JP6885465B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
電子写真感光体は、像担持体として電子写真方式の画像形成装置(例えば、プリンター又は複合機)において用いられる。一般に、電子写真感光体は、感光層を備える。感光層は、例えば、電荷発生剤、電荷輸送剤(より具体的には、正孔輸送剤又は電子輸送剤)及びこれらを結着させる樹脂(バインダー樹脂)を含有する。例えば、電子写真感光体は、電荷発生剤と電荷輸送剤とを同一の層(感光層)に含有し、電荷発生と電荷輸送との両方の機能を同一の層に備える。このような電子写真感光体は、単層型電子写真感光体と呼ばれる。
特許文献1に記載の電子写真感光体では、バインダー樹脂としてビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂を含むことが記載されている。
特開2002−214806号公報
しかし、特許文献1に記載の技術では、電子写真感光体によるトナー像の転写性及び感度特性を向上させることは不十分であった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナー像の転写性及び感度特性に優れる電子写真感光体を提供することである。また、本発明の目的は、トナー像の転写性及び感度特性に優れるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
本発明の電子写真感光体は、導電性基体と、感光層とを備える。前記感光層は、単層の感光層である。前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含む。前記電荷発生剤は、フタロシアニン顔料である。前記フタロシアニン顔料の含有比率は、前記感光層の質量に対して0.70質量%以上1.40質量%以下である。前記感光層の膜厚は、25μm以上32μm以下である。前記感光層の表面における電荷量の差ΔQは、6.50μC以下である。前記電荷量の差ΔQは、数式(1)で算出される。
ΔQ=Q1−Q2・・・(1)
前記数式(1)中、Q1は前記感光層の前記表面の非露光領域の電荷量を表す。Q2は前記感光層の前記表面の露光領域の電荷量を表す。前記露光領域及び前記非露光領域は、帯電電位+600Vで帯電された前記感光層の前記表面に、それぞれ波長780nm及び露光量1.2μJ/cm2の露光光が照射された部分及び照射されなかった部分である。
本発明のプロセスカートリッジは、上述した電子写真感光体を備える。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部とを備える。前記像担持体は、上述の電子写真感光体である。前記帯電部は、前記像担持体の表面を正極性に帯電する。前記露光部は、帯電した前記像担持体の前記表面を露光して静電潜像を形成する。前記現像部は、前記静電潜像をトナー像として現像する。前記転写部は、前記トナー像を前記像担持体の前記表面から記録媒体に転写する。
本発明の電子写真感光体は、トナー像の転写性及び感度特性に優れる。また、本発明のプロセスカートリッジ及び画像形成装置は、トナー像の転写性及び感度特性に優れる。
第一実施形態に係る電子写真感光体の構造を示す概略断面図である。 第一実施形態に係る電子写真感光体の構造を示す概略断面図である。 第一実施形態に係る電子写真感光体の構造を示す概略断面図である。 画像不良が発生した画像を示す図である。 第二実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 評価用画像を示す図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。本発明は、本発明の目的の範囲内で、適宜変更を加えて実施できる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨は限定されない。
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。また、化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。また、「基を有してもよい」基、「基を有する」基、「ハロゲン原子を有してもよい」基、及び「ハロゲン原子を有する」基は、各々、「基で置換されてもよい」基、「基で置換された」基、「ハロゲン原子で置換されてもよい」基、及び「ハロゲン原子で置換された」基であることを意味する。
以下、ハロゲン原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、炭素原子数1以上3以下のアルキル基、炭素原子数5以上7以下のシクロアルキル環、炭素原子数6以上14以下のアリール基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基及び炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基は、何ら規定していなければ、各々次の意味である。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられる。
炭素原子数1以上6以下のアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上6以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基又はn−ヘキシル基が挙げられる。
炭素原子数1以上5以下のアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上5以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基又はネオペンチル基が挙げられる。
炭素原子数1以上4以下のアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上4以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基又はt−ブチル基が挙げられる。
炭素原子数1以上3以下のアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上3以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基が挙げられる。
炭素原子数5以上7以下のシクロアルキル環は、非置換である。炭素原子数5以上7以下のシクロアルキル環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環又はシクロヘプタン環が挙げられる。
炭素原子数6以上14以下のアリール基は、非置換である。炭素原子数6以上14以下のアリール基としては、例えば、炭素原子数6以上14以下の非置換の芳香族単環炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の非置換の芳香族縮合二環炭化水素基又は炭素原子数6以上14以下の非置換の芳香族縮合三環炭化水素基である。炭素原子数6以上14以下のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基又はフェナントリル基が挙げられる。
炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブチルオキシ基、s−ブチルオキシ基、t−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、t−ペンチルオキシ基又はn−ヘキシルオキシ基が挙げられる。
炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基又はイソプロポキシ基が挙げられる。
<第一実施形態:電子写真感光体>
図1A〜図1Cを参照して、第一実施形態に係る電子写真感光体1(以下、感光体と記載することがある)の構造について説明する。図1A〜図1Cは、各々、感光体1の構造を示す概略断面図である。感光体1は、導電性基体2と感光層3とを備える。感光層3は、単層の感光層3(単層型感光層)である。感光層3は、導電性基体2上に直接又は間接に設けられる。例えば、図1Aに示すように、導電性基体2上に感光層3が直接設けられてもよい。例えば、図1Bに示すように、導電性基体2と感光層3との間に中間層4が設けられてもよい。また、図1A及び図1Bに示すように、感光層3が最外層として露出してもよい。図1Cに示すように、感光層3上に保護層5が備えられてもよい。
第一実施形態に係る感光体1は、感度特性及びトナー像の転写性に優れる。その理由は以下のように推測される。
まず、便宜上、転写性の低下について説明する。電子写真方式の画像形成装置は、例えば、像担持体(感光体1)と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部とを備える。転写部は、トナー像を感光体1から記録媒体へ転写する。転写部では、トナー像に転写バイアスを印加する。転写バイアスは、トナー像の帯電極性(正極性)とは逆極性である負極性の電圧を印加する。かかる場合、感光層表面3aにおける露光領域の表面電位(露光後電位)と、非露光領域の表面電位(帯電電位)とが大きく異なると(例えば、電荷量の差ΔQが6.50μC超えであると)、露光領域のトナー像が、露光領域の周りの非露光領域の表面電位に起因する電場により遮蔽されることがある。そして、トナー像が記録媒体へ転写されるための実効的な電場が形成されないことがある。このため、トナー像の転写性が低下すると考えられる。このような不具合は、細線、文字又は島状の模様のような画像パターンで生じ易い。
トナー像の転写性の低下に起因して生じる画像不良について説明する。トナー像の転写性が低下すると、転写しきれなかったトナー像が感光体1に残る。これを転写残という。画像形成工程の感光体1の周を基準周とすると、基準周の次の周に、転写残が転写され、基準周の画像に対応する画像が形成される。これがトナー像の転写性の低下に起因して生じる画像不良である。
図2を参照して、画像不良が発生した画像を更に説明する。図2は、参考例の感光体によるトナー像の転写性の低下に起因する画像不良が発生した画像を示す図である。図2及び後述する図4中、「a」は記録媒体の搬送される方向a(以下、搬送方向a)を示し、「b」は搬送方向aに対して垂直な方向bを示す。画像100は、領域102及び領域104を有する。領域102及び領域104は、それぞれ感光体1の1周分に相当する領域である。領域102の画像108は3つの正方形の画像108L、108C及び108R(ソリッド画像、画像濃度100%)から構成される。領域104は、設計画像上全面白紙画像(画像濃度0%)からなる。搬送方向aに沿って、はじめに領域102の画像108を形成し、その後、領域104の白紙画像を形成する。領域104の白紙画像は、感光体1の次周回1周分に相当する画像である。すなわち、領域104の白紙画像は、画像108を形成する感光体1の基準周から2周目の感光体1の1周分に相当する画像である。
領域104の画像110(より具体的には、画像110L、110C及び110R)は、感光体1の基準周から2周目における画像108(より具体的には、それぞれ画像108L、108C及び108R)に対応する画像である。この場合において、このように感光体1によるトナー像の転写性の低下に起因する画像不良は、感光体1の周長を単位とする周期で発生する。
第一実施形態に係る感光体1では、電荷量の差ΔQは6.50μC以下である。電荷量の差ΔQが6.50μC以下である場合、転写工程において転写バイアスが感光層表面3aに印加された際に、転写バイアスが非露光領域の表面電位に起因する電場により遮蔽されにくい。このように、第一実施形態に係る感光体1では、転写工程において、トナー像が記録媒体へ転写されるための実効的な電場が形成される傾向にある。
第一実施形態に係る感光体1では、感光層3の膜厚は25μm以上32μm以下である。感光層3の膜厚が25μm未満であると、表面電荷の密度が大きくなりすぎ、静電潜像において適切な電荷量の差ΔQが形成されない傾向にある。かかる場合、トナー像の転写性が低下する。一方、感光層3の膜厚が32μm超であると、キャリア(特に、正孔)が輸送される距離が増加する傾向にある。かかる場合、キャリアが感光層3中にトラップされる可能性が高まり、感光体1の感度特性が低下する。トナー像の転写性を特に向上させるためには、感光層3の膜厚は27μm以上32μm以下であることが好ましい。なお、感光層3の膜厚は、25μm以上27μm未満、27μm以上30μm以下、又は30μm超32μm以下であってもよい。
第一実施形態に係る感光体1では、電荷発生剤(フタロシアニン顔料)の含有比率が感光層3の質量に対して0.70質量%以上1.40質量%以下である。電荷発生剤の含有比率が0.70質量%未満であると、キャリアの数が減少するため、静電潜像が形成されにくくなり、感光体の感度特性が低下する。電荷発生剤の含有比率が0.70質量%未満又は1.40質量%超であると、感光体の比誘電率が変化することにより、静電潜像において適切な電荷量の差ΔQが形成されない傾向にある。かかる場合、トナー像の転写性が低下する。以上から、第一実施形態に係る感光体1は、感度特性及びトナー像の転写性に優れると考えられる。
また、電荷発生剤の含有比率が感光層3の質量に対して0.70質量%以上1.40質量%以下であると、感光層3の静電容量を適切な数値範囲に制御することができる。トナー像の転写性を特に向上させるためには、電荷発生剤の含有比率は、感光層3の質量に対して0.70質量%以上1.00質量%以下であることが好ましい。なお、電荷発生剤の含有比率は、感光層3の質量に対して、0.70質量%以上0.80質量%未満、0.80質量%以上1.00質量%以下、1.00質量%超1.20質量%以下、又は1.20質量%超1.40質量%以下であってもよい。
電荷量の差ΔQは4.00μC以上6.50μC以下であることが好ましく、4.00μC以上6.20μC以下であることがより好ましい。電荷量の差ΔQが4.00μC以上であると、非露光領域にトナーが転写しにくく又は露光領域にトナーが転写しやすいため、静電潜像を反映したトナー像が形成されやすい。
(電荷量の差ΔQ)
感光体1の電荷量の差ΔQの算出方法について詳述する。電荷量の差ΔQは、下記の数式(1)で算出される。
ΔQ=Q1−Q2・・・(1)
数式(1)中、Q1及びQ2はそれぞれ感光層表面3aの非露光領域及び露光領域の電荷量Qを表す。
電荷量Qは、下記の数式(2)で表される。
Q=C×V・・・(2)
数式(2)中、Cは感光層3の静電容量を表す。Vは感光層3の表面電位を表す。露光領域及び非露光領域は、帯電電位+600Vで帯電された感光層3の表面に、それぞれ波長780nm及び露光量1.2μJ/cm2の露光光が照射された部分及び照射されなかった部分である。感光層表面3aの非露光領域の電荷量Q1は、5.60μC以上7.40μC以下であることが好ましい。感光層表面3aの露光領域の電荷量Q2は0.90μC以上1.60μC以下であることが好ましい。なお、電荷量Q1及びQ2は、それぞれ感光層表面3aの所定の面積(97.85cm2)当たりの非露光領域及び露光領域の電荷量を示す。
感光層3の静電容量Cは、以下のように算出する。感光層3の表面電位Vに対する感光層3の電荷量Qをプロットする。プロットから最小二乗法により傾きに相当する静電容量C(=Q/V)を得る。
感光層3の電荷量Q及び表面電位Vの測定方法を説明する。感光体1を評価機に搭載する。評価機は、ドラム試験機(GENTEC社製)を用いる。この評価機は、帯電部としてコロトロン帯電装置を搭載する。感光体1の回転速度は、31rpmである。除電光量は、480μWである。感光層表面3aへの印加電流(ドラム電流:+4μA、+5μA、+6μA及び+7μA)を変化させ、それぞれ印加電流における電荷量Q及び表面電位Vを測定する。
非露光領域の電荷量Q1及び露光領域の電荷量Q2は、それぞれ下記の数式(3)及び(4)で表される。
1=C×V0・・・(3)
2=C×VL・・・(4)
数式(3)及び(4)中、Cは、感光層3の静電容量を表す。V0は、帯電された感光層3の表面電位(帯電電位)を表す。VLは、露光後の露光領域の感光層3の表面電位(露光後電位)を表す。
帯電電位V0及び露光後電位VLの測定方法を説明する。感光体1を評価機に搭載する。評価機として、プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−1300D」)の改造機を使用する。評価機は、帯電部と、露光部と、測定部と、転写部と備える。感光体1の線速は165mm/秒である。帯電部は、スコロトロン帯電装置である。グリッド電圧は+600Vである。帯電電位は+600Vである。露光光の波長は780nmである。露光量1.2μJ/cm2である。測定部は、電位計(Monroe ELECTRONICS社製「MODEL244」)及び表面電位プローブ(Monroe Electronics社製「MODEL1017AE」)である。測定部は、本来現像部の位置に設置される。転写電流は、−21μAである。測定は、温度23℃及び相対湿度50%RHで実行される。なお、帯電電位V0の設定値は+600Vであり、露光後電位VLの設定値は0Vである。測定対象は、感光層表面3aの所定の面積(97.85cm2)である。
(感光層の膜厚)
感光層3の膜厚は、膜厚測定装置(HELMUTFISCHER社製「FISCHERSCOPE(登録商標) mms(登録商標)」)を用いて測定する。測定は、温度23℃及び相対湿度50%RHで実行される。
[導電性基体]
導電性基体2は、感光体1の導電性基体2として用いることができる限り、特に限定されない。導電性基体2は、少なくとも表面部が導電性を有する材料(以下、導電性材料と記載することがある)で形成されていればよい。導電性基体2の一例としては、導電性材料で形成される導電性基体が挙げられる。導電性基体2の別の例としては、導電性材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性材料としては、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、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム又はインジウムが挙げられる。これらの導電性材料を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。2種類以上の組合せとしては、例えば、合金(より具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼又は真鍮等)が挙げられる。これらの導電性を有する材料の中でも、感光層3から導電性基体2への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
導電性基体2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る。導電性基体2の形状としては、例えば、シート状又はドラム状が挙げられる。また、導電性基体2の厚みは、導電性基体2の形状に応じて、適宜選択することができる。
[感光層]
感光層3は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含む。感光層3は、必要に応じて添加剤を含んでもよい。以下、電荷発生剤、電子輸送剤、正孔輸送剤、バインダー樹脂及び添加剤を説明する。
(電荷発生剤)
電荷発生剤は、フタロシアニン顔料である。フタロシアニン顔料としては、例えば、化学式(CGM−1)で表される無金属フタロシアニン又は金属フタロシアニンが挙げられる。金属フタロシアニンとしては、例えば、化学式(CGM−2)で表されるチタニルフタロシアニン又は酸化チタン以外の金属が配位したフタロシアニン(より具体的には、V型ヒドロキシガリウムフタロシアニン等)が挙げられる。フタロシアニン顔料は、結晶であってもよく、非結晶であってもよい。フタロシアニン顔料の結晶形状(例えば、α型、β型又はY型)については特に限定されず、種々の結晶形状を有するフタロシアニン顔料が使用される。
Figure 0006885465
Figure 0006885465
無金属フタロシアニンの結晶としては、例えば、無金属フタロシアニンのX型結晶(以下、X型無金属フタロシアニンと記載することがある)が挙げられる。チタニルフタロシアニンの結晶としては、例えば、チタニルフタロシアニンのα型結晶、β型結晶又はY型結晶が挙げられる。電荷発生剤は無金属フタロシアニンであることが好ましい。
所望の領域に吸収波長を有する電荷発生剤を単独で用いてもよいし、2種以上の電荷発生剤を組み合わせて用いてもよい。デジタル光学式の画像形成装置としては、例えば、半導体レーザーのような光源を使用した、レーザービームプリンター又はファクシミリが挙げられる。デジタル光学式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1を用いることが好ましい。そのため、フタロシアニン顔料が好ましい。電荷発生剤は、1種を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。
電荷発生剤の含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。
(正孔輸送剤)
正孔輸送剤としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体;ジアミン誘導体(より具体的には、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニル−p−ターフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルナフチレンジアミン誘導体、ジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体又はN,N,N’,N’−テトラフェニルフェナントリレンジアミン誘導体等);オキサジアゾール系化合物(より具体的には、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);スチリル系化合物(より具体的には、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等);カルバゾール系化合物(より具体的には、ポリビニルカルバゾール等);有機ポリシラン化合物;ピラゾリン系化合物(より具体的には、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等);ヒドラゾン系化合物;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;チアジアゾール系化合物;イミダゾール系化合物;ピラゾール系化合物;又はトリアゾール系化合物が挙げられる。これらの正孔輸送剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの正孔輸送剤のうち、正孔輸送剤としては、一般式(HTM)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0006885465
一般式(HTM)中、R11及びR12は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を表す。a11及びa12は、各々独立に、0以上5以下の整数を表す。a11が2以上5以下の整数を表す場合、複数のR11は互いに同一であっても異なってもよい。a12が2以上5以下の整数を表す場合、複数のR12は互いに同一であっても異なってもよい。R13及びR14は、各々独立に、フェニル基又はジフェニルエテニル基を表す。フェニル基及びジフェニルエテニル基は、各々、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を有してもよい。R11、R12、R13及びR14の少なくとも1つが炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を有する。Xは、単結合又はp−フェニレン基を表す。
一般式(HTM)中、R11及びR12で表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。R11及びR12で表される炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基は、炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。a11及びa12は、各々、1を表すことが好ましい。
一般式(HTM)中、R11及びR12は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基又は炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基を表し、a11及びa12は、1を表し、R13及びR14は、フェニル基を表すことが好ましい。
一般式(HTM)で表される化合物としては、例えば、化学式(HTM−1)、(HTM−2)又は(HTM−3)で表される化合物(以下、それぞれ正孔輸送剤(HTM−1)、(HTM−2)及び(HTM−3)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 0006885465
正孔輸送剤の合計含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して、10質量部以上200質量部以下であることが好ましく、10質量部以上100質量部以下であることがより好ましい。
(電子輸送剤)
電子輸送剤としては、例えば、キノン系化合物、ジイミド系化合物、ヒドラゾン系化合物、マロノニトリル系化合物、チオピラン系化合物、トリニトロチオキサントン系化合物、3,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン系化合物、ジニトロアントラセン系化合物、ジニトロアクリジン系化合物、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、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸又はジブロモ無水マレイン酸が挙げられる。キノン系化合物としては、例えば、ジフェノキノン系化合物、アゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、ニトロアントラキノン系化合物又はジニトロアントラキノン系化合物が挙げられる。これらの電子輸送剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの電子輸送剤のうち、電子輸送剤としては、一般式(ETM1)、(ETM2)又は(ETM3)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006885465
一般式(ETM1)中、R21及びR22は、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。R23は、ハロゲン原子を表す。
一般式(ETM2)中、R24及びR25は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を少なくとも1つ(即ち、1又は複数)有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表す。
一般式(ETM3)中、R26、R27、R28及びR29は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。
一般式(ETM1)中、R21及びR22で表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基であることが好ましく、t−ブチル基であることがより好ましい。R23で表されるハロゲン原子は塩素原子であることが好ましい。一般式(ETM1)中、R21及びR22は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、R23は塩素原子を表すことが好ましい。
一般式(ETM2)中、R24及びR25で表される炭素原子数1以上3以下のアルキル基を少なくとも1つ(即ち、1又は複数)有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を複数(例えば、2つ)有するフェニル基であることが好ましく、エチルメチルフェニル基であることがより好ましく、2−エチル−6−メチルフェニル基であることが更に好ましい。一般式(ETM2)中、R24及びR25は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を複数(例えば、2つ)有するフェニル基を表すことが好ましい。
一般式(ETM3)中、R26及びR27で表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基は、炭素原子数1以上5以下のアルキル基であることが好ましく、1,1−ジメチルプロピル基であることがより好ましい。一般式(ETM3)中、R26及びR27は、炭素原子数1以上5以下のアルキル基を表し、R28及びR29は、水素原子を表すことが好ましい。
一般式(ETM1)、(ETM2)及び(ETM3)で表される化合物としては、例えば、それぞれ化学式(ETM1−1)、(ETM2−1)及び(ETM3−1)で表される化合物(以下、電子輸送剤(ETM1−1)、(ETM2−1)及び(ETM3−1)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 0006885465
電子輸送剤の含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下であることが好ましく、10質量部以上80質量部以下であることがより好ましい。
(バインダー樹脂)
バインダー樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、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、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、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又はポリエーテル樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂又はその他の架橋性の熱硬化性樹脂が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシアクリル酸樹脂又はウレタン−アクリル酸共重合体が挙げられる。これらの別の樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらのバインダー樹脂のうち、トナー像の転写性及び感度特性を更に向上させる観点から、一般式(R)で表されるポリアリレート樹脂(以下、ポリアリレート樹脂(R)と記載することがある)が好ましい。
Figure 0006885465
一般式(R)中、Q1及びQ4は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。Q2、Q3、Q5及びQ6は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表す。Q2及びQ3は、互いに同一ではない。Q2及びQ3は、互いに結合して環を形成してもよい。Q5及びQ6は、互いに同一ではない。Q5及びQ6は、互いに結合して環を形成してもよい。r、s、t及びuは、1以上50以下の数(例えば、整数)を表す。r+s+t+u=100である。r+t=s+uである。Y及びZは、各々独立に、化学式(1R)、(2R)又は(3R)で表される。
Figure 0006885465
2及びQ3が互いに結合して環を形成する場合、Q2及びQ3は互いに結合して、一般式(W)で表される2価の基を表すことが好ましい。Q5及びQ6が互いに結合して環を形成する場合、Q5及びQ6は互いに結合して、一般式(W)で表される2価の基を表すことが好ましい。
Figure 0006885465
一般式(W)中、tは、1以上3以下の整数を表す。tは、2を表すことが好ましい。*は、結合手を表す。
2及びQ3が互いに結合して形成する環、並びにQ5及びQ6が互いに結合して形成する環としては、例えば、炭素原子数5以上7以下のシクロアルキル環(より好ましくは、シクロヘキサン環)が挙げられる。
rは、ポリアリレート樹脂(R)に含有される繰り返し単位の総数に対する、rが付された繰り返し単位の数の百分率(単位:モル%)を示す。sは、ポリアリレート樹脂(R)に含有される繰り返し単位の総数に対する、sが付された繰り返し単位の数の百分率(単位:モル%)を示す。tは、ポリアリレート樹脂(R)に含有される繰り返し単位の総数に対する、tが付された繰り返し単位の数の百分率(単位:モル%)を示す。uは、ポリアリレート樹脂(R)に含有される繰り返し単位の総数に対する、uが付された繰り返し単位の数の百分率(単位:モル%)を示す。r、s、t、及びuは、各々、1以上49以下の数を表すことが好ましく、20以上30以下の数を表すことがより好ましく、25を表すことが更に好ましい。
ポリアリレート樹脂(R)に含有される繰り返し単位の配列は特に限定されず、ポリアリレート樹脂(R)は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、周期的共重合体、及び交互共重合体の何れであってもよい。
ポリアリレート樹脂(R)の好適な例としては、第一、第二、第三、及び第四ポリアリレート樹脂が挙げられる。第一ポリアリレート樹脂は、一般式(R)中、Q1及びQ4が各々メチル基を表し、Q2及びQ3が互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表し、Q5及びQ6が互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表し、Yが化学式(1R)で表され、Zが化学式(3R)で表され、一般式(W)中のtが2を表すポリアリレート樹脂である。第二ポリアリレート樹脂は、一般式(R)中、Q1及びQ4が各々メチル基を表し、Q2及びQ3が互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表し、Q5及びQ6が互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表し、Yが化学式(1R)で表され、Zが化学式(2R)で表され、一般式(W)中のtが2を表すポリアリレート樹脂である。第三ポリアリレート樹脂は、一般式(R)中、Q1及びQ4が各々メチル基を表し、Q2が水素原子を表し、Q3がメチル基を表し、Q5及びQ6が互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表し、Yが化学式(1R)で表され、Zが化学式(3R)で表され、一般式(W)中のtが2を表すポリアリレート樹脂である。第四ポリアリレート樹脂は、一般式(R)中、Q1及びQ4が各々メチル基を表し、Q2が水素原子を表し、Q3がメチル基を表し、Q5が水素原子を表し、Q6がメチル基を表し、Yが化学式(1R)で表され、Zが化学式(2R)で表されるポリアリレート樹脂である。
ポリアリレート樹脂(R)のより好適な例としては、化学式(R−1)、(R−2)、(R−3)及び(R−4)で表されるポリアリレート樹脂(以下、それぞれポリアリレート樹脂(R−1)、(R−2)、(R−3)及び(R−4)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 0006885465
バインダー樹脂の粘度平均分子量は、40,000以上であることが好ましく、40,000以上52,500以下であることがより好ましい。バインダー樹脂の粘度平均分子量が40,000以上であると、感光体1の耐摩耗性を向上させ易い。また、バインダー樹脂の粘度平均分子量が52,500以下であると、感光層3の形成時にバインダー樹脂が溶剤に溶解し易くなり、感光層用塗布液の粘度が高くなり過ぎない。その結果、感光層3を形成し易くなる。
(材料の組み合わせ)
トナーの転写性及び感度特性を向上させるためには、感光層3において、バインダー樹脂と電子輸送剤と正孔輸送剤とが、表1に示す組み合わせ例(F−1)〜(F−8)の何れかであることが好ましい。感光層3において、バインダー樹脂と電子輸送剤と正孔輸送剤とが表1に示す組み合わせ例(F−1)〜(F−8)の何れかであり、電荷発生剤がX型無金属フタロシアニンであることがより好ましい。


Figure 0006885465
トナーの転写性及び感度特性を向上させるためには、感光層3において、バインダー樹脂と、電子輸送剤と、正孔輸送剤と、感光層3の質量に対するフタロシアニン顔料の含有比率と、感光層3の膜厚とが、表2に示す組み合わせ例(G−1)〜(G−13)の何れかであることが好ましい。感光層3において、バインダー樹脂と、電子輸送剤と、正孔輸送剤と、感光層3の質量に対するフタロシアニン顔料の含有比率と、感光層3の膜厚とが、表2に示す組み合わせ例(G−1)〜(G−13)の何れかであり、電荷発生剤がX型無金属フタロシアニンであることがより好ましい。
Figure 0006885465
トナーの転写性及び感度特性を向上させるためには、電荷発生剤であるフタロシアニン顔料の含有比率が、感光層3の質量に対して0.70質量%以上1.00質量%以下であり、感光層3の膜厚が、27μm以上32μm以下であり、感光層3の表面における電荷量の差ΔQが、4.00μC以上6.20μC以下であり、正孔輸送剤が正孔輸送剤(HTM−1)、(HTM−2)又は(HTM−3)であり、電子輸送剤が電子輸送剤(ETM1−1)、(ETM2−1)又は(ETM3−1)であり、バインダー樹脂がポリアリレート樹脂(R−1)、(R−2)、(R−3)又は(R−4)であることが好ましい。
(添加剤)
添加剤としては、例えば、劣化防止剤(より具体的には、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、消光剤又は紫外線吸収剤等)、軟化剤、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、界面活性剤、可塑剤、増感剤又はレベリング剤が挙げられる。
[中間層]
中間層4(特に、下引き層)は、例えば、感光層3において導電性基体2と感光層3との間に位置する。中間層4は、例えば、無機粒子及び樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層4の存在により、電流リークの発生を抑制し得る程度の絶縁状態を維持すると考えられる。また、中間層4の存在により、感光体1を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、抵抗の上昇が抑えられると考えられる。
無機粒子としては、例えば、金属(より具体的には、アルミニウム、鉄又は銅等)の粒子、金属酸化物(より具体的には、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ又は酸化亜鉛等)の粒子又は非金属酸化物(より具体的には、シリカ等)の粒子が挙げられる。これらの無機粒子は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
中間層用樹脂としては、中間層4を形成する樹脂として用いることができる樹脂である限り、特に限定されない。
中間層4は、感光体1の電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、各種の添加剤を含有してもよい。中間層4の添加剤の例は、感光層3の添加剤の例と同様である。
[感光体の製造方法]
図1A〜図1Cを参照して、感光体1の製造方法について説明する。感光体1の製造方法は、感光層形成工程を含む。以下、感光層形成工程を説明する。
(感光層形成工程)
感光層形成工程では、導電性基体2上に感光層用塗布液(以下、塗布液と記載することがある)を塗布して、塗布膜を形成する。塗布膜に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去して、感光層3を形成する。感光層形成工程は、例えば、塗布液調製工程と、塗布工程と、乾燥工程とを含む。以下、塗布液調製工程、塗布工程及び乾燥工程を説明する。
(塗布液調製工程)
塗布液調製工程では、塗布液を調製する。塗布液は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂と、溶剤とを少なくとも含む。塗布液には、必要に応じて添加剤を含んでもよい。塗布液は、例えば、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂と、任意の成分とを、溶剤に溶解又は分散させることにより調製することができる。
塗布液に含有される溶剤は、塗布液に含まれる各成分を溶解又は分散できれば、特に限定されない。溶剤としては、例えば、アルコール(より具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール又はブタノール等)、脂肪族炭化水素(より具体的には、n−ヘキサン、オクタン又はシクロヘキサン等)、芳香族炭化水素(より具体的には、ベンゼン、トルエン又はキシレン等)、ハロゲン化炭化水素(より具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素又はクロロベンゼン等)、エーテル(より具体的には、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、エチレングリコールジメチルエーテル又はジエチレングリコールジメチルエーテル等)、ケトン(より具体的には、アセトン、メチルエチルケトン又はシクロヘキサノン等)、エステル(より具体的には、酢酸エチル又は酢酸メチル等)、ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)又はジメチルスルホキシドが挙げられる。これらの溶剤は、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。これらの溶剤のうち、非ハロゲン溶剤が好ましい。
塗布液は、各成分を混合し、溶剤に溶解又は分散することにより調製される。混合、溶解又は分散には、例えば、ビーズミル、ロールミル、ボールミル、アトライター、ペイントシェーカー又は超音波分散器を用いることができる。
塗布液は、各成分の分散性又は形成される各々の層の表面平滑性を向上させるために、例えば、界面活性剤又はレベリング剤を含有してもよい。
(塗布工程)
塗布工程では、塗布液を導電性基体2上に塗布し、塗布膜を形成する。塗布液を塗布する方法としては、例えば、導電性基体2上に均一に塗布液を塗布できる方法であれば、特に限定されない。塗布方法としては、例えば、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法又はバーコート法が挙げられる。
感光層3の厚さを所望の値に調整し易いことから、塗布液を塗布する方法としては、ディップコート法が好ましい。塗布工程がディップコート法によって行われる場合、塗布工程では、導電性基体2を、塗布液に浸漬する。続いて、浸漬した導電性基体2を塗布液から引き上げる。これにより、導電性基体2に塗布液が塗布される。
(乾燥工程)
乾燥工程では、塗布膜に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去する。塗布膜に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去する方法としては、塗布液中の溶剤を蒸発させ得る方法であれば、特に制限されない。除去する方法としては、例えば、加熱、減圧又は加熱と減圧との併用が挙げられる。より具体的には、高温乾燥機又は減圧乾燥機を用いて、熱処理(熱風乾燥)する方法が挙げられる。熱処理条件は、例えば、40℃以上150℃以下の温度、かつ3分間以上120分間以下の時間である。
なお、感光体1の製造方法は、必要に応じて、中間層4を形成する工程及び保護層5を形成する工程の一方又は両方を更に含んでいてもよい。中間層4を形成する工程及び保護層5を形成する工程では、公知の方法が適宜選択される。
<第二実施形態:画像形成装置>
図3を参照して、第二実施形態に係る画像形成装置の一態様を説明する。図3は、第二実施形態に係る画像形成装置90の一例を示す図である。第二実施形態に係る画像形成装置90は、画像形成ユニット40を含む。画像形成ユニット40は、像担持体30と、帯電部42と、露光部44と、現像部46と、転写部48とを備える。像担持体30は、第一実施形態に係る感光体1である。帯電部42は、像担持体30の表面を帯電する。帯電部42の帯電極性は、正極性である。露光部44は、帯電された像担持体30の表面を露光して、像担持体30の表面に静電潜像を形成する。現像部46は、静電潜像をトナー像として現像する。転写部48は、トナー像を像担持体30の表面から記録媒体Mへ転写する。以上、第二実施形態に係る画像形成装置90の概要を記載した。
第二実施形態に係る画像形成装置90は、トナー像の転写性に優れる画像を形成することができる。その理由は以下のように考えられる。第一実施形態で述べたように、第一実施形態に係る感光体1は優れたトナー像の転写性に優れる。そのため、第二実施形態に係る画像形成装置90は像担持体30として第一実施形態に係る感光体1を備えることにより、トナー像の転写性に優れる。
以下、第二実施形態に係る画像形成装置90の各部を詳細に説明する。画像形成装置90は、電子写真方式の画像形成装置である限り、特に限定されない。画像形成装置90は、例えば、モノクロ画像形成装置であってもよいし、カラー画像形成装置であってもよい。画像形成装置90がカラー画像形成装置である場合、画像形成装置90は、例えば、タンデム方式を採用する。以下、タンデム方式の画像形成装置90を例に挙げて説明する。
画像形成装置90は、直接転写方式を採用する。通常、直接転写方式を採用する画像形成装置では、トナー像の転写性が低下し易く、転写性の低下に起因する画像不良が発生し易い。しかし、第二実施形態に係る画像形成装置90は、像担持体30として第一実施形態に係る感光体1を備える。第一実施形態に係る感光体1は、トナー像の転写性に優れる。よって、像担持体30として第一実施形態に係る感光体1を備えると、画像形成装置90が直接転写方式を採用する場合であっても、トナー像の転写性の低下に起因する画像不良の発生を抑制できると考えられる。
画像形成装置90は、搬送ベルト50と、定着部52とを更に備える。
画像形成ユニット40は、画像を形成する。画像形成ユニット40は、色ごとの画像形成ユニット40a、40b、40c及び40dから構成されてもよい。画像形成ユニット40a〜40dの各々によって、搬送ベルト50上の記録媒体Mに、複数色(例えば、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの4色)のトナー像が順に重ねられる。なお、画像形成装置90がモノクロ画像形成装置である場合には、画像形成装置90は、画像形成ユニット40aを備え、画像形成ユニット40b〜40dは省略される。
画像形成ユニット40は、クリーニング部(不図示)を更に備えることができる。クリーニング部としては、例えば、クリーニングブレードが挙げられる。画像形成ユニット40の中央位置に、像担持体30が設けられる。像担持体30は、矢符方向(反時計回り)に回転可能に設けられる。像担持体30の周囲には、帯電部42を基準として像担持体30の回転方向の上流側から順に、帯電部42、露光部44、現像部46及び転写部48が設けられる。なお、画像形成ユニット40には、除電部(不図示)が更に備えられてもよい。
帯電部42は、帯電ローラーである。帯電ローラーは、像担持体30の表面と接触しながら像担持体30の表面を帯電する。帯電部42が印加する電圧は、特に限定されない。帯電部42が印加する電圧としては、直流電圧、交流電圧、又は重畳電圧(直流電圧に交流電圧が重畳した電圧)が挙げられ、より好ましくは直流電圧が挙げられる。直流電圧は交流電圧又は重畳電圧に比べ、以下に示す優位性がある。帯電部42が直流電圧のみを印加すると、像担持体30に印加される電圧値が一定であるため、像担持体30の表面を一様に一定電位まで帯電させ易い。また、帯電部42が直流電圧のみを印加すると、感光層3の磨耗量が減少する傾向がある。その結果、好適な画像を形成することができる。
露光部44は、帯電された像担持体30の表面を露光する。これにより、像担持体30の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、画像形成装置90に入力された画像データに基づいて形成される。
現像部46は、静電潜像をトナー像として現像する。また、現像部46は、像担持体30の表面を清掃することができる。すなわち、第二実施形態に係る画像形成装置90は、ブレードクリーナーレス方式を採用することができる。ブレードクリーナーレス方式を採用する画像形成装置では、通常、トナー像の転写性が低下し易く、転写性の低下に起因する画像不良が発生し易い。しかし、第二実施形態に係る画像形成装置90は、像担持体30として第一実施形態に係る感光体1を備える。このため、第二実施形態に係る画像形成装置90は、ブレードクリーナーレス方式を採用しても、トナー像の転写性の低下に起因する画像不良の発生を抑制することができる。
現像部46が像担持体30の表面を効率的に清掃するためには、以下に示す条件(1)及び条件(2)を満たすことが好ましい。
条件(1):接触現像方式を採用し、像担持体30と現像ローラーとで周速差を設ける。条件(2):像担持体30の表面電位と現像バイアスの電位との差が以下の数式(2−1)及び数式(2−2)を満たす。
0(V)<現像バイアスの電位(V)<像担持体30の非露光領域の表面電位(V)・・・数式(2−1)
現像バイアスの電位(V)>像担持体30の露光領域の表面電位(V)>0(V)・・・数式(2−2)
数式(2−1)中、像担持体30の非露光領域の表面電位(V)は、露光部44により露光されなかった像担持体30の非露光領域の表面電位である。数式(2−2)中、像担持体30の露光領域の表面電位(V)は、露光部44により露光された像担持体30の露光領域の表面電位である。なお、像担持体30の非露光領域の表面電位及び露光領域の表面電位は、転写部48がトナー像を像担持体30から記録媒体Mへ転写した後、帯電部42が次周回の像担持体30の表面を帯電する前に測定される。
条件(1)に示す接触現像方式を採用し、像担持体30と現像ローラーとで周速差が設けられていると、像担持体30の表面は現像ローラーと接触し、像担持体30の表面の残留成分が現像ローラーとの摩擦により除去される。第二実施形態に係る画像形成装置90は、接触現像方式を採用することができる。接触現像方式を採用する画像形成装置90では、現像部46は、像担持体30の表面と接触しながら静電潜像をトナー像として現像する。
像担持体30の回転速度は、120mm/秒以上350mm/秒以下であることが好ましい。現像ローラーの回転速度は、133mm/秒以上700mm/秒以下であることが好ましい。また、像担持体30の回転速度VPと現像ローラーの回転速度VDとの比率は、数式(1−1)を満たすことが好ましい。この比率が1以外である場合、像担持体30と現像ローラーとで周速差が設けられていることを示す。
0.5≦VP/VD≦0.8・・・数式(1−1)
条件(2)では、トナーの帯電極性は正帯電性であり、現像方式は反転現像方式である場合を例として説明する。条件(2)に示す現像バイアスの電位と像担持体30の表面電位との間に差を設けると、非露光領域では、像担持体30の表面電位(帯電電位)と現像バイアスの電位とが数式(2−1)を満たすため、残留したトナー(以下、残留トナーと記載することがある)と像担持体30の非露光領域との間に作用する静電的斥力が、残留トナーと現像ローラーとの間に作用する静電的斥力に比べ大きくなる。このため、残留トナーは、像担持体30の表面から現像ローラーへと移動し、回収される。トナーは、像担持体30の非露光領域に付着しにくい。
条件(2)に示す現像バイアスの電位と像担持体30の表面電位との間に差を設けると、露光領域では、像担持体30の表面電位(露光後電位)と現像バイアスの電位とが数式(2−2)を満たすため、残留トナーと像担持体30の露光領域との間に作用する静電的斥力がトナーと現像ローラーとの間に作用する静電的斥力に比べ小さくなる。このため、像担持体30の表面の残留トナーは、像担持体30の表面に保持される。トナーは、像担持体30の露光領域に付着する。
現像バイアスの電位は、例えば、+250V以上+400V以下である。像担持体30の帯電電位は、例えば、+450V以上+900V以下である。像担持体30の露光後電位は、例えば、+50V以上+200V以下である。現像バイアスの電位と像担持体30の帯電電位との差は、例えば、+100V以上+700V以下である。現像バイアスの電位と像担持体30の露光後電位との差は、例えば、+150V以上+300V以下である。ここで、電位差は、差の絶対値を示す。このような電位差を設ける条件は、例えば、「現像バイアスの電位+330V」、「像担持体30の帯電電位+600V」及び「像担持体30の露光後電位+100V」である。
転写部48は、転写ローラーである。転写ローラーは、現像部46によって現像されたトナー像を、像担持体30の表面から記録媒体Mへ転写する。像担持体30から記録媒体Mにトナー像が転写されるときに、像担持体30は記録媒体Mと接触している。
搬送ベルト50は、記録媒体Mが像担持体30と転写部48との間を通過するように、記録媒体Mを搬送する。搬送ベルト50は、無端状のベルトである。搬送ベルト50は、矢符方向(時計回り)に回転可能に設けられる。
定着部52は、転写部48によって記録媒体Mに転写された未定着のトナー像を、加熱及び/又は加圧により定着させる。その結果、記録媒体Mが画像に形成される。定着部52としては、例えば、加熱ローラー及び/又は加圧ローラーが挙げられる。
<第三実施形態:プロセスカートリッジ>
第三実施形態はプロセスカートリッジに関する。第三実施形態に係るプロセスカートリッジは、第一実施形態に係る感光体1を備える。引き続き、図3を参照して、第三実施形態に係るプロセスカートリッジを説明する。
プロセスカートリッジは、像担持体30を備える。プロセスカートリッジは、像担持体30に加えて、帯電部42、露光部44、現像部46及び転写部48からなる群より選択される少なくとも1つを備えていてもよい。プロセスカートリッジは、例えば、画像形成ユニット40a〜40dの各々に相当する。プロセスカートリッジには、クリーニング部又は除電器(不図示)が更に備えられてもよい。プロセスカートリッジは、画像形成装置90に対して着脱自在に設計される。そのため、プロセスカートリッジは取り扱いが容易であり、像担持体30のトナー像の転写性が劣化した場合に、像担持体30を含めて容易かつ迅速に交換することができる。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
[感光体の材料]
感光体の感光層を形成するための材料として、以下の電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及びバインダー樹脂を準備した。
電荷発生剤として、化合物(CGM−1X)を準備した。化合物(CGM−1X)は、第一実施形態で述べた化学式(CGM−1)で表される無金属フタロシアニンであった。更に化合物(CGM−1X)の結晶構造はX型であった。
第一実施形態で説明した正孔輸送剤(HTM−1)〜(HTM−3)及び電子輸送剤(ETM1−1)〜(ETM3−1)を準備した。また、比較例で使用する正孔輸送剤として、下記化学式(H−4)及び(H−5)で表される化合物を準備した。また、比較例で使用する電子輸送剤として、下記化学式(E−4)及び(E−5)で表される化合物を準備した。
Figure 0006885465
Figure 0006885465
バインダー樹脂として第一実施形態で説明したポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−4)を準備した。更に、比較例で使用するバインダー樹脂として、ポリカーボネート樹脂(R−5)を準備した。ポリカーボネート樹脂(R−5)は、化学式(R−5)で表されるポリカーボネート樹脂であった。化学式(R−5)中の「100」は、ポリカーボネート樹脂(R−5)が化学式(R−5)中の繰り返し単位のみから構成されることを示す。
Figure 0006885465
[感光体の製造]
準備した感光体の感光層を形成するための材料を用いて、感光体(A−1)〜(A−13)及び感光体(B−1)〜(B−9)を製造した。
(感光体(A−1)の製造)
塗布液を調製した。電荷発生剤としての化合物(CGM−1X)1.4質量部と、正孔輸送剤(HTM−1)65質量部と、電子輸送剤(ETM1−1)28質量部と、バインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(R−1)100質量部と、溶剤としてのテトラヒドロフラン800質量部とを容器内に投入した。容器の内容物を、ボールミルを用いて50時間混合して分散し、塗布液を得た。電荷発生剤の含有比率は、固形分(化合物(CGM−1X)、正孔輸送剤(HTM−1)、電子輸送剤(ETM1−1)及びポリアリレート樹脂(R−1))に対して5.67質量%であった。
次に、ディップコート法を用いて、導電性基体上に塗布液を塗布し、導電性基体上に塗布膜を形成した。詳しくは、導電性基体を、塗布液に浸漬させた。次いで、浸漬した導電性基体を塗布液から引き上げた。これにより、導電性基体に塗布液を塗布し、塗布膜を形成した。
次に、塗布膜を形成した導電性基体を、100℃で40分間、熱風により乾燥させた。これにより、塗布膜に含有される溶剤(テトラヒドロフラン)を除去した。その結果、導電性基体上に、感光層が形成された。これにより、感光体(A−1)が得られた。
(感光体(A−2)〜(A−13)及び感光体(B−1)〜(B−9)の製造)
以下の点を変更した以外は、感光体(A−1)の製造と同様の方法で、感光体(A−2)〜(A−13)及び感光体(B−1)〜(B−9)を製造した。
感光体(A−1)の製造において、塗布液の調整に使用したポリアリレート樹脂(R−1)、電子輸送剤(ETM1−1)及び正孔輸送剤(HTM−1)から、それぞれ表3及び表4に示す種類のバインダー樹脂、電子輸送剤及び正孔輸送剤に変更した。また、電荷発生剤の添加量を変更することにより、感光層の質量に対する電荷発生剤の含有比率0.72質量%を表3及び表4に示す含有比率に変更した。また、感光層の膜厚を、感光体(A−1)の製造における28μmから、表3及び表4に示す膜厚に変更した。
(電荷量の差)
感光層の電荷量の差は、第一実施形態で説明した方法で算出した。
(感光体によるトナー像の転写性評価)
感光体を評価機に搭載した。評価機として、プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−1300D」、半導体レーザーによる乾式電子写真方式のプリンター)を使用した。評価機は、帯電ローラーを帯電部として備えていた。帯電ローラーには直流電圧が印加されていた。評価機は、直接転写方式の転写部(転写ローラー)を備えていた。評価機は、接触現像方式の現像部を備えていた。評価機には、クリーニングブレードは備えられていなかった。評価機の現像部は、像担持体の表面を清掃できるものであった。転写性評価には、用紙として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社販売「京セラドキュメントソリューションズブランド紙VM−A4(A4サイズ)」を使用した。転写性評価には、トナーとして、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TK−131」を使用した。転写性評価の測定は、高温高湿(温度:32.5℃及び相対湿度:80%RH)環境下で行われた。
感光体を搭載した評価機とトナーとを用いて、用紙に評価用画像を形成した。評価用画像の詳細は、図4を参照して後述する。転写ローラーが感光体に印加する電流を、−10μAに設定した。
次いで、得られた画像を目視で確認し、領域204に画像208に対応した画像の有無を確認した。得られた目視による観察結果から、下記の評価基準に従い感光体によるトナー像の転写性を評価した。評価A(非常に良い)及び評価B(良い)を合格とした。表3及び表4の欄「転写性」に評価結果を示す。
図4を参照して、評価用画像を説明する。図4は、評価用画像を示す図である。評価用画像200は、領域202及び領域204を含む。領域202は、像担持体の1周分に相当する領域である。領域202の画像208は、画像208L、208C及び208Rから構成される。画像208は、ソリッド画像(画像濃度100%)のみから構成される。このソリッド画像は、正方形(10mm角)の形状を有していた。領域204は、それぞれ像担持体の周分に相当する領域であり、白紙画像(画像濃度0%)を含む。搬送方向aに沿ってはじめに領域202の画像208を形成し、その後、領域204の白紙画像を形成した。領域204の白紙画像は、画像208を形成した周(基準周)を基準として2周目に形成された画像である。領域210は、領域204における画像208に対応する領域である。詳しくは、領域210L、210C及び210Rは、各々、領域204における画像208L、208C及び208Rに対応する領域である。
(転写性の評価基準)
評価A(非常に良い):画像208に対応した画像が領域210に確認されなかった。
評価B(良い):画像208に対応した画像が領域210にわずかに確認された。実務上問題のない水準であった。
評価C(悪い):画像208に対応した画像が領域210に明確に確認された。
(感度特性の評価)
製造した感光体(A−1)〜(A−13)及び感光体(B−1)〜(B−9)の各々に対して、感度特性を評価した。感度特性の評価は、温度23℃及び湿度50%RHの環境下で行った。まず、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、感光体の表面を+700Vに帯電させた。次いで、バンドパスフィルターを用いて、ハロゲンランプの白色光から単色光(波長780nm、半値幅20nm、光強度1.5μJ/m2)を取り出した。取り出された単色光を、感光体の表面に照射した。照射が開始してから0.5秒経過した時の感光体の表面電位を測定した。測定された表面電位を、露光後電位(VL、単位:V)とした。測定された感光体の露光後電位(VL)を、表3及び表4に示す。なお、露光後電位(VL)の絶対値が小さいほど、感光体の電気特性が優れていることを示す。
表3及び表4中、「樹脂」はバインダー樹脂を示す。「ETM」は電子輸送剤を示す。「HTM」は正孔輸送剤を示す。「CGM比率」は感光層の質量に対する電荷発生剤(フタロシアニン顔料)の含有比率を示す。「感度」は露光後電位(VL)を示す。「ETM」欄の「E−1」、「E−2」、及び「E−3」は、各々、電子輸送剤(ETM1−1)、(ETM2−1)、及び(ETM3−1)を示す。「HTM」欄の「H−1」、「H−2」、及び「H−3」は、各々、正孔輸送剤(HTM−1)、(HTM−2)、及び(HTM−3)を示す。
Figure 0006885465
Figure 0006885465
表3に示すように、感光体(A−1)〜(A−13)では、感光層は単層の感光層であって、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含んでいた。電荷発生剤としてのフタロシアニン顔料の含有比率が、それぞれ感光層の質量に対して0.72質量%以上1.33質量%以下であった。感光層の膜厚が25μm及び32μmであった。電荷量の差は、5.67μC以上6.48μC以下であった。
表3に示すように、感光体(A−1)〜(A−13)では、露光後電位が+106V以上+139V以下であり、トナー像の転写性の評価結果が評価A(非常に良い)又は評価B(良い)であった。
表4に示すように、感光体(B−1)、(B−3)及び(B−5)〜(B−9)では、電荷量の差は、6.56μC以上7.09μC以下であった。感光体(B−1)及び(B−2)では、電荷発生剤としてのフタロシアニン顔料の含有比率が、それぞれ感光層の質量に対して1.53質量%及び0.62質量%であった。感光体(B−3)及び(B−4)では、それぞれ感光層の膜厚が21μm及び36μmであった。
表4に示すように、感光体(B−2)〜(B−4)では、露光後電位が+156V以上+169V以下であった。感光体(B−1)〜(B−9)では、トナー像の転写性の評価結果が評価C(悪い)であった。
以上から、感光体(A−1)〜(A−13)は、感光体(B−1)〜(B−9)に比べ、感度特性及びトナー像の転写性に優れる。
本発明に係る感光体は、電子写真方式の画像形成装置において好適に使用できる。

Claims (12)

  1. 導電性基体と、感光層とを備える電子写真感光体であって、
    前記感光層は、単層の感光層であり、
    前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含み、
    前記電荷発生剤は、フタロシアニン顔料であり、
    前記フタロシアニン顔料の含有比率は、前記感光層の質量に対して0.70質量%以上1.00質量%以下であり、
    前記感光層の膜厚は、27μm以上32μm以下であり、
    前記感光層の表面における電荷量の差ΔQは、4.00μC以上6.20μC以下であり、
    前記電荷量の差ΔQは、数式(1)で算出され
    前記バインダー樹脂は、一般式(R)で表される、電子写真感光体。
    ΔQ=Q1−Q2・・・(1)
    (前記数式(1)中、Q1は前記感光層の前記表面の非露光領域の電荷量を表し、Q2は前記感光層の前記表面の露光領域の電荷量を表し、前記露光領域及び前記非露光領域は、帯電電位+600Vで帯電された前記感光層の前記表面に、それぞれ波長780nm及び露光量1.2μJ/cm2の露光光が照射された部分及び照射されなかった部分である。)
    Figure 0006885465
    (前記一般式(R)中、
    1 及びQ 4 は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、
    2 、Q 3 、Q 5 及びQ 6 は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
    2 及びQ 3 は、互いに同一ではなく、
    2 及びQ 3 は、互いに結合して環を形成してもよく、
    5 及びQ 6 は、互いに同一ではなく、
    5 及びQ 6 は、互いに結合して環を形成してもよく、
    r、s、t及びuは、1以上50以下の数を表し、
    r+s+t+u=100であり、
    r+t=s+uであり、
    Y及びZは、各々独立に、化学式(1R)、(2R)又は(3R)で表される。)
    Figure 0006885465
  2. 前記正孔輸送剤は、一般式(HTM)で表される、請求項1に記載の電子写真感光体。
    Figure 0006885465
    (前記一般式(HTM)中、
    11及びR12は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を表し、
    a11及びa12は、各々独立に、0以上5以下の整数を表し、
    a11が2以上5以下の整数を表す場合、複数のR11は互いに同一であっても異なってもよく、
    a12が2以上5以下の整数を表す場合、複数のR12は互いに同一であっても異なってもよく、
    13及びR14は、各々独立に、フェニル基又はジフェニルエテニル基を表し、
    前記フェニル基及び前記ジフェニルエテニル基は、各々、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を有してもよく、
    11、R12、R13及びR14のうちの少なくとも1つが炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を有し、
    Xは、単結合又はp−フェニレン基を表す。)
  3. 前記正孔輸送剤は、化学式(HTM−1)、(HTM−2)又は(HTM−3)で表される、請求項2に記載の電子写真感光体。
    Figure 0006885465
  4. 前記電子輸送剤は、一般式(ETM1)、(ETM2)又は(ETM3)で表される、請求項1に記載の電子写真感光体。
    Figure 0006885465
    (前記一般式(ETM1)中、
    21及びR22は、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
    23は、ハロゲン原子を表し、
    前記一般式(ETM2)中、
    24及びR25は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を少なくとも1つ有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
    前記一般式(ETM3)中、
    26、R27、R28及びR29は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。)
  5. 前記電子輸送剤は、化学式(ETM1−1)、(ETM2−1)又は(ETM3−1)で表される、請求項4に記載の電子写真感光体。
    Figure 0006885465
  6. 前記バインダー樹脂は、化学式(R−1)、(R−2)、(R−3)又は(R−4)で表される、請求項に記載の電子写真感光体。
    Figure 0006885465
  7. 前記正孔輸送剤は、化学式(HTM−1)、(HTM−2)又は(HTM−3)で表され、
    前記電子輸送剤は、化学式(ETM1−1)、(ETM2−1)又は(ETM3−1)で表され、
    前記バインダー樹脂は、化学式(R−1)、(R−2)、(R−3)又は(R−4)で表される、請求項に記載の電子写真感光体。
    Figure 0006885465
    Figure 0006885465
    Figure 0006885465
  8. 請求項1に記載の電子写真感光体を備える、プロセスカートリッジ。
  9. 像担持体と、
    前記像担持体の表面を正極性に帯電する帯電部と、
    帯電した前記像担持体の前記表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
    前記静電潜像をトナー像として現像する現像部と、
    前記トナー像を前記像担持体の前記表面から記録媒体に転写する転写部と
    を備え、
    前記像担持体は、請求項1に記載の電子写真感光体である、画像形成装置。
  10. 前記帯電部は帯電ローラーである、請求項に記載の画像形成装置。
  11. 前記現像部は、前記像担持体の前記表面と接触しながら前記静電潜像を前記トナー像として現像する、請求項に記載の画像形成装置。
  12. 前記現像部は、前記像担持体の前記表面を清掃する、請求項に記載の画像形成装置。
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