JP5123736B2 - 電子写真感光体、並びに画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
電子写真感光体の長寿命化を達成するためには、画像形成プロセスから電子写真感光体が受ける種々のハザードに対する耐久性の向上が重要な課題となる。ここで言うところのハザードとしては、大きくは機械的ハザード、電気的ハザードの二種類に大別できる。
感光体の帯電性低下に対しては種々の低下要因が挙げられている。例えば、画像形成プロセスにおける帯電プロセスで発生した放電生成物が感光体へ影響を与える(特許文献6〜8参照)ことが指摘されており、これによって電荷輸送層や表面層のバルクの導電性が向上するため、電子写真感光体の帯電性低下を引き起こす。これに対しては電荷輸送層や表面層に酸化防止剤を添加することによって帯電性低下を抑制する技術が公開されている(特許文献8参照)。また、帯電プロセスとして放電生成物の発生が少ない帯電技術が公開されている(特許文献6及び7参照)。この帯電方式を画像形成プロセスにおける帯電プロセスに適用することによって、放電生成物によって引き起こされる電子写真感光体の帯電性低下を抑制することが可能である。
しかし、前記提案では、優れた電子移動特性を示す電子輸送材料が少ないこと、繰り返しの静電ハザードによって中間層を構成する有機材料が劣化しやすいこと、更には電子輸送材料が大気中の酸素の影響を受けることによって電荷トラップを形成しやすいことなどの理由から、繰り返しの静電ハザードによって電子写真特性の低下が生じることが問題となっている。
そして、本発明の電子写真感光体を用いれば、中間層から電荷発生層、電荷輸送層への不要電荷の注入を抑制することができるとともに、電荷発生材料で発生した電荷を効果的に支持体に輸送することが可能であり、本発明の手法で形成した中間層は電荷ハザードに対して非常に堅牢であるため、長期に亘って前記特性を維持することができる。その結果、電子写真感光体の繰り返し使用によっても、画像濃度低下、地汚れ発生等の出力画像欠陥が生じなく、画像形成プロセス由来の機械的ハザードに対しても耐久性を有する長寿命な電子写真感光体を提供することができる。
<1> 支持体と、該支持体上に少なくとも中間層及び感光層をこの順に有してなり、
前記中間層が、非晶質酸化物半導体を含有することを特徴とする電子写真感光体である。
前記<1>の電子写真感光体においては、支持体から中間層を経由して電荷発生層又は電荷輸送層への不要な電荷(特に本願発明に於いては正電荷)の注入を、相互に特有の電気的特性を利用することで抑制することが可能であり、優れた静電安定性を有し、長期の使用に亘っても各種電子写真特性の変動が少ない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない優れた電子写真感光体を提供することができる。
<2> 非晶質酸化物半導体が、少なくともインジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する前記<1>に記載の電子写真感光体である。
<3> 中間層の厚みが、0.1μm以上0.9μm以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
前記<2>及び<3>の電子写真感光体においては、均質な非晶質酸化物からなるn型半導体の形成が比較的容易に行うことが可能な無機材料群であり、製膜条件等を調整することで非晶質酸化物半導体の電気特性や、中間層の厚みの変更が可能である静電安定性に優れた中間層の形成が可能であり、長期の使用によっても、電子写真特性の変動が少ない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない優れた電子写真感光体を提供することができる。
<4> 支持体の表面粗さ(Rz)が、0.6μm以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
前記<4>の電子写真感光体においては、コヒーレンシーの高い書き込み光によって電子写真感光体を露光してもモアレ発生のない、優れた電子写真感光体を提供することができる。
<5> 感光層が、電荷発生層及び電荷輸送層からなる積層型である前記<1>から<4>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
前記<5>の電子写真感光体においては、優れた電荷輸送機能を有する電荷輸送層を得ることができ、長期の使用によっても、優れた電子写真特性を有するとともに、その特性変動が少ない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない優れた電子写真感光体を提供することができる。
<6> 感光層が、電荷発生物質としてフタロシアニンを含有する前記<1>から<5>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<7> フタロシアニンが、CuKαを線源とするX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)27.2°に最大ピークを有し、且つ7.3°に最低角ピークを有する前記<6>に記載の電子写真感光体である。
前記<6>及び<7>の電子写真感光体においては、量子効率が高く、安定性に優れたフタロシアニンを電荷発生物質として用いることによって、長期の使用によっても、電子写真特性の変動が少ない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない優れた電子写真感光体を提供することができる。
<8> 感光層がバインダー樹脂を含有し、前記バインダー樹脂が、高分子電荷輸送物質である前記<1>から<7>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
<9> 高分子電荷輸送物質が、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル及びポリエーテルの中から選ばれる少なくともいずれかの重合体である前記<8>に記載の電子写真感光体である。
<10> 高分子電荷輸送物質が、トリアリールアミン構造を有する前記<8>から<9>のいずれかに記載の電子写真感光体である。
前記<8>、<9>及び<10>の電子写真感光体においては、長期の使用によっても、電子写真特性の変動が少ない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない優れた電子写真感光体を提供することができる。
<11> 電子写真感光体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、
前記電子写真感光体が、前記<1>から<10>のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成方法である。
前記<11>の画像形成方法においては、長期に亘って帯電性の低下が生じない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない、優れた画像形成方法を提供することができる。
<12> 電子写真感光体と、該電子写真感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置において、
前記電子写真感光体が、前記<1>から<10>のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置である。
前記<12>の画像形成装置においては、長期に亘って帯電性の低下が生じない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない、優れた画像形成装置を提供することができる。
<13> 前記<1>から<10>のいずれかに記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体上に形成した静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
前記<13>のプロセスカートリッジにおいては、長期に亘って帯電性の低下が生じない、出力画像品質に関わる欠陥の発生の少ない、優れたプロセスカートリッジを提供することができる。
また、最近の電子写真感光体の開発動向として、環境対応、易メンテナンス性などを指向して長寿命化が進められており、ここに示した支持体からの不要電荷注入や、電荷トラップがないことが長期に亘って維持されることが求められている。即ち、ここに示した帯電性に関わる特性は、初期的には非常に優れた特性を有していたとしても、使用によって用いられている有機材料が劣化し、不要電荷の注入サイトが発生したり、層中に新たな電荷トラップを発生させるなどといったことによる、帯電性低下を引き起こしたりするため、用いる材料の電気的耐久性が求められている。
したがって、本発明の電子写真感光体は、通過電荷に対する耐久性を有し、電気化学的に感光層への不要電荷が注入しにくい非晶質酸化物半導体、特にインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む非晶質酸化物半導体を中間層に適用することにより、長期にわたる使用によっても帯電性低下が生じにくい、欠陥の少ない高品質画像が継続的に得ることができ、本発明の画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジに適用される。
本発明の電子写真感光体は、支持体と、該支持体上に少なくとも中間層及び感光層をこの順に有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記中間層は、支持体から感光層への不要な電荷(感光体の帯電極性と逆極性の電荷)の注入を抑制する機能と、感光層で形成された電荷のうち、感光体の帯電極性と同極性の電荷を輸送する機能とを兼ね備えていることが好ましい。例えば、画像形成プロセスとして感光体を負帯電させる必要がある場合には、中間層としては支持体から感光層への正孔注入阻止機能(ホールブロッキング性)と、感光層から支持体への電子輸送機能(エレクトロン輸送性)とを兼ね備える必要がある。また、長寿命電子写真感光体を獲得するためにはその特性が繰り返しの静電ハザードによっても変化しないことが重要となる。
前記中間層がホールブロッキング性を有するために該中間層として有するべき特性は、該中間層のイオン化ポテンシャルもしくは電子充満帯における仕事関数が支持体のフェルミ順位よりも大きいこと、及び中間層自身に正孔輸送性が極めて小さいことが挙げられる。これらの特性を有する材料としては、n型を示す半導体材料が好適に挙げられる。また、仕事関数の観点からは、比較的バンドギャップが大きいことも挙げることができる。更に感光層で発生した電子を支持体に輸送する(エレクトロン輸送性)ために中間層が持つべき特性は、中間層の電子親和力よりも感光層の電子親和力が小さいこと、中間層が電子輸送性を有することが挙げられる。
これらの特性を満足するような中間層としては、電子輸送性構造を有する有機材料をバインダー中に分散させることによって形成した電子輸送層や、n型を示す無機半導体などが例示されるが、これらの特性が静電ハザードによって変動しにくい材料としては、後者に示したようなn型の無機半導体材料が好ましい。更に電子写真感光体に代表されるような比較的大面積のデバイス内における電気特性の面内ばらつきを考慮した場合には、非晶質材料であることが好ましい。
前記非晶質酸化物とは、原子配列が不規則な固体状態の酸化物を意味する。この酸化物は高温の流動状態にある酸化物を急冷することによって得られるガラス酸化物半導体と、スパッタリングなどの手法によって比較的低温で形成される非晶質酸化物半導体とに大別することができる。支持体の耐熱性等を考慮した場合、後者で挙げたような非晶質酸化物半導体を選択することが好ましい。
前記非晶質酸化物半導体の支持体上への成膜方法としては、特に制限はなく、一般に用いられている無機材料の成膜方法の中から適宜選択することができる。
前記一般の成膜方法としては、大別して気相成長法、液相成長法、固相成長法に分けられる。
前記気相成長法としては、更に物理的気相成長法(PVD)と化学的気相成長法(CVD)とに分類される。
前記物理的気相成長法としては、例えば、真空蒸着、電子ビーム蒸着、レーザーアブレーション法、レーザーアブレーションMBE、MOMBE、反応性蒸着、イオンプレーティング、クラスタイオンビーム法、グロー放電スパッタリング、イオンビームスパッタリング、反応性スパッタリングなどが挙げられる。
前記液相成長法としては、例えば、熱CVD法、MOCVD、RFプラズマCVD、ECRプラズマCVD、光CVD、レーザーCVDなどが挙げられる。液相法としては、例えば、LPE法、電気メッキ法、無電界メッキ法やコーティング法などが挙げられる。固相法としては、例えば、SPE、再結晶法、グラフォエピタキシ、LB法、ゾルゲル法などが例示される。
これらの製膜方法のうち、電子写真感光体のような比較的大面積領域に均質な膜を製膜するためには物理的気相成長法が広く適用されており、本方式の中でも、非晶質酸化物半導体の細かい組成制御が必要である場合にはレーザーアブレーション法が、量産性が必要である場合には各種スパッタリング法が好適である。
-基板の洗浄−
均質な電気特性を示す非晶質酸化物半導体を得るためには非晶質酸化物半導体を製膜する基板、本発明においては支持体の洗浄は非常に重要となる。清浄な支持体の表面としては、少なくとも支持体(例えばアルミニウム)以外の汚染物質が存在しないことが理想的ではあるが、その状態を達成することは非常に困難である。そこで、必要とされる表面汚染物質量や実験で使用する装置の性能等に応じて、一般に提案されている洗浄手法を適用して、所望の支持体表面をえるとよい。
前記洗浄手法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿式洗浄法、スパッタエッチング法、高温サーマルエッチング法、低温サーマルエッチング法、電子線照射エッチング法、シンクロトロン放射光照射エッチング法、レーザー光照射エッチング法、などが挙げられる。
前記非晶質酸化物半導体を支持体上にスパッタリング法で形成するに当たっては、一般に形成した非晶質酸化物半導体の構成元素を含有する多結晶焼結体を用いる。多結晶焼結体に用いる元素としては、成膜する非晶質酸化物半導体の構成元素によって適宜選択するとよい。
また、少なくともインジウム、亜鉛、及びガリウムからなる非晶質酸化物半導体を得るためには、少なくともインジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する多結晶焼結体を用いる必要がある。このような多結晶焼結体は、一般に知られているターゲット作製方法によって作製することができる。作製方法の一例としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムの各粉体を所望の配合比率で配合し、均質になるまでエタノールを用いて湿式混合した後に焼結をすることで得ることが可能である。
また、非晶質酸化物半導体の導電性制御を目的として、予めターゲットに所望の不純物をドープしてもよい。ドープする金属としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Li、Na、Mn、Ni、Pd、Cu、Cd、C、N、P、Ti、Zr、V、Ru、Ge、Sn、F、などが挙げられる。
前記スパッタリング法においては、製膜時にターゲット上で電界印加によってプラズマを発生させる。このため、スパッタリング法を用いた場合には真空チャンバーなどを用いて減圧雰囲気を形成する必要がある。製膜持の減圧が不十分な場合にはプラズマの形成ができなかったり、プラズマが不安定なため、形成した膜が不均一になるため注意を要する。減圧雰囲気は製膜方法、装置、条件や、所望の膜質などから適宜選択するとよい。
スパッタリング法においては、減圧雰囲気中に不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを流入させながらプラズマを形成することによって、対向電極に配置された基板(支持体)上に非晶質酸化物半導体を形成することができる。ここで用いられる不活性ガスとしては、一般に用いられるものであれば特に限定されず、例えば第18属元素に代表されるようなヘリウム、アルゴン、その他窒素ガスに代表されるガスが例示される。また、前記不純物を添加するために不活性ガス、酸素に加えて1種類以上のガスを併用してもよい。
一般の酸化物半導体は不純物をドープすることなく、酸化物半導体中の酸素量(酸素欠損量)で導電性の制御ができるという特徴を有しており、本発明に記載の非晶質酸化物半導体も同様の性質を有する。本特性は非晶質酸化物半導体の導電性制御が、製膜時の酸素流通量(酸素分圧)のみで制御できることを示しており、中間層における電子輸送性制御の観点からは重要な製膜条件となる。
製膜時に流通する酸素ガスの割合は、装置や後述するその他の条件によっても異なるが、一般に流通する全ガス流量に対して0.05vol%以上20vol%以下が好ましく、0.1vol%以上15vol%以下がより好ましい。前記酸素ガスの割合が20vol%を超えると、形成される非晶質酸化物半導体のキャリア濃度が低くなりすぎることによって、電子伝導度が極めて低くなることがある。
ターゲット/基板間距離を変更することによって前述の非晶質酸化物半導体中の酸素量(酸素欠損量)が変化することが知られている。一般にターゲット/基板間距離を大きくした場合、酸素欠損量が低下し形成した非晶質酸化物半導体が高抵抗体になる。一方で、ターゲット/基板間距離を小さくした場合には、ターゲット表面のプラズマによって基板温度が上昇することによる膜質への影響、またプラズマ自身の非晶質酸化物半導体への影響などによって均質膜の作製が困難になる場合があるため注意を要する。前記ターゲット/基板間距離に関しては製膜方法、装置、その他の製膜条件によって異なるため、所望の電気特性が得られるターゲット/基板距離を選択するとよい。
スパッタリング法においてはターゲット表面の放電によって基板の温度が上昇しやすい。基板温度の上昇によって、膜の電気特性、緻密性、構造等へ影響があることが知られているため、基板の冷却やターゲット/基板間距離を大きくするなどの方法によって基板温度の制御をすることが好ましい。
本発明において、良好な電子写真特性を示すためには、非晶質酸化物半導体の膜質等にも注意が必要である。
本発明においては中間層が均質な非晶質膜であることが重要となる。前記記載の方法で支持体上に形成した膜が非晶質であることを確認する方法としては、一般にはX線回折法による結晶構造解析によって判定される。その他、電子回折法、中性子回折法などの構造解析手法や、形成膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)などの微細構造観察手段を用いた手法を用いて判定してもよい。
また、電子写真特性に影響を及ぼす非晶質酸化物半導体の特徴としては、膜の組成及び組成分布が重要となる。非晶質酸化物半導体の組成解析方法としては、一般に元素解析方法として用いられている手法が適用できるが、例えば、蛍光X線分析、X線光電子分光法、オージェ電子分光法、エネルギー分散型X線分光法などの物質の構成元素解析手法が例示される。
前記非晶質酸化物半導体は、不純物金属などをドープすることなく、製膜時の酸素流通量によって、その膜中の酸素欠損量(所謂キャリア濃度)をコントロールすることが可能である。また、適宜不純物をドープすることによりキャリア濃度を調整することも可能である。前記キャリア濃度の定量方法としては、一般にHall効果を利用した手法が挙げられる。
前記非晶質酸化物半導体の表面抵抗の測定方法としては、特に制限はなく、一般に用いられる表面抵抗率測定手法を用いることができる。具体的には、表面抵抗率が106Ω/cm2以下の低抵抗体に関してはJIS K 7194などに記載されている定電流印加方式が例示される。また、表面抵抗率が106Ω/cm2以上の高抵抗体に関してはJIS K 6911等に記載されている定電圧印加・漏洩電流測定方式が例示される。また、本手法以外に一般に知られている四探針法や四端子法、二端子法などの手法によって測定してもよい。
本発明において、非晶質酸化物半導体のバンドギャップも電子写真感光体の特性、特に支持体からのホールブロッキング性に関連があると考えられるため、良好な当該特性を得られるようにバンドギャップ(正確には非晶質酸化物半導体の充満帯における仕事関数)を適宜選択するとよい。
バンドギャップの測定方法としては、電気化学的測定手法や光化学的測定手法などによって測定され、例えば、光化学的測定手法の一つであるTaucプロットを用いたバンドギャップエネルギー測定法が例示できる。本方法は、一般に、半導体の長波長側の光学吸収端の近傍の比較的吸収の大きい領域において、吸収係数α、光エネルギーhν(ただし、hはプランク常数であり、νは波数である。)及びバンドキャップエネルギーE0の間には、下記数式が成り立つと考えられている。
αhν=B(hν−E0)2(ただし、Bは定数である。)
したがって、吸収スペクトルを測定し、(αhν)1/2に対してhνをプロット(所謂Taucプロット)し、直線区間を外挿したα=0におけるhνの値がバンドギャップエネルギーとなる。
バンドギャップは、特に制限はなく、前述の方法を用いても測定してもよいし、電気化学的・光化学的に同義の特性値が得られる場合は、種々の測定方法を用いることができる。
前記中間層に用いる非晶質酸化物半導体の厚みも電子写真感光体の電気特性に影響を与えると考えられる。現在、露光プロセスにおいて広く用いられている光源は可干渉性の高いレーザー光であるため、入射レーザー光と支持体等からの反射光との干渉によってモアレが生じやすいこと、また支持体と中間層の物理的接触を補償することを目的として、支持体の表面は任意の凹凸を有する場合が多い。このような場合において、前記中間層の厚みが小さい場合には支持体の表面凹凸のために膜厚偏差が大きくなり、部分的な帯電不良が生じる恐れがある。また、本発明のように非晶質酸化物半導体を中間層に用いる場合に、その厚みが大きすぎると膜深度方向での組成ばらつきが大きくなることによる電気特性の場所によるばらつきが生じたり、製膜に要する時間が長くなるために、製膜にかかるコストが非常に大きくなり現実的ではない。
前記中間層の厚みとしては、0.05μm以上1.5μm以下が好ましく、0.1μm以上0.9μm以下がより好ましい。前記中間層の厚みが、0.05μm未満であると、支持体表面を均一に被覆することが困難となり、本発明の効果が十分発揮できなくなることがあり、1.5μmを超えると、製膜コストが高くなりすぎること、支持体近傍と感光層近傍とで中間層の電気特性が異なるおそれがある。
本発明の電子写真感光体は、支持体と、該支持体上に少なくとも中間層及び感光層をこの順に有する。
前記感光層としては、電荷発生機能と電荷輸送機能を有していれば単層構造をとっても多層構造をとってもよい。その実施態様の一例を図1〜図3を用いて説明する。
図1に示した電子写真感光体の概略断面図は、感光層が単層の場合の一例であり、支持体31上に中間層32及び電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層36が設けられている。
図2及び図3に示した電子写真感光体の概略断面図は、感光層が積層の場合の例であり、支持体31、中間層32上に電荷発生機能を担う電荷発生層33と、電荷輸送機能を担う電荷輸送層34とを分離して積層した態様のものである。本態様をとる場合は、図示するとおり電荷発生層と電荷輸送層の積層順番は特に限定されることはなく、用途に応じて使い分けることが可能である。
前記積層型感光層は、電荷発生機能及び電荷輸送機能をそれぞれ独立した層が担うため、感光層の層構成としては、少なくとも支持体上に電荷発生層、電荷輸送層が積層された構成を取る。積層順については特に限定されないが、多くの電荷発生材料は化学的安定性に乏しく、電子写真作像プロセスにおける帯電器周辺での放電生成物のような酸性ガスにさらされると電荷発生効率の低下などを引き起こす。このため、電荷発生層の上に電荷輸送層を積層することが好ましい。
前記電荷発生層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分として含有し、必要に応じてバインダー樹脂を併用することもできる。
前記無機系材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物や、アモルファス・シリコン等が挙げられる。アモルファス・シリコンにおいては、ダングリングボンドを水素原子、ハロゲン原子でターミネートしたものや、ホウ素原子、リン原子等をドープしたものが良好に用いられる。
前記有機系材料としては、特に制限はなく、公知の材料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリアリールアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系又は多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記金属フタロシアニンとしては、例えば、銅、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、インジウム、ナトリウム、リチウム、チタン、錫、鉛、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルトなどを中心金属にもつものが挙げられる。また、フタロシアニンの中心核には前記金属原子の代わりに、三価以上の原子価を有するハロゲン化金属が存在していてもよい。なお、フタロシアニンは各種の結晶形が知られているが、α型、β型、Y型、ε型、τ型、X型などの結晶形、及び非晶形など公知のものが使用できる。
また、感光体の高感度化の観点からは、用いるフタロシアニン顔料の粒径を小さくすることが望ましい。この理由としては、電荷発生材料粒子内部で生成された光キャリアの多くは粒子表面までの移動距離が短くなるため、粒子表面のキャリア発生サイトに到達する前に失活する可能性が低くなること(光キャリア発生効率の増加)、さらには粒子の小粒径化に伴い表面積の増加が起こり、顔料粒子表面を取り巻く電荷輸送物質との接触量の増加に基づく光キャリア注入効率が増加することが挙げられる。これらの作用によって、小粒径フタロシアニン顔料を用いることにより、光感度を増加させることが可能となると考えられる。ここで、フタロシアニン顔料の平均粒子径としては、0.6μm以下が好ましく、0.4μm以下がより好ましい。
顔料の平均粒子径測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができ、遠心分離法、レーザー回折法、動的光散乱法、電気的検知体法などが挙げられる。ここでは特別な記載のない限り、超遠心式自動粒度分布測定装置(CAPA−700、堀場製作所製)により測定された体積平均粒子径であり、累積分布の50%に相当する粒子径(Median系)として算出されたものである。
前記バインダー樹脂の含有量は、前記電荷発生物質100質量部に対し500質量部以下が好ましく、10質量部〜300質量部がより好ましい。なお、バインダー樹脂の添加は、分散前あるいは分散後どちらでも構わない。
前記電荷発生層の厚みは、0.01μm〜5μmが好ましく、0.05μm〜2μmがより好ましい。
前記電荷輸送層は、電荷輸送機能を有する層であり、電荷輸送物質及びバインダー樹脂を主成分とする層、又は高分子電荷輸送物質を主成分とする層である。
前記正孔輸送物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、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、ブタジエン誘導体、ピレン誘導体、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体、その他公知の材料が挙げられる。前記正孔輸送物質は、単独で用いてもよいし、2種以上の混合物として用いてもよい。
前記電子輸送物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、ジフェノキノン誘導体などの電子受容性物質が挙げられる。前記電子輸送物質は、単独で用いてもよいし、2種以上の混合物として用いてもよい。
前記電荷輸送物質は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。前記電荷輸送物質の電荷輸送層における含有量としては、電荷輸送層全質量に対して20質量%〜80質量%が好ましく、30質量%〜70質量%がより好ましい。
前記電荷輸送物質の電荷輸送層における含有量が、電荷輸送層全質量に対して20質量%未満であると、電荷輸送層の電荷輸送性が小さくなることにより所望の光減衰特性が得られないことがあり、80質量%より大きいと、電子写真プロセスから感光体が受ける各種ハザードによって必要以上に磨耗することがある。一方、前記電荷輸送物質の電荷輸送層における含有量が、前記特に好ましい範囲内であると、所望の光減衰性が得られるとともに、使用によっても磨耗量が少ない電子写真感光体を得ることができる点で有利である。
前記高分子電荷輸送物質としては、特に制限はなく、公知の材料が使用できるが、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル及びポリエーテルの中から選ばれる少なくともいずれかの重合体であることが好ましい。特に、トリアリールアミン構造を主鎖及び側鎖の少なくともいずれかに含むポリカーボネートが、磨耗耐久性の点で好ましい。中でも、下記式(1)〜(10)で表される高分子電荷輸送物質が良好に用いられる。
また、前記バインダー樹脂としては、電荷輸送機能を有する高分子電荷輸送物質も挙げられる。前記高分子電荷輸送物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アリールアミン骨格、ベンジジン骨格、ヒドラゾン骨格、カルバゾール骨格、スチルベン骨格、ピラゾリン骨格などを有するポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリシロキサン、アクリル樹脂などの高分子材料、ポリシラン骨格を有する高分子材料などが挙げられる。
前記電荷輸送物質の含有量としては、バインダー樹脂100質量部に対し、20質量部〜300質量部が好ましく、40質量部〜150質量部がより好ましい。前記高分子電荷輸送物質を用いる場合は、単独で使用してもよいし、バインダー樹脂と併用してもよい。
前記電荷輸送層の構成成分はいずれも常温常圧下で固体であるものが多いため、塗工液作製においては各構成成分と親和性の高い溶媒を用いる。ここで用いられる溶剤としては、通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピルエーテルなどのエーテル系、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン系、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセテートなどのセロソルブ系などが挙げられる。これらの溶媒は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
前記可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量としては、バインダー樹脂100質量部に対して、30質量部以下が好ましい。
前記レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用でき、その使用量としては、バインダー樹脂100質量部に対して、1質量部以下が好ましい。
加熱温度は100℃以上、170℃以下が好ましい。100℃未満の場合は、膜中の有機溶媒を十分取り除くことができず、電子写真特性の低下や摩耗耐久性低下が生じることが確認されている。一方、170℃より高い温度で処理した場合、表面にゆず肌状の欠陥や亀裂が生じたり、隣接層との界面で剥離が生じることがある。また、感光層中の揮発性成分が外部に霧散するなどした場合には、所望の電気特性を得られなくなるなどのことがあるため好ましくない。
単層構造の感光層は、電荷発生機能と電荷輸送機能を同時に有する層である。感光層は電荷発生物質及び電荷輸送物質及びバインダー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。
前記バインダー樹脂としては先に電荷輸送層で挙げたバインダー樹脂のほかに、電荷発生層で挙げたバインダー樹脂を混合して用いてもよい。なお、高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。バインダー樹脂100質量部に対する電荷発生物質の量は5質量部〜40質量部が好ましく、電荷輸送物質の量は190質量部以下が好ましく、50質量部〜150質量部がより好ましい。
前記単層型感光層は、電荷発生物質、バインダー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。
前記単層型感光層の厚みは、5μm〜25μmが好ましい。
前記フェノール系化合物としては、例えば、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、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、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−ルエステル、トコフェロール類、などが挙げられる。
前記パラフェニレンジアミン類としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記ハイドロキノン類としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記有機硫黄化合物類としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記有機燐化合物類としては、例えば、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、などが挙げられる。
なお、これら化合物は、ゴム、プラスチック、油脂類などの酸化防止剤として知られており、市販品を容易に入手できる。
前記酸化防止剤の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、添加する層の総質量に対し0.01質量部〜10質量部が好ましい。
前記リン酸エステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記フタル酸エステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記芳香族カルボン酸エステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記脂肪酸エステル誘導体としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記オキシ酸エステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記エポキシ可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記二価アルコールエステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記含塩素可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記ポリエステル系可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記スルホン酸誘導体としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記クエン酸誘導体としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記その他の可塑剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
本発明における可塑剤の添加量は、可塑効果を得ることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般に添加する層の総質量に対して0.01質量部〜10質量部である。
前記炭化水素系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記脂肪酸系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記脂肪酸アミド系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記エステル系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記アルコール系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記金属石けんとしては、例えば、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、などが挙げられる。
前記天然ワックスとしては、例えば、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、などが挙げられる。
前記その他の滑剤としては、例えば、シリコーン化合物、フッ素化合物、などが挙げられる。
本発明における滑剤の添加量は、滑剤の効果を得ることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般に添加する層の総質量に対して0.01質量部〜10質量部である。
前記ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記サルシレート系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記ベンゾトリアゾール系化合物としては、例えば、(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、などが挙げられる。
前記シアノアクリレート系化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記クエンチャー(金属錯塩系)化合物としては、例えば、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、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、などが挙げられる。
前記HALS(ヒンダードアミン)化合物としては、例えば、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、などが挙げられる。
本発明における紫外線吸収剤の添加量は、紫外線吸収剤の効果を得ることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般に添加する層の総質量に対して0.01質量部〜10質量部である。
前記支持体としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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又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及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を施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支持体として用いることができる。
前記導電性粉体としては、例えば、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、同時に用いられるバインダー樹脂には、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、熱架橋性樹脂又は光架橋性樹脂が挙げられる。
前記導電性層は、これらの導電性粉体とバインダー樹脂を適当な溶剤、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。
更に、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、ポリテトラフロロエチレン系フッ素樹脂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、本発明の支持体として良好に用いることができる。
しかし、乾式サンドブラストや不定形アルミナ砥粒を用いた液体ホーニングでは、砥粒が支持体表面に突き刺さることがあり、電子写真感光体を作製した時に反転現像系における白画像上の黒ポチ、正転現像系における黒画像上の白抜けとして現れてしまう。ガラスビーズを用いた液体ホーニングでは、ガラスがすぐに割れて支持体表面に突き刺さったり、粗さのコントロールが難しい。そのため、研磨剤として球状アルミナ砥粒やステンレス砥粒等を用いた液体ホーニング加工にて、支持体を粗面化した後、下引き層及び感光層を形成して、電子写真感光体を作製するのが一般的である。また、支持体の粗面化処理においては、処理時間、砥粒使用量、エネルギー使用量、及び、粗面化後の支持体における残留砥粒除去の簡便性等の観点から、干渉縞防止機能を満たす範囲内において極力処理条件をマイルドにし、表面粗さ(Rz)を小さく抑えることが好ましい。
本発明の画像形成装置は、電子写真感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、定着手段、クリーニング手段、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記電子写真感光体が、本発明の前記電子写真感光体である。
本発明で用いられる画像形成方法は、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、定着工程、クリーニング工程、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含んでなる。
前記帯電工程は、電子写真感光体表面を帯電させる工程であり、前記帯電手段により行われる。
前記帯電手段としては、前記電子写真感光体の表面に電圧を印加して一様に帯電させることができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、電子写真感光体と非接触で帯電させる非接触方式の帯電手段が用いられる。
前記非接触の帯電手段としては、例えば、コロナ放電を利用した非接触帯電器や針電極デバイス、固体放電素子;電子写真感光体に対して微小な間隙をもって配設された導電性又は半導電性の帯電ローラなどが挙げられる。これらの中でも、コロナ放電が特に好ましい。
前記コロトン帯電器は、放電ワイヤの周囲に半空間を占めるケーシング電極とそのほぼ中心に置かれた放電ワイヤとから構成される。
前記スコロトロン帯電器は、前記コロトロン帯電器にグリッド電極を追加したものであり、グリッド電極は電子写真感光体表面から1.0mm〜2.0mm離れた位置に設けられている。
前記露光は、例えば、前記露光手段を用いて前記電子写真感光体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光における光学系は、アナログ光学系とデジタル光学系とに大別される。前記アナログ光学系は、原稿を光学系により直接電子写真感光体上に投影する光学系であり、前記デジタル光学系は、画像情報が電気信号として与えられ、これを光信号に変換して電子写真感光体を露光し作像する光学系である。
前記露光手段としては、前記帯電手段により帯電された前記電子写真感光体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系、LED光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記電子写真感光体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして2色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記電子写真感光体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
なお、記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着部材としては、例えば、無端状ベルトとローラとの組合せ、ローラとローラとの組合せ、などが挙げられるが、ウォームアップ時間を短縮することができ、省エネルギー化の実現の点で、また、定着可能幅の拡大の点で、熱容量が小さい無端状ベルトとローラとの組合せであるのが好ましい。
前記クリーニング工程は、前記電子写真感光体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。なお、クリーニング手段を用いることなく、摺擦部材で残留トナーの電荷を揃え、現像ローラで回収する方法を採用することもできる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記電子写真感光体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記除電工程は、前記電子写真感光体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記電子写真感光体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
本発明の画像形成装置とは、本発明の前記電子写真感光体を用い、例えば少なくとも感光体に帯電、画像露光、現像の過程を経た後、画像保持体(転写紙)へのトナー画像の転写、定着及び感光体表面のクリーニングというプロセスよりなるものである。
なお、場合により、静電潜像を直接記録媒体に転写し現像する画像形成装置では、感光体に配した上記プロセスを必ずしも有するものではない。
次に、均一に帯電された感光体1上に静電潜像を形成するために画像露光部5が用いられる。この光源には、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。
次に、感光体1上に形成された静電潜像を可視化するために現像ユニット6が用いられる。現像方式としては、乾式トナーを用いた一成分現像法、二成分現像法、湿式トナーを用いた湿式現像法がある。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。
次に、感光体上で可視化されたトナー像を記録媒体9上に転写するために転写チャージャ10が用いられる。また、転写をより良好に行うために転写前チャージャ7を用いてもよい。これらの転写手段としては、転写チャージャ、バイアスローラーを用いる静電転写方式、粘着転写法、圧力転写法等の機械転写方式、磁気転写方式が利用可能である。静電転写方式としては、前記帯電手段が利用可能である。
次に、記録媒体9を感光体1より分離する手段として分離チャージャ11、分離爪12が用いられる。その他分離手段としては、静電吸着誘導分離、側端ベルト分離、先端グリップ搬送、曲率分離等が用いられる。分離チャージャ11としては、前記帯電手段が利用可能である。
次に、転写後感光体上に残されたトナーをクリーニングするためにファーブラシ14、クリーニングブレード15が用いられる。また、クリーニングをより効率的に行うためにクリーニング前チャージャ13を用いてもよい。その他クリーニング手段としては、ウェブ方式、マグネットブラシ方式等があるが、それぞれ単独又は複数の方式を一緒に用いてもよい。
更に必要に応じて感光体上の潜像を取り除く目的で除電手段が用いられる。除電手段としては除電ランプ2、除電チャージャが用いられ、それぞれ前記露光光源、帯電手段が利用できる。
その他、感光体に近接していない原稿読み取り、給紙、定着、排紙等のプロセスは公知のものが使用できる。
この画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ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態でそれら装置内に組み込まれ、着脱可能としたものであってもよい。プロセスカートリッジの一例を図5に示す。
前記プロセスカートリッジとは、感光体101を内蔵し、他に帯電手段102、現像手段104、転写手段106、クリーニング手段107、除電手段(不図示)の少なくとも一つを具備し、画像形成装置本体に着脱可能とした装置(部品)である。
図5のプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、感光体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段103による露光により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像手段104でトナー現像され、該トナー現像は転写手段106により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の感光体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び以上の操作を繰り返すものである。
<電子写真感光体の作製>
支持体として表面粗さ(Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダーを準備した。支持体の表面粗さ(Rz)は、サーフコム1400D(東京精密株式会社製)を用い、表面粗さ(Rz)を評価長さ2.5mm、基準長さ0.5mmに対し測定した。測定箇所は軸方向のドラムの両端から80mmとドラム中央の3点、周方向90度の4通り、合計12点を測定しその平均値をドラムの表面粗さ(Rz)とした。
この支持体としてのアルミニウムシリンダーを回転させながら成膜できるように改良したRFスパッタ装置を用いて中間層を形成した。スパッタ中の基板温度の過温を防止するためにシリンダー内部に冷却ジャケットを設けた。また、インジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する多結晶焼結体〔組成比(In:Ga:Zn)=1:1:1〕からなる150mm×400mmターゲットを用いて、インジウム、亜鉛、及びガリウムからなる非晶質酸化物膜(以下、「In−Ga−ZnOX」と称することがある)を中間層として形成した。製膜条件は以下の通りとした。
・スパッタ出力:11.2W/cm2
・ターゲット−基板距離:50mm
・背圧:5.0×10−6torr以下
・製膜圧力:3.0×10−3torr
・不活性ガス:アルゴン
・酸素分圧:不活性ガスと酸素ガスの総量に対して3vol%
前記条件によって、厚み0.5μmのIn−Ga−ZnOXを中間層として形成した。得られた中間層の厚みは、反射分光膜厚計(FE−3000、大塚電子株式会社製)により測定した。
作製した実施例1の厚み0.5μmの非晶質酸化物半導体の電気抵抗評価として、以下に記載する方法で表面抵抗率を測定した。
非晶質酸化物半導体を形成する基板としては、支持体に代えて無アルカリガラス(コーニング#1737)とし、その他の条件は実施例1に記載の条件で非晶質酸化物半導体を形成し、表面抵抗率測定に供した。表面抵抗率測定に際しては、無アルカリガラス上に形成した非晶質酸化物半導体上に25μmギャップ、10mm長のAu電極を蒸着により作製し、電極間にバイアスを印加した際の非晶質酸化物半導体中の通過電流を測定する方法で行った。表面抵抗率の測定を場所を変更して10回実施し、その平均値を算出した結果、厚み0.5μmの非晶質酸化物半導体の表面抵抗率は5.0×106Ω/cm2であった。
・τ型無金属フタロシアニン(平均粒子径0.34μm、Fastogen Blue8120B、大日本インキ工業社製)・・・8質量部
・ポリビニルブチラール(XYHL、UCC社製)・・・5質量部
・メチルエチルケトン・・・80質量部
・ビスフェノールZポリカーボネート(パンライトTS−2050、帝人化成株式会社製)・・・10質量部
・下記構造式(2)で表される低分子電荷輸送物質・・・7質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
実施例1で作製したインジウム、亜鉛、及びガリウムからなる酸化物半導体が、非晶質であることをX線回折法による結晶構造解析によって評価した。
〔X線回折 評価方法〕
・評価装置:X線回折装置 X’ Part Pro (フィリップス社製)
・X線発生源:Cu(封入管)
・フィルター:なし
・スキャン軸:2θ/θ
・測定角範囲:10°〜100°
測定結果を図6に示す。この図6の結果から、作製した中間層は非晶質酸化物半導体であることが分かった。
実施例1で作製した非晶質酸化物半導体の構成成分及び組成比率を、下記の蛍光X線分析法を用いて評価した。また、非晶質酸化物半導体の深度方向の組成プロファイルを、下記のオージェ電子分光法を用いて評価した。
〔蛍光X線法 評価方法〕
・測定装置:波長分散型蛍光X線分析装置(RIX3000、理学電機株式会社製)
・X線管球:Rh
・出力:50kV
・電流:50mA
本条件での評価結果から、実施例1で得られた非晶質酸化物半導体はインジウム、亜鉛、及びガリウムからなる酸化物であり、その組成比がIn:Zn:Ga=100:112:117である非晶質酸化物半導体であることが分かった。
〔オージェ電子分光法 評価方法〕
・測定装置:FE−SAM680(ファイ社製)
・加速電圧:10kV
・電流量:10nA
・スパッタエッチング条件:Arイオン/加速電圧1kV
測定結果を図7に示す。この図7の結果から、各構成元素(インジウム、亜鉛、ガリウム、酸素)の深度方向のばらつきはほとんどなく、極めて均質な非晶質酸化物半導体であることが分かった。
−チタニルフタロシアニンの合成及びX線回折用検体試料の作製−
1,3−ジイミノイソインドリン292質量部とスルホラン1,800質量部を混合し、窒素気流下でチタニウムテトラブトキシド204質量部を滴下した。滴下終了後、徐々に180℃まで昇温し、反応温度を170℃〜180℃の間に保ちながら5時間撹拌して反応を行った。反応終了後、放冷した後析出物を濾過し、クロロホルムで粉体が青色になるまで洗浄し、次にメタノールで数回洗浄し、さらに80℃の熱水で数回洗浄した後乾燥し、粗チタニルフタロシアニンを得た。得られた熱水洗浄処理した粗チタニルフタロシアニン顔料のうち60質量部を96%硫酸1,000質量部に3℃〜5℃下撹拌、溶解し、濾過した。得られた硫酸溶液を氷水35,000質量部中に撹拌しながら滴下し、析出した結晶を濾過、ついで洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返し、チタニルフタロシアニン顔料の水ペーストを得た。この水ペーストにテトラヒドロフラン1,500質量部を加え、室温下で撹拌し、ペーストの濃紺色の色が淡い青色に変化したら、撹拌を停止し、直ちに減圧濾過を行った。濾過装置上で得られた結晶をテトラヒドロフランで洗浄し、顔料のウェットケーキ98質量部を得た。これを減圧下(5mmHg)、70℃で2日間乾燥して、チタニルフタロシアニン結晶78質量部を得た。
上記のように作製されたチタニルフタロシアニン結晶を粉末法にて測定し、X線源としてCuKα(波長1.542Å)を用い、以下の条件で測定した。
X線回折装置:フリップス社製 X’Pert
測定条件:X線管球 Cu
管電圧 50kV
管電流 30mA
走査速度 2°/分
走査範囲 3°〜40°
時定数 2秒
ステップ角度 0.01°
計数時間 20秒
受光スリット、発散スリット 可変型
照射幅 20mm
−電子写真感光体の作製−
実施例1の電荷発生層用塗工液を下記の電荷発生層用塗工液に変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷発生層用塗工液〕
・図8に示すチタニルフタロシアニン(平均粒子径0.31μm)・・・8質量部
・ポリビニルブチラール(XYHL、UCC社製)・・・5質量部
・メチルエチルケトン・・・80質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例1の電荷発生層用塗工液を下記の電荷発生層用塗工液に変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷発生層用塗工液〕
下記構造式(1)で表されるビスアゾ顔料・・・2.5質量部
・シクロヘキサノン・・・200質量部
・メチルエチルケトン・・・80質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例1の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・下記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例2の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・上記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・テトラヒドロフラン・・・100質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例3の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例3と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・上記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・テトラヒドロフラン・・・100質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例1の支持体の表面粗さ(Rz)を0.2μmとした以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の支持体の表面粗さ(Rz)を0.2μmとした以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例3の支持体の表面粗さ(Rz)を0.2μmとした以外は、実施例3と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層の厚みを0.05μm(実施例2に記載の製膜条件で製膜し、製膜時間のみを実施例2の10分の1にして作製)とした以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層の厚みを0.15μm(実施例2に記載の製膜条件で製膜し、製膜時間のみを実施例2の10分の3にして作製)とした以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層の厚みを0.8μm(実施例2に記載の製膜条件で製膜し、製膜時間のみを実施例2の1.6倍にして作製)とした以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層の厚みを1.0μm(実施例2に記載の製膜条件で製膜し、製膜時間のみを実施例2の2倍にして作製)とした以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例10の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例10と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・上記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・テトラヒドロフラン・・・100質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例11の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例11と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・上記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・テトラヒドロフラン・・・100質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例12の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例12と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・上記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・テトラヒドロフラン・・・100質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例13の電荷輸送層用塗工液を下記の電荷輸送層用塗工液に変更した以外は、実施例13と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔電荷輸送層用塗工液〕
・上記構造式(3)で表される高分子電荷輸送物質(分子量 Mw 130,000)・・・10質量部
・テトラヒドロフラン・・・100質量部
・1質量%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液(KF50−100CS、信越化学工業株式会社製)・・・1質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層作製方法のうち、インジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する多結晶焼結体をインジウム、亜鉛、及びガリウムの組成比(In:Ga:Zn)が1:1.5:1である多結晶焼結体に変更した以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
得られた実施例18の電子写真感光体について実施例1で記載した評価方法を用いて非晶質酸化物半導体の組成比を測定した結果、組成比(In:Zn:Ga)は100:108:137であった。
実施例1と同様にして測定した非晶質酸化物半導体の表面抵抗率は4.9×107Ω/cm2であった。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層作製方法のうち、インジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する多結晶焼結体をインジウム、亜鉛、及びガリウムの組成比(In:Ga:Zn)が1:0.75:1である多結晶焼結体に変更した以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
得られた実施例19の電子写真感光体について実施例1で記載した評価方法を用いて非晶質酸化物半導体の組成比を測定した結果、組成比(In:Zn:Ga)は100:110:105であった。
実施例1と同様にして測定した非晶質酸化物半導体の表面抵抗率は6.2×105Ω/cm2であった。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層作製方法のうち、インジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する多結晶焼結体をインジウム、及びガリウムの組成比(In:Ga)が1:1である多結晶焼結体に変更した以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
得られた参考例20の電子写真感光体について実施例1で記載した評価方法を用いて非晶質酸化物半導体の組成比を測定した結果、組成比(In:Ga)は100:125であった。
実施例1と同様にして測定した非晶質酸化物半導体の表面抵抗率は6.7×107Ω/cm2であった。
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層作製方法のうち、インジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する多結晶焼結体をインジウム、及び亜鉛の組成比(In:Zn)が1:1である多結晶焼結体に変更した以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
得られた参考例21の電子写真感光体について実施例1で記載した評価方法を用いて非晶質酸化物半導体の組成比を測定した結果、組成比(In:Zn)は100:111であった。
実施例1と同様にして測定した非晶質酸化物半導体の表面抵抗率は7.5×106Ω/cm2であった。
−電子写真感光体の作製−
実施例1で用いた支持体表面粗さ((Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダー)上に、実施例1で用いた電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次塗布、乾燥することにより、厚み0.3μmの電荷発生層、及び厚み20μmの電荷輸送層を形成し、これにより、支持体と、電荷発生層と、電荷輸送層とからなる電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例2で用いた支持体表面粗さ((Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダー)上に、実施例2で用いた電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次塗布、乾燥することにより、厚み0.3μmの電荷発生層、及び厚み20μmの電荷輸送層を形成し、これにより、支持体と、電荷発生層と、電荷輸送層とからなる電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例3で用いた支持体表面粗さ((Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダー)上に、実施例3で用いた電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次塗布、乾燥することにより、厚み0.3μmの電荷発生層、及び厚み20μmの電荷輸送層を形成し、これにより、支持体と、電荷発生層と、電荷輸送層とからなる電子写真感光体を作製した。
−電子写真感光体の作製−
実施例1で用いた支持体(表面粗さ(Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダー)上に、下記組成の中間層用塗工液、実施例1で用いた電荷発生層用塗工液、及び実施例1で用いた電荷輸送層用塗工液を順次、塗布し、乾燥することにより、厚み3.5μmの中間層、厚み0.3μmの電荷発生層、及び厚み20μmの電荷輸送層を形成し、これにより、支持体と、中間層と、電荷発生層と、電荷輸送層とからなる電子写真感光体を作製した。
〔中間層用塗工液〕
・アルキッド樹脂(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・6質量部
・メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・4質量部
・酸化チタン・・・40質量部
・メチルエチルケトン・・・50質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例2で用いた支持体(表面粗さ(Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダー)上に、下記組成の中間層用塗工液、実施例2で用いた電荷発生層用塗工液、及び実施例2で用いた電荷輸送層用塗工液を順次、塗布し、乾燥することにより、厚み3.5μmの中間層、厚み0.3μmの電荷発生層、及び厚み20μmの電荷輸送層を形成し、これにより、支持体と、中間層と、電荷発生層と、電荷輸送層とからなる電子写真感光体を作製した。
〔中間層用塗工液〕
・アルキッド樹脂(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・6質量部
・メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・4質量部
・酸化チタン・・・40質量部
・メチルエチルケトン・・・50質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例3で用いた支持体(表面粗さ(Rz)が0.9μm、直径が30mm、長さ360mmのアルミニウムシリンダー)上に、下記組成の中間層用塗工液、実施例3で用いた電荷発生層用塗工液、及び実施例3で用いた電荷輸送層用塗工液を順次、塗布し、乾燥することにより、厚み3.5μmの中間層、厚み0.3μmの電荷発生層、及び厚み20μmの電荷輸送層を形成し、これにより、支持体と、中間層と、電荷発生層と、電荷輸送層とからなる電子写真感光体を作製した。
〔中間層用塗工液〕
・アルキッド樹脂(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・6質量部
・メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・4質量部
・酸化チタン・・・40質量部
・メチルエチルケトン・・・50質量部
−電子写真感光体の作製−
比較例4の中間層用塗工液を以下の組成に変更し、中間層の厚みを2.0μmとした以外は、比較例4と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔中間層用塗工液〕
・アルキッド樹脂(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・6質量部
・メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・4質量部
・メチルエチルケトン・・・50質量部
−電子写真感光体の作製−
比較例5の中間層用塗工液を以下の組成に変更し、中間層の厚みを2.0μmとした以外は、比較例5と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔中間層用塗工液〕
・アルキッド樹脂(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・6質量部
・メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・4質量部
・メチルエチルケトン・・・50質量部
−電子写真感光体の作製−
比較例6の中間層用塗工液を以下の組成に変更し、中間層の厚みを2.0μmとした以外は、比較例6と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔中間層用塗工液〕
・アルキッド樹脂(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・6質量部
・メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・4質量部
・メチルエチルケトン・・・50質量部
−電子写真感光体の作製−
実施例1の中間層を、実施例1に記載の改造RFスパッタ装置を用いて、下記の条件で作製した結晶性酸化物である酸化スズとした以外は、実施例1と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔中間層形成方法〕
・ターゲット:酸化スズからなる多結晶焼結体
・支持体の冷却温度:30℃
・スパッタ出力:11.2W/cm2
・ターゲット−基板距離:50mm
・背圧:5.0×10−6torr以下
・製膜圧力:3.0×10−3torr
・不活性ガス:アルゴン
・酸素分圧:不活性ガスと酸素ガスの総量に対して5vol%
−電子写真感光体の作製−
実施例2の中間層を、実施例1に記載の改造RFスパッタ装置を用いて、下記の条件で作製した結晶性酸化物である酸化スズとした以外は、実施例2と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔中間層形成方法〕
・ターゲット:酸化スズからなる多結晶焼結体
・支持体の冷却温度:30℃
・スパッタ出力:11.2W/cm2
・ターゲット−基板距離:50mm
・背圧:5.0×10−6torr以下
・製膜圧力:3.0×10−3torr
・不活性ガス:アルゴン
・酸素分圧:不活性ガスと酸素ガスの総量に対して5vol%
−電子写真感光体の作製−
実施例3の中間層を、実施例1に記載の改造RFスパッタ装置を用いて、下記の条件で作製した結晶性酸化物である酸化スズとした以外は、実施例3と同様にして、電子写真感光体を作製した。
〔中間層形成方法〕
・ターゲット:酸化スズからなる多結晶焼結体
・支持体の冷却温度:30℃
・スパッタ出力:11.2W/cm2
・ターゲット−基板距離:50mm
・背圧:5.0×10−6torr以下
・製膜圧力:3.0×10−3torr
・不活性ガス:アルゴン
・酸素分圧:不活性ガスと酸素ガスの総量に対して5vol%
以下の方法を用いて電子写真感光体に静電疲労を負荷し、静電疲労後の静電特性及び画像評価を実施した。
株式会社リコー製Imagio Neo 271の感光体ユニットから帯電ユニットを除く部材(クリーニングブレード等)を取り除いたユニットをランニング試験に用いた。
実施例、参考例及び比較例で作製した感光体を取り付けた改造感光体ユニットを株式会社リコー製Imagio Neo 271改造機にセットし、通紙を行わず帯電、現像のみを繰り返し実施できるようにした。
帯電条件としては、帯電ローラを用い、直流電圧に交流電圧を重畳させた交番電圧を印加し、交流電圧のピークツーピーク電圧Vppは約1.9kV、周波数fは約900Hz、直流電圧は−800V、電子写真感光体の回転速度は125mm/secに設定した。現像条件としては、電荷発生材料としてフタロシアニン顔料を用いた実施例1、2、4、5、7、8、10〜19、参考例20〜21と、比較例1、2、4、5、7、8、10、11については、780nmのLDを用い、電荷発生材料としてビスアゾ顔料を用いた実施例3、6、9と、比較例3、6、9、12については、655nmのLDを用い、書き込みパターンを100%書き込みパターン(全ベタ)とした。本条件で10万枚のランニング(5%テストパターン/帯電−露光電位差750V/電子写真感光体の静電容量110pF/cm2)と同等の静電疲労を電子写真感光体に負荷するためには、約2時間のランニングによって達成できることが通過電荷量計算から示される。本評価では、ランニング10万枚相当の静電疲労試験を上述の改造機を用いて実施し、以下に示す評価機を用いて画像評価を実施した。
画像評価には、静電疲労試験時と同様に、電荷発生材料としてフタロシアニン顔料を用いた実施例1、2、4、5、7、8、10〜19、参考例20〜21と、比較例1、2、4、5、7、8、10、11については、780nmのLDを組み付けた株式会社リコー製IPSiO ColorCX9000改造機を用い、電荷発生材料としてビスアゾ顔料を用いた実施例3、6、9と、比較例3、6、9、12については、655nmのLDを組み付けた株式会社リコー製IPSiO ColorCX9000改造機を用いた。また、いずれの装置においても、画像出力時の初期空転プロセスをなくすように改造した。トナーとしては、Imagioトナータイプ27(株式会社リコー製)、用紙としては、株式会社NBSリコー製MyPaper(A4サイズ)を用いた。スタート時の感光体表面電位は−800Vとし、前記疲労前後における機内電位(帯電後電位(暗部電位)及び露光部電位)の評価を行った。出力画像としては、全面白地出力及びハーフトーン出力を5枚連続で行い、地汚れ及び濃度ムラ発現の確認により画像評価を実施した。結果を表1に示す。
※2:静電疲労試験後の画像評価において、出力1枚目にわずかに地汚れが発生した。
電荷輸送物質として低分子電荷輸送物質を用いた実施例1〜3で得られた電子写真感光体は、初期から露光部電位が低く、静電安定性も良好であったが、電荷発生材料として無金属フタロシアニン用いた実施例1、及び電荷発生材料としてビスアゾ顔料を用いた実施例3では、静電疲労試験後の画像評価に僅かに地汚れが確認された。これに対して、電荷輸送物質として高分子電荷輸送物質を用いた実施例4〜6では、画像欠陥は見られなかった。これは電荷輸送物質として低分子電荷輸送物質を用いた実施例10〜13に対して電荷輸送物質として高分子電荷輸送物質を用いた実施例14〜17でも、画像欠陥は見られなかった。但し、電気特性評価結果からわかるように、実施例4〜6で得られた電子写真感光体は、実施例1〜3で得られた電子写真感光体と比較して若干露光部電位が高くなっており、また、同様に、実施例14〜17で得られた電子写真感光体は、実施例10〜13で得られた電子写真感光体と比較して若干露光部電位が高くなっていた。特に、電荷発生材料としてビスアゾ顔料を用いた実施例6では初期から残留電位(露光部電位)が高くなっていた。これは、本実施例で用いた高分子電荷輸送物質と電荷発生材料間のコンタクトが少なく、電荷発生・注入の効率が低いために生じた現象であると考えられ、ビスアゾ顔料は、電荷発生・注入が電荷輸送物質もその発生機構に関係しているために、特に露光部電位が高くなっているものと考えられる。そういった中でも、実施例5および実施例14〜17に示したチタニルフタロシアニン顔料を電荷発生材料に用いた電子写真感光体は、初期から露光部電位が比較的低く、静電疲労によっても大きな上昇は生じておらず、さらには静電疲労前後での画像欠陥も生じておらず、優れた電子写真特性が長期に亘って維持されることが示された。
実施例7〜9で得られた電子写真感光体は、実施例1〜3で得られた結果と遜色なかったが、出力画像に僅かにモアレが発生するといった現象が確認された。
実施例18〜19、参考例20〜21に非晶質酸化物の構成元素変更、元素比率の変更を実施した中間層を用いた結果を示したが、いずれの電子写真感光体においても初期露光部電位が十分に低く、静電疲労試験によってもその変動が小さく、画像欠陥も少ない静電安定性に優れる電子写真感光体であることが示された。
比較例1〜3で得られた電子写真感光体は、実施例1〜3と同様に初期から露光部電位が小さく、初期においては優れた特性を示していたが、静電疲労後には暗部電位・露光部電位ともに変動が非常に大きくなり、静電安定性が良くない上に、初期から地汚れが多数発生しており、実施例1〜3と比較すると画像欠陥が多く、静電安定性に乏しい電子写真感光体であることが示された。
比較例4〜6で得られた電子写真感光体は、実施例1〜3と比較して初期における露光部電位が高く、また静電疲労試験前後における暗部電位、露光部電位ともに変動が大きかった。また、静電疲労試験後における画像評価結果から、地汚れが発生しており、実施例1〜3で得られた電子写真感光体と比較して静電安定性に乏しいことが示された。
比較例7〜9で得られた電子写真感光体は、初期から露光部電位が高く、静電疲労後には非常に大きな数値を取り、光減衰機能および静電安定性ともに良くない電子写真感光体であることが示された。
以上の結果から、実施例1〜19、参考例20〜21に示した電子写真感光体は、静電的な負荷に対してもその特性変動が小さく、長期に亘って画像品質に関わる欠陥が少ないことが判明した。
2 除電ランプ
3 帯電チャージャ
4 トナークリーニング部材
5 画像露光部
6 現像ユニット
7 転写前チャージャ
8 帯電補助ブラシ
9 記録媒体
10 転写チャージャ
11 分離チャージャ
12 分離爪
13 クリーニング前チャージャ
14 ファーブラシ
15 クリーニングブレード
31 支持体
32 中間層
33 電荷発生層
34 電荷輸送層
36 単層感光層
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 記録媒体
106 転写手段
107 クリーニング手段
Claims (12)
- 支持体と、該支持体上に少なくとも中間層及び感光層をこの順に有してなり、
前記中間層が、少なくともインジウム、亜鉛、及びガリウムを含有する非晶質酸化物半導体からなる層を含有することを特徴とする電子写真感光体。 - 中間層の厚みが、0.1μm以上0.9μm以下である請求項1に記載の電子写真感光体。
- 支持体の表面粗さ(Rz)が、0.6μm以上である請求項1から2のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 感光層が、電荷発生層及び電荷輸送層からなる積層型である請求項1から3のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 感光層が、電荷発生物質としてフタロシアニンを含有する請求項1から4のいずれかに記載の電子写真感光体。
- フタロシアニンが、CuKαを線源とするX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)27.2°に最大ピークを有し、且つ7.3°に最低角ピークを有する請求項5に記載の電子写真感光体。
- 感光層がバインダー樹脂を含有し、前記バインダー樹脂が、高分子電荷輸送物質である請求項1から6のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 高分子電荷輸送物質が、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル及びポリエーテルの中から選ばれる少なくともいずれかの重合体である請求項7に記載の電子写真感光体。
- 高分子電荷輸送物質が、トリアリールアミン構造を有する請求項7から8のいずれかに記載の電子写真感光体。
- 電子写真感光体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、を少なくとも含む画像形成方法において、
前記電子写真感光体が、請求項1から9のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成方法。 - 電子写真感光体と、該電子写真感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置において、
前記電子写真感光体が、請求項1から9のいずれかに記載の電子写真感光体であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から9のいずれかに記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体上に形成した静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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