JP4071653B2 - 電子写真感光体、及び画像形成方法、画像形成装置、画像形成装置用プロセスカートリッジ、電子写真感光体製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真感光体に関する。また、それらの感光体を使用した電子写真方法、電子写真装置、電子写真用プロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真方式を用いた情報処理システム機の発展には目覚ましいものがある。特に、情報をデジタル信号に変換して光によって情報記録を行うレーザープリンターやデジタル複写機は、そのプリント品質、信頼性において向上が著しい。さらに、それらは高速化技術との融合によりフルカラー印刷が可能なレーザープリンターあるいはデジタル複写機へと応用されてきている。そのような背景から、感光体に要求される機能として、高画質化と高耐久化を両立させることが特に重要な課題となっている。
【0003】
これらの電子写真方式のレーザープリンターやデジタル複写機等に使用される感光体としては、有機系の感光材料を用いたものが、コスト、生産性及び無公害性等の理由から一般に広く応用されている。かかる有機系の電子写真感光体としては、ポリビニルカルバゾール(PVK)に代表される光導電性樹脂、PVK−TNF(2,4,7−トリニトロフルオレノン)に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、そして電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体などが知られている。
【0004】
これらの各種の感光体の中でも、感度、耐久性に優れ、更に電荷発生物質、電荷輸送物質を個別に分子設計できる等の理由により機能分離型積層感光体が現在のOPC感光体における主流の層構成となっている。
【0005】
機能分離型の感光体における静電潜像形成のメカニズムは、感光体を帯電した後光照射すると、光は電荷輸送層を通過し、電荷発生層中の電荷発生物質により吸収され電荷を生成する。それによって発生した電荷が電荷発生層及び電荷輸送層の界面で電荷輸送層に注入され、さらに電界によって電荷輸送層中を移動し、感光体の表面電荷を中和することにより静電潜像を形成するというものである。
【0006】
しかし、有機系の感光体は、繰り返し使用による膜削れが大きく、感光層の膜削れが進むと、感光体の帯電電位の低下や光感度の劣化、感光体表面のキズなどによる地汚れ、画像濃度低下あるいは画質劣化が促進される傾向が強くなる。したがって、従来から有機感光体の耐摩耗性が大きな課題として挙げられていた。さらに、近年では電子写真装置の高速化あるいは装置の小型化に伴う感光体の小径化によって、感光体の高耐久化がより一層重要な課題となっている。
【0007】
感光体の高耐久化を実現する方法としては、感光体の最表面に保護層を設け、その保護層に潤滑性を付与したり、硬化させたり、フィラーを含有させる方法が広く知られている。特に、保護層にフィラーを含有させる方法は、感光体の高耐久化に対して有効な方法の一つである。しかし、電気絶縁性の高いフィラーを含有させた場合には、抵抗が高くなり、残留電位の上昇が顕著に見られる。これらの残留電位上昇は、フィラーが含有されていることによって引き起こされる抵抗の増加や電荷トラップサイトの増加による影響が大きい。一方、導電性フィラーを用いた場合には、抵抗が低下し、残留電位の上昇の影響が比較的小さいが、画像の輪郭がぼやける、所謂画像ボケが発生し、画像品質への影響が強く現れるという問題がある。
【0008】
従って、従来技術では、絶縁性の高いフィラーは使用しにくいので、比較的残留電位の影響が少ない絶縁性の低いフィラーを用い、それによって発生する画像ボケに対しては、感光体を加熱するドラムヒーターを搭載する手段が用いられている。しかしながら、感光体を加熱することによって画像ボケの発生は抑制できるものの、ドラムヒーターを搭載するには感光体の径を大きくしなければならないため、電子写真装置の小型化に伴って、現在主流となりつつある小径感光体には適用できず、小径感光体の高耐久化が困難とされてきた。さらに、ドラムヒーターの搭載によって装置が大型にならざるを得ず、消費電力が顕著に増加する上、装置の立ち上げ時には多くの時間を要する等、多くの課題を残しているのが実状であった。
【0009】
一方、絶縁性の高いフィラーを用いた場合に多く見られる残留電位の増加は、電子写真装置内では明部電位が高いことにつながり、画像濃度や階調性の低下を招くことになる。それを補うためには暗部電位を高くする必要があるが、暗部電位を高くすると電界強度が高くなり、地肌汚れ等の画像欠陥を生じさせるだけでなく、感光体の寿命をも低下させることにつながる。
【0010】
従来技術において残留電位上昇を抑制させる方法としては、保護層を光導電層とする方法(特公昭44−834号公報、特公昭43−16198号公報、特公昭49−10258号公報)が開示されている。しかし、保護層による光の吸収によって感光層へ到達する光量が減少するため、感光体の感度が低下する問題が生じ、その効果はわずかであった。
【0011】
それに対して、フィラーとして含有される金属あるいは金属酸化物の平均粒径を0.3μm以下にすることによって(特開昭57−30846号公報)、保護層が実質的に透明となり、残留電位蓄積を抑制する方法が開示されている。この方法は残留電位の増加を抑制する効果は認められるものの、その効果は不十分であり、課題を解決するには至っていないのが実状である。それは、フィラーを含有させた場合に引き起こされる残留電位の増加は、電荷発生効率よりもフィラーの存在による電荷トラップやフィラーの分散性に起因する可能性が高いことによる。フィラーの平均粒径が0.3μm以上であっても分散性を高めることによって透明性を得ることが可能であるし、平均粒径が0.3μm以下であってもフィラーがかなり凝集していれば膜の透明性は低下することになる。
【0012】
また、保護層にフィラーとともに電荷輸送物質を含有させる方法(特開平4−281461号公報)により、機械的強度を備えつつ、残留電位増加を抑制させる方法が開示されている。この保護層への電荷輸送物質の添加は、電荷の移動度を向上させることに効果を発揮し、残留電位を減少させるのに有効な方法である。しかし、フィラーが含有されたことによって引き起こされた残留電位の著しい増加は、フィラーの存在に起因する抵抗の増加あるいは電荷トラップサイトの増加によると考えられ、電荷の移動度を向上させて残留電位上昇を抑制させるには限界がある。従って、保護層の膜厚や、フィラーの含有量を少なくせざるを得ず、要求される耐久性を満足させるに至っていないのが実状であった。
【0013】
残留電位上昇を抑制する別の手段としては、保護層中にルイス酸等を添加する方法(特開昭53−133444号公報)、保護層に有機プロトン酸を添加する方法(特開昭55−157748号公報)、電子受容性物質を含有させる方法(特開平2−4275号公報)、酸価が5(mgKOH/g)以下のワックスを含有させる方法(特開2000−66434号公報)が開示されている。これらの方法は、保護層/電荷輸送層界面での電荷の注入性を向上させ、また保護層に低抵抗部分が形成されることにより、電荷が表面にまで到達しやすくなることに起因していると考えられている。この方法は、残留電位の低減効果が認められるが、それによって画像ボケを引き起こしやすくなり、画像への影響が顕著に現れる副作用を有する。また、有機酸を添加した場合にはフィラーの分散性の低下を引き起こしやすくなるため、その効果は十分ではなく、課題の解決に至っていないのが実状である。
【0014】
高耐久化のためにフィラーを含有させた電子写真感光体において、高画質化を実現するためには、前述の画像ボケの発生や残留電位上昇を抑制させるだけでなく、電荷が保護層中のフィラーによって進行を妨げられることなく、感光体の表面まで電荷が直線的に到達することも重要である。それには保護層膜中のフィラーの分散性が大きく影響する。フィラーが凝集した状態では、電荷輸送層より保護層へ注入された電荷が表面へ移動する際、フィラーによって進行が妨げられやすくなり、結果的にトナーにより形成されたドットが散った状態となって解像度が大きく低下する。また、保護層を設けた場合に、フィラーによって書き込み光が散乱され光透過性が低下する場合も、同様に解像度に大きな悪影響を与えることになる。この光透過性に与える影響もまたフィラーの分散性と密接に関係している。さらに、フィラーの分酸性は耐摩耗性に対しても大きく影響し、フィラーが強い凝集を起こし、分酸性に乏しい状態では耐摩耗性が大きく低下する。従って、高耐久化のためにフィラーを含有させた保護層を形成した電子写真感光体において、同時に高画質化を実現するためには、画像ボケの発生や残留電位上昇を抑制させるだけでなく、保護層膜中のフィラーの分散性を高めることが重要である。
【0015】
しかし、それらを同時に解決できる有効な手段は見出されておらず、高耐久化のために感光体の最表面層にフィラーを含有させた場合、画像ボケや残留電位上昇の影響が強く現れ、高画質化に対する課題が今もなお残されているのが実状である。さらに、それらの影響を軽減させるために、ドラムヒーターを搭載する必要があることから、最も耐久性が必要とされる小径感光体の高耐久化が実現されておらず、それに伴い装置の小型化や消費電力の低減に対しても大きな障害となっているのが実状であった。
【0016】
【特許文献1】
特開平4−281461号公報
【特許文献2】
特開2000−66434号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高耐久性を有し、かつ残留電位上昇、あるいは画像ボケの発生による画像劣化を抑制し、長期間の繰り返し使用に対しても高画質画像が安定して得られる感光体を提供することにある。また、それらの感光体を用いることにより、感光体の交換が不要で、かつ高速印刷あるいは感光体の小径化に伴う装置の小型化を実現し、さらに繰り返し使用においても高画質画像が安定して得られる電子写真方法、電子写真装置、ならびに電子写真用プロセスカートリッジを提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、保護層に絶縁性の高いフィラーを含有させることによって画像ボケを抑制し、それによって引き起こされた残留電位上昇に対しては、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を含有させることにより抑制できることを見出し、更に該有機化合物へのオゾンやNOxなどの酸化性ガスが吸着を特定の化合物を含有させることにより防ぐことができることを見出し本発明に到達した。
本発明によれば、以下に示す電子写真感光体、及びそれを用いた電子写真方法、電子写真装置、電子写真装置用プロセスカートリッジ、電子写真感光体製造方法が提供される。
〔1〕導電性支持体上に少なくとも感光層が形成されていると共に、導電性支持体から最も離れた層がフィラーを含有する電子写真感光体において、導電性支持体から最も離れた層が、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の少なくとも一種と、下記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種とを含有することを特徴とする電子写真感光体。
【化2】
[(1)式中、R 1 、R 2 のいずれか1方は、無置換アルキル基による置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基であり、前記R 1 、R 2 のいずれか他方1つは、置換もしくは無置換のアルキル基であって、R1、R2は異なる。Arは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基を表す。]
〔2〕該導電性支持体から最も離れた層が、感光層の最表面層であることを特徴とする前記〔1〕に記載の電子写真感光体。
〔3〕該導電性支持体から最も離れた層が、感光層の上に形成された保護層であることを特徴とする前記〔1〕に記載の電子写真感光体。
〔4〕該導電性支持体から最も離れた層が含有する、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物が、ポリカルボン酸であることを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の電子写真感光体。
〔5〕該ポリカルボン酸が、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂のいずれか、あるいはそれらの構造を含む共重合体、もしくはそれらの混合物であることを特徴とする前記〔4〕に記載の電子写真感光体。
〔6〕該ポリカルボン酸に、少なくとも1種の有機脂肪酸が混合されていることを特徴とする請求項5に記載の電子写真感光体。
〔7〕該導電性支持体から最も離れた層が含有するフィラーが、少なくとも1種の無機顔料であることを特徴とする前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の電子写真感光体。
〔8〕該無機顔料が、金属酸化物であることを特徴とする前記〔7〕に記載の電子写真感光体。
〔9〕該無機顔料のpHが、5以上であることを特徴とする前記〔7〕又は〔8〕に記載の電子写真感光体。
〔10〕該無機顔料の誘電率が、5以上であることを特徴とする前記〔7〕に記載の電子写真感光体。
〔11〕該導電性支持体から最も離れた層が含有するフィラーの平均一次粒径が、0.01μm〜0.5μmであることを特徴とする前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の電子写真感光体。
〔12〕該導電性支持体から最も離れた層が、少なくとも1種の電荷輸送物質を含有することを特徴とする前記〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の電子写真感光体。
〔13〕該電荷輸送物質が、高分子電荷輸送物質であることを特徴とする前記〔12〕に記載の電子写真感光体。
〔14〕該導電性支持体から最も離れた層が、ポリカーボネート樹脂又は/及びポリアリレート樹脂を含有することを特徴とする前記〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載の電子写真感光体。
〔15〕前記〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載の電子写真感光体を製造する際に、酸化防止剤を含有させた塗工液を用いて該導電性支持体から最も離れた層を形成することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
〔16〕該酸化防止剤が、ハイドロキノン系化合物であることを特徴とする前記〔15〕に記載の電子写真感光体の製造方法。
〔17〕該酸化防止剤が、ヒンダードアミン系化合物であることを特徴とする前記〔15〕に記載の電子写真感光体の製造方法。
〔18〕前記〔1〕〜〔14〕に記載の電子写真感光体に、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写を繰り返し行なうことを特徴とする画像形成方法。
〔19〕前記〔1〕〜〔14〕に記載の電子写真感光体に、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写を繰り返し行い、かつ画像露光の際にLDあるいはLEDによって感光体上に静電潜像の書き込みを行なうことを特徴とするデジタル方式の画像形成方法。
〔20〕少なくとも帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段および前記〔1〕〜〔14〕に記載の電子写真感光体を具備してなることを特徴とする電子写真装置。
〔21〕少なくとも帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段および前記〔1〕〜〔14〕に記載の電子写真感光体を具備し、画像露光手段にLDあるいはLEDを使用することによって感光体上に静電潜像の書き込みを行なうことを特徴とするデジタル方式の画像形成装置。
〔22〕少なくとも前記〔1〕〜〔14〕に記載の電子写真感光体を具備してなることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真感光体、及びそれを用いた画像形成方法、画像形成装置、画像形成装置用プロセスカートリッジ、電子写真感光体製造方法の詳細を説明する。
本発明の電子写真感光体においては、導電性支持体上に少なくとも感光層が形成されていると共に、導電性支持体から最も離れた層がフィラーを含有する。このフィラーを含有する導電性支持体から最も離れた層の構成については、二つの態様がある。本発明の第一の態様においては、感光層の最表面層が導電性支持体から最も離れた層となる。又、第二の態様においては、保護層が導電性支持体から最も離れた層となる。かかる第一の態様及び第二の態様について図1〜5を用いて具体的に説明する。
【0020】
図1は、本発明の電子写真感光体を表わす断面図であり、導電性支持体31上に、電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層33が設けられている。かかる構成は、上記第一の態様に属するものであり、導電性支持体から最も離れた層が感光層33であって、該感光層33がフィラーを含有する。
【0021】
図2は、導電性支持体31上に、電荷発生物質を主成分とする電荷発生層35と、電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層37とが、積層された構成をとっている。この構成は、上記第一の態様に属するものであり、導電性支持体から最も離れた層が電荷輸送層37(感光層の最表面層)であって、該電荷輸送層37がフィラーを含有する。
【0022】
図3は、導電性支持体31上に、電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層33が設けられ、更に感光層表面に保護層39が設けられている。この構成は、上記第二の態様に属するものであり、導電性支持体から最も離れた層が保護層39であって、該保護層39がフィラーを含有する。
【0023】
図2は、導電性支持体31上に、電荷発生物質を主成分とする電荷発生層35と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層37とが積層された構成をとっており、更に電荷輸送層上に保護層39が設けられている。この構成は、上記第二の態様に属するものであり、導電性支持体から最も離れた層が保護層39であって、該保護層39がフィラーを含有する。
【0024】
図5は、導電性支持体31上に、電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層37と電荷発生物質を主成分とする電荷発生層35とが積層された構成をとっており、更に電荷発生層35上に保護層39が設けられている。この構成は、上記第二の態様に属するものであり、導電性支持体から最も離れた層が保護層39であって、該保護層39がフィラーを含有する。
【0025】
次に、本発明の感光体を構成する各層について説明する。
前記導電性支持体31としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。また、特開昭52−36016号公報に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体31として用いることができる。
【0026】
この他、上記支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものについても、本発明の導電性支持体31として用いることができる。この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、またアルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ITOなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
【0027】
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン(R)などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体31として良好に用いることができる。
【0028】
次に、感光層について説明する。感光層は単層(図1、図3)でも積層(図2、図4、図5)でもよいが、説明の都合上、先ず電荷発生層35と電荷輸送層37の積層として構成される場合から述べる。
【0029】
感光層を構成する電荷発生層35は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層35には、公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、2種以上混合してもかまわない。
【0030】
電荷発生層35は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。
【0031】
必要に応じて電荷発生層35に用いられる結着樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質100重量部に対し0〜500重量部、好ましくは10〜300重量部が適当である。結着樹脂の添加は、分散前あるいは分散後どちらでも構わない。
【0032】
電荷発生層35の形成に用いられる溶剤としては、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等が挙げられるが、特にケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒が良好に使用される。これらは単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
【0033】
電荷発生層35は、電荷発生物質、溶媒及び結着樹脂を主成分とするが、その中には、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等のいかなる添加剤が含まれていても良い。
【0034】
電荷発生層35を形成するための塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。
電荷発生層35の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.1〜2μmである。
【0035】
感光層を構成する電荷輸送層37は、電荷輸送物質を主成分とする層である。該電荷輸送層37は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により単独あるいは2種以上の可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
【0036】
電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。
【0037】
正孔輸送物質としては、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、9−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの電荷輸送物質は単独、または2種以上混合して用いられる。
【0038】
電荷輸送層37を構成する結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【0039】
電荷輸送物質の量は結着樹脂100重量部に対し、20〜300重量部、好ましくは40〜150重量部が適当である。また、電荷輸送層37の膜厚は解像度・応答性の点から、25μm以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム(特に帯電電位等)に異なるが、5μm以上が好ましい。
【0040】
電荷輸送層37の形成に用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。これらは単独で使用しても2種以上混合して使用しても良い。
【0041】
更に、電荷輸送層37が感光層の最表面層であって導電性支持体から最も離れた層となる場合、即ち前記図2に示す構成の場合には、電荷輸送層37の表面部位には、耐摩耗性を向上させる目的でフィラーを含有させ、更に、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の少なくとも一種と、下記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種を含有させる。
【0042】
【化3】
[(1)式中、R1、R2は、置換もしくは無置換のアルキル基、芳香族炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。但し、R1、R2のいずれか1つは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基である。また、R1、R2は互いに結合し、窒素原子を含む置換もしくは無置換の複素環基を形成してもよい。Arは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基を表す。]
【0043】
次に、図2に示す構成において、電荷輸送層37に含有させるフィラー、少なくとも酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物、上記一般式(1)で表される化合物について順に説明する。
上記フィラーには、有機性フィラー材料と無機性フィラー材料がある。有機性フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、a−カーボン粉末等が挙げられ、無機性フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素などの無機材料が挙げられる。これらのフィラーの中で、フィラーの硬度の点から無機材料を用いることが耐摩耗性の向上に対し有利である。
【0044】
図2に示す構成において、電荷輸送層37に上記フィラーを含有させると、感光体の高耐久化を実現することはできるが、残留電位の上昇や画像ボケの発生等、画質劣化を引き起こす副作用が発生する。本発明者らは、保護層に絶縁性の高いフィラーを含有させることによって画像ボケを抑制し、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の少なくとも一種を含有させることによって残留電位上昇を抑制できることを見出した。残留電位の低減が可能となった要因として、一つには特定の酸価を有する材料が添加されたことが挙げられるが、他の要因としてはそれによってフィラーの分散性が向上されたことが挙げられる。また、フィラーの分散性の向上は、単に残留電位上昇を抑制する効果だけに留まらず、電荷輸送層37の書き込み光の透過率低下や画像濃度ムラの発生を防止することによって一層の高画質化が実現でき、さらに耐摩耗性の向上や塗膜欠陥の発生を防止する等の多方面に渡る効果をも併せ持っている。
【0045】
上記電気絶縁性が高いフィラーとしては、フィラーのpHが5以上を示すものやフィラーの誘電率が5以上を示すものが特に有効であり、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等が特に有効に使用できる。また、pHが5以上のフィラーあるいは誘電率が5以上のフィラーを単独で使用することはもちろん、pHが5以下のフィラーとpHが5以上のフィラーとを2種類以上を混合したり、誘電率が5以下のフィラーと誘電率が5以上のフィラーとを2種類以上混合したりして用いることも可能である。また、これらのフィラーの中でも高い絶縁性を有し、熱安定性が高い上に、耐摩耗性が高い六方細密構造であるα型アルミナは、画像ボケの抑制や耐摩耗性の向上の点から特に有用である。
【0046】
さらに、これらのフィラーは少なくとも一種の表面処理剤で表面処理することが可能であり、そうすることがフィラーの分散性が向上するので好ましい。フィラーの分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。表面処理剤としては、従来用いられている表面処理剤すべてを使用することができるが、フィラーの絶縁性を維持できる表面処理剤が好ましい。例えば、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤、高級脂肪酸等、あるいはこれらとシランカップリング剤との混合処理や、Al2O3、TiO2、ZrO2、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等、あるいはそれらの混合処理がフィラーの分散性及び画像ボケの点からより好ましい。シランカップリング剤による処理は、画像ボケの影響が強くなるが、上記の表面処理剤とシランカップリング剤との混合処理を施すことによりその影響を抑制できる場合がある。表面処理剤の量については、用いるフィラーの平均一次粒径によって異なるが、3〜30wt%が好ましく、5〜20wt%がより好ましい。表面処理剤の量がこれよりも少ないとフィラーの分散効果が得られず、また多すぎると残留電位の著しい上昇を引き起こす。
【0047】
また、フィラーの平均一次粒径は、0.01〜0.5μmであることが電荷輸送層37の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。フィラーの平均一次粒径が0.01μm以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、0.5μm以上の場合には、フィラーの沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
【0048】
また、フィラーの含有量としては、5〜50wt%が好ましく、より好ましくは10〜40wt%である。
5wt%以下であると耐摩耗性はあるものの十分ではなく、50wt%を越えると、電荷輸送層37の透明性が損なわれる。
【0049】
次に、図2に示す構成の電荷輸送層37に含有させる、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物について説明する。
酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を含有させると、フィラーの添加によって発生した、残留電位上昇を抑制することができる。
酸価とは、1g中に含まれる遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数で定義される。これらの酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物としては、一般に知られている有機脂肪酸や高酸価樹脂等、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物であればすべて使用することができる。しかし、非常に低分子のマレイン酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸等の有機酸やアクセプター等はフィラーの分散性を大幅に低下させてしまう可能性があるため、残留電位低減効果が十分に発揮されなくなる場合がある。従って、感光体の残留電位を低減させ、かつフィラーの分散性を高めるためには低分子量ポリマーや樹脂、共重合体等、さらにはそれらを混合させて使用することが好ましい。それらの有機化合物の構造としては、立体障害が少ないリニアの構造を有することがより好ましい。分散性を向上させるためにはフィラーと結着樹脂との双方に親和性を持たせることが必要であり、立体障害が大きな材料は、それらの親和性が低下することにより、分散性が低下し、前述のような多くの問題を発生させることにつながる。かかる観点から、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物としては、ポリカルボン酸が好ましい。該ポリカルボン酸は、カルボン酸をポリマーあるいはコポリマー中に含む構造を有する化合物であって、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリル酸やメタクリル酸を用いた共重合体、スチレンアクリル共重合体等、カルボン酸を含む有機化合物あるいはその誘導体はすべて使用することが可能である。また、これらの材料は2種以上混合して用いることが可能であり、かつ有用である。場合によっては、これらの材料と有機脂肪酸とを混合させることによって、フィラーの分酸性あるいはそれに伴う残留電位の低減効果が高まることがある。
【0050】
本発明においては、酸価が10〜700mgKOH/gの有機化合物用いるが、酸価が30〜400mgKOH/gの有機化合物を用いることが好ましい。酸価が必要以上に高いと抵抗が下がりすぎて画像ボケの影響が大きくなり、酸価が低すぎると添加量を多くする必要が生じる上、残留電位の低減効果が不十分となる。有機化合物の酸価は、その添加量とのバランスにより決めることが必要である。同じ添加量でも酸価が高ければ残留電位低減効果が高いというわけではなく、その効果はこれら酸価が10〜700mgKOH/gの有機化合物のフィラーへの吸着性にも大きく関係している。
【0051】
これらの酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の含有量は、その酸価とフィラーの含有量によって決められる。例えば、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を二種類用いる場合、酸価が10〜700(mgKOH/g)の一の有機化合物の含有量をA、酸価が10〜700(mgKOH/g)の他の有機化合物の酸価をB、前記フィラーの含有量をCとしたときに、A、B及びCとの間に下記の関係式(I)を満たすことが好ましいが、(I)式の範囲内で必要最小量に設定することがより好ましい。
【数1】
0.1 ≦ 酸価当量(A×B/C) ≦ 20 (I)
【0052】
酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の含有量を必要以上に多くすると逆に分散不良を引き起こしたり、画像ボケの影響が強く現れる場合があり、含有量が少なすぎると分散不良や残留電位低減効果が不十分となる場合がある。
【0053】
電荷輸送層37に含有させるフィラー材料は、少なくとも有機溶剤、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物等とともにボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などの従来方法を用いて分散することができる。この中でも、フィラーと酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物との接触効率を高くすることができ、外界からの不純物の混入が少ないボールミルによる分散が分散性の点からより好ましい。使用されるメディアの材質については、従来使用されているジルコニア、アルミナ、メノウ等すべてのメディアを使用することができるが、フィラーの分散性及び残留電位低減効果の点から特にアルミナを使用することがより好ましい。ジルコニアは分散時のメディアの摩耗量が大きく、それらの混入によって残留電位が著しく増加する。さらに、その摩耗粉の混入によって分散性が大きく低下し、フィラーの沈降性が促進される。一方、メディアにアルミナを使用した場合には、分散時にメディアは摩耗されるものの、摩耗量は低く抑えられる上に、混入した摩耗粉が残留電位に与える影響が非常に小さい。また、摩耗粉が混入しても分酸性に対して悪影響が少ない。従って、分散に使用するメディアにはアルミナを使用することがより好ましい。
【0054】
また、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物は、フィラーや有機溶剤とともに分散前より添加することによって、塗工液中のフィラーの凝集、さらにはフィラーの沈降性を抑制し、フィラーの分散性が著しく向上することから、分散前より添加することが好ましい。一方、結着樹脂や電荷輸送物質は、分散前に添加することも可能であるが、その場合分散性が若干低下する場合が見られる。従って、結着樹脂や電荷輸送物質は、有機溶剤に溶解された状態で分散後に添加することが好ましい。
【0055】
次に、図2に示す構成の電荷輸送層37に含有させる、前記一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)で表される化合物の添加は、前記酸価が10〜700(mgKOH/g)の化合物を含有させることによる弊害を解決するためである。即ち、酸価が10〜700(mgKOH/g)の化合物は、その化学構造に由来して、使用条件により生じるオゾンやNOxなどの酸化性ガスが吸着しやすく、場合によっては、最表面の低抵抗化を招き、画像流れ等の問題を引き起こす可能性がある。この酸化性ガスによって引き起こされる課題を解決するためには、前記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種を含有させることが効果的である。その理由については、現時点では明らかになっていないが、該化合物の構造内に含まれる置換アミノ基が酸化性ガスに対して有効なラジカル物質生成抑制を行っているものと推測される。また、一般式(1)で表される化合物は、電荷輸送能力も有しているため、それ自身が電荷担体のトラップとして働くことがなく、添加に伴う残留電位上昇等の電気的な特性劣化は殆どみられない。
【0056】
一般式(1)で表されるジアミン化合物は、文献(E.ElceandA.S.Hay,Polymer,Vol.37No.9,1745(1996))に記載の方法により反応させることによって容易に製造することができる。すなわち、下記一般式(2)で表されるジハロゲン化物と下記一般式(3)で表される第二級アミン化合物とを塩基性化合物の存在下、室温から100℃程度の温度において反応させることにより得られる。
【0057】
【化4】
〔(2)式中、Arは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基を表す。Xはハロゲン原子を表す。〕
【0058】
【化5】
〔(3)式中、R1、R2は、置換もしくは無置換のアルキル基、芳香族炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。但し、R1、R2のいずれか1つは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基である。また、R1、R2は互いに結合し、窒素原子を含む置換もしくは無置換の複素環基を形成してもよい。〕
【0059】
上記塩基性化合物の具体例としては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水素化ナトリウム、及びナトリウムメチラート、カリウム−t−ブトキシドなどを挙げることができる。また反応溶媒としてはジオキサン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、アセトニトリルなどを挙げることができる。
【0060】
一般式(3)の説明にある、アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、及びウンデカニル基などが挙げられる。また、芳香族炭化水素基としてはベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、アントラセン、フルオレン及びピレンなどの芳香族環、並びにピリジン、キノリン、チオフェン、フラン、オキサゾール、オキサジアゾール、カルバゾールなど芳香族複素環の基が挙げられる。また、これらの置換基としては、上記アルキル基の具体例で挙げたもの、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基、またはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のハロゲン原子、前記芳香族炭化水素基、及びピロリジン、ピペリジン、ピペラジンなどの複素環の基などが挙げられる。更に、R1、R2が互いに結合し窒素原子を含む複素環基を形成する場合、その複素環基としてはピロリジノ基、ピペリジノ基、ピペラジノ基などに芳香族炭化水素基が縮合した縮合複素環基を挙げることができる。
【0061】
以下、表1〜3に一般式(1)で表される化合物の好ましい具体例を挙げる。但し、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。
【0062】
【表1】
【0063】
【表2】
【0064】
【表3】
【0065】
一般式(1)で表される化合物で表される化合物の含有量は、結着樹脂に対して0.01wt%〜150wt%が好ましい。該化合物の含有量が少ないと酸化性ガスに対する耐性が不足し、多すぎると、膜強度が低下し、耐摩耗性が劣化する。
【0066】
この一般式(1)で表される化合物と酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物とを含有する塗工液を保存する場合には、相互作用による塩の生成を抑制するために、酸化防止剤を含有させる必要がある。この塩が生成すると、塗工液の変色を引き起こすだけではなく、製造された電子写真感光体において、残留電位の上昇等の不具合を引き起こす。この塩の生成による塗工液の経時保存の不安定の原因は、一般式(1)で表される化合物の構造に由来するものであり、本発明者等は、後述する酸化防止剤を含有させることにより、経時保存の安定性の問題を解決できることを見出したものである。
【0067】
塗工液に含有させる酸化防止剤としては、後述する一般の酸化防止剤が使用できるが、(c)ハイドロキノン系、及び(f)ヒンダードアミン系の化合物が特に効果的である。
但し、ここで用いられる酸化防止剤は、後述の目的と異なり、あくまでも一般式(1)で表される化合物の塗工液中での保護のために利用される。
このため、これらの酸化防止剤は、一般式(1)で表される化合物を含有させる前の工程で塗工液に含有させておくことが好ましく、添加量としては、含有される酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物に対して、0.1〜200wt%で十分な塗工液経時保存安定性を発揮できる。
【0068】
電荷輸送層37には電荷輸送物質としての機能と結着樹脂としての機能を持った高分子電荷輸送物質も良好に使用される。これらの高分子電荷輸送物質から構成される電荷輸送層は耐摩耗性に優れたものである。高分子電荷輸送物質としては、公知の材料が使用できるが、特に、トリアリールアミン構造を主鎖および/または側鎖に含むポリカーボネートが良好に用いられる。中でも、(4)〜(13)式で表される高分子電荷輸送物質が良好に用いられる。これらを以下に例示し、具体例を示す。
【0069】
【化6】
(4)式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立して置換もしくは無置換のアルキル基又はハロゲン原子、R4は水素原子又は置換もしくは無置換のアルキル基、R5、R6は置換もしくは無置換のアリール基、o、p、qはそれぞれ独立して0〜4の整数、k、jは組成を表し、0.1≦k≦1、0≦j≦0.9、nは繰り返し単位数を表し5〜5000の整数である。Xは脂肪族の2価基、環状脂肪族の2価基、または下記一般式(14)又は(15)で表される2価基を表す。
【0070】
【化7】
(14)式中、R101、R102は各々独立して置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基またはハロゲン原子を表す。l、mは0〜4の整数、Yは単結合、炭素原子数1〜12の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−CO−、−CO−O−Z−O−CO−(式中Zは脂肪族の2価基を表す。)を表わす。ここで、R101とR102は、それぞれ同一でも異なってもよい。
【0071】
【化8】
(15)式中、aは1〜20の整数、bは1〜2000の整数、R103、R104は置換または無置換のアルキル基又はアリール基を表す。ここで、R103とR104は、それぞれ同一でも異なってもよい。
【0072】
【化9】
(5)式中、R7、R8は置換もしくは無置換のアリール基、Ar1、Ar2、Ar3は同一あるいは異なるアリレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0073】
【化10】
(6)式中、R9、R10は置換もしくは無置換のアリール基、Ar4、Ar5、Ar6は同一あるいは異なるアリレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0074】
【化11】
(7)式中、R11、R12は置換もしくは無置換のアリール基、Ar7、Ar8、Ar9は同一あるいは異なるアリレン基、pは1〜5の整数を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0075】
【化12】
(8)式中、R13、R14は置換もしくは無置換のアリール基、Ar10、Ar11、Ar12は同一あるいは異なるアリレン基、X1、X2は置換もしくは無置換のエチレン基、又は置換もしくは無置換のビニレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0076】
【化13】
(9)式中、R15、R16、R17、R18は置換もしくは無置換のアリール基、Ar13、Ar14、Ar15、Ar16は同一あるいは異なるアリレン基、Y1、Y2、Y3は単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表し同一であっても異なってもよい。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0077】
【化14】
(10)式中、R19、R20は水素原子、置換もしくは無置換のアリール基を表し、R19とR20は環を形成していてもよい。Ar17、Ar18、Ar19は同一あるいは異なるアリレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0078】
【化15】
(11)式中、R21は置換もしくは無置換のアリール基、Ar20、Ar21、Ar22、Ar23は同一あるいは異なるアリレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0079】
【化16】
(12)式中、R22、R23、R24、R25は置換もしくは無置換のアリール基、Ar24、Ar25、Ar26、Ar27、Ar28は同一あるいは又は異なるアリレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0080】
【化17】
(13)式中、R26、R27は置換もしくは無置換のアリール基、Ar29、Ar30、Ar31は同一あるいは異なるアリレン基を表す。X、k、jおよびnは、(4)式の場合と同じである。
【0081】
図2に示す構成の電荷輸送層37を形成するための塗工液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等、従来の塗工方法を用いることができる。感光層表面にフィラーを含有する場合には、感光層全体にフィラーを含有させることができるが、電荷輸送層37の最表面側が最もフィラー濃度が高く、支持体側が低くなるようにフィラー濃度傾斜を設けたり、電荷輸送層37を複数層にして、支持体側から表面側に向かい、フィラー濃度が順次高くしたりするような構成にすることが好ましい。
【0082】
次に、感光層が単層(図1、図3)の場合について述べる。該感光層33は、電荷発生物質および電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。電荷発生物質としては、前述した、複層の場合の電荷発生層35に用いたものと同じものが挙げられる。
【0083】
結着樹脂としては、先に電荷輸送層37で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層35で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。もちろん、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂100重量部に対する電荷発生物質の量は5〜40重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は0〜190重量部が好ましく、さらに好ましくは50〜150重量部である。感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。感光層の膜厚は、5〜25μm程度が適当である。
【0084】
更に、感光層33が導電性支持体31から最も離れた層となる場合、即ち前記図1に示す構成の場合には、少なくとも感光層33の表面部位には、耐摩耗性を向上させる目的でフィラーを含有させ、更に、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の少なくとも一種と、前記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種を含有させる。この場合にも、前記電荷輸送層37の場合と同様に、感光層33全体にフィラーを含有させることもできるが、フィラー濃度勾配を設けるか、複数層の感光層の構成とし、フィラー濃度を順次変えた構成にすることが有効な手段である。また、フィラーの構成、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の構成、前記一般式(1)で表される化合物の構成は前記電荷輸送層37の場合と同様である。
【0085】
本発明の感光体においては、導電性支持体31と感光層との間に下引き層を設けることができる。下引き層は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層にはモアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。
【0086】
これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。更に本発明の下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、本発明の下引き層には、Al2O3を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物やSiO2、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は0〜5μmが適当である。
【0087】
本発明の感光体においては、前記感光体の第二の態様として、感光層を保護するために保護層39が感光層の上に設けられていることが好ましい(具体的には、図3、図4、図5に示す構成)。この場合は、導電性支持体から最も離れた層が保護層39である。該保護層39に使用される結着樹脂としては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、アリール樹脂、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、ポリアリレート、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、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。フィラーの分散性、残留電位、塗膜欠陥の点から、特にポリカーボネートあるいはポリアリレートが有効かつ有用である。
尚、図4、図5に示すように、感光層を電荷発生層35と電荷輸送層37で構成する場合、電荷発生層35は前記図2に示す感光体の電荷発生層35と同様に構成することができ、電荷輸送層37は前記図2に示す感光体の電荷輸送層37と同様に構成することができる。また、図3に示すように、感光層を単層で構成する場合、感光層33は前記図1に示す感光体の感光層33と同様に構成することができる。
【0088】
更に、保護層39には、耐摩耗性を向上させる目的でフィラーを含有させ、更に、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の少なくとも一種と、前記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種を含有させる。ここで用いられるフィラーとしては、前述した図2に示す構成の電荷輸送層37に含有させるフィラーをすべて使用することができる。その中でも、無機顔料が耐摩耗性の点から好ましく、特にpHが5以上あるいは誘電率が5以上の金属酸化物は画像ボケの抑制効果が高いことからより好ましい。このような絶縁性フィラーとして、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらのpHが5以上のフィラーや誘電率が5以上のフィラーを単独で使用することはもちろん、pHが5以下のフィラーとpHが5以上のフィラーとを2種類以上を混合したり、誘電率が5以下のフィラーと誘電率が5以上のフィラーとを2種以上混合したりして用いることも可能である。これらのフィラー材料の中で、特に有用に用いられるフィラーとしては、α型アルミナが挙げられる。これは、絶縁性や熱安定性が高く、硬度が高いことから耐摩耗性に優れており、さらに凝集しにくい等の理由から特に有用である。
【0089】
また、これらのフィラーは少なくとも1種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることがフィラーの分散性の面から好ましい。表面処理剤については、前記図2に示す構成の電荷輸送層37に適用されるものはすべて使用することが可能である。表面処理剤を単独で使用することはもちろん、2種以上混合させて処理することも可能である。表面処理剤の量については、前記電荷輸送層37で適用される量を用いることができる。
【0090】
また、フィラーの平均一次粒径は、0.01〜0.5μmであることが保護層の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。フィラーの平均一次粒径が0.01μm以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、0.5μm以上の場合には、フィラーの沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
【0091】
また、フィラーの含有量としては、0.1〜50wt%で、好ましくは5〜30wt%である。
0.1wt%以下であると耐摩耗性はあるものの十分ではなく、50wt%を越えると、保護層39の透明性が損なわれる。
【0092】
保護層39に添加される酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物としては、前述した図2に示す構成の電荷輸送層37に含有させる化合物をすべて使用することができるが、前記電荷輸送層37の場合と同様に、ポリカルボン酸が好ましい。該ポリカルボン酸としては、少なくともカルボン酸を含有する有機化合物あるいはその誘導体はすべて使用することが可能であり、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリル樹脂やメタクリル樹脂を用いた共重合体、スチレンアクリル共重合体等がより有用である。これらの材料は2種以上混合して用いることが可能であり、そうすることでフィラーの分散性を高める効果が増加する場合がある。
【0093】
保護層39には酸価が10〜700mgKOH/gの有機化合物を含有させるが、酸価が30〜400mgKOH/gの有機化合物が好ましい。酸価が必要以上に高いと抵抗が下がりすぎて画像ボケの影響が大きくなり、酸価が低すぎると添加量を多くする必要が生じる上、残留電位の低減効果が不十分となる。有機化合物の酸価は、その添加量とのバランスにより決めることが必要である。同じ添加量でも酸価が高ければ残留電位低減効果が高いというわけではなく、その効果はこれら酸価が10〜700mgKOH/gの有機化合物のフィラーへの吸着性にも大きく関係している。
【0094】
これらの酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の含有量は、その酸価とフィラーの含有量によって決められる。
例えば、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を二種類用いる場合、酸価が10〜700(mgKOH/g)の一の有機化合物の含有量をA、酸価が10〜700(mgKOH/g)の他の有機化合物の酸価をB、前記フィラーの含有量をCとしたときに、A、B及びCとの間に下記の関係式(II)を満たすことが好ましいが、(II)式の範囲内で必要最小量に設定することがより好ましい。
【数2】
0.2 ≦ (A×B/C) ≦ 20 (II)
【0095】
酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の添加量を必要以上に多くすると逆に分散不良を引き起こしたり、画像ボケの影響が強く現れる場合があり、添加量が少なすぎると分散不良や残留電位低減効果が不十分となる場合がある。
【0096】
耐酸化性ガス向上のために含有される一般式(1)で表される化合物としては、前記図2に示す構成の電荷輸送層37に含有させるものと同様のものを用いることができる。
【0097】
保護層39の形成に用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなど、電荷輸送層37で使用されるすべての溶剤を使用することができる。但し、分散時には粘度が高い溶剤が好ましいが、塗工時には揮発性が高い溶剤が好ましい。これらの条件を満たす溶剤がない場合には、各々の物性を有する溶剤を2種以上混合させて使用することが可能であり、フィラーの分散性や残留電位に対して大きな効果を有する場合がある。
【0098】
また、保護層39に、前記図2に示す構成の電荷輸送層37について挙げた低分子電荷輸送物質あるいは高分子電荷輸送物質を添加することは、残留電位の低減及び画質向上に対して有効かつ有用である。
【0099】
保護層39に含有させるフィラー材料は、少なくとも有機溶剤、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物等とともにボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などの従来方法を用いて分散することができる。この中でも、フィラーと酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物との接触効率を高くすることができ、外界からの不純物の混入が少ないボールミルによる分散が分散性の点からより好ましい。使用されるメディアの材質については、従来使用されているジルコニア、アルミナ、メノウ等すべてのメディアを使用することができるが、フィラーの分散性及び残留電位低減効果の点から特にアルミナを使用することがより好ましい。ジルコニアは分散時のメディアの摩耗量が大きく、それらの混入によって残留電位が著しく増加する。さらに、その摩耗粉の混入によって分散性が大きく低下し、フィラーの沈降性が促進される。一方、メディアにアルミナを使用した場合には、分散時に摩耗されるものの、摩耗量は低く抑えられる上に、混入した摩耗粉が残留電位に与える影響が非常に小さい。また、摩耗粉が混入しても分酸性に対して悪影響が少ない。従って、分散に使用するメディアにはアルミナを使用することがより好ましい。
【0100】
保護層39に含有させる酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物は、フィラーや有機溶剤とともに分散前より添加することによって、塗工液中のフィラーの凝集、さらにはフィラーの沈降性を抑制し、フィラーの分散性が著しく向上することから、分散前より添加することがより好ましい。一方、結着樹脂や電荷輸送物質は、分散前に添加することも可能であるが、その場合分散性が若干低下する場合が見られる。従って、結着樹脂や電荷輸送物質は、有機溶剤に溶解された状態で分散後に添加することが好ましい。
【0101】
保護層の形成法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の従来方法を用いることができるが、特に塗膜の均一性の面からスプレーコートがより好ましい。さらに、保護層の必要膜厚を一度で塗工し、保護層を形成することも可能であるが、2回以上重ねて塗工し、保護層を多層にする方が膜中におけるフィラーの均一性の面からより好ましい。そうすることによって、残留電位の低減、解像度の向上、及び耐摩耗性の向上に対しより一層の効果が得られる。なお、保護層の厚さは0.1〜10μm程度が適当である。本発明において、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を添加することによって、残留電位が大幅に低減させることが可能となり、それによって保護層39の膜厚を自由に設定することが可能である。しかし、保護層の膜厚が著しく増加すると、画質が若干劣化する傾向が認められるため、必要最小限度の膜厚に設定することが好ましい。
【0102】
本発明の感光体においては、感光層と保護層との間に中間層を設けることも可能である。中間層には、一般に結着樹脂を主成分として用いる。これら樹脂としては、ポリアミド、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。中間層の形成法としては、前述のごとく一般に用いられる塗布法が採用される。なお、中間層の厚さは0.05〜2μm程度が適当である。
【0103】
本発明においては、耐環境性の改善のため、とりわけ、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、電荷発生層、電荷輸送層、下引き層、保護層、中間層等の各層に酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、低分子電荷輸送物質およびレベリング剤を添加することが出来る。これらの化合物の代表的な材料を以下に記す。
【0104】
本発明の感光体を構成する各層に添加できる酸化防止剤として、例えば下記のものが挙げられる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0105】
(a)フェノール系化合物
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアッシド]クリコールエステル、トコフェロール類など。
【0106】
(b)パラフェニレンジアミン類
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミンなど。
【0107】
(c)ハイドロキノン類
2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノンなど。
【0108】
(d)有機硫黄化合物類
ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3’−チオジプロピオネートなど。
【0109】
(e)有機燐化合物類
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィンなど。
【0110】
本発明の感光体を構成する各層に添加できる可塑剤として、例えば下記のものが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【0111】
(a)リン酸エステル系可塑剤
リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸トリクロルエチル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリフェニルなど。
【0112】
(b)フタル酸エステル系可塑剤
フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸メチルオレイル、フタル酸オクチルデシル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチルなど。
【0113】
(c)芳香族カルボン酸エステル系可塑剤
トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリ−n−オクチル、オキシ安息香酸オクチルなど。
【0114】
(d)脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤
アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−n−オクチル、アジピン酸−n−オクチル−n−デシル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジカプリル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−n−オクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジ−2−エトキシエチル、コハク酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、テトラヒドロフタル酸ジオクチル、テトラヒドロフタル酸ジ−n−オクチルなど。
【0115】
(e)脂肪酸エステル誘導体
オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールヘキサエステル、トリアセチン、トリブチリンなど。
【0116】
(f)オキシ酸エステル系可塑剤
アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチルなど。
【0117】
(g)エポキシ可塑剤
エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸デシル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ベンジル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジデシルなど。
【0118】
(h)二価アルコールエステル系可塑剤
ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−2−エチルブチラートなど。
(i)含塩素可塑剤
塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化脂肪酸メチル、メトキシ塩素化脂肪酸メチルなど。
【0119】
(j)ポリエステル系可塑剤
ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリエステル、アセチル化ポリエステルなど。
【0120】
(k)スルホン酸誘導体
p−トルエンスルホンアミド、o−トルエンスルホンアミド、p−トルエンスルホンエチルアミド、o−トルエンスルホンエチルアミド、トルエンスルホン−N−エチルアミド、p−トルエンスルホン−N−シクロヘキシルアミドなど。
【0121】
(l)クエン酸誘導体
クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリ−2−エチルヘキシル、アセチルクエン酸−n−オクチルデシルなど。
【0122】
(m)その他
ターフェニル、部分水添ターフェニル、ショウノウ、2−ニトロジフェニル、ジノニルナフタリン、アビエチン酸メチルなど。
【0123】
本発明の感光体を構成する各層に添加できる滑剤としては、例えば下記のものが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【0124】
(a)炭化水素系化合物
流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、低重合ポリエチレンなど。
【0125】
(b)脂肪酸系化合物
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸など。
【0126】
(c)脂肪酸アミド系化合物
ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレインアミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミドなど。
【0127】
(d)エステル系化合物
脂肪酸の低級アルコールエステル、脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステルなど。
【0128】
(e)アルコール系化合物
セチルアルコール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロールなど。
【0129】
(f)金属石けん
ステアリン酸鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなど。
【0130】
(g)天然ワックス
カルナバロウ、カンデリラロウ、蜜ロウ、鯨ロウ、イボタロウ、モンタンロウなど。
【0131】
(h)その他
シリコーン化合物、フッ素化合物など。
【0132】
本発明の感光体を構成する各層に添加できる紫外線吸収剤として、例えば下記のものが挙げられる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0133】
(a)ベンゾフェノン系
2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ4−メトキシベンゾフェノンなど。
【0134】
(b)サルシレート系
フェニルサルシレート、2,4ジ−t−ブチルフェニル3,5−ジ−t−ブチル4ヒドロキシベンゾエートなど。
【0135】
(c)ベンゾトリアゾール系
(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、(2’−ヒドロキシ5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2’−ヒドロキシ3’−ターシャリブチル5’−メチルフェニル)5−クロロベンゾトリアゾール
【0136】
(d)シアノアクリレート系
エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、メチル2−カルボメトキシ3(パラメトキシ)アクリレートなど。
【0137】
(e)クエンチャー(金属錯塩系)
ニッケル(2,2’チオビス(4−t−オクチル)フェノレート)ノルマルブチルアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、コバルトジシクロヘキシルジチオホスフェートなど。
【0138】
(f)HALS(ヒンダードアミン)
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ〔4,5〕ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンなど。
【0139】
次に図面を用いて本発明の画像形成方法ならびに画像形成装置について詳しく説明する。尚、具体的には、画像形成方法についてはその代表として電子写真方法について説明し、画像形成装置についてはその代表として電子写真装置について説明する。
【0140】
図6は、本発明の電子写真プロセス及び電子写真装置を説明するための概略図であり、下記のような例も本発明の範疇に属するものである。
図6において、感光体1は少なくとも感光層が設けられ、導電性支持体から最も離れた層にフィラーを含有してなる。感光体1はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであっても良い。帯電チャージャー3、転写前チャージャー7、転写チャージャー10、分離チャージャー11、クリーニング前チャージャー13には、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)、帯電ローラ等が用いられ、公知の手段がすべて使用可能である。
【0141】
転写手段には、一般に上記の帯電器が使用できるが、図に示されるように転写チャージャーと分離チャージャーを併用したものが効果的である。
【0142】
また、画像露光部5、除電ランプ2等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
光源等は、第6図に示される工程の他に光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程、あるいは前露光などの工程を設けることにより、感光体に光が照射される。
【0143】
さて、現像ユニット6により感光体1上に現像されたトナーは、転写紙9に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体1上に残存するトナーも生ずる。このようなトナーは、ファーブラシ14およびブレード15により、感光体より除去される。クリーニングは、クリーニングブラシだけで行なわれることもあり、クリーニングブラシにはファーブラシ、マグファーブラシを始めとする公知のものが用いられる。
【0144】
電子写真感光体に正(負)帯電を施し、画像露光を行うと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
かかる現像手段には、公知の方法が適用されるし、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。
【0145】
図7には、本発明による電子写真プロセスの別の例を示す。感光体21は少なくとも感光層を有し、さらに導電性支持体から最も離れた層にフィラーを含有しており、駆動ローラ22a、22bにより駆動され、帯電器23による帯電、光源24による像露光、現像(図示せず)、帯電器25を用いる転写、光源26によるクリーニング前露光、ブラシ27によるクリーニング、光源28による除電が繰返し行なわれる。第7図においては、感光体21(勿論この場合は支持体が透光性である)に支持体側よりクリーニング前露光の光照射が行なわれる。
【0146】
以上の図示した電子写真プロセスは、本発明における実施形態を例示するものであって、もちろん他の実施形態も可能である。例えば、図7において支持体側よりクリーニング前露光を行っているが、これは感光層側から行ってもよいし、また、像露光、除電光の照射を支持体側から行ってもよい。
【0147】
一方、光照射工程は、像露光、クリーニング前露光、除電露光が図示されているが、他に転写前露光、像露光のプレ露光、およびその他公知の光照射工程を設けて、感光体に光照射を行うこともできる。
【0148】
以上に示すような画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。プロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段を含んだ1つの装置(部品)である。プロセスカートリッジの形状等は多く挙げられるが、一般的な例として、第8図に示すものが挙げられる。感光体16は、導電性支持体上に、少なくとも感光層を有し、かつ導電性支持体から最も離れた層にフィラーを含有してなる。
【0149】
【実施例】
以下、本発明について実施例を挙げて説明する。但し、本発明が実施例により制約を受けるものではない。なお、部はすべて重量部である。
【0150】
実施例1
アルミニウムシリンダー上に下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、浸漬塗工によって順次塗布、乾燥し、3.5μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、23μmの電荷輸送層を形成した。
【0151】
◎下引き層塗工液
二酸化チタン粉末: 400部
メラミン樹脂: 65部
アルキッド樹脂: 120部
2−ブタノン: 400部
【0152】
◎電荷発生層塗工液
下記構造式(16)のビスアゾ顔料: 12部
ポリビニルブチラール: 5部
2−ブタノン: 200部
シクロヘキサノン: 400部
【化18】
【0153】
◎電荷輸送層塗工液
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成製): 10部
下記構造式(17)の電荷輸送物質: 10部
テトラヒドロフラン: 100部
【化19】
【0154】
電荷輸送層上にさらに、下記組成の保護層をスプレー塗工によって約4μmの保護層を形成し、電子写真感光体1を作製した。
【0155】
◎保護層塗工液
アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、
スミコランダムAA−03住友化学工業製): 2部
例示化合物4で表される化合物: 0.5部
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液(酸価180mgKOH/g、
固形分50%、BYK−P104BYKケミー製): 0.02部
下記構造式(17)の電荷輸送物質: 3.5部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成製): 6部
テトラヒドロフラン: 220部
シクロヘキサノン: 80部
【化20】
【0156】
実施例2
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体2を作製した。
不飽和ポリカルボン酸ポリマー(酸価365mgKOH/g、
BYK−P105BYKケミー製): 0.02部
【0157】
実施例3
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体3を作製した。
ポリエステル樹脂(酸価35mgKOH/g): 0.2部
【0158】
実施例4
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体4を作製した。
ポリエステル樹脂(酸価50mgKOH/g): 0.2部
【0159】
実施例5
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体5を作製した。
アクリル樹脂(酸価65mgKOH/g、
ダイヤナールBR−605三菱レイヨン製): 0.1部
【0160】
実施例6
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体6を作製した。
アクリル酸/ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体
(酸価50mgKOH/g): 0.1部
【0161】
実施例7
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体7を作製した。
マレイン酸モノアルキル/スチレン/ブチルアクリレート
(酸価50mgKOH/g): 0.1部
【0162】
実施例8
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体8を作製した。
スチレンアクリル共重合体(酸価200mgKOH/g、
FB−1522三菱レイヨン製): 0.1部
【0163】
実施例9
実施例1において、保護層に含有されるポリカルボン酸を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体9を作製した。
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液
(酸価650mgKOH/g、藤沢薬品製): 0.02部
【0164】
実施例10
実施例2において、保護層に含有されるポリカルボン酸の添加量を下記の添加量に変更した以外は、すべて実施例2と同様にして、電子写真感光体10を作製した。
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液(酸価365mgKOH/g、
BYK−P105BYKケミー製): 0.001部
【0165】
実施例11
実施例2において、保護層に含有されるポリカルボン酸の添加量を下記の添加量に変更した以外は、すべて実施例2と同様にして、電子写真感光体11を作製した。
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液(酸価365mgKOH/g、
BYK−P105BYKケミー製): 0.1部
【0166】
実施例12
実施例5において、保護層に含有されるアクリル樹脂の添加量を下記の添加量に変更した以外は、すべて実施例5と同様にして、電子写真感光体12を作製した。
アクリル樹脂(酸価65mgKOH/g、
ダイヤナールBR−605三菱レイヨン製): 0.5部
【0167】
実施例13
実施例1において、保護層に含有されるフィラーを下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして電子写真感光体13を作製した。
酸化チタン(平均一次粒径0.3μm、CR−97石原産業製): 2部
【0168】
実施例14
実施例1において、保護層に含有されるフィラーを下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして電子写真感光体14を作製した。
シランカップリング処理酸化チタン(平均一次粒径0.015μm、
処理量20%、MT100SAテイカ製): 2部
【0169】
実施例15
実施例1において、保護層に含有されるフィラーを下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体15を製した。
シリカ(平均粒径0.1μm、KMPX100信越シリコーン製):2部
【0170】
実施例16
実施例1において、保護層に含有される電荷輸送物質及び結着樹脂を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体16を作製した。
下記構造式(18)の高分子電荷輸送物質: 20部
【化21】
【0171】
実施例17
実施例1において、保護層に含有される結着樹脂を下記の材料に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体17を作製した。
ポリアリレート樹脂(UポリマーU6000、ユニチカ製): 10部
【0172】
実施例18
実施例1において、電荷発生層塗工液、電荷輸送層塗工液及び保護層塗工液を下記のものに変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体18を作製した。
◎電荷発生層塗工液
下記図9に示すXDスペクトルを有するチタニルフタロシアニン: 8部
ポリビニルブチラール: 5部
2−ブタノン: 400部
◎電荷輸送層塗工液
C型ポリカーボネート: 10部
下記構造式(19)の電荷輸送物質: 8部
トルエン: 70部
【化22】
【0173】
◎保護層塗工液
アルミナ処理酸化チタン(平均一次粒径0.035μm、
テイカ製): 1.5部
例示化合物4で表される化合物: 0.5部
メタクリル酸/メチルメタクリレート共重合体
(酸価50mgKOH/g): 0.5部
C型ポリカーボネート(帝人化成製): 5.5部
下記構造式(19)の電荷輸送物質: 4部
テトラヒドロフラン: 250部
シクロヘキサノン: 50部
【化23】
【0174】
比較例1
実施例1において、保護層形成用塗工液を下記の組成に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体19を作製した。
◎保護層塗工液
アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、
スミコランダムAA−03住友化学工業製): 2部
例示化合物4で表される化合物: 0.5部
下記構造式(17)の電荷輸送物質: 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成製): 6部
テトラヒドロフラン: 220部
シクロヘキサノン: 80部
【化24】
【0175】
比較例2
実施例3において、保護層形成用塗工液を下記の組成に変更した以外は、すべて実施例3と同様にして、電子写真感光体20を作製した。
◎保護層塗工液
アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、
スミコランダムAA−03住友化学工業製): 2部
例示化合物4で表される化合物: 0.5部
ポリエステル樹脂(酸価7mgKOH/g): 0.2部
下記構造式(17)の電荷輸送物質: 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成製): 6部
テトラヒドロフラン: 220部
シクロヘキサノン: 80部
【化25】
【0176】
比較例3
実施例1において、保護層形成用塗工液を下記の組成に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体21を作製した。
◎保護層塗工液
アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、住友化学工業製): 2部
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液
(酸価180mgKOH/g、BYKケミー製): 0.02部
下記構造式(17)の電荷輸送物質: 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成製): 6部
テトラヒドロフラン: 220部
シクロヘキサノン: 80部
【化26】
【0177】
実施例19
実施例1において、保護層に含有された例示化合物4で表される化合物を例示化合物2の化合物に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体22を作製した。
【0178】
実施例20
実施例1において、保護層に含有された例示化合物4で表される化合物を例示化合物17化合物に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、電子写真感光体23を作製した。
【0179】
実施例21
実施例1において、保護層塗工液に含まれる例示化合物4で表される化合物を例示化合物20化合物に変更した以外はすべて同様にして、電子写真感光体24を作製した。
【0180】
実施例22
実施例1において、保護層塗工液に含まれる例示化合物4で表される化合物を例示化合物23化合物に変更した以外はすべて同様にして、電子写真感光体25を作製した。
【0181】
実施例23
実施例1において、保護層塗工液に含まれる例示化合物4で表される化合物を例示化合物30化合物に変更した以外はすべて同様にして、電子写真感光体26を作製した。
【0182】
以上のように作製した電子写真感光体1〜43を、電子写真プロセス用カートリッジに装着し、帯電方式をコロナ帯電方式(スコロトロン型)、画像露光光源を655nmの半導体レーザーを用いたリコー製imagioMF2200改造機にて暗部電位900(−V)に設定した後、連続してトータル5万枚の印刷を行い、その際初期画像及び5万枚印刷後の画像について評価を行った。また、初期及び5万枚印刷後の明部電位を測定した。さらに、初期及び5万枚印刷後での膜厚差より摩耗量の評価を行った。結果を表4に示す。
【0183】
【表4】
【0184】
表4の評価結果より、感光体の最表面層に酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を添加することによって、明部電位を大幅に低減することが可能となった。さらに、5万枚印刷後においても明部電位上昇は少なく、一般式(1)で表される化合物を添加した感光体では高画質画像が安定に得られることが確認された。また、それと同時に摩耗量についても抑制されており、耐摩耗性が大幅に向上していることが確認された。一方、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物が無添加の感光体や酸価が10(mgKOH/g)以下の感光体は、明部電位が初期から非常に高く、画像濃度の低下や解像度の低下を引き起こしており、5万枚印刷後では階調性が著しく低下したことによって画像の判別が不可能であった。さらに、これらの感光体は、印刷後の摩耗量が著しく増加しており、耐摩耗性の低下が顕著に見られた。
【0185】
また、電子写真感光体1、11、21〜26を50ppmの窒素酸化物ガス濃度に調整されたデシケータ中に4日間放置し、前後における画像(解像度)評価を行った。結果を表5に示す。
【0186】
【表5】
【0187】
表5の評価結果より、感光体の最表面に一般式(1)で表される化合物を含有させることによって、酸化性ガスに対する耐性が大幅に向上することがわかる。また、酸価当量の多い感光体11において、実使用上問題ないレベルであるが、僅かながら解像度が低下する傾向がみられた。
【0188】
実施例24
下記の組成の電子写真感光体保護層形成用塗工液Bを作製した。
◎保護層塗工液
アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、
スミコランダムAA−03住友化学工業製): 2部
例示化合物2で表される化合物: 0.5部
不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液(酸価180mgKOH/g、
固形分50%、BYK−P104BYKケミー製): 0.02部
下記構造式(17)の電荷輸送物質: 3.5部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成製): 6部
下記構造式(20)のハイドロキノン系化合物: 0.005部
テトラヒドロフラン: 220部
シクロヘキサノン: 80部
【化27】
【化28】
【0189】
実施例25
実施例24において、電子写真感光体保護層形成用塗工液Bに含まれるハイドロキノン系化合物を下記構造式(21)のヒンダードアミン系化合物に変更した以外は、同様にして電子写真感光体保護層形成用塗工液Cを作製した。
【化29】
【0190】
実施例26
実施例24において、電子写真感光体保護層形成用塗工液Bに含まれるハイドロキノン系化合物を下記構造式(22)の有機硫黄系化合物に変更した以外は、同様にして電子写真感光体保護層形成用塗工液Dを作製した。
【化30】
【0191】
実施例27
実施例24において、電子写真感光体保護層形成用塗工液Bに含まれるハイドロキノン系化合物を下記構造式(23)のヒンダードフェノール系化合物に変更した以外は、同様にして電子写真感光体保護層形成用塗工液Eを作製した。
【化31】
【0192】
実施例28
実施例24において、電子写真感光体保護層形成用塗工液Bに含まれるハイドロキノン系化合物を下記構造式(24)の有機燐系化合物に変更した以外は、同様にして電子写真感光体保護層形成用塗工液Fを作製した。
【化32】
【0193】
実施例29〜33、比較例4
以上のようにして作製された実施例1(電子写真感光体保護層形成用塗工液A)、実施例24〜28における電子写真感光体保護層形成用塗工液B〜Fついて、室温環境下、暗所にて1週間静置保存し、塗工液の分光吸収特性変化を確認した。結果を表6に示す。
尚、塗工液Aは実施例1で作製されたものであるが、塗工液中に酸化防止剤が添加されていないので、酸化防止剤が添加されている実施例29〜33で用いた塗工液B〜Fに対しては比較例4となる。
【0194】
【表6】
(吸光度変化率)=(保存後における塗工液の吸光度)/(塗工液作製直後の吸光度)
【0195】
表6の結果により、酸化防止剤を添加することによって、塩の生成が抑制され、電子写真感光体保護層形成用塗工液の保存安定性が大幅に向上し、特にハイドロキノン系化合物、及びヒンダードアミン系化合物において、その改善効果が顕著であることがわかる。
【0196】
【発明の効果】
本発明によれば、高耐久化のために感光体の最表面層にフィラーを含有させ、それによって発生しやすくなる画像ボケは、フィラーに絶縁性の高いフィラーを使用することによって回避できる。さらに、それによって顕著に起こる残留電位上昇に対しては、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物を含有させることによって、抑制できる。酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の添加効果は、残留電位の抑制だけに留まらず、フィラーの分散性を向上させ、同時に沈降抑制効果が得られたことにより、膜の透明性が向上し画像濃度ムラのない高解像度を有する画像を得ることが可能となった。同時に一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、酸化性ガスなどに対する環境耐性が大幅に向上し、さらに、耐摩耗性の向上や塗膜欠陥の抑制が実現された上、塗工液の高寿命化が実現されたことにより、高耐久性を有し、かつ高解像度の画質が得られる感光体を安定に得ることが可能となった。本発明によって、電子写真感光体の高耐久化と高画質化の両立が実現され、高画質画像が長期に渡って安定に得られる電子写真感光体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子写真感光体の一例を表わす断面図である。
【図2】本発明の電子写真感光体の他の一例を表わす断面図である。
【図3】本発明の電子写真感光体の他の一例を表わす断面図である。
【図4】本発明の電子写真感光体の他の一例を表わす断面図である。
【図5】本発明の電子写真感光体の他の一例を表わす断面図である。
【図6】本発明の電子写真装置の一例を説明するための概略図である。
【図7】本発明の電子写真装置の他の一例を説明するための概略図である。
【図8】本発明の電子写真装置の他の一例を説明するための概略図である。
【図9】チタニルフタロシアニンのXDスペクトルである。
【符号の説明】
31 導電性支持体
33 感光層
35 電荷発生層
37 電荷輸送層
39 保護層
Claims (22)
- 導電性支持体上に少なくとも感光層が形成されていると共に、導電性支持体から最も離れた層がフィラーを含有する電子写真感光体において、導電性支持体から最も離れた層が、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物の少なくとも一種と、下記一般式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種とを含有することを特徴とする電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が、感光層の最表面層であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が、感光層の上に形成された保護層であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が含有する、酸価が10〜700(mgKOH/g)の有機化合物が、ポリカルボン酸であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 該ポリカルボン酸が、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂のいずれか、あるいはそれらの構造を含む共重合体、もしくはそれらの混合物であることを特徴とする請求項4に記載の電子写真感光体。
- 該ポリカルボン酸に、少なくとも1種の有機脂肪酸が混合されていることを特徴とする請求項5に記載の電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が含有するフィラーが、少なくとも1種の無機顔料であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 該無機顔料が、金属酸化物であることを特徴とする請求項7に記載の電子写真感光体。
- 該無機顔料のpHが、5以上であることを特徴とする請求項7又は8に記載の電子写真感光体。
- 該無機顔料の誘電率が、5以上であることを特徴とする請求項7に記載の電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が含有するフィラーの平均一次粒径が、0.01μm〜0.5μmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が、少なくとも1種の電荷輸送物質を含有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 該電荷輸送物質が、高分子電荷輸送物質であることを特徴とする請求項12に記載の電子写真感光体。
- 該導電性支持体から最も離れた層が、ポリカーボネート樹脂又は/及びポリアリレート樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の電子写真感光体を製造する際に、酸化防止剤を含有させた塗工液を用いて該導電性支持体から最も離れた層を形成することを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
- 該酸化防止剤が、ハイドロキノン系化合物であることを特徴とする請求項15に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 該酸化防止剤が、ヒンダードアミン系化合物であることを特徴とする請求項15に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 請求項1〜14に記載の電子写真感光体に、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写を繰り返し行なうことを特徴とする画像形成方法。
- 請求項1〜14に記載の電子写真感光体に、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写を繰り返し行い、かつ画像露光の際にLDあるいはLEDによって感光体上に静電潜像の書き込みを行なうことを特徴とするデジタル方式の画像形成方法。
- 少なくとも帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段および請求項1〜14に記載の電子写真感光体を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
- 少なくとも帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段および請求項1〜14に記載の画像形成感光体を具備し、画像露光手段にLDあるいはLEDを使用することによって感光体上に静電潜像の書き込みを行なうことを特徴とするデジタル方式の画像形成装置。
- 少なくとも請求項1〜14に記載の電子写真感光体を具備してなることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
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