JP2011248249A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】感光体の磨耗を防ぐための特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置を提供する。
【解決手段】電子写真感光体において導電性基体上の感光層に含まれるバインダ樹脂として下式の共重合ポリカーボネートを含む樹脂を用い、トナーにおけるシリカの含有量をトナーの質量中2.5質量%以上6質量%以下とする。
Figure 2011248249

〔式(I)中、n+m=1であり、0.35≦m<0.7である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
【選択図】図3

Description

本発明は、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、電子写真感光体として、セレン等の無機材料からなる感光層を備える無機感光体を備えるものと、主に、バインダ樹脂、電荷発生剤、電荷輸送剤等の有機材料からなる感光層を備える有機感光体を備えるものとがある。そして、有機感光体は、無機感光体と比較して製造が容易であり、感光層の材料を幅広い材料から選択でき、設計の自由度が高いことから、有機感光体を備える画像形成装置が幅広く使用されている。
そして、近年、感光体の長寿命化や、オフィスへ環境への配慮の目的から、感光体の帯電時のオゾンの発生を抑制するために、感光体を帯電させる方法として接触帯電方式が採用されることが増えている。
しかし、有機感光体は、上記の利点を有する反面、一般に有機材料には軟質の材料が多いことから、繰り返し使用により磨耗しやすく、帯電ローラ等の接触帯電方式の帯電部を用いた場合、感光体表面が著しく磨耗する問題がある。
このため、接触帯電方式の帯電部を採用した画像形成装置に関して、感光体の磨耗性の改良について多くの検討がされている。しかし、有機感光体が磨耗し難い場合、感光体表面が磨耗により更新されないために現像剤であるトナーやトナーに含まれる成分が感光体表面に残留しやすく、画像の濃度異常や、ダッシュマーク(筋状の画像の汚れ)等の画像不良が発生しやすくなる問題がある。このため、感光体の耐摩耗性が改良され、かつ画像不良の発生が抑制された画像形成装置の開発が望まれている。
帯電部として帯電ローラを採用した画像形成装置に関するかかる課題を解決する方法として、例えば、特許文献1に、感光体(像担持体)の表面に脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む像担持体保護剤を供給する方法が提案されている。
特開2010−039304号公報
しかし、特許文献1に記載の方法では、画像形成装置において、感光体付近への感光体表面の保護剤を供給する部品の設置が必要となる。このため、特許文献1に記載の画像形成装置では、製造コストが高くなり、画像形成装置の小型化は妨げられるため、画像形成装置の小型化、低価格化の市場の要求に応えられない。このような問題から、画像形成装置に特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性の問題と、画像不良の発生の問題とを解決する方法が望まれている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、感光体の磨耗を防ぐための特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーを用いる現像部と、電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置について、導電性基体上に特定のバインダ樹脂を含有する感光層が形成された電子写真感光体を用い、トナーにおけるシリカの含有量をトナーの質量中2.5質量%以上6質量%以下とすることにより、画像形成装置における、感光体の耐磨耗が改善され、画像不良の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
(1) 像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーを用いる現像部と、前記電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置であって、
前記電子写真感光体が、導電性基体上に感光層が形成されており、
前記感光層は、
1)少なくとも電荷発生剤を含有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は、
2)少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を含有する感光層であり、
前記バインダ樹脂は下記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂を含有し、
前記トナーにおける前記シリカの含有量がトナーの質量中、2.5質量%以上6質量%以下であることを特徴とする画像形成装置。
Figure 2011248249
〔式(I)中、n+m=1であり、0.35≦m<0.7である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
(2) 前記トナーの平均粒径が4.5〜6.5μmである、(1)記載の画像形成装置。
(3) 前記離型剤がヒドロキシ酸エステルワックスであることを特徴とする、(1)又は(2)記載の画像形成装置。
(4) 前記トナー中の樹脂がポリエステル系樹脂であることを特徴とする、(1)〜(3)いずれか記載の画像形成装置。
(5) 前記バインダ樹脂が、さらに下記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂を含み、前記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂の含有量が、前記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂の含有量に対して質量基準で2倍以上30倍以下であることを特徴とする、(1)〜(4)いずれか記載の画像形成装置。
Figure 2011248249
〔式(II)中、p+q=1であり、0≦p<0.35である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
(6) 前記感光体において、前記電荷輸送剤の含有量が、前記バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下であることを特徴とする、(1)〜(5)いずれか記載の画像形成装置。
(7) 前記感光体において、前記電荷輸送剤が下記一般式(III)又は下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする、(1)〜(6)いずれか記載の画像形成装置。
Figure 2011248249
〔式(III)中、R〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基であり、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。aは0〜5の整数を表す。〕
Figure 2011248249
〔式(IV)中、R16〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基である。bは0〜5の整数を表し、cは0〜4の整数を表し、kは0又は1を表す。〕
本発明によれば、感光体の磨耗を防ぐための特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置が得られる。
本発明の画像形成装置において用いる積層型感光体の構成を示す図である。 本発明の画像形成装置において用いる単層型感光体の構成を示す図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態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。
本発明の画像形成装置は、像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーを用いる現像部と、電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置である。以下、電子写真感光体、現像部、帯電ローラ、画像形成装置について順に説明する。
[電子写真感光体]
本発明の画像形成装置において像担持体として使用する電子写真感光体(以下、単に感光体と記載する場合がある)は有機感光体である。電子写真感光体には、単層型と積層型とがあるが、本発明の画像形成装置ではいずれも適用可能である。
なお、本出願の明細書及び特許請求の範囲において、積層型感光体の電荷輸送層、又は単層型積層体の感光層に含まれる樹脂を「バインダ樹脂」と呼ぶ。また、積層型感光体の電荷発生層が樹脂を含む場合に、電荷発生層に含まれる樹脂を「ベース樹脂」と呼ぶ。以下、積層型感光体、及び単層型感光体について順に説明する。
1.積層型感光体
図1(a)に示すように、積層型感光体10は、導電性基体11上に蒸着又は塗布等の手段によって、電荷発生剤を含有する電荷発生層12を形成し、次いで電荷発生層12上に、電荷輸送剤と特定のバインダ樹脂とを含む塗布液を塗布した後に乾燥させて電荷輸送層13を形成することにより作成できる。
積層型の電子写真感光体は、電荷輸送剤の種類を適宜選択することにより、正負いずれの帯電方式にも適用可能である。
また、図1(b)に示すように、感光層を形成する前に、導電性基体11上に、下引き層14を予め形成しておくことも好ましい。下引き層14を設けることにより、導電性基体11側の電荷の感光層への注入を防ぐとともに、感光層の導電性基体11上への結着を強固にし、導電性基体11の表面上の欠陥を被覆して平滑化することができるためである。
以下、積層型感光体に関して、導電性基体、及び感光層について順に説明する。
〔導電性基体〕
積層型感光体において用いる導電性基体は、電子写真感光体の導電性基体として用いることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、導電性を有する材料で少なくとも表面部が構成されるもの等が挙げられる。すなわち、具体的には、例えば、導電性を有する材料からなるものであってもよいし、プラスチック材料等の表面を、導電性を有する材料で被覆したものであってもよい。また、導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドニウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。また、導電性を有する材料としては、導電性を有する材料を1種で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて、例えば、合金等として用いてもよい。また、導電性基体としては、上記の中でも、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。そうすることによって、より好適な画像を形成することができる感光体を提供することができる。このことは、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることによると考えられる。
導電性基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて適宜選択することができ、例えば、シート状、ドラム状等の基体が好適に使用できる。
〔感光層〕
<感光層を構成する材料>
積層型感光体は、導電性基体上に形成された、少なくとも電荷発生剤を含む電荷発生層、及び少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含む電荷輸送層から構成され、電荷発生層はベース樹脂を含んでいてもよい。以下、バインダ樹脂、電荷輸送剤、電荷発生剤、ベース樹脂について順に説明する。
(バインダ樹脂)
積層型感光体の電荷輸送層に用いるバインダ樹脂は、下記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂(以下、バインダ樹脂Iとも称する)を含む樹脂を用いる。また、バインダ樹脂は、バインダ樹脂Iに加え、下記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂(以下、バインダ樹脂IIとも称する)を含有する樹脂がより好ましい。バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIを含む樹脂をバインダ樹脂として用いる場合、電荷輸送層に含まれる電荷輸送剤の結晶化を抑制しやすく、感光体を電気特性に優れたものとすることができる。
Figure 2011248249
〔式(I)中、n+m=1であり、0.35≦m<0.7である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
Figure 2011248249
〔式(II)中、p+q=1であり、0≦p<0.35である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
式(I)の共重合ポリカーボネート又は式(II)のポリカーボネートが有する置換基R〜Rがアルキル基である場合、炭素原子数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基が特に好ましい。
〜Rで表される置換基がアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ter−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、iso−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、tert−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基等が挙げられる。
また、一般式(I)及び(II)において、RとR、及びRとRとは互いに結合して環を形成してもよい。RとR、及びRとRが環を形成する場合、環は4〜8員環であるのが好ましく、5〜6員環であるのがより好ましい。
一般式(I)及び(II)において置換基R〜Rがアリール基である場合、フェニル基、又は2〜6個のベンゼン環が縮合されるか単結合により連結されて形成される基が好ましい。アリール基に含まれるベンゼン環の数は、1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1又は2が特に好ましい。
〜Rで表される置換基がアリール基である場合の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
一般式(I)におけるWは、単結合がより好ましい。Wが単結合であるバインダ樹脂を用いることにより、特に耐摩耗性に優れた感光体を得やすい。
電荷輸送層におけるバインダ樹脂中のハインダ樹脂Iの含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に制限されない。バインダ樹脂Iの含有量は、バインダ樹脂全量に対して50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上が特に好ましい。バインダ樹脂がかかる範囲の量のバインダ樹脂Iを含むことにより、感光体の磨耗を顕著に抑制できる。
電荷輸送層においてバインダ樹脂Iとバインダ樹脂IIとを併用する場合、それぞれの樹脂の含有量は本発明の目的を阻害しない範囲で特に制限されない。バインダ樹脂Iの含有量は、バインダ樹脂IIの含有量に対して、質量基準で2倍以上30倍以下が好ましく、2.5倍以上20倍以下がより好ましく、3倍以上10倍以下が特に好ましい。バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの含有量をかかる範囲とすることで、感光体の耐摩耗性を損なうことなく電荷輸送剤とバインダ樹脂との相溶性を改良でき、電荷輸送剤の結晶化が抑制されるため、電気的特性に優れる感光体が得られる。
バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの製造方法は特に限定されない。バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIは、例えば、一般式(I)及び(II)に記載の繰り返し単位に対応するビスフェノール化合物を用いて、公知のポリカーボネート樹脂の製造方法に従い製造できる。
バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIは、本発明の目的を阻害しない限り、ランダム共重合体及びブロック共重合体のいずれも使用できる。また、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIは、粘度平均分子量が5,000〜200,000であるのが好ましく、20,000〜60,000であるのがより好ましい。バインダ樹脂の粘度平均分子量をかかる範囲とすることにより、バインダ樹脂が適度な硬さとなり、バインダ樹脂中に良好に電荷輸送剤が分散することによって、電気的特性及び耐磨耗性に優れる感光体が得られる。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量[M]は、オストワルド粘度計によって、極限粘度[η]を求め、Schnellの式によって、[η]=1.23×10−40.83より算出できる。なお、[η]は、20℃で、塩化メチレンを溶媒として、濃度が6.0g/dmとなるようにポリカーボネート樹脂を溶解させて得られるポリカーボネート樹脂溶液を用いて測定できる。
電荷輸送層における、バインダ樹脂の総量に対する、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%であるのが特に好ましい。
電荷輸送層のバインダ樹脂は、本発明の目的を阻害しない範囲で、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの他の樹脂を含んでいてもよい。電荷輸送層のバインダ樹脂が含有してもよい樹脂としては、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、及びウレタン−アクリレート樹脂等が挙げられる。
(電荷輸送剤)
電荷輸送剤は、電子写真感光体の感光層に含まれる電荷輸送剤として用いることができるものであれば、特に限定されない。また、電荷輸送剤としては、一般的に、正孔輸送剤と電子輸送剤とが挙げられる。
正孔輸送剤としては、例えば、ベンジジン誘導体、2,5−ジ(4−メ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、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等のスチリル系化合物、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系化合物、有機ポリシラン化合物、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾール系化合物等の含窒素環式化合物、縮合多環式化合物等が挙げられる。これらの中でも、トリフェニルアミン系化合物が好ましく、下記式(III)又は(IV)で表されるトリフェニルアミン系化合物がより好ましい。
Figure 2011248249
〔式(III)中、R〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基であり、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。aは0〜5の整数を表す。〕
Figure 2011248249
〔式(IV)中、R16〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基である。bは0〜5の整数を表し、cは0〜4の整数を表し、kは0又は1を表す。〕
式(III)又は式(IV)で表される化合物が有する置換基R〜R23がアルキル基である場合、炭素原子数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基が特に好ましい。
〜R23で表される置換基がアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ter−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、iso−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、tert−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基等が挙げられる。
また、式(III)の化合物において、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。R11〜R15から選択される隣接する2つの基が環を形成する場合、環は4〜8員環であるのが好ましく、5〜6員環であるのがより好ましい。
式(III)又は式(IV)で表される化合物が有する置換基R〜R23がアルコキシ基である場合、炭素原子数1〜12のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルコキシ基が特に好ましい。
〜R23で表される置換基がアルコキシ基である場合の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、iso−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、sec−ブチルオキシ基、ter−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、iso−ペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、iso−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基等が挙げられる。
式(III)又は式(IV)で表される化合物が有する置換基R〜R23がアリール基である場合、フェニル基、又は2〜6個のベンゼン環が縮合されるか単結合により連結されて形成される基が好ましい。アリール基に含まれるベンゼン環の数は、1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1又は2が特に好ましい。
〜R23で表される置換基がアリール基である場合の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
好適に使用できる電子輸送剤としては、電子写真感光体の感光層に含まれる電子輸送剤として用いることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、ナフトキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、アントラキノン誘導体、アゾキノン誘導体、ニトロアントアラキノン誘導体、ジニトロアントラキノン誘導体等のキノン誘導体、マロノニトリル誘導体、チオピラン誘導体、トリニトロチオキサントン誘導体、3,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン誘導体、ジニトロアントラセン誘導体、ジニトロアクリジン誘導体、テトラシアノエチレン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等が挙げられる。これらの中では、キノン誘導体がより好ましい。
(電荷発生剤)
積層型感光体の感光層に用いる電荷発生剤は、電子写真感光体の電荷発生剤として用いることができるものであれば特に限定されない。具体的には、X型無金属フタロシアニン(x−H2Pc)、Y型オキソチタニルフタロシアニン(Y−TiOPc)、ペリレン顔料、ビスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム、アモルファスシリコン等の無機光導電材料の粉末、ピリリウム塩、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、及びキナクリドン系顔料等が挙げられる。
また、電荷発生剤は、所望の領域に吸収波長を有するように、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、前述の各電荷発生剤のうち、特に半導体レーザ等の光源を使用したレーザビームプリンタやファクシミリ等のデジタル光学系の画像形成装置には、700nm以上の波長領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば、無金属フタロシアニンやオキソチタニルフタロシアニン等のフタロシアニン系顔料が好適に用いられる。なお、上記フタロシアニン系顔料の結晶形については特に限定されず、種々のものが使用される。また、ハロゲンランプ等の白色の光源を使用した静電式複写機等のアナログ光学系の画像形成装置には、可視領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば、ペリレン顔料やビスアゾ顔料等が好適に用いられる。
(ベース樹脂)
電荷発生層を導電性基体上に、電荷発生剤を含む溶液を塗布して形成する場合、電荷発生剤とともにベース樹脂が使用される。電荷発生層に用いるベース樹脂は、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂を用いることができ、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂の他の樹脂を用いることもできる。電荷発生層のベース樹脂として使用できる、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂の他の樹脂の具体例としては、ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールZC型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、及びウレタン−アクリレート樹脂等が挙げられる。電荷発生層に用いるベース樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<感光層の作成方法>
積層型感光体における感光層は、導電性基体上、又は、導電性基体上に形成された下引き層の上に、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層して形成される。
積層型感光体における電荷発生層の膜厚は0.1〜5μmが好ましく、0.1〜3μmがより好ましい。また、電荷輸送層の膜厚は2〜100μmが好ましく、5〜50μmがより好ましい。
電荷発生層における電荷発生剤の含有量は本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。電荷発生層と塗布液の塗布により形成する場合、電荷発生剤の量は、ベース樹脂100質量部に対して10〜500質量部が好ましく、30〜300質量部であるのがより好ましい。
電荷輸送層における電荷輸送剤の含有量は、バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下が好ましく、5〜55質量部がより好ましく、10〜55質量部が特に好ましい。なお、電荷輸送剤の量は電荷輸送層における、正孔輸送剤と電子輸送剤の量の合計量である。電荷輸送剤の量をかかる範囲とすることにより、耐摩耗性に優れた積層型感光体を得やすい。
電荷発生層の形成方法としては、電荷発生剤の真空蒸着、又は少なくとも電荷発生剤、ベース樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が挙げられる。電荷発生層の形成方法としては、高価な蒸着装置が不要であり、製膜操作が容易であることから、少なくとも電荷発生剤、ベース樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が好ましい。また、電荷輸送層の形成方法としては、少なくとも、電荷輸送剤、バインダ樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が挙げられる。
感光層形成用の塗布液の調製に用いる溶媒としては、感光層形成用塗布液に従来用いられている種々の有機溶剤が使用可能である。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;n−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、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;酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性有機溶媒が挙げられる。
電荷発生層用又は電荷輸送層用の塗布液には、電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、従来公知の種々の添加剤を配合することができる。塗付液に配合する好適な添加剤としては、例えば、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、一重項クエンチャー、紫外線吸収剤等の劣化防止剤、軟化剤、可塑剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー等が挙げられる。また、電荷輸送剤や電荷発生剤の分散性、感光層表面の平滑性をよくするために界面活性剤、レベリング剤等を使用してもよい。
電荷発生層用又は電荷輸送層用の塗布液の塗布方法は特に限定されないが、例えば、スピンコーター、アプリケーター、スプレーコーター、バーコーター、ディップコーター、ドクターブレード等を用いる方法が挙げられる。
上記の方法により、塗布液を塗布して形成された皮膜は、高温乾燥機や減圧乾燥機等を用いて乾燥することにより溶媒を除去され電荷発生層及び電荷輸送層とされる。乾燥温度としては40〜150℃が好ましい。かかる温度範囲で、皮膜を乾燥することにより、溶媒の除去が速やかに進行し、均一な厚さの電荷発生層及び電荷輸送層を効率よく形成できるためである。乾燥温度が高すぎる場合、感光層に含まれる成分が熱分解する場合があり好ましくない。
なお、下引き層は、樹脂と、酸化亜鉛や酸化チタン等の無機微粒しと、溶媒とから塗布液を調製し、これを導電性基体上に塗布した後に乾燥して形成することができる。
2. 単層型感光体
本発明において用いる電子写真感光体は、正負いずれの帯電方式においても使用できること、感光層が単一の層であることから感光体の製造が容易であること、層間の界面が少なく光学的特性に優れること等から、単層型感光体とすることも好ましい。
図2(a)に示すように、単層型感光体20は、導電性基体11上に単一の感光層21を設けたものである。単層型感光体における感光層は、例えば、電荷輸送剤と、電荷発生剤と、バインダ樹脂と、必要に応じてレベリング剤等とを適当な溶媒に溶解又は分散させて得た塗布液を、導電性基体11上に塗布した後に乾燥することにより形成できる。
また、図2(b)に示すように、導電性基体11上に、下引き層14を介して感光層21を形成することも好ましい。
以下、本発明の画像形成装置で用いる単層型感光体に関して、導電性基体、及び感光層について順に説明する。
〔導電性基体〕
単層型感光体に用いる導電性基体は、前述の積層型感光体に用いる導電性基体と同様の材料からなる基体を使用できる。また、導電性基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて適宜選択することができ、例えば、シート状、ドラム状等の基体が好適に使用できる。
〔感光層〕
<感光層を構成する材料>
単層型感光体における感光層を構成する主たる材料としては、バインダ樹脂、電荷輸送剤、及び電荷発生剤が挙げられる。バインダ樹脂は、積層型感光体の電荷輸送層に含まれるバインダ樹脂と同様に、バインダ樹脂Iを含む樹脂を用いる。また、電荷輸送剤及び電荷発生剤は、積層型感光体と同様の材料を使用できる。
<感光層の製造方法>
単層型感光体の感光層は、電荷輸送剤、電荷発生剤、バインダ樹脂、及び溶媒から塗布液を調製し、積層型感光体における電荷発生層、及び電荷輸送層の形成方法と同様の方法により形成することができる。
単層型感光体の感光層における、電荷輸送剤の使用量は、バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下が好ましく、5〜55質量部がより好ましく、10〜55質量部が特に好ましい。なお、電荷輸送剤の量は電荷輸送層における正孔輸送剤と電子輸送剤の量の合計量である。電荷輸送剤の量をかかる範囲とすることにより耐摩耗性に優れた単層型感光体を得やすい。
単層型感光体の感光層における、電荷発生剤の使用量は、バインダ樹脂100質量部に対して0.01〜30質量部が好ましく、0.1〜20質量部がより好ましく、0.4〜10質量部が特に好ましい。電荷発生剤の使用量をかかる範囲とすることにより、感光体の耐摩耗性を低下させることなく、電気特性に優れる感光体を製造できる。
単層型感光体の感光層の厚さは、感光層として好適な機能を有する限り特に限定されない。具体的には、例えば、5〜100μmであることが好ましく、10〜50μmであることがより好ましい。
[現像部]
本発明の画像形成装置が備える現像部は、感光体表面を露光することにより形成された静電潜像にトナーを供給して、静電潜像をトナー像として現像する。現像部により形成されたトナー像は転写部によって、被転写体に転写される。
本発明において用いる現像部に用いるトナーは、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーである。また本発明において、用いるトナーは所望により帯電制御剤を含んでもよい。以下、樹脂、着色剤、離型剤、シリカ、帯電制御剤、及びトナーの製造方法について順に説明する。
(樹脂)
本発明において、トナーに含まれる樹脂としては、本発明の画像形成装置の画像特性が損なわれない限り特に限定されず、従来トナー用の樹脂として使用されている種々の樹脂から適宜選択できる。トナーに含まれる樹脂の具体例としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、トナー中の着色剤に対する分散性、トナーの帯電性、用紙に対する定着性の面から、ポリエステル系樹脂が好ましい。
好適なポリエステル系樹脂としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸成分と、エチレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール等のジオール成分とを縮重合して得られる共重合ポリエステルが挙げられる。
(着色剤)
本発明においてトナーに含まれる着色剤としては、例えば、アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック等の黒色顔料;黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンG等の緑色顔料;亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等の白色顔料を使用できる。トナー中の着色剤の含有量は、樹脂100質量部に対して1.0〜20.0質量部が好ましく、3.0〜10.0質量部がより好ましい。
(離型剤)
本発明においてトナーに含有される離型剤としては、本発明の目的を阻害しない範囲で従来トナーに使用されている種々のワックスを用いることができる。本発明において使用できるワックスの好適な例としては、ヒドロキシ酸エステルワックス、及びパラフィンワックスが挙げられる。ヒドロキシ酸エステルワックスとしては、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックスや、セリル−ω−ヒドロキシセロテート、セリル−ω−ヒドロキシメリセート、ミリシル−ω−ヒドロキシメリセート等の合成ワックスが挙げられる。これらのワックスの中では耐オフセット性の点から、ヒドロキシ酸エステルワックスが好ましく、天然ワックスがより好ましく、カルナウバワックスがさらに好ましい。
本発明においてトナーに含有されるワックスの融点は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、80℃以上95℃以下が好ましく、81℃以上90℃以下がより好ましく、82℃以上88℃以下が特に好ましい。かかる融点のワックスを用いることにより、ダッシュマーク等の画像欠陥の発生を抑制しやすい。
トナー中のワックスの含有量は、樹脂100質量部に対して0.5〜15.0質量部が好ましく、1.0〜10.0質量部がより好ましい。
(シリカ)
本発明においては、外添剤としてシリカを用いる。外添剤として使用するシリカは、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されず、トナー用に使用されているシリカから適宜選択できる。シリカの使用量は、トナーの質量に対して2.5質量%以上6質量%以下が好ましく、3質量%以上5質量%以下がより好ましい。シリカの使用量をかかる範囲とすることにより、流動性及び帯電特性に優れるトナーが得られるとともに画像濃度の異常やダッシュマーク等の画像不良の発生を抑制できる。
(帯電制御剤)
本発明において用いるトナーは、トナーの摩擦帯電特性を制御するために帯電制御剤を含んでいてもよい。帯電制御剤は、トナーの帯電極性に応じて正帯電制御用及び/又は負帯電制御用の帯電制御剤を用いる。帯電制御剤の種類は、特に限定されず、例えば、ニグロシン、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属錯体、サリチル酸誘導体の金属錯体、オキシナフトエ酸の金属錯体、オキシナフトエ酸誘導体の金属錯体、フェノール系縮合物、キナクリドン、アゾ顔料等が挙げられる。
(トナーの製造方法)
本発明において用いるトナーの製造方法は特に限定されず、混練粉砕法、重合法、紡糸法等の方法によりトナーを製造できる。トナーの製造方法が混練粉砕法である場合、例えば、以下のような手順で製造する。
まず、前述の樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤等をヘンシェルミキサー等のミキサーで混合し、二軸押出機等で溶融混練した後、ハンマーミル等の粉砕機により粉砕して粉体を得る。得られた粉体を、気流式分級機等の分級機で分級して、トナー母粒子が得られる。得られたトナー母粒子に、少なくともシリカを含む外添剤を加え、ヘンシェルミキサー等により混合することによってトナーが得られる。以上のようにして得られたトナーに、樹脂粒子中に鉄等の磁性体の微粒子を分散させたキャリアを配合して2成分系トナーとしてもよい。
本発明において用いるトナーの粒子径は、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜7μmが特に好ましい。トナーの粒子径はコールターカウンター式の粒度分布計で、アパチャー径100μmにて30000カウント測定することにより求めることができる。
[帯電ローラ]
接触方式の帯電部として使用される帯電ローラは、帯電ローラが感光体表面と接触したまま、感光体表面を帯電させることができれば特に限定されない。帯電ローラとしては、例えば、ドラム形態の感光体の表面と接触したまま、電子写真感光体の回転に従属して回転するものが挙げられる。帯電ローラの構成としては、例えば、回転可能に軸支された芯金と、芯金上に形成された樹脂層と、芯金に電圧を印加する電圧印加部を備えるもの等が挙げられる。このような帯電ローラは、電圧印加部により芯金に電圧を印加することによって、ローラ表面の樹脂層を介して感光体表面を帯電させることができる。
帯電ローラにおける樹脂層に使用される樹脂は、感光体表面を良好に帯電させることができれば特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン変性樹脂等が挙げられる。また、帯電ローラの樹脂層に無機充填材を配合してもよい。
電圧印加部により帯電ローラに印加される電圧は直流電圧のみであることが好ましい。交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を、帯電ローラに印加する場合より、帯電ローラに直流電圧のみを印加する場合のほうが、感光層の磨耗量が少なくなる傾向がある。
[画像形成装置]
本発明の画像形成装置は、前述の像担持体である電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電ローラと、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像するための現像部とを備えるものであれば特に限定されない。
また、後述するような、複数色のトナーを用いるタンデム方式のカラー画像形成装置が好ましい。ここでは、タンデム方式のカラー画像形成装置について説明する。
なお、本実施形態に係る電子写真感光体を備えた画像形成装置は、各表面上にそれぞれ異なった各色のトナーによるトナー像を形成させるために、所定方向に並設された、複数の電子写真感光体と、各電子写真感光体に対向して配置され、表面にトナーを担持して搬送し、搬送されたトナーを、各電子写真感光体の表面にそれぞれ供給する、現像ローラを備えた複数の現像部とを備える。
図3は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、カラープリンタ1を例に挙げて説明する。
このカラープリンタ1は、図3に示すように、箱型の機器本体1aを有している。この機器本体1a内には、用紙Pを給紙する給紙部2と、この給紙部2から給紙された用紙Pを搬送しながら当該用紙Pに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部3と、この画像形成部3で用紙P上に転写された未定着トナー像を用紙Pに定着する定着処理を施す定着部4とが設けられている。さらに、機器本体1aの上面には、定着部4で定着処理の施された用紙Pが排紙される排紙部5が設けられている。
給紙部2は、給紙カセット121、ピックアップローラ122、給紙ローラ123,124,125、及びレジストローラ126を備えている。給紙カセット121は、機器本体1aから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Pを貯留する。ピックアップローラ122は、給紙カセット121の図2に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット121に貯留されている用紙Pを1枚ずつ取り出す。給紙ローラ123,124,125は、ピックアップローラ122によって取り出された用紙Pを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ126は、給紙ローラ123,124,125によって用紙搬送路に送り出された用紙Pを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部3に供給する。
また、給紙部2は、機器本体1aの図3に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ127とをさらに備えている。このピックアップローラ127は、手差しトレイに載置された用紙Pを取り出す。ピックアップローラ127によって取り出された用紙Pは、給紙ローラ123,125によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ126によって、所定のタイミングで画像形成部3に供給される。
画像形成部3は、画像形成ユニット7と、この画像形成ユニット7によってその表面(接触面)にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が1次転写される中間転写ベルト31と、この中間転写ベルト31上のトナー像を給紙カセット121から送り込まれた用紙Pに2次転写させるための2次転写ローラ32とを備えている。
画像形成ユニット7は、上流側(図3では右側)から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット7Kと、イエロー用ユニット7Yと、シアン用ユニット7Cと、マゼンタ用ユニット7Mとを備えている。各ユニット7K,7Y,7C及び7Mは、それぞれの中央位置に像担持体としてドラム型の電子写真感光体37が矢符(時計回り)方向に回転可能に配置されている。そして、各電子写真感光体37の周囲には、帯電部39、露光部38、現像部71、不図示のクリーニング部及び除電器等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。
帯電ローラ39は、矢符方向に回転されている電子写真感光体37の周面を均一に帯電させる。このような帯電ローラ39を備える帯電部は、像担持体である電子写真感光体として有機感光体を用いた場合、感光層の摩耗量が大きくなる傾向があったが、本発明では耐摩耗性に優れる感光体を用いるため、帯電ローラ39を採用することが可能となり、帯電時のオゾン発生の低減等の利点を活かすことができる。
露光部38は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電部39によって均一に帯電された電子写真感光体37の周面に、上位装置であるパーソナルコンピュータ(PC)から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、電子写真感光体37上に画像データに基づく静電潜像を形成する。現像部71は、静電潜像が形成された電子写真感光体37の周面にトナーを供給することで、画像データに基づくトナー像を形成させる。そして、このトナー像が中間転写ベルト31に1次転写される。クリーニング部は、中間転写ベルト31へのトナー像の1次転写が終了した後、電子写真感光体37の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、1次転写が終了した後、電子写真感光体37の周面を除電する。クリーニング部及び除電器によって清浄化処理された電子写真感光体37の周面は、新たな帯電処理のために帯電部へ向かい、新たな帯電処理が行われる。
中間転写ベルト31は、無端状のベルト状回転体であって、表面(接触面)側が各電子写真感光体37の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ33、従動ローラ34、バックアップローラ35、及び1次転写ローラ36等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト31は、各電子写真感光体37と対向配置された1次転写ローラ36によって電子写真感光体37に押圧された状態で、複数のローラによって無端回転するように構成されている。駆動ローラ33は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト31を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ34、バックアップローラ35、及び1次転写ローラ36は、回転自在に設けられ、駆動ローラ33による中間転写ベルト31の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ34,35,36は、駆動ローラ33の主動回転に応じて中間転写ベルト31を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト31を支持する。
1次転写ローラ36は、1次転写バイアス(トナーの帯電極性とは逆極性)を中間転写ベルト31に印加する。そうすることによって、各電子写真感光体37上に形成されたトナー像は、各電子写真感光体37と1次転写ローラ36との間で、駆動ローラ33の駆動により矢符(反時計回り)方向に周回する中間転写ベルト31に重ね塗り状態で順次転写(1次転写)される。
2次転写ローラ32は、トナー像と逆極性の2次転写バイアスを用紙Pに印加する。そうすることによって、中間転写ベルト31上に1次転写されたトナー像は、2次転写ローラ32とバックアップローラ35との間で用紙Pに転写され、これによって、用紙Pにカラーの転写画像(未定着トナー像)が転写される。
定着部4は、画像形成部3で用紙Pに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ41と、この加熱ローラ41に対向配置され、周面が加熱ローラ41の周面に押圧当接される加圧ローラ42とを備えている。
そして、画像形成部3で2次転写ローラ32により用紙Pに転写された転写画像は、当該用紙Pが加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Pに定着される。そして、定着処理の施された用紙Pは、排紙部5へ排紙されるようになっている。また、本実施形態のカラープリンタ1では、定着部4と排紙部5との間の適所に搬送ローラ6が配設されている。
排紙部5は、カラープリンタ1の機器本体1aの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Pを受ける排紙トレイ51が形成されている。
カラープリンタ1は、以上のような画像形成動作によって、用紙P上に画像形成を行う。そして、上記のようなタンデム方式の画像形成装置では、像担持体として前述の電子写真感光体を備え、現像部から供給されるトナーとして前述のトナーを使用するため、帯電部として帯電ローラを備えていても、感光体の磨耗を抑制しつつ、画像不良の発生を抑制することが好適な画像を形成することができ、耐久性に優れ、画像の品質に優れる画像形成装置が得られる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例によりなんら限定されるものではない。
〔実施例1〕
(下引き層の形成)
アルミナとシリカとで表面処理した後、湿式分散によりメチルハイドロジェンポリシロキサンにより表面処理された酸化チタン(テイカ株式会社製、SMT−A(試作品)、数平均一次粒子径10nm)2質量部と、6,12,66,610四元共重合ポリアミド樹脂(東レ株式会社製、アミランCM8000)1質量部とを、メタノール10質量部、ブタノール1質量部、及びトルエン1質量部からなる溶媒を用いて、ビーズミルにより5時間分散処理して下引き層用塗布液を調製した。
得られた下引き層用塗布液を開口5μmのフィルタにてろ過した後、直径30mm、全長246mmのアルミニウム製ドラムからなる導電性基体上にディップコート法により下引き層用塗布液を塗布した。塗布液の塗布後、130℃で30分間処理し、導電性基体上に膜厚1.5μmの下引き層を形成した。
(感光層の形成)
チタニルフタロシアニン(電荷発生剤)1.5質量部と、ポリビニルブチラール樹脂(ベース樹脂、電気化学工業株式会社製、デンカブチラール#6000C)1質量部と、プロピレングリコールモノメチルエーテル40質量部及びテトラヒドロフラン40質量部からなる分散媒とを混合し、ビーズミルにより2時間分散処理して電荷発生層用塗布液を調製した。得られた電荷発生層用塗布液を開口3μmのフィルタでろ過した後、下引き層上にディップコート法により電荷発生層用塗布液を塗布した。塗布液の塗布後、50℃で5分間処理し、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
次いで、正孔輸送剤(HTM−1)40質量部、電子輸送剤(ETM−1)2質量部、バインダ樹脂I(Resin−1、粘度平均分子量51,000)80質量部、及びバインダ樹脂II(Resin−6、粘度平均分子量49,000)20質量部を、テトラヒドロフラン500質量部及びトルエン200質量部からなる溶媒に溶解して電荷輸送層用塗布液を調製した。
得られた電荷輸送層用塗布液を電荷発生層と同様の方法によって電荷発生層上に塗布した後、120℃で40分間処理し、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
(トナー調製例)
樹脂としてポリエステル樹脂(数平均分子量Mn=3700、ガラス転移温度Tg=62℃)100質量部、帯電制御剤(サリチル酸金属錯体、ボントロンE−84、オリヱント化学工業株式会社製)1.2質量部、着色剤(ピグメント・ブルー15:3[ECB−301]、大日精化工業株式会社製)4.0質量部、及び離型剤(ヒドロキシ酸エステルワックス、カルナバウワックス1号粉末、融点83℃、株式会社加藤洋行製)5.0質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合した。得られた混合物を二軸押出機により溶融混練し、冷却後、直径2mmのスクリーンを有するカッターミルで粗粉砕した後、衝突板式粉砕機(ディスパージョンセパレータ、日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級することによりトナー母粒子を得た。
細胞計数分析装置(コールターマルチサイザー3、ベックマンコールター社製)を用いて、アパチャー径100μmにて30000カウント測定して求めた、得られたトナー母粒子の平均粒子径は4.0μmであった。
得られたトナー母粒子100質量部に対して疎水性シリカ(R972、日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径16nm)2.5質量部を添加し、容量10Lのヘンシェルミキサーを用いて3000回転/分の回転速度で5分間撹拌した後に冷却した。5分間の撹拌に次いで冷却する工程を計5回繰り返し(総撹拌時間25分)てトナーを得た。
〔実施例2〜14、及び比較例1〜11〕
正孔輸送剤(HTM)、バインダ樹脂I、及びバインダ樹脂IIの種類及び使用量を表1に記載の種類及び使用量に変えることの他は、実施例1と同様にして感光体を形成した。また、シリカの使用量を表1に記載の量に変更し、ワックスの種類を表1に記載の種類に変えることの他は、実施例1と同様にしてトナーを作成した。なお、実施例14では粉砕時間及び分級条件を調節し、粒子径6.5μmのトナーを得た。
実施例及び比較例において正孔輸送剤として下式で表されるHTM−1〜HTM−3を用い、電子輸送剤として下式で表されるETM−1を用いた。また、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIとして、下式で表される繰り返し単位から構成されるResin−1〜Resin−6を用いた。
〔正孔輸送剤〕
Figure 2011248249
〔電子輸送剤〕
Figure 2011248249
〔バインダ樹脂〕
Figure 2011248249
実施例及び比較例において離型剤として、以下のワックスを用いた。
WAX−1:ヒドロキシ酸エステルワックス(カルナウバワックス1号粉末、融点83℃)
WAX−2:パラフィンワックス(C40パラフィン、和光純薬工業株式会社製、融点83℃)
〔膜厚変化、画像不良、及び感光体表面の外観の評価〕
実施例及び比較例で作成した電子写真感光体を、負帯電反転現像プロセスを採用し、帯電ローラを備えた市販のプリンタに装着した。次いで、内部を清掃されたトナーカートリッジ(色:シアン)に実施例及び比較例で製造したトナーを充填し、トナーが充填されたトナーカートリッジをプリンタにセットした後、下記の方法に従い感光体の膜厚変化、画像不良の発生、及び感光体表面の外観の変化を評価した。膜厚変化、画像不良の発生、及び感光体表面の外観の変化の評価結果を表1に示す。
<膜厚変化測定方法>
A4サイズの紙を用い、室温環境下に、1万枚、連続して白紙印字を行い、印字前後の感光層の膜厚変化を測定した。
<画像評価>
ベタ画像を出力した際に画像不良がない場合を○とし、画像不良が発生した場合を×とした。画像評価はベタ画像(100%)をA4用紙全面にプリントし、目視にて判定した。画像縦方向0.8mm以上の長さのダッシュマークが10個以上あるものを×とした。
<外観評価>
感光体表面にトナー成分の付着がない場合を◎とし、トナー成分が僅かに付着している場合を○とし、トナー成分が多量に付着している場合を×とした。
具体的には、感光体表面(2mm×2mm)をドラム軸方向に略均等な距離に6等分した5箇所(ドラム上端から41mm、82mm、123mm、164mm、205mm)において、ダッシュマークの個数を光学顕微鏡にて観察することにより外観評価を行った。5箇所の平均の個数に関して、ダッシュマークが10個以下の場合を◎、50個以下の場合を○、50個を超える場合を×とした。
Figure 2011248249
*表1中、バインダ樹脂に関する部数は質量部を意味する。
表1より、トナー中のシリカの含有量が2.5質量%以上6.0質量%以下であり、感光層のバインダ樹脂としてバインダ樹脂Iを含むポリカーボネート樹脂を用いた感光体を備える実施例1〜13の画像形成装置を用いた場合、感光体の膜厚変化も少なく、画像不良も生じ難く、感光体表面へのトナー成分の付着も見られないことが分かる。
トナー中のシリカの含有量が2.5質量%未満である、比較例1の画像形成装置では、感光体の膜厚変化が少なく、感光体表面へのトナー成分の付着は見られなかったが、画像濃度の異常が生じた。
トナー中のシリカの含有量が6.0質量%を超える比較例2の画像形成装置では、感光体の膜厚変化は少ないが、感光体表面にトナー成分が付着しやすく、感光体表面に付着したトナー成分に起因してダッシュマークが生じた。
感光体のバインダ樹脂として、バインダ樹脂Iを含まない樹脂を用いた比較例3の画像形成装置では、画像不良が生じ難く、感光体表面へのトナー成分の付着も少なかったが、感光体の感光層に著しい磨耗が生じた。
10 積層型感光体
10’ 下引き層を有する積層型感光体
11 導電性基体
12 電荷発生層
13 電荷輸送層
14 下引き層
20 単層型感光体
20’ 下引き層を有する単層型感光体
21 感光層
本発明は、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、電子写真感光体として、セレン等の無機材料からなる感光層を備える無機感光体を備えるものと、主に、バインダ樹脂、電荷発生剤、電荷輸送剤等の有機材料からなる感光層を備える有機感光体を備えるものとがある。そして、有機感光体は、無機感光体と比較して製造が容易であり、感光層の材料を幅広い材料から選択でき、設計の自由度が高いことから、有機感光体を備える画像形成装置が幅広く使用されている。
そして、近年、感光体の長寿命化や、オフィスへ環境への配慮の目的から、感光体の帯電時のオゾンの発生を抑制するために、感光体を帯電させる方法として接触帯電方式が採用されることが増えている。
しかし、有機感光体は、上記の利点を有する反面、一般に有機材料には軟質の材料が多いことから、繰り返し使用により磨耗しやすく、帯電ローラ等の接触帯電方式の帯電部を用いた場合、感光体表面が著しく磨耗する問題がある。
このため、接触帯電方式の帯電部を採用した画像形成装置に関して、感光体の磨耗性の改良について多くの検討がされている。しかし、有機感光体が磨耗し難い場合、感光体表面が磨耗により更新されないために現像剤であるトナーやトナーに含まれる成分が感光体表面に残留しやすく、画像の濃度異常や、ダッシュマーク(筋状の画像の汚れ)等の画像不良が発生しやすくなる問題がある。このため、感光体の耐摩耗性が改良され、かつ画像不良の発生が抑制された画像形成装置の開発が望まれている。
帯電部として帯電ローラを採用した画像形成装置に関するかかる課題を解決する方法として、例えば、特許文献1に、感光体(像担持体)の表面に脂肪酸金属塩と窒化ホウ素とを含む像担持体保護剤を供給する方法が提案されている。
特開2010−039304号公報
しかし、特許文献1に記載の方法では、画像形成装置において、感光体付近への感光体表面の保護剤を供給する部品の設置が必要となる。このため、特許文献1に記載の画像形成装置では、製造コストが高くなり、画像形成装置の小型化は妨げられるため、画像形成装置の小型化、低価格化の市場の要求に応えられない。このような問題から、画像形成装置に特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性の問題と、画像不良の発生の問題とを解決する方法が望まれている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、感光体の磨耗を防ぐための特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーと、トナーを用いる現像部と、電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置について、導電性基体上に特定のバインダ樹脂を含有する感光層が形成された電子写真感光体を用い、トナーにおけるシリカの含有量をトナーの質量中2.5質量%以上6質量%以下とすることにより、画像形成装置における、感光体の耐磨耗が改善され、画像不良の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
(1) 像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーと、前記トナーを用いる現像部と、前記電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置であって、
前記電子写真感光体が、導電性基体上に感光層が形成されており、
前記感光層は、
1)少なくとも電荷発生剤を含有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は、
2)少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を含有する感光層であり、
前記バインダ樹脂は下記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂を含有し、
前記トナーにおける前記シリカの含有量がトナーの質量中、2.5質量%以上6質量%以下であることを特徴とする画像形成装置。
Figure 2011248249
一般式(I)中、n+m=1であり、0.35≦m<0.7である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
(2) 前記トナーの平均粒径が4.5〜6.5μmである、(1)記載の画像形成装置。
(3) 前記離型剤がヒドロキシ酸エステルワックスであることを特徴とする、(1)又は(2)記載の画像形成装置。
(4) 前記トナー中の樹脂がポリエステル系樹脂であることを特徴とする、(1)〜(3)いずれか記載の画像形成装置。
(5) 前記バインダ樹脂が、さらに下記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂を含み、前記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂の含有量が、前記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂の含有量に対して質量基準で2倍以上30倍以下であることを特徴とする、(1)〜(4)いずれか記載の画像形成装置。
Figure 2011248249
一般式(II)中、p+q=1であり、0≦p<0.35である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
(6) 前記電子写真感光体において、前記電荷輸送剤の含有量が、前記バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下であることを特徴とする、(1)〜(5)いずれか記載の画像形成装置。
(7) 前記電子写真感光体において、前記電荷輸送剤が下記一般式(III)又は下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする、(1)〜(6)いずれか記載の画像形成装置。
Figure 2011248249
一般式(III)中、R〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基であり、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。aは0〜5の整数を表す。〕
Figure 2011248249
一般式(IV)中、R16〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基である。bは0〜5の整数を表し、cは0〜4の整数を表し、kは0又は1を表す。〕
本発明によれば、感光体の磨耗を防ぐための特別な部品を付加することなく、感光体の耐摩耗性が改善され、画像不良の発生が抑制された画像形成装置が得られる。
本発明の画像形成装置において用いる積層型感光体の構成を示す図である。 本発明の画像形成装置において用いる単層型感光体の構成を示す図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態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。
本発明の画像形成装置は、像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーと、トナーを用いる現像部と、電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置である。以下、電子写真感光体、現像部、帯電ローラ、画像形成装置について順に説明する。
[電子写真感光体]
本発明の画像形成装置において像担持体として使用する電子写真感光体(以下、単に感光体と記載する場合がある)は有機感光体である。電子写真感光体には、単層型と積層型とがあるが、本発明の画像形成装置ではいずれも適用可能である。
なお、本出願の明細書及び特許請求の範囲において、積層型感光体の電荷輸送層、又は単層型感光体の感光層に含まれる樹脂を「バインダ樹脂」と呼ぶ。また、積層型感光体の電荷発生層が樹脂を含む場合に、電荷発生層に含まれる樹脂を「ベース樹脂」と呼ぶ。以下、積層型感光体、及び単層型感光体について順に説明する。
1.積層型感光体
図1(a)に示すように、積層型感光体10は、導電性基体11上に蒸着又は塗布等の手段によって、電荷発生剤を含有する電荷発生層12を形成し、次いで電荷発生層12上に、電荷輸送剤と特定のバインダ樹脂とを含む塗布液を塗布した後に乾燥させて電荷輸送層13を形成することにより作成できる。
積層型の電子写真感光体は、電荷輸送剤の種類を適宜選択することにより、正負いずれの帯電方式にも適用可能である。
また、図1(b)に示すように、感光層を形成する前に、導電性基体11上に、下引き層14を予め形成しておくことも好ましい。下引き層14を設けることにより、導電性基体11側の電荷の感光層への注入を防ぐとともに、感光層の導電性基体11上への結着を強固にし、導電性基体11の表面上の欠陥を被覆して平滑化することができるためである。
以下、積層型感光体に関して、導電性基体、及び感光層について順に説明する。
〔導電性基体〕
積層型感光体において用いる導電性基体は、電子写真感光体の導電性基体として用いることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、導電性を有する材料で少なくとも表面部が構成されるもの等が挙げられる。すなわち、具体的には、例えば、導電性を有する材料からなるものであってもよいし、プラスチック材料等の表面を、導電性を有する材料で被覆したものであってもよい。また、導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。また、導電性を有する材料としては、導電性を有する材料を1種で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて、例えば、合金等として用いてもよい。また、導電性基体としては、上記の中でも、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。そうすることによって、より好適な画像を形成することができる感光体を提供することができる。このことは、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることによると考えられる。
導電性基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて適宜選択することができ、例えば、シート状、ドラム状等の基体が好適に使用できる。
〔感光層〕
<感光層を構成する材料>
積層型感光体は、導電性基体上に形成された、少なくとも電荷発生剤を含む電荷発生層、及び少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含む電荷輸送層から構成され、電荷発生層はベース樹脂を含んでいてもよい。以下、バインダ樹脂、電荷輸送剤、電荷発生剤、ベース樹脂について順に説明する。
(バインダ樹脂)
積層型感光体の電荷輸送層に用いるバインダ樹脂は、下記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂(以下、バインダ樹脂Iとも称する)を含む樹脂を用いる。また、バインダ樹脂は、バインダ樹脂Iに加え、下記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂(以下、バインダ樹脂IIとも称する)を含有する樹脂がより好ましい。バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIを含む樹脂をバインダ樹脂として用いる場合、電荷輸送層に含まれる電荷輸送剤の結晶化を抑制しやすく、感光体を電気特性に優れたものとすることができる。
Figure 2011248249
一般式(I)中、n+m=1であり、0.35≦m<0.7である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
Figure 2011248249
一般式(II)中、p+q=1であり、0≦p<0.35である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRは互いに結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
一般式(I)の共重合ポリカーボネート又は一般式(II)のポリカーボネートが有する置換基R〜Rがアルキル基である場合、炭素原子数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基が特に好ましい。
〜Rで表される置換基がアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ter−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、iso−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、tert−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基等が挙げられる。
また、一般式(I)及び(II)において、RとR、及びRとRとは互いに結合して環を形成してもよい。RとR、及びRとRが環を形成する場合、環は4〜8員環であるのが好ましく、5〜6員環であるのがより好ましい。
一般式(I)及び(II)において置換基R〜Rがアリール基である場合、フェニル基、又は2〜6個のベンゼン環が縮合されるか単結合により連結されて形成される基が好ましい。アリール基に含まれるベンゼン環の数は、1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1又は2が特に好ましい。
〜Rで表される置換基がアリール基である場合の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
一般式(I)におけるWは、単結合がより好ましい。Wが単結合であるバインダ樹脂を用いることにより、特に耐摩耗性に優れた感光体を得やすい。
電荷輸送層におけるバインダ樹脂中のインダ樹脂Iの含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に制限されない。バインダ樹脂Iの含有量は、バインダ樹脂全量に対して50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上が特に好ましい。バインダ樹脂がかかる範囲の量のバインダ樹脂Iを含むことにより、感光体の磨耗を顕著に抑制できる。
電荷輸送層においてバインダ樹脂Iとバインダ樹脂IIとを併用する場合、それぞれの樹脂の含有量は本発明の目的を阻害しない範囲で特に制限されない。バインダ樹脂Iの含有量は、バインダ樹脂IIの含有量に対して、質量基準で2倍以上30倍以下が好ましく、2.5倍以上20倍以下がより好ましく、3倍以上10倍以下が特に好ましい。バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの含有量をかかる範囲とすることで、感光体の耐摩耗性を損なうことなく電荷輸送剤とバインダ樹脂との相溶性を改良でき、電荷輸送剤の結晶化が抑制されるため、電気的特性に優れる感光体が得られる。
バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの製造方法は特に限定されない。バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIは、例えば、一般式(I)及び(II)に記載の繰り返し単位に対応するビスフェノール化合物を用いて、公知のポリカーボネート樹脂の製造方法に従い製造できる。
バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIは、本発明の目的を阻害しない限り、ランダム共重合体及びブロック共重合体のいずれも使用できる。また、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIは、粘度平均分子量が5,000〜200,000であるのが好ましく、20,000〜60,000であるのがより好ましい。バインダ樹脂の粘度平均分子量をかかる範囲とすることにより、バインダ樹脂が適度な硬さとなり、バインダ樹脂中に良好に電荷輸送剤が分散することによって、電気的特性及び耐磨耗性に優れる感光体が得られる。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量[M]は、オストワルド粘度計によって、極限粘度[η]を求め、Schnellの式によって、[η]=1.23×10−40.83より算出できる。なお、[η]は、20℃で、塩化メチレンを溶媒として、濃度が6.0g/dmとなるようにポリカーボネート樹脂を溶解させて得られるポリカーボネート樹脂溶液を用いて測定できる。
電荷輸送層における、バインダ樹脂の総量に対する、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%であるのが特に好ましい。
電荷輸送層のバインダ樹脂は、本発明の目的を阻害しない範囲で、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIの他の樹脂を含んでいてもよい。電荷輸送層のバインダ樹脂が含有してもよい樹脂としては、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、及びウレタン−アクリレート樹脂等が挙げられる。
(電荷輸送剤)
電荷輸送剤は、電子写真感光体の感光層に含まれる電荷輸送剤として用いることができるものであれば、特に限定されない。また、電荷輸送剤としては、一般的に、正孔輸送剤と電子輸送剤とが挙げられる。
正孔輸送剤としては、例えば、ベンジジン誘導体、2,5−ジ(4−メ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、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等のスチリル系化合物、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系化合物、有機ポリシラン化合物、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾール系化合物等の含窒素環式化合物、縮合多環式化合物等が挙げられる。これらの中でも、トリフェニルアミン系化合物が好ましく、下記一般式(III)又は(IV)で表されるトリフェニルアミン系化合物がより好ましい。
Figure 2011248249
一般式(III)中、R〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基であり、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。aは0〜5の整数を表す。〕
Figure 2011248249
一般式(IV)中、R16〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基である。bは0〜5の整数を表し、cは0〜4の整数を表し、kは0又は1を表す。〕
一般式(III)又は一般式(IV)で表される化合物が有する置換基R〜R23がアルキル基である場合、炭素原子数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基が特に好ましい。
〜R23で表される置換基がアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ter−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、iso−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、tert−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基等が挙げられる。
また、一般式(III)の化合物において、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。R11〜R15から選択される隣接する2つの基が環を形成する場合、環は4〜8員環であるのが好ましく、5〜6員環であるのがより好ましい。
一般式(III)又は一般式(IV)で表される化合物が有する置換基R〜R23がアルコキシ基である場合、炭素原子数1〜12のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜8のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1〜6のアルコキシ基が特に好ましい。
〜R23で表される置換基がアルコキシ基である場合の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、iso−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、sec−ブチルオキシ基、ter−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、iso−ペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、iso−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基等が挙げられる。
一般式(III)又は一般式(IV)で表される化合物が有する置換基R〜R23がアリール基である場合、フェニル基、又は2〜6個のベンゼン環が縮合されるか単結合により連結されて形成される基が好ましい。アリール基に含まれるベンゼン環の数は、1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1又は2が特に好ましい。
〜R23で表される置換基がアリール基である場合の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
好適に使用できる電子輸送剤としては、電子写真感光体の感光層に含まれる電子輸送剤として用いることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、ナフトキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、アントラキノン誘導体、アゾキノン誘導体、ニトロアントアラキノン誘導体、ジニトロアントラキノン誘導体等のキノン誘導体、マロノニトリル誘導体、チオピラン誘導体、トリニトロチオキサントン誘導体、3,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン誘導体、ジニトロアントラセン誘導体、ジニトロアクリジン誘導体、テトラシアノエチレン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等が挙げられる。これらの中では、キノン誘導体がより好ましい。
(電荷発生剤)
積層型感光体の感光層に用いる電荷発生剤は、電子写真感光体の電荷発生剤として用いることができるものであれば特に限定されない。具体的には、X型無金属フタロシアニン(x−H2Pc)、Y型オキソチタニルフタロシアニン(Y−TiOPc)、ペリレン顔料、ビスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム、アモルファスシリコン等の無機光導電材料の粉末、ピリリウム塩、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、及びキナクリドン系顔料等が挙げられる。
また、電荷発生剤は、所望の領域に吸収波長を有するように、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、前述の各電荷発生剤のうち、特に半導体レーザ等の光源を使用したレーザビームプリンタやファクシミリ等のデジタル光学系の画像形成装置には、700nm以上の波長領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば、無金属フタロシアニンやオキソチタニルフタロシアニン等のフタロシアニン系顔料が好適に用いられる。なお、上記フタロシアニン系顔料の結晶形については特に限定されず、種々のものが使用される。また、ハロゲンランプ等の白色の光源を使用した静電式複写機等のアナログ光学系の画像形成装置には、可視領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば、ペリレン顔料やビスアゾ顔料等が好適に用いられる。
(ベース樹脂)
電荷発生層を導電性基体上に、電荷発生剤を含む溶液を塗布して形成する場合、電荷発生剤とともにベース樹脂が使用される。電荷発生層に用いるベース樹脂は、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂を用いることができ、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂の他の樹脂を用いることもできる。電荷発生層のベース樹脂として使用できる、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂の他の樹脂の具体例としては、ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールZC型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、及びウレタン−アクリレート樹脂等が挙げられる。電荷発生層に用いるベース樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<感光層の作成方法>
積層型感光体における感光層は、導電性基体上、又は、導電性基体上に形成された下引き層の上に、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層して形成される。
積層型感光体における電荷発生層の膜厚は0.1〜5μmが好ましく、0.1〜3μmがより好ましい。また、電荷輸送層の膜厚は2〜100μmが好ましく、5〜50μmがより好ましい。
電荷発生層における電荷発生剤の含有量は本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。電荷発生層塗布液の塗布により形成する場合、電荷発生剤の量は、ベース樹脂100質量部に対して10〜500質量部が好ましく、30〜300質量部であるのがより好ましい。
電荷輸送層における電荷輸送剤の含有量は、バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下が好ましく、5〜55質量部がより好ましく、10〜55質量部が特に好ましい。なお、電荷輸送剤の量は電荷輸送層における、正孔輸送剤と電子輸送剤の量の合計量である。電荷輸送剤の量をかかる範囲とすることにより、耐摩耗性に優れた積層型感光体を得やすい。
電荷発生層の形成方法としては、電荷発生剤の真空蒸着、又は少なくとも電荷発生剤、ベース樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が挙げられる。電荷発生層の形成方法としては、高価な蒸着装置が不要であり、製膜操作が容易であることから、少なくとも電荷発生剤、ベース樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が好ましい。また、電荷輸送層の形成方法としては、少なくとも、電荷輸送剤、バインダ樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が挙げられる。
感光層形成用の塗布液の調製に用いる溶媒としては、感光層形成用塗布液に従来用いられている種々の有機溶剤が使用可能である。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;n−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、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;酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性有機溶媒が挙げられる。
電荷発生層用又は電荷輸送層用の塗布液には、電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、従来公知の種々の添加剤を配合することができる。塗布液に配合する好適な添加剤としては、例えば、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、一重項クエンチャー、紫外線吸収剤等の劣化防止剤、軟化剤、可塑剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー等が挙げられる。また、電荷輸送剤や電荷発生剤の分散性、感光層表面の平滑性をよくするために界面活性剤、レベリング剤等を使用してもよい。
電荷発生層用又は電荷輸送層用の塗布液の塗布方法は特に限定されないが、例えば、スピンコーター、アプリケーター、スプレーコーター、バーコーター、ディップコーター、ドクターブレード等を用いる方法が挙げられる。
上記の方法により、塗布液を塗布して形成された皮膜は、高温乾燥機や減圧乾燥機等を用いて乾燥することにより溶媒を除去され電荷発生層及び電荷輸送層とされる。乾燥温度としては40〜150℃が好ましい。かかる温度範囲で、皮膜を乾燥することにより、溶媒の除去が速やかに進行し、均一な厚さの電荷発生層及び電荷輸送層を効率よく形成できるためである。乾燥温度が高すぎる場合、感光層に含まれる成分が熱分解する場合があり好ましくない。
なお、下引き層は、樹脂と、酸化亜鉛や酸化チタン等の無機微粒と、溶媒とから塗布液を調製し、これを導電性基体上に塗布した後に乾燥して形成することができる。
2. 単層型感光体
本発明において用いる電子写真感光体は、正負いずれの帯電方式においても使用できること、感光層が単一の層であることから感光体の製造が容易であること、層間の界面が少なく光学的特性に優れること等から、単層型感光体とすることも好ましい。
図2(a)に示すように、単層型感光体20は、導電性基体11上に単一の感光層21を設けたものである。単層型感光体における感光層は、例えば、電荷輸送剤と、電荷発生剤と、バインダ樹脂と、必要に応じてレベリング剤等とを適当な溶媒に溶解又は分散させて得た塗布液を、導電性基体11上に塗布した後に乾燥することにより形成できる。
また、図2(b)に示すように、導電性基体11上に、下引き層14を介して感光層21を形成することも好ましい。
以下、本発明の画像形成装置で用いる単層型感光体に関して、導電性基体、及び感光層について順に説明する。
〔導電性基体〕
単層型感光体に用いる導電性基体は、前述の積層型感光体に用いる導電性基体と同様の材料からなる基体を使用できる。また、導電性基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて適宜選択することができ、例えば、シート状、ドラム状等の基体が好適に使用できる。
〔感光層〕
<感光層を構成する材料>
単層型感光体における感光層を構成する主たる材料としては、バインダ樹脂、電荷輸送剤、及び電荷発生剤が挙げられる。バインダ樹脂は、積層型感光体の電荷輸送層に含まれるバインダ樹脂と同様に、バインダ樹脂Iを含む樹脂を用いる。また、電荷輸送剤及び電荷発生剤は、積層型感光体と同様の材料を使用できる。
<感光層の製造方法>
単層型感光体の感光層は、電荷輸送剤、電荷発生剤、バインダ樹脂、及び溶媒から塗布液を調製し、積層型感光体における電荷発生層、及び電荷輸送層の形成方法と同様の方法により形成することができる。
単層型感光体の感光層における、電荷輸送剤の使用量は、バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下が好ましく、5〜55質量部がより好ましく、10〜55質量部が特に好ましい。なお、電荷輸送剤の量は感光層における正孔輸送剤と電子輸送剤の量の合計量である。電荷輸送剤の量をかかる範囲とすることにより耐摩耗性に優れた単層型感光体を得やすい。
単層型感光体の感光層における、電荷発生剤の使用量は、バインダ樹脂100質量部に対して0.01〜30質量部が好ましく、0.1〜20質量部がより好ましく、0.4〜10質量部が特に好ましい。電荷発生剤の使用量をかかる範囲とすることにより、感光体の耐摩耗性を低下させることなく、電気特性に優れる感光体を製造できる。
単層型感光体の感光層の厚さは、感光層として好適な機能を有する限り特に限定されない。具体的には、例えば、5〜100μmであることが好ましく、10〜50μmであることがより好ましい。
[トナー]
本発明において現像部に用いるトナーは、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーである。また本発明において、用いるトナーは所望により帯電制御剤を含んでもよい。以下、樹脂、着色剤、離型剤、シリカ、帯電制御剤、及びトナーの製造方法について順に説明する。
(樹脂)
本発明において、トナーに含まれる樹脂としては、本発明の画像形成装置の画像特性が損なわれない限り特に限定されず、従来トナー用の樹脂として使用されている種々の樹脂から適宜選択できる。トナーに含まれる樹脂の具体例としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、トナー中の着色剤に対する分散性、トナーの帯電性、用紙に対する定着性の面から、ポリエステル系樹脂が好ましい。
好適なポリエステル系樹脂としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸成分と、エチレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール等のジオール成分とを縮重合して得られる共重合ポリエステルが挙げられる。
(着色剤)
本発明においてトナーに含まれる着色剤としては、例えば、アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック等の黒色顔料;黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンG等の緑色顔料;亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等の白色顔料を使用できる。トナー中の着色剤の含有量は、樹脂100質量部に対して1.0〜20.0質量部が好ましく、3.0〜10.0質量部がより好ましい。
(離型剤)
本発明においてトナーに含有される離型剤としては、本発明の目的を阻害しない範囲で従来トナーに使用されている種々のワックスを用いることができる。本発明において使用できるワックスの好適な例としては、ヒドロキシ酸エステルワックス、及びパラフィンワックスが挙げられる。ヒドロキシ酸エステルワックスとしては、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックスや、セリル−ω−ヒドロキシセロテート、セリル−ω−ヒドロキシメリセート、ミリシル−ω−ヒドロキシメリセート等の合成ワックスが挙げられる。これらのワックスの中では耐オフセット性の点から、ヒドロキシ酸エステルワックスが好ましく、天然ワックスがより好ましく、カルナウバワックスがさらに好ましい。
本発明においてトナーに含有されるワックスの融点は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、80℃以上95℃以下が好ましく、81℃以上90℃以下がより好ましく、82℃以上88℃以下が特に好ましい。かかる融点のワックスを用いることにより、ダッシュマーク等の画像欠陥の発生を抑制しやすい。
トナー中のワックスの含有量は、樹脂100質量部に対して0.5〜15.0質量部が好ましく、1.0〜10.0質量部がより好ましい。
(シリカ)
本発明においては、外添剤としてシリカを用いる。外添剤として使用するシリカは、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されず、トナー用に使用されているシリカから適宜選択できる。シリカの使用量は、トナーの質量に対して2.5質量%以上6質量%以下であり、3質量%以上5質量%以下が好ましい。シリカの使用量をかかる範囲とすることにより、流動性及び帯電特性に優れるトナーが得られるとともに画像濃度の異常やダッシュマーク等の画像不良の発生を抑制できる。
(帯電制御剤)
本発明において用いるトナーは、トナーの摩擦帯電特性を制御するために帯電制御剤を含んでいてもよい。帯電制御剤は、トナーの帯電極性に応じて正帯電制御用及び/又は負帯電制御用の帯電制御剤を用いる。帯電制御剤の種類は、特に限定されず、例えば、ニグロシン、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属錯体、サリチル酸誘導体の金属錯体、オキシナフトエ酸の金属錯体、オキシナフトエ酸誘導体の金属錯体、フェノール系縮合物、キナクリドン、アゾ顔料等が挙げられる。
(トナーの製造方法)
本発明において用いるトナーの製造方法は特に限定されず、混練粉砕法、重合法、紡糸法等の方法によりトナーを製造できる。トナーの製造方法が混練粉砕法である場合、例えば、以下のような手順で製造する。
まず、前述の樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤等をヘンシェルミキサー等のミキサーで混合し、二軸押出機等で溶融混練した後、ハンマーミル等の粉砕機により粉砕して粉体を得る。得られた粉体を、気流式分級機等の分級機で分級して、トナー母粒子が得られる。得られたトナー母粒子に、少なくともシリカを含む外添剤を加え、ヘンシェルミキサー等により混合することによってトナーが得られる。以上のようにして得られたトナーに、樹脂粒子中に鉄等の磁性体の微粒子を分散させたキャリアを配合して2成分系トナーとしてもよい。
本発明において用いるトナーの粒子径は、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜7μmが特に好ましい。トナーの粒子径はコールターカウンター式の粒度分布計で、アパチャー径100μmにて30000カウント測定することにより求めることができる。
[現像部]
本発明の画像形成装置が備える現像部は、感光体表面を露光することにより形成された静電潜像にトナーを供給して、静電潜像をトナー像として現像する。現像部により形成されたトナー像は転写部によって、被転写体に転写される。
[帯電ローラ]
接触方式の帯電部として使用される帯電ローラは、帯電ローラが感光体表面と接触したまま、感光体表面を帯電させることができれば特に限定されない。帯電ローラとしては、例えば、ドラム形態の感光体の表面と接触したまま、電子写真感光体の回転に従属して回転するものが挙げられる。帯電ローラの構成としては、例えば、回転可能に軸支された芯金と、芯金上に形成された樹脂層と、芯金に電圧を印加する電圧印加部を備えるもの等が挙げられる。このような帯電ローラは、電圧印加部により芯金に電圧を印加することによって、ローラ表面の樹脂層を介して感光体表面を帯電させることができる。
帯電ローラにおける樹脂層に使用される樹脂は、感光体表面を良好に帯電させることができれば特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン変性樹脂等が挙げられる。また、帯電ローラの樹脂層に無機充填材を配合してもよい。
電圧印加部により帯電ローラに印加される電圧は直流電圧のみであることが好ましい。交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を、帯電ローラに印加する場合より、帯電ローラに直流電圧のみを印加する場合のほうが、感光層の磨耗量が少なくなる傾向がある。
[画像形成装置]
本発明の画像形成装置は、前述の像担持体である電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電ローラと、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像するための現像部とを備えるものであれば特に限定されない。
また、後述するような、複数色のトナーを用いるタンデム方式のカラー画像形成装置が好ましい。ここでは、タンデム方式のカラー画像形成装置について説明する。
なお、本実施形態に係る電子写真感光体を備えた画像形成装置は、各表面上にそれぞれ異なった各色のトナーによるトナー像を形成させるために、所定方向に並設された、複数の電子写真感光体と、各電子写真感光体に対向して配置され、表面にトナーを担持して搬送し、搬送されたトナーを、各電子写真感光体の表面にそれぞれ供給する、現像ローラを備えた複数の現像部とを備える。
図3は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、カラープリンタ1を例に挙げて説明する。
このカラープリンタ1は、図3に示すように、箱型の機器本体1aを有している。この機器本体1a内には、用紙Pを給紙する給紙部2と、この給紙部2から給紙された用紙Pを搬送しながら当該用紙Pに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部3と、この画像形成部3で用紙P上に転写された未定着トナー像を用紙Pに定着する定着処理を施す定着部4とが設けられている。さらに、機器本体1aの上面には、定着部4で定着処理の施された用紙Pが排紙される排紙部5が設けられている。
給紙部2は、給紙カセット121、ピックアップローラ122、給紙ローラ123,124,125、及びレジストローラ126を備えている。給紙カセット121は、機器本体1aから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Pを貯留する。ピックアップローラ122は、給紙カセット121の図に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット121に貯留されている用紙Pを1枚ずつ取り出す。給紙ローラ123,124,125は、ピックアップローラ122によって取り出された用紙Pを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ126は、給紙ローラ123,124,125によって用紙搬送路に送り出された用紙Pを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部3に供給する。
また、給紙部2は、機器本体1aの図3に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ127とをさらに備えている。このピックアップローラ127は、手差しトレイに載置された用紙Pを取り出す。ピックアップローラ127によって取り出された用紙Pは、給紙ローラ123,125によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ126によって、所定のタイミングで画像形成部3に供給される。
画像形成部3は、画像形成ユニット7と、この画像形成ユニット7によってその表面(接触面)にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が1次転写される中間転写ベルト31と、この中間転写ベルト31上のトナー像を給紙カセット121から送り込まれた用紙Pに2次転写させるための2次転写ローラ32とを備えている。
画像形成ユニット7は、上流側(図3では右側)から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット7Kと、イエロー用ユニット7Yと、シアン用ユニット7Cと、マゼンタ用ユニット7Mとを備えている。各ユニット7K,7Y,7C及び7Mは、それぞれの中央位置に像担持体としてドラム型の電子写真感光体37が矢符(時計回り)方向に回転可能に配置されている。そして、各電子写真感光体37の周囲には、帯電ローラ39、露光部38、現像部71、不図示のクリーニング部及び除電器等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。
帯電ローラ39は、矢符方向に回転されている電子写真感光体37の周面を均一に帯電させる。このような帯電ローラ39を備える帯電部は、像担持体である電子写真感光体として有機感光体を用いた場合、感光層の摩耗量が大きくなる傾向があったが、本発明では耐摩耗性に優れる感光体を用いるため、帯電ローラ39を採用することが可能となり、帯電時のオゾン発生の低減等の利点を活かすことができる。
露光部38は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電ローラ39によって均一に帯電された電子写真感光体37の周面に、上位装置であるパーソナルコンピュータ(PC)から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、電子写真感光体37上に画像データに基づく静電潜像を形成する。現像部71は、静電潜像が形成された電子写真感光体37の周面にトナーを供給することで、画像データに基づくトナー像を形成させる。そして、このトナー像が中間転写ベルト31に1次転写される。クリーニング部は、中間転写ベルト31へのトナー像の1次転写が終了した後、電子写真感光体37の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、1次転写が終了した後、電子写真感光体37の周面を除電する。クリーニング部及び除電器によって清浄化処理された電子写真感光体37の周面は、新たな帯電処理のために帯電部へ向かい、新たな帯電処理が行われる。
中間転写ベルト31は、無端状のベルト状回転体であって、表面(接触面)側が各電子写真感光体37の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ33、従動ローラ34、バックアップローラ35、及び1次転写ローラ36等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト31は、各電子写真感光体37と対向配置された1次転写ローラ36によって電子写真感光体37に押圧された状態で、複数のローラによって無端回転するように構成されている。駆動ローラ33は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト31を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ34、バックアップローラ35、及び1次転写ローラ36は、回転自在に設けられ、駆動ローラ33による中間転写ベルト31の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ34,35,36は、駆動ローラ33の主動回転に応じて中間転写ベルト31を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト31を支持する。
1次転写ローラ36は、1次転写バイアス(トナーの帯電極性とは逆極性)を中間転写ベルト31に印加する。そうすることによって、各電子写真感光体37上に形成されたトナー像は、各電子写真感光体37と1次転写ローラ36との間で、駆動ローラ33の駆動により矢符(反時計回り)方向に周回する中間転写ベルト31に重ね塗り状態で順次転写(1次転写)される。
2次転写ローラ32は、トナー像と逆極性の2次転写バイアスを用紙Pに印加する。そうすることによって、中間転写ベルト31上に1次転写されたトナー像は、2次転写ローラ32とバックアップローラ35との間で用紙Pに転写され、これによって、用紙Pにカラーの転写画像(未定着トナー像)が転写される。
定着部4は、画像形成部3で用紙Pに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ41と、この加熱ローラ41に対向配置され、周面が加熱ローラ41の周面に押圧当接される加圧ローラ42とを備えている。
そして、画像形成部3で2次転写ローラ32により用紙Pに転写された転写画像は、当該用紙Pが加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Pに定着される。そして、定着処理の施された用紙Pは、排紙部5へ排紙されるようになっている。また、本実施形態のカラープリンタ1では、定着部4と排紙部5との間の適所に搬送ローラ6が配設されている。
排紙部5は、カラープリンタ1の機器本体1aの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Pを受ける排紙トレイ51が形成されている。
カラープリンタ1は、以上のような画像形成動作によって、用紙P上に画像形成を行う。そして、上記のようなタンデム方式の画像形成装置では、像担持体として前述の電子写真感光体を備え、現像部から供給されるトナーとして前述のトナーを使用するため、帯電部として帯電ローラを備えていても、感光体の磨耗を抑制しつつ、画像不良の発生を抑制することが好適な画像を形成することができ、耐久性に優れ、画像の品質に優れる画像形成装置が得られる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例によりなんら限定されるものではない。
〔実施例1〕
以下の方法により、導電性基体状に下引き層と感光層とをこの順に形成して感光体を作成した。
(下引き層の形成)
アルミナとシリカとで表面処理した後、湿式分散によりメチルハイドロジェンポリシロキサンにより表面処理された酸化チタン(テイカ株式会社製、SMT−A(試作品)、数平均一次粒子径10nm)2質量部と、6,12,66,610四元共重合ポリアミド樹脂(東レ株式会社製、アミランCM8000)1質量部とを、メタノール10質量部、ブタノール1質量部、及びトルエン1質量部からなる溶媒を用いて、ビーズミルにより5時間分散処理して下引き層用塗布液を調製した。
得られた下引き層用塗布液を開口5μmのフィルタにてろ過した後、直径30mm、全長246mmのアルミニウム製ドラムからなる導電性基体上にディップコート法により下引き層用塗布液を塗布した。塗布液の塗布後、130℃で30分間処理し、導電性基体上に膜厚1.5μmの下引き層を形成した。
(感光層の形成)
チタニルフタロシアニン(電荷発生剤)1.5質量部と、ポリビニルブチラール樹脂(ベース樹脂、電気化学工業株式会社製、デンカブチラール#6000C)1質量部と、プロピレングリコールモノメチルエーテル40質量部及びテトラヒドロフラン40質量部からなる分散媒とを混合し、ビーズミルにより2時間分散処理して電荷発生層用塗布液を調製した。得られた電荷発生層用塗布液を開口3μmのフィルタでろ過した後、下引き層上にディップコート法により電荷発生層用塗布液を塗布した。塗布液の塗布後、50℃で5分間処理し、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
次いで、正孔輸送剤(HTM−1)40質量部、電子輸送剤(ETM−1)2質量部、バインダ樹脂I(Resin−1、粘度平均分子量51,000)80質量部、及びバインダ樹脂II(Resin−6、粘度平均分子量49,000)20質量部を、テトラヒドロフラン500質量部及びトルエン200質量部からなる溶媒に溶解して電荷輸送層用塗布液を調製した。
得られた電荷輸送層用塗布液を電荷発生層と同様の方法によって電荷発生層上に塗布した後、120℃で40分間処理し、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
(トナー調製例)
樹脂としてポリエステル樹脂(数平均分子量Mn=3700、ガラス転移温度Tg=62℃)100質量部、帯電制御剤(サリチル酸金属錯体、ボントロンE−84、オリヱント化学工業株式会社製)1.2質量部、着色剤(ピグメント・ブルー15:3[ECB−301]、大日精化工業株式会社製)4.0質量部、及び離型剤(ヒドロキシ酸エステルワックス、カルナバウワックス1号粉末、融点83℃、株式会社加藤洋行製)5.0質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合した。得られた混合物を二軸押出機により溶融混練し、冷却後、直径2mmのスクリーンを有するカッターミルで粗粉砕した後、衝突板式粉砕機(ディスパージョンセパレータ、日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級することによりトナー母粒子を得た。
細胞計数分析装置(コールターマルチサイザー3、ベックマンコールター社製)を用いて、アパチャー径100μmにて30000カウント測定して求めた、得られたトナー母粒子の平均粒子径は4.0μmであった。
得られたトナー母粒子100質量部に対して疎水性シリカ(R972、日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径16nm)2.5質量部を添加し、容量10Lのヘンシェルミキサーを用いて3000回転/分の回転速度で5分間撹拌した後に冷却した。5分間の撹拌に次いで冷却する工程を計5回繰り返し(総撹拌時間25分)てトナーを得た。
〔実施例2〜14、及び比較例1〜
正孔輸送剤(HTM)、バインダ樹脂I、及びバインダ樹脂IIの種類及び使用量を表1に記載の種類及び使用量に変えることの他は、実施例1と同様にして感光体を形成した。また、シリカの使用量を表1に記載の量に変更し、ワックスの種類を表1に記載の種類に変えることの他は、実施例1と同様にしてトナーを作成した。なお、実施例14では粉砕時間及び分級条件を調節し、粒子径6.5μmのトナーを得た。
実施例及び比較例において正孔輸送剤として下式で表されるHTM−1〜HTM−3を用い、電子輸送剤として下式で表されるETM−1を用いた。また、バインダ樹脂I及びバインダ樹脂IIとして、下式で表される繰り返し単位から構成されるResin−1〜Resin−6を用いた。
〔正孔輸送剤〕
Figure 2011248249
〔電子輸送剤〕
Figure 2011248249
〔バインダ樹脂〕
Figure 2011248249
実施例及び比較例において離型剤として、以下のワックスを用いた。
WAX−1:ヒドロキシ酸エステルワックス(カルナウバワックス1号粉末、融点83℃)
WAX−2:パラフィンワックス(C40パラフィン、和光純薬工業株式会社製、融点83℃)
〔膜厚変化、画像不良、及び感光体表面の外観の評価〕
実施例及び比較例で作成した電子写真感光体を、負帯電反転現像プロセスを採用し、帯電ローラを備えた市販のプリンタに装着した。次いで、内部を清掃されたトナーカートリッジ(色:シアン)に実施例及び比較例で製造したトナーを充填し、トナーが充填されたトナーカートリッジをプリンタにセットした後、下記の方法に従い感光体の膜厚変化、画像不良の発生、及び感光体表面の外観の変化を評価した。膜厚変化、画像不良の発生、及び感光体表面の外観の変化の評価結果を表1に示す。
<膜厚変化測定方法>
A4サイズの紙を用い、室温環境下に、1万枚、連続して白紙印字を行い、印字前後の感光層の膜厚変化を測定した。
<画像評価>
ベタ画像を出力した際に画像不良がない場合を○とし、画像不良が発生した場合を×とした。画像評価はベタ画像(100%)をA4用紙全面にプリントし、目視にて判定した。画像縦方向0.8mm以上の長さのダッシュマークが10個以上あるものを×とした。
<外観評価>
感光体表面にトナー成分の付着がない場合を◎とし、トナー成分が僅かに付着している場合を○とし、トナー成分が多量に付着している場合を×とした。
具体的には、感光体表面(2mm×2mm)をドラム軸方向に略均等な距離に6等分した5箇所(ドラム上端から41mm、82mm、123mm、164mm、205mm)において、ダッシュマークの個数を光学顕微鏡にて観察することにより外観評価を行った。5箇所の平均の個数に関して、ダッシュマークが10個以下の場合を◎、50個以下の場合を○、50個を超える場合を×とした。
Figure 2011248249
*表1中、バインダ樹脂に関する部数は質量部を意味する。
表1より、トナー中のシリカの含有量が2.5質量%以上6.0質量%以下であり、感光層のバインダ樹脂としてバインダ樹脂Iを含むポリカーボネート樹脂を用いた感光体を備える実施例1〜13の画像形成装置を用いた場合、感光体の膜厚変化も少なく、画像不良も生じ難く、感光体表面へのトナー成分の付着も見られないことが分かる。
トナー中のシリカの含有量が2.5質量%未満である、比較例1の画像形成装置では、感光体の膜厚変化が少なく、感光体表面へのトナー成分の付着は見られなかったが、画像濃度の異常が生じた。
トナー中のシリカの含有量が6.0質量%を超える比較例2の画像形成装置では、感光体の膜厚変化は少ないが、感光体表面にトナー成分が付着しやすく、感光体表面に付着したトナー成分に起因してダッシュマークが生じた。
感光体のバインダ樹脂として、バインダ樹脂Iを含まない樹脂を用いた比較例3の画像形成装置では、画像不良が生じ難く、感光体表面へのトナー成分の付着も少なかったが、感光体の感光層に著しい磨耗が生じた。
10 積層型感光体
10’ 下引き層を有する積層型感光体
11 導電性基体
12 電荷発生層
13 電荷輸送層
14 下引き層
20 単層型感光体
20’ 下引き層を有する単層型感光体
21 感光層

Claims (7)

  1. 像担持体である電子写真感光体と、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤、及びシリカを含むトナーを用いる現像部と、前記電子写真感光体表面に電圧を印加する帯電ローラとを備える画像形成装置であって、
    前記電子写真感光体が、導電性基体上に感光層が形成されており、
    前記感光層は、
    1)少なくとも電荷発生剤を含有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は、
    2)少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を含有する感光層であり、
    前記バインダ樹脂は下記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂を含有し、
    前記トナーにおける前記シリカの含有量がトナーの質量中、2.5質量%以上6質量%以下であることを特徴とする画像形成装置。
    Figure 2011248249
    〔式(I)中、n+m=1であり、0.35≦m<0.7である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRはそれぞれ結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
  2. 前記トナーの平均粒径が4.5〜6.5μmである、請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記離型剤がヒドロキシ酸エステルワックスであることを特徴とする、請求項1又は2記載の画像形成装置。
  4. 前記トナー中の樹脂がポリエステル系樹脂であることを特徴とする、請求項1〜3いずれか記載の画像形成装置。
  5. 前記バインダ樹脂が、さらに下記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂を含み、前記一般式(I)で表される共重合ポリカーボネート樹脂の含有量が、前記一般式(II)で表されるポリカーボネート樹脂の含有量に対して質量基準で2倍以上30倍以下であることを特徴とする、請求項1〜4いずれか記載の画像形成装置。
    Figure 2011248249
    〔式(II)中、p+q=1であり、0≦p<0.35である。Wは単結合、−O−、又は−CO−である。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、R及びRはそれぞれ結合してシクロアルキリデン基を形成してもよい。〕
  6. 前記感光体において、前記電荷輸送剤の含有量が、前記バインダ樹脂100質量部に対して55質量部以下であることを特徴とする、請求項1〜5いずれか記載の画像形成装置。
  7. 前記感光体において、前記電荷輸送剤が下記一般式(III)又は下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする、請求項1〜6いずれか記載の画像形成装置。
    Figure 2011248249
    〔式(III)中、R〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基であり、R11〜R15から選択される隣接する2つの基は互いに結合して環を形成してもよい。aは0〜5の整数を表す。〕
    Figure 2011248249
    〔式(IV)中、R16〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基である。bは0〜5の整数を表し、cは0〜4の整数を表し、kは0又は1を表す。〕
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