JP5455796B2 - 電子写真感光体、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真感光体、及び電子写真感光体を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に備えられる電子写真感光体としては、セレン等の無機材料からなる感光層を備える無機感光体と、主に、バインダ樹脂、電荷発生剤、電荷輸送剤等の有機材料からなる感光層を備える有機感光体とがある。そして、これらの感光体のなかでは、無機感光体と比較して製造が容易であり、感光層の材料を幅広い材料から選択でき、設計の自由度が高いことから有機感光体が幅広く使用されている。

そして、近年、感光体の長寿命化や、オフィス環境への配慮の目的から、感光体の帯電時のオゾンの発生を抑制するために、感光体を帯電する方法として接触帯電方式が採用されることが増えている。

しかし、有機感光体は上記の利点を有する反面、一般に有機材料には軟質の材料が多いことから、繰り返し使用により摩耗しやすく、帯電ローラ等の接触帯電方式の帯電部を備える画像形成装置では、感光体表面が著しく摩耗する問題がある。このため、接触帯電方式の帯電部を採用した画像形成装置に関して、電子写真感光体の耐摩耗性の改良が望まれている。

かかる、接触帯電方式の帯電部を採用した画像形成装置において使用される電子写真感光体の耐摩耗性の課題の解決方法としては、例えば、特許文献１に、表面のユニバーサル硬度が特定の値以上である硬質の電子写真感光体を用いる方法が提案されている。

特開２００１−３２４８５７号公報

しかし、特許文献１に記載されるように、電子写真感光体の表層の材料として硬質の材料を用いたとしても、必ずしも電子写真感光体の耐摩耗性が改良されるわけではなく、電子写真感光体の表層の材料の硬度の規定によっては感光層の耐摩耗性の問題は根本的に解決されない。

また、電子写真換感光体の表層の硬度が高すぎる場合、電子写真感光体の表面が摩耗により更新されないため、トナーやトナーの成分が感光体表面に残留しやすいことから、画像の濃度異常や、ダッシュマーク（筋状の画像の汚れ）等の画像不良が発生しやすくなる問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、接触帯電方式の帯電部を備える画像形成装置において使用される、耐摩耗性が改良され、画像不良の発生が抑制された電子写真感光体を提供することを目的とする。また、本発明は、前述の電子写真感光体を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、接触帯電方式の帯電部を備える画像形成装置において使用され、導電性基体上に感光層が形成される電子写真感光体において、電子写真感光体の感光層の最表層の降伏点歪みを５〜２５％とすることにより、電子写真感光体の耐摩耗性が改良され、画像不良の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電するための、接触帯電方式の帯電部と、
帯電された前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、
前記静電潜像をトナー像として現像するための現像部と、
前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写するための転写部と、を備える画像形成装置において前記像担持体として使用される電子写真感光体であって、
前記電子写真感光体は導電性基体上に感光層が形成されており、
前記感光層が、
１）少なくとも電荷発生剤を有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は
２）少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を単一の層に含有する感光層であり、
前記感光層の最表層の降伏点歪みが５〜２５％であることを特徴とする、電子写真感光体。

（２） 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電するための、接触帯電方式の帯電部と、
帯電された前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、
前記静電潜像をトナー像として現像するための現像部と、
前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写するための転写部と、を備える画像形成装置において前記像担持体として使用される電子写真感光体であって、
前記電子写真感光体は導電性基体上に感光層が形成されており、
前記感光層は、
１）少なくとも電荷発生剤を有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は
２）少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を単一の層に含有する感光層であり、
前記バインダ樹脂の降伏点歪みが８〜３０％であることを特徴とする、電子写真感光体。

（３） 前記バインダ樹脂がポリカーボネート樹脂であることを特徴とする、（１）又は（２）記載の電子写真感光体。

（４） 前記ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が４０，０００以上であることを特徴とする、（３）記載の電子写真感光体。

（５） 前記帯電部が、前記電子写真感光体の表面に接触して前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電ローラを備えることを特徴とする、（１）〜（４）いずれか記載の電子写真感光体。

（６） 前記帯電部が、前記帯電ローラに直流電圧のみを印加することを特徴とする、（５）記載の電子写真感光体。

（７） 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電するための、接触帯電方式の帯電部と、
帯電された前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、
前記静電潜像をトナー像として現像するための現像部と、
前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写するための転写部と、を備え、
前記像担持体が、（１）又は（２）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。

（８） 前記帯電部が、前記電子写真感光体の表面に接触して前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電ローラを備えることを特徴とする、（７）記載の画像形成装置。

（９） 前記帯電部が、前記帯電ローラに直流電圧のみを印加することを特徴とする、（８）記載の画像形成装置。

本発明によれば、接触帯電方式の帯電部を備える画像形成装置の像担持体として用いた場合に、耐摩耗性が改良され、画像不良の発生が抑制される電子写真感光体が提供される。また、本発明によれば、高品質の画像を形成でき、像担持体として用いられる電子写真感光体の寿命が長い耐久性に優れる画像形成装置が提供される。

積層型感光体の構成を示す図である。 単層型感光体の構成を示す図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 ビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量と、単層型電子写真感光体の感光層、及びバインダ樹脂の降伏点歪みとの関係のグラフを示す図である。 実施例における、単層型電子写真感光体に関する、感光層及びバインダ樹脂の降伏点歪みと膜厚変化との関係のグラフを示す図である。 実施例における、積層型電子写真感光体に関する、感光層及びバインダ樹脂の降伏点歪みと膜厚変化との関係のグラフを示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、像担持体と、像担持体の表面を帯電するための、接触帯電方式の帯電部と、帯電された像担持体の表面を露光して像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、静電潜像をトナー像として現像するための現像部と、トナー像を像担持体から被転写体へ転写するための転写部と、を備える画像形成装置において像担持体として使用される電子写真感光体であって、
電子写真感光体が導電性基体上に感光層が形成されており、
感光層が、
１）少なくとも電荷発生剤を有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は
２）少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を単一の層に含有する感光層であり、
感光層の最表層、又は、感光層に含まれるバインダ樹脂の降伏点歪みを特定の値としたことを特徴とする電子写真感光体に関する。

ここで、電子写真感光体（以下、単に感光体と記載する場合がある）には、単層型と積層型とがあるが、本発明の電子写真感光体はいずれにも適用可能である。

なお、本出願の明細書及び特許請求の範囲において、積層型感光体の電荷輸送層、又は単層型感光体の感光層に含まれる樹脂を「バインダ樹脂」と呼ぶ。また、積層型感光体の電荷発生層が樹脂を含む場合に、電荷発生層に含まれる樹脂を「ベース樹脂」と呼ぶ。以下、単層型感光体、及び積層型感光体について順に説明する。

１． 積層型感光体
図１（ａ）に示すように、電子写真感光体において積層型感光体１０は、導電性基体１１上に蒸着又は塗布等の手段によって、電荷発生剤を含有する電荷発生層１２を形成し、次いで電荷発生層１２上に、電荷輸送剤と特定のバインダ樹脂とを含む塗布液を塗布した後に乾燥させて電荷輸送層１３を形成することにより作成できる。

積層型感光体は、電荷輸送剤の種類を適宜選択することにより、正負いずれの帯電方式にも適用可能である。

また、図１（ｂ）に示すように、感光層を形成する前に、導電性基体１１上に、下引き層１４を予め形成しておくことも好ましい。下引き層１４を設けることにより、導電性基体１１側の電荷の感光層への注入を防ぐとともに、感光層の導電性基体１１上への結着を強固にし、導電性基体１１の表面上の欠陥を被覆して平滑化することができるためである。

以下、積層型感光体に関して、導電性基体、及び感光層について順に説明する。

〔導電性基体〕
積層型感光体において用いる導電性基体は、電子写真感光体の導電性基体として用いることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、導電性を有する材料で少なくとも表面部が構成されるもの等が挙げられる。すなわち、具体的には、例えば、導電性を有する材料からなるものであってもよいし、プラスチック材料等の表面を、導電性を有する材料で被覆したものであってもよい。また、導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドニウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。また、導電性を有する材料としては、導電性を有する材料を１種で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて、例えば、合金等として用いてもよい。また、導電性基体としては、上記の中でも、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。そうすることによって、より好適な画像を形成することができる感光体を提供することができる。このことは、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることによると考えられる。

導電性基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて適宜選択することができ、例えば、シート状、ドラム状等の基体が好適に使用できる。

〔感光層〕
＜感光層を構成する材料＞
積層型感光体は、導電性基体上に、少なくとも電荷発生剤を含む電荷発生層、及び少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含む電荷輸送層から構成され、電荷発生層はベース樹脂を含んでいてもよい。以下、バインダ樹脂、電荷輸送剤、電荷発生剤、ベース樹脂について順に説明する。

（バインダ樹脂）
本発明者らは、従来、電子写真感光体の磨耗の抑制には硬質の材料をバインダ樹脂として用いることが有効と考えられていたところ、意外にも、軟質の材料であっても、高い降伏点歪みを有する伸びのよい材料を感光層に用いることによって、電子写真感光体の磨耗が顕著に改善されることを見出した。

積層型感光体は、電荷輸送層の降伏点歪みを５〜２５％とするか、電荷輸送層に含まれるバインダ樹脂の降伏点歪みを８〜３０％として構成される。積層型感光体において、電荷輸送層の降伏点歪み、又はバインダ樹脂の降伏点歪みをかかる範囲とすることにより、接触帯電方式の帯電部による電荷輸送層の磨耗、及びトナー成分の付着等による画像不良の発生を抑制できる。

電荷輸送層の降伏点歪みを５〜２５％とする方法としては、例えば、降伏点歪みが８〜３０％のバインダ樹脂を用いて電荷輸送層を形成する方法や、電荷輸送層を調製する際に、バインダ樹脂にポリエステルエラストマーやポリエーテルエラストマー等の透明な弾性材料を配合して降伏点歪みを調整する方法が挙げられる。降伏点歪みが８〜３０％であるバインダ樹脂は、従来、積層型感光層の電荷輸送層のバインダ樹脂として使用されている樹脂材料の中から下記の方法に従い降伏点歪みを測定して選択すればよい。また、降伏点歪み８％未満であるバインダ樹脂に、ポリエステルエラストマーやポリエーテルエラストマー等の透明な弾性材料を配合して降伏点歪みを調整することもできる。

電荷輸送層、又はバインダ樹脂の降伏点歪みは以下の方法に従い測定することができる。

＜降伏点歪み測定方法＞
粘弾性測定装置（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製、ＤＭＡ Ｑ８００）を用いて、測定温度３０℃にて、降伏点歪みを測定する。１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形で膜厚３０μｍの試料において１０ｍｍ辺の両方を２個のチャックで固定し、初期荷重を１Ｎとし、一方のチャックを０．５％／分の歪み速度で移動させて試料を伸長させ、サンプリング間隔２秒にて応力を検出する。検出した応力と歪みとの関係をプロットし、応力と歪みとの関係を示す曲線を得る。得られた曲線から応力が極大となる歪みを求め、この歪みを降伏点歪みとする。

積層型感光体において、電荷輸送層に含まれるバインダ樹脂として従来使用される樹脂の具体例としては、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、アクリル共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂；シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、その他架橋性の熱硬化性樹脂等の熱硬化性樹脂；エポキシアクリレート樹脂、ウレタン−アクリレート共重合樹脂等の光硬化性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

これらの樹脂の中では、加工性、機械的特性、光学的特性、耐摩耗性のバランスに優れた感光層が得られることから、ビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールＺＣ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールＣ型ポリカーボネート樹脂、及びビスフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂等のポリカーボネート樹脂がより好ましい。バインダ樹脂がポリカーボネート樹脂である場合、粘度平均分子量を調整することにより、バインダ樹脂の降伏点歪みを調整することができる。

ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量［Ｍ］は、オストワルド粘度計によって、極限粘度［η］を求め、Ｓｃｈｎｅｌｌの式によって、［η］＝１．２３×１０^−４Ｍ^０．８３より算出できる。なお、［η］は、２０℃で、塩化メチレンを溶媒として、濃度が６．０ｇ／ｄｍ^３となるようにポリカーボネート樹脂を溶解させて得られるポリカーボネート樹脂溶液を用いて測定できる。

バインダ樹脂がポリカーボネート樹脂である場合の粘度平均分子量は、電荷輸送層、又はバインダ樹脂が所定の降伏点歪みを示す限り特に限定されない。ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、典型的には、４０，０００以上が好ましく、４５，０００〜８０，０００がより好ましく、５０，０００〜７８，０００が特に好ましい。

（電荷輸送剤）
電荷輸送剤は、電子写真感光体の感光層に含まれる電荷輸送剤として用いることができるものであれば、特に限定されない。また、電荷輸送剤としては、一般的に、正孔輸送剤と電子輸送剤とが挙げられる。

好適に使用できる正孔輸送剤の具体例としては、ベンジジン誘導体、２，５−ジ（４−メチルアミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、９−（４−ジエチルアミノスチリル）アントラセン等のスチリル系化合物、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系化合物、有機ポリシラン化合物、１−フェニル−３−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、トリアゾール系化合物等の含窒素環式化合物、縮合多環式化合物等が挙げられる。これらの正孔輸送剤の中では、分子中に１又は複数のトリフェニルアミン骨格を有するトリフェニルアミン系化合物がより好ましい。これらの正孔輸送剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

好適に使用できる電子輸送剤の具体例としては、ナフトキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、アントラキノン誘導体、アゾキノン誘導体、ニトロアントアラキノン誘導体、ジニトロアントラキノン誘導体等のキノン誘導体、マロノニトリル誘導体、チオピラン誘導体、トリニトロチオキサントン誘導体、３，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン誘導体、ジニトロアントラセン誘導体、ジニトロアクリジン誘導体、テトラシアノエチレン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等が挙げられる。電子輸送剤は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（電荷発生剤）
電荷発生剤としては、電子写真感光体の電荷発生剤として用いることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、下記式（１）で表されるＸ型無金属フタロシアニン（ｘ−Ｈ２Ｐｃ）、Ｙ型オキソチタニルフタロシアニン（Ｙ−ＴｉＯＰｃ）、ペリレン顔料、ビスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム、アモルファスシリコン等の無機光導電材料の粉末、ピリリウム塩、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、キナクリドン系顔料等が挙げられる。

また、電荷発生剤は、所望の領域に吸収波長を有するように、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、前述の各電荷発生剤のうち、特に半導体レーザ等の光源を使用したレーザビームプリンタやファクシミリ等のデジタル光学系の画像形成装置には、７００ｎｍ以上の波長領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば、無金属フタロシアニンやオキソチタニルフタロシアニン等のフタロシアニン系顔料が好適に用いられる。なお、上記フタロシアニン系顔料の結晶形については特に限定されず、種々のものが使用される。また、ハロゲンランプ等の白色の光源を使用した静電式複写機等のアナログ光学系の画像形成装置には、可視領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば、ペリレン顔料やビスアゾ顔料等が好適に用いられる。

（ベース樹脂）
電荷発生層を導電性基体上に、電荷発生剤を含む溶液を塗布して形成する場合、電荷発生剤とともにベース樹脂が使用される。本発明において電荷発生層に用いるベース樹脂は、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂を用いることができ、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂の他の樹脂を用いることもできる。電荷発生層のベース樹脂として使用できる、電荷輸送層において用いるバインダ樹脂の他の樹脂の具体例としては、ビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールＺＣ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールＣ型ポリカーボネート樹脂、ビスフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、及びウレタン−アクリレート樹脂等が挙げられる。電荷発生層に用いるベース樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

＜感光層の作成方法＞
積層型感光体における感光層は、導電性基体上、又は、導電性基体上に形成された下引き層の上に、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層して形成される。

積層型感光体における電荷発生層の膜厚は０．１〜５μｍが好ましく、０．１〜３μｍがより好ましい。また、電荷輸送層の膜厚は２〜１００μｍが好ましく、５〜５０μｍがより好ましい。

電荷発生層における電荷発生剤の含有量は本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。電荷発生層を塗布液の塗布により形成する場合、電荷発生剤の量は、ベース樹脂１００質量部に対して１０〜５００質量部が好ましく、３０〜３００質量部であるのがより好ましい。

電荷輸送層における電荷輸送剤の含有量は、バインダ樹脂１００質量部に対して５５質量部以下が好ましく、５〜５５質量部がより好ましく、１０〜５５質量部が特に好ましい。なお、電荷輸送剤の量は電荷輸送層における、正孔輸送剤と電子輸送剤の量の合計量である。電荷輸送剤の量をかかる範囲とすることにより、耐摩耗性に優れた積層型感光体を得やすい。

電荷発生層の形成方法としては、電荷発生剤の真空蒸着、又は少なくとも電荷発生剤、ベース樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が挙げられる。電荷発生層の形成方法としては、高価な蒸着装置が不要であり、製膜操作が容易であることから、少なくとも電荷発生剤、ベース樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が好ましい。また、電荷輸送層の形成方法としては、少なくとも、電荷輸送剤、バインダ樹脂、及び溶剤を含む塗布液の塗布が挙げられる。

感光層形成用の塗布液を調製するのに用いる溶媒としては、感光層形成用塗布液に従来用いられている種々の有機溶剤が使用可能である。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類；ｎ−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素；ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素；ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアルデヒド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性有機溶媒が挙げられる。

電荷発生層用又は電荷輸送層用の塗布液には、電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、従来公知の種々の添加剤を配合することができる。塗付液に配合する好適な添加剤としては、例えば、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、一重項クエンチャー、紫外線吸収剤等の劣化防止剤、軟化剤、可塑剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー等が挙げられる。また、電荷輸送剤や電荷発生剤の分散性、感光層表面の平滑性をよくするために界面活性剤、レベリング剤等を使用してもよい。

電荷発生層用又は電荷輸送層用の塗布液の塗布方法は特に限定されないが、例えば、スピンコーター、アプリケーター、スプレーコーター、バーコーター、ディップコーター、ドクターブレード等を用いる方法が挙げられる。

上記の方法により、塗布液を塗布して形成された皮膜は、高温乾燥機や減圧乾燥機等を用いて乾燥することにより溶媒を除去され電荷発生層及び電荷輸送層とされる。乾燥温度としては４０〜１５０℃が好ましい。かかる温度範囲で、皮膜を乾燥することにより、溶媒の除去が速やかに進行し、均一な厚さの電荷発生層及び電荷輸送層を効率よく形成できるためである。乾燥温度が高すぎる場合、感光層に含まれる成分が熱分解する場合があり好ましくない。

なお、下引き層は、樹脂と、酸化亜鉛や酸化チタン等の無機微粒子と、溶媒とから塗布液を調製し、これを導電性基体上に塗布した後に乾燥して形成することができる。

２． 単層型感光体
電子写真感光体は、正負いずれの帯電方式においても使用できること、感光層が単一の層であることから感光体の製造が容易であること、層間の界面が少なく光学的特性に優れること等から、単層型感光体とすることも好ましい。

図２（ａ）に示すように、電子写真感光体において単層型感光体２０は、導電性基体１１上に単一の感光層２１を設けたものである。単層型感光体における感光層は、例えば、電荷輸送剤と、電荷発生剤と、バインダ樹脂と、必要に応じてレベリング剤等とを適当な溶媒に溶解又は分散させて得た塗布液を、導電性基体１１上に塗布した後に乾燥することにより形成できる。

また、図２（ｂ）に示すように、導電性基体１１上に、下引き層１４を介して感光層２１を形成することも好ましい。

以下、本発明の単層型感光体に関して、導電性基体、及び感光層について順に説明する。

〔導電性基体〕
単層型感光体に用いる導電性基体は、前述の積層型感光体に用いる導電性基体と同様の材料からなる基体を使用できる。また、導電性基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて適宜選択することができ、例えば、シート状、ドラム状等の基体が好適に使用できる。

〔感光層〕
＜感光層を構成する材料＞
単層型感光体における感光層を構成する主たる材料としては、バインダ樹脂、電荷輸送剤、及び電荷発生剤が挙げられる。単層型感光体の感光層に含まれる電荷輸送剤及び電荷発生剤は、積層型感光体と同様の材料を使用できる。

単層型感光体は、感光層の降伏点歪みを５〜２５％とするか、感光層に含まれるバインダ樹脂の降伏点歪みを８〜３０％として構成される。感光層の降伏点歪みを５〜２５％とするか、感光層に含まれるバインダ樹脂の降伏点歪みを８〜３０％とする方法は、積層型感光体の電荷輸送層と同様の方法である。感光層の降伏点歪み、又はバインダ樹脂の降伏点歪みをかかる範囲とすることにより、接触帯電方式の帯電部による感光層の磨耗、及びトナー成分の付着等による画像不良の発生が生じにくい。単層型感光体の感光層に含まれるバインダ樹脂は、積層型感光体の電荷輸送層に用いるバインダ樹脂と同様の樹脂を用いることができる。

＜感光層の製造方法＞
単層型感光体の感光層は、電荷輸送剤、電荷発生剤、バインダ樹脂、及び溶媒から塗布液を調製し、積層型感光体における電荷発生層、及び電荷輸送層の形成方法と同様の方法により形成することができる。

単層型感光体の感光層における、電荷輸送剤の使用量は、バインダ樹脂１００質量部に対して５５質量部以下が好ましく、５〜５５質量部がより好ましく、１０〜５５質量部が特に好ましい。なお、電荷輸送剤の量は電荷輸送層における正孔輸送剤と電子輸送剤の量の合計量である。電荷輸送剤の量をかかる範囲とすることにより耐摩耗性に優れた単層型感光体を得やすい。

単層型感光体の感光層における、電荷発生剤の使用量は、バインダ樹脂１００質量部に対して０．２〜４０質量部が好ましく、０．５〜２０質量部がより好ましい。電荷発生剤の使用量をかかる範囲とすることにより、感光体の耐摩耗性を低下させることなく、電気特性に優れる感光体を製造できる。

単層型感光体の感光層の厚さは、感光層として好適な機能を有する限り特に限定されない。具体的には、例えば、５〜１００μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることが好ましい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、像担持体と、像担持体の表面を帯電するための接触帯電方式の帯電部と、帯電された像担持体の表面を露光して像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、静電潜像をトナー像として現像するための現像部と、トナー像を像担持体から被転写体へ転写するための転写部とを備え、像担持体として第１の実施形態にかかる電子写真感光体を用いる画像形成装置に関する。

また、本発明の画像形成装置としては、後述するような、複数色のトナーを用いるタンデム方式のカラー画像形成装置が好ましい。より具体的には、例えば、後述するような、複数色のトナーを用いるタンデム方式のカラー画像形成装置が挙げられる。ここでは、タンデム方式のカラー画像形成装置について説明する。

なお、本実施形態にかかる電子写真感光体を備えた画像形成装置は、各表面上にそれぞれ異なった各色のトナーによるトナー像を形成させるために、所定方向に並設された、複数の像担持体と、各像担持体に対向して配置され、表面にトナーを担持して搬送し、搬送されたトナーを、各像担持体の表面にそれぞれ供給する、現像ローラを備えた複数の現像部とを備え、像担持体として、第１の実施形態にかかる電子写真感光体を用いる。

図３は、本発明の実施形態にかかる電子写真感光体を備えた画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、カラープリンタ１を例に挙げて説明する。

このカラープリンタ１は、図３に示すように、箱型の機器本体１ａを有している。この機器本体１ａ内には、用紙Ｐを給紙する給紙部２と、この給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部３と、この画像形成部３で用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部４とが設けられている。さらに、機器本体１ａの上面には、定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が設けられている。

給紙部２は、給紙カセット１２１、ピックアップローラ１２２、給紙ローラ１２３，１２４，１２５、及びレジストローラ１２６を備えている。給紙カセット１２１は、機器本体１ａから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Ｐを貯留する。ピックアップローラ１２２は、給紙カセット１２１の図３に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット１２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラ１２３，１２４，１２５は、ピックアップローラ１２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ１２６は、給紙ローラ１２３，１２４，１２５によって用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部３に供給する。

また、給紙部２は、機器本体１ａの図３に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ１２７とをさらに備えている。このピックアップローラ１２７は、手差しトレイに載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラ１２７によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ１２３，１２５によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ１２６によって、所定のタイミングで画像形成部３に供給される。

画像形成部３は、画像形成ユニット７と、この画像形成ユニット７によってその表面（接触面）にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が１次転写される中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１上のトナー像を給紙カセット１２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ３２とを備えている。

画像形成ユニット７は、上流側（図３では右側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋと、イエロー用ユニット７Ｙと、シアン用ユニット７Ｃと、マゼンタ用ユニット７Ｍとを備えている。各ユニット７Ｋ，７Ｙ，７Ｃ及び７Ｍは、それぞれの中央位置に像担持体であるドラム型の電子写真感光体３７が矢符（時計回り）方向に回転可能に配置されている。そして、各電子写真感光体３７の周囲には、帯電部３９、露光部３８、現像部７１、不図示のクリーニング部及び除電器等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。

帯電部３９は、矢符方向に回転されている電子写真感光体３７の周面を均一に帯電させる。帯電部３９の具体例としては、帯電ローラ及び帯電ブラシ等が電子写真感光体３７に接触したまま、電子写真感光体３７の周面（表面）を帯電させる、接触方式の帯電ローラ及び帯電ブラシ等を備えた帯電部が挙げられ、帯電ローラを備えた帯電部が好ましく用いられる。

本発明の画像形成装置は耐摩耗性に非常に優れる電子写真感光体を用いているため、帯電部３９として帯電ローラ等を用いる接触式の帯電方式を採用することが可能となる。接触方式の帯電部３９を使用することで、帯電部３９から発生するオゾンや窒素酸化物等の活性ガスの排出を抑え、活性ガスによる電子写真感光体の感光層の劣化を防止するとともに、オフィス環境等に配慮した設計をすることができる。

帯電部３９が接触方式の帯電ローラを備える場合、帯電ローラは、電子写真感光体３７と接触したまま、電子写真感光体３７の周面（表面）を帯電させることができれば特に限定されない。帯電ローラとしては、例えば、電子写真感光体３７と接触したまま、電子写真感光体３７の回転に従属して回転するもの等が挙げられる。また、帯電ローラとしては、例えば、少なくとも表面部が樹脂で構成されたローラ等が挙げられる。より具体的には、例えば、回転可能に軸支された芯金と、芯金上に形成された樹脂層と、芯金に電圧を印加する電圧印加部とを備えたもの等が挙げられる。このような帯電ローラを備えた帯電部は、電圧印加部によって、芯金に電圧を印加することによって、樹脂層を介して接触する電子写真感光体３７の表面を帯電させることができる。

また、帯電ローラの樹脂層を構成する樹脂は、電子写真感光体３７の周面を良好に帯電させることができれば特に限定されない。樹脂層に用いる樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン変性樹脂等が挙げられる。また、樹脂層には、無機充填材を含有させていてもよい。

電圧印加部により帯電ローラに印加される電圧は直流電圧のみであることが好ましい。帯電ローラにより電子写真感光体に印加する直流電圧は、１０００〜２０００Ｖが好ましく、１２００〜１８００Ｖがより好ましく、１４００〜１６００Ｖが特に好ましい。交流電圧や直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧を帯電ローラに印加する場合より、帯電ローラに直流電圧のみを印加する場合のほうが、感光層の磨耗量が少なくなる傾向がある。

よって、帯電ローラに直流電圧のみを印加することによって、好適な画像を形成することができ、さらに、感光層の摩耗量を低減させることができると考えられる。

露光部３８は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電部３９によって均一に帯電された電子写真感光体３７の周面に、上位装置であるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、電子写真感光体３７上に画像データに基づく静電潜像を形成する。現像部７１は、静電潜像が形成された電子写真感光体３７の周面にトナーを供給することで、画像データに基づくトナー像を形成させる。そして、このトナー像が中間転写ベルト３１に１次転写される。クリーニング部は、中間転写ベルト３１へのトナー像の１次転写が終了した後、電子写真感光体３７の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、１次転写が終了した後、電子写真感光体３７の周面を除電する。クリーニング部及び除電器によって清浄化処理された電子写真感光体３７の周面は、新たな帯電処理のために帯電部へ向かい、新たな帯電処理が行われる。

中間転写ベルト３１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各電子写真感光体３７の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ３３、従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び１次転写ローラ３６等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト３１は、各電子写真感光体３７と対向配置された１次転写ローラ３６によって電子写真感光体３７に押圧された状態で、複数のローラによって無端回転するように構成されている。駆動ローラ３３は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト３１を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び１次転写ローラ３６は、回転自在に設けられ、駆動ローラ３３による中間転写ベルト３１の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ３４，３５，３６は、駆動ローラ３３の主動回転に応じて中間転写ベルト３１を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト３１を支持する。

１次転写ローラ３６は、１次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト３１に印加する。そうすることによって、各電子写真感光体３７上に形成されたトナー像は、各電子写真感光体３７と１次転写ローラ３６との間で、駆動ローラ３３の駆動により矢符（反時計回り）方向に周回する中間転写ベルト３１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）される。

２次転写ローラ３２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。そうすることによって、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間で用紙Ｐに転写され、これによって、用紙Ｐにカラーの転写画像（未定着トナー像）が転写される。

定着部４は、画像形成部３で用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ４１と、この加熱ローラ４１に対向配置され、周面が加熱ローラ４１の周面に押圧当接される加圧ローラ４２とを備えている。

そして、画像形成部３で２次転写ローラ３２により用紙Ｐに転写された転写画像は、当該用紙Ｐが加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Ｐに定着される。そして、定着処理の施された用紙Ｐは、排紙部５へ排紙されるようになっている。また、本実施形態のカラープリンタ１では、定着部４と排紙部５との間の適所に搬送ローラ６が配設されている。

排紙部５は、カラープリンタ１の機器本体１ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ５１が形成されている。

カラープリンタ１は、以上のような画像形成動作によって、用紙Ｐ上に画像形成を行う。そして、上記のようなタンデム方式の画像形成装置では、像担持体として、第１の実施形態にかかる電子写真感光体が備えられているので、接触方式の帯電部を備えていても、好適な画像を形成することができ、感光層の摩耗量が少なく耐久性の高い画像形成装置が得られる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例によりなんら限定されるものではない。

まず、単層型電子写真感光体について試験した。
〔実施例１〕
（単層型電子写真感光体の作成）
無金属フタロシアニン５質量部、下式の正孔輸送剤（ＨＴＭ−１）５０質量部、下式の電子輸送剤（ＥＴＭ−１）３５質量部、粘度平均分子量７５，０００のビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂１００質量部、及びテトラヒドロフラン８００質量部をボールミルに加え、５０時間、混合、分散処理し、感光層用の塗布液を調製した。得られた塗布液を導電性基板上にディップコート法により塗布し、１００℃で４０分間処理して塗膜よりテトラヒドロフランを除去して、膜厚３０μｍの感光層を備える正帯電単層電子写真感光体を得た。

〔実施例２、実施例３、及び比較例１〜３〕
バインダ樹脂を表１に記載の樹脂に変える他は、実施例１と同様にして正帯電単層型電子写真感光体を得た。なお、表１において、ＰＣ−ＺはビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂を表し、ＰＣ−ＣはビスフェノールＣ型ポリカーボネート樹脂を表し、ＰＣ−Ｃ／ＰＣ−ＺはビスフェノールＺ及びビスフェノールＣのモル比１：１の共重合ポリカーボネートを表す。

〔膜厚変化、及び画像の評価〕
実施例１〜３、及び比較例１〜３で得られた単層型電子写真感光体を、直流電圧を印加する帯電ローラを備えるプリンタ（ＦＳ−１３００Ｄ、京セラミタ株式会社製）に装着して、５万枚の印字テストを行った後に、感光層の膜厚変化、及び画像を評価した。膜厚変化、及び画像の評価結果を表１に示す。

実施例１及び２、並びに比較例１及び３で用いたビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂の降伏点歪みのデータより、ビスフェノールＺ型ポリカーボネートの粘度平均分子量と降伏点歪みとの関係をグラフにし、図４に示す。図４から粘度平均分子量の増加に伴い降伏点歪みが増加していることが分かる。従って、ポリカーボネート樹脂をバインダ樹脂に用いる場合、粘度平均分子量をコントロールすることにより、所望の降伏点歪みのバインダ樹脂、及び感光層を調製し得るといえる。

また、実施例１〜３、及び比較例１〜３のデータから、単層型電子写真感光体に関する降伏点歪みと膜厚変化との関係をグラフにし、図５に示す。図５より、感光層の降伏点歪みが５％を下回ることにより、膜厚変化の量が急激に増加することが分かり、バインダ樹脂の降伏点歪みが８％を下回ることにより、膜厚変化の量が急激に増加することが分かる。

実施例１〜３より、感光層の降伏点歪みが５〜２５％であるか、バインダ樹脂の降伏点歪みが８〜３０％である場合、単層型電子写真感光体は、膜厚変化も少なく耐摩耗性に優れ、単層型電子写真感光体へのトナー成分等の付着による画像不良も発生しにくいことが分かる。

感光層の降伏点歪みが５％未満であり、バインダ樹脂の降伏点歪みが８％未満である、比較例１及び２の単層型電子写真感光体は、単層型電子写真感光体の表面へのトナー成分等の付着による画像不良の発生は見られなかったが、膜厚変化が大きく耐摩耗性に劣った。

感光層の降伏点歪が２５％を超え、バインダ樹脂の降伏点歪みが３０％を超える比較例３の単層型電子写真感光体は、膜厚変化が小さく耐磨耗性には優れるものの、画像不良が発生した。この画像不良の発生は、単層型電子写真感光体の膜厚変化が極めて小さいため、感光層の表面に付着したトナー成分等が感光層表面の磨耗とともに除去されなかったことに起因すると思われる。

次いで、積層型電子写真感光体について試験した。
〔実施例４〕
（下引き層の形成）
アルミナとシリカとで表面処理した後、湿式分散によりメチルハイドロジェンポリシロキサンにより表面処理された酸化チタン（テイカ株式会社製、ＳＭＴ−Ａ（試作品）、数平均一次粒子径１０ｎｍ）２．８質量部と、共重合ポリアミド樹脂（ダイセル・デグサ株式会社製、ダイアミドＸ４６８５）１質量部とを、エタノール１０質量部、及びブタノール２質量部からなる溶媒を用いて、ビーズミルにより５時間分散処理して下引き層用塗布液を調製した。

得られた下引き層用塗布液、導電性基体上にディップコート法により下引き層用塗布液を塗布した。塗布液の塗布後、１００℃で３０分間処理し、導電性基体上に膜厚１．５μｍの下引き層を形成した。

（感光層の形成）
チタニルフタロシアニン（電荷発生剤）１質量部と、ポリビニルブチラール樹脂（バインダー樹脂、電気化学工業株式会社製、デンカブチラール＃６０００Ｃ）１質量部と、プロピレングリコールモノメチルエーテル４０質量部及びテトラヒドロフラン４０質量部からなる分散媒とを混合し、ビーズミルにより２時間分散処理して電荷発生層用塗布液を調製した。得られた電荷発生層用塗布液を、下引き層上にディップコート法により電荷発生層用塗布液を塗布した。塗布液の塗布後、５０℃で５分間処理し、膜厚０．３μｍの電荷発生層を形成した。

次いで、正孔輸送剤（ＨＴＭ−１）４０質量部、及び粘度平均分子量７５，０００のビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂１００質量部を、テトラヒドロフラン４３０質量部及びトルエン４３０質量部からなる溶媒に溶解して電荷輸送層用塗布液を調製した。

得られた電荷輸送層用塗布液を電荷発生層と同様の方法によって電荷発生層上に塗布した後、１３０℃で３０分間処理し、膜厚２０μｍの電荷輸送層を形成した。

〔実施例５、実施例６、比較例４、及び比較例５〕
バインダ樹脂を、表２に記載の樹脂に変えることの他は、実施例４と同様にして、積層型電子写真感光体を得た。

〔膜厚変化の評価〕
実施例４〜６、比較例４、及び比較例６で得られた積層型電子写真感光体を、負帯電反転現像プロセスを採用し、帯電ローラを備える市販のプリンタに装着して、３万枚の印字テストを行った後に、感光層の膜厚変化を評価した。膜厚変化の評価結果を表２に示す。負帯電反転現像プロセスを採用したプリンタ

また、実施例４〜６、比較例４、及び比較例６のデータから、積層型電子写真感光体に関する降伏点歪みと膜厚変化との関係をグラフにし、図６に示す。図６より、積層型電子写真感光体の最表層である感光層の降伏点歪みが５％を下回ることにより、膜厚変化の量が急激に増加することが分かり、バインダ樹脂の降伏点歪みが８％を下回ることにより、膜厚変化の量が急激に増加することが分かる。

実施例４〜６より、電荷発生層の降伏点歪みが５〜２５％であるか、バインダ樹脂の降伏点歪みが８〜３０％である場合、積層型電子写真感光体は、膜厚変化も少なく耐摩耗性に優れることが分かる。

感光層の降伏点歪みが５％未満であり、バインダ樹脂の降伏点歪みが８％未満である、比較例４及び５の積層型電子写真感光体は膜厚変化が大きく耐摩耗性に劣った。

１０ 積層型感光体
１０’ 下引き層を有する積層型感光体
１１ 導電性基体
１２ 電荷発生層
１３ 電荷輸送層
１４ 下引き層
２０ 単層型感光体
２０’ 下引き層を有する単層型感光体
２１ 感光層

Claims (3)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電するための接触帯電方式の帯電部と、
   帯電された前記像担持体の表面を露光して前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光部と、
   前記静電潜像をトナー像として現像するための現像部と、
   前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写するための転写部と、を備え、
   前記像担持体が、
   導電性基体上に感光層が形成されており、
   前記感光層が、
   １）少なくとも電荷発生剤を有する電荷発生層、少なくとも電荷輸送剤とバインダ樹脂とを含有する電荷輸送層が順次積層された感光層、又は
   ２）少なくとも電荷発生剤、電荷輸送剤、及びバインダ樹脂を単一の層に含有する感光層であり、
   前記電荷輸送剤が下式：
   

   

   で表される構造の正孔輸送剤を含み、
   前記感光層の最表層の降伏点歪みが５〜２５％である電子写真感光体であることを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記帯電部が、前記電子写真感光体の表面に接触して前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電ローラを備えることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記帯電部が、前記帯電ローラに直流電圧のみを印加することを特徴とする、請求項２記載の画像形成装置。

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