<電子写真感光体>
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に感光層を有して構成され、該感光層が、鎖状不飽和基を持つ化合物A1および該化合物A1のアルデヒド体B1を、所定割合にて含有する。
(鎖状不飽和基を持つ化合物A1)
鎖状不飽和基を持つ化合物A1は、下記一般式(1)または(4)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1)中、Ar1ないしAr6は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい芳香族基を表し、R1ないしR4は水素原子または置換基を有してもよい鎖状不飽和基を表し、n1は0ないし1の整数を表す。ただし、R1ないしR4の少なくとも一つは下記式(2)または下記式(3)で表される鎖状不飽和基である。)
Ar1ないしAr6は置換基を有してもよい芳香族基を表すが、好ましくは環の数が5以下のアリーレン基であり、より好ましくは環の数が3以下のアリーレンであり、更に好ましくはフェニレン基またはナフチレン基であって、更に好ましくはp−フェニレン基または1,4−ナフチレン基であり、特に好ましくはp−フェニレン基である。Ar1ないしAr6は、互いに異なっていても構わない。
電子写真感光体の感光層に求められる性能を阻害しない限り、Ar1ないしAr6が有していてもよい置換基に特に制限は無いが、置換基の炭素数が大きくなると式(1)で表される化合物が不安定になる可能性があるので、通常炭素数17以下の置換基が用いられ、炭素数16以下の置換基であることが好ましく、より好ましくは炭素数14以下の置換基であって、更に好ましくは炭素数10以下の置換基であって、特に好ましくは、炭素数6以下の置換基である。置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基が好ましく用いられる。中でも好ましくは炭素数10以下のアルキル基またはアリール基であり、より好ましくは炭素数6以下のアルキル基またはアリール基であり、更に好ましくは炭素数2以下のアルキル基であり、特にメチル基が好ましい。
R1ないしR4は、それぞれ独立に水素原子または置換基を有してもよい鎖状不飽和基を表すが、R1ないしR4の少なくとも一つは置換基を有してもよい鎖状不飽和基であり、好ましくはR1とR3が鎖状不飽和基で、且つR2とR4が水素原子である。
鎖状不飽和基としては、ビニル基を有する基、またはヒドラゾン基を有する基が好ましく、下記式(2)または式(3)で表される基がより好ましい。
式(2)中、R9ないしR13は、水素原子または置換基を有してもよい炭素数15以下の炭化水素であり、n3は、0または1である。式(3)中、R14ないしR18は、水素原子または置換基を有してもよい炭素数15以下の炭化水素である。
より好ましくは、R9ないしR18は、水素原子、置換基を有してもよい炭素数15以下のアルキル基、または置換基を有してもよい炭素数15以下のアリール基であるが、R11ないしR13、および、R16ないしR18は原子数の小さい基が好ましいため、水素原子または総炭素数3以下の置換基を有してもよいアルキル基であることが好ましく、特に好ましくは水素原子である。
また、R9ないしR10、および、R14ないしR15は、水素原子、置換基を有してもよい炭素数10以下のアルキル基、または置換基を有してもよい炭素数10以下のアリール基であることが好ましく、より好ましくは水素原子、置換基を有してもよい炭素数6以下のアルキル基、または置換基を有してもよい炭素数6以下アリール基であり、更に好ましくは水素原子または置換基を有してもよいフェニル基あって、特に好ましくはフェニル基である。また、R9ないしR10の少なくとも一方はフェニル基であることが好ましく、R14ないしR15の少なくとも一方はフェニル基であることが好ましい。
R9ないしR18が有してもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基が挙げられ、より好ましくは、アルキル基である。R9ないしR18が有してもよい置換基は、炭素数6以下であることが好ましく、より好ましくは炭素数2以下である。中でも、炭素数6以下のアルキル基が好ましく、特には炭素数2以下のアルキル基が好ましい。
n3は、0または1であり、1である場合は、R11は水素原子であることが好ましい。
R1ないしR4の結合位置としては、窒素原子の置換している炭素を1位とすると、偶数位の炭素に置換していることが好ましく、4位の炭素に置換していることがより好ましい。
(式(4)中、Ar7ないしAr11は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい芳香族基を表し、R5ないしR8は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を有してもよい鎖状不飽和基を表し、n2は3ないし5の整数を表す。ただし、R5ないしR8の少なくとも一つは上記式(2)または上記式(3)で表される鎖状不飽和基である。)
Ar7ないしAr11は置換基を有してもよい芳香族基を表すが、好ましくは環の数が5以下のアリーレン基であり、より好ましくは環の数が3以下のアリーレンであり、更に好ましくはフェニレン基またはナフチレン基であって、更に好ましくはp−フェニレン基または1,4−ナフチレン基であり、特に好ましくはp−フェニレン基である。Ar7ないしAr11は、互いに異なっていても構わない。
電子写真感光体の感光層に求められる性能を阻害しない限り、Ar7ないしAr11が有していてもよい置換基に特に制限は無いが、置換基の炭素数が大きくなると式(4)で表される化合物が不安定になる可能性があるので、通常炭素数17以下の置換基が用いられ、炭素数16以下の置換基であることが好ましく、より好ましくは炭素数14以下の置換基であって、更に好ましくは炭素数10以下の置換基であって、特に好ましくは、炭素数6以下の置換基である。置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基が好ましく用いられる。中でも好ましくは炭素数10以下のアルキル基またはアリール基であり、より好ましくは炭素数6以下のアルキル基またはアリール基であり、更に好ましくは炭素数2以下のアルキル基であり、特にメチル基が好ましい。
R5ないしR8は、それぞれ独立に水素原子または置換基を有してもよい鎖状不飽和基を表すが、R5ないしR8の少なくとも一つは置換基を有してもよい鎖状不飽和基であり、好ましくはR5とR7が鎖状不飽和基で、且つR6とR8が水素原子である。
鎖状不飽和基としては、ビニル基を有する基、またはヒドラゾン基を有する基が好ましく、上記式(2)または(3)で表される基がより好ましい。
(アルデヒド体B1)
アルデヒド体B1は、上記した鎖状不飽和基を持つ化合物A1の一部にアルデヒド基を導入したものである。
具体的には、化合物A1が式(1)で表される化合物である場合は、アルデヒド体B1は、式(1)で表される化合物において、式(2)または式(3)で表される鎖状不飽和基の少なくとも1つが、下記式(5)または(6)で表される基である化合物である。
また、化合物A1が式(4)で表される化合物である場合は、アルデヒド体B1は、式(4)で表される化合物において、式(2)または式(3)で表される鎖状不飽和基の少なくとも1つが、上記式(5)または(6)で表される基である化合物である。
上記した鎖状不飽和基を持つ化合物A1、および、該化合物のアルデヒド体B1について、その具体的構造の一例を以下に示す。これらの例示は、あくまで、これらの化合物を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の趣旨に反しない限り以下の構造に限定されるものではない。
(鎖状不飽和基を持つ化合物A1と該化合物A1のアルデヒド体B1との含有比)
本発明の1つの態様においては、鎖状不飽和基を持つ化合物A1と、該化合物A1のアルデヒド体B1とは、下記式(α)で表される式を満たす含有比で感光層に含有される。
0<アルデヒド体B1の質量/化合物A1の質量<0.01・・・(α)
このような比率で2つの化合物を感光層に含有させることによって、電子写真感光体に低い残留電位と耐光性を両立させることができる。「アルデヒド体B1の質量/化合物A1の質量」の値は、移動度を考えた場合、好ましくは0.008以下であり、より好ましくは0.006以下であり、トータルバランスを考えた場合、0.005以下が最も好ましい。下限は、相溶性を鑑みた場合、好ましくは0.0001以上であり、より好ましくは0.0003以上であり、トータルな電気特性、光疲労特性を鑑みた場合、さらに好ましくは0.0005以上である。
本発明の別の態様においては、上記式(α)で示される質量含有比の代わりに、高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCともいう。)や、マススペクトルによる測定値をそのまま利用することによって、感光層における化合物A1とアルデヒド体B1の適切な含有比率を決定することもできる。
HPLCによる測定値を利用する場合、本発明において、化合物A1とアルデヒド体B1とは、下記式(β)で表される式を満たす含有比で感光層に含有される。
0<高速液体クロマトグラフィー測定(検出光波長254nm)におけるアルデヒド体B1のピーク面積/高速液体クロマトグラフィー測定(検出光波長254nm)における化合物A1のピーク面積<0.01・・・(β)
なお、本発明において、「高速液体クロマトグラフィー測定(検出光波長254nm)における化合物A1(またはアルデヒド体B1)のピーク面積」とは、任意の量の感光層または感光層用塗布液をTHFに溶解させ、Set−Pac Gelフィルター(ウオーターズ社製)にて、顔料とバインダー成分を除去して調整したものを測定用試料とし、以下の条件で測定した値をいうものとする。通常、測定を3回行って、その平均をとった値を用いる。
UV検出器:GLサイエンス社製 UV702
ポンプ:GLサイエンス社製 PU610
移動相:アセトニトリル(HPLC用)
固定相:GLサイエンス社製 Inertsil(登録商標)ODS−3V 150mm
流量:1mL/min
カラム温度:40℃
また、マススペクトルによる測定値を利用する場合、本発明において、化合物A1とアルデヒド体B1とは、下記式(γ)で表される式を満たす含有比で感光層に含有される。
0<マススペクトル測定におけるアルデヒド体B1の分子イオンピーク強度/マススペクトル測定における化合物A1の分子イオンピーク強度<0.01・・・(γ)
なお、本発明において、「マススペクトル測定における化合物A1(またはアルデヒド体B1)の分子イオンピーク強度」とは、感光層を溶剤で溶出させた溶液または感光体用塗布液を、溶剤を使用して樹脂を再沈させた上澄み液としたものを測定用試料とし、測定装置プローブのフィラメントに塗布して、以下の条件でマススペクトル測定を行い、得られたマススペクトルにおいて、化合物A1またはアルデヒド体B1で示される化合物の、分子イオンに相当するm/z値における、イオンクロマトから得られるピーク強度である。通常、5回測定を繰り返し、その平均をとった値を用いる。
測定装置:日本電子 JMS−600H 質量分析計
イオン化モード:DEI(+)
昇温条件:0〜0.90A(1A/min)
加速電圧:3.0KV
スキャン法:MF−Linear
スキャン質量範囲:30〜800
全質量範囲スキャン時間:2秒
式(β)における、(高速液体クロマトグラフィー測定(検出光波長254nm)におけるアルデヒド体B1のピーク面積/高速液体クロマトグラフィー測定(検出光波長254nm)における化合物A1のピーク面積)、および、式(γ)における、(マススペクトル測定におけるアルデヒド体B1の分子イオンピーク強度/マススペクトル測定における化合物A1の分子イオンピーク強度)の好ましい値は、式(α)における(アルデヒド体B1の質量/化合物A1の質量)の値と同様である。すなわち、移動度を考えた場合、好ましくは0.008以下であり、より好ましくは0.006以下であり、トータルバランスを考えた場合、0.005以下が最も好ましい。下限は、相溶性を鑑みた場合、好ましくは0.0001以上であり、より好ましくは0.0003以上であり、トータルな電気特性、光疲労特性を鑑みた場合、好ましくは0.0005以上であり、更に好ましくは0.001以上である。
鎖状不飽和基を持つ化合物A1とそのアルデヒド体B1は、塗布液調整時にそれぞれに製造したものを任意の割合で添加して混合物とする方法以外にも、調液条件や塗布・乾燥条件を選ぶことで、化合物A1の一部をアルデヒド体B1に酸化分解して混合物とすることもできる。
(化合物A1およびアルデヒド体B1の製造方法)
化合物A1およびアルデヒド体B1の製造法としては様々な手法が考えられるが、例えば一般式(1)または一般式(4)で表される化合物A1は、以下のスキームで示される手法により製造することができる。
まず、基幹骨格である{N−(Ar)3}ユニットを、ホルミル化してアルデヒド体B1であるビスアルデヒド体を得ることができる。ホルミル化の手法としては、求電子反応が好ましく、オキシ塩化リンとDMFとを用いたVilsmeier反応等で合成することができる。この際に、ZnCl2やAlCl3等のルイス酸を併用してもよい。反応温度は60℃以上80℃以下が好ましく、65℃以上75℃以下がより好ましい。
ここで得られたビスホルミル(ビスアルデヒド)体は、wittig反応等の公知の手法によって二重結合が付与され、一般式(1)または(4)で表される化合物A1となる。この反応時に、温度や時間の反応条件を選択すると、アルデヒド体B1であるモノアルデヒド体を主成分として得ることが可能である。
アルデヒド体B1は、上述のようにビスアルデヒド体でもモノアルデヒド体でもどちらでもよいが、電気的特性を考慮すると、モノアルデヒド体を含有させた場合の方が露光時の残留電位が小さく、より性能のよい感光体を得られることが多い。
塗布液での化合物A1からアルデヒド体B1への酸化分解方法としては、ごく微量の過酸化物等を塗布液に添加して塗膜を形成し、加熱乾燥させる方法や、塗布液を45℃〜50℃のチャンバーに数日放置した後に塗布・加熱乾燥する方法などがある。この現象の要因は解明されていないが、添加した微量の過酸化物や、塗布液中で加温等により発生した塗布溶剤由来の微量の過酸化物前駆体因子が、塗膜乾燥中の高温条件下において電荷輸送物質に作用し、分解を起こさせると想定できる。
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に、鎖状不飽和基を持つ化合物A1および該化合物A1のアルデヒド体B1を含有する感光層を設けたものであれば、その構造は特に制限されない。以下に、本発明にかかる電子写真感光体、ならびに、該感光体を用いた画像形成装置および電子写真感光体カートリッジの具体的な構成例について、詳細に説明する。
(導電性支持体)
導電性支持体について特に制限はないが、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の金属材料や、金属、カーボン、酸化スズなどの導電性粉体を添加して導電性を付与した樹脂材料や、アルミニウム、ニッケル、ITO(酸化インジウム酸化スズ)等の導電性材料をその表面に蒸着又は塗布した樹脂、ガラス、紙等が主として使用される。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。導電性支持体の形態としては、ドラム状、シート状、ベルト状などのものが用いられる。更には、金属材料の導電性支持体の上に、導電性・表面性などの制御や欠陥被覆のために、適当な抵抗値を有する導電性材料を塗布したものを用いてもよい。
また、導電性支持体としてアルミニウム合金等の金属材料を用いた場合、陽極酸化被膜を施してから用いてもよい。陽極酸化被膜を施した場合には、公知の方法により封孔処理を施すのが望ましい。
支持体表面は、平滑であってもよいし、特別な切削方法を用いたり、研磨処理を施したりすることにより、粗面化されていてもよい。また、支持体を構成する材料に適当な粒径の粒子を混合することによって、粗面化されたものでもよい。また、安価化のためには、切削処理を施さず、引き抜き管をそのまま使用することも可能である。
(下引き層)
導電性支持体と後述する感光層との間には、接着性・ブロッキング性等の改善のため、下引き層を設けてもよい。下引き層としては、樹脂、樹脂に金属酸化物等の粒子を分散したものなどが用いられる。また、下引き層は、単一層であっても、複数層であってもよい。
下引き層に用いる金属酸化物粒子の例としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の1種の金属元素を含む金属酸化物粒子、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の複数の金属元素を含む金属酸化物粒子などが挙げられる。これらは一種類の粒子を単独で用いてもよいし、複数の種類の粒子を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。これらの金属酸化物粒子の中では、酸化チタンおよび酸化アルミニウムが好ましく、特に酸化チタンが好ましい。酸化チタン粒子は、その表面に、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素等の無機物、又はステアリン酸、ポリオール、シリコーン等の有機物による処理を施されていてもよい。酸化チタン粒子の結晶型としては、ルチル、アナターゼ、ブルッカイト、アモルファスのいずれも用いることができる。なお、酸化チタン粒子は、その結晶型が1種類のみであってもよく、2種以上の結晶型が任意の組み合わせおよび比率で含まれていてもよい。
また、金属酸化物粒子の粒径としては種々のものが利用できるが、中でも下引き層の原料であるバインダー樹脂等の特性および液の安定性の面から、SEM写真により観察される任意の10個の粒子の最大径の平均値を平均一次粒径として、平均一次粒径が通常10nm以上、また、通常100nm以下、好ましくは50nm以下のものが望ましい。
下引き層は、金属酸化物粒子をバインダー樹脂に分散した形で形成するのが望ましい。下引き層に用いられるバインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ニトロセルロース等のセルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、カゼイン、ゼラチン、ポリグルタミン酸、澱粉、スターチアセテート、アミノ澱粉、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物等の有機ジルコニウム化合物、チタニルキレート化合物、チタニルアルコキシド化合物等の有機チタニル化合物、シランカップリング剤などの公知のバインダー樹脂が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、あるいは2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。また、硬化剤とともに硬化した形で使用してもよい。中でも、アルコール可溶性の共重合ポリアミド、変性ポリアミド等は、良好な分散性および塗布性を示すことから好ましい。
下引き層に用いられるバインダー樹脂に対する金属酸化物粒子の使用比率は任意に選ぶことが可能であるが、塗布液の安定性、塗布性の観点からは、通常はバインダー樹脂100質量部に対して、10質量部以上500質量部以下の範囲で使用することが好ましい。
下引き層の膜厚も任意に選ぶことができるが、電子写真感光体の電気特性、強露光特性、画像特性、繰り返し特性、および製造時の塗布性を向上させる観点からは、通常は0.01μm以上、好ましくは0.1μm以上、また、通常50μm以下、好ましくは30μm以下が望ましい。
なお、下引き層には、公知の酸化防止剤等を混合してもよく、画像欠陥防止などを目的として、顔料粒子、樹脂粒子等を含有させてもよい。
(感光層)
感光層は、上述の導電性支持体上に(前述の下引き層を設けた場合は下引き層上に)形成される。電子写真感光体の感光層の形式としては、電荷発生物質と電荷輸送物質とが同一層に存在し、バインダー樹脂中に分散された単層構造のもの(以下適宜、「単層型感光層」という。)と、電荷発生物質がバインダー樹脂中に分散された電荷発生層および電荷輸送物質がバインダー樹脂中に分散された電荷輸送層を含む、二層以上の層からなる積層構造のもの(以下適宜、「積層型感光層」という。)とが挙げられるが、本発明においては、いずれの形式を用いることもできる。
また、積層型感光層としては、導電性支持体側から電荷発生層、電荷輸送層をこの順に積層して設ける順積層型感光層と、逆に電荷輸送層、電荷発生層の順に積層して設ける逆積層型感光層とがあるが、いずれを採用することもできる。
本発明における感光層としては、電荷発生層と、電荷輸送層とが積層された積層型の感光層が好ましく、特に、電荷輸送層が鎖状不飽和基を持つ化合物A1および該化合物A1のアルデヒド体B1を含有していることが好ましい。また、積層型の感光層の中では、バランスの取れた光導電性を発揮できる順積層型感光層が特に好ましい。
(積層型感光層)
・電荷発生層
積層型感光層の電荷発生層は、電荷発生物質を含有するとともに、通常はバインダー樹脂と、必要に応じて使用されるその他の成分とを含有する。このような電荷発生層は、例えば、電荷発生物質およびバインダー樹脂を溶媒又は分散媒に溶解又は分散して塗布液を作製し、これを順積層型感光層の場合には導電性支持体上に(下引き層を設ける場合は下引き層上に)、また、逆積層型感光層の場合には電荷輸送層上に塗布、乾燥して得ることができる。
電荷発生物質としては、セレンおよびその合金、硫化カドミウム等の無機系光導電材料と、有機顔料等の有機系光導電材料とが挙げられるが、有機系光導電材料の方が好ましく、特に有機顔料が好ましい。有機顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、スクアレン(スクアリリウム)顔料、キナクリドン顔料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、アントアントロン顔料、ベンズイミダゾール顔料等が挙げられる。これらの中でも、波長500nm〜900nmの広範な領域で高い感度を有するという点で、特にフタロシアニン顔料又はアゾ顔料が好ましい。
電荷発生物質としてフタロシアニン顔料を使用する場合、具体的には無金属フタロシアニン、銅、インジウム、ガリウム、スズ、チタン、亜鉛、バナジウム、シリコン、ゲルマニウム、アルミニウムなどの金属又はその酸化物、ハロゲン化物、水酸化物、アルコキシドなどの配位したフタロシアニン類の各種結晶型が使用される。特に、感度の高い結晶型であるX型、τ型無金属フタロシアニン、A型(別称β型)、B型(別称α型)、D型(別称Y型)等のチタニルフタロシアニン(別称:オキシチタニウムフタロシアニン)、バナジルフタロシアニン、クロロインジウムフタロシアニン、II型等のクロロガリウムフタロシアニン、V型等のヒドロキシガリウムフタロシアニン、G型、I型等のμ−オキソ−ガリウムフタロシアニン二量体、II型等のμ−オキソ−アルミニウムフタロシアニン二量体が好適である。
また、フタロシアニン類の中でも、CuKα特性X線に対するX線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)が、27.3°に主たる回折ピークを示すオキシチタニウムフタロシアニン、9.3°,10.6°および26.3°に主たる回折ピークを示すオキシチタニウムフタロシアニン、9.2°,14.1°,15.3°,19.7°,27.1°に主たる回折ピークを有するジヒドロキシシリコンフタロシアニン、8.5°,12.2°,13.8°,16.9°,22.4°,28.4°および30.1°に主たる回折ピークを示すジクロロスズフタロシアニン、7.5°,9.9°,12.5°,16.3°,18.6°,25.1°および28.3°に主たる回折ピークを示すヒドロキシカリウムフタロシアニン、ならびに、7.4°,16.6°,25.5°および28.3°に回折ピークを示すクロロガリウムフタロシアニンが好ましい。これらの中でも、27.3°に主たる回折ピークを示すオキシチタニウムフタロシアニンが特に好ましく、この場合、9.5°,24.1°および27.3°に主たる回折ピークを示すオキシチタニウムフタロシアニンがとりわけ好ましい。なお、ブラッグ角は、2θ±0.2°で示されるとおり、±0.2°の誤差を有する。このため、例えば、「ブラッグ角(2θ±0.2°)27.3°」という場合は、27.1°〜27.5°の範囲を意味している。この誤差範囲は、他の角度においても同様である。
更に、電子写真感光体の電気特性の点からは、塩素分(元素)の総含量が、0.6質量%以下であるフタロシアニンを用いることが好ましい。通常、フタロシアニンが有する塩素分の量は、フタロシアニン化合物の結晶(粉末)を元素分析することによって測定することができる。
フタロシアニン化合物としては、いずれか1種の化合物を単独で用いてもよいし、複数種の化合物の混合又は混晶状態のものを用いてもよい。ここでのフタロシアニン化合物ないしは結晶状態における混合状態としては、それぞれの構成要素を後から混合したものを用いてもよいし、合成、顔料化、結晶化等のフタロシアニン化合物の製造・処理工程において混合状態を生じさせたものでもよい。このような処理としては、酸ペースト処理・磨砕処理・溶剤処理等が知られている。混晶状態を生じさせるためには、特開平10−48859号公報記載のように、2種類の結晶を混合後に機械的に磨砕、不定形化した後に、溶剤処理によって特定の結晶状態に変換する方法が挙げられる。
また、電荷発生物質としてアゾ顔料を使用する場合には、各種ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料が好適に用いられる。好ましいアゾ顔料の例を下記に示す。
電荷発生物質として、上記例示の有機顔料を用いる場合には、1種を単独で用いてもよいし、2種類以上の顔料を混合して用いてもよい。この場合、可視域と近赤域の異なるスペクトル領域で分光感度特性を有する2種類以上の電荷発生物質を組み合わせて用いることが好ましく、中でもジスアゾ顔料又はトリスアゾ顔料と、フタロシアニン顔料とを組み合わせて用いることがより好ましい。
電荷発生層は、上述の電荷発生物質を単独で用いて蒸着膜等に形成してもよいが、通常は電荷発生物質をバインダー樹脂で結着した形で使用する。特に、電荷発生物質として有機顔料を使用する場合、これらの有機顔料の微粒子をバインダー樹脂で結着した形で使用することが好ましい。使用するバインダー樹脂に制限はなく、任意の樹脂を用いることができる。その具体例としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールや、アセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、変性エーテル系ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、カゼインや、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ヒドロキシ変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、カルボキシル変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体等の塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アルキッド樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の絶縁性樹脂や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルペリレン等の有機光導電性ポリマーなどを挙げることができる。また、例えば、ポリビニルアセテート、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルプロピオナールや、セルロースエステル、セルロースエーテル、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビニルアルコール、エチルビニルエーテル等のビニル化合物の重合体および共重合体、ポリアミド、ケイ素樹脂等も挙げられる。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。
電荷発生層において、バインダー樹脂と電荷発生物質との配合比(質量比)は、バインダー樹脂100質量部に対して電荷発生物質が通常1質量部以上、好ましくは10質量部以上、より好ましくは30質量部以上であり、また、通常2000質量部以下、好ましくは1000質量部以下、より好ましくは500質量部以下の範囲である。電荷発生物質の比率が高過ぎると、電荷発生物質の凝集等により塗布液の安定性が低下するおそれがある一方、電荷発生物質の比率が低過ぎると、感光体としての感度の低下を招くおそれがある。
電荷発生層の膜厚は、通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.15μm以上であり、また、通常10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは2μm以下、更に好ましくは0.8μm以下の範囲である。
電荷発生物質を分散媒中に分散させる方法としては、ボールミル分散法、アトライター分散法、サンドミル分散法、遊星ミル分散法、ロールミル分散法、超音波分散法等の公知の分散方法を任意に用いることができる。なお、分散時には、電荷発生物質の粒子を通常1μm以下、好ましくは0.5μm以下、より好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.15μm以下の粒子サイズに微細化することが有効である。
・電荷輸送層
積層型感光体の電荷輸送層は、電荷輸送物質を含有するとともに、通常はバインダー樹脂と、必要に応じて使用されるその他の成分とを含有する。このような電荷輸送層は、具体的には、例えば、電荷輸送物質等とバインダー樹脂とを溶媒又は分散媒に溶解又は分散して塗布液を作製し、これを順積層型感光層の場合には電荷発生層上に、また、逆積層型感光層の場合には導電性支持体上に(下引き層を設ける場合は下引き層上に)塗布、乾燥して得ることができる。
本発明においては、電荷輸送物質として、上述した鎖状不飽和基を持つ化合物A1および該化合物A1のアルデヒド体B1が用いられる。これらの化合物は、それぞれ1種の化合物A1とそのアルデヒド体B1を単独で用いてもよく、また、複数種のものを任意の組み合わせおよび比率で用いてもよい。更に、化合物A1およびそのアルデヒド体B1に加えて、公知の他の電荷輸送物質を併用してもよい。
化合物A1およびそのアルデヒド体B1と、他の電荷輸送物質とを組み合わせて用いる場合、その比率は特に制限されないが、化合物A1および他の電荷輸送物質の総量に対する化合物A1の質量比率が、50質量%以上であることが好ましい。
他の電荷輸送物質を併用する場合、その種類は特に制限されないが、例としては、2,4,7−トリニトロフルオレノン等の芳香族ニトロ化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、ジフェノキノン等のキノン化合物などの電子吸引性物質、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体等の複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン誘導体、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、エナミン誘導体およびこれらの化合物の複数種が結合したもの、あるいは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の電子供与性物質等が挙げられる。これらの中でも、カルバゾール誘導体、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、エナミン誘導体、およびこれらの化合物の複数種が結合したものが好ましい。なお、これらの他の電荷輸送物質も、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
電荷輸送層に用いられるバインダー樹脂としては、その種類に制限はなく、公知の樹脂を任意に用いることができるが、例えば、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、ビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、部分変性ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチルビニルエーテル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のビニル化合物の重合体および共重合体、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロースエステル樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。なお、これらは適当な硬化剤を用いて熱、光等により架橋させて用いることもできる。また、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。
本発明の感光層において、特に好ましく使用されるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、および、ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂は、一般的に、ジオール成分の部分構造を有する。これらの構造を形成するジオール成分としては、ビスフェノール残基、ビフェノール残基などが挙げられ、その具体例としては、ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)メタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス−(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス−(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス−(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)エタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)プロパン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)エタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−3,6−ジメチルフェニル)エタン、ビス−(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)メタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)エタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)プロパン、ビス−(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)フェニルメタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)フェニルエタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)シクロヘキサン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルプロパン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ジベンジルメタン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビス−[フェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビスメチレン]ビス−[フェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビス−[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビスメチレン]ビス−[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビスメチレン]ビス−[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビス−[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビス−[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)吉草酸ステアリルエステル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、フェノールフタルレイン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルビニリデン)]ビスフェノール、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルビニリデン)]ビス[2−メチルフェノール]、(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)メタン、(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)メタン、1,1−(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、等のビスフェノール成分、4,4’−ビフェノール、2,4’−ビフェノール、3,3'−ジメチル−4,4'’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’−ジメチル−2,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’−ジ−(t−ブチル)−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’,5,5’−テトラ−(t−ブチル)−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル等のビフェノール成分などが挙げられる。
これらの中で好ましい化合物としては、ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)メタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−ヒドロキシフェニル(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−(2−ヒドロキシフェニル)(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノール成分が挙げられる。
以下に、好適に用いることのできるポリカーボネート樹脂のジオール成分(ビスフェノール、ビフェノール等)を例示する。
特に、本発明の効果を最大限に発揮するためには、以下構造を有するジオール成分であることが好ましい。
また、機械特性向上のためには、ポリアリレートを使用することが好ましく、この場合は、ジオール成分として以下構造を用いるのが好ましい。
また、酸成分としては、以下構造を用いることが好ましい。
特に好ましい酸成分は、以下である。
また、これらのジカルボン酸成分、ジオール成分を複数種組み合わせて用いることも可能である。
バインダー樹脂の分子量は、低すぎると機械的強度が不足し、逆に分子量が高すぎると感光層形成のための塗布液の粘度が高すぎて生産性が低下するといった不具合が生じるため、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂の場合、粘度平均分子量で10,000以上、好ましくは20,000以上で、100,000以下、より好ましくは70,000以下の範囲で用いられる。
バインダー樹脂と電荷輸送物質との割合は任意であるが、通常、バインダー樹脂100質量部に対して電荷輸送物質が20質量部以上の比率で混合される。中でも、残留電位低減の観点からは30質量部以上が好ましく、更には、繰り返し使用した際の安定性や電荷移動度の観点から40質量部以上がより好ましい。一方、感光層の熱安定性の観点から、電荷輸送物質を通常は150質量部以下の比率で使用する。中でも、電荷輸送物質とバインダー樹脂との相溶性の観点から120質量部以下が好ましく、耐刷性の観点から100質量部以下がより好ましく、耐傷性の観点から80質量部以下が特に好ましい。なお、複数種の電荷輸送物質を併用する場合には、それらの電荷輸送物質の合計が上記範囲内になるようにする。
また、電荷輸送層には、電子吸引性化合物を含有させてもよい。電子吸引性化合物としては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができるが、例えば、クロラニル、2,3−ジクロロ−1,4−ナフトキノン、1−ニトロアントラキノン、1−クロロ−5−ニトロアントラキノン、2−クロロアントラキノン、フェナントレンキノン等のキノン類;4−ニトロベンズアルデヒド等のアルデヒド類;9−ベンゾイルアントラセン、インダンジオン、3,5−ジニトロベンゾフェノン、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロフルオレノン、3,3’,5,5’−テトラニトロベンゾフェノン等のケトン類;無水フタル酸、4−クロロナフタル酸無水物等の酸無水物;テトラシアノエチレン、テレフタラルマロノニトリル、9−アントリルメチリデンマロノニトリル、4−ニトロベンザルマロノニトリル、4−(p−ニトロベンゾイルオキシ)ベンザルマロノニトリル等のシアノ化合物;3−ベンザルフタリド、3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)フタリド、3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)−4,5,6,7−テトラクロロフタリド等のフタリド類等が挙げられる。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。
電荷輸送層の膜厚は特に制限されないが、長寿命、画像安定性の観点、更には高解像度の観点から、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常50μm以下、好ましくは45μm以下、更には30μm以下の範囲とする。
(単層型感光層)
単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質に加えて、積層型感光体の電荷輸送層と同様に、膜強度確保のためにバインダー樹脂を使用して形成する。具体的には、電荷発生物質と電荷輸送物質と各種バインダー樹脂とを溶剤に溶解又は分散して塗布液を作製し、導電性支持体上(下引き層を設ける場合は下引き層上)に塗布、乾燥して得ることができる。
電荷輸送物質およびバインダー樹脂の種類ならびにこれらの使用比率は、積層型感光体の電荷輸送層について説明したものと同様である。単層型感光層においては、これらの電荷輸送物質およびバインダー樹脂からなる電荷輸送媒体中に、更に電荷発生物質が分散される。
電荷発生物質としては、積層型感光体の電荷発生層について説明したものと同様のものが使用できる。ただし、単層型感光体の感光層の場合、電荷発生物質の粒子径を十分に小さくする必要がある。具体的には、通常1μm以下、好ましくは0.5μm以下の範囲とする。
単層型感光層内に分散される電荷発生物質の量は、少なすぎると十分な感度が得られない一方で、多過ぎると帯電性の低下、感度の低下などの弊害があることから、単層型感光層全体に対して通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは20質量%以下の範囲で使用される。
また、単層型感光層におけるバインダー樹脂と電荷発生物質との使用比率は、バインダー樹脂100質量部に対して電荷発生物質が通常0.1質量部以上、好ましくは1質量部以上、また、通常30質量部以下、好ましくは10質量部以下の範囲とする。
単層型感光層の膜厚は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下の範囲である。
なお、積層型感光体、単層型感光体ともに、感光層又はそれを構成する各層には、成膜性、可撓性、塗布性、耐汚染性、耐ガス性、耐光性などを向上させる目的で、周知の酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、電子吸引性化合物、レベリング剤、可視光遮光剤などの添加物を含有させてもよい。
電荷輸送層に使用される添加剤の例としては、成膜性、可撓性、機械的強度を向上させるために使用される可塑剤や架橋剤、酸化防止剤、安定剤、増感剤、塗布性を改善するための各種レベリング剤、分散補助剤などの添加剤が挙げられる。可塑剤としては、例えばフタル酸エステル、リン酸エステル、エポキシ化合物、塩素化パラフィン、塩素化脂肪酸エステル、メチルナフタレンなどの芳香族化合物などが挙げられ、レベリング剤としては、例えばシリコーンオイル、フッ素系オイル等が挙げられる。
(その他の機能層)
積層型感光体、単層型感光体ともに、上記手順により形成された感光層を最上層、すなわち表面層としてもよいが、その上に更に別の層を設け、これを表面層としてもよい。例えば、感光層の損耗を防止したり、帯電器等から発生する放電生成物等による感光層の劣化を防止・軽減したりする目的で、保護層を設けてもよい。
保護層は、導電性材料を適当なバインダー樹脂中に含有させて形成するか、特開平9−190004号公報に記載のトリフェニルアミン骨格等の電荷輸送能を有する化合物を用いた共重合体を用いることができる。
保護層に用いる導電性材料としては、TPD(N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(m−トリル)ベンジジン)等の芳香族アミノ化合物、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン、酸化アルミ、酸化亜鉛等の金属酸化物などを用いることが可能であるが、これに限定されるものではない。
保護層に用いるバインダー樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、シロキサン樹脂等の公知の樹脂を用いることができ、また、特開平9−190004号公報に記載のようなトリフェニルアミン骨格等の電荷輸送能を有する骨格と上記樹脂の共重合体を用いることもできる。
保護層の電気抵抗は、通常109Ω・cm以上、1014Ω・cm以下の範囲とする。電気抵抗が前記範囲より高くなると、残留電位が上昇しカブリの多い画像となってしまう一方、前記範囲より低くなると、画像のボケ、解像度の低下が生じてしまう。また、保護層は像露光の際に照射される光の透過を実質上妨げないように構成されなければならない。
また、感光体表面の摩擦抵抗や、摩耗を低減、トナーの感光体から転写ベルト、紙への転写効率を高める等の目的で、表面層にフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン樹脂等、又はこれらの樹脂からなる粒子や無機化合物の粒子を、表面層に含有させてもよい。あるいは、これらの樹脂や粒子を含む層を新たに表面層として形成してもよい。
<電子写真感光体の形成方法>
感光体を構成する上述した各層は、含有させる物質を溶媒又は分散媒に溶解又は分散させて得られた塗布液を、公知の手法を用いて、順次塗布・乾燥工程を繰り返して積層することによって形成される。
塗布液の調製に用いられる溶媒又は分散媒に特に制限はないが、各層の目的や選択した溶媒・分散媒の性質を考慮して、塗布液の固形分濃度や粘度等の物性が所望の範囲となるように適宜調整するのが好ましい。
例えば、単層型感光層、および、積層型感光層の電荷輸送層の場合には、塗布液の固形分濃度を通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、また、通常40質量%以下、好ましくは35質量%以下の範囲とする。また、塗布液の粘度を通常10mPa・s以上、好ましくは50mPa・s以上、また、通常500mPa・s以下、好ましくは400mPa・s以下の範囲とする。
また、積層型感光層の電荷発生層の場合には、塗布液の固形分濃度は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、また、通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下の範囲とする。また、塗布液の粘度は、通常0.01mPa・s以上、好ましくは0.1mPa・s以上、また、通常20mPa・s以下、好ましくは10mPa・s以下の範囲とする。
塗布液の調製に用いられる溶媒又は分散媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、2−メトキシエタノール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類、ギ酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、テトラクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、トリクロロエチレン等の塩素化炭化水素類、n−ブチルアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン等の含窒素化合物類、アセトニトリル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤類等が挙げられる。また、これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の組み合わせおよび種類で併用してもよい。
塗布液の塗布方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピナーコーティング法、ビードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラーコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等が挙げられるが、他の公知のコーティング法を用いることも可能である。
塗布液の乾燥は、室温における指触乾燥後、通常30℃以上、200℃以下の温度範囲で、1分から2時間の間、静止又は送風下で加熱乾燥させることが好ましい。また、加熱温度は一定であってもよく、乾燥時に温度を変更させながら加熱を行ってもよい。
<画像形成装置および電子写真感光体カートリッジ>
次に、本発明の電子写真感光体を用いた画像形成装置(本発明の画像形成装置)の実施の形態について、装置の要部構成を示す図1を用いて説明する。ただし、実施の形態は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
図1に示すように、画像形成装置は、電子写真感光体1、帯電装置2、露光装置3および現像装置4を備えて構成され、更に、必要に応じて転写装置5、クリーニング装置6および定着装置7が設けられる。
電子写真感光体1は、上述した本発明の電子写真感光体であれば特に制限はないが、図1ではその一例として、円筒状の導電性支持体の表面に感光層を形成したドラム状の感光体を示している。この電子写真感光体1の外周面に沿って、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5およびクリーニング装置6がそれぞれ配置されている。
帯電装置2は、電子写真感光体1を帯電させるもので、電子写真感光体1の表面を所定電位に均一帯電させる。帯電装置としては、コロトロンやスコロトロン等のコロナ帯電装置、電圧印加された直接帯電部材を感光体表面に接触させて帯電させる直接帯電装置(接触型帯電装置)帯電ブラシ等の接触型帯電装置などがよく用いられる。直接帯電手段の例としては、帯電ローラ、帯電ブラシ等の接触帯電器などが挙げられる。なお、図1では、帯電装置2の一例としてローラ型の帯電装置(帯電ローラ)を示している。直接帯電手段として、気中放電を伴う帯電、あるいは気中放電を伴わない注入帯電いずれも可能である。また、帯電時に印可する電圧としては、直流電圧だけの場合、および直流に交流を重畳させて用いることもできる。
露光装置3は、電子写真感光体1に露光を行って電子写真感光体1の感光面に静電潜像を形成することができるものであれば、その種類に特に制限はない。具体例としては、ハロゲンランプ、蛍光灯、半導体レーザーやHe−Neレーザー等のレーザー、LEDなどが挙げられる。また、感光体内部露光方式によって露光を行うようにしてもよい。露光を行う際の光は任意であるが、例えば波長が780nmの単色光、波長600nm〜700nmのやや短波長寄りの単色光、波長380nm〜500nmの短波長の単色光などで露光を行えばよい。ただし、600nm未満の短い波長の光では、アゾベンゼン誘導体による吸収のために十分な光書き込みができないケースがあるため、600nm〜850nmの単色光で露光することが好ましい。
現像装置4は、その種類に特に制限はなく、カスケード現像、一成分絶縁トナー現像、一成分導電トナー現像、二成分磁気ブラシ現像などの乾式現像方式や、湿式現像方式などの任意の装置を用いることができる。図1では、現像装置4は、現像槽41、アジテータ42、供給ローラ43、現像ローラ44、および、規制部材45からなり、現像槽41の内部にトナーTを貯留している構成となっている。また、必要に応じ、トナーTを補給する補給装置(図示せず)を現像装置4に付帯させてもよい。この補給装置は、ボトル、カートリッジなどの容器からトナーTを補給することが可能に構成される。
供給ローラ43は、導電性スポンジ等から形成される。現像ローラ44は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルなどの金属ロール、又はこうした金属ロールにシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などを被覆した樹脂ロールなどからなる。この現像ローラ44の表面には、必要に応じて、平滑加工や粗面加工を加えてもよい。
現像ローラ44は、電子写真感光体1と供給ローラ43との間に配置され、電子写真感光体1および供給ローラ43に各々当接している。供給ローラ43および現像ローラ44は、回転駆動機構(図示せず)によって回転される。供給ローラ43は、貯留されているトナーTを担持して、現像ローラ44に供給する。現像ローラ44は、供給ローラ43によって供給されるトナーTを担持して、電子写真感光体1の表面に接触させる。
規制部材45は、シリコーン樹脂やウレタン樹脂などの樹脂ブレード、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮、リン青銅などの金属ブレード、又はこうした金属ブレードに樹脂を被覆したブレード等により形成されている。この規制部材45は、現像ローラ44に当接し、ばね等によって現像ローラ44側に所定の力で押圧(一般的なブレード線圧は5g/cm〜500g/cm)される。必要に応じて、この規制部材45に、トナーTとの摩擦帯電によりトナーTに帯電を付与する機能を具備させてもよい。
アジテータ42は、回転駆動機構によってそれぞれ回転されており、トナーTを撹拌するとともに、トナーTを供給ローラ43側に搬送する。アジテータ42は、羽根形状、大きさ等を違えて複数設けてもよい。
トナーTの種類は任意であり、粉砕トナーの他、懸濁造粒、懸濁重合、乳化重合凝集法等によって製造したケミカルトナーを用いることもできる。ケミカルトナーの場合には、4μm〜8μm程度の小粒径のものが用いられ、球形に近いものから、ポテト状、ラグビーボール状等の球形から外れたものまで、様々な形状のものを使用することができる。特に重合トナーは、帯電均一性、転写性に優れており、高画質化のために好適に用いられる。
転写装置5は、その種類に特に制限はなく、コロナ転写、ローラ転写、ベルト転写などの静電転写法、圧力転写法、粘着転写法など、任意の方式を用いた装置を使用することができる。ここでは、転写装置5が電子写真感光体1に対向して配置された転写チャージャー、転写ローラ、転写ベルト等から構成されるものとする。この転写装置5は、トナーTの帯電電位とは逆極性で所定電圧値(転写電圧)を印加し、電子写真感光体1に形成されたトナー像を記録紙(用紙、媒体)Pに転写するものである。
クリーニング装置6について特に制限はなく、ブラシクリーナー、磁気ブラシクリーナー、静電ブラシクリーナー、磁気ローラクリーナー、ブレードクリーナーなど、任意のクリーニング装置を用いることができる。クリーニング装置6は、感光体1に付着している残留トナーをクリーニング部材で掻き落とし、残留トナーを回収するものである。ただし、感光体表面に残留するトナーが少ないか、ほとんどない場合には、クリーニング装置6はなくても構わない。
定着装置7は、上部定着部材(定着ローラ)71および下部定着部材(定着ローラ)72から構成され、定着部材71又は72の内部には加熱装置73が備えられている。なお、図1では、上部定着部材71の内部に加熱装置73が備えられた例を示す。上部および下部の各定着部材71、72としては、ステンレス、アルミニウムなどの金属素管にシリコーンゴムを被覆した定着ロール、更にテフロン(登録商標)樹脂で被覆した定着ロール、定着シートなどの公知の熱定着部材を使用することができる。更に、各定着部材71、72は、離型性を向上させるためにシリコーンオイル等の離型剤を供給する構成としてもよく、バネ等により互いに強制的に圧力を加える構成としてもよい。
記録紙P上に転写されたトナーは、所定温度に加熱された上部定着部材71と下部定着部材72との間を通過する際、トナーが溶融状態まで熱加熱され、通過後冷却されて記録紙P上にトナーが定着される。
なお、定着装置についてもその種類に特に限定はなく、ここで用いたものをはじめ、熱ローラ定着、フラッシュ定着、オーブン定着、圧力定着など、任意の方式による定着装置を設けることができる。
以上のように構成された電子写真装置では、次のようにして画像の記録が行われる。すなわち、まず感光体1の表面(感光面)が、帯電装置2によって所定の電位(例えば−600V)に帯電される。この際、直流電圧により帯電させてもよく、直流電圧に交流電圧を重畳させて帯電させてもよい。
続いて、帯電された感光体1の感光面を、記録すべき画像に応じて露光装置3により露光し、感光面に静電潜像を形成する。そして、その感光体1の感光面に形成された静電潜像の現像を、現像装置4で行う。
現像装置4は、供給ローラ43により供給されるトナーTを、規制部材(現像ブレード)45により薄層化するとともに、所定の極性(ここでは感光体1の帯電電位と同極性であり、負極性)に摩擦帯電させ、現像ローラ44に担持しながら搬送して、感光体1の表面に接触させる。
現像ローラ44に担持された帯電トナーTが感光体1の表面に接触すると、静電潜像に対応するトナー像が感光体1の感光面に形成される。そしてこのトナー像は、転写装置5によって記録紙Pに転写される。この後、転写されずに感光体1の感光面に残留しているトナーが、クリーニング装置6で除去される。
トナー像の記録紙P上への転写後、定着装置7を通過させてトナー像を記録紙P上へ熱定着することで、最終的な画像が得られる。
なお、画像形成装置は、上述した構成に加え、例えば除電工程を行うことができる構成としてもよい。除電工程は、電子写真感光体に露光を行うことで電子写真感光体の除電を行う工程であり、除電装置としては、蛍光灯、LED等が使用される。また除電工程で用いる光は、強度としては露光光の3倍以上の露光エネルギーを有する光である場合が多い。
また、画像形成装置は更に変形して構成してもよく、例えば、前露光工程、補助帯電工程などの工程を行うことができる構成としたり、オフセット印刷を行う構成としたり、更には複数種のトナーを用いたフルカラータンデム方式の構成としてもよい。
なお、電子写真感光体1を単独で、あるいは、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置6、および定着装置7のうち1つ又は2つ以上と組み合わせて、画像形成装置に対して着脱可能に構成されたカートリッジケースに収容することによって、一体型のカートリッジ(以下、適宜これを「電子写真感光体カートリッジ」という。)を構成してもよい。
この場合、例えば電子写真感光体1やその他の部材が劣化した場合に、この電子写真感光体カートリッジを画像形成装置本体から取り外し、別の新しい電子写真感光体カートリッジを画像形成装置本体に装着することにより、画像形成装置の保守・管理が容易となる。