要な場合には前述の添加剤を溶解または分散させて電荷輸送層用塗布液を調製し、得られた塗布液を電荷発生層4上に塗布することによって形成される。
電荷輸送層用塗布液の溶剤としては、たとえばベンゼン、トルエン、キシレンおよびモノクロルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジクロロメタンおよびジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフラン、ジオキサンおよびジメトキシメチルエーテルなどのエーテル類、ならびにN,N−ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒などを挙げることができる。これらの溶剤は、1種が単独で使用されてもよく、また2種以上が混合されて使用されてもよい。また前述の溶剤に、必要に応じてアルコール類、アセトニトリルまたはメチルエチルケトンなどの溶剤をさらに加えて使用することもできる。
電荷輸送層用塗布液の塗布方法としては、スプレイ法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法および浸漬塗布法などを挙げることができる。これらの塗布方法の中でも、特に浸漬塗布法は、前述のように種々の点で優れているので、電荷輸送層5を形成する場合にも好適に用いられる。
電荷輸送層5の膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは10μm以上40μm以下である。電荷輸送層5の膜厚が5μm未満であると、感光体2表面の帯電保持能が低下する。電荷輸送層5の膜厚が50μmを超えると、感光体2の解像度が低下する。したがって、電荷輸送層5の膜厚の好適な範囲を、5μm以上、50μm以下とした。
以上のようにして形成される電荷発生層4と電荷輸送層5とが積層されて、感光層6が構成される。このように、電荷発生機能と電荷輸送機能とを別々の層に担わせることによって、各層を構成する材料として電荷発生機能および電荷輸送機能それぞれに最適な材料を選択することが可能となるので、感度および光応答性が特に高く、また繰返し使用時の安定性も増した電気的耐久性の高い感光体2が実現される。したがって、画像形成装置1は、品質および解像度の特に高い画像を形成することができるとともに、高い耐久性を有する。
なお、本実施の形態では、感光層6は、電荷発生層4と電荷輸送層5とが、導電性支持体3上にこの順序で積層されて構成されるけれども、これに限定されることなく、電荷輸送層5および電荷発生層4の順に導電性支持体3上に積層されて構成されてもよい。
感光層6の各層、すなわち電荷発生層4および電荷輸送層5には、感度の向上を図り、繰返し使用による残留電位の上昇および疲労などを抑えるために、電子受容物質および色素などの増感剤を1種または2種以上添加してもよい。
電子受容物質としては、たとえば無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、4−クロルナフタル酸無水物などの酸無水物、テトラシアノエチレン、テレフタルマロンジニトリルなどのシアノ化合物、4−ニトロベンズアルデヒドなどのアルデヒド類、アントラキノン、1−ニトロアントラキノンなどのアントラキノン類、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロフルオレノンなどの多環もしくは複素環ニトロ化合物、またはジフェノキノン化合物などの電子吸引性材料などを用いることができる。またこれらの電子吸引性材料を高分子化したものを用いることもできる。
色素としては、たとえばキサンテン系色素、チアジン色素、トリフェニルメタン色素、キノリン系顔料または銅フタロシアニンなどの有機光導電性化合物を用いることができる。これらの有機光導電性化合物は光学増感剤として機能する。
また感光層6の各層4,5には、酸化防止剤または紫外線吸収剤などを添加してもよい。特に電荷輸送層5には、酸化防止剤または紫外線吸収剤などを添加することが好ましい。これによって、電位特性を向上させることができる。また各層を塗布によって形成する際の塗布液の安定性を高めることができる。また感光体2の繰返し使用による疲労劣化を軽減し、電気的耐久性を向上させることができる。
酸化防止剤としては、フェノール系化合物、ハイドロキノン系化合物、トコフェロール系化合物またはアミン系化合物などが用いられる。これらの中でも、ヒンダードフェノール誘導体もしくはヒンダードアミン誘導体、またはこれらの混合物が好適に用いられる。酸化防止剤は、電荷輸送物質100重量部に対して、0.1重量部以上、50重量部以下の範囲で使用されることが好ましい。酸化防止剤の電荷輸送物質100重量部当たりの使用量が0.1重量部未満であると、塗布液の安定性の向上および感光体の電気的耐久性の向上に充分な効果を得ることができず、また50重量部を超えると、感光体特性に悪影響を及ぼす。したがって、酸化防止剤の使用量の好適な範囲を、電荷輸送物質100重量部に対して、0.1重量部以上、50重量部以下とした。
次に図1および図2に戻り、前述の感光体2を備える画像形成装置1の構成について説明する。本実施の形態として例示する画像形成装置1は、デジタル複写機1である。
デジタル複写機1は、スキャナ部11と、図示しない画像処理部と、レーザ記録部12と、スキャナ部11、画像処理部およびレーザ記録部12などの装置内の各部の動作を制御する図示しない制御部とを含む構成である。スキャナ部11は、透光性を有する材料たとえば透明ガラスから成る原稿載置台13と、原稿載置台13上へ自動的に原稿を供給搬送するための両面対応自動原稿送り装置(Reversing Automatic Document Feeder;略称:RADF)14と、原稿載置台13上に載置される原稿画像に光を走査することによって原稿画像から画像情報を読取るスキャナユニット15とを含む。このスキャナ部11にて読取られた原稿画像の画像情報は、画像処理部へと送られ、所定の画像処理が施される。RADF14は、RADF14に備わる図示しない原稿トレイ上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を1枚ずつ自動的に原稿載置台13上へ給送する装置である。またRADF14は、オペレーターの選択に応じて原稿の片面または両面をスキャナユニット15に読取らせるように、片面原稿のための搬送経路、両面原稿のための搬送経路、搬送経路切り換え手段、各部を通過する原稿の状態を把握し管理するセンサー群などを含んで構成される。
スキャナユニット15は、原稿面上を露光するランプリフレクターアセンブリ16と、原稿からの反射光像を光電変換素子(Charge Coupled Device;略称:CCD)23に導くために原稿からの反射光を反射する第1反射ミラー17を搭載する第1走査ユニット18と、第1反射ミラー17からの反射光像をCCD23に導くための第2反射ミラー19および第3反射ミラー20を搭載する第2走査ユニット21と、原稿からの反射光像を前述の各反射ミラー17,19,20を介してCCD23上に結像させるための光学レンズ22と、光学レンズ22によって結像される原稿からの反射光像を電気的画像信号に変換するCCD23とを含む構成である。
スキャナ部11は、RADF14とスキャナユニット15との関連動作によって、原稿載置台13上に読取るべき原稿を順次給送載置させるとともに、原稿載置台13の下面に沿ってスキャナユニット15を移動させて原稿画像を読取るように構成される。第1走査ユニット18は、原稿載置台13に沿って原稿画像の読取り方向(図1では紙面に向って左から右)に一定速度Vで走査される。また第2走査ユニット21は、第1走査ユニット18に対して、その走査速度Vの2分の1(V/2)の速度で同一方向に平行に走査される。この第1走査ユニット18および第2走査ユニット21の動作によって、原稿載置台13上に載置された原稿画像からの反射光像を1ライン毎に順次CCD23へ結像させて画像を読取ることができる。
原稿画像をスキャナユニット15で読取って得られた画像情報は、画像処理部へ送られ、各種画像処理が施された後、画像処理部のメモリに一旦記憶される。画像処理部は、制御部からの出力指示に応じてメモリ内の画像情報を読出してレーザ記録部12に転送する。
レーザ記録部12は、記録媒体である記録用紙51の搬送系24と、レーザ書込みユニット26と、画像を形成するための電子写真プロセス部27とを備える。レーザ書込みユニット26は、帯電された感光体2の表面52に画像情報に対応する露光を施すことによって静電潜像を形成する露光手段であり、前述のスキャナユニット15にて読取られてメモリに記憶された後にメモリから読出される画像情報に応じてレーザビーム光31を出射する半導体レーザ光源と、レーザビーム光31を等角速度偏向するポリゴンミラーと、等角速度で偏向されたレーザビーム光31が電子写真プロセス部27に備えられる感光体2上において等角速度で偏向されるように補正するf−θレンズなどを含む。
次に、前述の感光体2を備える電子写真プロセス部27の構成について説明する。電子写真プロセス部27は、装置本体に回転自在に支持される前述の感光体2と、感光体2を回転軸線38まわりに矢符37方向に回転駆動させる図示しない駆動手段とを備える。駆動手段は、たとえば動力源としてモータを備え、モータからの動力を図示しない歯車を介して感光体2の芯体を構成する支持体に伝えることによって、感光体2を回転周速Vpで回転駆動させる。
感光体2の周囲には、帯電手段である帯電器32と、現像手段である現像器33と、転写手段である転写器34と、クリーニング手段であるクリーナ36とが、矢符37で示される感光体2の回転方向の上流側から下流側に向かってこの順序で設けられる。クリーナ36は、図示しない除電ランプと共に設けられる。
帯電器32は、レーザ書込みユニット26から出射されるレーザビーム光31の結像点よりも感光体2の回転方向の上流側に設けられ、感光体2の表面52を負または正の所定の電位に一様に帯電させる。本実施の形態では、帯電器32は、帯電ローラなどの接触式の帯電手段である。
現像器33は、レーザ書込みユニット26から出射されるレーザビーム光31の結像点よりも感光体2の回転方向の下流側に設けられ、感光体2の表面52に現像剤50に含まれるトナーを供給することによって、前記表面52に形成された静電潜像を現像し、可視像であるトナー画像を形成する。現像器33は、感光体2に対向して設けられ感光体2の表面52に現像剤50に含まれるトナーを供給する現像ローラ33aと、現像ローラ33aを感光体2の回転軸線38と平行な回転軸線まわりに回転可能に支持するとともにその内部空間にトナーを含む現像剤50を収容するケーシング33bとを備える。
現像剤50には、磁性もしくは非磁性の1成分系現像剤または2成分系現像剤が用いられる。現像剤50に含まれるトナーは、接触式および非接触式のいずれの方法で感光体2へ供給されてもよい。本実施の形態では、現像剤50は1成分系であり、トナーから成る。以下現像剤50であるトナーについて説明する。
トナーの体積平均粒子径は、画像形成装置1によって形成される画像の高品質化および高画質化を目的として、4μm以上、7μm以下に設定される。トナーの体積平均粒子径が4μm未満であると、帯電されにくくなるので、トナーの飛散が起こりやすく、飛散したトナーによる画像のかぶりが発生しやすい。またクリーニング不良も起こしやすい。トナーの体積平均粒子径が7μmを超えると、トナー粒子が粗いことに起因して画像の品質および解像度が低下する。したがって、トナーの体積平均粒子径を、4μm以上、7μm以下とした。なお、トナーの体積平均粒子径は、4μm以上、6μm以下であることがさらに好ましい。
トナーは、結着樹脂および着色剤を含有する。トナーに用いられる結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル−無水マレイン酸共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、低分子量成分と高分子量成分とを含む樹脂組成物のように、分子量分布が1山分布または2山分布などになるものであってもよい。結着樹脂には、これらの樹脂に限定されることなく、一般にトナーに用いられる熱可塑性樹脂であれば、どのようなものを用いてもよい。結着樹脂には、前述の樹脂を1種単独で使用してもよく、また2種以上を混合して混合物として使用してもよい。また前述の樹脂をブロック重合体またはグラフト重合体として使用することもできる。
また、結着樹脂の熱的特性としては、ガラス転移点Tgが40℃以上、70℃以下であることが好ましい。40℃未満のガラス転移点Tgを有する結着樹脂では、画像形成装置1内の温度が上昇した場合に、溶融してトナー同士の凝集が発生してしまう可能性が高い。また70℃以上のガラス転移点Tgを有する結着樹脂では、記録媒体に対する定着性が劣り、実使用に耐えない。
着色剤としては、カーボンブラック、鉄黒、合金アゾ染料、またはその他各種の油溶性染料もしくは顔料などを用いることができ、これらの着色剤は、結着樹脂100重量部に対して、1〜10重量部の範囲で使用されることが望ましい。
トナーには、結着樹脂および着色剤以外に、必要に応じてワックス、帯電制御剤または無機微粒子などの添加剤を含んでもよい。ワックスとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン系ワックスからなる群から選ばれる少なくとも1種類を、結着樹脂100重量部に対して、1〜10重量部含有させることが望ましい。
帯電制御剤には、正帯電制御用および負帯電制御用の2種類があり、たとえば、アゾ系染料、カルボン酸金属錯体、四級アンモニウム化合物、ニグロシン系染料などを用いることができる。これらの帯電制御剤は、結着樹脂100重量部に対して、0.1〜5重量部の範囲で使用されることが望ましい。
無機微粒子は、結着樹脂中に分散されてもよく、また結着樹脂および着色剤を含んで成るトナー粒子の表面に付着するように、またはその一部がトナー粒子に埋め込まれるように添加されてもよい。無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、マグネタイト、フェライトなどの金属酸化物微粒子、窒化ケイ素、窒化ホウ素などの窒化物微粒子などの微粉末が挙げられる。またこれらの微粉末表面に、ジメチルジクロルシラン、アミノシランなどのシランカップリング剤もしくはシリコーンオイルで処理を施したもの、またはフッ素含有成分などを付与したものなどを用いることもできる。これらの無機微粒子の中でも、マグネタイト、フェライトなどの導電性無機微粒子、特にマグネタイトが好適に用いられる。これらの無機微粒子は、1種が単独で用いられてもよく、複数種が組合されて用いられてもよい。
トナーは、たとえば以下のようにして製造される。まず、前述の結着樹脂および着色剤をヘンシェルミキサまたはスーパーミキサなどの混合機によって充分に混合する。前述の帯電制御剤などの添加剤を添加する場合には、これらの添加剤も結着樹脂および着色剤とともに混合する。得られた混合物を二軸混練機などの混練機で溶融混練し、混練物を作製する。得られた混練物をジェット式粉砕機などの粉砕機で粉砕した後、必要に応じて分級することによって、体積平均粒子径で4μm以上、7μm以下に調整されたトナー粒子を得ることができる。トナー粒子に前述の無機微粒子を添加する場合には、粉砕後または分級後のトナー粒子に無機微粒子を添加し、ヘンシェルミキサまたはスーパーミキサなどの混合機によって均一に混合する。
なお、現像剤50が2成分系である場合には、現像剤50は、キャリアと前述のトナーとを含む。キャリアとしては、鉄粉、フェライト、マグネタイトなどの磁性粒子または非磁性無機微粒子などが用いられる。この場合、現像剤50は、前述のようにして作製されるトナーに前述のキャリアを添加し、ヘンシェルミキサ、スーパーミキサなどの混合機で均一に混合することによって作製される。
転写器34は、感光体2の表面52に形成されるトナー画像を、感光体2の表面52から記録媒体である記録用紙51上に転写させる転写手段である。本実施の形態では、転写器34は、たとえばコロナ放電器などの帯電手段を備え、記録用紙51にトナーと逆極性の電荷を与えることによってトナー画像を記録用紙51上に転写させる非接触式の転写手段である。
クリーナ36は、トナー画像が記録用紙51に転写された後の感光体2の表面を清掃するクリーニング手段であり、感光体表面52に押圧され、転写器34による転写動作後に感光体2の表面52に残留するトナーを前記表面52から剥離させるクリーニングブレード36aと、クリーニングブレード36aによって剥離されたトナーを収容する回収用ケーシング36bとを備える。
記録用紙51の搬送系24は、画像形成を行なう電子写真プロセス部27の特に転写器34の配置される転写位置へ記録用紙51を搬送する搬送部25と、搬送部25へ記録用紙51を送込むための第1〜第3カセット給紙装置46,47,48と、所望の寸法の記録用紙51を適宜給紙するための手差給紙装置49と、感光体2から記録用紙51に転写されたトナー画像を定着させる定着器35と、トナー画像定着後の記録用紙51の裏面すなわちトナー画像の形成された面の反対側の面にさらに画像を形成するために記録用紙51を再度供給するための再供給経路40とを含む。この搬送系24の搬送経路上には、多数の搬送ローラ41が設けられ、記録用紙51は搬送ローラ41によって搬送系24内の所定の位置に搬送される。定着器35は、図示しない加熱手段を有する加熱ローラ35aと、加熱ローラ35aに対向して設けられ加熱ローラ35aに押圧されて当接部を形成する加圧ローラ35bとを備える。
画像形成装置1による画像形成動作について説明する。まず、制御部からの指示に応じて、レーザ記録部12の電子写真プロセス部27において、感光体2が駆動手段によって矢符37方向に回転駆動され、帯電器32によって、その表面52が正または負の所定電位に帯電される。一方、スキャナ部11では、第1走査ユニット18および第2走査ユニット21の動作によって、原稿画像の画像情報が読取られる。読取られた原稿画像の画像情報は、CCD23によって電気的画像信号に変換され、画像処理部に出力される。画像処理部に入力された画像情報は、各種画像処理が施された後、画像処理部のメモリに一旦記憶される。
次いで、制御部からの出力指示に応じて、画像処理部のメモリ内に記憶された画像情報が読出され、レーザ記録部12に出力される。レーザ記録部12に画像情報が入力されると、入力された画像情報に基づいて、レーザ書込みユニット26から、帯電された感光体2の表面52に対してレーザビーム光31が照射される。レーザ書込みユニット26は、原稿画像の画像情報に基づいて、レーザビーム光31を主走査方向である感光体2の長手方向に繰返し走査する。感光体2を回転駆動させ、レーザビーム光31を画像情報に基づいて繰返し走査することによって、感光体2の表面52に対して画像情報に対応する露光を施すことができる。この露光によって、レーザビーム光31が照射された部分の表面電荷が減少し、レーザビーム光31が照射された部分の表面電位とレーザビーム光31が照射されなかった部分の表面電位とに差異が生じ、感光体2の表面52に静電潜像が形成される。また、感光体2への露光と同期して、記録用紙51が、搬送系24によって転写器34の配置される転写位置に供給される。
次いで、現像器33の現像ローラ33aから、静電潜像の形成された感光体2の表面52にトナーが供給される。これによって、静電潜像が現像され、感光体2の表面52に可視像であるトナー画像が形成される。次いで、転写位置に供給された記録用紙51に転写器34によってトナーと逆極性の電荷が与えられ、これによって感光体2の表面52に形成されたトナー画像が記録用紙51に転写される。
トナー画像が転写された記録用紙51は、搬送系24によって定着器35に搬送され、定着器35の加熱ローラ35aと加圧ローラ35bとの当接部を通過する際に加熱および加圧される。これによって、記録用紙51上のトナー画像が記録用紙51に定着されて堅牢な画像となる。定着器35によってトナー画像が定着された記録用紙51は、裏面に画像形成するべく再供給経路40に給送されるか、または排紙ローラ42によって後処理装置43へ給送される。再供給経路40に給送された記録用紙51には、前述の動作が繰返し実行されて裏面に画像が形成される。後処理装置43に給送された記録用紙51は、後処理が施された後、後処理工程に応じて定められる排紙先である第1排紙カセット44または第2排紙カセット45のいずれかに排紙される。
一方、トナー画像が記録用紙51に転写された後、さらに矢符37方向に回転する感光体2は、その表面52がクリーナ36に備わるクリーニングブレード36aによって擦過される。これによって、転写器34による転写動作後に感光体2の表面52上に残留するトナーが前記表面52から剥離され、回収用ケーシング36b内に回収される。このようにしてトナーが除去された感光体2の表面52の電荷は、除電器によって除去され、これによって感光体2の表面52上の静電潜像が消失する。以上のようにして、デジタル複写機1における一連の画像形成動作が終了する。なお、連続的に画像が形成される場合には、感光体2はさらに回転駆動され、再度感光体2の帯電から始まる一連の動作が繰返される。
本実施の形態では、前述のように画像の高品質化および高解像度化の観点から、トナーの体積平均粒子径は4〜7μmと小さく設定される。これに伴い、レーザ書込みユニット26から出射されるレーザビーム光31のビーム径はたとえば40〜80μmと小さく設定される。これによって、高解像度の画像を形成することができる。たとえば、レーザビーム光31のビーム径を60〜80μmに設定することによって1200dpiの解像度を実現することができ、レーザビーム光31のビーム径を40〜60μmに設定することによって2400dpiの解像度を実現することができる。
また、画像形成速度の高速化の観点から、感光体2の回転周速Vpは大きく設定される。たとえば、感光体2の直径が30mm、長さが340mmである場合に、感光体2の回転周速Vpを毎秒100〜140mmに設定することによって、高速で電子写真プロセスを行なうことができ、JIS P0138に規定されるA4判用紙25枚/分の速度で画像を形成することができる。
なお、前述のようにレーザビーム31のビーム径を40〜80μmと小さく設定すると単位時間当たりの露光面積が小さくなるので、レーザビーム光31の走査速度は、感光体2の回転周速Vpに対応することができるように速く設定される。このようにレーザビーム光31の走査速度を速く設定すると、レーザビーム光31の単位面積当たりの照射時間が短くなるので、感光体2の表面52の1ドット当たりに照射されるレーザ光量は少なくなる。しかしながら、感光体2は、前述のように感度および光応答性に優れ、露光による感光層6の表面電位の減衰速度が速いので、1ドット当たりに照射されるレーザ光量が少なくても、速やかに静電潜像を形成することができる。また感光体2は、帯電性に優れるので、均一で速やかな帯電が可能である。したがって、前述のように感光体2の回転周速Vpを大きく設定し、レーザビーム光31の走査速度を速く設定しても、高品質および高解像度の画像を形成することができる。すなわち、画像形成装置1では、高品質および高解像度の画像を高速で形成することができる。
また、このように感光体2は、露光による感光層6の表面電位の減衰速度が速いので、露光から現像までの時間が短くても、感光層6の表面電位が充分に減衰した状態で現像される。すなわち、感光体2の直径をたとえば20〜40mmとして感光体2を小径化した場合であっても、感光体2の回転周速Vpを小さくする必要はない。したがって、前述のように感光体2を小径化することによって、小型かつ高速の画像形成装置1を実現することができる。
また感光体2の前述の良好な電気特性は、温度および湿度などの周囲の環境が変化しても、繰返し使用されても低下しないので、画像形成装置1は、低温低湿環境下などの種々の環境下において、長期に亘って高品質および高解像度の画像を安定して形成することができる。また感光体2の前述の良好な電気特性は、外光に曝されても低下しないので、メンテナンス時などに感光体2が外光に曝されることに起因する画質の低下が抑えられる。
以上に述べたように、本実施の形態では、帯電器32は、帯電ローラなどの接触式の帯電手段であるけれども、これに限定されることなく、コロナ帯電器などの非接触式の帯電手段であってもよい。また転写器34は、押圧力を用いずに転写を行なう非接触式の転写手段であるけれども、これに限定されることなく、押圧力を利用して転写を行なう接触式の転写手段であってもよい。接触式の転写手段としては、たとえば転写ローラを備え、感光体2の表面52に当接する記録用紙51の当接面の反対面側から転写ローラを感光体2に対して押圧させ、感光体2と記録用紙51とを圧接させた状態で転写ローラに電圧を印加することによって、トナー画像を記録用紙51上に転写させるものなどを用いることができる。
図4は、本発明の実施の第2の形態である画像形成装置に備わる電子写真感光体61の構成を簡略化して示す部分断面図である。本実施の形態の画像形成装置に備わる感光体61は、実施の第1形態の画像形成装置1に備わる感光体2に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。感光体61において注目すべきは、導電性支持体3と感光層6との間に、中間層62が設けられていることである。
導電性支持体3と感光層6との間に中間層62がない場合、導電性支持体3から感光層6に電荷が注入され、感光層6の帯電性が低下し、露光された部分以外の表面電荷が減少し、画像にかぶりなどの欠陥の発生することがある。特に、反転現像プロセスを用いて画像を形成する場合には、露光によって表面電荷の減少した部分にトナーが付着してトナー画像が形成されるので、露光以外の要因で表面電荷が減少すると、白地にトナーが付着し微小な黒点が形成される黒ぽちと呼ばれる画像のかぶりが発生し、画質の著しい劣化の生じることがある。すなわち、導電性支持体3と感光層6との間に中間層62がない場合、導電性支持体3または感光層6の欠陥に起因して微小な領域での帯電性の低下が生じ、黒ぽちなどの画像のかぶりが発生し、著しい画像欠陥となることがある。
これに対し、本実施の形態の感光体61では、前述のように導電性支持体3と感光層6との間に中間層62が設けられている。このように中間層62を設けることによって、導電性支持体3からの感光層6への電荷の注入を防止することができるので、感光層6の帯電性の低下を防ぐことができ、露光される部分以外での表面電荷の減少を抑え、画像にかぶりなどの欠陥が発生することを防止することができる。また導電性支持体3表面の欠陥を被覆して均一な表面を得ることができるので、感光層6の成膜性を高めることができる。また中間層62が導電性支持体3と感光層6との接着剤として機能するので、感光層6の導電性支持体3からの剥離を抑えることができる。したがって、高品質および高解像度の画像を安定して提供することのできる信頼性の高い画像形成装置が実現される。
中間層62には、各種樹脂材料から成る樹脂層またはアルマイト層などが用いられる。樹脂層を構成する樹脂材料としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂およびポリアミド樹脂、ならびにこれらの樹脂を構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂などを挙げることができる。またカゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよびエチルセルロースなども挙げられる。これらの樹脂の中でも、ポリアミド樹脂を用いることが好ましく、特にアルコール可溶性ナイロン樹脂が好適に用いられる。好ましいアルコール可溶性ナイロン樹脂としては、たとえば6−ナイロン、6,6−ナイロン、6,10−ナイロン、11−ナイロンおよび2−ナイロンなどを共重合させた、いわゆる共重合ナイロン、ならびにN−アルコキシメチル変性ナイロンおよびN−アルコキシエチル変性ナイロンなどのように、ナイロンを化学的に変性させた樹脂などを挙げることができる。
中間層62には、金属酸化物などの粒子を含有させることが好ましい。中間層62にこれらの粒子を含有させることによって、中間層62の体積抵抗値を調節し、導電性支持体3からの感光層6への電荷の注入を防止する効果を高めることができるとともに、各種の環境下において感光体61の電気特性を維持することができる。金属酸化物粒子としては、たとえば酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムおよび酸化スズなどの粒子を挙げることができる。
中間層62は、たとえば前述の樹脂を適当な溶剤中に溶解または分散させて中間層用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体3の表面に塗布することによって形成される。中間層62に前述の金属酸化物などの粒子を含有させる場合には、たとえば前述の樹脂を適当な溶剤に溶解させて得られる樹脂溶液中に、これらの粒子を分散させて中間層用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体3の表面に塗布することによって中間層62を形成することができる。
中間層用塗布液の溶剤には、水もしくは各種有機溶剤、またはこれらの混合溶剤が用いられる。特に、水、メタノール、エタノールもしくはブタノールなどの単独溶剤、または水とアルコール類、2種類以上のアルコール類、アセトンもしくはジオキソランなどとアルコール類、ジクロロエタン、クロロホルムもしくはトリクロロエタンなどの塩素系溶剤とアルコール類などの混合溶剤が好適に用いられる。
中間層用塗布液中において、樹脂および金属酸化物の合計重量Cと、中間層用塗布液に使用されている溶剤の重量Dとの比率(C/D)は、1/99〜40/60であることが好ましく、より好ましくは2/98〜30/70である。また樹脂の重量Eと金属酸化物の重量Fとの比率(E/F)は、90/10〜1/99であることが好ましく、より好ましくは70/30〜5/95である。
前述の粒子を樹脂溶液中に分散させる方法としては、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミル、超音波分散機またはペイントシェーカなどを用いる一般的な方法を使用することができる。中間層用塗布液の塗布方法としては、スプレイ法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法および浸漬塗布法などを挙げることができる。これらの中でも、特に浸漬塗布法は、前述のように、比較的簡単で、生産性および原価の点で優れているので、中間層62を形成する場合にも好適に用いられる。
中間層62の膜厚は、0.01μm以上20μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.05μm以上10μm以下である。中間層62の膜厚が0.01μmよりも薄いと、実質的に中間層62として機能しなくなり、導電性支持体3の欠陥を被覆して均一な表面性を得ることができず、導電性支持体3からの感光層6への電荷の注入を防止することができなくなり、感光層6の帯電性の低下が生じる。中間層62の膜厚を20μmよりも厚くすることは、中間層62を浸漬塗布法によって形成する場合に、中間層62の形成が困難になるとともに、中間層62上に感光層6を均一に形成することができず、感光体61の感度が低下するので好ましくない。したがって、中間層62の膜厚の好適な範囲を、0.01μm以上、20μm以下とした。
なお、本実施の形態においても、電荷輸送層5には、実施の第1形態の感光体2と同様に、可塑剤、レベリング剤、または無機化合物もしくは有機化合物の微粒子などの各種添加剤を添加してもよい。また感光層6の各層4,5には、電子受容物質もしくは色素などの増感剤、酸化防止剤、または紫外線吸収剤などの添加剤を添加してもよい。
図5は、本発明の実施の第3の形態である画像形成装置に備わる電子写真感光体63の構成を簡略化して示す部分断面図である。本実施の形態の画像形成装置に備わる感光体63は、実施の第2形態の画像形成装置に備わる感光体61に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。感光体63において注目すべきは、感光層64が、電荷発生物質と電荷輸送物質とを含有する単一の層で構成されていることである。すなわち、感光体63が、単層型感光体であることである。
本実施の形態の単層型感光体63は、オゾン発生の少ない正帯電型画像形成装置用の感光体として好適であり、また塗布されるべき感光層64が一層のみであるので、製造原価および歩留が実施の第1形態および第2形態の積層型感光体2,61に比べて優れている。
感光層64は、実施の第1形態の感光体2に用いるのと同様の電荷発生物質、電荷輸送物質、バインダ樹脂などを用いて形成される。また感光層64には、実施の第1形態による感光層6と同様に、可塑剤、レベリング剤、無機化合物もしくは有機化合物の微粒子、電子受容物質もしくは色素などの増感剤、酸化防止剤、または紫外線吸収剤などの各種添加剤を添加してもよい。
感光層64は、実施の第1形態の感光体2に設けられる電荷輸送層5と同様の方法で形成される。たとえば、前述の電荷発生物質と、一般式(1)で示されるエナミン化合物、好ましくは一般式(2)で示されるエナミン化合物を含む電荷輸送物質と、バインダ樹脂と、必要な場合には前述の添加剤とを、前述の電荷輸送層用塗布液と同様の適当な溶剤に溶解または分散させて感光層用塗布液を調製し、この感光層用塗布液を浸漬塗布法などによって中間層62上に塗布することによって、感光層64を形成することができる。
感光層64における一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量A’とバインダ樹脂の重量B’との比率(A’/B’)は、実施の第1形態の電荷輸送層5における一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量Aとバインダ樹脂の重量Bとの比率(A/B)と同様の理由から、10/30以上、10/12以下であることが好ましい。
感光層64の膜厚は、5μm以上100μm以下であることが好ましく、より好ましくは10μm以上50μm以下である。感光層64の膜厚が5μm未満であると、感光体表面の帯電保持能が低下する。感光層64の膜厚が100μmを超えると、生産性が低下する。したがって、感光層64の膜厚の好適な範囲を、5μm以上、100μm以下とした。
本発明の画像形成装置に備わる電子写真感光体は、以上に述べた図3〜図5に示す実施の第1形態〜第3形態の画像形成装置に備わる感光体2,61,63の構成に限定されるものではなく、一般式(1)で示されるエナミン化合物を感光層に含有するものであれば、他の異なる構成であってもよい。
たとえば、感光層6または64の表面に、保護層が設けられる構成であってもよい。感光層6または64の表面に保護層を設けることによって、感光体2,61,63の機械的耐久性を向上させることができる。また感光体表面を帯電させる際のコロナ放電によって発生するオゾンおよび窒素酸化物(NOx)などの活性ガスの感光層6,64への化学的悪影響を防止し、感光体2,61,63の電気的耐久性を向上させることができる。保護層には、たとえば樹脂、無機フィラー含有樹脂または無機酸化物などから成る層が用いられる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するけれども、本発明は、以下の記載内容に限定されるものではない。
[製造例]
(製造例1)例示化合物No.1の製造
(製造例1−1)エナミン中間体の製造
トルエン100mLに、下記構造式(8)で示されるN−(p−トリル)−α−ナフチルアミン23.3g(1.0モル当量)と、下記構造式(9)で示されるジフェニルアセトアルデヒド20.6g(1.05モル当量)と、DL−10−カンファースルホン酸0.23g(0.01モル当量)とを加えて加熱し、副生した水をトルエンと共沸させて系外に取除きながら、6時間反応を行った。反応終了後、反応溶液を10分の1(1/10)程度に濃縮し、激しく撹拌されているヘキサン100mL中に徐々に滴下し、結晶を生成させた。生成した結晶を濾別し、冷エタノールで洗浄することによって、淡黄色粉末状化合物36.2gを得た。
Figure 2005215336
Figure 2005215336
得られた化合物を液体クロマトグラフィー−質量分析法(Liquid Chromatography−
Mass Spectrometry;略称:LC−MS)で分析した結果、下記構造式(10)で示されるエナミン中間体(分子量の計算値:411.20)にプロトンが付加した分子イオン[M+H]に相当するピークが412.5に観測されたことから、得られた化合物が下記構造式(10)で示されるエナミン中間体であることが確認された(収率:88%)。また、LC−MSの分析結果から、得られたエナミン中間体の純度は99.5%であることが判った。
Figure 2005215336
以上のように、2級アミン化合物である構造式(8)で示されるN−(p−トリル)−α−ナフチルアミンと、アルデヒド化合物である構造式(9)で示されるジフェニルアセトアルデヒドとの脱水縮合反応を行うことによって、構造式(10)で示されるエナミン中間体を得ることができた。
(製造例1−2)エナミン−アルデヒド中間体の製造
無水N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)100mL中に、氷冷下、オキシ塩化リン9.2g(1.2モル当量)を徐々に加え、約30分間攪拌し、ビルスマイヤー試薬を調製した。この溶液中に、氷冷下、製造例1−1で得られた構造式(10)で示されるエナミン中間体20.6g(1.0モル当量)を徐々に加えた。その後、徐々に加熱して反応温度を80℃まで上げ、80℃を保つように加熱しながら3時間攪拌した。反応終了後、この反応溶液を放冷し、冷やした4規定(4N)−水酸化ナトリウム水溶液800mL中に徐々に加え、沈殿を生じさせた。生じた沈殿を濾別し、充分に水洗した後、エタノールと酢酸エチルとの混合溶媒で再結晶することによって、黄色粉末状化合物20.4gを得た。
得られた化合物をLC−MSで分析した結果、下記構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体(分子量の計算値:439.19)にプロトンが付加した分子イオン[M+H]に相当するピークが440.5に観測されたことから、得られた化合物は下記構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体であることが確認された(収率:93%)。また、LC−MSの分析結果から、得られたエナミン−アルデヒド中間体の純度は99.7%であることが判った。
Figure 2005215336
以上のように、構造式(10)で示されるエナミン中間体に対して、ビルスマイヤー反応によるフォルミル化を行うことによって、構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体を得ることができた。
(製造例1−3)例示化合物No.1の製造
製造例1−2で得られた構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体8.8g(1.0モル当量)と、下記構造式(12)で示されるジエチルシンナミルホスホネート6.1g(1.2モル当量)とを、無水DMF80mLに溶解させ、その溶液中にカリウムt−ブトキシド2.8g(1.25モル当量)を室温で徐々に加えた後、50℃まで加熱し、50℃を保つように加熱しながら5時間撹拌した。反応混合物を放冷した後、過剰のメタノール中に注いだ。析出物を回収し、トルエンに溶解させてトルエン溶液とした。このトルエン溶液を分液ロートに移し、水洗した後、有機層を取出し、取出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥後、固形物を取除いた有機層を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを行うことによって、黄色結晶10.1gを得た。
Figure 2005215336
得られた結晶をLC−MSで分析した結果、目的とする表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物(分子量の計算値:539.26)にプロトンが付加した分子イオン[M+H]に相当するピークが540.5に観測された。
また、得られた結晶の重クロロホルム(化学式:CDCl)中における核磁気共鳴(
Nuclear Magnetic Resonance;略称:NMR)スペクトルを測定したところ、例示化合物No.1のエナミン化合物の構造を支持するスペクトルが得られた。図6は、製造例1−3の生成物のH−NMRスペクトルを示す図であり、図7は、図6に示すスペクトルの6ppm〜9ppmを拡大して示す図である。図8は、製造例1−3の生成物の通常測定による13C−NMRスペクトルを示す図であり、図9は、図8に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。図10は、製造例1−3の生成物のDEPT135測定による13C−NMRスペクトルを示す図であり、図11は、図10に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。なお、図6〜図11において、横軸は化学シフト値δ(ppm)を示す。また図6および図7において、シグナルと横軸との間に記載されている値は、図6の参照符500で示されるシグナルの積分値を3としたときの各シグナルの相対的な積分値である。
LC−MSの分析結果およびNMRスペクトルの測定結果から、得られた結晶が例示化合物No.1のエナミン化合物であることが確認された(収率:94%)。また、LC−MSの分析結果から、得られた例示化合物No.1のエナミン化合物の純度は99.8%であることが判った。
以上のように、構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体と、Wittig試薬である構造式(12)で示されるジエチルシンナミルホスホネートとのWittig−Horner反応を行うことによって、表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物を得ることができた。
(製造例2)例示化合物No.61の製造
構造式(8)で示されるN−(p−トリル)−α−ナフチルアミン23.3g(1.0モル当量)に代えて、N−(p−メトキシフェニル)−α−ナフチルアミン4.9g(1.0モル当量)を用いる以外は、製造例1と同様にして、脱水縮合反応によるエナミン中間体の製造(収率:94%)およびビルスマイヤー反応によるエナミン−アルデヒド中間体の製造(収率:85%)を行い、さらにWittig−Horner反応を行うことによって、黄色粉末状化合物7.9gを得た。なお、各反応において使用した試薬と基質との当量関係は、製造例1で使用した試薬と基質との当量関係と同様である。
得られた化合物をLC−MSで分析した結果、目的とする表9に示す例示化合物No.61のエナミン化合物(分子量の計算値:555.26)にプロトンが付加した分子イオン[M+H]に相当するピークが556.7に観測された。
また、得られた化合物の重クロロホルム(CDCl)中におけるNMRスペクトルを測定したところ、例示化合物No.61のエナミン化合物の構造を支持するスペクトルが得られた。図12は、製造例2の生成物のH−NMRスペクトルを示す図であり、図13は、図12に示すスペクトルの6ppm〜9ppmを拡大して示す図である。図14は、製造例2の生成物の通常測定による13C−NMRスペクトルを示す図であり、図15は、図14に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。図16は、製造例2の生成物のDEPT135測定による13C−NMRスペクトルを示す図であり、図17は、図16に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。なお、図12〜図17において、横軸は化学シフト値δ(ppm)を示す。また図12および図13において、シグナルと横軸との間に記載されている値は、図12の参照符501で示されるシグナルの積分値を3としたときの各シグナルの相対的な積分値である。
LC−MSの分析結果およびNMRスペクトルの測定結果から、得られた化合物が例示化合物No.61のエナミン化合物であることが確認された(収率:92%)。また、LC−MSの分析結果から、得られた例示化合物No.61のエナミン化合物の純度は99.0%であることが判った。
以上のように、脱水縮合反応、ビルスマイヤー反応およびWittig−Horner反応の3段階の反応を行うことによって、3段階収率73.5%で、表9に示す例示化合物No.61のエナミン化合物を得ることができた。
(製造例3)例示化合物No.46の製造
製造例1−2で得られた構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体2.0g(1.0モル当量)と、下記構造式(13)で示されるWittig試薬1.53g(1.2モル当量)とを、無水DMF15mLに溶解させ、その溶液中にカリウムt−ブトキシド0.71g(1.25モル当量)を室温で徐々に加えた後、50℃まで加熱し、50℃を保つように加熱しながら5時間撹拌した。反応混合物を放冷した後、過剰のメタノール中に注いだ。析出物を回収し、トルエンに溶解させてトルエン溶液とした。このトルエン溶液を分液ロートに移し、水洗した後、有機層を取出し、取出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥後、固形物を取除いた有機層を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを行うことによって、黄色結晶2.37gを得た。
Figure 2005215336
得られた結晶をLC−MSで分析した結果、目的とする表7に示す例示化合物No.46のエナミン化合物(分子量の計算値:565.28)にプロトンが付加した分子イオン[M+H]に相当するピークが566.4に観測されたことから、得られた結晶が例示化合物No.46のエナミン化合物であることが確認された(収率:92%)。また、LC−MSの分析結果から、得られた例示化合物No.46のエナミン化合物の純度は99.8%であることが判った。
以上のように、構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体と構造式(13)で示されるWittig試薬とのWittig−Horner反応を行うことによって、表7に示す例示化合物No.46のエナミン化合物を得ることができた。
(比較製造例1)下記構造式(14)で示される化合物の製造
製造例1−2で得られた構造式(11)で示されるエナミン−アルデヒド中間体2.0g(1.0モル当量)を無水THF15mLに溶解させ、その溶液中に、アリルブロマイドと金属マグネシウムとから調製したグリニヤール試薬であるアリルマグネシウムブロマイドのTHF溶液(モル濃度:1.0mol/L)5.23mL(1.15モル当量)を0℃で徐々に加えた。0℃で0.5時間撹拌した後、薄層クロマトグラフィーによって反応の進行状況を確認したところ、明確な反応生成物は確認できず、複数の生成物が確認された。常法により、後処理、抽出、濃縮を行った後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを行うことによって、反応混合物の分離、精製を行った。
しかしながら、目的とする下記構造式(14)で示される化合物を得ることはできなかった。
Figure 2005215336
[実施例]
〔感光体〕
以下では、実施例試料および比較例試料として、異なる条件で感光体を作製し、感光体の特性を評価した。
(実施例試料1)
電荷発生物質としてX型無金属フタロシアニン2重量部を、THF97重量部にポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業株式会社製:BX−1)1重量部を溶解させて得た樹脂溶液に加えた後、ペイントシェーカで10時間分散させ、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を、膜厚80μmのポリエステルフィルムの表面にアルミニウムを蒸着して成る導電性支持体のアルミニウム上に、ベーカアプリケータにて塗布した後、乾燥させ、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送物質として表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物8重量部と、バインダ樹脂としてポリカーボネート樹脂(帝人化成株式会社製:C−1400)10重量部とを、THF80重量部に溶解させ、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を、先に形成した電荷発生層上にベーカアプリケータにて塗布した後、乾燥させ、膜厚10μmの電荷輸送層を形成した。
以上のようにして、図3に示す層構成の積層型感光体を作製した。
(実施例試料2〜6)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、表1に示す例示化合物No.3、表9に示す例示化合物No.61、表16に示す例示化合物No.106、表21に示す例示化合物No.146または表26に示す例示化合物No.177のエナミン化合物を用いる以外は、実施例試料1と同様にして、5種類の感光体を作製した。
(比較例試料1)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、下記構造式(15)で示される比較化合物Aを用いる以外は、実施例試料1と同様にして感光体を作製した。
Figure 2005215336
(比較例試料2)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、下記構造式(16)で示される比較化合物Bを用いる以外は、実施例試料1と同様にして感光体を作製した。
Figure 2005215336
(比較例試料3)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、下記構造式(17)で示される比較化合物Cを用いる以外は、実施例試料1と同様にして感光体を作製した。
Figure 2005215336
(比較例試料4)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、下記構造式(18)で示される比較化合物Dを用いる以外は、実施例試料1と同様にして感光体を作製した。
Figure 2005215336
<評価1>
以上のようにして作製した実施例試料1〜6および比較例試料1〜4の各感光体について、表面分析装置(理研計器株式会社製:AC−1)を用いてイオン化ポテンシャル(eV)を測定した。また、各感光体の電荷輸送層の表面に金を蒸着し、室温、減圧下で、飛行時間(Time−of−Flight)法によって電荷輸送物質の電荷移動度(cm/V・sec)を測定した。測定結果を表33に示す。なお、表33に示す電荷移動度の値は、電界強度が2.5×10V/cmのときの値である。
Figure 2005215336
実施例試料1〜6と比較例試料4との比較から、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、従来公知の電荷輸送物質である比較化合物Dなどのトリフェニルアミンダイマー(Triphenylamine dimer;略称:TPD)に比べ、2桁以上高い電荷移動度を有することが判った。
実施例試料1〜6と比較例試料1,3との比較から、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、一般式(1)において、エナミン骨格を構成する窒素原子(N)に結合するナフチレン基が他のアリーレン基に置換された化合物に相当する比較化合物AおよびCに比べ、1桁以上高い電荷移動度を有することが判った。
実施例試料1〜6と比較例試料2との比較から、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、一般式(1)において、nが0でありかつArが複素環基以外の基である化合物に相当する比較化合物Bに比べ、1桁以上高い電荷移動度を有することが判った。
実施例試料1〜5と実施例試料6との比較から、一般式(2)で示されるエナミン化合物などの一般式(1)においてArがアリール基である化合物は、Arがアリール基以外の基である化合物よりも高い電荷移動度を有することが判った。また実施例試料1〜3と実施例試料5との比較から、一般式(1)においてArがナフチル基である化合物の方が、Arがナフチル基以外の基である化合物よりも高い電荷移動度を有することが判った。
(実施例試料7)
酸化アルミニウム(化学式:Al)と二酸化ジルコニウム(化学式:ZrO)とで表面処理された樹枝状の酸化チタン(石原産業株式会社製:TTO−D−1)9重量部と、共重合ナイロン樹脂(東レ株式会社製:CM8000)9重量部とを、1,3−ジオキソラン41重量部とメタノール41重量部との混合溶剤に加え、ペイントシェーカを用いて12時間分散させ、中間層用塗布液を調製した。調製した中間層用塗布液を、厚み0.2mmのアルミニウム製板状導電性支持体上に、ベーカアプリケータにて塗布した後、乾燥させ、膜厚1.0μmの中間層を形成した。
次いで、実施例試料1と同様にして電荷発生層用塗布液を調製した。調製した電荷発生層用塗布液を、先に形成した中間層上にベーカアプリケータにて塗布した後、乾燥させ、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
次いで、電荷輸送物質として表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物10重量部と、バインダ樹脂としてポリカーボネート樹脂(三菱瓦斯化学株式会社製:Z200)14重量部と、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.2重量部とを、THF80重量部に溶解させ、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を、先に形成した電荷発生層上にベーカアプリケータにて塗布した後、乾燥させ、膜厚18μmの電荷輸送層を形成した。
以上のようにして、図4に示す層構成の積層型感光体を作製した。
(実施例試料8〜12)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、表1に示す例示化合物No.3、表9に示す例示化合物No.61、表16に示す例示化合物No.106、表21に示す例示化合物No.146または表26に示す例示化合物No.177のエナミン化合物を用いる以外は、実施例試料7と同様にして、5種類の感光体を作製した。
(実施例試料13)
実施例試料7と同様にして、厚み0.2mmのアルミニウム製板状導電性支持体上に、膜厚1.0μmの中間層を形成した。
次に、電荷発生物質としてX型無金属フタロシアニン2重量部と、電荷輸送物質として表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物10重量部と、バインダ樹脂としてポリカーボネート樹脂(三菱瓦斯化学株式会社製:Z−400)12重量部と、3,5−ジメチル−3′,5′−ジ−t−ブチルジフェノキノン5重量部と、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.5重量部と、THF65重量部とを、ボールミルで12時間分散し、感光層用塗布液を調製した。調製した感光層用塗布液を、先に形成した中間層上にベーカアプリケータによって塗布した後、温度110℃で1時間熱風乾燥し、膜厚20μmの感光層を形成した。
以上のようにして、図5に示す層構成の単層型感光体を作製した。
(比較例試料5〜7)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、前述の構造式(15)で示される比較化合物A、構造式(16)で示される比較化合物Bまたは構造式(18)で示される比較化合物Dを用いる以外は、実施例試料7と同様にして、3種類の感光体を作製した。
<評価2>
以上のようにして作製した実施例試料7〜13および比較例試料5〜7の各感光体について、静電複写紙試験装置(株式会社川口電機製作所製:EPA−8200)を用いて、初期特性および繰返し特性を評価した。評価は、温度22℃、相対湿度65%の常温/常湿(N/N:Normal Temperature/Normal Humidity)環境下および温度5℃、相対湿度20%の低温/低湿(L/L:Low Temperature/Low Humidity)環境下のそれぞれの環境下において行なった。
初期特性は以下のようにして評価した。感光体にマイナス(−)5kVの電圧を印加することによって感光体表面を帯電させ、このときの感光体の表面電位を帯電電位V(V)として測定し、帯電性の評価指標とした。ただし、実施例試料13の単層型感光体の場合には、プラス(+)5kVの電圧を印加することによって感光体表面を帯電させた。
次に、帯電された感光体表面に対して露光を施した。このとき、感光体の表面電位を帯電電位Vから半減させるのに要した露光エネルギを半減露光量E1/2(μJ/cm)として測定し、感度の評価指標とした。また露光開始から10秒間経過した時点の感光体の表面電位を残留電位V(V)として測定し、光応答性の評価指標とした。なお、露光には、モノクロメータにて分光して得られた波長780nm、露光エネルギ1μW/cmの単色光を用いた。
繰返し特性は、以下のようにして評価した。前述の帯電および露光の操作を1サイクルとして5000回繰返した後、初期特性の評価と同様にして、帯電電位V、半減露光量E1/2および残留電位Vを測定し、帯電性、感度および光応答性を評価した。
以上の測定結果を表34に示す。
Figure 2005215336
初期特性の評価結果から、電荷輸送物質として一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いた実施例試料7〜12の感光体は、電荷輸送物質として比較化合物A、BまたはDを用いた比較例試料5〜7の感光体に比べ、N/N環境下およびL/L環境下のいずれにおいても、半減露光量E1/2が小さく高感度であり、また残留電位Vの絶対値が小さく光応答性に優れることが判った。また電荷輸送物質として一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いた実施例試料13の感光体は、単層型であるにも拘らず、比較例試料5〜7の積層型感光体に比べ、残留電位Vの絶対値が小さく、光応答性に優れることが判った。
また実施例試料7〜13の感光体は、N/N環境下の測定結果とL/L環境下の測定結果との差が小さく環境安定性に優れ、L/L環境下においても充分な感度および光応答性を有することが判った。これに対し、比較例試料5〜7の感光体は、N/N環境下の測定結果とL/L環境下の測定結果との差が大きく、L/L環境下では充分な感度および光応答性が得られないことが判った。
また実施例試料7〜12と実施例試料13との比較から、実施例試料7〜12の積層型感光体は、実施例試料13の単層型感光体に比べ、半減露光量E1/2が小さく高感度であり、また残留電位Vの絶対値が小さく光応答性に優れることが判った。
初期特性と繰返し特性との比較から、実施例試料7〜13の感光体は、N/N環境下およびL/L環境下のいずれにおいても、初期特性と繰返し特性との差が小さく、電気的耐久性に優れることが判った。これに対し、比較例試料6および7の感光体は、N/N環境下およびL/L環境下のいずれにおいても、初期特性と繰返し特性との差が大きく、電気的耐久性が低いことが判った。
(実施例試料14)
実施例試料7と同様にして中間層用塗布液を調製した。調製した中間層塗布液を塗工槽に満たし、この塗工槽に直径30mm、長さ340mmのアルミニウム製円筒状導電性支持体を浸漬した後引上げ、乾燥させ、膜厚1.0μmの中間層を導電性支持体上に形成した。
次いで、電荷発生物質として、Cu−Kα特性X線(波長:1.54Å)に対するX線回折スペクトルにおいて少なくともブラッグ角2θ(誤差:2θ±0.2°)27.2°に明確な回折ピークを示す結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニン(一般式(A)において、X,X,XおよびXが水素原子であるもの)2重量部と、ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業株式会社製:エスレックBM−S)1重量部と、メチルエチルケトン97重量部とを混合し、ペイントシェーカにて分散処理して電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を、先に形成した中間層と同様の浸漬塗布法にて中間層上に塗布し、乾燥させ、膜厚0.4μmの電荷発生層を形成した。
次いで、電荷輸送物質として表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物10重量部と、バインダ樹脂としてポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製:ユーピロンZ200)20重量部と、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール1重量部と、ジメチルポリシロキサン(信越化学工業株式会社製:KF−96)0.004重量部とを、THF110重量部に溶解させ、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を、先に形成した中間層と同様の浸漬塗布法にて、先に形成した電荷発生層上に塗布した後、温度110℃で1時間乾燥させ、膜厚23μmの電荷輸送層を形成した。
以上のようにして、図4に示す層構成の積層型感光体を作製した。
(実施例試料15,16)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、表9に示す例示化合物No.61または表21に示す例示化合物No.146のエナミン化合物を用いる以外は、実施例試料14と同様にして、2種類の感光体を作製した。
(比較例試料8,9)
電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、前述の構造式(15)で示される比較化合物Aまたは構造式(16)で示される比較化合物Bを用いる以外は、実施例試料14と同様にして、2種類の感光体を作製した。
(実施例試料17)
電荷輸送層の形成に際し、バインダ樹脂であるポリカーボネート樹脂の量を25重量部とする以外は、実施例試料14と同様にして感光体を作製した。
(実施例試料18,19)
電荷輸送層の形成に際し、バインダ樹脂であるポリカーボネート樹脂の量を25重量部とし、電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて、表9に示す例示化合物No.61または表21に示す例示化合物No.146のエナミン化合物を用いる以外は、実施例試料14と同様にして、2種類の感光体を作製した。
(実施例試料20)
電荷輸送層の形成に際し、バインダ樹脂であるポリカーボネート樹脂の量を10重量部とする以外は、実施例試料14と同様にして感光体を作製した。
(参考試料)
電荷輸送層の形成に際し、バインダ樹脂であるポリカーボネート樹脂の量を31重量部とする以外は、実施例試料14と同様にして感光体を作製した。ただし、実施例試料14と同量のTHFではポリカーボネート樹脂を完全には溶解させることができず、電荷輸送層用塗布液の粘度が高くなったので、THFを追加し、ポリカーボネート樹脂が完全に溶解した電荷輸送層用塗布液を調製し、これを用いて電荷輸送層を形成した。
しかしながら、円筒状の感光体の長手方向端部にブラッシング現象による白濁が生じ、特性評価を行うことができなかった。このブラッシング現象は、電荷輸送層用塗布液中の溶剤の量が過剰であったことが原因であると考えられる。
<評価3>
市販のデジタル複写機AR−C150(シャープ株式会社製)を感光体の回転周速が毎秒117mmになるように改造した試験用複写機に、以上のようにして作製した実施例試料14〜20および比較例試料8〜11の各感光体をそれぞれ搭載し、各感光体の耐刷性および電気特性を以下のようにして評価した。なお、前述のデジタル複写機AR−C150は、感光体表面の帯電を負帯電プロセスで行う負帯電型の画像形成装置である。
(a)耐刷性
試験用複写機を用い、所定のパターンのテスト画像を記録用紙4万枚に形成した後、搭載した感光体を取出して感光層の膜厚d1を測定し、この値(d1)と作製時の感光層の膜厚d0との差を膜減り量Δd(=d0−d1)として求め、耐刷性の評価指標とした。なお、膜厚の測定は、光干渉法による瞬間マルチ測光システムMCPD−1100(大塚電子株式会社製)で行なった。
(b)電気特性
試験用複写機から現像器を取外し、代わりに現像部位に表面電位計(ジェンテック社製:CATE751)を設けた。この複写機を用い、温度22℃、相対湿度65%の常温/常湿(N/N)環境下において、レーザビーム光による露光を施さなかった場合の感光体の表面電位を帯電電位V0(V)として測定した。またレーザビーム光によって露光を施した場合の感光体の表面電位を露光電位VL(V)として測定し、これをN/N環境下における露光電位VLとした。帯電電位V0の絶対値が大きい程、帯電性に優れると評価し、露光電位VLの絶対値が小さい程、光応答性に優れると評価した。
また、温度5℃、相対湿度20%の低温/低湿(L/L)環境下において、N/N環境下と同様にして、露光電位VL(V)を測定し、これをL/L環境下における露光電位VLとした。N/N環境下における露光電位VLと、L/L環境下における露光電位VLとの差の絶対値を、電位変動ΔVL(=|VL−VL|)として求めた。電位変動ΔVLが小さい程、環境安定性に優れると評価した。
これらの評価結果を表35に示す。
Figure 2005215336
実施例試料14〜19と比較例試料8,9との比較から、電荷輸送物質として一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いた実施例試料14〜19の感光体は、電荷輸送物質として比較化合物AまたはBを用いた比較例試料8および9の感光体に比べ、N/N環境下の露光電位VLの絶対値が小さく、電荷輸送物質の重量とバインダ樹脂の重量との比率(電荷輸送物質/バインダ樹脂)を10/12以下とし、高い比率でバインダ樹脂を加えた場合であっても、光応答性に優れることが判った。また実施例試料14〜19の感光体は、比較例試料8および9の感光体に比べ、電位変動ΔVLの値が小さく環境安定性に優れ、L/L環境下においても充分な光応答性を示すことが判った。
また、実施例試料14〜19と実施例試料20との比較から、一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量Aとバインダ樹脂の重量Bとの比率(A/B)が10/30〜10/12の範囲にある実施例試料14〜19の感光体の方が、前記比率A/Bが10/12を超え、バインダ樹脂の比率が低い実施例試料20の感光体よりも、膜減り量Δdが小さく、耐刷性が高いことが判った。
以上のように、一般式(1)で示されるエナミン化合物は、高い電荷輸送能力を有することが判った。また一般式(1)で示されるエナミン化合物を電荷輸送物質として感光層に含有させることによって、帯電性、感度および光応答性に優れるとともに、環境安定性および電気的耐久性にも優れる電子写真感光体を得ることができた。また電荷輸送物質として、一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いることによって、光応答性を低下させることなく、電荷輸送層における電荷輸送物質の重量とバインダ樹脂の重量との比率(電荷輸送物質/バインダ樹脂)を10/30以上10/12以下としてバインダ樹脂の比率を高くし、電荷輸送層の耐刷性を向上させることができた。
〔画像形成装置〕
以下では、市販のデジタル複写機AR−450(シャープ株式会社製)を感光体の回転周速が毎秒140mmになるように改造した試験用複写機に、異なる条件で作製した感光体およびトナーを搭載することによって、解像度の評価試験を行った。まず、実施例試料および比較例試料として準備した感光体について説明する。
(実施例試料のP1〜P7感光体)
(P1〜P4感光体)
実施例試料14〜17と同様にして、P1〜P4感光体をそれぞれ作製した。
(P5感光体)
電荷発生物質として、オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、X型無金属フタロシアニンを用いる以外は、実施例試料14と同様にして、P5感光体を作製した。
(P6感光体)
電荷発生物質として、オキソチタニウムフタロシアニンに代えてX型無金属フタロシアニンを用い、電荷輸送層の形成に際し、バインダ樹脂であるポリカーボネート樹脂の量を25重量部とする以外は、実施例試料14と同様にして、P6感光体を作製した。
(P7感光体)
実施例試料14と同様にして、直径30mm、長さ340mmのアルミニウム製円筒状導電性支持体上に、膜厚1.0μmの中間層を形成した。
次に、電荷発生物質としてX型無金属フタロシアニン2重量部と、電荷輸送物質として表1に示す例示化合物No.1のエナミン化合物10重量部と、バインダ樹脂としてポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製:ユーピロンZ200)20重量部と、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール1重量部と、ジメチルポリシロキサン(信越化学工業株式会社製:KF−96)0.004重量部と、THF110重量部とを、ボールミルで12時間分散し、感光層用塗布液を調製した。調製した感光層用塗布液を、先に形成した中間層と同様の浸漬塗布法にて中間層上に塗布した後、温度110℃で1時間熱風乾燥し、膜厚23μmの感光層を形成した。
以上のようにして、図5に示す層構成の単層型感光体を作製した。
(比較例試料のQ1〜Q3感光体)
(Q1感光体)
比較例試料8と同様にして、Q1感光体を作製した。
(Q2感光体)
比較例試料9と同様にして、Q2感光体を作製した。
(Q3感光体)
電荷発生物質として、オキソチタニウムフタロシアニンに代えてX型無金属フタロシアニンを用い、電荷輸送物質として、例示化合物No.1に代えて前述の構造式(18)で示される比較化合物Dを用いる以外は、実施例試料14と同様にして、Q3感光体を作製した。
次に、実施例試料および比較例試料として準備したトナーについて説明する。
(実施例試料のT1,T2トナー)
(T1トナー)
スチレン−アクリル樹脂100重量部に対し、ワックスとしてポリエチレン(クラリアントジャパン社製:PE130)1.0重量部およびポリプロピレン(三井化学社製:NP−505)1.5重量部と、帯電制御剤(保土ケ谷化学工業社製:S−34)1.0重量部と、マグネタイト(関東電化社製:KBC−100)1.5重量部と、着色剤としてカーボンブラック(キャボット社製:330R)5.0重量部とを加え、スーパーミキサ(川田社製:V−20)で充分に混合し、得られた混合物を二軸混練機(池貝鉄工社製:PCM−30)によって溶融混練した。得られた混練物をジェット式粉砕機(日本ニューマチック工業社製:IDS−2)にて粉砕した後分級し、体積平均粒子径で7.0μmのトナー粉末を得た。次に、得られたトナー粉末に、シリカ微粒子(日本アエロジル社製:R972)0.3重量部と、マグネタイト(粒径0.13μm;チタン工業社製)0.3重量部とを添加して、T1トナーを作製した。
(T2トナー)
混練物のジェット式粉砕機による粉砕レベルを調整し、分級後の体積平均粒子径を4.0μmとしたこと以外は、T1トナーと同様にして、T2トナーを作製した。
(比較例試料のV1,V2トナー)
(V1トナー)
混練物のジェット式粉砕機による粉砕レベルを調整し、分級後の体積平均粒子径を8.0μmとしたこと以外は、T1トナーと同様にして、V1トナーを作製した。
(V2トナー)
混練物のジェット式粉砕機による粉砕レベルを調整し、分級後の体積平均粒子径を3.4μmとしたこと以外は、T1トナーと同様にして、V2トナーを作製した。
以上のようにして作製したP1〜P7感光体およびQ1〜Q3感光体、ならびにT1,T2トナーおよびV1,V2トナーを表36に示すように組合せて試験用複写機に搭載し、以下のようにして解像度の評価を行なった。なお、以下の評価では、T1,T2トナーおよびV1,V2トナーをそれぞれキャリアと混合し、2成分系現像剤として用いた。
<解像度>
1枚の記録用紙(シャープ株式会社製:SF−4AM3)上に、距離1mmの間に等間隔で8本、10本、12本および14本の直線を引いた画像、すなわち距離1mmの間に形成される直線間隔が異なる4水準の直線画像を形成した。形成された画像を目視観察し、1mm当たりに形成されている直線の本数が異なる4水準の直線画像について、形成された各直線を識別することができるか否かを判断し、解像度を評価した。解像度の評価基準は以下のようである。
◎:非常に良好。14本/mm識別可。
○:良好。12本/mm識別可。
△:実用上問題なし。10本/mm識別可。
×:不良。8本/mm以下の識別(10本/mm識別不可)。
解像度の評価結果を表36に示す。
Figure 2005215336
表36から、感光体が電荷輸送物質に一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いたものであり、かつトナーの体積平均粒子径が7μm以下である実施例1〜8の場合には、感光体の回転周速を毎秒140mmに設定して高速で電子写真プロセスを行なっても、高解像度の画像が得られることが判った。
これに対し、感光体が電荷輸送物質に一般式(1)で示されるエナミン化合物以外の化合物を用いたものである比較例1〜3の場合には、トナーの体積平均粒子径が画像の高画質化および高解像度化に好適な4〜7μmの範囲内にあるにも拘らず、充分な解像度が得られなかった。これは、前述の感光体の特性評価から明らかなように、電荷輸送物質として比較化合物A、BまたはDを用いた感光体は、電荷輸送物質として一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いた感光体に比べ、感度および光応答性が劣るためであると考えられる。
また比較例4の場合には、感光体が電荷輸送物質に一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いたものであるにも拘らず、充分な解像度が得られなかった。これは、トナーの体積平均粒子径が7μmを超えるためであると考えられる。
また比較例5の場合には、解像度の評価結果は非常に良好(◎)であったけれども、トナー飛散による画像かぶりとクリーニング不良が発生し、実使用上の評価に値しなかった。これは、トナーの体積平均粒子径が4μmよりも小さかったためであると考えられる。
以上のように、感光体として電荷輸送物質に一般式(1)で示されるエナミン化合物を用いたものを用い、トナーとして体積平均粒子径が4μm以上、7μm以下の範囲内にあるものを用いることによって、高品質および高解像度の画像を高速で形成することができた。
本発明の実施の一形態である画像形成装置1の構成を簡略化して示す配置側面図である。 図1に示す画像形成装置1に備わる電子写真プロセス部27の構成を示す拡大図である。 図2に示す電子写真プロセス部27に備わる電子写真感光体2の構成を簡略化して示す部分断面図である。 本発明の実施の第2の形態である画像形成装置に備わる電子写真感光体61の構成を簡略化して示す部分断面図である。 本発明の実施の第3の形態である画像形成装置に備わる電子写真感光体63の構成を簡略化して示す部分断面図である。 製造例1−3の生成物の1H−NMRスペクトルを示す図である。 図6に示すスペクトルの6ppm〜9ppmを拡大して示す図である。 製造例1−3の生成物の通常測定による13C−NMRスペクトルを示す図である。 図8に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。 製造例1−3の生成物のDEPT135測定による13C−NMRスペクトルを示す図である。 図10に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。 製造例2の生成物の1H−NMRスペクトルを示す図である。 図12に示すスペクトルの6ppm〜9ppmを拡大して示す図である。 製造例2の生成物の通常測定による13C−NMRスペクトルを示す図である。 図14に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。 製造例2の生成物のDEPT135測定による13C−NMRスペクトルを示す図である。 図16に示すスペクトルの110ppm〜160ppmを拡大して示す図である。
符号の説明
1 画像形成装置(デジタル複写機)
2,61,63 電子写真感光体
3 導電性支持体
4 電荷発生層
5 電荷輸送層
6,64 感光層
33 現像器
50 現像剤
62 中間層

Claims (7)

  1. 導電性支持体および導電性支持体上に設けられ電荷発生物質と電荷輸送物質とを含有する感光層を有する電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体に画像情報に対応する露光を施すことによって静電潜像を形成する露光手段と、トナーを収容し、電子写真感光体の表面にトナーを供給することによって静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、トナー画像を電子写真感光体の表面から記録媒体に転写させる転写手段とを備える画像形成装置であって、
    前記電子写真感光体の感光層に含有される電荷輸送物質が、
    下記一般式(1)で示されるエナミン化合物を含み、
    前記現像手段に収容されるトナーの体積平均粒子径が、
    4μm以上、7μm以下であることを特徴とする画像形成装置。
    Figure 2005215336
    (式中、ArおよびArは、それぞれ置換基を有してもよいアリール基または置換基を有してもよい複素環基を示す。Arは、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアルキル基を示す。ArおよびArは、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアルキル基を示す。ただし、ArおよびArが共に水素原子になることはない。ArおよびArは、原子または原子団を介して互いに結合し、環構造を形成してもよい。aは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子または水素原子を示し、mは1〜6の整数を示す。mが2以上のとき、複数のaは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。Rは、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有してもよいアルキル基を示す。R,RおよびRは、それぞれ水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよい複素環基または置換基を有してもよいアラルキル基を示す。nは0〜3の整数を示し、nが2または3のとき、複数のRは同一でも異なってもよく、複数のRは同一でも異なってもよい。ただし、nが0のとき、Arは置換基を有してもよい複素環基を示す。)
  2. 一般式(1)で示されるエナミン化合物が、下記一般式(2)で示されるエナミン化合物であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
    Figure 2005215336
    (式中、b,cおよびdは、それぞれ置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子または水素原子を示し、i,kおよびjは、それぞれ1〜5の整数を示す。iが2以上のとき、複数のbは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。またkが2以上のとき、複数のcは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。またjが2以上のとき、複数のdは、同一でも異なってもよく、互いに結合して環構造を形成してもよい。Ar,Ar,aおよびmは、一般式(1)において定義したものと同義である。)
  3. 前記電子写真感光体の感光層に含有される電荷発生物質が、フタロシアニン化合物を含むことを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
  4. 前記フタロシアニン化合物が、オキソチタニウムフタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記電子写真感光体の感光層は、
    電荷発生物質を含有する電荷発生層と、一般式(1)で示されるエナミン化合物を含む電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とが積層されて構成されることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の画像形成装置。
  6. 前記電荷輸送層が、さらにバインダ樹脂を含有し、
    前記電荷輸送層における一般式(1)で示されるエナミン化合物の重量Aと前記バインダ樹脂の重量Bとの比率(A/B)が、10/30以上10/12以下であることを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
  7. 前記電子写真感光体が、
    前記導電性支持体と前記感光層との間に、さらに中間層を有することを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の画像形成装置。
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