JP2006343715A - 電子写真装置と感光体及びプロセスカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】繰返し使用時における摩耗に対して耐久性を有し、静電潜像の書き込みに必要とされる露光量の変動が少なく異常画像の発生が防止された感光体と、それを備えた高品質の画像が得られる電子写真装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有し、感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa [絶対値](V)としたときの電界強度(Va /D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを像露光手段の露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように構成した感光体(11)を電子写真装置に配備する。
【選択図】図1

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ及びダイレクトデジタル製版機等に応用される電子写真方式により画像を形成する電子写真装置と電子写真感光体(略、感光体)に関し、詳しくは電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有する感光体を具備した電子写真装置及びプロセスカートリッジに関する。
複写機、レーザープリンタなどに応用される電子写真装置で使用される電子写真感光体は、セレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機感光体が主流であった時代から、現在では、地球環境への負荷低減、低コスト化、及び設計自由度の高さの観点から無機感光体よりも有利な有機感光体(OPC)が広く利用されるようになっている。
この有機感光体は層構成別に分類することができ、例えば、(1)ポリビニルカルバゾ−ル(PVK)に代表される光導電性樹脂やPVK−TNF(2,4,7−トリニトロフルオレノン)に代表される電荷移動錯体を導電性支持体上に設ける均質単層型、(2)フタロシアニンやペリレンなどの顔料を樹脂中に分散させたものを導電性支持体上に設ける分散単層型、(3)導電性支持体上に設ける感光層を、アゾ顔料などの電荷発生物質を含有する電荷発生層(CGL)と、トリフェニルアミンなどの電荷輸送物質を含有する電荷輸送層(CTL)とに機能分離した積層型に分類することができる。
積層型の構造である場合、電荷発生層の上に電荷輸送層を設ける構造と、これと逆の構造があり、前者が一般的で後者を特に逆層と呼ぶ場合がある。特に、積層型は高感度化に有利であり、加えて、高感度化や高耐久化に対する設計上の自由度が高いこともあって、現在、有機感光体の多くがこの層構成を採っている。
しかしながら積層型の場合、その積層構成に由来する副次的な作用、いわゆる感度特性の膜厚依存性が大きいという欠点があり問題であった。すなわち、感光層が摩耗することにより感度が変化してしまうという問題がある。以降、副次的な作用を副作用と表現することがある。
電子写真方式により画像を形成する電子写真装置においては、繰返し使用による感光層の摩耗は多かれ少なかれ避けることができない。特に近年では電子写真装置に要求される耐久性が非常に高く、仮に摩耗速度を抑制できたとしても長期間に亘る使用時において、感光層の摩耗は避けられないものとなっていた。また加えて、電子写真装置の小型化の要求も強く、このため電子写真装置に用いられる感光体の小径化が進み、このため耐摩耗性の観点から更に厳しい状況となっている。
感光体の繰返し使用に伴い感光層が摩耗し、この摩耗の進行につれて感度が低減するため、繰返し使用後の画像は初期画像と比べて品質的に劣ったものとなってしまうという問題がある。これまで積層型構造の感光体における耐久性や画像品質を向上するための手法が種々提案されている(例えば、特許文献1〜3参照。)が、十分とはいえない。
すなわち、摩耗の進行に伴う感度低減を防止して一定の感度を得るためには、感光層の減耗量に応じて露光量を補正(増加)することが必要となる。
このような補正を適切に行うには、例えば感光層表面の表面電位を常に検知し、その値を随時フィードバックし、これに応じた書込み露光量の増減をおこなう必要がある。しかしながら、このような手法により補正を行う場合、感光体周りに電位測定装置などを設ける必要が生じるなど装備する部品点数が増えてコストの上昇をもたらすと共に、装置が大がかりとなって装置の小型化要求に対応することが困難となってしまう。
一方、上記の制御方式を用いずに、予め感光体の回転数から摩耗量を予測し、その回転数に応じた露光量を設定しておくことで対応する手段もあるが、このような方式では感光層の摩耗が常に一定であることが前提となる。しかし、実使用時すなわち不特定多数のユーザーが使用する状況においては、出力される画像は様々であり、このため出力される画像面積率などの影響を受ける感光体の摩耗量は大きく変動する。このため、予め感光体の回転数から設定した出力枚数に応じた摩耗量にはならず、当初設定した露光量の補正量と摩耗量が合致しない場合が多い。したがって適切な露光量が得られず、出力画像上において濃度低下や解像度低下が生じてしまう。
例えば、最近のフルカラーの画像を形成する電子写真装置において主流となりつつある複数の電子写真装置を並列に配置し、それぞれ異なる色のトナーで像形成を行うタンデム構成の場合、わずかな露光量のずれによっても色重ね時において色合いに変化が生じてしまい適正なフルカラー画像が得られなくなってしまう。
特開2001−312082号公報 特開2003−177563号公報 特開2004−29489号公報
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、繰返し使用時における摩耗に対して耐久性を有し、静電潜像の書き込みに必要とされる露光量の変動が少なく異常画像の発生が防止された感光体と、それを備えた高品質の画像が得られる電子写真装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、単層型構造(電荷発生材料と電荷輸送材料を含む)の感光層を有する感光体において、静電潜像の書き込みに必要とされる露光量を常に所定値の10%変動率以内に制御可能とするように感光層を構成することによって上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
なお、上記静電潜像の書き込みに必要とされる露光量とは、感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを像露光手段の露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)である。
以下、本発明について具体的に説明する。
すなわち、本発明は、少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有する感光体と、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を備えた電子写真装置であって、
前記感光層は、
該感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを像露光手段の露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように、
構成されたことを特徴とする電子写真装置である。
また、本発明は、前記像露光手段による感光体への静電潜像書き込みを、1200dpi以上の解像度で、且つデジタル画像方式で行うように構成したことを特徴とする。
さらに、本発明は、上記いずれかに記載の電子写真装置において、前記感光層に含まれる電荷輸送材料が、正孔輸送材料と電子輸送材料の両方であることを特徴とする。
そして、本発明は、上記電子写真装置において、前記正孔輸送材料が、下記一般式(a)で表される化合物であることを特徴とする。
Figure 2006343715
(式中、R1、R2、R3及びR4は水素元素、置換または無置換の低級アルキル基、置換または無置換のアリール基を表し、Ar1は置換または無置換のアリール基を表し、Ar2は置換または無置換のアリーレン基を表し、Ar1とR1は結合して環を形成してもよく、またnは0または1の整数である。)
また、本発明は、上記電子写真装置において、前記一般式(a)で表される化合物が、下記構造式(1)で表される化合物であることを特徴とする。
Figure 2006343715
さらに、本発明は、上記電子写真装置において、前記電子輸送材料が、下記一般式(b)で表される化合物であることを特徴とする。
Figure 2006343715
(式中、R5、R6は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシクロアルキル基、置換または無置換のアラルキル基からなる群より選ばれる基を表し、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシクロアルキル基、置換または無置換のアラルキル基からなる群より選ばれる基を表す。)
さらに、本発明は、上記いずれかに記載の電子写真装置において、前記感光層に含まれる電荷発生物質の少なくとも一つがフタロシアニン化合物であることを特徴とする。
さらにまた、本発明は、上記いずれかに記載の電子写真装置において、前記感光層にポリカーボネート樹脂を含むことを特徴とする。
そして、本発明は、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を備えた電子写真装置に配備される感光体であって、
前記感光体は、少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有し、該感光層は、その感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを露光手段の像露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように、構成されたことを特徴とする感光体に係るものである。
また、本発明は、感光体と、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段及び除電手段から選ばれる少なくとも一つの手段を含んで一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在とされたプロセスカートリッジであって、
前記感光体が、上記記載の感光体であることを特徴とするプロセスカートリッジに係るものである。
さらに、本発明は、上記記載のプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする電子写真装置に係るものである。
そして、本発明は、感光体上に複数色のカラートナー画像を形成し、該複数のカラートナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせて一次転写を行い、得られた一次転写画像を記録材上に一括して二次転写するように構成した中間転写手段を有する電子写真装置であって、前記感光体が、上記記載の感光体であることを特徴とする電子写真装置に係るものである。
本発明の感光体は、電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層により構成され、且つ繰返し使用においても静電潜像の書き込みに必要とされる露光量が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように構成されているため、画像濃度低下や地肌汚れなどの異常画像の発生が防止されて高品質の画像が得られる。
なお、上記静電潜像の書き込みに必要とされる露光量とは、「表面電位Vaを露光手段の像露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)」を指し、この場合の感光層の膜厚をD(μm)とすると電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲における露光量である。
また、本発明の感光体は、各種構成の画像形成装置に搭載可能であり、この感光体を用いたプロセスによって、高速印刷、感光体の小径化、トナー粒子の球形化に対応することができ、繰り返し使用においても終始異常画像の発生がなく、高品質の画像が安定して得られる。
さらに、本発明の感光体をプロセスカートリッジに組み込めば、コンパクト化やメンテナンス作業の容易化を可能とし、上記特性が発揮されて繰り返し使用においても安定した高品質の画像が得られる。
前記のように本発明の電子写真装置は、少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有する感光体と、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を備え、前記感光層は、該感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを像露光手段の露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように、構成されたことを特徴とする。
すなわち、本発明者らは、設計のしやすさから現在主流となっている積層型構造の感光層を有する感光体を見直して、単層型構造の感光層を有する感光体構成とし、且つ実用域にある電界強度の範囲内において前記感光体の帯電電位を1/10に減衰させるのに必要な露光量の変動率が10%以内に維持されるようにした感光体を配備した電子写真装置を用いることにより、前述の積層型構造に由来する感度特性の膜厚依存性を回避し、感光層の摩耗による感度変化を効果的に抑制することが可能であることを見出した。
基本的には、静電潜像の書き込みに必要とされる露光量、いわゆる感光体の帯電電位を1/10に減衰させるのに必要な露光量が所定値に維持され、その変動率がゼロであることが理想であるが、実使用においては種々のストレスが付与されるため、変動率をゼロに制御することは困難である。
しかし、本発明における単層型構造の感光層の構成材料及びその構成比を適正とすることにより、感光層の摩耗が生じた場合でも、電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲においてその変動率が10%以内に制御することが可能であり、そのような電子写真装置とすることで安定して高品質な出力画像が得られることが判明した。なお、上記電界強度の、D(μm)は感光層の膜厚を、Va〔絶対値〕(V)は帯電手段により帯電した感光体表面電位を示す。
上記電界強度の範囲に関しては、以下のような理由から求められた。
まず、電界強度を決める要素の一つである感光層の膜厚は、通常10μm〜40μm程度が実用域であり、10μm未満の膜厚では耐久性に問題が生じ、40μmより厚い膜厚では接着性及び成膜性に問題が生じやすく均一な膜厚を形成するのが困難になる。また、この感光層に印加される電界は通常DC成分として与えられ、感光層上の表面電位としては400Vから900Vが実用域である。すなわち、400V未満では十分な静電コントラストが得られず、900Vより大きくなると感光層膜厚にかかる静電的ハザードが大きくなり、繰返し使用により静電疲労が生じて帯電性悪化あるいは残留電位の蓄積が増加する等の問題が生じやすくなる。
したがって、前述の感光層膜厚を勘案すると、12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において前記感光体の帯電電位を1/10に減衰させるのに必要な露光量の変動率が10%以内であれば所望の特性が得られることを前提として電界強度の範囲を規定している。つまり、上記電界強度の範囲において、露光量の変動率が10%より大きくなると、400dpi程度の解像度であれば支障がないものの、現在主流となっている600dpi以上の解像度では画像の変化が目立ち始めるという問題がある。
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図面に沿って本発明の電子写真装置を説明する。
図1は、本発明の電子写真装置を説明するための概略図であり、後述するような変形例も本発明の範疇に属するものである。図1の電子写真装置は、本発明の要件を満たす感光体11と、この感光体の表面を一様に帯電する帯電手段12と、一様帯電後に像露光を行い静電潜像を形成する像露光手段(以下、露光手段と略すことがある。)13と、前記静電潜像を現像する現像手段14と、現像像を転写する転写手段16と、感光体表面の残存トナーをクリーニングするクリーニング手段17を備えた構成からなる例である。
図1において、感光体11はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。帯電手段12としては、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)及び帯電ローラを始めとする公知の手段が用いられる。帯電手段12には消費電力の低減の観点から、感光体に対し接触もしくは近接配置したものが良好に用いられる。中でも、帯電手段12への汚染を防止するため、感光体と帯電手段表面の間に適度な空隙を有する感光体近傍に近接配置された帯電機構が望ましい。
転写手段16としては、一般に上記の帯電器を使用できるが、転写チャージャーと分離チャージャーを併用したものが効果的である。
また、露光手段13、除電手段1A等に用いられる光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を挙げることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
現像手段14により感光体上に現像されたトナー15は、紙などの記録材である受像媒体18に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体上に残存するトナーも生ずる。このようなトナーは、クリーニング手段17により、感光体より除去される。クリーニング手段は、ゴム製のクリーニングブレードやファーブラシ、マグファーブラシ等のブラシ等を用いることができる。なお、図1の符号19は定着手段である。
また、感光体11に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。かかる現像手段には、公知の方法が適用され、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。
図2に、本発明の電子写真装置を説明するための別の概略図を示す。図2において、感光体11は、本発明の要件を満たす電子写真感光体であり、エンドレスベルト状のものである。
図2における電子写真プロセスでは、感光体11が駆動手段1Cにより駆動され、帯電手段12による帯電、露光手段13による像露光、現像(図示せず)、転写手段16による転写、クリーニング前露光手段1Bによるクリーニング前露光、クリーニング手段17によるクリーニング、除電手段1Aによる除電が繰返し行なわれる。図2においては、感光体(この場合は支持体が透光性である)の支持体側よりクリーニング前露光の光照射が行なわれる。
以上の電子写真プロセスは、本発明における実施形態を例示するものであって、もちろん他の実施形態も可能である。例えば、図2において支持体側よりクリーニング前露光を行っているが、これは感光層側から行ってもよいし、また、像露光、除電光の照射を支持体側から行ってもよい。一方、光照射工程は、像露光、クリーニング前露光、除電露光が図示されているが、他に転写前露光、像露光のプレ露光、およびその他公知の光照射工程を設けて、感光体に光照射を行なうこともできる。
また、以上に示すような各画像形成手段は、複写機、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら電子写真装置内に組み込まれてもよい。
プロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、他に帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段及び除電手段から選ばれる少なくとも一つの手段を含んで一体に支持され、電子写真装置本体に着脱自在とされた装置(部品)である。
このようなプロセスカートリッジの形状等は多く挙げられるが、一般的な例として、図3の概略図に示すプロセスカートリッジ構成が挙げられる。すなわち、感光体11の周辺に、帯電手段12、像露光手段13、現像手段14、転写手段16、クリーニング手段17及び除電手段1Aが配備されている。この場合も、感光体11は、本発明の要件を満たす感光体である。感光体11はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
図4の概略図に、本発明における電子写真装置の他の例を示す。
図4に示す電子写真装置では、感光体11の周囲に帯電手段12、像露光手段13、ブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Y)の各色トナー毎の現像手段(14Bk、14C、14M、14Y)、中間転写体である中間転写ベルト1F、クリーニング手段17が順に配置されている。ここで、図中に示すBk、C、M、Yの添字は上記のトナーの色に対応し、必要に応じて添字を付けたり適宜省略する。
図4の感光体11は、本発明の要件を満たす感光体である。各色の現像手段14Bk、14C,14M,14Yは、各々独立に制御可能となっており、画像形成を行う色の現像手段のみが駆動される。感光体11上に形成されたトナー像は中間転写ベルト1Fの内側に配置された第1の転写手段1Dにより、中間転写ベルト1F上に転写される。
第1の転写手段1Dは感光体11に対して接離可能に配置されており、転写動作時のみ中間転写ベルト1Fを感光体11に当接させる。各色の画像形成を順次行い、中間転写ベルト1F上で重ね合わされたトナー像は第2の転写手段1Eにより、受像媒体18に一括転写された後、定着手段19により定着されて画像が形成される。第2の転写手段1Eも中間転写ベルト1Fに対して接離可能に配置され、転写動作時のみ中間転写ベルト1Fに当接する。
転写ドラム方式の電子写真装置では、転写ドラムに静電吸着させた転写材に各色のトナー像を順次転写するため、厚紙にはプリントできないという転写材の制限があるのに対し、図4に示すような中間転写方式の電子写真装置では中間転写体1F上で各色のトナー像を重ね合せるため、転写材の制限を受けないという特長がある。このような中間転写方式は図4に示す装置に限らず前述の図1、図2、図3および後述する図5あるいは図6に示す電子写真装置に適用することができる。
図5の概略図に、本発明における電子写真装置のさらに他の例を示す。
図5に示す電子写真装置は、トナーとしてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4色を用いるタイプとされ、各色毎に画像形成部が配設されている。また、各色毎の感光体(11Y、11M、11C、11Bk)が設けられている。この電子写真装置に用いられる感光体11は、本発明の要件を満たす感光体である。
各感光体11Y、11M、11C、11Bkの周りには、帯電手段(12Y、12M、12C、12Bk)、露光手段(13Y、13M、13C、13Bk)、現像手段(14Y、14M、14C、14Bk)、クリーニング手段(17Y、17M、17C、17Bk)等が配設されている。また、直線上に配設された各感光体11Y、11M、11C、11Bkの各転写位置に接離する転写材担持体としての搬送転写ベルト1Gが駆動手段1Cにて掛け渡されている。この搬送転写ベルト1Gを挟んで各感光体11Y、11M、11C、11Bkに対向する転写位置には転写手段(16Y、16M、16C、16Bk)が配設されている。
図5の形態のようなタンデム方式の電子写真装置は、各色毎に感光体11Y、11M、11C、11Bkを持ち、各色のトナー像を搬送転写ベルト1Gに保持された受像媒体18に順次転写するため、感光体を一つしか持たないフルカラー電子写真装置に比べ、はるかに高速のフルカラー画像の出力が可能となる。なお、図中の符号19は定着装置を示す。
図6の概略図に、本発明における電子写真装置のさらに別の例を示す。
この装置構成では前記図15と同様に各感光体11Bk、11Y、11C、11Mの周りに、帯電手段(12Bk、12Y、12C、12M)、露光手段13(13Bk、13Y、13C、13M)、現像手段(14Bk、14Y、14C、14M)、クリーニング手段(17Bk、17Y、17C、17M)等が配設されている。そして感光体11Bk、11Y、11C、11M上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト1Fの内側に配置された第1の転写手段1Dにより、中間転写ベルト1F上に転写される。第1の転写手段1Dは各感光体11Bk、11Y、11C、11Mに対して接離可能に配置されており、転写動作時のみ中間転写ベルト1Fを感光体11Bk、11Y、11C、11Mに当接させる。各色の画像形成を順次行い、中間転写ベルト1F上で重ね合わされたトナー像は第2の転写手段1Eにより、紙などの記録材である受像媒体18上に一括して二次転写する。二次転写後、受像媒体18上のトナー像は定着装置19により定着される。
次に、本発明の感光体について詳細に説明する。
本発明の感光体は前述のように、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を備えた電子写真装置に配備される感光体であって、少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有し、該感光層は、その感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを露光手段の像露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように、構成されたことを特徴とするものである。
以下、本発明の感光体、いわゆる有機系電子写真感光体について図面を参照しながら詳細に説明する。
図7は、本発明の単層型構造の感光層を有する感光体の一例を模式的に示す断面図である。図7において、導電性支持体21の上に感光層22が設けられている。
上記構成における導電性支持体21としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金、鉄などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの酸化物を蒸着またはスパッタリングによりフィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙などに被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板、及びそれらを、Drawing Ironing法、Impact Ironing法、Extruded Ironing法、Extruded Drawing法、切削法等の工法により素管化後、切削、超仕上げ、研磨などにより表面処理した管など、いずれも使用することができる。
本発明における感光層22は、少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料とを単層型構造の感光層中に含有する、いわゆる「単層型感光体」である。この単層型感光体における構成材料のうち、まず電荷発生材料について説明する。
本発明に用いられる電荷発生物質としては公知の材料を用いることができる。
例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾ−ル骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾ−ル系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。この中でも特に、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、すなわちフタロシアニン化合物が特性的に好ましい。これは発現する感度が良好であるためである。
次に、電荷輸送材料について説明する。電荷輸送材料には電子を輸送する電子輸送材料と正孔(ホール)を輸送する正孔輸送材料とがある。
正孔輸送物質としては、電子供与性物質が好ましく用いられる。
その例としては、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリルアントラセン)、1,1−ビス−(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよいが、中でも下記一般式(a)で表される骨格を有するα−フェニルスチルベン誘導体がその感度変動の少なさからより好ましい。
Figure 2006343715
(式中、R1、R2、R3及びR4は水素元素、置換または無置換の低級アルキル基、置換または無置換のアリール基を表し、Ar1は置換または無置換のアリール基を表し、Ar2は置換または無置換のアリーレン基を表し、Ar1とR1は結合して環を形成してもよく、またnは0または1の整数である。)
上記一般式(a)で表される化合物の中でも、特に下記構造式(1)で表される化合物が特に好ましい。
Figure 2006343715
電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイドなどの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送材料は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよいが、中でも下記一般式(b)で表される骨格を有する化合物が電子移動性に優れる点からより好ましい。
Figure 2006343715
(式中、R5、R6は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシクロアルキル基、置換または無置換のアラルキル基からなる群より選ばれる基を表し、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシクロアルキル基、置換または無置換のアラルキル基からなる群より選ばれる基を表す。)
さらに具体的には、下記構造式(2)乃至式(8)で表される電荷輸送物質が、挙げられる。尚、式中Meはメチル基を示す。
Figure 2006343715
Figure 2006343715
Figure 2006343715
Figure 2006343715
Figure 2006343715
Figure 2006343715
Figure 2006343715
前記一般式(b)で表される電荷輸送物質に用いられるナフタレンカルボン酸の製造方法としては、下記反応式(RF−1)を経由する方法が例示できる。
すなわち、ナフタレンカルボン酸は、反応式(RF−1)で示される公知の合成方法(例えば、米国特許6794102号公報、Industrial Organic Pigments 2nd edition, VCH, 485(1997)など)に従い合成される。
Figure 2006343715
(式中、Rnは一般式(b)に示すR7、R8、R9、R10を表し、Rmは一般式(b)に示すR11、R12、R13、R14を表す。)
本発明に用いる一般式(b)で表される電子輸送材料は、上記のナフタレンカルボン酸若しくはその無水物をアミン類と反応させ、モノイミド化する方法、ナフタレンカルボン酸若しくはその無水物を緩衝液によりpH調整してジアミン類と反応させる方法等により得られる。モノイミド化は無溶媒、若しくは溶媒存在下で行う。溶媒としては特に制限はないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロナフタレン、酢酸、ピリジン、メチルピリジン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルエチレンウレア、ジメチルスルホキサイド等原料や生成物と反応せず50℃〜250℃の温度で反応させられるものを用いるとよい。pH調整には水酸化リチウム、水酸化カリウム等の塩基性水溶液をリン酸等の酸との混合により作製した緩衝液を用いる。カルボン酸とアミン類やジアミン類とを反応させて得られたカルボン酸誘導体脱水反応は無溶媒、若しくは溶媒存在下で行う。溶媒としては特に制限は無いがベンゼン、トルエン、クロロナフタレン、ブロモナフタレン、無水酢酸等原料や生成物と反応せず50℃〜250℃の温度で反応させられるものを用いるとよい。いずれの反応も、無触媒若しくは触媒存在下でおこなってよく、特に限定されないが、例えば、モレキュラーシーブスやベンゼンスルホン酸やp−トルエンスルホン酸等を脱水剤として用いることが例示できる。
具体的には、例えば、第一工程で;ナフタレンテトラカルボン酸二無水物とモノアミンを反応させてモノイミド体を合成し、第二工程で;このモノイミド体とヒドラジン一水和物を反応させることにより、一般式(b)におけるR5とR6が同じである化合物が合成できる。
あるいは、第一工程で;ナフタレンテトラカルボン酸二無水物とヒドラジン一水和物を反応させて酸二無水物の二量体を合成し、第二工程で;この二量体の一方の酸無水物とモノアミンAを反応させてモノイミド体とし、第三工程で;モノイミド体とした二量体の残された一方の酸無水物と別のモノアミンBを反応させることにより、一般式(b)におけるR5とR6が異なった化合物が合成できる。
感光層にはバインダーを含有することができ、このようなバインダー成分として用いることのできる高分子化合物としては、公知の樹脂が使用できる。例えば、ポリスチレン、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂などの熱可塑性、または熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの高分子化合物の中でも、特にポリカーボネート(以降、ポリカーボネート樹脂と呼称することがある。)が膜質の面から好ましい。
これら樹脂添加量は、光減衰感度や成膜性の制約から20〜80wt%とすることが好ましい。
前記感光層を形成する方法としては、種々の方法を用いることができ制約するものではないが溶液分散系からのキャスティング法が好ましい。
キャスティング法によって感光層を設けるには、上述した電荷発生物質を、必要ならばバインダー用の樹脂と共にテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノンなどの溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液に電荷輸送物質、バインダー用の樹脂を加えて作製した塗工液を適度な濃度に調製して塗布すればよい。塗布は、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法などにより行うことができる。
上記感光層用の塗工液を調製する際に使用される分散溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブなどのエーテル類、トルエン、キシレンなどの芳香族類、クロロベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類等を挙げることができる。これらの溶媒は単独としてまたは混合して用いることができる。
また、必要により、感光層中に後述する酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤などの低分子化合物およびレベリング剤を添加することもできる。これらの化合物は単独または2種以上の混合物として用いることができる。低分子化合物の使用量は、高分子化合物100重量部に対して0.1〜50重量部、好ましくは、0.1〜20重量部、レベリング剤の使用量は、高分子化合物100重量部に対して0.001〜5重量部程度が適当である。
感光層の膜厚は前述のように10〜40μm程度が適当であり、好ましくは15〜35μm程度が適当である。
また、本発明における感光体の構成層として、図8の断面図に示すように導電性支持体21と感光層22との間に下引き層23を設けることもできる。下引き層23は、接着性の向上、上層の塗工性の改良、残留電位の低減、導電性支持体からの電荷注入の防止などの目的で設けられる。
下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に溶剤を用いて感光層を塗布することを考慮すると、前記一般的な有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウムなどの水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロンなどのアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂など三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。
また、下引き層には、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物、あるいは金属硫化物、金属窒化物などの微粉末を加えてもよい。これらの下引き層は、前述の感光層と同様、適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。
さらに、下引き層としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤などを使用して、例えばゾル−ゲル法などにより形成した金属酸化物層も有用である。この他に、アルミナを陽極酸化により設けたもの、ポリパラキシリレン(パリレン)などの有機物、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化チタン、ITO、セリアなどの無機物を真空薄膜作製法にて設けたものも下引き層として良好に使用できる。
下引き層の膜厚は0.1〜10μmが適当であり、さらに好ましくは1〜5μmである。
また、本発明においては、感光層中にガスバリアー性向上、及び耐環境性改善目的のために酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、及びレベリング剤を添加することができる。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例において使用する「部」は、全て「重量部」を表す。
(実施例1)
以下の手順で感光層用塗工液を調製し、これを用いて各感光体(1−1)〜(1−4)及び(1−5)を作製し、(1−1)〜(1−4)については表面電位(Va)を光減衰して10分の1にするのに必要な露光量を評価し、(1−5)に関しては耐久試験による画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。
<感光層用塗工液(1)の調製>
X型無金属フタロシアニン(大日本インキ製:FastgenBlue8120)2.1重量部をテトラヒドロフラン100重量部とともにボールミル装置で5時間分散し、これを分子量4万のZ型ポリカーボネート樹脂(帝人化成製:パンライトTS−2040)48.4重量部、テトラヒドロフラン240重量部、正孔輸送材料として下記構造式(9)で表される化合物28.4重量部、電子輸送材料として下記構造式(10)で表される化合物を18.9重量部、シリコーンオイル(信越化学工業社製:KF50)0.1重量部からなる溶液に加えて感光層用塗工液(1)を調製した。
Figure 2006343715
Figure 2006343715
<感光体(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)の作製>
上記により得られた感光層用塗工液(1)を0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、このブレード塗工時の条件を変えることによって乾燥後の厚さが、それぞれ31μm、20μm、14.5(約15)μm、36μmとなるようにして感光層を形成し、感光体(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)を作製した。なお、各感光層は120℃で20分間乾燥させて形成した。
<感光体(1−5)の作製>
上記感光層用塗工液(1)を用い、この塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に、浸漬塗工法により塗布した後115℃で20分間乾燥して感光層を形成した。なお、昇降速度条件を調整しながら感光層の膜厚が31.0μmとなるように制御して感光体(1−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(1−1)、(1−2)、(1−3)及び(1−4)の静電特性を25℃/55%RHの環境下でEPA−8100(川口電気製作所製)を用い、ダイナミック方式により測定した。まず、印加電圧を調整し、感光体(1−1)、(1−2)、(1−3)についてはそれぞれ感光体表面電位が700Vとなるように帯電せしめた後、780nmの単色光光源により表面照度5μW/cm2の露光を行った。一方、感光体(1−4)については感光体表面電位が450Vとなるように帯電せしめた後、780nmの単色光光源により表面照度5μW/cm2の露光を行った。
そしてそれぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(1−5)を実装用とした後、電子写真装置(imagio Neo 270、リコー社製のパワーパックを交換して正帯電となるよう改造した装置)に搭載し、画像濃度が5%となる矩形のパッチと文字の混合画像を通算2万枚印刷する耐久試験を行い、画像品質を評価した。
耐久試験条件として、トナーと現像剤はimagio Neo 270専用のものから極性が逆となるトナーと現像剤に交換し使用した。また、電子写真装置の帯電手段としては外部電源を用い、帯電ローラの印加電圧はAC成分としてピーク間電圧1.9kV、周波数1.35kHzとした。また、DC成分は試験開始時の感光体の帯電電位が+700Vとなるようなバイアスを設定し、試験終了に至るまでこの帯電条件で試験を行なった。現像バイアスは+500Vとした。試験環境は、24℃/54%RHであった。
試験開始時(初期)と終了時(2万枚印刷後)において出力された画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(実施例2)
<感光層用塗工液(2)の調製>
実施例1において正孔輸送材料として用いた前記構造式(9)で表される化合物に代えて下記構造式(11)で表される化合物に変更し、且つ実施例1において電子輸送材料として用いた前記構造式(10)で表される化合物に代えて、下記構造式(12)で表される化合物に変更した以外は実施例1と全く同様にして感光層用塗工液(2)を調製した。
Figure 2006343715
Figure 2006343715
<感光体(2−1)、(2−2)、(2−3)、(2−4)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(2)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(2−1)、(2−2)、(2−3)、(2−4)を作製した。
<感光体(2−5)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(2)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(2−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(2−1)、(2−2)、(2−3)及び(2−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(2−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(実施例3)
<感光層用塗工液(3)の調製>
実施例1において用いたX型無金属フタロシアニンに代えて、Y型チタニルフタロシアニンに変更し、且つ正孔輸送材料として用いた前記構造式(9)で表される化合物に代えて前記構造式(1)で表される化合物に変更した以外は実施例1と全く同様にして感光層用塗工液(3)を調製した。
<感光体(3−1)、(3−2)、(3−3)、(3−4)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(3)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(3−1)、(3−2)、(3−3)、(3−4)を作製した。
<感光体(3−5)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(3)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(3−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(3−1)、(3−2)、(3−3)及び(3−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(3−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(実施例4)
<感光層用塗工液(4)の調製>
実施例1において用いたX型無金属フタロシアニン、正孔輸送材料、電子輸送材料、Z型ポリカーボネート樹脂の添加量を下記の重量部となるように変更した以外は実施例1と全く同様にして感光層用塗工液(4)を調製した。
X型無金属フタロシアニン : 3.2重量部
前記構造式(9)の正孔輸送材料 :30.4重量部
前記構造式(10)の電子輸送材料 :16.3重量部
ポリカーボネート(帝人化成:パンライトTS-2040):44.4重量部
<感光体(4−1)、(4−2)、(4−3)、(4−4)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(4)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(4−1)、(4−2)、(4−3)、(4−4)を作製した。
<感光体(4−5)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(4)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(4−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(4−1)、(4−2)、(4−3)及び(4−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(4−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(実施例5)
<感光層用塗工液(5)の調製>
実施例3において電子輸送材料として用いた前記構造式(10)で表される化合物に代えて下記構造式(13)で表される化合物に変更し、且つZ型ポリカーボネート樹脂に代えてポリアリレート樹脂(ユニチカ製:U−100)とした以外は実施例3と全く同様にして感光層用塗工液(5)を調製した。
Figure 2006343715
<感光体(5−1)、(5−2)、(5−3)、(5−4)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(5)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(5−1)、(5−2)、(5−3)、(5−4)を作製した。
<感光体(5−5)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(5)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(5−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(5−1)、(5−2)、(5−3)及び(5−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(5−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(実施例6)
<感光層用塗工液(6)の調製>
実施例3において電子輸送材料として用いた前記構造式(10)で表される化合物に代えて前記構造式(2)で表される化合物に変更した以外は実施例3と全く同様にして感光層用塗工液(6)を調製した。尚、構造式(2)で表される電荷輸送物質は、下記の方法により製造した。
第一工程:200ml4つ口フラスコに、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物5.0g(18.6mmol)、DMF50mlを入れ、加熱還流させた。これに、2−アミノヘプタン2.14g(18.6mmol)とDMF25mlの混合物を攪拌しながら滴下した。滴下終了後、6時間加熱還流させた。反応終了後、容器を冷却し、減圧濃縮した。残渣にトルエンを加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。更に回収品をトルエン/ヘキサンにより再結晶し、モノイミド体Aを2.14g(収率31.5%)得た。
第二工程:100ml4つ口フラスコに、モノイミド体Aを2.0g(5.47mmol)と、ヒドラジン一水和物0.137g(2.73mmol)、p−トルエンスルホン酸10mg、トルエン50mlを入れ、5時間加熱還流させた。反応終了後、容器を冷却し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。更に回収品をトルエン/酢酸エチルにより再結晶し、前記構造式(2)で表される電荷輸送物質0.668g (収率33.7%)を得た。
<感光体(6−1)、(6−2)、(6−3)、(6−4)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(6)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(6−1)、(6−2)、(6−3)、(6−4)を作製した。
<感光体(6−5)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(6)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(6−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(6−1)、(6−2)、(6−3)及び(6−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(6−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(実施例7)
<感光層用塗工液(7)の調製>
実施例3において電子輸送材料として用いた前記構造式(10)で表される化合物に代えて前記構造式(3)で表される化合物に変更した以外は実施例3と全く同様にして感光層用塗工液(7)を調製した。尚、構造式(3)で表される電荷輸送物質は、下記の方法により製造した。
第一工程:200ml4つ口フラスコに、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物10g(37.3mmol)とヒドラジン一水和物0.931g(18.6mmol)、p−トルエンスルホン酸20mg、トルエン100mlを入れ、5時間加熱還流させた。反応終了後、容器を冷却し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。更に回収品をトルエン/酢酸エチルにより再結晶し、二量体Cを2.84g(収率28.7%)得た。
第二工程:100ml4つ口フラスコに、二両体C 2.5g(4.67mmol)、DMF30mlを入れ、加熱還流させた。これに、2−アミノプロパン0.278g(4.67mmol)とDMF10mlの混合物を攪拌しながら滴下した。滴下終了後、6時間加熱還流させた。反応終了後、反応容器を冷却し、減圧濃縮した。残渣にトルエンを加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、モノイミド体Cを0.556g(収率38.5%)得た。
第三工程:50ml4つ口フラスコに、モノイミド体Cを0.50g(1.62mmol)、DMF10mlを入れ、加熱還流させた。これに、2−アミノヘプタン0.186g(1.62mmol)とDMF5mlの混合物を攪拌しながら滴下した。滴下終了後、6時間加熱還流させた。反応終了後、反応容器を冷却し、減圧濃縮した。残渣にトルエンを加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。更に回収品をトルエン/ヘキサンにより再結晶し、前記構造式(3)で表される電荷輸送物質0.243g(収率22.4%)を得た。
<感光体(7−1)、(7−2)、(7−3)、(7−4)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(7)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(7−1)、(7−2)、(7−3)、(7−4)を作製した。
<感光体(7−5)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(7)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(7−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(7−1)、(7−2)、(7−3)及び(7−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(7−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(比較例1)
<感光層用塗工液(比1)の調製>
実施例1において用いたX型無金属フタロシアニンに代えて下記構造式(14)で表されるアゾ化合物に変更し、且つ添加量を15.4重量部に変更し、さらに電子輸送材料を添加しなかったこと以外は実施例1と全く同様にして感光層用塗工液(比1)を調製した。
Figure 2006343715
<感光体(比1−1)、(比1−2)、(比1−3)、(比1−4)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(比1)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(比1−1)、(比1−2)、(比1−3)、(比1−4)を作製した。
<感光体(比1−5)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(比1)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(比1−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(比1−1)、(比1−2)、(比1−3)及び(比1−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(比1−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(比較例2)
<感光層用塗工液(比2)の調製>
実施例2において電子輸送材料として用いた前記構造式(3)で表される化合物に代えて下記構造式(15)で表される化合物に変更した以外は実施例2と全く同様にして感光層用塗工液(比2)を調製した。
Figure 2006343715
<感光体(比2−1)、(比2−2)、(比2−3)、(比2−4)の作製>
実施例2において用いた感光層用塗工液(2)に代えて、上記感光層用塗工液(比2)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(比2−1)、(比2−2)、(比2−3)、(比2−4)を作製した。
<感光体(比2−5)の作製>
実施例2において用いた感光層用塗工液(2)に代えて、上記感光層用塗工液(比2)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(比2−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(比2−1)、(比2−2)、(比2−3)及び(比2−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(比2−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(比較例3)
<感光層用塗工液(比3)の調製>
実施例1において電子輸送材料として用いた前記構造式(3)で表される化合物に代えて下記構造式(16)で表される化合物に変更した以外は実施例1と全く同様にして感光層用塗工液(比3)を調製した。
Figure 2006343715
<感光体(比3−1)、(比3−2)、(比3−3)、(比3−4)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(比3)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(比3−1)、(比3−2)、(比3−3)、(比3−4)を作製した。
<感光体(比3−5)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(比3)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(比3−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(比3−1)、(比3−2)、(比3−3)及び(比3−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(比3−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(比較例4)
<感光層用塗工液(比4)の調製>
実施例3において用いたX型無金属フタロシアニン、正孔輸送材料、電子輸送材料、Z型ポリカーボネート樹脂の添加量を下記の重量部となるように変更した以外は実施例3と全く同様にして感光層用塗工液(比4)を調製した。
Y型無金属フタロシアニン : 1.1重量部
前記構造式(9)の正孔輸送材料 :28.9重量部
前記構造式(10)の電子輸送材料 :11.3重量部
ポリカーボネート(帝人化成:パンライトTS-2040):48.4重量部
<感光体(比4−1)、(比4−2)、(比4−3)、(比4−4)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(比4)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(比4−1)、(比4−2)、(比4−3)、(比4−4)を作製した。
<感光体(比4−5)の作製>
実施例3において用いた感光層用塗工液(3)に代えて、上記感光層用塗工液(比4)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(比4−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(比4−1)、(比4−2)、(比4−3)及び(比4−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(比4−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
(比較例5)
<感光層用塗工液(比5)の調製>
実施例1において用いたZ型ポリカーボネート樹脂に代えてビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(帝人化成:パンライトK−1300)とした以外は実施例1と全く同様にして感光層用塗工液(比5)を調製した。
<感光体(比5−1)、(比5−2)、(比5−3)、(比5−4)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(比5)を用いた以外は実施例1と全く同様にして0.2mmのアルミニウム板[A1080(住友軽金属社製)]にブレード塗布を行い、それぞれ膜厚が31μm、20μm、15μm、36μmの感光体(比5−1)、(比5−2)、(比5−3)、(比5−4)を作製した。
<感光体(比5−5)の作製>
実施例1において用いた感光層用塗工液(1)に代えて、上記感光層用塗工液(比5)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてこの塗工液をφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に塗布・乾燥して膜厚が31.0μm感光層を形成し感光体(比5−5)を作製した。
〔露光量の評価〕
上記作製した感光体(比5−1)、(比5−2)、(比5−3)及び(比5−4)の静電特性を実施例1と全く同様の条件で行い、それぞれにおける露光後の表面電位が光減衰により10分の1の電位となるのに必要な露光量(μJ/cm2)を測定した。結果を下記表1に示す。
〔画像品質の評価〕
次に、上記で作製した感光体(比5−5)の耐久試験を実施例1と全く同様の条件で行い画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。結果を下記表2に示す。
Figure 2006343715
Figure 2006343715
(実施例8〜実施例14、比較例6〜10)
<感光体(8−5)〜(14−5)、(比6−5)〜(比10−5)の作製>
前記実施例1〜実施例7で調製した感光層用塗工液(1)〜(7)、及び比較例1〜5で調製した感光層用塗工液(比1)〜(比5)を用いて、それぞれ実施例1と全く同様にしてφ30mm、長さ340mmのアルミニウムドラム上に感光層を形成し、実施例の感光体(8−5)〜(14−5)、及び比較例の感光体(比6−5)〜(比10−5)を作製して実装用とした。
各感光体番号と使用感光層用塗工液番号の対応は以下の通りである。
・感光体(8−5):実施例1の感光層用塗工液(1)使用
・感光体(9−5):実施例2の感光層用塗工液(2)使用
・感光体(10−5):実施例3の感光層用塗工液(3)使用
・感光体(11−5):実施例4の感光層用塗工液(4)使用
・感光体(12−5):実施例5の感光層用塗工液(5)使用
・感光体(13−5):実施例4の感光層用塗工液(6)使用
・感光体(14−5):実施例5の感光層用塗工液(7)使用
・感光体(比6−5):比較例1の感光層用塗工液(比1)使用
・感光体(比7−5):比較例1の感光層用塗工液(比2)使用
・感光体(比8−5):比較例1の感光層用塗工液(比3)使用
・感光体(比9−5):比較例1の感光層用塗工液(比4)使用
・感光体(比10−5):比較例1の感光層用塗工液(比5)使用
〔画像品質の評価〕
上記それぞれの感光体を、タンデム機構を有するフルカラー電子写真装置(IPSiO Color8100、リコー社製のパワーパックを交換し正帯電となるよう改造し、さらに書込みに用いるLDの波長を780nmのものに換装した装置)に搭載し、画像濃度が5%となる矩形のパッチと文字の混合画像を通算2万枚印刷する耐久試験を行い、画像品質を評価した。なお、トナーと現像剤はIPSiO Color8100専用のものから極性が逆となるトナーと現像剤に交換し使用した。
また電子写真装置の帯電手段は外部電源を用いて、帯電ローラの印加電圧はAC成分としてピーク間電圧1.9kV、周波数1.35kHzを選択した。DC成分は試験開始時の感光体の帯電電位が+700Vとなるようなバイアスを設定し、試験終了に至るまでこの帯電条件で試験を行なった。また、現像バイアスは+500Vとした。試験環境は、24℃/54%RHであった。
試験開始時(初期)と終了時(2万枚印刷後)において出力された画像品質(画像濃度、地肌汚れの有無など)を評価した。評価結果を下記表3に示す。
Figure 2006343715
表1から、本発明の構成要件を満たす感光体の場合、露光後の表面電位が10分の1の電位となるのに必要な露光量は、電界強度が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において変動が10%以内であり安定した値を示している。一方、本発明の構成要件を満たさない比較例の場合には露光量の変動が大きく比較例2及び比較例3では10分の1に減衰しないものもある。
また、表2及び表3から、本発明の構成要件を満たす実施例では繰返し使用時においても異常画像の見られない極めて高品質な画像が得られることが確認された。本発明の要件を満たしていない比較例は、いずれも地肌汚れ、画像濃度低下が発生し、フルカラーの電子写真装置の場合は色調の変化などの異常画像が発生した。
以上の評価試験の結果、本発明の感光体は、電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層により構成され、繰返し使用においても露光量が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように構成されているため、画像濃度低下や地肌汚れなどの異常画像の発生が防止されて高品質の画像が得られ、これを複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機等に搭載すれば、高速印刷、感光体の小径化、トナー粒子の球形化に対応することができ、繰り返し使用においても終始異常画像の発生がなく、高品質の画像が安定して得られる。
本発明に係る電子写真装置を説明するための概略図である。 本発明に係る電子写真装置を説明するための別の概略図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの構成例を示す概略図である。 本発明に係る電子写真装置の他の例を示す概略図である。 本発明に係る電子写真装置のさらに他の例を示す概略図である。 本発明に係る電子写真装置のさらに別の例を示す概略図である。 本発明に係る単層型構造の感光層を有する感光体の一例を模式的に示す断面図である。 本発明に係る導電性支持体と感光層との間に下引き層を設けた構成の感光体を模式的に示す断面図である。
符号の説明
11 感光体
12 帯電手段
13 露光手段
14 現像手段
15 トナー
16 転写手段
17 クリーニング手段
18 受像媒体
19 定着手段
11Y、11M、11C、11Bk 感光体
12Y、12M、12C、12Bk 帯電手段
13Y、13M、13C、13Bk 露光手段
14Y、14M、14C、14Bk 現像手段
17Y、17M、17C、17Bk クリーニング手段
16Y、16M、16C、16Bk 転写手段
1A 除電手段
1B クリーニング前露光手段
1C 駆動手段
1D 第1の転写手段
1E 第2の転写手段
1F 中間転写体
1G 受像媒体担持体
21 導電性支持体
22 感光層
23 下引き層

Claims (12)

  1. 少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有する感光体と、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を備えた電子写真装置であって、
    前記感光層は、
    該感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを像露光手段の露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように、
    構成されたことを特徴とする電子写真装置。
  2. 前記像露光手段による感光体への静電潜像書き込みを、1200dpi以上の解像度で、且つデジタル画像方式で行うように構成したことを特徴とする請求項1に記載の電子写真装置。
  3. 前記感光層に含まれる電荷輸送材料が、正孔輸送材料と電子輸送材料の両方であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真装置。
  4. 前記正孔輸送材料が、下記一般式(a)で表される化合物であることを特徴とする請求項3に記載の電子写真装置。
    Figure 2006343715

    (式中、R1、R2、R3及びR4は水素元素、置換または無置換の低級アルキル基、置換または無置換のアリール基を表し、Ar1は置換または無置換のアリール基を表し、Ar2は置換または無置換のアリーレン基を表し、Ar1とR1は結合して環を形成してもよく、またnは0または1の整数である。)
  5. 前記一般式(a)で表される化合物が、下記構造式(1)で表される化合物であることを特徴とする請求項4に記載の電子写真装置。
    Figure 2006343715
  6. 前記電子輸送材料が、下記一般式(b)で表される化合物であることを特徴とする請求項3に記載の電子写真装置。
    Figure 2006343715

    (式中、R5、R6は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシクロアルキル基、置換または無置換のアラルキル基からなる群より選ばれる基を表し、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシクロアルキル基、置換または無置換のアラルキル基からなる群より選ばれる基を表す。)
  7. 前記感光層に含まれる電荷発生物質の少なくとも一つがフタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電子写真装置。
  8. 前記感光層にポリカーボネート樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電子写真装置。
  9. 帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を備えた電子写真装置に配備される感光体であって、
    前記感光体は、少なくとも電荷発生材料と電荷輸送材料を含む単層型構造の感光層を有し、該感光層は、その感光層の膜厚をD(μm)、帯電手段により帯電した感光体表面電位をVa〔絶対値〕(V)としたときの電界強度(Va/D)が12(V/μm)以上、50(V/μm)以下の範囲において、表面電位Vaを露光手段の像露光により光減衰して10分の1とする際に必要とされる露光量(μJ/cm2)が常に所定値の10%変動率以内に維持されるように、構成されたことを特徴とする感光体。
  10. 感光体と、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段及び除電手段から選ばれる少なくとも一つの手段を含んで一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在とされたプロセスカートリッジであって、前記感光体が、請求項9に記載の感光体であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  11. 請求項10に記載のプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする電子写真装置。
  12. 感光体上に複数色のカラートナー画像を形成し、該複数のカラートナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせて一次転写を行い、得られた一次転写画像を記録材上に一括して二次転写するように構成した中間転写手段を有する電子写真装置であって、
    前記感光体が、請求項9に記載の感光体であることを特徴とする電子写真装置。
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