JP2008176055A - 電子写真感光体及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体及びこれを用いた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】膜厚測定可能な無機微粒子含有最表面層を備え、干渉縞が発生せず、耐摩耗性が高い、高解像度機に適用可能な電子写真感光体を提供することを課題とする。
【解決手段】導電性支持体が(1)最大高さ(Ry)0.8〜1.4μm、(2)平均山間隔(Sm)5〜30μm、(3)中心平均粗さ(Ra)0.10〜0.15μm、(4)十点平均粗さ(Rz)0.7〜1.3μm、(5)ピークカウント(Pc(−0.2〜0.2μm))60〜100の各条件を満足する表面を有し、かつ支持体上の感光体は、その最表面層に、平均粒子径1nm以上300nm以下の無機微粒子が、式(1)1.0×10-3≦(df×b3)/(dm×a3)≦2.5×10-2(式中、aは平均微粒子間距離(nm)を意味し、bは平均粒子径(nm)を意味し、dfは微粒子の密度(g/cm3)を意味し、dmは最表面層の固形分の平均密度(g/cm3)を意味する)を満足する均一な分散状態であるように含有されてなる電子写真感光体により上記課題を解決する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真感光体及びこれを用いた画像形成装置に関する。更に詳しくは、本発明は、複写機、電子写真方式のプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置、特に1200dpiの高解像度の画像形成装置でも好適に用いられる、導電性支持体に塗布液を塗布して作製される積層型有機電子写真感光体及びこれを用いた画像形成装置に関する。
C.F.Carlsonの発明による電子写真技術は、『(1)感光体の均一な帯電』、『(2)像露光による静電潜像の形成』、『(3)該潜像のトナーによる現像』、『(4)紙への該トナー像の転写(中間に転写体を経由する場合もある)』、『(5)定着による画像形成』、『(6)残留トナーのクリーニング+除電』という6つの基本プロセスから構成されている。この技術は、即時性、高品質かつ保存性の高い画像が得られることから、複写機、各種プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置の分野で広く使われている。
画像形成装置は電子写真感光体(以下、単に感光体とも称する)を備えている。感光体は中空円筒状の導電性支持体の外周面に光導電材料による感光層が形成されている。また、感光体には、無機系と有機系がある。従来は無機系の光導電材料を使用した無機系感光体が主流を占めていた。代表的な無機系感光体としては、アモルファスセレン(a−Se)もしくはアモルファスセレンひ素(a−AsSe)等からなるセレン系感光体、色素増感した酸化亜鉛(ZnO)もしくは硫化カドミウム(CdS)を結着樹脂中に分散した感光体、及びアモルファスシリコン(a−Si)を使用した感光体等がある。しかし無機系感光体の内、セレン系及びCdSを使用した感光体は耐熱性及び保存安定性に問題があり、セレン系及びCdSが、毒性を有するため、感光体の廃棄時に公害の原因となる。ZnOを結着樹脂に分散した感光体は、低感度で、耐久性が低い。無公害性の無機感光体として注目されるa−Si感光体は、高感度、高耐久性等の長所を有する。しかし、その製造にプラズマCVD法を用いるため、製造プロセスに起因する欠点、及び生産性の低さに起因してコストアップする欠点等がある。このように、無機系材料には様々な欠点がある。
他方、有機系感光体は、有機材料自体が多種存在するため、保存安定性がよく、毒性のないものを、その中から適宜選択できる。また、塗工による薄膜形成が容易に低コストで行える。このように、無機系感光体では見られない多くの特徴を有するため、特別な場合を除き、現在では感光体の主流となっている。
このような有機系感光体の構造には、支持体上に電荷発生材料をバインダ樹脂に分散させた層(電荷発生層)と電荷輸送材料をバインダ樹脂に分散させた層(電荷輸送層)をこの順で積み重ねた積層構造や、支持体上に電荷発生材料及び電荷輸送材料の両方をバインダ樹脂に分散させた層を積層した単層構造、支持体上に電荷輸送層と電荷発生層をこの順で積層させた逆二層型構造等、様々な構造が提案されている。中でも支持体上に、感光層として電荷発生層と電荷輸送層をこの順で積層させた機能分離型の感光体は、電子写真特性や耐久性に優れ、材料選択の自由度も高く感光体特性を様々に設計できることから広く実用化されている。
電子写真感光体は前述の6つの電子写真プロセスの内、定着を除く、帯電、露光、現像、転写、クリーニングの5つの動作に関連しており、これら動作は様々な環境下で繰返し実行されることになる。従って感光体には、感度が高いこと、光応答性に優れることに加え、環境安定性、電気的安定性、及び機械的外力に対する耐久性(具体的には感光体の表
面層がクリーニング部材等による摺擦によって摩耗し難いこと、すなわち耐刷性)が求められる。
感光層の耐刷性を向上させるための先行技術としては、感光体の最表面層に保護層を設ける技術(特許文献1)、保護層に潤滑性を付与する技術(特許文献2)、保護層を硬化させる技術(特許文献3)、保護層にフィラー粒子を含有させる技術(特許文献4)が知られている。
これら耐刷性向上のために設けられる保護層の厚さは、感光体の基本機能を阻害しないという観点からは可能な限り薄層化することが望ましい反面、余裕をもった耐刷性という観点からはなるべく厚いほうがよい。そのため保護層は、大きな膜厚変動(膜厚ムラ)のない、できるだけ均一な厚さであることが望まれる。均一な厚さを得るには、所望の厚さに均一に塗布されなければならない。
通常、感光体を構成する各層は、所望の厚さで安定して生産を継続できるように、導電性支持体に各層を塗布形成する過程で精度よく厚さを測定し、測定結果に応じて塗布条件を制御する方法がとられている。そのため、厚さの様々な測定法が提案されている。測定法は、段差計や渦電流式膜厚計等の接触式膜厚測定法と、色彩色差法、光吸収法、光干渉法等の非接触式膜厚測定法とに大別される。この内、比較的操作が容易であり、短時間での測定が可能であるという点から非接触式の光干渉法が多用されている。光干渉法は、層中で多重反射される光の干渉パターンを利用して厚さが測定される。そのため、測定対象となる層は充分な干渉光を得るために透明であることが望ましい。ところが上記フィラー粒子を含有させた保護層は、その中にフィラー粒子(微粒子)が分散されている。特に耐摩耗性向上の点から、フィラー粒子は、保護層の全固形分に対して10wt%以上含まれている。そのため保護層形成用の塗膜も濁った状態になり、透明ではなく、干渉光が層中のフィラー粒子により散乱されてしまい、測定が困難となりがちである。
ところで、機能分離型感光体の最表面層に保護層と同等の耐磨耗性効果を付与することができれば、生産プロセスに余分な工程を含む必要がないため、大きなコストメリットが期待できる。しかし、フィラー粒子を用いて耐刷性向上を図る場合は、最表面層の電荷輸送層にフィラー粒子を分散含有させることになる。前記保護層は数μm〜10μm前後の厚さであるのに対し、電荷輸送層は数10μm以上と厚い。そのため、保護層形成用より、電荷輸送層形成用の塗膜の方が透明性が低く、その結果、測定が一層困難となる。
また、最近の画像形成装置では、露光用光源として、従来の無機系感光体で用いられてきたHe−Neレーザー、Arレーザー、He−Cdレーザー等の短波長のガスレーザーに代わり、コンパクトで低コストな半導体レーザーや、発光ダイオード(通称:LED)が多用されている。これらの光源からは波長700nm以上の長波長の可干渉光が放射されるため、露光時に光が感光層内で完全に吸収されきれないことがある。吸収されなかった光は、導電性支持体にまで到達すると、そこで反射される。この反射光は、感光層と導電性支持体間を多重反射する結果、画像上に干渉縞模様の画像ムラが発生することがよくある。
反射光が、導電性支持体−感光層表面間を多重反射することを防止する方法の一つに、反射光を散乱させる方法が挙げられる。例えば特許文献5では、導電性支持体の表面粗さとして、日本工業規格(JIS)に規定される表面粗さの指標である、最大高さ(Ry)、中心線平均粗さ(Ra)、十点平均粗さ(Rz)、平均山間隔(Sm)、ピークカウント(Pc)を適度に調整することで、干渉縞模様の画像ムラを防止する方法が提案されている。また、特許文献6では、保護層を設けた高耐久性感光体において、導電性支持体表面と保護層表面の両方を適度に粗面化し、支持体側と保護層側の2段階で反射光を散乱さ
せることで、干渉縞模様の画像ムラを防止する方法等が提案されている。
特開昭57−30846号公報 特開平1−23259号公報 特開昭61−72256号公報 特開平1−172970号公報 特開2004−109249号公報 特開平6−138685号公報
上記のように、耐刷性向上を図った感光体や、半導体レーザーやLEDを露光用光源としても干渉縞の発生しない感光体が多数提案されているが未だ十分ではない。
例えば、最表面層にフィラー粒子を含有させた積層型有機感光体は、極めて高い耐摩耗性が期待できる。しかしながら、フィラー粒子含有層の透明性の低さに起因する膜厚測定性の悪さは、均一な塗膜の安定形成を困難なものとしている。また、今後、画像形成装置の更なる高解像度化が進めば、光源のスポット径も小さくなる。そうなると、感光体露光時の入射光が、電荷発生層に到達するまでにフィラー含有層中の微粒子により散乱されることで、スポット径がぼけて広がり、解像度が低下することも懸念される。
保護層表面と導電性支持体表面の両方を粗面化する干渉縞防止法等では、今後の高解像度化によりトナー粒子径が更に小さくなるため、保護層表面でトナーが目詰まりすることで、クリーニング不良が発生する可能性がある。
このように画像形成装置の高解像度化に伴い、それまで問題とならなかったことが不具合発生の原因となっており、この課題は従来技術では解決しきれなくなっている。
本発明は、以上のような課題を打開すべく開発されたものであり、積層型有機電子写真感光体において、導電性支持体の表面粗度を調整すると共に、感光体の最表面層に分散含有させる無機微粒子の平均粒子径を最適化し、無機微粒子の分散状態を加味した数式を満足させることで、耐刷性の優れた、干渉縞模様の画像ムラの発生のない、露光スポット径の小さい高解像度機にも対応可能な積層型有機電子写真感光体を提供する。
かくして本発明によれば、導電性支持体上に少なくとも電荷発生層と電荷輸送層をこの順で設けた、露光に可干渉光を用いる、積層型有機電子写真感光体においておいて、前記導電性支持体が
(1)最大高さ(Ry)0.8〜1.4μm、
(2)平均山間隔(Sm)5〜30μm、
(3)中心平均粗さ(Ra)0.10〜0.15μm、
(4)十点平均粗さ(Rz)0.7〜1.3μm、
(5)ピークカウント(Pc(−0.2〜0.2μm))60〜100
の各条件を満足する表面を有し、かつ感光体は、その最表面層において、平均粒子径1nm以上300nm以下の無機微粒子が、下記式(1)
1.0×10-3≦(df×b3)/(dm×a3)≦2.5×10-2 (1)
(式中、aは平均微粒子間距離(nm)を意味し、bは平均粒子径(nm)を意味し、dfは微粒子の密度(g/cm3)を意味し、dmは最表面層の固形分の平均密度(g/cm3)を意味する)
を満足する状態で均一に分散していることを特徴とする積層型有機電子写真感光体が提供される。
また、本発明によれば、積層型有機電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面に1
200dpi以上の画素密度で像露光して静電潜像を形成しうる露光装置とを備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、特定範囲の表面粗さをもつ導電性支持体を用いると共に、その上に形成される感光層の最表面層に、特定範囲の平均粒子径をもつ無機微粒子を、層中での無機微粒子の分散状態を加味した式(1)を満足するように分散含有させている。これにより、無機微粒子の含有に伴う塗布液及び塗膜の濁りが抑えられる。その結果、塗膜の厚さの測定が可能となるので、高い耐刷性を持つ、干渉縞の発生しない最表面層を有する積層型有機電子写真感光体を提供できる。
また、無機微粒子がシリカからなることで、最表面層形成用の塗膜に著しい膜の濁りや色の変化が発生しないので、透明性の高い塗膜を形成できる。そのため、塗膜の厚さを良好に測定できるので、生産工程で膜厚を容易に制御できる。また、シリカは電気特性への悪影響も少なく、充分に耐摩耗性を向上できる。
また、感光体の最表面層に一般式[1]で示される窒素含有化合物を含有している。この窒素含有化合物は電荷輸送物質であり、電子写真プロセス中で発生するオゾン、NOx等の活性ガスに対して高い耐性をもっている。このため、最表面層に電荷輸送機能を付加するために本化合物を用いることにより、繰り返し使用後においても、画像劣化のない安定した感光体を形成することが可能となる。
電子写真感光体はほぼ密閉に近い状態で繰り返し稼働されるので、プロセス中で発生するオゾン、NOx等の活性ガスにさらされ、画像欠陥が発生しやすい。そのため、感光体の最表面層に酸化防止剤を含有させることで安定して画像劣化を抑制し、良好な画質が得られる。また、上記電荷輸送物質と併用することで、更に良好な画質が得られる。
無機微粒子を分散含有させる最表面層としては、保護層と電荷輸送層の場合がある。どちらも耐摩耗性の向上を目的としているが、余裕をもった耐磨耗性が得られ、及び生産設備に余分な工程が不要であるという点で後者が有利である。また、電荷輸送層は膜厚が数10μmと、保護層のそれより大きいので、無機微粒子を分散含有させると透明性も失われがちになる。しかし、特定の平均粒子径範囲の無機微粒子を上記式(1)を満足するように分散含有させることにより、膜厚が数10μmの電荷輸送層の場合でも、その透明性を殆ど失うことがない。その結果、膜厚測定性も良好で、生産工程における膜厚制御も容易である。
また、本発明の画像形成装置によれば、画素密度が1200dpi以上であっても、干渉縞も発生しない高解像度の画像が得られる。
以下、本発明を詳細に説明する。
図1(b)は、本発明の第1の実施の形態である電子写真感光体10の構成を簡略化して示す部分断面図である。本実施の形態の電子写真感光体10は、導電性材料からなる円筒状の導電性基体11(図1(a))と、導電性支持体11の外周面上に形成される下引き層(中間層)12と、下引き層12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13と、電荷発生層13の上に更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14とを含む。下引き層12と電荷発生層13と電荷輸送層14とは、感光層15を構成する。すなわち、感光体10は、積層型感光体である。
導電性基体11は、感光体1の電極としての役割を果たすとともに、他の各層12、13、14の支持部材としても機能する。なお導電性基体11の形状は、図1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、シート状又は無端ベルト状等であってもよい。
導電性基体11を構成する導電性材料としては、例えばアルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、チタン等の金属単体、アルミニウム合金、ステンレス鋼等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等の高分子材料、硬質紙又はガラス等の表面に、金属(アルミニウム、金、銀、銅、亜鉛、ニッケル、チタン)箔をラミネートしたもの、金属(アルミニウム、金、銀、銅、亜鉛、ニッケル、チタン)材料を蒸着したもの、又は導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウム等の導電性化合物の層を蒸着もしくは塗布したもの等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11は、その外周面16の表面粗さが下記条件を満足している。
すなわち、JIS B0601−1994に規定される最大高さRy、中心線平均粗さRa、十点平均粗さRz、及び平均山間隔Smが、
(1)Ry=0.8〜1.4μm、
(2)Ra=0.10〜0.15μm、
(3)Rz=0.7〜1.3μm、
(4)Sm=5〜30μm
の範囲であり、SAE J911−1986に規定されるパラメータPPIに準ずるピークカウントPcが
(5)Pc(−0.2〜0.2μm))=60〜100
の条件である。
導電性支持体11の表面を前述の表面粗さに仕上げる方法としては、切削法、ホーニング法、エッチング法、剛体球落下/衝撃法、凹凸形状円筒体圧接法、研削法、レーザー照射法、高圧水噴射法等の機械的に粗面化する方法、又は陽極酸化法、ベーマイト処理法、加熱酸化処理法等の酸化処理によって粗面化する方法がある。これら方法は、いずれが用いられてもよい。本願発明の導電性支持体表面を得るには、例えば、機械的切削加工にて、バイトの切刃形状、種類の選択、バイトの送り速度、潤滑剤の種類等を適宣選択することによって、上記条件を満足する表面粗さを得ることができる。
次に、図2〜4を参照しながら導電性支持体の表面粗さの指標の内容を説明する
『最大高さRy』は0.8μm以上1.4μm以下である。Ryは、表面粗さの測定結果を表す断面曲線からその平均線mの延びる方向に基準長さLだけ抜き取った部分における最大高さを有する山の高さと最大深さを有する谷の深さとの和である(図2参照)。ここで高さ及び深さは、前記平均線mに対して直交する方向の距離である。Ryが0.8μm未満であると、導電性支持体表面16からの反射光による干渉縞が発生することがある。他方、1.4μmよりも大きいと、導電性支持体表面(外周面)16の粗大な部分が感光層15内へのキャリア注入部として作用してしまい、画像形成時の黒地部に白点、もしくは白地部に黒点の発生する原因となる。より好ましい、Ryは0.9μm以上1.2μm以下である。
『中心線平均粗さRa』は0.10μm以上0.15μm以下である。Raは、平均線mをX軸、平均線mに直交する方向の軸をY軸とし、粗さ曲線yをy=f(x)で表した時、次式(2)で与えられる。
Figure 2008176055
Raは0.10μm未満であると干渉縞の発生率が大きくなり、0.15μmよりも大きいと、光干渉法による膜厚測定が困難になる。より好ましい、Raは0.11μm以上0.13μm以下である。
『十点平均粗さRz』は0.7μm以上1.3μm以下である。Rzは、基準長さL内における最も高い山から5番目の高さの山までの高さの絶対値の平均と、基準長さL内における最も深い谷から5番目の深さの谷までの深さの絶対値の平均との和である(図3参照)。前述のRyでは、測定範囲内に局所的な傷や凹部等が存在すると、それらをRyとして抽出し、本来の表面粗さとは異なった結果を示すことがある。しかしながら、Rzは複数の山、谷の平均値を採るので、本来の表面粗さと大きく異なることなく結果を得ることができる。Rzは0.7μm未満であると干渉縞が発生しまう。他方、1.3μmよりも大きいと画像形成時の黒地部に白点、又は白地部に黒点が発生する原因となる。より好ましい、Rzは0.9μm以上1.2μm以下である。
『平均山間隔Sm』は5μm以上30μm以下である。Smは、平均線mの延びる方向における1つの山の距離と、その山に隣り合う一つの谷の距離との和によって与えられる区間長さSmiの平均値であり、基準長さL内の区間がn個である時、次式(3)によって与えられる。
Figure 2008176055
Smは導電性支持体11と感光層15との密着性、及び干渉縞の発生感受性と相関があり、5μm未満でも30μmより大きくても干渉縞が発生し易くなる。より好ましい、Smは10μm以上20μm以下である。
『ピークカウントPc』は60以上100以下である。Pcは米国自動車技術者会規格SAEJ911−1986に規定されるパラメータPPIに準ずる表面粗さの指標である。Pcは、粗さ曲線の平均線mから山、及び谷の両方向に予め定める基準レベルHを設け、粗さ曲線が、1度、谷側に設けられた基準レベルHを超えた後、山側に設けられた基準レベルHを超えた時、1カウントとする。Pcは基準長さL内にカウントの累積値である(図4参照)。Pcは、山側に設けられる基準レベルを0.2μm、谷側に設けられる基準レベルを−0.2μm、基準長さLを4mmとしてカウントする。また、Pcは光が反射する際における散乱の多い少ないに関係する指標でもある。Pc測定時における基準レベルHを、例えば中心線平均粗さRaよりも大きくし、Pcの範囲を限定することによって、Raよりも大きい凹凸を有する山の数を限定することができる。Pcは60未満で大きい凹凸を有する山の数が少ない時には画像形成に際して干渉縞が発生する。他方、100を超えて大きい凹凸を有する山の数が多い時には、光の乱反射が多くなるので画像形成に際して干渉縞発生の恐れはないが、膜厚測定時に充分な干渉光を得ることができなくなるため、精度よく膜厚測定ができなくなる。より好ましい、Pcは70以上90以下である。
(電荷発生層)
電荷発生層13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。主成分とは、その成分がその主たる機能を発現できる量を含有することを意味する。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、トリスアゾ系顔料等のアゾ系顔料、インジゴ又はチオインジゴ等のインジゴ系顔料、ペリレンイミド又はペリレン酸無水物等のペリレン系顔料、アントラキノン又はピレンキノン等の多環キノン系顔料、金属フタロシアニン又は無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、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、ビクトリアブルー等に代表されるトリフェニルメタン系色素、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、フラペオシン等に代表されるアクリジン系色素、メチレンブルー、メチレングリーン等に代表されるチアジン系色素、カプリブルー又はメルドラブルー等に代表されるオキサジン系色素、スクアリリウム色素、ピリリウム塩類及びチオピリリウム塩類、チオインジゴ系色素、ビスベンゾイミダゾール系色素、キナクリドン系色素、キノリン系色素、レーキ系色素、アゾレーキ系色素、ジオキサジン系色素、アズレニウム系色素、トリアリルメタン系色素、キサンテン系色素、シアニン系色素、トリフェニルメタン系色素等の種々の有機顔料及び染料を挙げることができる。これらの電荷発生物質は、1種を単独で又は2種以上を組合わせて使用できる。
電荷発生層13の形成方法としては、電荷発生物質を中間層12上に真空蒸着する方法、又は溶剤中に電荷発生物質を分散して得られる電荷発生層形成用塗布液を、中間層12上に塗布する方法等が挙げられる。後者の方法には、導電性支持体11の形状がシート状の場合には、ベーカーアプリケート法、バーコート法、キャスティング法、スピンコート法等、ドラム状の場合にはスプレー法、垂直型リング法、浸漬塗工法等がある。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公知の方法によって分散することで得られた塗布液を中間層12上に塗布する方法が好ましい。
バインダ樹脂には、例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、ポリビニルホルマール樹脂等の樹脂、及び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等からなる群から選ばれる1種が単独で、又は2種以上が混合されて使用される。共重合体樹脂の具体例としては、例えば塩化ビニル-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、アクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂等の絶縁性樹脂等を挙げることができる。バインダ樹脂は、前述のものに限定されることなく、一般に用いられる公知の樹脂をバインダ樹脂として使用することができる。
溶剤には、例えばテトラクロロプロパン又はジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、アセトン、イソホロン、メチルエチルケトン、アセトフェノン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、安息香酸メチル、酢酸ブチル等のエステル類、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジベンジルエーテル、1,2−ジメトキシエタン又はジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジフェニルメタン、ジメトキシベンゼン、ジクロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジフェニルスルフィド等の含イオウ溶剤、ヘキサフロオロイソプロパノール等のフッ素系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド又はN,N−ジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶剤等が用いられる。また、これらの溶剤を2種以上混合した溶剤を用いることもできる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。
電荷発生物質とバインダ樹脂との混合比率は、電荷発生層13全体の重量を100%と
すると、電荷発生物質が10wt%〜200wt%の範囲にあることが好ましい。電荷発生物質が10wt%未満では感度不足となる場合があるの好ましくない。他方、電荷発生物質が200wt%を超えると電荷発生層13の膜強度が低下する。加えて、電荷発生物質の分散性が低下して、その粗大粒子が増大し、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷が減少することがある。この減少により、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『黒ポチ』と呼ばれる画像かぶりが多く発生する場合があるので好ましくない。より好ましい混合比率は、50〜150wt%である。
バインダ樹脂溶液中に電荷発生物質を分散させる前処理として、電荷発生物質を粉砕機によって予め粉砕処理してもよい。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、超音波分散機等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場合、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、サンドミル等を挙げることができる。このときの分散条件としては、用いる容器及び分散機を構成する部材の摩耗等による不純物の混入が起こらないように最適な条件を選択することが望ましい。
更に電荷発生層13には、必要に応じてホール輸送材料、電子輸送材料、酸化防止剤、分散安定剤、増感剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。これにより、層の電気特性が向上すると共に、塗布液の保存安定性も高めることが可能となる。また、電子写真感光体を繰返し使用した際の疲労劣化を軽減し、耐久性を向上できる。
電荷発生層13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1.0μm以下である。電荷発生層13の膜厚が0.05μm未満であると、光吸収の効率が低下し、電荷発生量の不足から感度が悪化することがあるので好ましくない。電荷発生層13の膜厚が5μmを超えると、電荷発生層13内部での過剰な電荷移動が感光体表面の電荷を消去していく過程が強く現れ、帯電性が低下することがあるので好ましくない。
(電荷輸送層)
電荷輸送層14は、電荷発生物質で発生した電荷を受入れ、輸送する能力を有する電荷輸送物質をバインダ樹脂中に含有させることによって得られる。電荷輸送物質としては、ホール輸送物質及び電子輸送物質を用いることができる。ホール輸送物質としては、カルバゾール誘導体、ピレン誘導体、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、エナミン誘導体、ベンジジン誘導体等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又は側鎖に有するポリマーとしては、例えばポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリ−1−ビニルピレン、エチルカルバゾール−ホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルメタンポリマー、ポリ−9−ビニルアントラセン等又はポリシラン等が挙げられる。
電子輸送物質としては、例えばベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、キサントン誘導体、フェナントラキノン誘導体、無水フタル酸誘導体、ジフェノキノン誘導体等の有機化合物が挙げられる。
電荷輸送物質は、ここに挙げたものに限定されるものではなく、その使用に際しては単独又は2種以上を混合して用いることができる。特に、電荷輸送物質として、電子写真プロセス中で発生するオゾン、NOx等の活性ガスに対して耐性のある下記一般式[1]で示される化合物
Figure 2008176055
(式中、R1とR2は、互いに同一か又は異なってもよい炭素数1〜4のアルキル基を表すか、又はR1とR2は互いに結合して窒素原子を含む複素環基を形成してもよく、nは1〜4の整数を表し、Arはブタジエン基を有する芳香環基を表す)を用いることにより、繰り返し使用後においても、画像劣化の少ない安定した感光体を形成することが可能となる。
電荷輸送層14のバインダ樹脂は、電荷輸送物質との相溶性に優れるものが好ましい。具体例としては、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等のビニル重合体樹脂及びそれらの共重合体樹脂、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、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、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、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等の樹脂類が挙げられる。また、これらの樹脂を部分的に架橋させた熱硬化性樹脂を使用してもよい。これらの樹脂は単独で使用してもよく、また2種以上の混合物を使用してもよい。前述した樹脂の中でも、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又はポリフェニレンオキサイド樹脂は、体積抵抗値が1013Ω以上であって電気絶縁性に優れ、また成膜性及び電気特性等にも優れているので、これらをバインダ樹脂に用いることが特に好ましい。
電荷輸送物質(A)とバインダ樹脂(B)との比率(A/B)は、重量比で10/12〜10/30であることが好ましい。比率(A/B)が10/30未満、すなわちバインダ樹脂の比率が高くなると、現状の電荷輸送物質の電荷輸送能では、充分な応答性が得られなくなることがあるので好ましくない。また、比率(A/B)が10/12を超え、バインダ樹脂の比率が低くなると、耐刷性が低下し、感光層の摩耗量が増加することがあるので好ましくない。より好ましい比率は、10/15〜10/18である。
電荷輸送層14には、成膜性、可撓性及び表面平滑性を向上させるために、必要に応じて、可塑剤又はレベリング剤等の添加剤を混合してもよい。可塑剤としては、例えばビフェニル、塩化ビフェニル、ベンゾフェノン、o−ターフェニル、二塩基酸エステル(例えば、フタル酸エステル)、脂肪酸エステル、リン酸エステル、各種フルオロ炭化水素、塩素化パラフィン、エポキシ型可塑剤等を挙げることができる。表面改質剤としては、シリコーンオイルのようなシリコーン系レベリング剤、フッ素樹脂系レベリング剤等が挙げられる。
また電荷輸送層14には、必要に応じて他の添加剤として酸化防止剤及び増感剤を添加してもよい。これら剤を含むことによって、電位特性を向上でき、塗布液の保存安定性を高めることができる。また、電子写真感光体を繰返し使用した際の疲労劣化を軽減できるので、耐久性を向上できる。酸化防止剤には、ヒンダードフェノール誘導体又はヒンダー
ドアミン誘導体が好適に用いられる。ヒンダードフェノール誘導体は、電荷輸送物質に対して0.1wt%以上50wt%以下の範囲で使用されることが好ましい。ヒンダードアミン誘導体は、電荷輸送物質に対して0.1wt%以上50wt%以下の範囲で使用されることが好ましい。また、ヒンダードフェノール誘導体とヒンダードアミン誘導体との混合物を使用してもよい。この場合、ヒンダードフェノール誘導体及びヒンダードアミン誘導体の合計量が、電荷輸送物質に対して0.1wt%以上50wt%以下の範囲にあることが好ましい。ヒンダードフェノール誘導体の使用量、ヒンダードアミン誘導体の使用量、又はヒンダードフェノール誘導体及びヒンダードアミン誘導体の合計量が、電荷輸送物質に対して0.1wt%未満であると、塗布液の保存安定性の向上及び電子写真感光体の耐久性の向上に充分な効果を発現できないことがあるので好ましくない。また50wt%を超えると感度特性に悪影響を及ぼすことがあるので好ましくない。
電荷輸送層14は、適当な溶剤中に電荷輸送物質及び前記バインダ樹脂、ならびに必要に応じて前述の添加剤を溶解又は分散させて電荷輸送層形成用塗布液を調製し、塗布液を電荷発生層13上に塗布することによって形成できる。塗布方法としては、前述の電荷発生層13の形成時と同様、支持体の形状がシート状の場合にはベーカーアプリケート法、バーコート法、キャスティング法、スピンコート法等、ドラム状の場合にはスプレー法、垂直型リング法、浸漬塗工法等が挙げられる。
塗布液の調整に用いられる溶剤には、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジフェニルメタン、ジメトキシベンゼン、モノクロルベンゼン、ジクロルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン又はジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、THF、ジオキサン、ジベンジルエーテル、ジメトキシメチルエーテル等のエーテル類、シクロヘキサノン、アセトフェノン、イソホロン等のケトン類、安息香酸メチル又は酢酸エチル等のエステル類、ジフェニルスルフィド等の含イオウ溶剤、ヘキサフロオロイソプロパノール等のフッ素系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤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、アセトニトリル又はメチルエチルケトン等の溶剤を更に加えて使用できる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。
電荷輸送層の膜厚は、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。電荷輸送層の膜厚が5μm未満であると、電子写真感光体表面の帯電保持能が低下することがあるので好ましくない。他方、電荷輸送層の膜厚が50μmを超えると、電子写真感光体の解像度が低下することがあるので好ましくない。
本発明では、電子写真感光体の最表面層に無機微粒子を分散含有させて耐刷性の向上を図っている。例えば、電荷輸送層14が最表面層となる時には、電荷輸送層14内に無機微粒子が分散される。微粒子には、大別して、有機系微粒子と、金属酸化物を中心とする無機系微粒子がある。一般に、感光体表面の濡れ性を制御し、異物等の付着を抑制する目的にはフッ素系材料を中心とする有機系微粒子が用いられ、機械的摺擦に対する耐久性向上を目的には無機系微粒子が用いられる。本発明においては、後者を用いて感光体を形成する。無機微粒子の特徴としては、材料としての硬度が高く、バインダ樹脂に分散しやすいという点が挙げられる。
無機微粒子は、溶剤に溶解できる添加剤とは異なり、溶剤に分散させるため、無機微粒子の分散性制御という新たな特性への影響因子が付与される。そのため、無機微粒子の添加量のみによって、単純に得られた最表面層の特性が規定されるものではない。例えば、特開平1−205171号公報には無機微粒子含む保護層としての最表面層の全固形分に
対して0.1wt%〜10wt%程度の添加により、耐刷性が向上すると記載されている。しかし、同じ添加量であっても、フィラー粒子の凝集程度により分散状態が全く異なることがある。例えば、大きな凝集体が発生しているような塗膜であれば、凝集体が発生していない塗膜より、感光体ドラムとしての耐摩耗性が低下することになる。そのため、量のみの観点の単純な添加ではなく、均一な分散状態であり下記(1)式で規定される範囲であれば、良好な耐刷性と、膜厚測定性とを両立できることを発明者等は見い出している。
1.0×10-3≦(df×b3)/(dm×a3)≦2.5×10-2 (1)
上記式中、aは平均微粒子間距離(nm)、bは平均微粒子径(nm)、dfは微粒子の密度(g/cm3)、dmは最表面層の固形分の平均密度(g/cm3)を意味する。なお、a、b、df及びdm以下の方法により測定できる。
また、aは正確にはTEMによる断面観察により測定することが好ましいが、均一な分散状態が確認できていれば微粒子の添加量と媒体である塗膜の体積より計算値として求めてもよい。
bは、正確にはSEM観察により求めることができるが、市販の微粒子であればカタログ値より引用してもよい。
dfは、作製前の微粒子の体積と重量を測定して計算、又は市販品であればカタログ値を引用してもよい。
dmは、塗膜の体積と重量を測定して計算して求める。
ここで最表面層の固形分とは、塗布液を塗布し溶媒を乾燥して固化した電荷輸送層の塗膜のことである。
均一な分散状態とは、塗布液中の図5中◆のような1次粒子径に近い状態が塗膜として固化した後も固定化され、塗膜中の微粒子の平均粒子径が作製前の原材料の微粒子の1次粒子径にほぼ等しい状態を言う。すなわち、本式においては、均質な固形媒質中に、真球かつ粒度分布のない微粒子を仮定し、この粒子が上記媒質中に均一分散されていることとする。すなわち、微粒子の添加量・粒子径・密度、及び媒質の密度(正確には微粒子を含む固形分全体の密度)が決まれば、a:平均微粒子間距離が決まる。得られた値aを、式(1)に代入することで、微粒子が式(1)を満たすか否か判定できる。
言い換えると、式(1)は、微粒子が均一に"分布"していることが前提となる。そのため、本発明では、塗液/塗膜中での微粒子の分散が均一であり、かつ、上式(1)を満たすように、微粒子の添加濃度が規定されている。
ここで、aは、層中での光散乱、塗膜の透明性及び電気的キャリアへの弊害をできるだけ少なくするために小さいことが好ましい。具体的には、平均粒子径は1nm以上300nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以上100nm以下である。平均粒子径が300nmを超えると耐刷性は向上する方向であるが、塗膜の透明性は失われることがある。よって、膜厚測定性が悪くなり安定生産が困難となることがあるので好ましくない。他方、1nm未満では、塗膜の透明性は良好であるものの耐刷性向上効果が低下することがあるので好ましくない。
bの範囲は5〜100nmであることが好ましく、5〜20nmであることがより好ましい。dfの範囲は1.5〜7g/cm3であることが好ましく、1.5〜3g/cm3であることがより好ましい。dmの範囲は1〜2g/cm3であることが好ましく、1〜1.5g/cm3であることがより好ましい。
式(1)の下限を下回ると、微粒子を添加しても充分な耐刷性を得ることができない。上限を超えると、耐刷性は向上する方向であるが、塗膜が濁って透明性が失われるため膜厚測定が困難となり、安定生産が継続できなくなる。また、上限を超えた微粒子を含む感
光体を高解像度機に搭載した際に、露光スポットの径がボケるため解像度の低下にも繋がる。
無機微粒子の種類としては、酸化珪素(シリカ)、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム(アルミナ)等の酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化化合物等が挙げられる。これらの無機微粒子は、分散性向上、表面性改質等の理由から無機物、有機物で表面処理されてもよい。一般に撥水性処理としては、シランカップリング剤での処理、フッ素系シランカップリング剤での処理、高級脂肪酸処理もしくは高分子材料等との共重合処理、無機物処理としては表面へのアルミナ、ジルコニア、酸化スズ、シリカ処理等が挙げられる。これらの中でも、最表面層中での光散乱、塗膜の透明性を考慮した結果、媒質の屈折率との差異の小さい酸化珪素(シリカ)がより好適である。
無機微粒子を上記式(1)を満足するように含有させるには、均一な粒子分散状態を形成することが好ましい。そのために、塗布液に、一般に分散処理を施して使用する。分散方法としては、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、ペイントシェーカ等による一般的な方法を使用することができる。そして、優れた特性を引き出すためには、分散液中あるいは塗膜形成後の分散状態を把握する必要がある。
図5では、同一塗液処方(ポリカーボネート樹脂であるGH503:出光興産製とTS2040:帝人化成製をそれぞれ1.55g及びシリカ(TS−610:キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ製:一次粒子径17μm)3.1gをテトラヒドロフラン55.9gに混合)にて2種類の分散を実施した場合、分散処理後の塗液中での粒度分布状態の違いが比較されている。図5中◆はボールミルにて5時間分散処理して得られた電荷輸送層用一次分散塗布液中のシリカ粒子の粒度分布を、□はペイントシェーカにて5時間分散処理して得られた塗布液中のシリカ粒子の粒度分布を示す。◆は、1次粒子径に近い状態まで安定に分散されており、他方□は、ミクロンオーダーの凝集体が形成されていることがわかる。□は再凝集による凝集体が形成されていることを示していることは確かであるが、この状態が得られる詳細な原因は解明されていない。図5のような凝集状態の変化は、最終塗膜の電気特性や表面の均一性等に直接対応し、分散液中での均一かつ1次粒子径に近い分散体の形成が、塗膜中でも反映される。そのため、◆の分散手法は、結果として耐久性に優れた最表面層が形成できるため好ましい。
上記では未凝集の微粒子の好適な例を挙げたが、式(1)を満たすならば、微粒子の凝集体を使用してもよい。凝集体の場合、式(1)のa、b、df中の「微粒子」は「凝集体」と読み替えるものとする。また、上記ではペイントシェーカによる分散処理は、凝集体が形成される条件で行っているが、条件を変更することにより、一次粒子径に近い状態に分散させることも可能である。
なお、上記塗布液中の微粒子の分散状態は、例えば光散乱式粒度分布測定装置等を用いて評価できる。
無機微粒子を分散含有した場合の電荷輸送層14の形成方法は、前述の電荷発生層13や、無機微粒子を分散含有させない時の電荷輸送層14の形成時と同様、支持体の形状がシート状の場合にはベーカーアプリケート法、バーコート法、キャスティング法、スピンコート法等、ドラム状の場合にはスプレー法、垂直型リング法、浸漬塗工法等が挙げられる。例えば、適当な溶剤中に、無機微粒子、バインダ樹脂、ならびに必要な場合には前述の添加剤を混合させ、上記分散法のいずれかで分散処理を施して一次分散液を得る。更に電荷輸送物質、バインダ樹脂、添加剤等を溶剤と共に一次分散液に追加し、溶解、二次分散させて無機微粒子を含有した電荷輸送層用塗布液を調製する。得られた塗布液を電荷発生層13上に塗布することによって電荷輸送層14を形成できる。
また、図1には示していないが、感光層の最外層として、電荷輸送層上に保護層を設けてもよい。この場合、保護層が感光体の最表面層となるので、保護層に無機微粒子が分散含有される。
保護層に分散含有される無機微粒子の種類、平均粒子径、添加条件は、前記電荷輸送層14の場合と同様である。保護層の形成方法としては、例えば、無機微粒子を、バインダ樹脂を含む分散溶剤に、粉砕した後、もしくはそのまま分散し、分散液を電荷輸送層上に塗布する方法が挙げられる。
保護層に使用される樹脂としてはABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン-ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、AS樹脂、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等が挙げられる。
分散溶剤としては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、エチルセロソルブ等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族類、クロロベンゼン、ジクロルメタン等のハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類が使用される。
分散は、電荷輸送層14の場合と同様の各種の分散方法により行うことができる。
また保護層中には、ホールあるいは電子を効率よく輸送することを目的に、前述した電荷輸送物質であるホール輸送物質あるいは電子輸送物質を添加してもよい。また、帯電性の向上等を目的に、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、ヒンダードアミンとヒンダードフェノールに由来する構造が同一分子中に存在する化合物等を添加することもできる。更に、可塑剤及び/又はレベリング剤を添加してもよい。可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等一般の樹脂の可塑剤として使用されているものを用いることができ、その使用量は、結着樹脂に対して0〜30wt%程度が適当である。レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマー、又はオリゴマーが使用され、その使用量は結着樹脂に対して、0〜1wt%が適当である。
また、保護層を少なくとも硬化型樹脂からなる層で構成するには、材料の分野で公知である種々の架橋反応、例えばラジカル重合、イオン重合、熱重合、光重合、放射線重合等を用いることができる。また、表面エネルギーの低い硬化した保護層を実現させるために、公知の方法でシリコーン構造、パーフルオロアルキル構造、長鎖アルキル構造等を有する材料を架橋反応させてもよい。
前述のように保護層に電荷輸送機能を併せて持たせるために、電荷輸送機能を有する物質又は高分子型電荷輸送物質を架橋反応させてもよい。例えば架橋性オルガノポリシロキサン樹脂と、それに結合可能でかつ電荷輸送性を有する構造単位を含む化合物とを混ぜて硬化することで、ポリシロキサン樹脂とすれば、優れた耐久性と電気特性とを実現できる。
また、電子写真感光体10には導電性支持体11と電荷発生層13との間に、中間層(下引き層)12が設けられてもよい。中間層12がない場合、導電性支持体11から電荷
発生層13、そして電荷輸送層14(なお、本明細書では電荷発生層13と電荷輸送層14とを総称して便宜上、光導電層と呼ぶ)へと電荷が注入される。そのため、光導電層の帯電電位が低下するので、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷が減少することがある。その結果、画像にカブリ等の画像欠陥が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、露光によって表面電荷が減少した部分にトナー画像が形成されることがある。そのため、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することによる微小な黒点が発生することがある。この黒点は『黒ポチ』と呼ばれる画像かぶりを意味する。この画像かぶりは、著しい画質不良を生じさせる。すなわち、導電性支持体11又は光導電層の欠陥に起因して、それらの微小な領域で帯電性が低下することで、黒ポチのような画像かぶりが発生し、その結果、著しい画像欠陥を生じることがある。
しかしながら、中間層12を設けることによって、導電性支持体11から光導電層へ電荷が注入することを抑制できる。そのため、光導電層の帯電性の低下を防ぎ、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷の減少を抑え、画像かぶり等の欠陥の発生を防止できる。また中間層12は導電性支持体11表面の欠陥を被覆して、感光体の表面をより均一にできる。そのため、光導電層の成膜性を高めることができる。また、中間層12は、光導電層の導電性支持体11からの剥離を抑え、導電性支持体11と光導電層との接着性を向上できる。
中間層12には、各種樹脂材料からなる樹脂層又はアルマイト層等が用いられる。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、ポリカーボネート樹脂、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、ポリアリレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、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、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロース等を挙げることができる。
中間層12は金属酸化物粒子を含有してもよい。この粒子を含有させることによって、中間層12の体積抵抗値を調節し、導電性支持体11から光導電層への電荷の注入を更に抑制できる。加えて、各種環境下において電子写真感光体の電気特性の安定性を維持できる。
金属酸化物粒子としては、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化スズ等の粒子を挙げることができる。金属酸化物粒子を含有させた中間層は、例えば、前述の樹脂溶液中に、粒子を分散させて中間層形成用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体上に塗布することによって形成できる。粒子径は、0.02〜0.5μmの範囲であることが好ましい。
樹脂溶液の溶剤には、前述の有機溶剤の他に、水、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、メチルカルビトール、ブチルカルビトール等のグライム系溶剤等も用いられる。また、これらの溶剤を2種以上混合してもよい。
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、振動ミル又は超音波分散機等の般的な方法が挙げられる。
中間層形成用塗布液中の樹脂及び金属酸化物粒子の合計含有量Cは、中間層形成用塗布液に使用されている溶剤の含有量Dに対し、C/Dが重量比で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。また樹脂と金属酸化物との比率(樹脂/金属酸化物)は重量比で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。
中間層の膜厚は、0.01μm以上20μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以上10μm以下である。中間層の膜厚が0.01μmより薄いと、実質的に中間層として機能し難くなり、導電性支持体の欠陥を被覆して均一な表面性を得ることが困難となり、導電性支持体から光導電層への電荷の注入も防止し難くなるので、光導電層の帯電性の低下が生じることがあるため好ましくない。他方、中間層の膜厚が20μmよりも厚いと、中間層を均一に形成することが困難になり、また感度特性も低下することがあるので好ましくない。
(感光体の製造方法)
感光体の製造方法としては、好ましくは電荷発生層13、電荷輸送層14、中間層12等、各層の形成毎に乾燥工程が含まれることが好ましい。感光体の乾燥温度としては、約50℃〜約140℃が適当であり、特に約80℃〜約130℃の範囲が好ましい。感光体の乾燥温度が約50℃未満では乾燥時間が長くなる又は溶剤が充分に蒸発せず感光層中に残るため好ましくない。また、乾燥温度が約140℃を越えると、繰返し使用時の電気的特性が悪くなり、感光体を使用して得られる画像が劣化することがあるため好ましくない。
(画像形成装置)
次に、図6は本発明の画像形成装置80の一例を簡略化して示す概略断面図である。この画像形成装置80は、前述した本発明の電子写真感光体を備えている。図6を参照して画像形成装置80を説明する。なお、本発明の画像形成装置は、以下の記載内容に限定されるものではない。
画像形成装置80は、前述した電子写真感光体81が、図示しない装置本体に回転自在に支持されており、電子写真感光体81を回転軸線82まわりに矢符83向に回転駆動させる図示しない駆動手段を備える。駆動手段は、例えば電動機と減速歯車とを含んで構成される。この手段の駆動力を電子写真感光体81の芯体を構成する導電性支持体に伝えることによって、電子写真感光体81を所定の周速度で回転駆動できる。
電子写真感光体81の周囲には、帯電器84、現像器85、転写器86、そしてクリーナ87が、矢符83で示される電子写真感光体81の回転方向上流側から下流側に向かってこの順序で設けられる。また、クリーナ87と帯電器84との間には、除電ランプが設けられることもある。現像剤を収納するケーシング85cの上側には、レーザービームスキャナユニット94が配置されており、感光体表面を露光するためのレーザービームが本ユニットから照射される。感光体への照射位置は、帯電器84と現像器85の間に位置する感光体表面上である。
帯電器84は、電子写真感光体81の外周面を所定の電位に帯電させる帯電手段である。帯電器84は、例えばローラ帯電方式等の接触式の帯電手段や、コロトロン、スコロトロン等の非接触式の帯電手段によって実現される。
感光体露光用のレーザービームスキャナユニット94は、図示しない画像読取部から入力される画像原稿情報に応じて変調されたドット光を発光する図示しない半導体レーザー素子と、半導体レーザー素子からのレーザービームを主走査方向に変更させるポリゴンミラー91と、ポリゴンミラー91によって偏向されたレーザービームを感光体の表面に結像させるfθレンズ92a、92bと反射ミラー93a、93b、93cとを備える。反射ミラー93cで反射されたレーザービームが、帯電器84と現像器85との間で電子写真感光体81の表面を照射することによって、帯電された電子写真感光体81の外周面に対して画像情報に応じた露光を施す。電子写真感光体81が回転しながら、レーザービー
ムが主走査方向となる電子写真感光体81の回転軸線83方向に繰返し走査されることによって電子写真感光体81の表面に静電潜像が順次形成される。このレーザービームスキャナユニット84は感光体の表面に露光用の光を照射する露光装置を形成している。
露光装置であるレーザービームスキャナユニットは、感光体の表面に1200dpi以上の画素密度で像露光して静電潜像を形成することができる。すなわち、レーザービームスキャナユニット94を備える画像形成装置80は、高解像度用の機器である。
現像器85は、露光によって電子写真感光体81の表面に形成される静電潜像を現像剤によって可視化する現像手段であり、電子写真感光体81を臨んで設けられる。現像器85は電子写真感光体81の外周面にトナーを供給する現像ローラ85aと、現像ローラにトナーを含む現像剤を供給する現像剤搬送ローラ85bと、現像ローラ85a、及び現像剤搬送ローラ85bとを電子写真感光体81の回転軸線82と平行な回転軸線まわりに回転可能に支持すると共にその内部空間にトナーを含む現像剤を収容するケーシング85cとを備える。現像器85の現像ローラ85sから静電潜像の形成された感光体の表面に現像剤が供給されることによって静電潜像が現像されて可視化される。
転写器86は、現像器85によって電子写真感光体81の外周面に形成された可視像であるトナー画像を、図示しない搬送手段によって矢符88方向から電子写真感光体81bと転写器86との間に供給される記録媒体である転写紙89上に転写させる転写手段である。転写器86は、例えば帯電手段を備え、転写紙89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転写紙79上に転写させる非接触式の転写手段である。
クリーナ87は、転写器86bによる転写動作後に電子写真感光体81の外周面に残留するトナーを除去し回収する清掃手段であり、電子写真感光体81の外周面に残留するトナーを剥離させるクリーニングブレード87aと、クリーニングブレード87a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87bとを備える。
また画像形成装置80には、電子写真感光体81と転写器86との間を通過した転写紙89が搬送される下流側に、転写された画像を定着させる定着手段である定着器90が設けられる。定着器90は図示しない加熱手段を有する加熱ローラ90aと、加熱ローラ90aに対向して設けられ加熱ローラ90aに押圧されて当接部を形成する加圧ローラ90bとを備える。
この画像形成装置80による画像形成動作は、次のようにして行われる。まず、電子写真感光体81が駆動手段によって矢符83方向に回転駆動されると、レーザービームスキャナユニット94からの光の結像点よりも電子写真感光体81の回転方向上流側に設けられる帯電器84によって、電子写真感光体81の表面が正又は負の所定電位に均一に帯電される。
次いで、レーザービームスキャナユニット94から、電子写真感光体81の表面に対して画像情報に応じた光が照射される。電子写真感光体81は、この露光によって光が照射された部分の表面電荷が除去され、光が照射された部分の表面電位と光が照射されなかった部分の表面電位とに差異が生じ、その表面に静電潜像が形成される。
次いで、レーザービームスキャナユニット94からの光の結像点よりも電子写真感光体81の回転方向下流側に設けられる現像器85から、静電潜像の形成された電子写真感光体81の表面にトナーが供給されて静電潜像が現像され、トナー画像が形成される。
電子写真感光体81への露光と同期して、電子写真感光体81と転写器86との間に転
写紙89が供給される。転写器86によって、供給された転写紙89にトナーと逆極性の電荷が与えられ、電子写真感光体81の表面に形成されたトナー画像が転写紙89上に転写される。
トナー画像の転写された転写紙89は、搬送手段によって定着器90に搬送され、定着器90の加熱ローラ90aと加圧ローラ90bとの当接部を通過する際に加熱及び加圧され、トナー画像が転写紙89に定着されて堅牢な画像となる。このようにして画像が形成された転写紙89は、搬送手段によって画像形成装置80の外部へ排紙される。
一方、転写器86によるトナー画像の転写後も電子写真感光体81の表面上に残留するトナーは、クリーナ87によって電子写真感光体81の表面から剥離されて回収される。このようにしてトナーが除去された電子写真感光体81の表面の電荷は、除電ランプからの光によって除去され、電子写真感光体81の表面上の静電潜像が消失する。その後、電子写真感光体81は更に回転駆動され、再度、帯電から始まる一連の動作が繰返されて連続的に画像が形成される。
以下本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(導電性支持体の準備)
まず、導電性支持体の準備を行った。アルミニウム製の円筒状部材を用いて、該円筒状部材の外周表面を切削加工し、直径:30mm、長さ:340mmの電子写真感光体用の導電性支持体を作製した。加工では、ダイヤモンドバイトの切刃形状、バイトの送り速度、潤滑剤の種類等を変化させることで、以下の条件(1)〜(5)で表される表面粗さを調製した。具体的には、支持体の表面粗さが本発明の規定範囲内である、
(1)最大高さ(Ry)0.8〜1.4μm、
(2)平均山間隔(Sm)5〜30μm、
(3)中心平均粗さ(Ra)0.10〜0.15μm、
(4)十点平均粗さ(Rz)0.7〜1.3μm、
(5)ピークカウント(Pc(−0.2〜0.2μm))60〜100
となるように仕上げた導電性支持体11種類と、上記5つの表面粗さの指標値のいずれか1つ又は2つ以上が上記範囲外になるように仕上げた導電性支持体11種類の、合計22種類の導電性支持体を作製した。表面粗さは、表面粗さ計:東京精密製サーフコム570Aを用いて測定した。今回作製した導電性支持体の略称とそれぞれの表面粗さを下記の表1にまとめる。
Figure 2008176055
表中数値はμm
(試験1:膜厚測定性/初期画像評価)
試験1においては、上記導電性支持体上に中間層と電荷発生層とをこの順で積層し、更に電荷発生層の最外層として無機微粒子を分散含有させた電荷輸送層を形成することで、電子写真感光体を得た。無機微粒子含有電荷輸送層は、1〜300nmの平均粒子径の範囲と式(1)とを満足するように分散させた無機微粒子を含む層と、上記範囲又は式(1)を満足しないように分散させた無機微粒子を含む層とを用いた。また、無機微粒子を含まない電荷輸送層上に、無機微粒子を分散含有させた保護層を積層させた電子写真感光体も作製した。このようにして作製した電子写真感光体の電荷輸送層又は保護層の膜厚測定性を評価すると共に、1200dpiの高解像度複写機に搭載し、初期状態の干渉縞の有無、画質を評価した。具体的には以下のように電子写真感光体を作製した。
(実施例1)
酸化アルミニウム(Al23)及び二酸化ジルコニウム(ZrO2)で表面処理を行った樹枝状の酸化チタン(石原産業製:TTO−D−1)3.5重量部及び共重合ナイロン樹脂(東レ株式会社製:CM8000)3.5重量部を、1,3−ジオキソラン46.5重量部とメタノール46.5重量部との混合溶剤に加えた。この後、得られた混合物をペイントシェーカにて8時間分散処理することで、粘度が10mPa・secの中間層形成
用塗布液を調製した。この中間層形成用塗布液を塗工槽に満たし、導電性支持体として、上記表1の支持体1を塗工槽に浸漬した後、引上げることによって、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−K・特性X線(波長:1.54Å)によ
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±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2重量部と、ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業製:エスレックBM−2)1重量部と、メチルエチルケトン97重量部とを混合した。得られた混合液をペイントシェーカにて分散処理することで、粘度が1.7mPa・secの電荷発生層形成用塗布液を調製した。この電荷発生層形成用塗布液を、先と同様の浸漬塗布法にて膜厚0.4μmの電荷発生層を中間層上に形成した。
更に、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製:ユーピロンZ400)0.373重量部及び平均粒子径17nmのシリカ(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ社製:TS−610)0.373重量部をテトラヒドロフラン6.714重量部に混合し、ボールミルにて5時間分散処理することで電荷輸送層用一次分散液を調整した。なお、この段階で無機微粒子が均一に分散し、1次粒子径(約17nm)に対応する分散状態が保持されていることを、粒度分布測定装置(日機装製:UPA−150)を用いて確認した。次に、電荷輸送物質として下記構造式[I]で示されるブタジエン系化合物(高砂香料社製T-405)10重量部、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製:ユーピロンZ400)13.627重量部、酸化防止剤(住友化学製:スミライザーBHT)0.5重量部、ジメチルポリシロキサン(信越化学工業製:KF−96)0.0028重量部とをテトラヒドロフラン92.778重量部に混合することで溶解した。この電荷輸送物質溶解液に電荷輸送層用一次分散液を混合して、ボールミルにて更に1時間分散処理し、電荷輸送層形成用二次分散塗布液を調製した。この塗布液を、浸漬塗布法にて前述の電荷発生層上に塗布し、塗膜を130°で1時間乾燥することで、厚さ28μmの無機微粒子含有電荷輸送層を形成した。以上のようにして実施例1の電子写真感光体を作製した。
Figure 2008176055
(実施例2)
導電性支持体を、上記表1の支持体2に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例3)
導電性支持体を、上記表1の支持体3に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例4)
導電性支持体を、上記表1の支持体4に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例5)
導電性支持体を、上記表1の支持体5に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例6)
導電性支持体を、上記表1の支持体6に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例7)
導電性支持体を、上記表1の支持体7に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例8)
導電性支持体を、上記表1の支持体8に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例9)
導電性支持体を、上記表1の支持体9に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例10)
導電性支持体を、上記表1の支持体10に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例11)
導電性支持体を、上記表1の支持体11に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例12)
シリカの量を0.0182重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.0182重量部、テトラヒドロフランの量を0.3726重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.9818重量部、テトラヒドロフランの量を97.7002重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例13)
シリカの量を0.465重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.465重量部、テトラヒドロフランの量を8.37重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.535重量部、テトラヒドロフランの量を91.49重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例14)
シリカを平均粒子径100nmのもの(X−24−9163A:信越化学工業製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例15)
シリカを平均粒子径10nmのものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例16)
シリカを平均粒子径300nmのもの(信越化学製:KMPX100)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例17)
シリカを平均粒子径1nmのものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例18)
無機微粒子を平均粒子径200nmのアルミナ(住友化学製:AA02)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(実施例19)
支持体1上に、中間層と電荷発生層を実施例1と同様に形成した。そして電荷輸送層形成時に無機微粒子を分散含有させずに、以下のようにして電荷輸送層を作製した。すなわち、ポリカーボネート樹脂(ユーピロンZ400)14重量部、電荷輸送物質として上記構造式[1]で示されるブタジエン系化合物(T-405)10重量部、酸化防止剤(スミライザーBHT)0.5重量部、及びジメチルポリシロキサン(信越化学工業製:KF−96)0.0028重量部とをテトラヒドロフラン98重量部に混合して溶解することで、電荷輸送層形成用塗布液を作製した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、塗膜を130℃で30分間乾燥することで、厚さ22μmの電荷輸送層を形成した。
更にポリカーボネート樹脂(帝人製:TS2050)0.373重量部及び平均粒子径15nmの酸化チタン(テイカ社製:MT−100T)0.373重量部をテトラヒドロフラン6.714重量部に混合した。得られた混合物を、ペイントシェーカにて3時間分散処理することで、保護層用一次分散液を調整した。次に、上記構造式[1]で示されるブタジエン系化合物(T-405)10重量部、ポリカーボネート樹脂(TS2050)13.627重量部、酸化防止剤(スミライザーBHT)0.5重量部、ジメチルポリシロキサン(KF−96)0.0028重量部とをテトラヒドロフラン244.786重量部に混合して溶解した。この電荷輸送物質溶解液に保護層用一次分散液を混合し、混合物をペイントシェーカにて更に1時間分散処理することで、保護層形成用二次分散塗布液を調製した。この塗布液を、リング塗布法にて前述の電荷輸送層上に塗布し、塗膜を130℃で1時間乾燥することで、厚さ8μmの無機微粒子含有保護層を形成した。以上のようにして実施例19の電子写真感光体を作製した。
(比較例1)
導電性支持体を、上記表1の支持体12に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例2)
導電性支持体を、上記表1の支持体13に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例3)
導電性支持体を、上記表1の支持体14に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例4)
導電性支持体を、上記表1の支持体15に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例5)
導電性支持体を、上記表1の支持体16に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例6)
導電性支持体を、上記表1の支持体17に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例7)
導電性支持体を、上記表1の支持体18に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例8)
導電性支持体を、上記表1の支持体19に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例9)
導電性支持体を、上記表1の支持体20に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例10)
導電性支持体を、上記表1の支持体21に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例12)
シリカの量を0.0123重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.0123重量部、テトラヒドロフランの量を0.2214重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.9877重量部、テトラヒドロフランの量を97.8278重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例13)
シリカの量を0.577重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.577重量部、テトラヒドロフランの量を10.386重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.423重量部、テトラヒドロフランの量を89.922重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例14)
シリカを平均粒子径320nmのものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例15)
シリカを平均粒子径0.5nmのものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例16)
一次分散液作製時における分散処理時間を20分に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。なお、一次分散液中のシリカの粒度分布を測定したところ、明らかに1次粒子径より極めて大きな粗大凝集体が形成されていることが確認された。
(比較例17)
導電性支持体を、上記表1の支持体22に変更し、平均粒子径330nmのシリカを0.577重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.577重量部、テトラヒドロフランの量を10.386重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.423重量部、テトラヒドロフランの量を89.922重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例18)
酸化チタンの量を0.0123重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.0123重量部、テトラヒドロフランの量を0.2214重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.9877重量部、テトラヒドロフランの量を247.626重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例19と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例19)
酸化チタンの量を0.577重量部、ポリカーボネート樹脂の量を0.577重量部、テトラヒドロフランの量を10.386重量部として一次分散液を作製し、次いで、ポリカーボネート樹脂の量を13.423重量部、テトラヒドロフランの量を243.171重量部として二次分散塗布液を作製したこと以外は、実施例19と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例20)
酸化チタンを平均粒子径320nmのもの(富士チタン工業製:TA−400SJ)に変更したこと以外は、実施例19と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例21)
酸化チタンを平均粒子径0.5nmのものに変更したこと以外は、実施例19と同様にして電子写真感光体を作製した。
実施例1〜19及び比較例1〜21の微粒子の組成、平均微粒子間距離a(nm)、微粒子径b(nm)、微粒子の密度df(g/cm3)、最表面層の固形分の平均密度dm(g/cm3)、Rf値(df×b3)/(dm×a3)及び電荷輸送層(又は保護層)中の含有量(重量%)を表1に示す。なお、a、b、df及びdmの測定方法を下記する。また、以下のように評価した一次分散塗布液中の微粒子の分散状態を表1に示す。
[微粒子の分散状態]
微粒子の分散状態の優劣については、粒度分布を粒度分布測定装置(UPA−150(日機装製))にて測定した。微粒子が、1次粒子径に近い状態まで安定に分散されている状態(分布を示している場合)を○、ミクロンオーダーの凝集体が形成されている状態(分布を示している場合)を×とした。
[a、b、df及びdmの測定方法]
また、aは、本実施例では均一な分散状態が確認できたので微粒子の添加量と媒体である塗膜の体積より計算値として求めた。
bは、市販の微粒子なのでカタログ値より引用した。
dfは、市販品の微粒子なのでカタログ値を引用した。
dmは、塗膜の体積と重量を測定して計算して求めた。
Figure 2008176055
(試験1の評価)
以上の実施例1〜19並びに比較例1〜21の各電子写真感光体の電荷輸送層又は保護層含む電荷輸送層の厚さを多機能マルチチャンネル分光光度計(大塚電子製:MCPD2000)で測定することで、膜厚測定性を評価した。
膜厚測定性評価は、充分な干渉ピークが得られ容易に測定できた場合を『◎』、干渉光は充分とは言えないが測定できた場合を『○』、干渉ピーク判別は困難で時々エラーがあるがなんとか測定できた場合を『△』、全く干渉ピークが得られず測定できなかった場合を『×』とした。
また、上記感光体を、シャープ製デジタル複写機AR−451Sを改造し、レーザービームスキャナユニットを交換した1200dpiの高解像度デジタル複写機に搭載し初期画質評価を行った。但し、比較例17のみ600dpi機でも画質評価を行った。初期画質評価は、主に干渉縞、黒点かぶりの有無、文字太り等の解像度低下について評価し、問題なき場合を『優=◎』、僅かに画像欠陥はあるが実用上全く問題ない場合を『良=○』、画像欠陥/解像度低下が若干ありそうだがなんとか使えなくはない程度を『可=△』とした。
初期総合判定は、膜厚測定性と画質評価で、どちらも同じ判定であればその判定とし、異なれば低い方の判定とした。
結果の一覧を下記表3にまとめる。
Figure 2008176055
比較例1〜10は、上記導電性支持体の表面粗さの5つの指標値のいずれかが規程範囲外となっている。この内、比較例1〜5、7及び9はいずれも、膜厚測定は可能である。
しかし、これら比較例は、初期画質に干渉縞や黒点かぶりが発生しており、満足できる初期画質は得られなかった。また、比較例6及び10は、初期画質が優良であるが、明らかに膜厚測定性が劣っている。更に、比較例8は、膜厚測定性が劣っており、初期画質に黒点が発生している。
比較例17は、上記5つの指標値が規程範囲より小さく、無機微粒子の平均粒子径が300nmより大きく、式(1)の上限を超えるRfを有している。比較例17は、塗膜は濁っているが、導電性支持体の表面粗さは特に大きくしていない。そのため膜厚測定はある程度可能であり、600dpiの低解像度機で得られた画質は良好である。しかし、1200dpiの高解像度機で得られた画像には干渉縞だけでなく、文字太りも発生していた。このことは無機微粒子を最表面層に分散含有させた感光体は、特に1200dpi以上の高解像度機に使用する場合、膜厚測定性と初期画質を両立するために、導電性支持体の表面粗さと、塗膜の濁りを抑制するためのRf値と粒子径の厳密な管理が共に必要であることを示唆している。
比較例13及び14は、300nmより大きい無機微粒子の平均粒子径、式(1)の上限を超えるRf値を有している。比較例13及び14では、塗膜の濁りが強く入射光が散乱するため、電荷発生層に到達前にビーム径にボケが生じる。その結果、文字太りという解像度低下傾向が見られている。また、これら比較例は、膜厚測定性も悪かった。
比較例19及び20は、最表面層が保護層において、300nmより大きい無機微粒子の平均粒子径、式(1)の上限を超えるRf値を有している。これら比較例は、無機微粒子含有層(保護層)が薄いため、膜厚測定は可能であった。しかし、これら比較例は、文字太りによる解像度低下が、その程度こそ小さいもののまだ発生していた。
比較例12、15、18及び21は、1nm未満の無機微粒子の平均粒子径、式(1)の下限未満のRf値を有している。これら比較例では、初期画質/膜厚測定性の両方が良好であったが、以下の試験2に示すように、耐摩耗性が劣っていた。
また、分散状態が悪く、粒度分布計で粗大粒子が認識された比較例17では、膜厚測定はなんとか可能な状態であった。しかし、初期画像においてトナー像の一部にトナーがのっていない白点欠陥が発生し、粒度分布計で検出できなかった更に大きな粗大粒子が塗膜表面に露出し、ドラム表面は目視でもザラザラしていることが判別可能な極めて劣悪な状態となっていた。
実施例1〜19は、上記導電性支持体の表面粗さの5つの指標値が規定範囲内で、無機微粒子の平均粒子径が1〜300nmで、式(1)のRf値内である。これら実施例は、膜厚測定性もよく、初期画質においても画像欠陥や解像度低下も見られていない。加えて、これら実施例の感光体は、無機微粒子を分散含有させた感光体でも、1200dpiの高解像度機に充分に使用できる。また、実施例18及び19から、無機微粒子がシリカでない感光体も、1200dpiの高解像度機で充分に使用できることがわかる。
(試験2:耐摩耗性/繰り返し疲労後画質評価)
次に、試験1で作製した実施例1及び12〜20、比較例12〜15及び18〜21の電子写真感光体に、それぞれ100,000枚の実写エージングを行い、エージング前後の膜減り量と画質評価を行った。更に下記実施例20〜23及び比較例23の感光体についても、エージング前後の膜減り量と画質評価を行った。
(実施例20)
電荷輸送物質を下記構造式[II]で示されるトリアリールアミン系化合物(日本蒸留工業社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
Figure 2008176055
(実施例21)
電荷輸送物質を下記構造式[III]で示されるブタジエン系化合物(高砂香料社製T−410)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
Figure 2008176055
(実施例22)
電荷輸送物質を下記構造式[IV]で示されるスチリル系化合物(保土谷化学社製HCT−202)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
Figure 2008176055
(実施例23)
酸化防止剤を使用しないこと以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
(比較例22)
上記実施例1と同様の導電性支持体上に、中間層と電荷発生層を実施例1と同様に形成した。そして電荷輸送層形成時に無機微粒子を分散含有させず、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製:ユーピロンZ400)14重量部、電荷輸送物質として前記構造式[I]で示されるブタジエン系化合物(高砂香料社製T-405)10重量部、酸化防止剤(スミライザーBHT)0.5重量部、及びジメチルポリシロキサン(信越化学工業製:KF−96)0.0028重量部とをテトラヒドロフラン98重量部に混合して溶解することで、電荷輸送層形成用塗布液を作製した。この塗布液を、浸漬塗布法にて前述の電荷発生層上に塗布し、塗膜を130℃で1時間乾燥して、厚さ28μmの電荷輸送層を形成することで電子写真感光体を作製した。
(試験2の評価)
実施例1及び12〜23ならびに比較例12〜15及び18〜22で作製した各電子写真感光体を、シャープ製デジタル複写機AR−455を改造した1200dpiの高解像度機に搭載してA4サイズで100,000枚の実写エージングを行い、耐摩耗性と画質評価を行った。
耐摩耗性は、各感光体のエージング前後の膜厚を多機能マルチチャンネル分光光度計(大塚電子製:MCPD2000)で測定して、ドラム回転数100,000(100k)回転あたりの膜減り量を算出し、得られた膜減り量を比較することで評価した。
疲労後の画質評価は、A3サイズのハーフトーン画像とコピー画像にて文字太り、白抜け、黒帯等の欠陥の有無を評価した。
各評価の判定レベルは下記の通りとした。なお、総合判定は、膜減り評価と画質評価で、どちらも同じ判定であればその判定とし、異なれば低い方の判定とした。
《耐摩耗性の判定レベル》
◎:100k回転あたり、0.60μm未満
○:100k回転あたり、0.60μm以上0.80μm未満
△:100k回転あたり、0.80μm以上1.00μm未満
×:100k回転あたり、1.00μm以上
《画質の判定レベル》
優=◎:解像度低下なし、その他画像欠陥なし。
良=○:解像度低下、その他の画像欠陥の影響殆どなし。
可=△:解像度低下、その他の画像欠陥僅かにあるが、なんとか実用可能。
結果を下記の表4にまとめる。
Figure 2008176055
無機微粒子を全く最外層に含有させない比較例22は、画質は良好である。しかし、膜減り量が他の実施例、比較例に比べて明らかに大きく、耐摩耗性が劣っており、感光体の寿命が短いことがわかる。
比較例12、15、18及び21は、1nm未満の無機微粒子の平均粒子径、式(1)の下限未満のRf値を有している。これら比較例では、画質は良好であるが、耐摩耗性は微粒子未含有の時の半分に達しておらず、まだまだ充分とは言えない。
比較例13、14、19及び20は、最表面層が、300nmより大きい無機微粒子の平均粒子径、式(1)の上限を超えるRf値を有している。これら比較例では、耐摩耗性は優れているが、塗膜の濁りによる解像度の低下がエージング後でも認められた。
実施例1及び12〜21は、上記導電性支持体の表面粗さの5つの指標値が規定範囲内で、無機微粒子の平均粒子径が1〜300nmで、式(1)のRf値内である。これら実施例では、膜減り量が未含有時の半分未満となっており、耐摩耗性に優れていることがわかる。また、これら実施例では、最表面層自体の濁りが抑えられているので、エージング後でも文字太り等の解像度低下もなく、また膜減りも少ない。従って、膜減りに伴うかぶり発生というような欠陥も見られない。なお、実施例18〜21でCTM種、あるいは酸化防止剤に起因するオゾン、窒素酸化物による若干のダメージが見られたため、画質が△判定となっている。しかし、これら実施例では、解像度低下の影響は見られていないし、
耐摩耗性においても良好であるので、高解像度機に充分に対応可能である。

以上の試験1及び2の結果から、導電性支持体の表面粗さの5つの指標値を厳密に規定すると共に、平均粒子径と式(1)のRf値の両方を満足するように無機微粒子を最表面層に分散含有させることにより、塗膜の濁りが抑えられるので無機微粒子含有膜でも膜厚を容易に測定でき、1200dpiの高解像度機でも干渉縞の発生しない、高い耐摩耗性をもつ、電子写真感光体が提供できる。
言いかえれば、1200dpiの高解像度機に使用可能な、無機微粒子を分散含有した感光体(ドラム)には、膜厚測定性と充分な解像度、そして高い耐摩耗性を有することが望まれている。このような感光体を得るには、支持体の表面粗さ、平均粒子径、Rf値の管理が必要であることがわかる。
本発明の電子写真感光体と導電性支持体の概略図である。 最大高さRyの定義を説明する図である。 十点平均粗さRzの定義を説明する図である。 ピークカウントPcの定義を説明する図である。 無機粒子の分散条件による凝集粒子径の差異を示すグラフである。 本発明の画像形成装置の概略側面図である。
符号の説明
10 電子写真感光体
11 導電性支持体
12 中間層
13 電荷発生層
14 無機微粒子含有電荷輸送層
15 感光層
16 外周面
80 画像形成装置
81 電子写真感光体
82 感光体回転軸
84 帯電手段
85 現像器
86 転写器
87 クリーナ
89 転写紙
90 定着器
91 ポリゴンミラー
92 fθレンズ
93 反射ミラー
94 レーザービームスキャナユニット

Claims (7)

  1. 導電性支持体上に少なくとも電荷発生層と電荷輸送層をこの順で設けた、露光に可干渉光を用いる、積層型有機電子写真感光体において、前記導電性支持体が
    (1)最大高さ(Ry)0.8〜1.4μm、
    (2)平均山間隔(Sm)5〜30μm、
    (3)中心平均粗さ(Ra)0.10〜0.15μm、
    (4)十点平均粗さ(Rz)0.7〜1.3μm、
    (5)ピークカウント(Pc(−0.2〜0.2μm))60〜100
    の各条件を満足する表面を有し、かつ感光体は、その最表面層において、平均粒子径1nm以上300nm以下の無機微粒子が、下記式(1)
    1.0×10-3≦(df×b3)/(dm×a3)≦2.5×10-2 (1)
    (式中、aは平均微粒子間距離(nm)を意味し、bは平均粒子径(nm)を意味し、dfは微粒子の密度(g/cm3)を意味し、dmは最表面層の固形分の平均密度(g/cm3)を意味する)
    を満足する状態で均一に分散していることを特徴とする積層型有機電子写真感光体。
  2. 前記無機微粒子が、10nm以上100nm以下の平均粒子径を有する請求項1に記載の積層型有機電子写真感光体。
  3. 前記無機微粒子がシリカからなる請求項1又は2に記載の積層型有機電子写真感光体。
  4. 前記最表面層が、下記一般式[1]
    Figure 2008176055
    (式中、R1とR2は、互いに同一か又は異なってもよい炭素数1〜4のアルキル基を表すか、又はR1とR2は互いに結合して窒素原子を含む複素環基を形成してもよく、nは1〜4の整数を表し、Arはブタジエン基を有する芳香環基を表す)
    で示されるアミン系化合物を含有する請求項1〜3いずれか1つに記載の積層型有機電子写真感光体。
  5. 前記最表面層が酸化防止剤を含有する請求項1〜4いずれか1つに記載の積層型有機電子写真感光体。
  6. 前記最表面層が、電荷輸送層である請求項1〜5のいずれか1つに記載の積層型有機電子写真感光体。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つに記載の積層型有機電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面に1200dpi以上の画素密度で像露光して静電潜像を形成しうる露光装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015184493A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 富士ゼロックス株式会社 電子写真感光体、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置
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