JP2013178512A - 電子写真感光体、電子写真感光体カートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体、電子写真感光体カートリッジ、および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】接触部材起因の耐クラック性を定量的に把握することにより、応答性に優れると共に、耐クラック性に優れた電子写真感光体、電子写真カートリッジ、画像形成装置を提供する。
【解決手段】導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体において、該感光層中にて特定の構造を有する電荷輸送物質二種と、特定のポリカーボネート樹脂を組合わせ、同一層中に存在させることにより、応答性と耐クラック性を同時に改良することが可能である。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた電気特性および耐クラック特性を有する電子写真感光体、該電子写真感光体を用いて作製した電子写真感光体カートリッジ、および、画像形成装置に関する。
電子写真技術の汎用化に伴い、電子写真方式の画像形成装置は様々な画像形成プロセスで使用されるようになっている。特に、オフィス用途等では装置の小型化が進んでいることから、電子写真感光体(以下適宜「感光体」という)については、小径化が進み、印刷速度の高速化に伴い、感光体特性のうち、高速応答性、すなわち像露光後の速やかな表面電位の減衰が重要な条件となっている。応答性は、一定露光量に対する光減衰に対応することから、高感度化も必要な条件となることが多い。また、高画質化の観点から、電気特性の繰返し安定性、感光層に形状的欠陥や付着物が無いことが求められている。
特許文献1には、特定のフルオレン系化合物を電荷輸送物質として使用することにより、高感度かつ繰返し安定性が良好な感光体が得られることが開示されている。特許文献2には、上記フルオレン系化合物と、ジフェノキノン系化合物を使用することによって、転写メモリーの生じ難い単層型感光体が開示されている。特許文献3には、上記フルオレン系化合物と、ジアミン化合物を組合わせることによって、感度、繰返し特性、転写メモリーが改良されることが開示されている。
また、電子写真装置の安価化に伴い、安価部材の使用が拡大している。特に、感光体と接触する帯電ローラー、現像ローラー等の部材に関しては、可塑剤等の様々な添加剤等が使用されていることから、単に感光体表面の汚染だけでなく、付着物に起因する感光層表面のクラックが発生することがある。このようなクラックは、画像欠陥として顕在化する場合があるため、画像品質上致命的な欠陥となる。クラックの要因は諸説あるが、感光体表面の付着物による感光体成分の溶出とボイド形成が原因の一つと考えられ、感光層組成によって改良されることが知られていた。
前記のクラック耐性に関しては、特許文献4には、ソルベントクラックとも呼ばれる、皮脂を感光層に付着して、長時間保存した後の感光層のクラック発生の有無に関して、前記特許文献1〜3で開示された感光層組成を含んだ範囲で記載されている。このような皮脂付着によるクラック発生観察結果は、文字通り指で感光層を触ったことによる影響の指標としてだけでなく、ローラー等の部材由来の異物が付着したような場合にも転用されて一様に耐クラック性と呼ばれることが多かった。
耐クラック性に関しては、前記のように皮脂を付着して長時間保管した際の発生有無で評価されることが多かった。しかしながら、この方法では、評価の個人差、再現性にばらつきが大きかっただけでなく、耐クラック性の定量的な把握が困難だった。また、前述のような感光体に接触する部材から染み出して来るような成分に対する耐性の評価法としては、皮脂の付着試験は、クラックが発生するメカニズムが異なったり、感光体に対する負荷として不十分なことも多く、適切な評価法とは言えず、結果が乖離することも多々あった。
特開平2−230255号公報 特開平9−281728号公報 特開2000−221713号公報 特開平10−20523号公報
本発明者らの検討によれば、特許文献3に記載されているような皮脂試験において耐クラック性が良好な感光体も、より厳密な耐クラック性試験に耐え得るものではなかった。より厳密な耐クラック性試験とは、溶剤を感光体シートに塗布して一定方向に一定の力で引っ張り、クラックが入るまでの時間を計測するものである。該試験は、可塑剤等の移行後における、部材由来のクラックに対する感光体の強度を定量的に表している。さらに、特許文献4では、感光体が特定のポリステル樹脂を含有することにより、耐クラック性を改善できることが記載されているが、前記特許文献3に記載された構成に該ポリステル樹脂を用いても部材由来の耐クラック性を十分に満足できなかった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、接触部材起因の耐クラック性を定量的に把握することにより、応答性等の電気特性と、耐クラック性の両方において優れた電子写真感光体、電子写真カートリッジ、画像形成装置を提供することにある。
本発明者は、鋭意検討を行った結果、特定の構造を有する電荷輸送物質を使用することにより、応答性と耐クラック性を同時に改良することを見出し、以下の本発明の完成に至った。
本発明の要旨は下記の<1>〜<6>に存する。
<1>導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体において、該感光層中に下記式(6)および(2)で表される電荷輸送物質、バインダー樹脂として下記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含有し、下記式(6)および(2)で表される電荷輸送物質、下記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が同一層中に存在することを特徴とする電子写真感光体。
Figure 2013178512
(式(5)中、Ar,Arは、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下のアリール基を表し、R6,R7は、それぞれ独立に水素原子または炭素数6以下のアルキル基を表す。)
Figure 2013178512
(式(2)中、Ar〜Arは、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下のアリール基を表し、Xは式(3)または式(4)で表される二価の置換基を表す。式(3)および式(4)中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子あるいは炭素数6以下のアルキル基を表す。ただし、Xが式(3)の場合は、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいフェニル基、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいナフチル基である。)
Figure 2013178512
(式(5)中、R,Rは水素原子あるいは炭素数4以下のアルキル基を表し、Zは結合部炭素原子を含め、総炭素数5〜9の環状脂肪族アルキル基を表す。)
<2>前記感光層が、電荷発生物質としてガリウムフタロシアニンを含有することを特徴とする、<1>に記載の電子写真感光体。
<3><1>又は<2>に記載の電子写真感光体、ならびに、該電子写真感光体を帯電させる帯電装置、該帯電した電子写真感光体を露光させて静電潜像を形成する露光装置、該電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置からなる群から選ばれる少なくとも1つ、を備えたことを特徴とする電子写真感光体カートリッジ。
<4><1>又は<2>に記載の電子写真感光体、該電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、該帯電した電子写真感光体を露光させて静電潜像を形成する露光装置、および、該電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置、を備えたことを特徴とする
画像形成装置。
<5>前記現像装置が現像ローラを有し、該現像ローラが該電子写真感光体の表面に接触していることを特徴とする<4>に記載の画像形成装置。
<6>接触帯電方式であることを特徴とする<4>に記載の画像形成装置。
本発明は、特定の構造を有する電荷輸送物質を感光層に含有させることにより、高速応答性に優れ、かつ様々な接触部材に対してもクラックを発生しない電子写真感光体、および電子写真感光体カートリッジ、画像形成装置の提供を可能とする。
本発明の画像形成装置の一実施態様の要部構成を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態につき詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は本発明の実施形態の代表例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変形して実施することができる。
<本発明の電荷輸送物質>
本発明の電荷輸送物質は下記式(6)および(2)で表される化合物であり、同一層中で混合して使用される。
Figure 2013178512
式(1)において、Ar、Arは、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下のアリール基を表す。アリール基の炭素数としては、30以下、好ましくは20以下、さらに好ましくは15以下である。具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基等が挙げられ、合成の観点からフェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基が最も好ましい。Ar及びArが有してもよい置換基の総炭素数としては、30以下、溶解性と合成の観点から、好ましくは20以下、さらに好ましくは10以下である。具体的には、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基等が挙げられるが、このうち電気特性の観点から、アルキル基が好ましい。アルキル基の炭素数としては、10以下であり、6以下が好ましく、4以下が特に好ましい。置換位置としては、光疲労の観点からは窒素原子に対してオルト位が好ましく、電気特性の観点からはパラ位が好ましい。
式(1)において、Arは置換基を有してもよいフルオレニル基を表す。フルオレニル基の結合位置としては、式(6)で表されるように、6員環部分であることが好ましい。
Figure 2013178512
式(6)中、Ar、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下のアリール基を表し、R6、R7は、それぞれ独立に水素原子または炭素数6以下のアルキル基を表す。Ar、ArはAr1及びAr2と同様である。R、Rにおいて、アルキル基の炭素数としては、6以下、好ましくは4以下、特に好ましくは3以下である。アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖のアルキル基、イソプロピル基、tertブチル基、イソブチル基等の分岐のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等の環状アルキル基が挙げられる。この中でも合成の観点から、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。また、R、Rは、化学的安定性の観点から、共に炭素数6以下アルキル基であることが好ましく、共に炭素数4以下のアルキル基であることが好ましい。又、共にメチル基であることが最も好ましい。
Figure 2013178512
式(2)において、Xは式(3)または式(4)で表される二価の置換基を表す。R〜Rは水素原子あるいは炭素数4以下のアルキル基を表す。R〜Rにおいて、アルキル基の炭素数としては、4以下、好ましくは3以下である。アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖のアルキル基、イソプロピル基、tertブチル基、イソブチル基等の分岐のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等の環状アルキル基が挙げられる。この中でも合成の観点から、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。アルキル基の置換数としては、1つのベンゼン環に対して2つ以下が好ましく、1つ以下がさらに好ましく、0即ちいずれも水素原子であることが最も好ましい。
Figure 2013178512
式(2)において、Ar〜Arは、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下アリール基を表す。ただし、Xが式(3)の場合は、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいフェニル基、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいナフチル基である。。アリール基の炭素数としては、30以下、好ましくは20以下、さらに好ましくは15以下である。具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基等が挙げられ、合成の観点からフェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基が最も好ましい。Ar〜Arが有してもよい置換基の総炭素数としては、30以下、溶解性と合成の観点から、好ましくは20以下、さらに好ましくは10以下である。置換基としては、具体的には、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基等が挙げられるが、このうち低残留電位の観点から、アルキル基又はアルコキシ基が好ましく、応答性の観点から、アルキル基が好ましい。アルキル基の炭素数としては、6以下であり、4以下が好ましく、3以下が特に好ましい。アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖のアルキル基、イソプロピル基、tertブチル基、イソブチル基等の分岐のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等の環状アルキル基が挙げられるが、この中でも合成の観点から、メチル基が最も好ましい。また、置換基が相互に結合して環を形成していても良い。例えば、2つのアルキル基が環状に結合してシクロアルキル基、エステル架橋してラクトン等を形成してもよい。置換基の数は、1つのアリール基に対して通常3つ以下、好ましくは2つ以下である。Ar〜Arの総置換基数としては、通常8以下、好ましくは6以下、通常0以上、好ましくは2以上である。
上記Ar〜Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいフェニル基の場合、有してもよい置換基の置換位置としては、一般には光疲労の観点からは窒素原子に対してオルト位が好ましく、電気特性の観点からはパラ位が好ましく。溶解性の観点からはメタ位が好ましいが、一方で耐クラック性を悪化させる場合がある。
ただし、Xが式(3)で表され、かつAr,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいフェニル基、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいナフチル基である場合は、フェニル基のメタ位に置換基を有しても耐クラック性は悪化せず、適度に溶解性が向上するのでむしろ好ましい。
また、Xが式(4)で表され、かつAr〜Arが全てそれぞれ独立に置換基を有してもよいフェニル基である場合も、フェニル基のメタ位に置換基を有しても耐クラック性は悪化せず、適度に溶解性が向上するのでむしろ好ましい。また、置換基の位置と置換数が異なる化合物の混合体とする方が、溶解性も向上するので好ましい。
前記式(6)で表される電荷輸送物質と前記(2)で表される電荷輸送物質の混合比は、通常20:80〜95:5であり、30:70〜90:10であることが好ましく、4
0:60〜90:10であることがより好ましい。なお、前記式(6)で示される電荷輸送物質の比率が多過ぎると、耐クラック性が悪化し、一方前記式(2)で示される電荷輸送物質の比率が多過ぎると、溶解性が悪化し感光層中で析出する恐れが有り、また、それに伴って電気特性、特に応答性にも影響する恐れがある。
前記式(6)で表される電荷輸送物質と前記(2)で表される電荷輸送物質の合計量の、バインダー樹脂100重量部に対する重量は、電気特性の観点から通常40重量部以上、好ましくは60重量部以上、さらに好ましくは70重量部以上であり、耐クラック性及び耐摩耗性の観点から、通常150重量部以下、好ましくは120重量部以下、より好ましくは110重量部以下である。
以下に本発明に好適な電荷輸送物質の構造を例示する。以下の構造は本発明をより具体的にするために例示するものであり、本発明の概念を逸脱しない限りは下記構造に限定されるものではない。
Figure 2013178512
Figure 2013178512
≪電子写真感光体≫
以下に、本発明の電子写真感光体の構成について説明する。本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に、上述した式(6)、(2)で表される電荷輸送物質を同一層中に含有する感光層を設けたものであれば、その構造は特に限定されない。電子写真感光体の感光層が後に説明する積層型の場合には、電荷輸送層に、前記式(6)、(2)で表される電荷輸送物質、バインダー樹脂、その他に必要に応じて酸化防止剤、レベリング剤、その他添加物を含むものである。また、電子写真感光体の感光層が、後に説明する単層型の場合には、前述の積層型感光体の電荷輸送層に用いられる成分に加えて電荷発生物質、電子輸送材料を用いるのが一般的である。
<導電性支持体>
導電性支持体については特に制限はないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の金属材料や、金属、カーボン、酸化錫等の導電性粉体を添加して導電性を付与した樹脂材料や、アルミニウム、ニッケル、ITO(酸化インジウム錫)等の導電性材料をその表面に蒸着又は塗布した樹脂、ガラス、紙等が主として使用される。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び任意の比率で併用しても良い。導電性支持体の形態としては、ドラム状、シート状、ベルト状等のものが用いられる。更には、金属材料の導電性支持体の上に、導電性・表面性等の制御や欠陥被覆のために、適当な抵抗値を有する導電性材料を塗布したものを用いても良い。
また、導電性支持体としてアルミニウム合金等の金属材料を用いた場合、陽極酸化被膜を施してから用いても良い。陽極酸化被膜を施した場合には、公知の方法により封孔処理を施すのが望ましい。
導電性支持体表面は、平滑であっても良いし、特別な切削方法を用いたり、研磨処理を施したりすることにより、粗面化されていても良い。また、導電性支持体を構成する材料に適当な粒径の粒子を混合することによって、粗面化されたものであっても良い。また、安価化のためには、切削処理を施さず、引き抜き管をそのまま使用することも可能である。
<下引き層>
導電性支持体と後述する感光層との間には、接着性・ブロッキング性等の改善のため、下引き層を設けても良い。下引き層としては、樹脂、または樹脂に金属酸化物等の粒子を分散したもの等が用いられる。また、下引き層は、単一層からなるものであっても、複数層からなるものであってもかまわない。
下引き層に用いる金属酸化物粒子の例としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の1種の金属元素を含む金属酸化物粒子、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の複数の金属元素を含む金属酸化物粒子等が挙げられる。これらは一種類の粒子を単独で用いても良いし、複数の種類の粒子を混合して用いても良い。これらの金属酸化物粒子の中で、酸化チタン及び酸化アルミニウムが好ましく、特に酸化チタンが好ましい。酸化チタン粒子は、その表面に、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化珪素等の無機物、又はステアリン酸、ポリオール、シリコン等の有機物による処理を施されていても良い。酸化チタン粒子の結晶型としては、ルチル、アナターゼ、ブルッカイト、アモルファスのいずれも用いることができる。また、複数の結晶状態のものが含まれていても良い。
また、金属酸化物粒子の粒径としては種々のものが利用できるが、中でも特性及び液の安定性の点から、その平均一次粒径は、10nm以上100nm以下が好ましく、特に10nm以上50nm以下が好ましい。この平均一次粒径は、TEM写真等から得ることができる。
下引き層は、金属酸化物粒子をバインダー樹脂に分散した形で形成するのが望ましい。下引き層に用いられるバインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ニトロセルロース等のセルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、カゼイン、ゼラチン、ポリグルタミン酸、澱粉、スターチアセテート、アミノ澱粉、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物等の有機ジルコニウム化合物、チタニ
ルキレート化合物、チタンアルコキシド化合物等の有機チタニル化合物、シランカップリング剤等の公知のバインダー樹脂が挙げられる。これらは単独で用いても良く、或いは2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、硬化剤とともに硬化した形で使用してもよい。中でも、アルコール可溶性の共重合ポリアミド、変性ポリアミド等は、良好な分散性、塗布性を示すことから好ましい。
下引き層に用いられるバインダー樹脂に対する無機粒子の使用比率は任意に選ぶことが可能であるが、分散液の安定性、塗布性の観点から、バインダー樹脂に対して、通常は10質量%以上、500質量%以下の範囲で使用することが好ましい。
下引き層の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、電子写真感光体の電気特性、強露光特性、画像特性、繰り返し特性、及び製造時の塗布性を向上させる観点から、通常は0.01μm以上、好ましくは0.1μm以上、また、通常30μm以下、好ましくは20μm以下である。下引き層には、公知の酸化防止剤等を混合しても良い。画像欠陥防止等を目的として、顔料粒子、樹脂粒子等を含有させて用いても良い。
<感光層>
感光層は、上述の導電性支持体上に(前述の下引き層を設けた場合は下引き層上に)形成される。感光層は、上述した式(6)で表される電荷輸送物質と、式(2)で表されるポリエステル樹脂を含有する層であり、その形式としては、電荷発生物質と電荷輸送物質(本発明の電荷輸送物質を含む)とが同一層に存在し、それらがバインダー樹脂中に分散した単層構造のもの(以下適宜、「単層型感光層」という。)と、電荷発生物質がバインダー樹脂中に分散された電荷発生層及び電荷輸送物質(本発明の電荷輸送物質を含む)がバインダー樹脂中に分散された電荷輸送層を含む、二層以上の層からなる積層構造の機能分離型のもの(以下適宜、「積層型感光層」という)が挙げられるが、何れの形態であってもよい。
また、積層型感光層としては、導電性支持体側から電荷発生層、電荷輸送層をこの順に積層して設ける順積層型感光層と、逆に導電性支持体側から電荷輸送層、電荷発生層の順に積層して設ける逆積層型感光層とがあり、いずれを採用することも可能であるが、最もバランスの取れた光導電性を発揮できる順積層型感光層が好ましい。
<積層型感光層>
[電荷発生層]
積層型感光層(機能分離型感光層)の電荷発生層は、電荷発生物質を含有すると共に、通常はバインダー樹脂と、必要に応じて使用されるその他の成分とを含有する。このような電荷発生層は、例えば、電荷発生物質及びバインダー樹脂を溶媒又は分散媒に溶解又は分散して塗布液を作製し、これを順積層型感光層の場合には導電性支持体上に(下引き層を設ける場合は下引き層上に)、また、逆積層型感光層の場合には電荷輸送層上に塗布、乾燥して得ることができる。
電荷発生物質としては、セレニウム及びその合金、硫化カドミウム等の無機系光導電材料と、有機顔料等の有機系光導電材料とが挙げられるが、有機系光導電材料の方が好ましく、中でも特に有機顔料が好ましい。有機顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、スクアレン(スクアリリウム)顔料、キナクリドン顔料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、アントアントロン顔料、ベンズイミダゾール顔料等が挙げられる。これらの中でも、特にフタロシアニン顔料またはアゾ顔料が好ましい。電荷発生物質として有機顔料を使用する場合、通常はこれらの有機顔料の微粒子を、各種のバインダー樹脂で結着した分散層の形で使用する。
電荷発生物質としてフタロシアニン顔料を使用する場合、具体的には、無金属フタロシアニン、銅、インジウム、ガリウム、スズ、チタン、亜鉛、バナジウム、シリコン、ゲル
マニウム、アルミニウム等の金属またはその酸化物、ハロゲン化物、水酸化物、アルコキシド等の配位したフタロシアニン類の各結晶型を持ったもの、酸素原子等を架橋原子として用いたフタロシアニンダイマー類等が使用される。特に、感度の高い結晶型であるX型、τ型無金属フタロシアニン、A型(別称β型)、B型(別称α型)、D型(別称Y型)等のチタニルフタロシアニン(別称:オキシチタニウムフタロシアニン)、バナジルフタロシアニン、クロロインジウムフタロシアニン、ヒドロキシインジウムフタロシアニン、II型等のクロロガリウムフタロシアニン、V型等のヒドロキシガリウムフタロシアニン、G型、I型等のμ−オキソ−ガリウムフタロシアニン二量体、II型等のμ−オキソ−アルミニウムフタロシアニン二量体が好適である。
また、これらフタロシアニンの中でも、金属フタロシアニンが好ましく、A型(別称β型)、B型(別称α型)、および粉末X線回折の回折角2θ(±0.2゜)が27.1゜、もしくは27.3゜に明瞭なピークを示すことを特徴とするD型(Y型)チタニルフタロシアニン、II型クロロガリウムフタロシアニン、V型のヒドロキシガリウムフタロシアニン、28.1゜にもっとも強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン、または26.2゜にピークを持たず28.1゜に明瞭なピークを有し、かつ25.9゜の半値幅Wが0.1゜≦W≦0.4゜であることを特徴とするヒドロキシガリウムフタロシアニン、G型μ−オキソ−ガリウムフタロシアニン二量体等がより好ましく、ガリウム系フタロシアニンの、II型クロロガリウムフタロシアニン、V型のヒドロキシガリウムフタロシアニン、28.1゜にもっとも強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン、または26.2゜にピークを持たず28.1゜に明瞭なピークを有し、かつ25.9゜の半値幅Wが0.1゜≦W≦0.4゜であることを特徴とするヒドロキシガリウムフタロシアニン、G型μ−オキソ−ガリウムフタロシアニン二量体等が特に好ましい。ガリウムフタロシアニンは、環境変化に強いため、感光層のバインダー樹脂が環境変化の影響を受けやすいポリエステル樹脂の場合にも感度を保つことができる。
電荷発生物質として、無金属フタロシアニン化合物、又は金属含有フタロシアニン化合物を用いた場合は比較的長波長のレーザー光、例えば、780nm近辺の波長を有するレーザー光に対して高感度の感光体が得られる。また、モノアゾ、ジアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料を用いた場合には、白色光、又は660nm近辺の波長を有するレーザー光、もしくは比較的短波長のレーザー光(例えば、380nm〜500nmの範囲の波長を有するレーザー光)に対して十分な感度を有する感光体を得ることができる。
フタロシアニン化合物は単一の化合物のものを用いてもよいし、幾つかの混合又は混晶状態のものを用いてもよい。ここでのフタロシアニン化合物ないしは結晶状態における混合状態としては、それぞれの構成要素を後から混合したものを用いてもよいし、合成、顔料化、結晶化等のフタロシアニン化合物の製造・処理工程において混合状態を生じさせたものでもよい。このような処理としては、酸ペースト処理・磨砕処理・溶剤処理等が知られている。混晶状態を生じさせるためには、特開平10−48859号公報記載のように、2種類の結晶を混合後に機械的に磨砕、不定形化した後に、溶剤処理によって特定の結晶状態に変換する方法が挙げられる。
一方、電荷発生物質としてアゾ顔料を使用する場合には、光入力用光源に対して感度を有するものであれば従前公知の各種のアゾ顔料を使用することが可能であるが、各種のビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料が好適に用いられる。
電荷発生物質として、上記例示の有機顔料を用いる場合には、1種を単独で用いてもよいが、2種類以上の顔料を混合して用いてもよい。この場合、可視域と近赤域の異なるスペクトル領域で分光感度特性を有する2種類以上の電荷発生物質を組み合わせて用いることが好ましく、中でもジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料とフタロシアニン顔料とを組み合わせて用いることがより好ましい。
積層型感光層を構成する電荷発生層に用いるバインダー樹脂は特に制限されないが、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールや、アセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、変性エーテル系ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、カゼインや、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ヒドロキシ変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、カルボキシル変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体等の塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アルキッド樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の絶縁性樹脂や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルペリレン等の有機光導電性ポリマー等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、何れか1種を単独で用いても良く、2種類以上を任意の組み合わせで混合して用いても良い。
電荷発生層は、具体的に、上述のバインダー樹脂を有機溶剤に溶解した溶液に、電荷発生物質を分散させて塗布液を調整し、これを導電性支持体上に(下引き層を設ける場合は下引き層上に)塗布することにより形成される。
塗布液の作製に用いられる溶剤としては、バインダー樹脂を溶解させるものであれば特に制限されないが、例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン、ノナン等の飽和脂肪族系溶媒、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロナフタレン等のハロゲン化芳香族系溶媒、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶媒、グリセリン、ポリエチレングリコール等の脂肪族多価アルコール類、アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン等の鎖状又は環状ケトン系溶媒、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ等の鎖状又は環状エーテル系溶媒、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の非プロトン性極性溶媒、n−ブチルアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン等の含窒素化合物、リグロイン等の鉱油、水等が挙げられる。これらは何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を併用して用いてもよい。なお、上述の下引き層を設ける場合には、この下引き層を溶解しないものが好ましい。
電荷発生層において、バインダー樹脂と電荷発生物質との配合比(質量比)は、バインダー樹脂100質量部に対して電荷発生物質が通常10質量部以上、好ましくは30質量部以上、また、通常1000質量部以下、好ましくは500質量部以下の範囲である。電荷発生層の膜厚は通常0.1μm以上、好ましくは0.15μm以上、また、通常10μm以下、好ましくは0.6μm以下の範囲である。電荷発生物質の比率が高過ぎると、電荷発生物質の凝集等により塗布液の安定性が低下する虞がある。一方、電荷発生物質の比率が低過ぎると、感光体としての感度の低下を招く虞がある。
電荷発生物質を分散させる方法としては、ボールミル分散法、アトライター分散法、サンドミル分散法等の公知の分散法を用いることができる。この際、粒子を0.5μm以下
、好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.15μm以下の範囲の粒子サイズに微細化することが有効である。
<電荷輸送層>
積層型感光体の電荷輸送層は、電荷輸送物質、バインダー樹脂と、必要に応じて使用されるその他の成分とを含有する。このような電荷輸送層は、具体的には、電荷輸送物質等とバインダー樹脂とを溶剤に溶解又は分散して塗布液を作製し、これを順積層型感光層の場合には電荷発生層上に、また、逆積層型感光層の場合には導電性支持体上に(下引き層を設ける場合は下引き層上に)塗布、乾燥して得ることができる。
電荷輸送物質としては、上述した式(6)および(2)で表される電荷輸送物質に加えて、公知の他の電荷輸送物質を併用してもよい。他の電荷輸送物質を併用する場合、その種類は特に制限されないが、例えば、カルバゾール誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、エナミン誘導体、ブタジエン誘導体及びこれらの誘導体が複数結合されたものが好ましい。
<バインダー樹脂>
バインダー樹脂は膜強度確保のために使用される。本発明の感光体では、電荷輸送物質(6)(2)と同一層中に、バインダー樹脂として下記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂を使用する。下記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂は、全バインダー樹脂100質量部に対して、通常10質量部以上、好ましくは50質量部以上、更に好ましくは100質量部である。
Figure 2013178512
式(5)中、R,Rは水素原子あるいは炭素数4以下のアルキル基を表す。このうち、水素原子、メチル基が好ましい。Zは結合部炭素原子を含め、総炭素数5〜9の環状脂肪族アルキル基を表す。環状脂肪族アルキル基としては、5員環〜8員環構造が、バインダー樹脂製造の観点からは好ましい。環状脂肪族アルキル基は、メチル基等の置換基を有してもよい。
好ましい式(5)の例を下記に挙げる。このうち、表面硬度、弾性変形率、耐傷性の観点からは(5)−4、(5)−5、(5)−6、(5)−9が好ましく、耐クラック性の観点からは(5)−4が最も好ましい。
Figure 2013178512
上記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂は、適度な溶解性と剛直性、高いガラス転移温度を有し、前記式(6)で表される電荷輸送材料との相溶性も非常に良好で、ほぼ分子レベルに当該電荷輸送材料を分散する。しかし、耐クラック性の観点からは、前記式(6)で表される電荷輸送材料は不十分で、帯電ローラー等の接触部材由来のオイル成分等に溶出し易い。一方、前記式(2)で表される電荷輸送材料は、分子の平面性、スタッキング性が高く、かつ上記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂との相溶性が十分ではなく、感光層中で析出する可能性があるものの、上記の耐クラック性に優れている。そこで、前記式(2)で表される電荷輸送材料と前記式(6)で表される電荷輸送材料と混合して用いることで、前記(2)で表される電荷輸送材料の結晶析出を抑制し、同時に前記式(6)で表される電荷輸送材料の溶解性を低減するといったように、両者の弱点を補い合って、耐クラック性が改良される。さらには、電気特性の観点でも、お互いに化学構造は異なるものの類似の最高被占軌道(HOMO)エネルギーを持つことから、それぞれの電荷輸送材料を単独で使用した場合に形成されるダイマートラップ(同一分子二量体が安定構造を形成し、電荷輸送トラップになる)のような構造的トラップ形成を抑制し、単独使用時よりも改良される。加えて、上記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が剛直であるだけでなく、シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル基の舟形−椅子型互変異性に由来する適度な構造柔軟性を併せ持つことで、当該電荷輸送材料との相溶性を持ちつつも、耐クラック性に対して、相乗的に効果を発現しているものと考えられる。
なお、本発明に使用されるポリカーボネート樹脂は、式(5)で表される単一ユニットからなるホモポリマーでもよいが、他のビスフェノールユニットとブロックあるいはランダムに共重合させて用いてもよい。共重合させてもよいビスフェノールユニットの例を、下記に示す。共重合比率は、式(5)で表されるユニットの性能を損なわない範囲なら任意だが、好ましくは式(5)の割合が50重量%以上、より好ましくは70重量%以上である。
Figure 2013178512
本発明で用いられるバインダー樹脂の粘度平均分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、好ましくは10,000以上、より好ましくは20,000以上、また、その上限は、好ましくは100,000以下、より好ましくは70,000以下であることが望ましい。粘度平均分子量の値が小さすぎる場合、感光層の機械的強度が不足する可能性があり、大き過ぎる場合、感光層形成のための塗布液の粘度が高すぎて生産性が低下する可能性がある。なお、粘度平均分子量は、例えばウベローデ型毛細管粘度計等を用いて、実施例に記載の方法で測定することができる。
なお、上記ポリカーボネート樹脂以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、他のバインダー樹脂を混合して使用しても良い。混合して使用しても良いバインダー樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、ビニルアルコール樹脂、エチルビニルエーテル等のビニル化合物の重合体及び共重合体、
ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、部分変性ポリビニルアセタール、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロースエステル樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等が挙げられる。
電荷輸送層の膜厚は特に制限されないが、長寿命、画像安定性の観点、更には帯電安定性の観点から、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、一方、通常50μm以下、好ましくは45μm以下、更には30μm以下の範囲で、高解像度化の観点からは25μm以下が最も好適に用いられる。
<単層型感光層>
単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質に加えて、積層型感光体の電荷輸送層と同様に、膜強度確保のためにバインダー樹脂を使用して形成する。具体的には、電荷発生物質と電荷輸送物質と各種バインダー樹脂とを溶剤に溶解又は分散して塗布液を作製し、導電性支持体上(下引き層を設ける場合は下引き層上)に塗布、乾燥して得ることができる。
電荷輸送物質およびバインダー樹脂の種類並びにこれらの使用比率は、積層型感光体の電荷輸送層について説明したものと同様である。これらの電荷輸送物質およびバインダー樹脂からなる電荷輸送媒体中に、さらに電荷発生物質が分散される。
電荷発生物質は、積層型感光体の電荷発生層について説明したものと同様のものが使用できる。但し、単層型感光体の感光層の場合、電荷発生物質の粒子径を十分に小さくする必要がある。具体的には、通常1μm以下、好ましくは0.5μm以下の範囲とする。
また、単層型感光層におけるバインダー樹脂と電荷発生物質との使用比率は、バインダー樹脂100質量部に対して電荷発生物質が通常0.1質量部以上、好ましくは1質量部以上、また、通常30質量部以下、好ましくは10質量部以下の範囲とする。
単層型感光層の膜厚は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下の範囲である。
<その他の添加物>
積層型感光体、単層型感光体ともに、感光層又はそれを構成する各層には、成膜性、可撓性、塗布性、耐汚染性、耐ガス性、耐光性等を向上させる目的で、周知の酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、電子吸引性化合物、レベリング剤、可視光遮光剤等の添加物を含有させても良い。
<その他の機能層>
また、積層型感光体、単層型感光体ともに、上記手順により形成された感光層を最上層、即ち表面層としてもよいが、その上に更に別の層を設け、これを表面層としてもよい。例えば、感光層の損耗を防止したり、帯電器等から発生する放電生成物等による感光層の劣化を防止・軽減する目的で、保護層を設けてもよい。
保護層の電気抵抗は、通常10Ω・cm以上、1014Ω・cm以下の範囲とする。電気抵抗が該範囲より高くなると、残留電位が上昇しカブリの多い画像となってしまう一方、前記範囲より低くなると、画像のボケ、解像度の低下が生じてしまう。また、保護層は像露光の際に照射される光の透過を実質上妨げないように構成されなければならない。
また、感光体表面の摩擦抵抗や、摩耗を低減、トナーの感光体から転写ベルト、紙への転写効率を高める等の目的で、表面層にフッ素系樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン樹脂等、又はこれらの樹脂からなる粒子や無機化合物の粒子を含有させても良い。或いは、これらの樹脂や粒子を含む層を新たに表面層として形成しても良い。
<各層の形成方法>
上記した感光体を構成する各層は、含有させる物質を溶剤に溶解または分散させて得られた塗布液を、導電性支持体上に浸漬塗布、スプレー塗布、ノズル塗布、バーコート、ロールコート、ブレード塗布等の公知の方法により、各層ごとに順次塗布・乾燥工程を繰り返すことにより形成される。
塗布液の作製に用いられる溶媒または分散媒に特に制限は無いが、具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、2−メトキシエタノール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類、ギ酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、テトラクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、トリクロロエチレン等の塩素化炭化水素類、n−ブチルアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン等の含窒素化合物類、アセトニトリル、N−メチルピロリドン、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溶剤類等が挙げられる。また、これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の組み合わせおよび種類で併用してもよい。
溶媒または分散媒の使用量は特に制限されないが、各層の目的や選択した溶媒・分散媒の性質を考慮して、塗布液の固形分濃度や粘度等の物性が所望の範囲となるように適宜調整するのが好ましい。
例えば、単層型感光体、及び機能分離型感光体の電荷輸送層の場合には、塗布液の固形分濃度を通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、また、通常40質量%以下、好ましくは35質量%以下の範囲とする。また、塗布液の粘度を使用時の温度において通常10mPa・s以上、好ましくは50mPa・s以上、また、通常500mPa・s以下、好ましくは400mPa・s以下の範囲とする。
また、積層型感光体の電荷発生層の場合には、塗布液の固形分濃度は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、また、通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下の範囲とする。また、塗布液の粘度は、使用時の温度において、通常0.01mPa・s以上、好ましくは0.1mPa・s以上、また、通常20mPa・s以下、好ましくは10mPa・s以下の範囲とする。
塗布液の塗布方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピナーコーティング法、ビードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラーコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等が挙げられるが、他の公知のコーティング法を用いることも可能である。
塗布液の乾燥は、室温における指触乾燥後、通常30℃以上、200℃以下の温度範囲で、1分から2時間の間、静止又は送風下で加熱乾燥させることが好ましい。また、加熱温度は一定であってもよく、乾燥時に温度を変更させながら加熱を行っても良い。
≪画像形成装置≫
次に、本発明の電子写真感光体を用いた画像形成装置(本発明の画像形成装置)の実施の形態について、装置の要部構成を示す図1を用いて説明する。但し、実施の形態は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
図1に示すように、画像形成装置は、電子写真感光体1、帯電装置2、露光装置3及び現像装置4を備えて構成され、更に、必要に応じて転写装置5、クリーニング装置6及び定着装置7が設けられる。
電子写真感光体1は、上述した本発明の電子写真感光体であれば特に制限はないが、図1ではその一例として、円筒状の導電性支持体の表面に上述した感光層を形成したドラム状の感光体を示している。この電子写真感光体1の外周面に沿って、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5及びクリーニング装置6がそれぞれ配置されている。
帯電装置2は、電子写真感光体1を帯電させるもので、電子写真感光体1の表面を所定電位に均一帯電させる。帯電装置としては、コロトロンやスコロトロン等のコロナ帯電装置、電圧印加された直接帯電部材を感光体表面に接触させて帯電させる直接帯電装置(接触型帯電装置)等がよく用いられる。直接帯電装置の例としては、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。なお、図1では、帯電装置2の一例としてローラ型の帯電装置(帯電ローラ)を示している。直接帯電手段として、気中放電を伴う帯電、あるいは気中放電を伴わない注入帯電いずれも可能である。また、帯電時に印可する電圧としては、直流電圧だけの場合、及び直流に交流を重畳させて用いることもできる。
露光装置3は、電子写真感光体1に露光を行って電子写真感光体1の感光面に静電潜像を形成することができるものであれば、その種類に特に制限はない。具体例としては、ハロゲンランプ、蛍光灯、半導体レーザーやHe−Neレーザー等のレーザー、LED等が挙げられる。また、感光体内部露光方式によって露光を行うようにしてもよい。露光を行う際の光は任意であるが、例えば、波長が780nmの単色光、波長600nm〜700nmのやや短波長寄りの単色光、波長380nm〜500nmの短波長の単色光等で露光を行えばよい。
現像装置4は、その種類に特に制限はなく、カスケード現像、一成分絶縁トナー現像、一成分導電トナー現像、二成分磁気ブラシ現像等の乾式現像方式や、湿式現像方式等の任意の装置を用いることができる。図1では、現像装置4は、現像槽41、アジテータ42、供給ローラ43、現像ローラ44、及び、規制部材45からなり、現像槽41の内部にトナーTを貯留している構成となっている。また、必要に応じ、トナーTを補給する補給装置(図示せず)を現像装置4に付帯させてもよい。この補給装置は、ボトル、カートリッジ等の容器からトナーTを補給することが可能に構成される。
供給ローラ43は、導電性スポンジ等から形成される。現像ローラ44は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属ロール、又はこうした金属ロールにシリコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等を被覆した樹脂ロール等からなる。この現像ローラ44の表面には、必要に応じて、平滑加工や粗面加工を加えてもよい。
現像ローラ44は、電子写真感光体1と供給ローラ43との間に配置され、電子写真感光体1及び供給ローラ43に各々当接している。供給ローラ43及び現像ローラ44は、回転駆動機構(図示せず)によって回転される。供給ローラ43は、貯留されているトナーTを担持して、現像ローラ44に供給する。現像ローラ44は、供給ローラ43によって供給されるトナーTを担持して、電子写真感光体1の表面に接触させる。本願発明の効果を発揮するためには接触現像方式であることが好ましい。
規制部材45は、シリコン樹脂やウレタン樹脂等の樹脂ブレード、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮、リン青銅等の金属ブレード、又はこうした金属ブレードに樹脂を被覆したブレード等により形成されている。この規制部材45は、現像ローラ44に当接し、ばね等によって現像ローラ44側に所定の力で押圧(一般的なブレード線圧は5〜500g/cm)される。必要に応じて、この規制部材45に、トナーTとの摩擦帯電によりトナーTに帯電を付与する機能を具備させてもよい。
アジテータ42は、回転駆動機構によってそれぞれ回転されており、トナーTを攪拌するとともに、トナーTを供給ローラ43側に搬送する。アジテータ42は、羽根形状、大きさ等を違えて複数設けてもよい。
トナーTの種類は任意であり、粉状トナーのほか、懸濁重合法や乳化重合法等を用いた重合トナー等を用いることができる。特に、重合トナーを用いる場合には径が4〜8μm程度の小粒径のものが好ましく、また、トナーの粒子の形状も球形に近いものからポテト上の球形から外れたものまで様々に使用することができる。重合トナーは、帯電均一性、転写性に優れ、高画質化に好適に用いられる。
転写装置5は、その種類に特に制限はなく、コロナ転写、ローラ転写、ベルト転写等の静電転写法、圧力転写法、粘着転写法等、任意の方式を用いた装置を使用することができる。ここでは、転写装置5が電子写真感光体1に対向して配置された転写チャージャー、転写ローラ、転写ベルト等から構成されるものとする。この転写装置5は、トナーTの帯電電位とは逆極性で所定電圧値(転写電圧)を印加し、電子写真感光体1に形成されたトナー像を記録紙(用紙、媒体)Pに転写するものである。
クリーニング装置6について特に制限はなく、ブラシクリーナー、磁気ブラシクリーナー、静電ブラシクリーナー、磁気ローラクリーナー、ブレードクリーナー等、任意のクリーニング装置を用いることができる。クリーニング装置6は、感光体1に付着している残留トナーをクリーニング部材で掻き落とし、残留トナーを回収するものである。但し、感光体表面に残留するトナーが少ないか、殆ど無い場合には、クリーニング装置6は無くても構わない。
定着装置7は、上部定着部材(定着ローラ)71及び下部定着部材(定着ローラ)72から構成され、定着部材71又は72の内部には加熱装置73が備えられている。なお、図1では、上部定着部材71の内部に加熱装置73が備えられた例を示す。上部及び下部の各定着部材71,72は、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属素管にシリコンゴムを被覆した定着ロール、更にテフロン(登録商標)樹脂で被覆した定着ロール、定着シート等公知の熱定着部材を使用することができる。更に、各定着部材71,72は、離型性を向上させる為にシリコンオイル等の離型剤を供給する構成としてもよく、バネ等により互いに強制的に圧力を加える構成としてもよい。
記録紙P上に転写されたトナーは、所定温度に加熱された上部定着部材71と下部定着部材72との間を通過する際、トナーが溶融状態まで熱加熱され、通過後冷却されて記録紙P上にトナーが定着される。
なお、定着装置についてもその種類に特に限定はなく、ここで用いたものをはじめ、熱ローラ定着、フラッシュ定着、オーブン定着、圧力定着等、任意の方式による定着装置を設けることができる。
以上のように構成された電子写真装置では、次のようにして画像の記録が行われる。即ち、まず感光体1の表面(感光面)が、帯電装置2によって所定の電位(例えば−600V)に帯電される。この際、直流電圧により帯電させても良く、直流電圧に交流電圧を重畳させて帯電させてもよい。
続いて、帯電された感光体1の感光面を、記録すべき画像に応じて露光装置3により露光し、感光面に静電潜像を形成する。そして、その感光体1の感光面に形成された静電潜像の現像を、現像装置4で行う。
現像装置4は、供給ローラ43により供給されるトナーTを、規制部材(現像ブレード)45により薄層化するとともに、所定の極性(ここでは感光体1の帯電電位と同極性で
あり、負極性)に摩擦帯電させ、現像ローラ44に担持しながら搬送して、感光体1の表面に接触させる。
現像ローラ44に担持された帯電トナーTが感光体1の表面に接触すると、静電潜像に対応するトナー像が感光体1の感光面に形成される。そしてこのトナー像は、転写装置5によって記録紙Pに転写される。この後、転写されずに感光体1の感光面に残留しているトナーが、クリーニング装置6で除去される。
トナー像の記録紙P上への転写後、定着装置7を通過させてトナー像を記録紙P上へ熱定着することで、最終的な画像が得られる。
なお、画像形成装置は、上述した構成に加え、例えば除電工程を行うことができる構成としても良い。除電工程は、電子写真感光体に露光を行うことで電子写真感光体の除電を行う工程であり、除電装置としては、蛍光灯、LED等が使用される。また除電工程で用いる光は、強度としては露光光の3倍以上の露光エネルギーを有する光である場合が多い。
また、画像形成装置は更に変形して構成してもよく、例えば、前露光工程、補助帯電工程等の工程を行うことができる構成としたり、オフセット印刷を行う構成としたり、更には複数種のトナーを用いたフルカラータンデム方式の構成としてもよい。
なお、電子写真感光体1を、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置6、及び定着装置7のうち1つ又は2つ以上と組み合わせて、一体型のカートリッジ(以下適宜「電子写真感光体カートリッジ」という)として構成し、この電子写真 感光体カートリッジを複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真装置本体に対して着脱可能な構成にしてもよい。この場合、例えば電子写真感光体1やその他の部材が劣化した場合に、この電子写真感光体カートリッジを画像形成装置本体から取り外し、別の新しい電子写真感光体カートリッジを画像形成装置本体に装着することにより、画像形成装置の保守・管理が容易となる。
以下、実施例を示して本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を詳細に説明するために示すものであり、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下に示した実施例に限定されるものではなく任意に変形して実施することができる。また、以下の実施例、及び比較例中の「部」の記載は、特に指定しない限り「重量部」あるいは「質量部」を示す。
[実施例1]
<下引き層形成用塗布液の製造>
平均一次粒子径40nmのルチル型酸化チタン(石原産業社製「TTO55N」)と、該酸化チタンに対して3質量%のメチルジメトキシシラン(東芝シリコーン社製「TSL8117」)とを、ヘンシェルミキサーにて混合して得られた表面処理酸化チタンを、メタノール/1−プロパノールの重量比が7/3の混合溶媒中でボールミルにより分散させることにより、表面処理酸化チタンの分散スラリーとした。該分散スラリーと、メタノール/1−プロパノール/トルエンの混合溶媒及び、ε−カプロラクタム[下記式(A)で表される化合物]/ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン[下記式(B)で表される化合物]/ヘキサメチレンジアミン[下記式(C)で表される化合物]/デカメチレンジカルボン酸[下記式(D)で表される化合物]/オクタデカメチレンジカルボン酸[下記式(E)で表される化合物]の組成モル比率が、60%/15%/5%/15%/5%からなる共重合ポリアミドのペレットとを加熱しながら撹拌、混合してポリアミドペレットを溶解させた後、超音波分散処理を行なうことにより、メタノール/1−プロパノール/トルエンの重量比が7/1/2で、表面処理酸化チタン/共重合ポリアミドを重量比3/1で含有する、固形分濃度18.0%の下引き層形成用塗布液を作製した。
Figure 2013178512
<電荷発生層形成用塗布液の製造>
まず、電荷発生物質として、CuKα線によるX線回折においてブラッグ角(2θ±0.2)が27.3゜に強い回折ピークを示す、Y型(別称D型)オキシチタニウムフタロシアニン20部と1,2−ジメトキシエタン280部とを混合し、サンドグラインドミルで1時間粉砕して微粒化分散処理を行なった。続いてこの微細化処理液に、ポリビニルブチラール(電気化学工業(株)製、商品名「デンカブチラール」#6000C)10部を、1,2−ジメトキシエタンの255部と4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノンの85部との混合液に溶解させて得られたバインダー液、及び230部の1,2−ジメトキシエタンを混合して電荷発生層形成用塗布液を調製した。
<電荷輸送層形成用塗布液の製造>
前記(5)−4のの繰返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量40,000)を100部、電荷輸送物質として前記(1)−2で表される化合物を40部、前記(2)−5で表される化合物を40部、シリコーンオイル(信越シリコーン社製:商品名 KF96)0.05部を、テトラヒドロフラン(以下適宜THFと略)/トルエ
ン(8/2(重量比))の混合溶媒520部に溶解させて電荷輸送層形成用塗布液を調製した。
<感光体の製造>
前記のようにして得られた下引き層形成用塗布液を、表面にアルミニウム蒸着したポリエチレンテレフタレートシート上に、乾燥後の膜厚が約1.3μmになるようにワイアバーで塗布、室温で乾燥して下引き層を設けた。
続いて、前記のようにして得られた電荷発生層形成用塗布液を、上記下引層上に、乾燥後の膜厚が約0.3μmになるようにワイアバーで塗布、室温で乾燥して電荷発生層を設けた。
続いて、前記のようにして得られた電荷輸送層形成用塗布液を、上記電荷発生層上に、乾燥後の膜厚が約25μmになるようにアプリケーターで塗布し、125 ℃で20分間
乾燥して、感光体を作製した。
<電気特性試験>
電子写真学会測定標準に従って製造された電子写真特性評価装置(続電子写真技術の基礎と応用、電子写真学会編、コロナ社、404〜405頁記載)を使用し、上記シート状感光体を、直径80mmのアルミニウム製シリンダーに巻き付けてアースを取り、初期表面電位が−700Vになるように帯電させ、ハロゲンランプの光を干渉フィルターで780nmの単色光とし、0.8μJ/cm2露光した際の表面電位(明電位;VLと称する
)を求めた。露光から電位測定までの時間は、60msとした。測定環境は25℃,50
%RH(NNと称する)、5℃,10%RH(LLと称する)で行なった。VLの絶対値が大きい場合は、応答性が悪いことを示す。結果を表1に示す。
<耐クラック性試験>
感光体シートを1cm×20cmの短冊状の断片に切り取り、炭化水素系溶剤(商品名:アイソパーL、エクソン化学製)を表面全体に塗布して一晩放置した。翌日再度当該溶剤を塗布後、感光体断片を引張試験機(ORIENTEC社製 TENSILON RTM−100)で感光体断片の両端を把持しながら、約33Nの力で長辺方向に引張り、感光体の感光層のクラック発生を観察した。その際、感光体断片の短辺方向に、約半分幅(0.5cm)のクラックが入るまでの時間を計測した。ただし、180秒を超えてもクラックが発生しなかった場合は、それ以上観察は継続しなかった(データとしては、180秒と記載)。測定は2回実施し、その平均値を取った。クラックが入るまでの時間が長いほど、耐クラック性が良好であることを示す。結果を表1に示す。なお、帯電ローラー等に接触している際に感光体に移行して、クラックの原因となる可塑剤等の成分は上記炭化水素系溶剤とは異なるものの、類似の挙動を示すため、モデル試験としては妥当と考えられる。また、感光層に一定の張力を掛けることにより、クラック発生までの時間を短縮し、加速試験とすることで、耐クラック性の程度を定量的に把握することが可能となっている。
[実施例2]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、(2)−8に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[実施例3]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、(2)−10、11、12の混合物(重量比25:50;25)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[実施例4]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、(2)−16、17の混合物(重量比50:50)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[実施例5]
実施例1において、電荷輸送物質(1)−2を、(1)−4に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[実施例6]
実施例3において、電荷輸送物質(1)−2を、(1)−4に変更した以外は、実施例3と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[比較例1]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、下記(A)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例2]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、下記(B)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例3]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、下記(C)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例4]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、下記(D)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例5]
実施例1において、電荷輸送物質(2)−5を、下記(E)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例6]
比較例3において、バインダー樹脂(5)−4を、下記(X)で表される構造単位からなる樹脂(粘度平均分子量35,000、テレフタル酸:イソフタル酸=50:50)に変更した以外は、比較例3と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例7]
比較例6において、電荷輸送物質(2)−1を、前記(D)に変更した以外は、比較例6と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[比較例8]
比較例6において、電荷輸送物質(2)−1を、前記(E)に変更した以外は、比較例6と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[比較例9]
比較例6において、電荷輸送物質(2)−1を、前記(2)−5に変更した以外は、比較例6と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[比較例10]
実施例1において、電荷輸送物質として前記(1)−2で表される化合物を80部、前記(2)−5で表される化合物を使用しなかった以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
[比較例11]
実施例1において、電荷輸送物質として前記(2)−5で表される化合物を80部、前記(1)−2で表される化合物を使用しなかった以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。電荷輸送層中に、電荷輸送物質(2)−5の結晶が析出、白化した。結果を表1に示す。
[比較例12]
実施例1において、バインダー樹脂(5)−4を、下記(Y)で表される構造単位からなる樹脂(粘度平均分子量30,000)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例13]
実施例1において、バインダー樹脂(5)−4を、下記(Z)で表される構造単位からなる樹脂(粘度平均分子量50,000)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
[比較例14]
実施例1において、電荷輸送物質(1)−2を、下記(F)に変更した以外は、実施例1と同様に感光体を作製、評価した。結果を表1に示す。
Figure 2013178512
Figure 2013178512
表1から分かるように、本願実施例の感光体は、電気特性と耐クラック性が共に良好である。一方比較例1〜5の電荷輸送物質を使用した場合には、耐クラック性が悪化し、比較例6〜9のポリアリレート樹脂を使用した場合には、耐クラック性は良好なものの、電気特性(応答性)が悪化する。また、比較例10、11で電荷輸送物質を一種しか使用しなかった場合は、比較例10では耐クラック性が悪化し、比較例11では電荷輸送物質の析出が見られ、電気特性(応答性)が悪化する。比較例12、13のように、別種のポリカーボネート樹脂を使用した場合も、耐クラック性は本願のポリカーボネート樹脂より悪化する。比較例14では電気特性と耐クラック性が悪化する。
[実施例7]
<感光体ドラムの製造>
表面が粗切削仕上げされ、清浄に洗浄された外径30mm、長さ260.5mm、肉厚0.75mmのアルミニウム製シリンダー上に、実施例1の感光体製造に使用した下引き層形成用塗布液、電荷発生層形成用塗布液、電荷輸送層形成用塗布液を浸漬塗布法により
順次塗布、乾燥し、乾燥後の膜厚がそれぞれ、1.3μm、0.4μm、25μmとなるように、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層を形成し、感光体ドラムを製造した。なお、電荷輸送層の乾燥は、125℃で20分間行なった。
<画像試験>
画像試験は、乾式現像系電子写真方式で、樹脂製帯電ローラ使用のヒューレットパッカード社製タンデム型カラーレーザープリンターHP Color LaserJet 4700dnを用いて行った。
作製した感光体ドラム(同等品4本)をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック各色用のプロセスカートリッジに装着し、55℃で1週間保管した。この条件でも、帯電ローラ圧接起因の感光体表面のクラックは観察されなかった。このカートリッジを上記プリンターに装着し、温度25℃、湿度50%環境下で、8000枚の画像形成試験を行った。その結果、ゴースト、かぶり、濃度低下、フィルミング、クリーニング不良、傷等による画像不良が発生せず、良好な画像が得られた。
〔比較例15〕
前記実施例7の感光体製造で使用した電荷輸送層用塗布液に代えて、前記比較例1の感光体製造で使用した電荷輸送層用塗布液を使用した以外は、実施例7と同様に感光体ドラムを作製し、画像試験を実施した。画像試験前にカートリッジ内で帯電ローラに当接していた感光体表面部分に、クラックが多数発生し、画像にスジ状欠陥として認識された。また、温度25℃、湿度50%環境下で、8000枚の画像形成試験を行ったところ、ゴースト、濃度低下が観測された。
〔参考例〕
実施例1〜6、比較例1〜13で使用した感光体の表面に皮脂を付着させ、48時間放置した後、顕微鏡観察によりクラック発生の有無を確認した。その結果、比較例2、10で使用した感光体にのみクラック発生が見られ、他の感光体にはクラック発生が認めれらなかった。すなわち、従来の皮脂付着試験は、部材との接触に伴うクラックに関する耐性試験としては、不適当であることが分かる。
1 感光体(電子写真感光体)
2 帯電装置(帯電ローラ;帯電部)
3 露光装置(露光部)
4 現像装置(現像部)
5 転写装置
6 クリーニング装置
7 定着装置
41 現像槽
42 アジテータ
43 供給ローラ
44 現像ローラ
45 規制部材
71 上部定着部材(定着ローラ)
72 下部定着部材(定着ローラ)
73 加熱装置
T トナー
P 記録紙(用紙,媒体)

Claims (6)

  1. 導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体において、該感光層中に下記式(6)および(2)で表される電荷輸送物質、バインダー樹脂として下記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂を含有し、下記式(6)および(2)で表される電荷輸送物質、下記式(5)で表される構造単位を有するポリカーボネート樹脂が同一層中に存在することを特徴とする電子写真感光体。
    Figure 2013178512
    (式(6)中、Ar,Arは、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下のアリール基を表し、R6,R7は、それぞれ独立に水素原子または炭素数6以下のアルキル基を表す。)
    Figure 2013178512
    (式(2)中、Ar〜Ar7、は、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数30以下のアリール基を表し、Xは式(3)または式(4)で表される二価の置換基を表す。式(3)および式(4)中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子あるいは炭素数6以下のアルキル基を表す。ただし、Xが式(3)の場合は、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいフェニル基、Ar,Arがそれぞれ独立に置換基を有してもよいナフチル基である。)
    Figure 2013178512
    (式(5)中、R,Rは水素原子あるいは炭素数4以下のアルキル基を表し、Zは結合部炭素原子を含め、総炭素数5〜9の環状脂肪族アルキル基を表す。)
  2. 前記感光層が、電荷発生物質としてガリウムフタロシアニンを含有することを特徴とする、請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 請求項1又は2に記載の電子写真感光体、ならびに、該電子写真感光体を帯電させる帯電装置、該帯電した電子写真感光体を露光させて静電潜像を形成する露光装置、該電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置からなる群から選ばれる少なくとも1つ、を備えたことを特徴とする電子写真感光体カートリッジ。
  4. 請求項1又は2に記載の電子写真感光体、該電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、該帯電した電子写真感光体を露光させて静電潜像を形成する露光装置、および、該電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  5. 接触現像方式であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 接触帯電方式であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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