JP2006078678A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 画像メモリーを十分に抑制でき、高画質化を実現可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の画像形成装置G1は、導電性支持体及び感光層を有する電子写真感光体1と、電子写真感光体1を所定の極性に帯電させる帯電装置9aと、帯電した電子写真感光体1を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光装置10と、露光領域に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置11と、被転写媒体Pを電子写真感光体1と逆極性に帯電させてトナー像を電子写真感光体1から被転写媒体Pに転写する転写装置12と、電子写真感光体1の転写領域における露光領域の比率及び前記電子写真感光体1の感光層の膜厚に基づいて転写装置12への流入電流Itを制御する流入電流制御装置17とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の画像形成装置G1は、導電性支持体及び感光層を有する電子写真感光体1と、電子写真感光体1を所定の極性に帯電させる帯電装置9aと、帯電した電子写真感光体1を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光装置10と、露光領域に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置11と、被転写媒体Pを電子写真感光体1と逆極性に帯電させてトナー像を電子写真感光体1から被転写媒体Pに転写する転写装置12と、電子写真感光体1の転写領域における露光領域の比率及び前記電子写真感光体1の感光層の膜厚に基づいて転写装置12への流入電流Itを制御する流入電流制御装置17とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子写真プロセスにより画像形成を行う画像形成装置及び画像形成方法に関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、電子写真感光体(以下、場合により「感光体」という)の露光領域を静電潜像とし、その静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させるいわゆる反転現像方式が一般的である。この反転現像方式においては、帯電装置により感光体が帯電する極性(以下、「帯電極性」という)と逆の極性に、被転写媒体を帯電させ、被転写媒体へトナー像を転写する方式が実用化されている。
この転写方式では、被転写媒体を感光体の帯電極性と逆の極性に帯電することから、トナー像の転写の際に感光体は帯電極性と逆の極性に帯電されることがあり、次の画像形成時にその帯電履歴が画像上に発生する、いわゆる画像メモリーという画像欠陥が発生することがある。
この画像メモリーの発生を抑制するために、例えば、特許文献1では、特定の転写装置を用いると共に、感光層の膜厚に基づいて転写装置への電流を制御する技術が開示されている。なお、感光層の膜厚に基づいて転写装置への電流を制御する技術は、例えば、特許文献2及び3にも開示されている。
特開2000−35722号公報
特開平11−218975号公報
特開2003−76101号公報
しかしながら、感光層の膜厚に基づいて転写装置への電流を制御しても、画像メモリーを十分に抑制することは困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像メモリーを十分に抑制でき、高画質化を実現可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体と、上記電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電装置と、帯電した上記電子写真感光体を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光装置と、露光領域に形成された上記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置と、上記被転写媒体を上記電子写真感光体と逆極性に帯電させて上記トナー像を上記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置と、上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率及び上記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて上記転写装置への流入電流を制御する流入電流制御装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
本発明の画像形成装置では、感光体上のトナー像を被転写媒体に転写する際に、上記流入電流制御装置により、感光体の転写領域における露光領域の比率、及び上記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて、上記転写装置への流入電流が制御される。これにより、トナー像の転写の際に、感光体の未露光領域の帯電電位を制御できると共に、未露光領域が感光体の帯電極性と逆の極性に帯電されることが抑制される。したがって、本発明の画像形成装置によれば、画像メモリーの発生が十分に抑制され、高画質化が実現できる。
また、本発明の画像形成装置によれば、上記流入電流制御装置により、感光体の未露光領域の帯電極性を感光層に光電流を流すことなく消去することができる。したがって、画像メモリーの発生の抑制と共に、電子写真感光体の帯電性の悪化や残留電位の上昇を抑制でき、高水準の画質を維持しつつ電子写真感光体の長寿命化を実現できる。
また、上記本発明の画像形成装置では、上記流入電流制御装置が、さらに上記電子写真感光体のプロセス速度及び帯電電位のうちの少なくとも1つのパラメータに基づいて、上記転写装置への流入電流を制御することが好ましい。さらに、電子写真感光体のプロセス速度及び帯電電位の情報を加えて流入電流を制御することで、より精密に感光体の未露光領域の帯電電位を制御できる。また、上記本発明の画像形成装置が、電子写真感光体のプロセス速度及び帯電電位を変更可能な構成である場合でも、流入電流制御装置が電子写真感光体のプロセス速度及び帯電電位の情報を加えて流入電流を制御することで、トナー像の転写の際に感光体の未露光領域の帯電電位を好適な範囲に制御できる。
また、上記本発明の画像形成装置では、上記流入電流制御装置が、上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(R)、上記電子写真感光体の感光層の膜厚(T)、上記転写装置と上記電子写真感光体との軸方向接触長さ(L)、上記電子写真感光体のプロセス速度(S)、上記電子写真感光体の感光層の比誘電率(ε)、及び上記電子写真感光体の帯電電位(EV)に基づいて、上記転写装置への流入電流(It)を制御するものであり、下記式(1)で示されるパラメータDが下記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御するものであることが好ましい。
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−(R/2)}] (1)
1.1≧D≧0.5 (2)
[式(1)中、Itは上記転写装置への流入電流(A)を、Tは上記電子写真感光体の感光層の膜厚(m)を、Lは上記転写装置と上記電子写真感光体との軸方向接触長さ(m)を、Sは上記電子写真感光体のプロセス速度(m/秒)を、εは上記電子写真感光体の感光層の比誘電率を、EVは電子写真感光体の帯電電位(V)を、Rは上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(%)を、それぞれ示す。]
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−(R/2)}] (1)
1.1≧D≧0.5 (2)
[式(1)中、Itは上記転写装置への流入電流(A)を、Tは上記電子写真感光体の感光層の膜厚(m)を、Lは上記転写装置と上記電子写真感光体との軸方向接触長さ(m)を、Sは上記電子写真感光体のプロセス速度(m/秒)を、εは上記電子写真感光体の感光層の比誘電率を、EVは電子写真感光体の帯電電位(V)を、Rは上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(%)を、それぞれ示す。]
上記パラメータDが上記(2)で示される条件を満たすように、流入電流を制御することで、画像メモリーの発生がさらに十分に抑制でき、トナー像の転写の際に感光体の未露光領域の帯電電位を好適に制御できる。
また、上記本発明の画像形成装置では、上記流入電流制御装置が、上記電子写真感光体の感光層の膜厚を電子写真感光体の走行情報から算出することが可能な構成を有することが好ましい。
また、本発明は、導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体と、上記電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電装置と、帯電した上記電子写真感光体を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光装置と、露光領域に形成された上記静電潜像を異なる色のトナーにより現像してトナー像を形成させる複数の現像装置と、上記被転写媒体を上記電子写真感光体と逆極性に帯電させて上記トナー像を上記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置とを備え、帯電、露光、現像、及び転写の電子写真プロセスを複数回行うことにより上記被転写媒体上に上記複数の現像装置に対応するトナー像を順次積層して画像形成を行う画像形成装置であって、上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率及び上記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて上記転写装置への流入電流を制御する流入電流制御装置をさらに備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。かかる本発明の画像形成装置によれば、画像メモリーの発生が十分に抑制され、高画質化が実現できる。
また、本発明は、導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体、上記電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電装置、帯電した上記電子写真感光体を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光装置、露光領域に形成された上記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置、並びに上記被転写媒体を上記電子写真感光体と逆極性に帯電させて上記トナー像を上記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置を有する画像形成ユニットを複数備え、上記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して上記被転写媒体に転写する画像形成装置であって、上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率及び上記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて上記転写装置への流入電流を制御する流入電流制御装置をさらに備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。かかる本発明の画像形成装置によれば、画像メモリーの発生が十分に抑制され、高画質化が実現できる。
また、本発明は、導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電工程と、帯電した上記電子写真感光体を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光工程と、露光領域に形成された上記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像工程と、上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率及び上記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて制御された流入電流を転写装置に流し、当該流入電流で駆動した転写装置により上記被転写媒体を上記電子写真感光体と逆極性に帯電させて上記トナー像を上記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写工程とを備えることを特徴とする画像形成方法を提供する。
本発明の画像形成方法によれば、転写工程の際に転写装置への流入電流が、感光体の転写領域における露光領域の比率及び感光体の感光層の膜厚に基づいて制御される。これにより、トナー像の転写の際に、感光体の未露光領域の帯電電位を制御できると共に、未露光領域が感光体の帯電極性と逆の極性に帯電されることが抑制される。したがって、画像メモリーの発生が十分に抑制され、高画質化が実現できる。
本発明によれば、画像メモリーを十分に抑制でき、高画質化を実現可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の画像形成装置の第1実施形態の基本構成を示す模式図である。図1に示す画像形成装置G1は、円筒状の電子写真感光体1を備えるもので、感光体1は駆動装置(図示せず)により所定のプロセス速度で矢印Aの方向に回転可能となっている。感光体1は、導電性支持体上に感光層を有するものであり、その構成については後で詳述する。
帯電装置9aは感光体1の略上方に配置されており、感光体1の回転方向に沿って、帯電装置9a、露光装置10、現像装置11、転写装置12及びクリーニング装置13がこの順に配置されている。また、画像形成装置G1では、感光体1と転写装置12との間を用紙等の被転写媒体Pが移動できるように搬送機構14が設けられており、搬送機構14の被転写媒体Pの移動方向を基準として下流側には、定着装置15が配置されている。
感光体1と転写装置12とは、転写装置12による放電が可能な範囲で所定の距離をおいて設けられている。この感光体1と転写装置12との間の領域は、転写ニップ部と呼ばれることもある。この転写ニップ部において、転写の際には電界が形成され、トナーが被転写媒体Pに転写する。本発明では、この転写ニップ部のうち、転写装置12による放電が可能な領域を転写領域という。なお、転写装置12としては、静電転写が行えるものであればよく、転写バイアスロール、スコロトロン、コロトロン等を用いることができる。また、この転写装置12においては、転写バイアスの印加方式として電流値を一定にする方式が採用されることが好ましい。
ここで、転写領域とは、より具体的には、感光体1と転写装置12との間に被転写媒体Pがある場合には、感光体1と被転写媒体Pとの距離が5〜20μmの領域をいう。また、被転写媒体Pが中間転写体である場合は、感光体1後方へニップ部をオフセットしている場合があり、この場合は感光体1後方のみの領域である。感光体の表面電荷が転写電流により変化するのは、その殆どが気中放電によるものと考えられるためである。
画像形成装置G1は、流入電流制御装置17をさらに備えている。この流入電流制御装置17は、露光装置10及び転写装置12に電気的に接続されている。流入電流制御装置17としては、具体的には、定電流電源が用いられる。
流入電流制御装置17は、特定の情報に基づいて、転写装置12への流入電流Itを制御可能な構成を有している。この特定の情報としては、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)及び感光体1の感光層の膜厚(T)が使用され、さらに転写装置12と感光体1との軸方向接触長さ(L)、感光体1のプロセス速度(S)、感光体1の感光層の比誘電率(ε)、感光体1の帯電電位(EV)等が必要に応じて使用される。
ここで、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)は、例えば、露光装置における露光情報S1をもとに、感光体1の露光領域が電子写真プロセスに伴い転写装置12の転写領域に移動する時間を計算して求められる。なお、感光体1の転写領域とは、感光体の外周面のうち上記転写ニップ部の転写領域に対応する外周面の領域である。
また、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)は、画像情報及び画像情報を加工した情報から求めることもできる。
上記感光体1の感光層の膜厚(T)は、感光体1の走行情報により算出することができる。すなわち、感光体1の使用前における初期膜厚から走行数(円筒状の場合には回転数)と予め求めておいた摩耗率との積を減じることで算出できる。また、帯電装置9aが直流電圧に交流電圧を重畳した装置の場合には、直流印加電圧と直流成分の電流値より推定することもできる。また、感光体1の表面電位を検出する手段を備えている場合は、感光体1の帯電後の表面電位と帯電装置9aから流出する直流成分の電流値から推定することもできる。なお、感光層の膜厚とは、後述するように導電性支持体上に形成された感光層の膜厚であるが、保護層が金属粒子を多量に含む態様である場合には感光層の膜厚からその保護層の膜厚を除した値が感光層の膜厚として使用される。保護層が金属粒子を多量に含む場合としては、例えば保護層の抵抗が1014Ωcm以下の場合が考えられる。
上記転写装置12と感光体1との軸方向接触長さ(L)、上記感光体1のプロセス速度(S)、上記感光体1の感光層の比誘電率(ε)、上記感光体1の帯電電位(EV)等についても、通常の方法で求めることができる。なお、転写装置12と感光体1との軸方向接触長さとは、感光体1の軸方向における転写装置12と接触しており、且つ、感光体1が転写装置より電圧が印加される長さである。
流入電流制御装置17は、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)、感光体1の感光層の膜厚(T)、転写装置12と感光体1との軸方向接触長さ(L)、感光体1のプロセス速度(S)、感光体1の感光層の比誘電率(ε)、及び感光体1の帯電電位(EV)に基づいて、転写装置12への流入電流(It)を制御するものであり、下記式(1)で示されるパラメータDが下記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御するように構成されていることが好ましい。
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−(R/2)}] (1)
1.1≧D≧0.5 (2)
[式(1)中、Itは上記転写装置への流入電流(A)を、Tは上記電子写真感光体の感光層の膜厚(m)を、Lは上記転写装置と上記電子写真感光体との軸方向接触長さ(m)を、Sは上記電子写真感光体のプロセス速度(m/秒)を、εは上記電子写真感光体の感光層の比誘電率を、EVは電子写真感光体の帯電電位(V)を、Rは上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(%)を、それぞれ示す。]
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−(R/2)}] (1)
1.1≧D≧0.5 (2)
[式(1)中、Itは上記転写装置への流入電流(A)を、Tは上記電子写真感光体の感光層の膜厚(m)を、Lは上記転写装置と上記電子写真感光体との軸方向接触長さ(m)を、Sは上記電子写真感光体のプロセス速度(m/秒)を、εは上記電子写真感光体の感光層の比誘電率を、EVは電子写真感光体の帯電電位(V)を、Rは上記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(%)を、それぞれ示す。]
なお、上記パラメータDは、感光体1の表面電位を所定の帯電電位(V)から0Vとするために必要な電流値と流入電流Itとから求められるパラメータである。このパラメータが1.1を超えると、感光体1の表面電位が逆転し画像メモリーが発生しやすくなる傾向がある。パラメータDは、より好ましくは1以下であり、さらに好ましくは0.9以下である。他方、パラメータDが0.5未満であると、電子写真感光体の帯電性の低下や残留電位の上昇が生じる傾向がある。パラメータDの下限値としては、より好ましくは0.7以上であり、さらに好ましくは0.9以上である。
また、トナー像を被転写媒体P上に順次積層して画像形成を行う画像形成装置(例えば、4サイクル方式やタンデム方式)の場合は、パラメータDは下記式(3)に示されるようにして求めることができる。
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−((R+R2)/2)}] (3)
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−((R+R2)/2)}] (3)
ここで、式(3)中、It、L、S、ε、EV、及びRは、上記式(2)中のIt、L、S、ε、EV、及びRと同義であり、R2は被転写媒体P上に既に形成されたトナー像に対応する感光体の転写領域における露光領域の比率(%)を示す。但し、被転写媒体P上に複数のトナー像が積層されている場合には、R2はそれぞれのトナー像に対応する感光体の転写領域における露光領域の比率の和とする。但し、R2には1以下の係数を乗じてもよい。また、トナーが重なる部分がある場合には、その面積分に対し1以下の係数を乗じてもよい。
画像形成装置G1は、感光体1のプロセス速度及び帯電電位を変更できる制御装置を備えていてもよい。この場合には、プロセス速度及び帯電電位の変更に応じて、流入電流が制御されることが好ましい。したがって、それらの制御装置と、流入電流制御装置17とは電気的に接続されるように構成される。
また、画像形成装置G1は、上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、帯電装置9aとして帯電ローラを用いた例を示したが、帯電ブラシやスコロトロン等の帯電装置を用いてもよい。また、帯電ローラの代わりに、近接型の帯電ローラ(BCR)を用いてもよい。現像装置11で用いられる現像剤は、一成分系、二成分系のいずれであってもよい。また、露光装置10には、レーザROSやLEDアレーなどのデジタル式の露光手段が用いられることが好ましい。
なお、本発明でいう被転写媒体とは、電子写真感光体1上に形成されたトナー像を転写する媒体であれば特に制限はない。例えば、電子写真感光体1から直接、紙等に転写する場合は紙等が被転写媒体であり、また、中間転写体を用いる場合には中間転写体が被転写媒体になる。
次に、画像形成装置G1を用いた画像形成方法について説明する。画像形成装置G1では、感光体1の回転に伴い、感光体1を所定の極性に帯電させる帯電工程、感光体1を露光して露光領域に静電潜像を形成する露光工程、露光領域に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像工程(いわゆる反転現像)が行われる。これらの工程により、感光体1上にトナー像が形成される。そして、転写装置12により用紙等の被転写媒体Pを感光体1と逆極性に帯電させて、トナー像を感光体1から被転写媒体Pに転写する転写工程により、画像形成は行われる。
かかる転写工程の際には、転写装置12への流入電流Itは以下に説明するようにして制御される。図2は本発明の画像形成方法における流入電流の制御を示すフローチャートである。流入電流の制御の際には、先ず、露光装置10から得られる露光情報S1が、流入電流制御装置17に伝達される。そして、流入電流制御装置17内で露光情報S1から感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。また、感光体1の感光層の膜厚(T)は、初期の膜厚から感光体1の走行情報に基づいて流入電流制御装置17内で算出される。そして、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)及び感光層の膜厚(T)に基づいて流入電流制御装置17内で転写装置12への流入電流Itが制御される。制御された流入電流Itを転写装置12に流すと、転写装置12は駆動する。流入電流Itで駆動した転写装置12により被転写媒体Pは感光体1と逆極性に帯電する。その帯電により生じた電気的吸引力により、トナー像は感光体1から被転写媒体Pに転写する。
また、流入電流制御装置17においては、場合により、さらに転写装置12と感光体1との軸方向接触長さ(L)、感光体1のプロセス速度(S)、感光体1の感光層の比誘電率(ε)、感光体1の帯電電位(EV)等に基づいて流入電流Itは制御される。また、流入電流が、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)、感光体1の感光層の膜厚(T)、転写装置17と感光体1との軸方向接触長さ(L)、感光体1のプロセス速度(S)、感光体1の感光層の比誘電率(ε)、及び感光体1の帯電電位(EV)に基づいて制御される場合には、上記式(1)で示されるパラメータDが、上記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)が制御されることが好ましい。
このようにして、被転写媒体Pに転写されたトナー像は、定着工程を経て画像となって出力される。また、感光体1は、転写工程後にクリーニング工程を経て、繰り返し電子写真プロセスに供される。なお、本発明の画像形成方法を適用した場合には、感光体1上の帯電極性は転写工程により消去されていることから、除電工程は省略することも可能である。
以下、画像形成装置G1に備えられる電子写真感光体1について詳述する。図3〜7はそれぞれ電子写真感光体1の好適な一例を示す模式断面図であり、導電性支持体2と感光層との積層方向に沿って電子写真感光体1を切断したときの部分断面図である。
図3〜4に示す電子写真感光体は、電荷発生材料を含有する層(電荷発生層5)と電荷輸送材料を含有する層(電荷輸送層6)とに機能が分離された感光層を備えるものである。
図3に示す電子写真感光体1は、導電性支持体2上に下引層4、電荷発生層5、電荷輸送層6が順次積層された構造を有するものである。
図4に示す電子写真感光体1は、導電性支持体2上に下引層4、電荷発生層5、電荷輸送層6、保護層7が順次積層された構造を有するものである。
図5に示す電子写真感光体1は、導電性支持体2上に下引層4、電荷輸送層6、電荷発生層5、保護層7が順次積層された構造を有するものである。
一方、図6〜7に示す電子写真感光体は電荷発生材料と電荷輸送材料とを同一の層(単層型感光層8)に含有するものである。
図6に示す電子写真感光体1は、導電性支持体2上に下引層4、単層型感光層8が順次積層された構造を有するものである。
図7に示す電子写真感光体1は、導電性支持体2上に下引層4、単層型感光層8、保護層7が順次積層された構造を有するものである。
次に、電子写真感光体1の各要素について詳述する。
導電性支持体2としては、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、ニッケル等の金属ドラム;シート、紙、プラスチック又はガラス等の基体上にアルミニウム、銅、金、銀、白金、パラジウム、チタン、ニッケル−クロム、ステンレス鋼、銅−インジウム等の金属を蒸着したもの;上記基体上に酸化インジウム、酸化錫等の導電性金属化合物を蒸着したもの;上記基体上に金属箔をラミネートしたもの;カーボンブラック、酸化インジウム、酸化錫−酸化アンチモン粉、金属粉、沃化銅等を結着樹脂に分散し、上記基体上に塗布することによって導電処理したもの等が挙げられる。導電性支持体2の形状としては、ドラム状の他、シート状、プレート状等のいずれであってもよい。
導電性支持体2として金属パイプ基材を用いる場合、当該基材の表面は、素管のままであってもよく、また、予め鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、ウエットホーニング、着色処理等の処理を施してもよい。基材表面を粗面化することにより可干渉光源を用いた場合に発生しうる感光体内での干渉光による木目状の濃度斑を防止することができる。
下引層4は、積層構造からなる感光層の帯電の際に、導電性支持体2から感光層への電荷の注入を阻止すると共に、感光層を導電性支持体2に対して一体的に接着保持せしめる接着層としての作用を有するものである。また、下引層4は、場合により、導電性支持体2の光の反射防止作用等を示す。
下引層4の構成材料としては、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の高分子樹脂化合物、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。また、電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等の導電性樹脂等を用いることができる。これらの化合物は単独に又は複数の化合物の混合物又は重縮合物として用いることができる。中でも上層(例えば電荷発生層5)形成用塗布液に含まれる溶剤に不溶な樹脂、特にフェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が好ましく用いられる。さらに、ジルコニウムキレート化合物、シランカップリング剤は残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ない等性能上優れている。
シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルメトキシシラン、N,N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの中でも、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシシラン)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。
ジルコニウムキレート化合物としては、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセト酢酸エチル、ジルコニウムトリエタノールアミン、アセチルアセトネートジルコニウムブトキシド、アセト酢酸エチルジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムオキサレート、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムホスホネート、オクタン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、イソステアリン酸ジルコニウム、メタクリレートジルコニウムブトキシド、ステアレートジルコニウムブトキシド、イソステアレートジルコニウムブトキシド等が挙げられる。
チタニウムキレート化合物としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、チタンアセチルアセトネート、ポリチタンアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタンラクテートエチルエステル、チタントリエタノールアミネート、ポリヒドロキシチタンステアレート等が挙げられる。
アルミニウムキレート化合物としては、アルミニウムイソプロピレート、モノブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムブチレート、ジエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等が挙げられる。
下引層4中には、感光体特性向上のために、導電性物質(粒子状のものが好ましい)を含有させることができる。導電性物質としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物等が挙げられるが、所望の感光体特性が得られるのであれば、公知のいかなるものでも使用することができる。なお、画像形成装置G1では、電子写真感光体の低コスト化が可能であるが、画像メモリーの発生しやすい下引層4に導電性粒子を含む電子写真感光体においても画像メモリーの発生を抑えることが可能であり、低コストと高画質との両立が可能である。
これらの金属酸化物には表面処理を施すことができる。表面処理を施すことで、抵抗値の制御、分散性制御、感光体特性向上を図ることができる。表面処理剤としては、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料を用いることができる。これらの化合物は単独に又は複数の化合物の混合物又は重縮合物として用いることができる。中でもシランカップリング剤は残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ない、画質特性に優れる等性能上優れている。
シランカップリング剤、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物の例としては前述した例と同じ物質が挙げられる。
表面処理方法は公知の方法であればいかなる方法でも使用可能であるが、乾式法又は湿式法を用いることができる。
乾式法により表面処理を施す場合、金属酸化物微粒子をせん断力の大きなミキサ等で攪拌しながら、シランカップリング剤を直接又は有機溶媒に溶解させて滴下し、それらの混合物を乾燥空気や窒素ガスと共に噴霧させることによって、均一な表面処理が行われる。シランカップリング剤の滴下及び混合物の噴霧は溶剤の沸点以下の温度で行うことが好ましい。滴下又は噴霧を溶剤の沸点以上の温度で行うと、均一に攪拌される前に溶剤が蒸発し、シランカップリング剤が局部的に凝集して均一な処理ができにくくなる。
このようにして表面処理された金属酸化物粒子について、さらに100℃以上で焼き付けを行うことができる。焼き付けは所望の電子写真特性が得られる温度、時間であれば任意の範囲で実施できる。湿式法としては、金属酸化物微粒子を溶剤中に攪拌、超音波、サンドミルやアトライター、ボールミル等を用いて分散し、シランカップリング剤溶液を添加し攪拌又は分散した後、溶剤除去することで均一に処理される。溶剤は蒸留により留去することが好ましい。なお、ろ過による除去方法では未反応のシランカップリング剤が流出しやすく、所望の特性を得るためのシランカップリング剤量をコントロールしにくいため、好ましくない。溶剤除去後にはさらに100℃以上で焼き付けを行うことができる。焼き付けは所望の電子写真特性が得られる温度、時間であれば任意の範囲で実施できる。湿式法においては金属酸化物微粒子含有水分除去法として表面処理に用いる溶剤中で攪拌加熱しながら除去する方法、溶剤と共沸させて除去する方法を用いることもできる。
下引層4中の金属酸化物微粒子に対するシランカップリング剤の量は所望の電子写真特性が得られる量であればいかなる量でも用いることができる。また、下引層4中に用いられる金像酸化物微粒子と樹脂との割合は、所望の電子写真特性が得られる割合であれば任意に設定できる。
下引層4中には、光散乱性の向上等の目的により、各種の有機もしくは無機微粉末を混合することができる。かかる微粉末の好ましい例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、リトポン等の白色顔料やアルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の無機顔料やポリテトラフルオロエチレン樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子等が挙げられる。これらの微粉末の粒径は0.01〜2μmであることが好ましい。微粉末は必要に応じて添加される成分であるが、その添加量は、下引層4に含まれる固形分に対して、質量比で10〜80質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることが好ましい。
また、下引層4の形成に用いられる塗布液には、電気特性向上、環境安定性向上、画質向上のために種々の添加物を用いることができる。添加物としては、クロラニル、ブロモアニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物等の電子輸送性物質、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料等が挙げられる。
下引層形成用塗布液を調製するに際し、前述の導電性物質や光散乱物質等の微粉末を混入させる場合には、樹脂成分を溶解した溶液中に微粉末を添加して分散処理を行うことが好ましい。微粉末を樹脂中に分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカー等の方法を用いることができる。
また、下引層形成用塗布液の塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
下引層3の膜厚は、好ましくは0.01〜50μm、より好ましくは0.05〜30μmである。
電荷発生層5は、電荷発生材料及び結着樹脂を含んで構成される。
電荷発生材料は、既知のもの全て使用することができるが、特に金属及び無金属フタロシアニン顔料が好ましい。その中でも、特定の結晶を有する無金属フタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニンが特に好ましい。クロロガリウムフタロシアニンは、特開平5−98181号公報に公開したように、公知の方法で製造されるクロロガリウムフタロシアニン結晶を、自動乳鉢、遊星ミル、振動ミル、CFミル、ローラーミル、サンドミル、ニーダー等で機械的に乾式粉砕するか、乾式粉砕後溶剤と共にボールミル、乳鉢、サンドミル、ニーダー等を用いて湿式粉砕処理を行うことによって製造することができる。上記の処理において使用される溶剤は、芳香族類(トルエン、クロロベンゼン等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等)、脂肪族アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール等)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール等)、芳香族アルコール類(ベンジルアルコール、フェネチルアルコール等)、エステル類(酢酸エステル、酢酸ブチル等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)、ジメチルスルホキサイド、エーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、さらには数種の混合系、水とこれら有機溶剤の混合系等である。使用される溶剤は、クロロガリウムフタロシアニン1質量部に対して、1〜200質量部、好ましくは10〜100質量部の範囲で用いる。処理温度は、0℃〜溶剤の沸点以下、好ましくは10〜60℃の範囲で行う。また、粉砕の際に食塩、ぼう硝等の磨砕助剤を用いることもできる。磨砕助剤は顔料に対し0.5〜20倍、好ましくは1〜10倍用いる。
ジクロロスズフタロシアニンは、特開平5−140472号公報及び、特開平5−140473号公報に公開したように、公知の方法で製造されるジクロロスズフタロシアニン結晶を、上記のクロロガリウムフタロシアニンと同様に粉砕、溶剤処理することにより得ることができる。
ヒドロキシガリウムフタロシアニンは、特開平5−263007号公報及び、特開平5−279591号公報に公開したように、公知の方法で製造されるクロロガリウムフタロシアニン結晶を、酸又はアルカリ性溶液中での加水分解又はアシッドペースティングを行って、ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を合成し、直接溶剤処理を行うか、或るいは、合成によって得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を溶剤と共にボールミル、乳鉢、サンドミル、ニーダー等を用いて湿式粉砕処理を行うか、溶剤を用いずに乾式粉砕処理を行った後に溶剤処理することによって製造することができる。
上記の処理において使用される溶剤は、芳香族類(トルエン、クロロベンゼン等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等)、脂肪族アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール等)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール等)、芳香族アルコール類(ベンジルアルコール、フェネチルアルコール等)、エステル類(酢酸エステル、酢酸ブチル等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)、ジメチルスルホキサイド、エーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、さらには数種の混合系、水とこれら有機溶剤の混合系等である。使用される溶剤は、ヒドロキシガリウムフタロシアニン1質量部に対して、1〜200質量部、好ましくは10〜100質量部の範囲で用いる。処理温度は、0〜150℃、好ましくは室温〜100℃の範囲で行う。また、粉砕の際に食塩、ぼう硝等の磨砕助剤を用いることもできる。磨砕助剤は顔料に対し0.5〜20倍、好ましくは1〜10倍用いる。
オキシチタニルフタロシアニンは、特開平4−189873号公報及び、特開平5ー43813号公報に公開したように、公知の方法で製造されるオキシチタニルフタロシアニン結晶を、アシッドペースティングするか、又は、ボールミル、乳鉢、サンドミル、ニーダー等を用いて無機塩とともにソルトミリングを行って、X線回折スペクトルにおいて27.2°にピークを持つ、比較的結晶性の低いオキシチタニルフタロシアニン結晶としたのち、直接溶剤処理を行うか、或るいは、溶剤と共にボールミル、乳鉢、サンドミル、ニーダー等を用いて湿式粉砕処理を行うことによって製造することができる。
アシッドペースティングに用いる酸としては、硫酸が好ましく、濃度70〜100%、好ましくは95〜100%のものが使用され、溶解は、好ましくは−20〜100℃、より好ましくは0〜60℃の範囲に設定される。濃硫酸の量は、オキシチタニルフタロシアニン結晶の質量に対して、1〜100倍、好ましくは3〜50倍の範囲に設定される。析出させる溶剤としては、水又は、水と有機溶剤の混合溶剤が任意の量で用いられ、水とメタノール、エタノール等のアルコール系溶剤、又は、水とベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤の混合溶剤が特に好ましい。析出させる温度については特に制限はないが、発熱を防ぐために、氷等で冷却することが好ましい。また、オキシチタニルフタロシアニン結晶と無機塩との比率は、質量比で1/0.1〜1/20で、1/0.5〜1/5の範囲が好ましい。上記の溶剤処理において使用される溶剤は、芳香族類(トルエン、クロロベンゼン等)、脂肪族アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール等)、ハロゲン系炭化水素類(ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエタン等)、さらには数種の混合系、水とこれら有機溶剤の混合系等である。使用される溶剤は、オキシチタニルフタロシアニンに対して、1〜100部、好ましくは5〜50部の範囲で用いる。処理温度は、室温〜100℃、好ましくは50〜100℃の範囲で行う。磨砕助剤は顔料に対し0.5〜20倍、好ましくは1〜10倍用いる。
これらの電荷発生材料の中でも、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、チタニルフタロシアニンから選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、以下に示す電荷発生材料を用いることが特に好ましい。
(i)CuKα先を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において少なくとも7.6°及び28.2°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン、
(ii)CuKα線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において少なくとも7.4°、16.6°、25.5°、28.3°の位置に回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン。
(ii)CuKα線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において少なくとも7.4°、16.6°、25.5°、28.3°の位置に回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン。
結着樹脂としては、広範な絶縁性樹脂から選択することができる。また、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン、ポリシラン等の有機光導電性ポリマーから選択することもできる。好ましい結着樹脂としては、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート(ビスフェノールAとフタル酸の重縮合体等)、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共合体、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の絶縁性樹脂をあげることができるが、特に、有機金属化合物と架橋等の反応を起こしやすい水酸基を有する樹脂が好ましい。また、成膜後、電荷発生層の塗布溶剤に溶解する樹脂は好ましくない。これらの結着樹脂は単独又は2種以上混合して用いることができる。
電荷発生材料と結着樹脂の配合比(質量比)は、10:1〜1:10の範囲が好ましい。またこれらを分散させる方法としてはボールミル分散法、アトライター分散法、サンドミル分散法等の通常の方法を用いることができるが、この際、分散によってその結晶型が変化しない条件が必要とされる。ちなみに上記の分散法のいずれについても分散前と結晶型が変化していないことが確認されている。さらにこの分散の際、粒子を0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、さらに好ましくは0.15μm以下の粒子サイズにすることが有効である。
またこれらの分散に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を単独又は2種以上混合して用いることができる。
また、電荷発生層を設けるときに用いる塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。さらに、顔料の分散安定性や、光感度を増す目的、又は、電気特性を安定化させる目的で(I)で示される化合物を用いて顔料を処理したものを用いても良いし、顔料の分散溶液に加えてもよい。
電荷発生層5の膜厚は一般的には、0.1〜5μm、好ましくは0.2〜2.0μmが適当である。
電荷輸送層6は、電荷輸送材料及び結着樹脂を含んで構成される。電荷輸送層に用いられる電荷輸送材料としては、例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニルピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、トリ(p−メチルフェニル)アミン、N,N’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、ジベンジルアニリン、9,9−ジメチル−N,N’−ジ(p−トリル)フルオレノン−2−アミン等の芳香族第3級アミノ化合物、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン等の芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4,4’−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4,4’−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、4−ジフェニルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、[p−(ジエチルアミノ)フェニル]−(1−ナフチル)フェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリルキナゾリン等のキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)−ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N’−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体等の正孔輸送物質;クロラニル、ブロモアニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物等の電子輸送物質;又は上記化合物と同様の構造を有する基を主鎖又は側鎖に有する重合体等が挙げられる。これらの電荷輸送材料は、1種を単独で又は2種以上を組み合せて使用できる。
電荷輸送層に用いられる結着樹脂としては特に制限されないが、電気絶縁性を示しフィルム形成可能な樹脂が好ましい。このような結着樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−カルバゾール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフォルマール、ポリスルホン、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、フェノール樹脂、ポリアミド、カルボキシーメチルセルロース、塩化ビニリデン系ポリマーワックス、ポリウレタン等が挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂が、電荷輸送材との相溶性、溶剤への溶解性、強度の点で優れており、好ましく用いられる。これらの結着樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。結着樹脂と電荷輸送材料との配合比(質量比)は任意に設定可能であるが、好ましくは70:30〜40:60である。
電荷輸送層は、電荷輸送材料及び結着樹脂を所定溶剤に加えた電荷輸送層形成用塗布液を、電荷発生層上に塗布し、乾燥させることにより形成することができる。塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。塗布液に用いる溶剤としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を単独又は2種以上混合して用いることができる。
電荷輸送層の膜厚は、電気特性低下、膜強度低下の抑制の点から、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜35μmである。
電荷輸送層の電荷移動度は、高速での使用、筋状濃度ムラを抑制する点から早い方が好ましく、好ましくは1.0×10−6cm2/V・s以上、より好ましくは5.0×10−6cm2/V・s以上、さらに好ましくは1.0×10−5cm2/V・s以上である。
さらに、本発明の電子写真感光体には電子写真装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、又は光・熱による感光体の劣化を防止する目的で、感光層3中に酸化防止剤・光安定剤・熱安定剤等の添加剤を添加することができる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン及びそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’,−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]−メタン、3,9−ビス[2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等が挙げられる。
ヒンダードアミン系化合物としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ[4,5]ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)イミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイミル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,3,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン−2,4−ビス[N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ]−6−クロロ−1,3,5−トリアジン縮合物等が挙げられる。
有機硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(β−ラウリルチオプロピオネート)、ジトリデシル−3,3’−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンズイミダゾール等が挙げられる。
有機燐系酸化防止剤としては、トリスノニルフェニルフォスフィート、トリフェニルフォスフィート、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスフィート等が挙げられる。
有機硫黄系及び有機燐系酸化防止剤は2次酸化防止剤と言われ、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤等の1次酸化防止剤と併用することにより相乗効果を得ることができる。
光安定剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ジチオカルバメート系、テトラメチルピペリジン系等の誘導体が挙げられる。
ベンゾフェノン系光安定剤としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系光安定剤としては、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−3’’,4’’,5’’,6’’−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
その他の化合物としては、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ニッケルジブチルジチオカルバメート等がある。
また、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として少なくとも1種の電子受容性物質を含有せしめることができる。電子写真感光体1に使用可能な電子受容性物質としては、例えば無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等をあげる事ができる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系や、Cl,CN,NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特によい。
また、塗布液には塗膜の平滑性向上のためのレベリング剤としてシリコーンオイルを微量添加することもできる。
電子写真感光体1には、必要に応じて、保護層7を設けることもできる。保護層7を設けることにより、積層構造からなる電子写真感光体では帯電時の電荷輸送層6の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善したりすることができる。この保護層は、例えば導電性材料を適当な結着樹脂中に含有させて構成される。
保護層7に用いる導電性材料としては、N,N’−ジメチルフェロセン等のメタロセン化合物、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン等の芳香族アミン化合物、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化錫、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫とアンチモン又は酸化アンチモンとの固溶体の担体又はこれらの混合物、又は単一粒子中にこれらの金属酸化物を混合したもの、又は被覆したものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
保護層7に用いる結着樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられ、これらは必要に応じて架橋して使用することもできる。さらに電荷輸送性を有し、架橋構造を有するシロキサン系樹脂を保護層として使用することもできる。電荷輸送性化合物を含むシロキサン樹脂硬化膜の場合、電荷輸送性化合物として公知の材料であればいかなるものでも使用可能であるが、例えば特開平10−95787号公報、特開平10−251277号公報、特開平11−32716号公報、特開平11−38656号公報、特開平11−236391号公報に示された化合物等が挙げられるがこれに限定されるものではない。電荷輸送性化合物を含むシロキサン樹脂硬化膜の具体例としては一般式(I)として表すことができる。
F−[D−SiR1 3−a(OR2)a]b (I)
[一般式(I)中、Fは光機能性化合物から誘導される有機基を表し、Dは2価の基を表し、R1は水素原子、アルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を表し、R2は水素原子、アルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を表し、aは1〜3の整数を表し、bは1〜4の整数を表す。]
[一般式(I)中、Fは光機能性化合物から誘導される有機基を表し、Dは2価の基を表し、R1は水素原子、アルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を表し、R2は水素原子、アルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を表し、aは1〜3の整数を表し、bは1〜4の整数を表す。]
一般式(I)中、Fは、光電特性、より具体的には光キャリア輸送特性を有する有機基であり、従来、電荷輸送材料として知られている光機能性化合物の構造をそのまま用いることができる。Fで表される有機基としては、具体的には、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物、等の正孔輸送性を有する化合物骨格、及びキノン系化合物、フルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物、等の電子輸送性を有する化合物骨格等が挙げられる。
一般式(I)中、−SiR1 3−a(OR2)aで表される基は、互いに架橋反応することにより、3次元的な Si−O−Si結合、すなわち無機ガラス質ネットワークを形成するためのものである。
一般式(I)中、Dで表される2価の基は、電荷輸送性を付与するためのFを、3次元的な無機ガラス質ネットワークに直接結合で結びつけるためのものである。また、堅さの反面もろさも有する無機ガラス質ネットワークに適度な可とう性を付与し、膜としての強度を向上させるという働きもある。具体的には、−CnH2n−、−CnH2n−2−、−CnH2n−4−で表される2価の炭化水素基(nは好ましくは2〜15である)、−COO−、−S−、−O−、−CH2−C6H4−、−N=H−、−C6H4−C6H4−、及びこれらの組み合わせや置換基を導入したもの等が挙げられる。
Fで表される有機基の好ましい例としては、下記一般式(II)で表される基が挙げられる。Fが一般式(II)で表される基であると、特に優れた光電特性と機械特性を示す。
上記一般式(II)中のAr3〜Ar6としては、下記式(II−1)〜(II−7)のうちのいずれかであることが好ましい。
[式中、R16は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基若しくは炭素数1〜4のアルコキシ基で置換されたフェニル基、又は未置換のフェニル基、炭素数7〜10のアラルキル基からなる群より選ばれる1種を表し、R17〜R19はそれぞれ水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基若しくは炭素数1〜4のアルコキシ基で置換されたフェニル基、又は未置換のフェニル基、炭素数7〜10のアラルキル基、ハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Arは置換又は未置換のアリーレン基を表し、Xは一般式(I)中の−D−SiR1 3−a(OR2)aを表し、tは1〜3の整数を表す。]
ここで、式(II−7)中のArとしては、下記式(II−8)又は(II−9)で表されるものが好ましい。
また、式(II−7)中のZ’としては、下記式(II−10)〜(II−17)のうちのいずれかで表されるものが好ましい。
−(CH2)q− (II−10)
−(CH2CH2O)r− (II−11)
−(CH2)q− (II−10)
−(CH2CH2O)r− (II−11)
上記式(II−16)、(II−17)中のWとしては、下記(II−18)〜(II−26)で表される2価の基のうちのいずれかであることが好ましい。
−CH2− (II−18)
−C(CH3)2− (II−19)
−O− (II−20)
−S− (II−21)
−C(CF3)2− (II−22)
−Si(CH3)2− (II−23)
−CH2− (II−18)
−C(CH3)2− (II−19)
−O− (II−20)
−S− (II−21)
−C(CF3)2− (II−22)
−Si(CH3)2− (II−23)
また、一般式(II)中、Ar7は、kが0のときはAr3〜Ar6の説明で例示されたアリール基であり、kが1のときはかかるアリール基から所定の水素原子を除いたアリーレン基である。
一般式(I)中、Dで表される2価の基は、光電特性を付与するFと3次元的な無機ガラス質ネットワークに直接結合するAとを結びつける働きを担い、且つ、堅さの反面もろさも有する無機ガラス質ネットワークに適度な可とう性を付与し、膜としての強靱さを向上させるという役割を担うものである。Dで表される2価の基としては、具体的には、−CnH2n−、−CnH2n−2−、−CnH2n−4−で表わされる2価の炭化水素基(nは1〜15の整数を表す)、−COO−、−S−、−O−、−CH2−C6H4−、−N=CH−、−C6H4−C6H4−、及びこれらを組み合わせたものや置換基を導入したもの等が挙げられる。
一般式(I)中、bは2以上であることが好ましい。bが2以上であると、一般式(I)で表される光機能性有機ケイ素化合物がSi原子を2個以上有することになり、無機ガラス質ネットワークの形成が容易となり、機械的強度が向上する傾向にある。
一般式(I)で表される化合物は、1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、一般式(I)で表される化合物と共に、硬化膜の機械的強度をさらに向上させる目的で、下記一般式(III)で表される化合物を併用してもよい。
B(−SiR1 3−a(OR2)a)n (III)
[一般式(III)中、R1、R2、aは一般式(I)中のR1、R2、aと同一の定義内容を表す。Bは、n価の炭化水素基及び−NH−から選ばれる1種又はこれらの2種以上の組み合わせから構成されるn価の基を表し、nは2以上の整数を表す。]
[一般式(III)中、R1、R2、aは一般式(I)中のR1、R2、aと同一の定義内容を表す。Bは、n価の炭化水素基及び−NH−から選ばれる1種又はこれらの2種以上の組み合わせから構成されるn価の基を表し、nは2以上の整数を表す。]
一般式(III)中のBは、前述の通り、n価の炭化水素基及び−NH−から選ばれる基又はこれらの2種以上の組み合わせから構成されるn価の基を表す。Bがn価の炭化水素基である場合又は当該炭化水素基を含んで構成される場合、当該炭化水素基は、アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基のいずれであってもよい。また、当該炭化水素基が有するアルキル基は直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよい。さらに、当該炭化水素基は置換基を有していてもよい。
一般式(III)で表される化合物は、−SiR1 3−a(OR2)aで表される加水分解性基を有する置換ケイ素基を有している化合物である。一般式(III)で表される化合物は、一般式(I)で表される化合物との反応又は一般式(III)で表される化合物同士の反応により、Si−O−Si結合を形成して3次元的な架橋硬化膜を与える。一般式(III)で表される化合物と一般式(I)で表される化合物とを併用すると、硬化膜の架橋構造が3次元的になり易く、また、硬化膜に適度な可とう性が付与されるため、より強い機械強度が得られる。一般式(III)で表される化合物の好ましい例を表1に示す。
一般式(I)で示される化合物は単独で使用しても良いし、膜の成膜性、可とう性を調整する等の目的から、一般式(III)で示される化合物や、他のカップリング剤、フッ素化合物と混合して用いても良い。このような化合物として、各種シランカップリング剤、及び市販のシリコーン系ハードコート剤を用いることができる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、等を用いることができる。市販のハードコート剤としては、KP−85、X−40−9740、X−40−2239(以上、信越シリコーン社製)、AY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)等を用いることができる。また、撥水製等の付与のために、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトシキシラン等の含フッ素化合物を加えてもよい。シランカップリング剤は任意の量で使用できるが、含フッ素化合物の量は、フッ素を含まない化合物に対して質量で0.25以下とすることが望ましい。これを越えると、架橋膜の成膜性に問題が生じる場合がある。
これらのコーティング液の調整は、無溶媒で行うか、必要に応じてメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等が使用できるが、好ましくは沸点が100℃以下のものであり、任意に混合しての使用もできる。溶剤量は任意に設定できるが、少なすぎると一般式(I)で示される化合物が析出しやすくなるため、一般式(I)で示される化合物1質量部に対して0.5〜30質量部、好ましくは、1〜20質量部で使用される。反応温度及び時間は原料の種類によっても異なるが、通常、0〜100℃、好ましくは10〜70℃、特に好ましくは、10〜50℃の温度で行うことが好ましい。反応時間に特に制限はないが、反応時間が長くなるとゲル化を生じ易くなるため、10分〜100時間の範囲で行うことが好ましい。
コーティング液調整のために、系に不溶な固体触媒として以下のような触媒を用い、あらかじめ加水分解することができる。
陽イオン交換樹脂:アンバーライト15、アンバーライト200C、アンバーリスト15(以上、ローム・アンド・ハース社製);ダウエックスMWC−1−H、ダウエックス88、ダウエックスHCR−W2(以上、ダウ・ケミカル社製);レバチットSPC−108、レバチットSPC−118(以上、バイエル社製);ダイヤイオンRCP−150H(三菱化成社製);スミカイオンKC−470、デュオライトC26−C、デュオライトC−433、デュオライト−464(以上、住友化学工業社製);ナフィオン−H(デュポン社製)等。
陰イオン交換樹脂:アンバーライトIRA−400、アンバーライトIRA−45(以上、ローム・アンド・ハース社製)等。
プロトン酸基を含有する基が表面に結合されている無機固体:Zr(O3PCH2CH2SO3H)2,Th(O3PCH2CH2COOH)2等。
プロトン酸基を含有するポリオルガノシロキサン:スルホン酸基を有するポリオルガノシロキサン等。
ヘテロポリ酸:コバルトタングステン酸、リンモリブデン酸等。
イソポリ酸:ニオブ酸、タンタル酸、モリブデン酸等。
単元系金属酸化物:シリカゲル、アルミナ、クロミア、ジルコニア、CaO、MgO等。
複合系金属酸化物:シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、ゼオライト類等。
粘土鉱物:酸性白土、活性白土、モンモリロナイト、カオリナイト等。
金属硫酸塩:LiSO4,MgSO4等。
金属リン酸塩:リン酸ジルコニア、リン酸ランタン等。
金属硝酸塩:LiNO3,Mn(NO3)2等。
アミノ基を含有する基が表面に結合されている無機固体:シリカゲル上にアミノプロピルトリエトキシシランを反応させて得られた固体等。
アミノ基を含有するポリオルガノシロキサン:アミノ変性シリコーン樹脂等。
陽イオン交換樹脂:アンバーライト15、アンバーライト200C、アンバーリスト15(以上、ローム・アンド・ハース社製);ダウエックスMWC−1−H、ダウエックス88、ダウエックスHCR−W2(以上、ダウ・ケミカル社製);レバチットSPC−108、レバチットSPC−118(以上、バイエル社製);ダイヤイオンRCP−150H(三菱化成社製);スミカイオンKC−470、デュオライトC26−C、デュオライトC−433、デュオライト−464(以上、住友化学工業社製);ナフィオン−H(デュポン社製)等。
陰イオン交換樹脂:アンバーライトIRA−400、アンバーライトIRA−45(以上、ローム・アンド・ハース社製)等。
プロトン酸基を含有する基が表面に結合されている無機固体:Zr(O3PCH2CH2SO3H)2,Th(O3PCH2CH2COOH)2等。
プロトン酸基を含有するポリオルガノシロキサン:スルホン酸基を有するポリオルガノシロキサン等。
ヘテロポリ酸:コバルトタングステン酸、リンモリブデン酸等。
イソポリ酸:ニオブ酸、タンタル酸、モリブデン酸等。
単元系金属酸化物:シリカゲル、アルミナ、クロミア、ジルコニア、CaO、MgO等。
複合系金属酸化物:シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、ゼオライト類等。
粘土鉱物:酸性白土、活性白土、モンモリロナイト、カオリナイト等。
金属硫酸塩:LiSO4,MgSO4等。
金属リン酸塩:リン酸ジルコニア、リン酸ランタン等。
金属硝酸塩:LiNO3,Mn(NO3)2等。
アミノ基を含有する基が表面に結合されている無機固体:シリカゲル上にアミノプロピルトリエトキシシランを反応させて得られた固体等。
アミノ基を含有するポリオルガノシロキサン:アミノ変性シリコーン樹脂等。
これらの触媒のうち、少なくとも1種を用いて加水分解縮合反応を行わせる。これらの触媒は、固定床中に設置し反応を流通式に行うこともできるし、バッチ式に行うこともできる。触媒の使用量は、特に限定されないが、加水分解性ケイ素置換基を含有する材料の合計量に対して0.1〜20質量%が好ましい。
加水分解縮合させる際の水の添加量は特に限定されないが、生成物の保存安定性やさらに重合に供する際のゲル化抑制に影響するため、好ましくは一般式(I)で示される化合物の加水分解性基をすべて加水分解するに必要な理論量に対して30〜500%、さらに好ましくは50〜300%の範囲の割合で使用することが好ましい。水の量が500%よりも多い場合、生成物の保存安定性が悪くなったり、析出しやすくなる。一方、水の量が30%より少ない場合、未反応の化合物が増大してコーティング液を塗布、硬化時に相分離を起こしたり、強度低下を起こしやすい。
さらに、硬化触媒としては、塩酸、酢酸、リン酸、硫酸等のプロトン酸、アンモニア、トリエチルアミン等の塩基、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、オクエ酸第一錫等の有機錫化合物、テトラ−n−ブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等の有機チタン化合物、アルミニウムトリブトキシド、アルミニウムトリアセチルアセトナート等の有機アルミニウム化合物、有機カルボン酸の鉄塩、マンガン塩、コバルト塩、亜鉛塩、ジルコニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、保存安定性の点で金属化合物が好ましく、さらに、金属のアセチルアセトナート、又は、アセチルアセテートが好ましく、特にアルミニウムトリアセチルアセトナートが好ましい。硬化触媒の使用量は任意に設定できるが、保存安定性、特性、強度等の点で加水分解性ケイ素置換基を含有する材料の合計量に対して0.1〜20質量%が好ましく、0.3〜10質量%がより好ましい。硬化温度は、任意に設定できるが、所望の強度を得るためには60℃以上、より好ましくは80℃以上に設定される。硬化時間は、必要に応じて任意に設定できるが、10分〜5時間が好ましい。また、硬化反応を行ったのち、高湿度状態に保ち、特性の安定化を図ることも有効である。さらに、用途によっては、ヘキサメチルジシラザンや、トリメチルクロロシラン等を用いて表面処理を行い、疎水化することもできる。
電子写真感光体の保護層7には、帯電器で発生するオゾン等の酸化性ガスによる劣化を防止する目的で、酸化防止剤を添加することが好ましい。電子写真感光体の表面の機械的強度を高めてその寿命を長くすると、電子写真感光体が酸化性ガスに長い時間接触することになるため、従来よりも強い酸化耐性が要求される。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系又はヒンダードアミン系が望ましく、有機イオウ系酸化防止剤、フォスファイト系酸化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系酸化防止剤、チオウレア系酸化防止剤、ベンズイミダゾール系酸化防止剤、等の公知の酸化防止剤を用いてもよい。酸化防止剤の添加量としては20質量%以下が好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナマイド、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルフォスフォネートジエチルエステル、2,4−ビス[(オクチルチオ)メチル]−o−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン、2−t−ブチル−6−(3−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等が挙げられる。
また、放電ガス耐性、機械強度、耐傷性、粒子分散性、粘度コントロール、トルク低減、磨耗量コントロール、ポットライフの延長等の目的でアルコールに溶解する樹脂を加えることもできる。アルコール系溶剤に可溶な樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールやアセトアセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルアセタール樹脂等のポリビニルアセタール樹脂(例えば積水化学社製エスレックB、K等)、ポリアミド樹脂、セルロ−ス樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。特に、電気特性上ポリビニルアセタール樹脂が好ましい。上記樹脂の平均分子量は2,000〜100,000が好ましく、5,000〜50,000がより好ましい。平均分子量が2,000未満であると所望の効果が得られにくい傾向にある。また、平均分子量が100,000を超えると、溶解度が低くなり添加量が限られてしまったり、塗布時に製膜不良の原因になったりする。樹脂の添加量は1〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、5〜20質量%が特に好ましい。樹脂の添加量が1質量%未満の場合は所望の効果が得られにくい傾向にあり、また、40質量%を超えると高温高湿下での画像ボケが発生しやすくなる傾向にある。
また、電子写真感光体表面の耐汚染物付着性、潤滑性を改善するために、各種微粒子(有機粒子でも、無機粒子でもよい)を添加することもできる。微粒子は、1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を併用してもよい。保護層7に有機又は無機粒子を含むことで転写性が改善され、転写電流値の制御が容易となる。
微粒子の一例として、ケイ素含有微粒子を挙げることができる。ケイ素含有微粒子とは、構成元素にケイ素を含む微粒子であり、具体的には、コロイダルシリカ及びシリコーン微粒子等が挙げられる。ケイ素含有微粒子として用いられるコロイダルシリカは、平均粒子径1〜100nm、好ましくは10〜30nmの酸性もしくはアルカリ性の水分散液、又はアルコール、ケトン、エステル等の有機溶媒中に分散させたものから選ばれ、一般に市販されているものを使用することができる。最表面層中のコロイダルシリカの固形分含有量は、特に限定されるものではないが、製膜性、電気特性、強度の面から、最表面層の全固形分を基準として0.1〜50質量%、好ましくは0.1〜30質量%の範囲で用いられる。
ケイ素含有微粒子として用いられるシリコーン微粒子は、球状で、平均粒子径1〜500nm、好ましくは10〜100nmの、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム粒子、シリコーン表面処理シリカ粒子から選ばれ、一般に市販されているものを使用することができる。シリコーン微粒子は、化学的に不活性で、樹脂への分散性に優れる小径粒子であり、さらに十分な特性を得るために必要とされる含有量が低いため、架橋反応を阻害することなく、電子写真感光体の表面性状を改善することができる。即ち、強固な架橋構造中に均一に取り込まれた状態で、電子写真感光体表面の潤滑性、撥水性を向上させ、長期間にわたって良好な耐摩耗性、耐汚染物付着性を維持することができる。本発明の電子写真感光体における最表面層中のシリコーン微粒子の含有量は、最表面層の全固形分中の0.1〜30質量%の範囲であり、好ましくは0.5〜10質量%の範囲である。
また、その他の微粒子としては、フッ素原子含有ポリマー粒子(フッ素系微粒子)が挙げられる。保護層7にフッ素原子含有ポリマー粒子を含有させることは、クリーニング性の改善に有効であるが、走行により残留電位が上昇しやすい。そこで、本発明の画像形成方法を、保護層7にフッ素原子含有ポリマー粒子を含む電子写真感光体に適用することで、クリーニング性と維持性とを両立できる。具体的には、四弗化エチレン、三弗化エチレン、六弗化プロピレン、弗化ビニル、弗化ビニリデン等のフッ素系微粒子や“第8回ポリマー材料フォーラム講演予稿集 p89”に示される様な、フッ素樹脂と水酸基を有するモノマーとを共重合させた樹脂からなる微粒子が挙げられる。また、その他の微粒子としては、ZnO−Al2O3、SnO2−Sb2O3、In2O3−SnO2、ZnO−TiO2、ZnO−TiO2、MgO−Al2O3、FeO−TiO2、TiO2、SnO2、In2O3、ZnO、MgO等の半導電性金属酸化物が挙げられる。
また、同様な目的でシリコーンオイル等のオイルを添加することもできる。シリコーンオイルとしては、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン等の環状ジメチルシクロシロキサン類、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン等の環状メチルフェニルシクロシロキサン類、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン等の環状フェニルシクロシロキサン類、3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)メチルシクロトリシロキサン等のフッ素含有シクロシロキサン類、メチルヒドロシロキサン混合物、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、フェニルヒドロシクロシロキサン等のヒドロシリル基含有シクロシロキサン類、ペンタビニルペンタメチルシクロペンタシロキサン等のビニル基含有シクロシロキサン類、等の環状のシロキサン等が挙げられる。
また、可塑剤、表面改質剤、酸化防止剤、光劣化防止剤等の添加剤を使用することもできる。可塑剤としては、例えば、ビフェニル、塩化ビフェニル、ターフェニル、ジブチルフタレート、ジエチレングリコールフタレート、ジオクチルフタレート、トリフェニル燐酸、メチルナフタレン、ベンゾフェノン、塩素化パラフィン、ポリプロピレン、ポリスチレン、各種フルオロ炭化水素等が挙げられる。
電荷輸送性を有し、架橋構造を有するシロキサン系樹脂は、優れた機械強度を有する上に光電特性も十分であるため、これをそのまま積層型感光体の電荷輸送層として用いることもできる。その場合、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。ただし、1回の塗布により必要な膜厚が得られない場合、複数回重ね塗布することにより必要な膜厚を得ることができる。複数回の重ね塗布を行う場合、加熱処理は塗布の度に行なっても良いし、複数回重ね塗布した後でも良い。
単層型感光層8は、電荷発生材料、電荷輸送材料及び結着樹脂を含有して構成される。結着樹脂としては、上記電荷発生層及び電荷輸送層に用いられる結着樹脂と同様のものを用いることができる。単層型感光層中の電荷発生材料の含有量は、好ましくは10〜85質量%、より好ましくは20〜50質量%である。単層型感光層には、光電特性を改善する等の目的で電荷輸送材料や高分子電荷輸送材料を添加してもよい。その添加量は5〜50質量%とすることが好ましい。また、一般式(I)で示される化合物を加えてもよい。塗布に用いる溶剤や塗布方法は、上記と同様のものを用いることができる。膜厚は5〜50μm程度が好ましく、10〜40μmとするのがさらに好ましい。
図8は本発明の画像形成装置の第2実施形態の基本構成を示す模式図である。図8に示す画像形成装置G2は電子写真感光体1を備えるもので、電子写真感光体1は駆動装置(図示せず)により所定のプロセス速度で矢印Aの向きに回転可能となっている。電子写真感光体1はドラム状の導電性支持体の外周面に感光層を備えるものである。なお、画像形成装置G2は、画像形成装置G1の構成を適宜採用することができる。
電子写真感光体1の略上方には、電子写真感光体1の外周面を帯電させる帯電装置9bが設けられている。帯電装置9bは、スコロトロンやコロトロン等の非接触帯電方式のものである。また、帯電装置9bの略上方には露光装置(光ビーム走査装置)10が配置されている。
電子写真感光体1の側方には現像装置25が配置されている。現像装置25は回転可能に配置されたローラ状の収容体を備えている。この収容体の内部には4個の収容部が形成されており、各収容部には現像器25Y,25M,25C,25Kが設けられている。現像器25Y,25M,25C,25Kは各々現像ローラ26を備え、内部に各々イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の異なる色のトナーを貯留している。
また、電子写真感光体1の略下方には無端の中間転写ベルト24が配設されている。中間転写ベルト24はローラ51,53,55に巻掛けられており、外周面が電子写真感光体1の外周面に対向して配置されている。ローラ51,53,55はモータ(図示せず)の駆動力が伝達されて回転し、中間転写ベルト24を矢印Bの向きに回転させる。
中間転写ベルト24を挟んで電子写真感光体1の反対側には転写装置12が配置されている。電子写真感光体1の外周面上に形成されたトナー像は転写装置12によって中間転写ベルト24の画像形成面に転写される。転写装置12には電流値を制御可能な定電流電源17が繋がっている。
中間転写ベルト12よりも下方側にはトレイ60が配置されており、トレイ60内には被転写媒体としての用紙Pが多数枚積層された状態で収容されている。トレイ34の左斜め上方には取り出しローラ61が配置されており、取り出しローラ61による用紙Pの取り出し方向下流側にはローラ対63、ローラ65が順に配置されている。積層状態で最も上方に位置している用紙Pは、取り出しローラ61が回転されることによりトレイ60から取り出され、ローラ対63、ローラ65によって搬送される。
また、中間転写ベルト24を挟んでローラ55の反対側には転写器42が配置されている。ローラ対63、ローラ65によって搬送された用紙Pは、中間転写ベルト24と転写器42の間に送り込まれ、中間転写ベルト24の画像形成面に形成されたトナー像が転写器42によって転写される。転写器42よりも用紙Pの搬送方向下流側には、定着ローラ対を備えた定着器44が配置されており、トナー像が転写された用紙Pは、転写されたトナー像が定着器44によって溶融定着された後に画像形成装置G2の機体外へ排出され、図示しない排紙トレイ上に載置される。
また電子写真感光体1を挟んで現像装置25の反対側には、電子写真感光体1の外周面を除電する機能及び外周面上に残留している不要トナーを除去する機能を備えた除電・清掃器13が配置されている。電子写真感光体1の外周面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト24に転写されると、電子写真感光体1の外周面のうち転写されたトナー像を担持していた領域は、除電・清掃器13によって清掃される。
画像形成装置G2では、電子写真感光体1が4回転する回転過程においてフルカラー画像の形成が行われる。すなわち、電子写真感光体1が4回転する間、帯電装置9bは電子写真感光体1の外周面の帯電を、除電・清掃器13は外周面の除電を継続し、露光装置10は、形成すべきカラー画像を表すY,M,C,Kの画像データのうちの何れかに応じて変調したレーザビームを電子写真感光体1の外周面上で走査させることを、電子写真感光体1が1回転する毎にレーザビームの変調に用いる画像データを切替えながら繰り返す。また現像装置25は、現像器25Y,25M,25C,25Kの何れかの現像ローラ26が電子写真感光体1の外周面に対応している状態で、外周面に対応している現像器を作動させ、電子写真感光体1の外周面に形成された静電潜像を特定の色に現像する。現像装置25は、電子写真感光体1の外周面上に特定色のトナー像を形成させることを、電子写真感光体1が1回転する毎に、静電潜像の現像に用いる現像器が切り替わるように収容体を回転させながら繰り返す。
これにより、電子写真感光体1が1回転する毎に、電子写真感光体1の外周面上には、Y,M,C,Kのトナー像がそれぞれ形成される。感光体1上に形成された特定色のトナー像は、転写装置12により中間転写ベルト24の外周面上に転写される。そして、電子写真感光体1が4回転した時点で中間転写ベルト24の外周面上に、複数の現像器に対応するトナー像が順次積層してフルカラーのトナー像が形成されることになる。
画像形成装置G1と同様に画像形成装置G2においても、転写の際には、露光装置10における露光情報S2が流入電流制御装置17に伝達される。そして、露光情報S2から感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。また、感光体1の感光層の膜厚(T)は、初期の膜厚から感光体1の走行情報に基づいて流入電流制御装置17により求められる。そして、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)及び感光層の膜厚(T)に基づいて流入電流制御装置17内で流入電流Itが制御される。流入電流制御装置17で制御された流入電流Itは転写装置12に流れ、転写工程が行われる。
なお、画像形成装置G2においては、中間転写ベルト24上にY,M,C,Kのトナー像が順次積層される。そのため、2色目以降のトナー像の転写の際には、中間転写ベルト24上に既に形成されたトナー像に対応する感光体1の転写領域における露光領域の比率を、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)に含んで、流入電流Itを制御する。
すなわち、先ず、一色目としてYのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置17にはYのトナー像に対応する露光情報S2yが流入電流制御装置17に伝えられて、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。次に、二色目としてMのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置17にはMのトナー像に対応する露光情報S2mが流入電流制御装置17に伝えられて、露光情報S2y及びS2mから感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。次に、三色目としてCのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置17にはCのトナー像に対応する露光情報S2cが流入電流制御装置17に伝えられて、露光情報S2y、S2m及びS2cから感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。さらに、四色目としてKのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置17にはKのトナー像に対応する露光情報S2kが流入電流制御装置17に伝えられて、露光情報S2y、S2m及びS2c及びS2kから感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。そして、このようにして算出された感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)は、各転写工程において流入電流Itを制御する際に利用される。
また、画像形成装置G2においても、転写の際には、流入電流が、感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)、感光体1の感光層の膜厚(T)、転写装置17と感光体1との軸方向接触長さ(L)、感光体1のプロセス速度(S)、感光体1の感光層の比誘電率(ε)、及び感光体1の帯電電位(EV)に基づいて制御されることが好ましく、上記式(1)で示されるパラメータDが、上記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御することが好ましい。また2色目以降のトナー像の転写の際には、上記式(3)で示されるパラメータDが、上記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御することが好ましい。
図9は、本発明の画像形成装置の第3実施形態の基本構成を示す模式図であり、いわゆるタンデム型のデジタルカラープリンタの内部構成を示すものである。なお、画像形成装置G3は、画像形成装置G1の構成を適宜採用することができる。
図9に示すように、画像形成装置G3は、カラートナー像を形成する3つの画像形成ユニット120a,120b,120cと、黒トナー像を形成する画像形成ユニット120dと、を備えている。画像形成ユニット120a,120b,120c,120dは、中間転写ベルト108を共有しており、略並列に配置されている。画像形成ユニット120a,120b,120c,120dによって黒トナーのみからなる白黒画像、又はカラートナー像を含むカラー画像が形成されるようになっている。画像形成ユニット120aは、電子写真感光体101aを有し、電子写真感光体101aの外周に沿って現像器102a、帯電器103a、クリーニングブレード106a、転写バイアスロール104aが配置されている。転写バイアスロール104aと感光体101aとの間には、中間転写体108が配置されている。中間転写体108は、エンドレスベルトとなっており、駆動ローラ113、従動ローラ114、テンションローラ115により周回されるようになっている。電子写真感光体101aの表面上であって現像器102aと帯電器103aとの間の部分には、露光装置としてのROS(Raser Output Scanner)111により所望の像露光がなされるようになっている。従って、中間転写体108にイエロートナー像を形成する場合には、電子写真感光体101aが回転され、帯電器103aにより感光体101aの表面が帯電され、ROS111により所望の像露光が行われた後、現像器103aで現像され、転写バイアスロール104aにより電界が印加されて中間転写体108にイエロートナー像が転写される。転写後、電子写真感光体101aの表面に残ったイエロートナーは、クリーニングブレード106aにより除去される。
画像形成ユニット120b,120c,120dは、電子写真感光体及びトナーの種類を除いて、画像形成ユニット120aとほぼ同様の構成を有しており、それらの動作も画像形成ユニット120aと同様である。従って、画像形成ユニット120b,120c,120dにおいて、画像形成ユニット120aの帯電器103a、現像器102a、クリーニングブレード106a、転写バイアスロール104aに対応する構成要素については、上記参照符号中のaに代えてそれぞれb,c,dで表す。
また画像形成装置G3は、被転写媒体としての用紙Pを収容する用紙トレイ130と、用紙トレイ130から送り出される用紙P上に、電界の印加によって中間転写体108上のトナー像を転写する二次転写ロール109と、用紙P上に転写されたトナー像を用紙Pに定着させる定着器110とを備えている。用紙Pは、二次転写ロール109と従動ロール113とにより挟まれるようになっている。従って、二次転写ロール109で用紙Pに電界を印加すると、中間転写体108上のトナー像が用紙P上に転写され、転写されたトナー像は、定着器110で定着され、こうして白黒画像又はカラー画像が得られることとなる。
更に画像形成装置G3は、画像形成ユニット120a,120b,120c,120dを制御して、それらのプロセス速度を調整する制御装置(図示せず)を備えている。
更に画像形成装置G3は、帯電器103a,103b,103c,103dを制御して、それらの帯電電位を調整する制御装置(図示せず)を備えている。
転写バイアスロール104a,104b,104c,104dには、それぞれ独立して流入電流を制御できる流入電流制御装置(定電流電源)107a,107b,107c,107dが繋がっている。
画像形成装置G3では、各画像形成ユニット120a,120b,120c,120dにおいて、各感光体の回転に伴い、帯電、露光、現像(反転現像)の各工程が行われ、各感光体上にY,M,C,Kのトナー像が形成される。そして、これらのトナー像は、転写工程により中間転写ベルト108上に転写される。
画像形成装置G1と同様に画像形成装置G3においても、転写の際には、露光装置111における露光情報S3,S4,S5,S6が流入電流制御装置107a,107b,107c,107dに伝達される。そして、露光情報S3,S4,S5,S6から感光体101a,101b,101c,101dの転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。また、各感光体の感光層の膜厚(T)は、初期の膜厚から感光体の走行情報に基づいて流入電流制御装置107a,107b,107c,107dで算出される。そして、感光体の転写領域における露光領域の比率(R)及び感光層の膜厚(T)に基づいて各流入電流制御装置内で流入電流Itが制御される。各流入電流制御装置で制御された流入電流Itは各転写装置に流れ、転写工程が行われる。
なお、画像形成装置G3においては、中間転写ベルト108上にY,M,C,Kのトナー像が順次積層される。そのため、2色目以降のトナー像の転写の際には、中間転写ベルト108上に既に形成されたトナー像に対応する感光体の転写領域における露光領域の比率を、感光体の転写領域における露光領域の比率(R)に含んで、流入電流Itを制御する。
すなわち、先ず、一色目としてYのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置107aにはYのトナー像に対応する露光情報S3が流入電流制御装置107aに伝えられて、感光体の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。次に、二色目としてMのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置107bにはY及びMのトナー像に対応する露光情報S4が流入電流制御装置107bに伝えられて、感光体の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。次に、三色目としてCのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置107cにはY,M,及びCのトナー像に対応する露光情報S5が流入電流制御装置107cに伝えられて、露光情報S5から感光体の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。さらに、四色目としてKのトナー像が形成される際には、流入電流制御装置107dにはY,M,C及びKのトナー像に対応する露光情報S6が流入電流制御装置に伝えられて、露光情報S6から感光体1の転写領域における露光領域の比率(R)が算出される。そして、このようにして算出された各感光体の転写領域における露光領域の比率(R)は、各転写工程において流入電流Itを制御する際に利用される。
また、画像形成装置G3においても、転写の際には、流入電流が、感光体の転写領域における露光領域の比率(R)、感光体の感光層の膜厚(T)、転写装置と感光体との軸方向接触長さ(L)、感光体のプロセス速度(S)、感光体の感光層の比誘電率(ε)、及び感光体の帯電電位(EV)に基づいて制御されることが好ましく、上記式(1)で示されるパラメータDが、上記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御することが好ましい。また、中間転写ベルト108への2色目以降のトナー像の転写の際には、上記式(3)で示されるパラメータDが、上記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御することが好ましい。
画像形成装置G3においては、複数の画像形成ユニットにより、中間転写ベルト上に順次トナーが積層される。中間転写ベルト上に、トナーが積層される場合はトナー層の抵抗が高くなるため、上述したように、2次色、3次色の情報や露光位置等のトナーが積層される情報を付加し制御を行うことにより、画像メモリーをさらに十分に抑制できる。なお、中間転写ベルト上に形成されたトナー像は、2次転写装置109により用紙Pに転写され、かかるトナー像は定着装置110によって画像として定着される。
上記中間転写ベルト108は、熱硬化樹脂が構成成分の一つであることが好ましい。該熱硬化樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアニリン等が挙げられ、この中でも、ポリイミド樹脂が好ましい。
上記中間転写体は、ポリイミド樹脂を含む場合、以下の手順で製造することができる。すなわち、略等モルのテトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体とジアミンとを所定の溶媒中で重合反応させてポリアミド酸溶液を得る。このポリアミド酸溶液を円筒状金型に供給・展開して膜(層)形成を行った後、さらにイミド転化を行うことによって、ポリイミド樹脂からなる中間転写体を得ることができる。
かかるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、下記一般式(IV)で表される化合物が挙げられる。
ここで、上記式中、R31は脂肪族鎖式炭化水素基、脂肪族環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基、並びにこれらの炭化水素基に置換基が結合した基からなる群より選ばれる4価の有機基を表す。
テトラカルボン酸二無水物としては、より具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が例示される。
また、ジアミンの具体例としては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、1,5−ジアミノナフタレン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジメチル4,4’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、2,4−ビス(β−アミノ第三ブチル)トルエン、ビス(p−β−アミノ−第三ブチルフェニル)エーテル、ビス(p−β−メチル−β−アミノフェニル)ベンゼン、ビス−p−(1,1−ジメチル−5−アミノ−ベンチル)ベンゼン、1−イソプロピル−2,4−m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、ジ(p−アミノシクロヘキシル)メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11−ジアミノドデカン、1,2−ビス−3−アミノプロボキシエタン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、3−メトキシヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、2,17−ジアミノエイコサデカン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,10−ジアミノ−1,10−ジメチルデカン、12−ジアミノオクタデカン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ピペラジン、H2N(CH2)3O(CH2)2O(CH2)NH2、H2N(CH2)3S(CH2)3NH2、H2N(CH2)3N(CH3)2(CH2)3NH2等が挙げられる。
テトラカルボン酸二無水物とジアミンを重合反応させる際の溶媒としては、溶解性等の点から極性溶媒が好ましい。極性溶媒としては、N,N−ジアルキルアミド類が好ましく、中でもN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等の低分子量のものがより好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
中間転写体の膜抵抗を調整するために、ポリイミド樹脂中にカーボンを分散させることが好ましい。カーボンの種類は特に限定されないが、カーボンブラックの酸化処理によりその表面に酸素含有官能基(カルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等)が形成された酸化処理カーボンブラックを用いることが好ましい。ポリイミド樹脂中に酸化処理カーボンブラックを分散すると、電圧を印加したときに酸化処理カーボンブラックに過剰な電流が流れるため、ポリイミド樹脂が繰返しの電圧印加による酸化の影響を受けにくくなる。また、酸化処理カーボンブラックはその表面に形成された酸素含有官能基によりポリイミド樹脂中への分散性が高いので、抵抗バラツキを小さくすることができると共に電界依存性も小さくなり、転写電圧による電界集中が起こりにくくなる。従って、転写電圧による抵抗低下を防止し、電気抵抗の均一性を改善し、電界依存性が少なく、さらに環境による抵抗の変化の少ない、用紙走行部が白く抜けること等の画質欠陥の発生が抑制された高画質を得ることができる中間転写体を得ることができる。
上記酸化処理カーボンブラックは、カーボンブラックを高温雰囲気下で空気と接触、反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾン等と反応させる方法、高温下での空気酸化後、低温下でオゾン酸化する方法等により得ることができる。また、酸化処理カーボンとして、三菱化学製のMA100(pH3.5、揮発分1.5%)、同,MA100R(pH3.5、揮発分1.5%)、同MA100S(pH3.5、揮発分1.5%)、同#970(pH3.5、揮発分3.0%)、同MA11(pH3.5、揮発分2.0%)、同#1000(pH3.5、揮発分3.0%)、同#2200(pH3.5,揮発分3.5%)、同MA230(pH3.0、揮発分1.5%)、同MA220(pH3.0、揮発分1.0%)、同#2650(pH3.0、揮発分8.0%)、同MA7(pH3.0、揮発分3.0%)、同MA8(pH3.0、揮発分3.0%)、同OIL7B(pH3.0、揮発分6.0%)、同MA77(pH2.5、揮発分3.0%)、同#2350(pH2.5、揮発分7.5%)、同#2700(pH2.5、揮発分10.0%)、同#2400(pH2.5、揮発分9.0%);デグサ社製のプリンテックス150T(pH4.5、揮発分10.0%)、同スペシャルブラック350(pH3.5、揮発分2.2%)、同スペシャルブラック100(pH3.3、揮発分2.2%)、同スペシャルブラック250(pH3.1、揮発分2.0%)、同スペシャルブラック5(pH3.0、揮発分15.0%)、同スペシャルブラック4(pH3.0、揮発分14.0%)、同スペシャルブラック4A(pH3.0、揮発分14.0%)、同スペシャルブラック550(pH2.8、揮発分2.5%)、同スペシャルブラック6(pH2.5、揮発分18.0%)、同カラーブラックFW200(pH2.5、揮発分20.0%)、同カラーブラックFW2(pH2.5、揮発分16.5%)、同カラーブラックFW2V(pH2.5、揮発分16.5%);キャボット社製MONARCH1000(pH2.5、揮発分9.5%)、同MONARCH1300(pH2.5、揮発分9.5%)、同MONARCH1400(pH2.5、揮発分9.0%)、同MOGUL−L(pH2.5、揮発分5.0%)、同REGAL400R(pH4.0、揮発分3.5%)、等の市販品を用いてもよい。
上記酸化処理カーボンブラックは、例えば酸化処理の度合い、DBP吸油量、窒素吸着を利用したBET法による比表面積等の物性の相違により導電性が異なるがこれらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよいが、実質的に導電性の異なるものを2種以上組み合わせて用いることが好ましい。このように物性の異なる2種類以上のカーボンブラックを添加する場合、例えば高い導電性を発現するカーボンブラックを優先的に添加した後、導電率の低いカーボンブラックを添加して表面抵抗率を調整すること
等が可能である。
等が可能である。
これら酸化処理カーボンブラックの含有量は、ポリイミド樹脂に対して10〜50質量%が好ましく、より好ましくは12〜30質量%である。当該含有量が10質量%未満であると、電気抵抗の均一性が低下し、耐久使用時の表面抵抗率の低下が大きくなる場合があり、一方、50質量%を超えると、所望の抵抗値が得られにくく、また、成型物として脆くなる場合がある。
2種類以上の酸化処理カーボンブラックを分散させたポリアミド酸溶液の製造方法としては、溶媒中に2種類以上の酸化処理カーボンブラックを予め分散した分散液中に上記酸二無水物成分及びジアミン成分を溶解・重合する方法、2種類以上の酸化処理カーボンブラックを各々溶媒中に分散させ2種類以上のカーボンブラック分散液を作製し、この分散液に酸無水物成分及びジアミン成分を溶解・重合させた後、各々のポリアミド酸溶液を混合する方法、等が挙げられる。
中間転写ベルトは、このようにして得られたポリアミド酸溶液を円筒状金型内面に供給・展開して被膜とし、加熱によりポリアミド酸をイミド転化させることにより得られる。かかるイミド転化の際には、所定の温度で0.5時間以上保持することによって、良好な平面度を有する中間転写ベルトを得ることができる。
ポリアミド酸溶液を円筒状金型内面に供給する際の供給方法としては、ディスペンサーによる方法、ダイスによる方法等が挙げられる。ここで、円筒上金型としては、その内周面が鏡面仕上げされたものを用いることが好ましい。
また、金型に供給されたポリアミド酸溶液から被膜を形成するとしては、加熱しながら遠心成形する方法、弾丸状走行体を用いて成形する方法、回転成形する方法等が挙げられ、これらの方法により均一な膜厚の被膜が形成される。
このようにして形成された被膜をイミド転化させて中間転写ベルトを成形する方法としては、(i)金型ごと乾燥機中に入れ、イミド転化の反応温度まで昇温する方法、(ii)ベルトとして形状を保持できるまで溶媒の除去を行った後、金型内面から被膜を剥離して金属製シリンダ外面に差し替えた後、このシリンダごと加熱してイミド転化を行う方法等が挙げられる。本発明においては、得られる中間転写ベルトの表面のダイナミック硬度が上記の条件を満たせば上記(i)、(ii)のいずれの方法でイミド転化を行ってもよいが、方法(ii)によりイミド転化を行うと、平面度及び外表面精度が良好な中間転写体を効率よく且つ確実に得ることができるので好ましい。以下、方法(ii)について詳述する。
上記方法(ii)において、溶媒を除去する際の加熱条件は、溶媒を除去できれば特に制限されないが、加熱温度は80〜200℃であることが好ましく、加熱時間は0.5〜5時間であることが好ましい。このようにしてベルトとしてそれ自身形状を保持することができるようになった成形物は金型内周面から剥離されるが、かかる剥離の際に金型内周面に離型処理を施してもよい。
次いで、ベルト形状として保持できるまで加熱・硬化させた成形物を、金属製シリンダ外面に差し替え、差し替えたシリンダごと加熱することにより、ポリアミド酸のイミド転化反応を進行させる。かかる金属製シリンダとしては、線膨張係数がポリイミド樹脂よりも大きいものが好ましく、また、シリンダの外径をポリイミド成形物の内径より所定量小さくすることで、ヒートセットを行うことができ均一な膜厚でムラのない無端ベルトを得ることができる。また、金属製シリンダ外面の表面粗度(Ra)は、1.2〜2.0μmであることが好ましい。金属製シリンダ外面の表面粗度(Ra)が1.2μm未満であると、金属製シリンダ自身が平滑過ぎるため、得られる中間転写ベルトにおいてベルトの軸方向に対する収縮による滑りが発生しないため、延伸がこの工程で行われ、膜厚のバラツキや平面度の精度の低下が発生する場合がある。また、金属製シリンダ外面の表面粗度(Ra)が2.0μmを超えると、金属製シリンダ外面がベルト状中間転写体の内面に転写し、さらには外面に凹凸を発生させ、これにより画像不良が発生しやすくなる場合がある。
また、イミド転化の際の加熱条件としては、ポリイミド樹脂の組成にもよるが、加熱温度が220〜280℃、加熱時間0.5〜2時間であることが好ましい。このような加熱条件でイミド転化を行うと、ポリイミド樹脂の収縮量がより大きくなるため、ベルトの軸方向についての収縮を緩やかに行うことにより、膜厚バラツキや平面度の精度の低下を防ぐことができる。
このようにして得られる中間転写体はシームレスベルトであることが好ましい。シームレスベルトの場合、厚さはその使用目的に応じて適宜決定しうるが、強度や柔軟性等の機械的特性の点から、20〜500μmが好ましく、50〜200μmがより好ましい。また、中間転写体の表面抵抗は、その表面抵抗率(Ω/□)の常用対数値が8〜15(logΩ/□)であることが好ましく、11〜13(logΩ/□)であることがより好ましい。なお、ここでいう表面抵抗率とは、22℃、55%RH環境下で100Vの電圧を印加し、電圧印加開始時から10秒後に測定される電流値に基づいて得られる値をいう。
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。なお、本実施例では、先ず感光体1〜3及び中間転写ベルト1〜2を作製し、それらを用いて画像形成装置を製造した。
(感光体1)
直径84mm、長さ340mm、肉厚1mmのED管アルミニウム基体の外周面をD50が30μmの球状のアルミナ微粉末を用いて液体ホーニング処理し、中心線平均粗さRaが0.18μmに粗面化された30mmφの導電性支持体を得た。
直径84mm、長さ340mm、肉厚1mmのED管アルミニウム基体の外周面をD50が30μmの球状のアルミナ微粉末を用いて液体ホーニング処理し、中心線平均粗さRaが0.18μmに粗面化された30mmφの導電性支持体を得た。
次に、4質量部のポリビニルブチラール樹脂(エスレックBM−S、積水化学社製)を溶解したn−ブチルアルコール170質量部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30質量部及び有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3質量部を添加、混合撹拌して下引層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を、浸漬塗布装置を用いて上記導電性支持体の外周面に塗布し、室温で5分間風乾を行った後、導電性支持体を10分間で50℃に昇温し、50℃、85%RH(露点47℃)の恒温恒湿槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて170℃で10分間乾燥を行い膜厚1.0ミクロンの下引層を形成した。
次に、下記式(V)で表され、CuKα先を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において少なくとも7.6°及び28.2°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン4質量部、結着樹脂(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製))1質量部、n−酢酸ブチル120質量部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散処理し、電荷発生層形成用塗布液を得た。得られた塗布液を上記下引層上に浸漬塗布し、乾燥させて、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送材料としてN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン5質量部、ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量40,000)5質量部、テトラヒドロフラン80質量部、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.2質量部を混合して電荷輸送層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布し、120℃で40分の乾燥を行うことにより膜厚28μmの電荷輸送層を形成し、電子写真感光体を得た。得られた感光体を感光体1とした。
(感光体2)
直径84mm、長さ340mm、肉厚1mmのアルミニウム基体を用意した。
直径84mm、長さ340mm、肉厚1mmのアルミニウム基体を用意した。
次に、酸化亜鉛(平均粒子径70nm、テイカ社製試作品)100質量部及びトルエン500質量部の混合物を攪拌し、シランカップリング剤(KBM603、信越化学社製)1.5質量部を添加してさらに2時間攪拌した。その後、トルエンを減圧蒸留にて留去し、150℃で2時間焼き付けを行った。
このようにして表面処理が施された酸化亜鉛60質量部を、硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製)15質量部及びブチラール樹脂(BM−1、積水化学社製)15質量部と共にメチルエチルケトン85質量部に溶解して溶液とした。この溶液38質量部をメチルエチルケトン25質量部と混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散処理を行い、分散液を得た。得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート0.005質量部と光散乱付与のため、平均粒径4.5μmのシリコーン樹脂ボール(GE東芝シリコーン(株)製、トスパール145)3.5質量部を添加、攪拌し、下引層形成用塗布液を得た。この塗布液を浸漬塗布法にて上記基体上に塗布し、160℃、100分の乾燥硬化を行い厚さ20μmの下引層を得た。
次に、上記式(V)で表され、CuKα先を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において少なくとも7.6°及び28.2°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン4質量部、結着樹脂(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製))1質量部、n−酢酸ブチル120質量部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散処理し、電荷発生層用塗布液を得た。得られた塗布液を上記下引層上に浸漬塗布し、乾燥させて、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送材料としてN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン5質量部、ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量40,000)5質量部、テトラヒドロフラン80質量部、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.2質量部を混合して電荷輸送層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布し、120℃で40分の乾燥を行うことにより膜厚28μmの電荷輸送層を形成し、目的の電子写真感光体を得た。得られた感光体を感光体2とした。
(感光体3)
先ず、直径30mm、長さ404mm、肉厚1mmのアルミニウム基体を用意した。
先ず、直径30mm、長さ404mm、肉厚1mmのアルミニウム基体を用意した。
次に、酸化亜鉛(平均粒子径70nm、テイカ社製試作品)100質量部及びトルエン500質量部の混合物を攪拌し、シランカップリング剤(KBM603、信越化学社製)1.5質量部を添加してさらに2時間攪拌した。その後、トルエンを減圧蒸留にて留去し、150℃で2時間焼き付けを行った。
このようにして表面処理が施された酸化亜鉛60質量部を、硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製)15質量部及びブチラール樹脂(BM−1、積水化学社製)15質量部と共にメチルエチルケトン85質量部に溶解して溶液とした。この溶液38質量部をメチルエチルケトン25質量部と混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散処理を行い、分散液を得た。得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート0.005質量部と光散乱付与のため、平均粒径4.5μmのシリコーン樹脂ボール(GE東芝シリコーン(株)製、トスパール145)3.5質量部を添加、攪拌し、下引層形成用塗布液を得た。この塗布液を浸漬塗布法にて上記基体上に塗布し、160℃、100分の乾燥硬化を行い厚さ20μmの下引層を得た。
次に、上記式(12)で表され、CuKα先を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において少なくとも7.6°及び28.2°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン4質量部、結着樹脂(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製))1質量部、n−酢酸ブチル120質量部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散処理し、電荷発生層用塗布液を得た。得られた塗布液を上記下引層上に浸漬塗布し、乾燥させて、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、4フッ化エチレン樹脂粒子1質量部及びフッ素系グラフトポリマー0.02質量部とテトラヒドロフラン5質量部、トルエン2質量部とともに十分攪拌混合し、4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液を得た。次に電荷輸送材料としてN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン4質量部、ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量40,000)6質量部、テトラヒドロフラン23質量部、トルエン10質量部に混合溶解した後、上記4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液を加えて攪拌混合した後、微細な流露を持つ貫通式チャンバーを装着した高圧ホモジナイザー(ナノマイザー株式会社製、商品名LA−33S)を用いて、400Kgf/cm2まで昇圧しての分散処理を6回繰り返し、4フッ化エチレン樹脂粒子分散液を得た。さらに、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.2質量部を混合して電荷輸送層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布して115℃で40分間乾燥し、膜厚32μmの電荷輸送層を形成し、電子写真感光体を得た。得られた感光体を感光体3とした。
(中間転写ベルト1)
中間転写体ベルトは酸化処理カーボンブラック入り(デグサ社製スペシャルブラック4)3、3’、4、4’−ビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)とp−フェニレンジアミン(PDA)からなるポリアミド酸NMP溶液を円筒状金型内面に、ディスペンサーを介して400μmに塗布し、1500rpmで15分間回転させて均一な厚みを有する展開層とした後、250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間あてた。次に、150℃で60分間加熱した後室温に戻し成形した。
中間転写体ベルトは酸化処理カーボンブラック入り(デグサ社製スペシャルブラック4)3、3’、4、4’−ビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)とp−フェニレンジアミン(PDA)からなるポリアミド酸NMP溶液を円筒状金型内面に、ディスペンサーを介して400μmに塗布し、1500rpmで15分間回転させて均一な厚みを有する展開層とした後、250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間あてた。次に、150℃で60分間加熱した後室温に戻し成形した。
この後、金型内面から自己支持できるまで硬化したポリアミド酸ベルトを剥離し、表面粗度(Ra)が1.8μmのアルミ製シリンダーの外面に差し替えた。その後、250℃まで1.5℃/分の昇温速度で昇温し、250℃で1時間保持した後、更に360℃まで2℃/分の昇温速度で60分加熱し、イミド転化反応を行った。その後室温に戻し、目的とする中間転写ベルト(中間転写体)を得た。このベルトの厚さは75μmであった。また、表面抵抗率は11.7(logΩ/□)であった。
(中間転写ベルト2)
中間転写体ベルト円筒状金型のサイズを変更した以外は中間転写ベルト1と同様に作製した。このベルトの厚さは75μmであった。また、表面抵抗率は11.8(logΩ/□)であった。
中間転写体ベルト円筒状金型のサイズを変更した以外は中間転写ベルト1と同様に作製した。このベルトの厚さは75μmであった。また、表面抵抗率は11.8(logΩ/□)であった。
(実施例1〜2及び比較例1)
図8に示した画像形成装置と同様の構成を有するように、DocuCentre Color 500(富士ゼロックス社製)の流入電流制御装置を改造した。また、中間転写ベルトを中間転写ベルト1とし、感光体は表2に示す組み合わせとして、実施例1〜2及び比較例1の画像形成装置を製造した。
図8に示した画像形成装置と同様の構成を有するように、DocuCentre Color 500(富士ゼロックス社製)の流入電流制御装置を改造した。また、中間転写ベルトを中間転写ベルト1とし、感光体は表2に示す組み合わせとして、実施例1〜2及び比較例1の画像形成装置を製造した。
(画質試験)
得られた画像形成装置を用いて、500000サイクルの単色及び複合色の画像形成を行い、それぞれ初期と500000サイクル走行後の画質メモリーと残留電位の評価を行った。得られた結果を表3に示す。
得られた画像形成装置を用いて、500000サイクルの単色及び複合色の画像形成を行い、それぞれ初期と500000サイクル走行後の画質メモリーと残留電位の評価を行った。得られた結果を表3に示す。
なお、画像形成の際の、プロセス速度は220mm/秒、転写装置と電子写真感光体の軸方向接触長さ(L)は312mmであった。また、帯電電位は環境条件、走行数等により制御されており、画像形成装置に内蔵されている表面電位計の情報を転写装置への流入電流の制御に用いた。また、感光体の感光層の膜厚は初期膜厚と走行数より推定して流入電流を制御した。転写装置への流入電流(It)は下記式より算出し制御を行った。
It(A)=0.9×(8.85×L(m)×S(m/秒)×ε×EV(V)×(1−R/2))/T(m)
It(A)=0.9×(8.85×L(m)×S(m/秒)×ε×EV(V)×(1−R/2))/T(m)
但し、Rは上流部の画像形成ユニットの露光情報を反映させ積算して求めた。なお、トナーが重なった部分は、2色目以降は半分の面積として積算した。
また、画像メモリーの評価は、軸方向に90%、50%、10%の露光比率の画像と感光体1サイクル後に20%の中間調画像を配置したテストチャートにて画質サンプリングを行い、目視にて発生レベルの評価を行った。そして、画像メモリーのレベルは、良い:5、やや良い:4、やや悪い:3、悪い:2、極悪い:1、との基準に基づいて評価した。また、表面電位計にて帯電器の電源が切れた次のサイクルの感光体の表面電位を測定することで残留電位の計測を行った。
(実施例3〜5及び比較例2〜4)
図9に示した画像形成装置と同様の構成となるように、DocuCentre Color 400 CP(富士ゼロックス社製)の流入電流制御装置を改造した。また、中間転写ベルトを中間転写ベルト2とし、感光体は表2に示す組み合わせて、実施例3〜5及び比較例2〜4の画像形成装置を得た。
図9に示した画像形成装置と同様の構成となるように、DocuCentre Color 400 CP(富士ゼロックス社製)の流入電流制御装置を改造した。また、中間転写ベルトを中間転写ベルト2とし、感光体は表2に示す組み合わせて、実施例3〜5及び比較例2〜4の画像形成装置を得た。
(画質試験)
得られた画像形成装置を用いて、400000サイクルの単色及び複合色の画像形成を行い、それぞれ初期と400000サイクル走行後の画質メモリーと残留電位の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
得られた画像形成装置を用いて、400000サイクルの単色及び複合色の画像形成を行い、それぞれ初期と400000サイクル走行後の画質メモリーと残留電位の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
なお、実施例3の画像形成装置では、画像形成の際の、プロセス速度は194mm/秒、104mm/秒、52mm/秒の複数であり、転写装置と電子写真感光体の軸方向接触長さ(L)は309mmであった。また、帯電電位は−720Vに制御されていた。また、感光体膜厚は、初期膜厚と走行数より推定して流入電流を制御した。流入電流(It)は下記式より算出し制御を行った。
It(A)=0.9×(8.85×L(m)×S(m/秒)×ε×EV(V)×(1−R/2))/T(m)
It(A)=0.9×(8.85×L(m)×S(m/秒)×ε×EV(V)×(1−R/2))/T(m)
但し、Rは繰り返しサイクルの露光情報を反映させ積算して求めた。なお、トナーが重なった部分に関しては2色目以降は半分の面積として積算した。
また、実施例4〜5の画像形成装置でも、実施例3の画像形成装置と同様にして流入電流(It)の制御を行った。但し、実施例4ではパラメータDが1.2となるように、実施例5ではパラメータDが0.4となるように制御を行った。
また、比較例2の画像形成装置では、プロセス速度のみに基づいて流入電流(It)の制御を行った。また、比較例3では露光領域の比率(R)を、比較例4では感光層の膜厚(T)を流入電流(It)の制御に用いなかったこと以外は、実施例3の画像形成装置と同様にして流入電流(It)の制御を行った。
画像メモリーの評価は、軸方向に90%、50%、10%の露光比率の画像と感光体1サイクル後に20%の中間調画像を配置したテストチャートにて画質サンプリングを行い、目視にて発生レベルの評価を行った。そして、画像メモリーのレベルは、良い:5、やや良い:4、やや悪い:3、悪い:2、極悪い:1、との基準に基づいて評価した。また、実施例3〜5及び比較例2〜4の画像形成装置では、表面電位計を内蔵していないため、電位測定は現像器と電位計をおきかえ、帯電器の電源が切れた次のサイクルの感光体の表面電位を測定することで残留電位の計測を行った。
表3に示した結果からわかるように、実施例1〜5では画像メモリー、走行後の残留電位ともに良好であったのに対し、比較例1〜4では初期の画像メモリーが悪く、また、走行後の残留電位の上昇も認められた。
1…電子写真感光体、9a,9b…帯電装置、10…露光装置、11…現像装置、12…転写装置、13…クリーニング装置、17…流入電流制御装置。
Claims (7)
- 導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体を露光して、露光領域に静電潜像を形成する露光装置と、
露光領域に形成された前記静電潜像を、トナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置と、
前記被転写媒体を前記電子写真感光体と逆極性に帯電させて、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置と、
前記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率、及び前記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて、前記転写装置への流入電流を制御する流入電流制御装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記流入電流制御装置が、さらに前記電子写真感光体のプロセス速度及び帯電電位のうちの少なくとも1つのパラメータに基づいて、前記転写装置への流入電流を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記流入電流制御装置が、前記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(R)、前記電子写真感光体の感光層の膜厚(T)、前記転写装置と前記電子写真感光体との軸方向接触長さ(L)、前記電子写真感光体のプロセス速度(S)、前記電子写真感光体の感光層の比誘電率(ε)、及び前記電子写真感光体の帯電電位(EV)に基づいて、前記転写装置への流入電流(It)を制御するものであり、
下記式(1)で示されるパラメータDが、下記式(2)で示される条件を満たすように流入電流(It)を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
D=(It×T)/[8.85×L×S×ε×EV×{1−(R/2)}] (1)
1.1≧D≧0.5 (2)
[式(1)中、Itは前記転写装置への流入電流(A)を、
Tは前記電子写真感光体の感光層の膜厚(m)を、
Lは前記転写装置と前記電子写真感光体との軸方向接触長さ(m)を、
Sは前記電子写真感光体のプロセス速度(m/秒)を、
εは前記電子写真感光体の感光層の比誘電率を、
EVは電子写真感光体の帯電電位(V)を、
Rは前記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率(%)を、それぞれ示す。] - 前記流入電流制御装置が、前記電子写真感光体の感光層の膜厚を前記電子写真感光体の走行情報から算出することが可能な構成を有することを特徴とする請求項1〜3に記載の画像形成装置。
- 導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体を露光して、露光領域に静電潜像を形成する露光装置と、
露光領域に形成された前記静電潜像を、異なる色のトナーにより現像してトナー像を形成させる複数の現像装置と、
前記被転写媒体を前記電子写真感光体と逆極性に帯電させて、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置と、を備え、
帯電、露光、現像、及び転写の電子写真プロセスを複数回行うことにより、前記被転写媒体上に前記複数の現像装置に対応するトナー像を順次積層して画像形成を行う画像形成装置であって、
前記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率、及び前記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて、前記転写装置への流入電流を制御する流入電流制御装置をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。 - 導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体、
前記電子写真感光体を所定の極性に帯電させる帯電装置、
帯電した前記電子写真感光体を露光して、露光領域に静電潜像を形成する露光装置、
露光領域に形成された前記静電潜像を、トナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置、並びに
前記被転写媒体を前記電子写真感光体と逆極性に帯電させて、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置、を有する画像形成ユニットを複数備え、
前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して前記被転写媒体に転写する画像形成装置であって、
前記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率、及び前記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて、前記転写装置への流入電流を制御する流入電流制御装置をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。 - 導電性支持体及び該導電性支持体上に設けられた感光層を有する電子写真感光体を、所定の極性に帯電させる帯電工程と、
帯電した前記電子写真感光体を露光して、露光領域に静電潜像を形成する露光工程と、
露光領域に形成された前記静電潜像を、トナーにより現像してトナー像を形成させる現像工程と、
前記電子写真感光体の転写領域における露光領域の比率、及び前記電子写真感光体の感光層の膜厚に基づいて制御された流入電流を転写装置に流し、当該流入電流で駆動した転写装置により前記被転写媒体を前記電子写真感光体と逆極性に帯電させて、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写工程と、
を備えることを特徴とする画像形成方法。
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JP2004261403A JP2006078678A (ja) | 2004-09-08 | 2004-09-08 | 画像形成装置及び画像形成方法 |
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CN110908257A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 富士施乐株式会社 | 浸渍涂布用支撑体、电子照相感光体、处理盒及图像形成装置 |
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2004
- 2004-09-08 JP JP2004261403A patent/JP2006078678A/ja active Pending
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