以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
(4フッ化エチレン樹脂粒子からなる群の選別方法)
まず、本発明の4フッ化エチレン樹脂粒子からなる群(以下、単に「フッ素系樹脂粒子」と称する。)の選別方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、後述の図1〜図3に示す電子写真感光体1(以下、「感光体1」という)に含まれる感光層3の構成材料として使用されるフッ素系樹脂粒子の選別方法について説明する。
この選別方法では、まず、フッ素系樹脂粒子について、平均2次粒子径と、300℃で1時間加熱処理したときの重量減少率とを得る。
ここで、フッ素系樹脂粒子の平均2次粒子径は、例えば、粒度分布測定装置を用いて測定される。粒度分布測定装置としては、乾式レーザー回折散乱法を利用した粒度分布測定装置を用いることができる。測定装置の具体例としては、レーザ回折式粒子径分布測定装置(Helos&Rodos:SYMPATEC社製)等が挙げられる。この平均2次粒子径は、フッ素系樹脂粒子の凝集のし易さを示している。
また、フッ素系樹脂粒子を300℃で1時間加熱したときの重量減少率は、空気中で10℃/minの昇温速度で300℃まで昇温させ、その後300℃で1時間保持したときの加熱前の重量に対する加熱後の重量の減少率である。重量減少率の測定装置としては、熱重量測定装置(TGA−50:島津製作所(株)製)等が挙げられる。この重量減少率は、主として、加熱により揮発する低分子成分等の不純物に起因していると推察される。
そして、上記平均2次粒子径及び重量減少率が下記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子を選別する。
(5−10B)/A≧1 (1)
[式中、Aはフッ素系樹脂粒子の平均2次粒子径(単位:μm)を表し、Bはフッ素系樹脂粒子を300℃で1時間加熱したときの重量減少率(単位:重量%又は質量%)を表す。]
かかるフッ素系樹脂粒子を得るためには、例えば、所定の条件下でフッ素系樹脂粒子を洗浄、加熱することが好ましい。
フッ素系樹脂粒子の平均1次粒子径は、0.05〜1μmであると好ましく、0.1〜0.5μmであるとより好ましい。平均1次粒子径が0.05μm未満であると、分散時に凝集し易くなる傾向があり、他方、1μmを超えると画質欠陥が発生し易くなる傾向がある。
本実施形態のフッ素系樹脂粒子の選別方法によれば、フッ素系樹脂粒子の平均2次粒子径と所定の加熱処理による重量減少率とが上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子を選別することによって、電子写真感光体の構成材料として好適なフッ素系樹脂粒子を容易に且つ確実に得ることができる。そして、このようにして選別されたフッ素系樹脂粒子を、フッ素系グラフトポリマーと併用することによって、後述のように、電子写真感光体の耐久性、トナー離型性及びクリーニング性を向上させることができ、また、繰り返し使用による残留電位の上昇を十分に抑制することができる。
(電子写真感光体)
図1は、本発明に係る電子写真感光体の好適な一実施形態を示す模式断面図である。ず図1に示す感光体1は、導電性支持体2と、導電性支持体2上に設けられた感光層3とを備えるものであり、感光層3は、導電性支持体2から近い順に、下引き層4、電荷発生層5及び電荷輸送層6(機能層)がこの順で積層されて構成されている。このうち、導電性支持体2から遠い側に設けられた電荷輸送層6は、電荷輸送材料に加えて、平均2次粒子径及び300℃で1時間加熱処理したときの重量減少率が上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子と、フッ素系グラフトポリマーとを含有している。
感光体1では、感光層3に含まれるフッ素系樹脂粒子が上記式(1)で示される条件を満たすことにより、長期間の繰返し使用による残留電位の上昇が抑制された安定した電子写真特性が得られると共に、摩耗や傷に対する耐久性が向上し、さらにトナーに対する離型性及びクリーニング性も向上する。この結果、感光体1の感度低下による画像濃度の低下、帯電電位の低下によるかぶりの発生、及びクリーニング不良による筋むらの発生を抑制することが可能となる。また、転写後の残存トナーによる画像欠陥の発生、及びトナー成分や用紙の含有成分が感光体1に付着したりすることによって発生するトナーフィルミングと呼ばれる現象を抑制することも可能となる。
以下、感光体1の各構成要素について詳述する。
<導電性支持体>
導電性支持体2としては、従来使用されている通常のものを使用できる。導電性支持体2としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類、又は、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、ITO等の薄膜を設けたプラスチックフィルム等、或いは、導電性付与剤を塗布した又は含浸させた紙又はプラスチックフィルム等が挙げられる。また、導電性支持体2の形状は、ドラム状に限られず、シート状、プレート状等としてもよい。
導電性支持体2として金属パイプを用いる場合、表面は、素管のままであってもよいし、予め鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、ウエットホーニング等の処理が行われていてもよい。
<下引き層>
下引き層4は、構成材料として導電性微粒子及び結着樹脂を含む。
導電性微粒子としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、又は、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物からなる微粒子(以下、「金属酸化物微粒子」という)、或いは、カーボンファイバ、カーボンブラック、グラファイト等の粉末が挙げられる。
金属酸化物微粒子としては、粒径が0.5μm以下の微粒子が好ましく用いられる。ここで粒径とは、平均1次粒子径を意味する。下引き層4はリーク耐性獲得のために適切な抵抗を有していると好ましい。そのため、金属酸化物微粒子が102〜1011Ω・cm程度の粉体抵抗値を有していると好ましい。中でも上記範囲の粉体抵抗値を有する酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物微粒子を用いることが好ましい。なお、金属酸化物微粒子の粉体抵抗値が102Ω・cm未満であると十分なリーク耐性が得られ難くなる傾向がある。一方、金属酸化物微粒子の粉体抵抗値が1011Ω・cmを超えると残留電位上昇を引き起こし易くなる傾向がある。
また、2種以上の金属酸化物微粒子を混合して得られる金属酸化物微粒子を用いるとしてもよい。さらに、カップリング剤を用いて金属酸化物微粒子の表面処理を行うことで、その粉体抵抗値を制御することができる。
カップリング剤としては、所望の感光体特性を得られるものであればいかなるものでも用いることができる。具体的なカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルメトキシシラン、N,N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのカップリング剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることもできる。
金属酸化物微粒子の表面処理を行う方法は、公知の方法であればいかなる方法でも使用可能であり、例えば、乾式法又は湿式法を用いることができる。乾式法にて表面処理を行う場合には金属酸化物微粒子をせん断力の大きなミキサ等で攪拌しながら、直接又は有機溶媒若しくは水に溶解させたカップリング剤を添加する。このとき、カップリング剤を乾燥空気や窒素ガスとともに噴霧すると、金属酸化物微粒子の表面が均一に処理される。カップリング剤を添加又は噴霧する時、温度が50℃以上であると好ましい。カップリング剤を添加又は噴霧した後、さらに100℃以上で金属酸化物微粒子の焼き付けを行うこともできる。
焼き付けは、所望の電子写真特性が得られる温度、時間であれば任意の範囲で実施できる。乾式法においては、カップリング剤による金属酸化物微粒子の表面処理前に、その金属酸化物微粒子を加熱乾燥して、表面吸着水を除去することができる。表面処理前に表面吸着水を除去することによって、金属酸化物微粒子の表面に、カップリング剤をより均一に吸着させることができる。
湿式法では、先ず、攪拌装置、超音波、サンドミル、アトライター、ボールミル等を用いて、金属酸化物微粒子を溶剤中に分散させる。次に、得られた溶液中にカップリング剤溶液を添加して攪拌を行い、金属酸化物微粒子を分散させたのち、溶剤を除去する。これにより、金属酸化物微粒子の表面はより均一に処理される。溶剤を除去した後、さらに100℃以上で金属酸化物微粒子の焼き付けを行うこともできる。焼き付けは、所望の電子写真特性が得られる温度、時間であれば任意の範囲で実施できる。湿式法においてもカップリング剤による表面処理前に金属酸化物微粒子の表面吸着水を除去することができる。この表面吸着水を除去する方法としては、乾式法と同様の加熱乾燥の他に、表面処理に用いる溶剤中で攪拌加熱する方法、溶剤と共沸させる方法等が挙げられる。
なお、金属酸化物微粒子に対する表面処理剤の量は、所望の電子写真特性が得られる量であることが好ましい。電子写真特性は、表面処理後に金属酸化物微粒子に付着している表面処理剤の付着量に影響される。表面処理剤がシランカップリング剤の場合、その付着量は蛍光X線分析におけるSi強度と金属酸化物微粒子の主たる金属元素強度とから求められる。蛍光X線分析における好ましいSi強度は、金属酸化物微粒子の主たる金属元素強度に対して、1.0×10−5〜1.0×10−3の範囲であると好ましい。Si強度が1.0×10−5未満の場合にはかぶり等の画質欠陥が発生しやすくなる傾向があり、1.0×10−3を超える場合には残留電位の上昇による濃度低下が発生しやすくなる傾向がある。
結着樹脂としては、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の公知の高分子樹脂化合物、又は電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等の導電性樹脂等が挙げられる。中でも上層(電荷発生層5)の塗布溶剤に不溶な樹脂が好ましく用いられ、特にフェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が好ましく用いられる。
下引き層4は、上記導電性微粒子及び結着樹脂を所定の溶媒に加えることにより下引き層形成用塗布液を調製し、当該下引き層形成用塗布液を導電性支持体2上に塗布して形成される。下引き層形成用塗布液中の導電性微粒子と結着樹脂との比率は、所望の電子写真特性を得られる範囲で任意に設定できる。
下引き層形成用塗布液には、電気特性、環境安定性、画質等を向上させるために種々の添加物を用いることができる。添加物としては、クロラニル、ブロモアニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールや2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエ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、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物等の電子輸送性物質、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料を用いることができる。
シランカップリング剤は、金属酸化物微粒子の表面処理に用いられるが、当該シランカップリング剤を、添加剤としてさらに下引き層形成用塗布液に添加して用いることもできる。ここで用いられるシランカップリング剤としては、金属酸化物微粒子の表面処理に用いられるカップリング剤と同様なものが挙げられる。
ジルコニウムキレート化合物としては、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセト酢酸エチル、ジルコニウムトリエタノールアミン、アセチルアセトネートジルコニウムブトキシド、アセト酢酸エチルジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムオキサレート、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムホスホネート、オクタン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、イソステアリン酸ジルコニウム、メタクリレートジルコニウムブトキシド、ステアレートジルコニウムブトキシド、イソステアレートジルコニウムブトキシド等が挙げられる。
チタニウムキレート化合物としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、チタンアセチルアセトネート、ポリチタンアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタンラクテートエチルエステル、チタントリエタノールアミネート、ポリヒドロキシチタンステアレート等が挙げられる。
アルミニウムキレート化合物としては、アルミニウムイソプロピレート、モノブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムブチレート、ジエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等が挙げられる。
上述の添加物は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、シランカップリング剤として、上述の化合物における複数の化合物の混合物又は重縮合物を用いることができる。
下引き層形成用塗布液に用いられる溶媒としては、公知の有機溶剤、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n―ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状又は直鎖状エーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。導電性微粒子と結着樹脂とを混合する際に使用される溶剤としては、結着樹脂を溶かすことができる溶剤であれば、いかなるものでも使用することが可能である。
下引き層形成用塗布液に導電性微粒子を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌装置、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機を利用できる。さらに、高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突又は液−壁衝突させて導電性微粒子を分散させる衝突方式や、高圧状態で分散液を微細な流路に流し込みその流路を貫通させて導電性微粒子を分散させる貫通方式等が挙げられる。
下引き層形成用塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法を用いることができる。
下引き層4のビッカース強度は、35以上であることが好ましい。下引き層4の膜厚は、15μm以上であることが好ましく、20〜50μmであることがさらに好ましい。
また、下引き層4の表面粗さは、モアレ像防止の観点から、使用される露光用レーザー波長をλ、上層(電荷発生層5)の屈折率をnとした場合に、1/4n〜λに調整されていることが好ましい。また、表面粗さ調整のために下引き層4中に樹脂粒子を添加することもできる。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型PMMA樹脂粒子等を用いることができる。
また、表面粗さ調整のために下引き層4を研磨することもできる。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、ウエットホーニング、研削処理等を用いることができる。
さらに、下引き層4と上層(電荷発生層5)との間に、電気特性、画質、画質維持性、感光層接着性等を向上させるために中間層を設けてもよい。中間層に用いられる結着樹脂としては、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の高分子樹脂化合物のほかに、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、シリコン等の金属元素を含有する有機金属化合物等が挙げられる。これらの化合物は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、複数の化合物の混合物又は重縮合物を用いるとしてもよい。中でも、ジルコニウム又はシリコンを含有する有機金属化合物は、残留電位が低いため環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ない等、性能上優れている。
有機ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセト酢酸エチル、ジルコニウムトリエタノールアミン、アセチルアセトネートジルコニウムブトキシド、アセト酢酸エチルジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムオキサレート、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムホスホネート、オクタン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、イソステアリン酸ジルコニウム、メタクリレートジルコニウムブトキシド、ステアレートジルコニウムブトキシド、イソステアレートジルコニウムブトキシド等が挙げられる。
有機シリコン化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルメトキシシラン、N,N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの中でも、特に好ましくはシリコン化合物が用いられる。かかるシリコン化合物としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシシラン)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。
有機チタン化合物としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、チタンアセチルアセトネート、ポリチタンアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタンラクテートエチルエステル、チタントリエタノールアミネート、ポリヒドロキシチタンステアレート等が挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、アルミニウムイソプロピレート、モノブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムブチレート、ジエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等が挙げられる。
中間層は、上記結着樹脂を所定の溶媒に加えることにより中間層形成用塗布液を調製し、当該中間層形成用塗布液を下引き層4上に塗布して形成される。中間層形成用塗布液に用いられる溶媒としては、公知の有機溶剤、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状又は直鎖状エーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤が挙げられる。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、溶剤としては、結着樹脂を溶かすことができる溶剤であれば、いかなるものでも使用することが可能である。
中間層形成用塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法を用いることができる。
中間層は、上層(電荷発生層5)の塗布性改善の他に、電気的なブロッキング層の役割も果たす。しかし、中間層の膜厚が大きすぎる場合には電気的な障壁が強くなりすぎて減感や繰り返しによる電位の上昇を引き起こし易くなる傾向がある。したがって、中間層の膜厚は、0.1〜3μmが好ましい。また、中間層を下引き層4の一部として使用してもよい。
<電荷発生層>
電荷発生層5は、電荷発生材料及び結着樹脂を含んで構成される。
電荷発生材料としては、例えば、無金属フタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられる。その他、電荷発生材料としては、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料、フタロシアニン顔料等が挙げられる。また、これらの電荷発生材料は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。これらの中では、無金属フタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、及びチタニルフタロシアニンから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜及び28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶、並びにCuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜及び27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
結着樹脂としては、例えば、ビスフェノールAタイプ又はビスフェノールZタイプ等のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等を用いることができる。これらの結着樹脂は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。電荷発生材料と結着樹脂との配合比は、10:1〜1:10が望ましい。
電荷発生層5は、例えば、上記結着樹脂及び電荷発生材料を所定の溶媒に加えて電荷発生層形成用塗布液を調製し、その電荷発生層形成用塗布液を下引き層4上に塗布して形成することができる。
電荷発生層形成用塗布液に用いられる溶媒としては、公知の有機溶剤、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状又は直鎖状エーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤が挙げられる。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。溶剤としては、結着樹脂を溶かすことができる溶剤であれば、いかなるものでも使用することが可能である。
電荷発生層形成用塗布液に電荷発生材料を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌装置、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機を利用できる。さらに、高圧ホモジナイザーとして、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて電荷発生材料を分散させる衝突方式や、高圧状態で分散液を微細な流路に流し込み、その流路を貫通させて電荷発生材料を分散させる貫通方式等が挙げられる。
電荷発生層形成用塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法を用いることができる。
電荷発生層5の膜厚は、好ましくは0.01〜5μm、より好ましくは0.05〜2.0μmの範囲に設定される。
<電荷輸送層>
電荷輸送層6は、上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子と、フッ素系グラフトポリマーと、1種又は2種以上の電荷輸送材料と、結着樹脂とを含有して構成される。
電荷輸送材料としては、具体的には、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物、これらの化合物からなる基を主鎖又は側鎖に有する重合体等が挙げられる。これら電荷輸送材料は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
フッ素系グラフトポリマーは、フッ素原子を含有するグラフトポリマーであり、塗布液の分散安定性を向上させ、塗膜形成時の凝集を防止する効果を有している。フッ素系グラフトポリマーは、分子量が1000〜10000の比較的低分子量のオリゴマーであるマクロモノマーと、フッ素系重合性モノマーとを共重合して得られるものであり、フッ素系重合体を主鎖にもち、マクロモノマー重合体を枝にもつ構造を有している。マクロモノマーは各分子鎖の片末端に重合性の官能基を有している。
マクロモノマーとしては、グラフトポリマーを添加する樹脂に親和性のあるものが選択され、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、スチレン化合物等を単量体単位として含む重合体や共重合体等が挙げられる。また、フッ素系重合体としては、フッ素原子を分子内に有する重合性モノマー(フッ素系重合性モノマー)を単量体単位として含む重合体が挙げられる。フッ素原子を分子内に有する重合性モノマーとしては、例えば、下記式(IV−1)〜(IV−6)に示されるものが挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を選択して、使用することができる。
[上記式(IV−1)〜(IV−6)中、R
1は水素原子又はメチル基を示し、R
2は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基又はニトリル基を示す。R
2が複数存在する場合には、互いに同一の官能基であっても異なる官能基であってもよい。nは1以上の整数、mは1〜5の整数、kは1〜4の整数を示し、m及びkは(m+k)の値が5となるように選択される。]
フッ素系グラフトポリマー中におけるフッ素系重合体の含有量は、5〜90重量%であると好ましく、10〜70重量%であると更に好ましい。フッ素系重合体の含有量が5重量%未満であると疎水化の改質効果が不十分となる傾向があり、90重量%を越えると重合を行う際にマクロモノマーとの相溶性が悪くなる傾向がある。
結着樹脂としては、例えば、ビスフェノールAタイプ又はビスフェノールZタイプ等のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、塩素ゴム等の絶縁性樹脂、及びポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の有機光導電性ポリマー等が挙げられる。これらの結着樹脂は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることが可能である。
次に、上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子、電荷輸送材料、及びフッ素系グラフトポリマーの含有量について説明する。
フッ素系樹脂粒子の含有量は、電荷輸送層6の全重量を基準として、0.1〜40重量%であると好ましく、1〜30重量%であるとより好ましい。フッ素系樹脂粒子の含有量が0.1重量%未満ではフッ素系樹脂粒子の分散による改質効果が不十分となる傾向があり、40重量%を越えると光通過性が低下し、かつ、繰返し使用による残留電位の上昇が生じる傾向がある。
電荷輸送層6における電荷輸送材料と結着樹脂との含有量の比は、重量比で10:1〜1:5であると好ましい。この範囲を外れた場合、電気特性及び膜強度の低下が生じる傾向がある。
フッ素系グラフトポリマーの含有量は、電荷輸送層6の全重量を基準として、0.4〜40重量%であると好ましい。この含有量が0.4重量%未満ではフッ素系樹脂粒子の分散による改質効果を十分に得ることができなくなる傾向が大きくなる。一方、この含有量が40重量%を超えると電荷輸送層6の光通過性が低下し、かつ、繰返し使用による残留電位の上昇が生じてくるおそれがある。
また、上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子の含有量に対するフッ素系グラフトポリマーの含有量の割合は、1.5〜2.5質量%であると好ましく、1.6〜2.2質量%であるとより好ましい。この含有割合が1.5質量%未満ではフッ素系樹脂粒子の分散液としての作用が十分でなくなる傾向にある。一方、この含有割合が2.5質量%を超えると、繰返し使用による残留電位の上昇が生じてくる傾向にある。
また、電荷輸送層6にはさらに無機粒子を含有させてもよい。無機粒子の材料としては、例えば、アルミナ、シリカ(二酸化珪素)、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、硫化亜鉛、酸化マグネシウム、硫酸銅、炭酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、硫酸ニッケル、アンチモン、二酸化マンガン、酸化クロム、酸化錫、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を適宜選択して用いられる。これらの中でも、無機粒子の材料としてはシリカが特に好ましい。
シリカ粒子は、化学炎CVD法により製造されることが好ましい。具体例としてはクロルシランガスを酸素−水素混合ガス又は炭化水素−酸素混合ガスの高温火炎中で気相反応させてシリカ微粒子を得る方法が好ましい。
また、無機粒子としては、粒子表面が疎水化されたものが好ましい。疎水化処理剤としては、例えば、シロキサン化合物、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高分子脂肪酸又はその金属塩等が用いられる。
シロキサン化合物としては、ポリジメチルシロキサン、ジヒドロキシポリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。シランカップリング剤としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチルフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
また、無機粒子の平均1次粒子径は0.005〜2.0μmであると好ましく、0.01〜1.0μmであるとより好ましい。無機微粒子の平均1次粒子径が0.005μm未満であると、感光体表面の十分な機械的強度が得られ難くなる傾向があり、また、分散時の凝集が進みやすくなる傾向がある。無機微粒子の平均1次粒子径が2μmを超えると、感光体表面の表面粗さが大きくなりクリーニングブレードが摩耗、損傷してクリーニング特性が悪化し、画像ボケが発生し易くなる傾向がある。
無機粒子の含有量は、電荷輸送層6の全重量を基準として、0.1〜30重量%であると好ましく、1〜20重量%であるとより好ましい。無機粒子の含有量が0.1重量%未満では無機粒子の分散による改質効果が不十分となる傾向がある。無機粒子の含有量が30重量%を越えると繰返し使用による残留電位の上昇が生じる傾向がある。
電荷輸送層6は、例えば、上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子、フッ素系グラフトポリマー、電荷輸送材料、結着樹脂及びその他の成分を所定の溶媒に加えて得られる電荷輸送層形成用塗布液(機能層形成用塗布液)を、電荷発生層5上に塗布して乾燥させることで形成される。電荷輸送層形成用塗布液は、導電性支持体2、下引き層4及び電荷発生層5からなる被処理体の導電性支持体2から遠い側の面上に塗布される。
電荷輸送層形成用塗布液に用いられる溶媒としては、公知の有機溶剤、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状又は直鎖状エーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤が挙げられる。また、これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。溶剤としては、結着樹脂を溶かすことができる溶剤であれば、いかなるものでも使用することが可能である。また、電荷輸送層形成用塗布液における電荷輸送材料と上記結着樹脂との配合比は、10:1〜1:5であると好ましい。
電荷輸送層形成用塗布液に、上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子及び無機粒子を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機、或いは、攪拌装置、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用できる。さらに、高圧ホモジナイザーとして、高圧状態で分散液を液−液衝突又は液−壁衝突させて無機粒子を分散させる衝突方式や、高圧状態で分散液を微細な流路に流し込み、流路を貫通させて無機粒子を分散させる貫通方式等が挙げられる。
電荷輸送層形成用塗布液の調製方法としては、溶媒中に結着樹脂、電荷輸送材料等を溶解して得られる溶液中にフッ素系樹脂粒子、フッ素系グラフトポリマー、無機粒子等を分散させる方法が挙げられる。
電荷輸送層形成用塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法を用いることができる。
電荷輸送層6の膜厚は、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μmである。
図2は、本発明に係る電子写真感光体の別の実施形態を示す模式断面図である。本実施形態では、図2に示すように、感光体1は、導電性支持体2と、導電性支持体2上に設けられた下引き層4と、下引き層4上に設けられた単層型感光層8(機能層)とを備える。この場合、感光層3は電荷発生層と電荷輸送層とに機能分離されておらず、いわゆる単層構造を有する。
単層型感光層8は、1種又は2種以上の電荷発生材料と、1種又は2種以上の電荷輸送材料と、フッ素系グラフトポリマーと、結着樹脂とを含有する。電荷発生材料、電荷輸送材料、フッ素系グラフトポリマー及び結着樹脂としては、上述したものと同様のものを使用することができる。さらに、単層型感光層8は、平均2次粒子径及び300℃で1時間加熱処理したときの重量減少率が上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子を備える。また、単層型感光層8の膜厚は、通常の範囲に設定される。
単層型感光層8を有する感光体1では、電荷輸送層6を有する感光体1と同様に、長期間の繰返し使用による残留電位の上昇が抑制された安定した電子写真特性が得られると共に、摩耗や傷に対する耐久性が向上し、さらにトナーに対する離型性及びクリーニング性も向上する。この結果、感光体1の感度低下による画像濃度の低下、帯電電位の低下によるかぶりの発生、及びクリーニング不良による筋むらの発生を抑制することが可能となる。また、転写後の残存トナーによる画像欠陥の発生、及びトナー成分や用紙の含有成分が感光体1に付着したりすることによって発生するトナーフィルミングと呼ばれる現象を抑制することも可能となる。
単層型感光層8は、上記式(1)で表される条件を満たすフッ素系樹脂粒子、フッ素系グラフトポリマー、電荷発生材料、電荷輸送材料、結着樹脂及びその他の成分を所定の溶媒に加えて得られる単層型感光層形成用塗布液(機能層形成用塗布液)を下引き層4上に塗布して乾燥させることにより形成される。単層型感光層形成用塗布液は、導電性支持体2及び下引き層4からなる被処理体の導電性支持体2から遠い側の面上に塗布される。
図3は、本発明に係る電子写真感光体の別の実施形態を示す模式断面図である。本実施形態では、図3に示すように、感光体1は、導電性支持体2と、導電性支持体2上に設けられた感光層3と、感光層3(図3においては電荷輸送層6)上に設けられた保護層7とを備える。なお、本実施形態の感光体1は、図1に示す感光体1の表面上に保護層7が更に設けられたものである。
保護層7は、通常使用される材料を用いて構成される。なお、保護層7が設けられている場合には、感光層3の耐磨耗性、感光体1の寿命、及び現像剤とのマッチング性を一層向上させることができる。また、保護層7によって、感光体1の帯電時においても、感光層3の化学的変化を防止することが可能となる。保護層7としては、例えば、絶縁性の樹脂層、電荷輸送性が付与された高分子化合物からなる電荷輸送性保護層、又は金属酸化物等の抵抗制御剤が分散された抵抗制御型表面保護層等が挙げられる。
以上説明した図1〜図3に示す感光体1において、感光層3中には、電子写真装置中で発生するオゾンや窒素酸化物、又は光や熱による感光体の劣化を防止する目的で、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン及びこれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機リン化合物等が挙げられる。光安定剤としては、ベンゾフェノン、ベンゾアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペン等の誘導体が挙げられる。また、表面の平滑性を向上させる目的で、導電性支持体2から最も遠い側の層中にシリコーンオイル等のレベリング剤を添加することができる。
また、図1〜図3に示す感光体1は、ライトレンズ系複写機、近赤外光又は可視光に発光するレーザービームプリンター、デジタル複写機、LEDプリンター、レーザーファクシミリ等の電子写真装置に好適に用いられる。また、感光体1は、一成分系又は二成分系の現像剤とも合わせて用いることができる。さらに、感光体1では、帯電ローラーや帯電ブラシを用いた接触帯電方式においても電流リークの発生が少ない良好な特性が得られる。
(電子写真装置)
図4は、本発明に係る好適な実施形態に係る電子写真装置を示す模式断面図である。図4に示す電子写真装置100は、タンデム型であり、いわゆる中間転写方式の電子写真装置である。電子写真装置100は、4つの画像形成ユニット120a、120b、120c、及び120dを備えており、これら4つの画像形成ユニット120a〜120dは、中間転写体108の一部に沿って順に並んで配置されている。
ここで、各画像形成ユニット120a〜120dは、ドラム状の感光体1a〜1dを備えている。感光体1a〜1dは、それぞれ所定の方向(紙面上は反時計回り)に所定の周速度(プロセススピード)で回転可能である。感光体1a〜1dのうち少なくとも一つは、図1〜図3に示す感光体1のいずれかであるとすることができる。
各感光体1a〜1dの周囲には、その回転方向に沿って、各感光体1a〜1dを帯電させる帯電装置103a〜103d、静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像装置102a〜102d、トナー像を各感光体1a〜1dから中間転写体108に転写する1次転写装置104a〜104d、及びクリーニング装置106a〜106dが順に配置されている。1次転写装置104a〜104dは、それぞれ中間転写体108を介して感光体1a〜1dに当接している。
現像装置102a〜102dには、トナーカートリッジ(図示せず)に収容されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナーを供給することができる。よって、電子写真装置100を用いると、白黒画像はもちろんのこと、カラー画像も形成できる。また、電子写真装置100は、白黒画像を出力する場合に、カラー画像を出力する場合よりもプロセス速度を速くするモードを備えているとしてもよい。なお、現像装置102a〜102dは、システムの画像形成方法に合わせて適当な順序で配置され、例えば、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)、ブラック(K)の順に配置されるとしてもよい。
さらに、電子写真装置100の所定の位置には、帯電した感光体を露光して静電潜像を形成させる露光装置107(ROS:Raser Output Scanner)が配置されている。露光装置107から出射されたレーザー光は、レーザー光105a〜105dに分岐されて、各画像形成ユニット120a〜120dにおける帯電後の感光体1a〜1dの表面に照射されるようになっている。これにより、感光体1a〜1dが回転すると、帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写体108上に重ねて転写される。
ここで、帯電装置103a〜103dの帯電方式としては、従来から公知のコロトロン又はスコロトロンによる非接触帯電方式や、帯電ロール、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電チューブ等による接触帯電方式を採用することができる。
接触帯電方式は、感光体表面に接触させた導電性部材に電圧を印加することにより感光体表面を帯電させるものである。この導電性部材の形状は、ブラシ状、ブレード状、ピン電極状、又はローラー状等の何れでもよいが、特にローラー状が好ましい。電子写真装置100では、感光体として上述の感光体1を使用していることから、接触帯電方式の帯電装置であっても、感光体の磨耗が少なく、良好な画像を得ることができる。
通常、ローラー状の導電性部材は、外側から順に、抵抗層、抵抗層を支持する弾性層、及び芯材から構成される。さらに、必要に応じて抵抗層の外側に保護層を設けることもできる。ローラー状の導電性部材は、感光体に接触することにより、特に駆動手段を有しなくとも感光体と同じ周速度で回転し、帯電手段として機能する。なお、ローラー状の導電性部材に何らかの駆動手段を取り付け、感光体とは異なる周速度でローラー状の導電性部材を回転させ、感光体を帯電させてもよい。
芯材の構成材料としては、導電性を有するものが好ましく、一般には、鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。また、芯材として、導電性粒子等が分散された樹脂成形品等を用いることもできる。弾性層の構成材料としては、導電性又は半導電性を有するものが好ましく、一般には、ゴム材に導電性粒子又は半導電性粒子が分散されたものである。
ゴム材としては、EPDM、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、SBR、CR、NBR、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、SBS、熱可塑性エラストマー、ノルボーネンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴム等が用いられる。
導電性粒子又は半導電性粒子の構成材料としては、カーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ZnO−Al2O3、SnO2−Sb2O3、In2O3−SnO2、ZnO−TiO2、MgO−Al2O3、FeO−TiO2、TiO2、SnO2、Sb2O3、In2O3、ZnO、MgO等の金属酸化物が用いられる。これらの材料は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
抵抗層及び保護層の構成材料としては、結着樹脂に導電性粒子又は半導電性粒子を分散させることにより、その抵抗を制御したものが好ましい。抵抗層の抵抗率は、好ましくは103〜1014Ωcm、より好ましくは105〜1012Ωcm、さらに好ましくは107〜1012Ωcmである。また、抵抗層の膜厚は、好ましくは0.01〜1000μm、より好ましくは0.1〜500μm、さらに好ましくは0.5〜100μmである。
結着樹脂としては、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、PFA、FEP、PET等のポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂等が用いられる。
導電性粒子又は半導電性粒子の構成材料としては、弾性層と同様に、カーボンブラック、金属、金属酸化物等が用いられる。また、必要に応じてヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤、クレー、カオリン等の充填剤や、シリコーンオイル等の潤滑剤を構成材料中に添加することができる。
抵抗層、弾性層及び保護層を形成する方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、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。
上述の導電性部材を用いて感光体を帯電させる際には、直流電圧を、又は交流電圧が重畳された直流電圧を、導電性部材に印加すると好ましい。直流電圧を用いた場合、印加電圧は、要求される感光体の帯電電位に応じて、正又は負の50〜2000Vであると好ましく、100〜1500Vであるとより好ましい。交流電圧が重畳された直流電圧を用いた場合、ピーク間電圧が400〜1800Vであると好ましく、800〜1600Vであるとより好ましく、1200〜1600Vであると更に好ましい。このときの交流電圧の周波数は、好ましくは50〜20,000Hz、より好ましくは100〜5,000Hzである。
中間転写体108は、駆動ロール114、バックアップロール113及びテンションロール115により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく感光体1a〜1dと同じ周速度で回転可能となっている。駆動ロール114とバックアップロール113との間において、中間転写体108の一部は感光体1a〜1dと接している。
中間転写体108の構成材料としては、従来公知の導電性熱可塑性樹脂を用いることができる。導電性熱可塑性樹脂としては、例えば、導電剤含有のポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアルキレンテレフタレート(PAT)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)/PC、ETFE/PAT、PC/PATのブレンド材料等が挙げられる。この中でも、機械的強度に優れる点で、導電剤が分散されたポリイミド樹脂を用いることが好ましい。導電剤としては、ポリアニリン等の導電性ポリマー、カーボンブラック、金属酸化物等を用いることができる。
中間転写体108をベルトとして構成する場合、ベルトの厚みは50〜500μmであると好ましく、60〜150μmであるとより好ましい。なお、ベルトの厚みは材料の硬度に応じて適宜選択される。
導電剤が分散されたポリイミド樹脂ベルトは、特開昭63−311263号公報に記載されているように、次のように製造される。まず、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の溶液中に導電剤として5〜20重量%のカーボンブラックを分散させ、得られた分散液を金属ドラム上に流延して乾燥させる。その後、ドラムから剥離したフィルムを高温下に延伸してポリイミドフィルムを形成し、さらに、適当な大きさに切り出してエンドレスベルトとする。
上記フィルム成形は、一般には次のように行われる。まず、導電剤が分散されたポリアミド酸溶液の成膜用原液を円筒金型に注入する。そして、例えば、100〜200℃に加熱しつつ、500〜2000rpmの回転数で円筒金型を回転させながら、遠心成形法によりフィルム状に成膜する。次いで、得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、300℃以上の高温でポリイミド化反応(ポリアミド酸の閉環反応)を進行させて本硬化させる。このようにして、フィルムを成形する。また、成膜原液を金属シート上に均一な厚みに流延して、上記と同様に100〜200℃に加熱して溶媒の大半を除去し、その後300℃以上の高温に段階的に昇温してポリイミドフィルムを形成する方法もある。また、中間転写体108は、その表面に更なる層を有していても良い。
また、2次転写装置109は、中間転写体108を介してバックアップロール113と当接するように配置されている。また、バックアップロール113と2次転写装置109との間を通過した中間転写体108は、例えば駆動ロール114の近傍に配置されたクリーニングブレード(図示せず)により表面を清浄化された後、次の画像形成プロセスに供される。
また、電子写真装置100内の所定の位置にはトレイ111が設けられている。トレイ111内には被転写媒体(用紙)112が入っており、トレイ111内の被転写媒体112は搬送手段(図示せず)により2次転写装置109とバックアップロール113との間に搬送される。さらに、被転写媒体112は、相互に当接する2個の定着ロール110の間に順次移送され、電子写真装置100の外部に排出される。
以下、上述した電子写真装置100を用いた画像の形成について説明する。電子写真装置100においては、感光体1a〜1dを回転駆動させると、これに連動して帯電装置103a〜103dが駆動する。帯電装置103a〜103dは、感光体1a〜1dの表面を所定の極性、電位に一様に帯電させる(帯電工程)。次に、表面が一様に帯電された感光体1a〜1dは、露光装置107から出射されたレーザー光105a〜105dによって像様に露光され、感光体1a〜1d表面に静電潜像が形成される(露光工程)。
静電潜像は、現像装置102a〜102dのトナーにより現像され、トナー像が形成される(現像工程)。このときのトナーは、例えば二成分系トナーであるが、一成分系トナーでもよい。
トナー像は、感光体1a〜1dと中間転写体108との界面(ニップ部)を通過する過程で、1次転写装置104a〜104dから中間転写体108に対して印加される1次転写バイアスによる電界によって、中間転写体108の外周面に順次、1次(中間)転写される(中間(一次)転写工程)。
このようにして、画像形成ユニット120a〜120dごとに異なる色のトナー像が中間転写体108に重畳転写され、カラートナー像が形成される。そして、このトナー像は、2次転写装置109による接触帯電作用により中間転写体108から被転写媒体112に転写される(二次転写工程)。その後、定着ロール110によりカラートナー像が被転写媒体112に定着され、カラー画像が形成される。
この電子写真装置100では、耐久性、トナー離型性及びクリーニング性に優れ、繰り返し使用による残留電位の上昇を十分に抑制可能な感光体1を用いている。このため、電子写真装置100を用いると、良好な画像品質を長期にわたって得ることが可能となる。
なお、電子写真装置100の転写装置は、1次転写装置104a〜104d及び2次転写装置109を含むものである。
また、廃棄トナーの発生を抑制する観点から、いわゆるクリーナーレス方式が採用された電子写真装置に感光体1を用いるとしてもよい。かかる電子写真装置では、クリーニング装置が設けられておらず、残留トナーは現像と同時に現像装置に回収される。感光体1はトナーの離型性に優れているため、感光体1を備えたクリーナーレス方式の電子写真装置では、トナーの転写効率の低下に起因するポジゴースト又はネガゴースト等を抑制できる。
(プロセスカートリッジ)
図5は、本発明に係るプロセスカートリッジの好適な一実施形態を示す模式断面図である。プロセスカートリッジ200は、図1〜図3に示す感光体1のいずれかを有しており、帯電装置201、現像装置203、クリーニング装置(クリーニング手段)205、及び露光のための開口部207が設けられた取り付けレール210を備える。また、プロセスカートリッジ200は、取り付けレール210を用いて組み合わせられており、そして一体化されている。なお、プロセスカートリッジ200は、帯電装置201、現像装置203、及びクリーニング装置205のうち少なくとも1種を備えると好ましい。
そして、このプロセスカートリッジ200は、露光装置211と、中間転写体212と、転写装置214と、定着装置215と、図示しない他の構成部分とからなる電子写真装置本体に対して着脱自在としたものであり、電子写真装置本体とともに電子写真装置を構成するものである。
このプロセスカートリッジ200では、耐久性、トナー離型性及びクリーニング性に優れ、繰り返し使用による残留電位の上昇を十分に抑制可能な感光体1を用いている。このため、プロセスカートリッジ200を備えた電子写真装置を用いると、良好な画像品質を長期にわたって得ることが可能となる。
1,1a〜1d…電子写真感光体、2…導電性支持体、3…感光層、6…電荷輸送層(機能層)、8…単層型感光層(機能層)、103a〜103d,201…帯電装置、107,211…露光装置、102a〜102d,203…現像装置、112…被転写媒体、104a〜104d…1次転写装置、109…2次転写装置、214…転写装置、100…電子写真装置、106a〜106d,205…クリーニング装置、200…プロセスカートリッジ。