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JP2010249871A - 電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置 Download PDF

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JP2010249871A JP2009096095A JP2009096095A JP2010249871A JP 2010249871 A JP2010249871 A JP 2010249871A JP 2009096095 A JP2009096095 A JP 2009096095A JP 2009096095 A JP2009096095 A JP 2009096095A JP 2010249871 A JP2010249871 A JP 2010249871A
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Kanako Hirata
佳奈子 平田
Takatsugu Obata
孝嗣 小幡
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Abstract

【課題】最も環境負荷が小さい水を溶剤として用い、かつ生産においても液物性の経時安定性に優れた、有機感光層を有する感光体の電荷発生層用塗工液、それを用いて形成された電荷発生層を有する、繰り返し特性および環境安定性に優れた感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】導電性支持体上に、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とが積層されてなり、前記電荷発生層が、電荷発生物質と、ブロックイソシアネート化合物と、前記ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と、水性媒体とを含む電荷発生層用塗工液から熱硬化を経て形成された層であり、かつ前記電荷発生物質が、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンであることを特徴とする電子写真感光体により、上記の課題を解決する。
【選択図】なし

Description

本発明は、電荷発生物質として感度が極めて高い、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンを含有する水を溶剤とした電荷発生層用塗工液により形成された電荷発生層を備えた電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置に関する。
デジタル複合機、プリンタなどに多用されている電子写真方式の画像形成装置(「電子写真装置」ともいう)に用いられる電子写真感光体(以下「感光体」ともいう)は、導電性支持体上に光導電性材料を含む感光層が積層されてなり、光導電性材料として、従来からセレンなどの無機光導電性材料が用いられてきた。
一方、有機光導電性材料は、無機光導電性材料に比べて、感度、耐久性および環境に対する安定性などの点で若干劣るものの、毒性、製造コスト、材料設計の自由度などの観点から、近年では広く用いられている。
また、感光体の構成は、電荷発生物質と電荷輸送物質とをバインダ樹脂中に分散した単層型から、電荷発生層と電荷輸送層とを分離した機能分離型へと変遷し、その性能も向上してきている。
現在では、導電性支持体上に、中間層と、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型(機能分離型)感光層とがこの順で積層された構成が主流となっている。
導電性支持体上に有機系の素材を塗工する場合、樹脂などの溶媒に可溶な構成物質は溶媒に溶解させて塗布することができるが、顔料などの一般に溶媒に不溶な構成物質はこのままでは塗布できないため、分散という手法が必要となる。ここで「分散」とは、顔料などを溶媒中で微粒子化して、沈降物のない懸濁状態にすること意味し、「分散の安定性」とは、微粒子径が均一でかつ溶媒中で長時間にわたり安定に保存されていることを意味する。
分散液中で顔料などの分散性が悪化すると、形成した塗膜の塗工面が荒れ、感光体のピンホールや濃度ムラなどの画像欠陥の原因になる。また、分散液中に分散不良な粗大粒子が存在すると、電気特性の繰り返し安定性の悪化やコピー画像上に黒ポチなどのかぶり発生の原因になる。さらに、分散粒子が経時変化により沈降して分散液の濃度が均一でなくなると、均一な感光層の形成ができず、画像濃度のムラの原因になり、また分散液の増粘により塗布量が変動するなど、生産性の低下の原因になる。
良好な顔料分散液を得る方法としては、顔料の一部の分子構造を変化させる、または異種の分子構造の顔料を混合することにより凝集状態をコントロールする方法、顔料の表面に溶媒に可溶な樹脂を吸着させる方法などがある。しかし、これらの方法では、顔料自体の電子写真的な性質、つまり感度や繰り返し特性などが変化し、顔料の基本性能において感光体としての初期の目的が達せられないという問題がある。
そこで、このような問題点を改善するために、これまで種々の試みが行われてきた。
例えば、特開平8−29991号公報(特許文献1)および特開2000−330305号公報(特許文献2)には、分散溶媒として特定の有機溶剤を用いる方法、特開平9−304950号公報(特許文献3)には、加熱処理したバインダを溶剤に分散させる方法、特開平7−152167号公報(特許文献4)には、顔料分散工程の終了時にバインダを溶解しない溶剤で希釈するという方法が開示されている。
これら分散溶媒の最適化やバインダの改良は、高分散性の獲得、高電子写真特性の獲得に大いに寄与してきたが、いずれも溶剤として石油系溶剤を使用しているため、最近急速にクローズアップされてきた揮発性有機化合物(VOC)の低減やCO2削減などの環境負荷低減のため、これら石油系溶剤の削減が急務となっている。
一方、バインダについては、ポリビニルブチラール樹脂などの分散性の高い樹脂が開発され、広く実用されている。しかし、これらの樹脂は、分散性改善のためのヒドロキシル基などの極性基を多く有するので、耐湿性に劣り、特に高温高湿環境下においては、湿度の影響でキャリア注入が増加し、黒ポチなどの画像欠陥による画像品質の低下の原因になる。
そこで、このような湿度の影響を改善する方法として、特開平8−160643号公報(特許文献5)には、メラミン樹脂を用いて電荷発生層を熱硬化させる方法が開示されている。しかし、メラミン樹脂は、樹脂製造時にシックハウス症候群の原因物質の一つといわれ、現在大気汚染防止法における対象物質に挙げられているホルムアルデヒドが大量に使用される。そのため、樹脂内に製造時の未反応物が吸蔵され、感光体の中間層形成後の熱架橋処理過程においてホルムアルデヒドが発生するという問題がある。発生したホルムアルデヒドの大気放出を防ぐためには回収設備が必要であり、明らかに設備導入にはコストが掛かる。
一方、感光層に用いられる電荷発生物質として、近年、高感度のオキソチタニウムフタロシアニンが見出され、結晶型を有するオキソチタニウムフタロシアニン(「結晶オキソチタニウムフタロシアニン」ともいう)が長波長域の光に対して特に高感度を示すことが報告されている。
結晶オキソチタニウムフタロシアニンは、X線回折スペクトルの回折角の違いから数多くの結晶型に分類されることが知られている(例えば、宮崎元,「デジタル作像技術−感光体−」,電子写真学会誌,1993年,第32巻,第3号,p.282−289参照)。
このような結晶型としては、α型、A型、C型、Y型、M型、M−α型、I型、PhaseI型およびPhaseII型など挙げられる。
また、結晶オキソチタニウムフタロシアニンの構造解析において、その格子定数からPhaseII型は三斜晶系、PhaseI型およびC型は単斜晶系に属することが判明している。これらの公知の格子定数から上記の結晶型を解析すると、A型およびI型はPhaseI型、αおよびB型はPhaseII型、M型はC型に属することがわかる。
結晶オキソチタニウムフタロシアニンとして、例えば、特公平7−91486号公報(特許文献6)には、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)27.3°に最大回折ピークを示し、7.4°、9.7°および24.2°に回折ピークを有する結晶オキソチタニウムフタロシアニン、特許第2700859号明細書(特許文献7)には、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)9.5゜、9.7゜、11.7゜、15.0゜、23.5゜、24.1゜および27.3゜に主要な回折ピークを有する結晶オキソチタニウムフタロシアニン、特開平3−128973号公報(特許文献8)には、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)9.0゜、14.2゜、23.9゜および27.1゜に主要な回折ピークを有する結晶オキソチタニウムフタロシアニンを用いた感光体が記載されている。
また、特許第3569422号明細書(特許文献9)には、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)9.4゜に最大回折ピークを、少なくとも、7.3゜、9.7゜、27.3゜に回折ピークを示し、かつ9.4°および9.7°は明確な分岐ピークを有し、上記27.3゜の回折ピークよりいずれも大きい回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンが記載され、電荷発生物質としてそれを用いた感光体は、長波長域の光に対して特に高感度であり、繰り返し使用における特性の安定性が良好であることが記載されている。
特開平8−29991号公報 特開2000−330305号公報 特開平9−304950号公報 特開平7−152167号公報 特開平8−160643号公報 特公平7−91486号公報 特許第2700859号明細書 特開平3−128973号公報 特許第3569422号明細書
宮崎元,「デジタル作像技術−感光体−」,電子写真学会誌,1993年,第32巻,第3号,p.282−289
しかしながら、電荷発生物質として結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンを用いた感光体は湿度依存性があり、環境依存による感度の変動を起こし易く、実際の画像に対して黒ポチなどの画像欠陥が現れるという問題点がある。
結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンは、水との共存により電荷発生効率が変化すると報告されている。その明確なメカニズムは解明されていないが、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンは、水との相互作用により電荷が発生すると考えられているので、結晶周囲の水分量により電荷発生効率が変化するものと推定される。
本発明は、最も環境負荷が小さい水を溶剤として用い、かつ生産においても液物性の経時安定性に優れた、有機感光層を有する感光体の電荷発生層用塗工液、それを用いて形成された電荷発生層を有する、繰り返し特性および環境安定性に優れた感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、電荷発生物質と、ブロックイソシアネート化合物と、ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と、水性媒体とを含む電荷発生層用塗工液、すなわちVOCが生じず、かつ火災の危険のない最も環境負荷が小さい水を溶剤として用い、かつ生産においても液物性の経時安定性に優れた感光体の電荷発生層用塗工液を用いて形成された、環境変動によっても水分濃度の変異が極めて低く、耐湿性の高い電荷発生層により、繰り返し特性および環境安定性に優れた感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供し得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
かくして、本発明によれば、導電性支持体上に、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とが積層されてなり、前記電荷発生層が、電荷発生物質と、ブロックイソシアネート化合物と、前記ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と、水性媒体とを含む電荷発生層用塗工液から熱硬化を経て形成された層であり、かつ前記電荷発生物質が、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンであることを特徴とする感光体が提供される。
また、本発明によれば、上記の感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光によって形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、現像によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、転写された前記トナー像を前記記録材上に定着して画像を形成する定着手段と、前記感光体に残留するトナーを除去し回収するクリーニング手段と、前記感光体に残留する表面電荷を除電する除電手段を少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、最も環境負荷が小さい水を溶剤として用い、かつ生産においても液物性の経時安定性に優れた、有機感光層を有する感光体の電荷発生層用塗工液、それを用いて形成された電荷発生層を有する、繰り返し特性および環境安定性に優れた感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
すなわち、本発明の感光体は、電荷発生物質として、高い電荷発生能力と高い電荷注入効率とを有する結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンを含有し、光吸収により多量の電荷を発生させることができるので、高感度の感光体を実現できる。
また、本発明の感光体は、電荷発生層用塗工液の溶剤として水性媒体を用いるので、水に親和性の高い樹脂を使用しなければならいが、樹脂をイソシアネート化合物と熱硬化反応させ、樹脂における親水性の官能基を減少させ、かつ硬化膜として塗膜を緻密化させるので、感光体に高い耐湿性が得られ、優れた環境安定性を実現できる。
すなわち、本発明によれば、電荷発生層用塗工液の溶剤として水性媒体を用いることにより、製造過程におけるVOCによる大気汚染の問題がなくなるだけでなく、従来使用されている石油系溶剤のようなCO2排出の問題がないため、地球温暖化の防止にも寄与し、さらに火災の危険性がないため、製造システムを簡略化でき、製造コストを低減することができる。
イソシアネート化合物のイソシアネート基は水と容易に反応する。しかし、本発明では、水中でも安定な保護基でイソシアネート基を保護したブロックイソシアネート化合物を用いるので、従来の有機溶剤系の塗工液と同等以上のポットライフを実現することができる。
本発明では、イソシアネート基が、樹脂中の活性水素含有基に対して0.5以上1.5以下のモル比でブロックイソシアネート化合物中に存在することにより、緻密な硬化膜を形成することができ、感光体として優れた環境特性を実現することができる。
本発明の感光体の要部の構成を示す模式断面図である。 本発明の感光体の要部の構成を示す模式断面図である。 本発明の結晶型オキソチタニウムフタロシアニンのX線回折スペクトルを示す図である。 本発明の結晶型オキソチタニウムフタロシアニンのX線回折スペクトルを示す図である。 本発明の結晶型オキソチタニウムフタロシアニンのX線回折スペクトルを示す図である。 本発明の画像形成装置の構成を示す模式側面図である。
本発明の感光体は、導電性支持体上に、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とが積層されてなり、前記電荷発生層が、電荷発生物質と、ブロックイソシアネート化合物と、前記ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と、水性媒体とを含む電荷発生層用塗工液から熱硬化を経て形成された層であり、かつ前記電荷発生物質が、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンであることを特徴とする。
本発明の感光体について図面を用いて具体的に説明する。
図1および2は、本発明の感光体の要部の構成を示す模式断面図である。
図1は、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層(「機能分離型感光層」ともいう)を有する積層型感光体の要部の構成を示す模式断面図である。
図2は、電荷輸送層と電荷発生層とがこの順で積層された逆二層型の積層型感光層を有する積層型感光体の要部の構成を示す模式断面図である。
図1および2の積層型感光層はいずれであってもよいが、図1の積層型感光層が好ましい。
また、本発明の感光体は、図1および2の感光体のように導電性支持体と積層型感光層との間に中間層を有するのが好ましい。
図1の感光体は、導電性支持体1の表面に、中間層2と、電荷発生物質を含有する電荷発生層3と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層4とがこの順で積層された積層型感光層5がこの順で形成されている。
図2の感光体は、導電性支持体1の表面に、中間層2と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層4と電荷発生物質を含有する電荷発生層3とがこの順で積層された逆二層型の積層型感光層5がこの順で形成されている。
本発明の特徴である電荷発生層用塗工液およびそれに含まれる結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニン、他の構成の順に詳細に説明する。
[電荷発生層用塗工液]
本発明の電荷発生層用塗工液は、電荷発生物質と、ブロックイソシアネート化合物と、前記ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と、水性媒体とを含む。
ブロックイソシアネート化合物は、水に溶解あるいは分散可能な水性イソシアネート化合物のイソシアネート基が、例えばオキシムなどのブロック剤で保護された化合物で、加熱により水酸基やアミド基などのイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と付加反応を開始し、ブロック剤が外れて架橋反応が進む。すなわち、ブロックイソシアネート化合物は、樹脂の架橋剤となる。
水性イソシアネート化合物は、一分子中に複数個のイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートを、ポリエチレンオキサイド、カルボキシル基またはスルホン酸基等の各種親水性基によって変性して溶解あるいは自己乳化型にした形態、または界面活性剤などによって強制乳化して水分散可能にした形態の化合物である。
上記有機ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、水素添加トルエンジイソシアネート、テトラメチレンキシリレンジイソシアネート;および前記イソシアネートのビウレット変成体、ウレトジオン変成体、カルボジイミド変成体、イソシアヌレート変成体およびウレトンイミン変成体などが挙げられる。これらの有機ポリイソシアネートは1種を単独でまたは2種以上を組み合せて使用することができる。
これらの有機ポリイソシアネートの中でも、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネートベースの有機ポリイソシアネートは、水との親和性を持たせやすく、そのため水への溶解・分散が容易で、また架橋密度を高めることも容易なことから特に好ましい。
また、有機ポリイソシアネートから誘導される種々のプレポリマー類など、さらには、これらの有機ポリイソシアネート中のイソシアネート基をブロック化するブロック剤としては、酢酸エチル、アセチルアセトンなどの活性メチレン系化合物;ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン系化合物、アセトアニリド、酢酸アミドなどの酸アミド系化合物;ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム系化合物;コハク酸イミド、マレイン酸イミドなどの酸イミド系化合物;イミダゾール、2−メチルイミダゾールなどのイミダゾール系化合物;尿素、チオ尿素、エチレン尿素などの尿素系化合物;ホルムアミドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物;ジフェニルアニリン、アニリン、カルバゾール、エチレンイミン、ポリエチレンイミンなどのアミン系化合物が挙げられ、これらのブロック剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらのブロック剤の中でも、汎用性、製造の簡易さ、作業性の点から、メチルエチルケトオキシムなどのオキシム系化合物およびε−カプロラクタムなどのラクタム系化合物は特に好ましい。
また、イソシアネート基は水とも容易に反応するため、塗膜中の水が揮発した後にブロック剤の解離が起こるように、解離温度が110℃以上のブロック剤を使用することが好ましい。
したがって、ブロックイソシアネート化合物は、ヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートをオキシム系またはラクタム系のブロック剤でブロック化した構造を有するものが好ましい。
ブロックイソシアネート化合物としては、例えば、
住化バイエルウレタン株式会社製、製品名:バイヒジュールBL5140、BL5235およびVPLS2310;
三井化学ポリウレタン株式会社製、製品名:タケネートWB−700、WB−820およびWB−920;
日本ポリウレタン工業株式会社製、開発品名:BWD−102
旭化成ケミカルズ株式会社製、開発品名:X1238、X1248およびX1258
などが挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂における活性水素含有基は、イソシアネート基と高収率で反応可能な水酸基またはアミド基であるのが好ましい。
すなわち、硬化剤であるブロックイソシアネートと架橋構造を形成するために、ブロックイソシアネート化合物中の少なくとも2つのイソシアネート基と当量以上の、つまり少なくとも2つの水酸基またはアミド基を有する(1つの官能基しか有さない場合には架橋構造とはならず、高分子量となる)ポリオール樹脂やポリアミド樹脂が好適である。また、これらポリオール樹脂やポリアミド樹脂の構造を制御することにより、良好に水に分散および溶解させることができ、さらにこれらの樹脂は接着性が高く、感光体としたっときの下層との接触不良による画像欠陥も効果的に防止できる。
これらポリオール樹脂やポリアミド樹脂としては、例えば、
日本ポリウレタン工業株式会社製、製品名:AQD−457およびAQD−473、旭硝子株式会社製、製品名:エクセノール420および720、三洋化成工業株式会社製、製品名:サンニックスGP−400、GP−700およびSP−750などのポリエーテルポリオール系樹脂;
日立化成工業株式会社製、製品名:フタルキッドW2343、DIC株式会社製、製品名:ウォーターゾールS−118、CD−520およびBCD−3040、ハリマ化成株式会社製、製品名:ハリディップWH−1188などのポリエステルポリオール系樹脂;
DIC株式会社製、製品名:バーノックWE−300、WE−304およびWE−306、亜細亜工業株式会社製、製品名:WAP−473−FDおよびWAP−548、Nuplex Industries Ltd.製、製品名:SETAQUA6514などのポリアクリルポリオール系樹脂;
株式会社クラレ製、製品名:クラレポバールPVA−203およびPVA−205などのポリビニルアルコール変性体のようなポリビニルアルコール系樹脂;
積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックKW−1およびKW−3などのポリビニルアセタール系樹脂;
信越化学工業株式会社製、製品名:メトローズ65SH−50および65SH−400などの水溶性セルロースエーテルのようなセルロース;
ナガセケムテックス株式会社製、製品名:トレジンFS−350およびFS−500などの水溶性ナイロン(ポリアミド化合物系樹脂)
などが挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基(H)は、樹脂の活性水素含有基(B)に対して0.5以上1.5以下のモル比でブロックイソシアネート化合物中に存在するのが好ましく、0.5以上1.2以下がより好ましく、0.6以上1.1以下がさらに好ましい。
このモル比(H/B)が0.5未満の場合または1.5を超える場合には、未反応の官能基が多く残存して、架橋密度が低くなり、形成された中間層を有する感光体の環境安定性が低下するおそれがある。
電荷発生物質と架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)との配合比は特に限定されないが、通常、電荷発生物質が10〜90重量%程度である。
電荷発生物質が10重量%未満の場合、感光体の感度が低下するおそれがある。
一方、電荷発生物質が99重量%を超える場合、電荷発生層の膜強度が低下するだけでなく、電荷発生物質の分散性が低下して粗大粒子が増大することがある。そのため、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷が減少し、画像欠陥、特に白地にトナーが付着し微小な黒点が形成される黒ポチと呼ばれる画像のかぶりが多くなるおそれがある。
電荷発生層用塗工液は、消泡剤をさらに含んでいてもよい。
消泡剤は、電荷発生層用塗工液にごく微量添加することによって泡を抑えることを目的としている。
本発明の電荷発生層用塗工液のように溶剤として水を使用し、また特に水溶性の樹脂を添加する場合には、調製時の分散や攪拌により発泡して分散や攪拌効率を低下させるだけでなく、塗布時に発泡して塗膜欠陥を引き起こすことがある。消泡剤はこれらの問題を抑制する。
消泡剤としては、例えば、シリコーン系,界面活性剤系,ポリエーテル系、高級アルコール系、エマルション系、オイルコンパウンド系などが挙げられる。これらの中でも、破泡性の強いシリカ粉を含有しているオイルコンパウンド系が特に好ましい。
消泡剤としては、例えば、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー444、470、485、PC(ポリエーテル系)、SNデフォーマー1311、1316(シリコーン系)、SNデフォーマー777、328、480、H−2(オイルコンパウンド系)、日硝産業株式会社製、製品名:TSA750(オイルコンパウンド系)、TSA770(エマルション系)、東レ・ダウコーニング株式会社製:製品名:DK Q1−1247のようなシリコーン・エマルションなどが挙げられる。
消泡剤は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)1重量部に対して0.05〜0.0005重量部であるのが好ましい。
消泡剤が0.05重量部を超える場合、感光体の電気特性を悪化させるおそれがあり、0.0005重量部未満の場合、有効な破泡効果が得られないおそれがある。
本発明の電荷発生層用塗工液は、本発明の効果を阻害しない範囲で、粘弾性調整剤、防腐剤、硬化触媒などの添加剤を含んでいてもよい。
粘弾性調整剤としては、例えば、サンノプコ株式会社製、製品名:SNシックナー601、A816(ポリエーテル系)、SNシックナー607(ウレタン変性ポリエーテル系)、SNシックナー617(変性ポリアクリル酸系)、信越化学工業株式会社製、製品名:メトローズ65SH−4000のような水溶性セルロースエーテルなどが挙げられる。
防腐剤としては、例えば、サンノプコ株式会社製、製品名:ノプコサイドSN−135Wのような有機窒素硫黄系化合物などが挙げられる。
硬化触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアミン系化合物;ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレートなどの有機スズ化合物が挙げられる。
本発明の電荷発生層用塗工液は、後述する電荷発生物質、ブロックイソシアネート化合物、イソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂および任意の添加剤を水性媒体に溶解または分散させることにより調製することができる。
水性媒体は、水、水と低級アルコールなどの親水性有機溶剤との混合媒体を意味するが、本発明においては水のみが好ましい。
電荷発生層用塗工液の構成成分を水性媒体に分散させるために、ペイントシェーカ、ボールミル、サンドミルなどの一般的な分散機、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミル、超音波分散機などの一般的な粉砕機を用いてもよい。
また、この分散を安定させるために電荷発生層用塗工液に分散安定剤(「分散剤」ともいう)を添加してもよい。
分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸系、ナフタレンスルホン酸系、リン酸塩系、ポリリン酸系、特殊カチオン系、界面活性剤系などが挙げられ、これらの中でも、分散安定化効果の点でポリカルボン酸系およびナフタレンスルホン酸系が特に好ましい。
分散剤としては、例えば、株式会社三洋化成製、製品名:キャリボンL−400(ポリカルボン酸系)、エレスタットAP−130(ポリカルボン酸系)、サンスパールPS−8(ポリカルボン酸系)、PDN−173(ポリカルボン酸系)、イオネットS−85(界面活性剤系)およびニューポールPE−61(界面活性剤系)、サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40(ナフタレンスルホン酸系)、ノブコサントRFA(ポリカルボン酸系)、SNディスパーサント2060(ポリリン酸系)、5020(ポリカルボン酸系)、5029(ポリカルボン酸系)、5468(ポリカルボン酸系)、7347C(特殊カチオン系)およびSNウェットP(界面活性剤系)、日信化学工業株式会社製、製品名:サーフィノール104E(界面活性剤系)およびオルフィンPD−003(界面活性剤系)、花王株式会社製、製品名:ポイズ520(ポリカルボン酸系)、530(ポリカルボン酸系)、ホモゲノールL 100(ポリカルボン酸系)、デモール NL(ナフタレンスルホン酸系)、デモール RN−L(ナフタレンスルホン酸系)、第一工業製薬株式会社製、シャロールAN−103P(ポリカルボン酸系)、AH−144P(ポリカルボン酸系)、ディスコートN−14、東邦化学工業株式会社製、製品名:ディブロジンA−100(ポリカルボン酸系)、ネオスコープSCT−30(ポリカルボン酸系)などが挙げられる。
分散剤の添加量は、電荷発生物質1重量部に対して0.02〜0.0005重量部であるのが好ましい。
分散剤が0.02重量部を超える場合、感光体の電気特性を悪化させるおそれがあり、0.0005重量部未満の場合、有効な分散安定化効果が得られないおそれがある。
[結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニン]
結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンは、後述するように、オキソチタニウムフタロシアニンを有機溶剤中で微粉砕処理することにより得ることができる。
オキソチタニウムフタロシアニンは、式(A):
Figure 2010249871
(式中、X1、X2、X3およびX4は、同一または異なって、ハロゲン原子、アルキル基またはアルコキシ基であり、r、s、yおよびzは、同一または異なって0〜4の整数である)
で示される。
式(A)におけるX1、X2、X3およびX4のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素原子が挙げられる。
1、X2、X3およびX4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基のような炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
1、X2、X3およびX4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基のような炭素数1〜4のアルコキシ基が挙げられる。
式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物は、例えばMoser, Frank HおよびArthur L. ThomasによるPhthalocyanine Compounds、Reinhold Publishing Corp.、New York、1963に記載されている方法などの公知の製造方法によって製造することができる。
例えば、式(A)で示されるオキソチタニウムフタロシアニン化合物のうち、r、s、yおよびzが0である無置換のオキソチタニウムフタロシアニンの場合は、フタロニトリルと四塩化チタンとを、加熱融解するかまたはα−クロロナフタレンなどの適当な溶剤中で加熱反応させることによってジクロロチタニウムフタロシアニンを合成した後、塩基または水で加水分解することによって得られる。
また、イソインドリンとテトラブトキシチタンなどのチタニウムテトラアルコキシドとを、N−メチルピロリドンなどの適当な溶剤中で加熱反応させることによっても、オキソチタニウムフタロシアニンを製造することができる。
結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンとしては、具体的には、CuKα線(1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、少なくともブラッグ角(2θ±0.2°)27.1〜27.3°に回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンが好ましい。
このような結晶オキソチタニウムフタロシアニンとしては、
一般的に知られている、Y型、M型およびI型オキソチタニウムフタロシアニンや、
図3に示すような、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)9.4゜に最大回折ピークを、少なくとも、7.3゜、9.7゜、27.3゜に回折ピークを示し、かつ9.4°および9.7°は明確な分岐ピークを有し、上記27.3゜の回折ピークよりいずれも大きい回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(結晶1)、
図4に示すような、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)9.5゜、9.7゜、11.7゜、15.0゜、23.5゜、24.1゜および27.3゜に主要な回折ピークを有する結晶オキソチタニウムフタロシアニン(結晶2)、
図5に示すような、ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)9.0゜、14.2゜、23.9゜および27.1゜に主要な回折ピークを有する結晶オキソチタニウムフタロシアニン(結晶3)、
ブラッグ角2θ(2θ±0.2°)27.3°に最大回折ピークを示し、7.4°、9.7°および24.2°に回折ピークを有する結晶オキソチタニウムフタロシアニン(結晶4)
などが挙げられ、これらを単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンは、前述のように高い電荷発生能力と高い電荷注入効率とを有するだけでなく、近赤外光や赤色光などの長波長域の光に対して高い感度を示す。したがって、電荷発生物質としてこれらの結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンを用いた感光体は、半導体レーザや発光ダイオードなどから出射される長波長域の光を露光源とするデジタルの電子写真装置に好適に用いることができる。
特に上記の結晶オキソチタニウムフタロシアニンは、結晶型が安定であり、他の結晶型への転移が起こり難いので、感光体の繰返し使用に際しても、応答性の低下が小さく、繰返し使用における特性安定性に優れた感光体を得ることができる。
このような観点から、結晶1〜4が好ましく、結晶1〜3がさらに好ましく、結晶1が特に好ましい。
結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンは、加水分解で得られたオキソチタニウムフタロシアニンを、メチルエチルケトンなどの有機溶剤中で、機械的な歪力をもって微粉砕(ミリング)処理すること、もしくは十分な時間の攪拌することにより得ることができ、前者の方法が好ましい。
また、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンは、オキソチタニウムフタロシアニンを、水の存在下にジクロロエタンなどの水に非混和性の有機溶剤で処理することにより得ることができる。
具体的には、水で膨潤させたオキソチタニウムフタロシアニンを有機溶剤で処理する方法、および膨潤処理を行わずに、水を有機溶剤中に添加し、その中にオキソチタニウムフタロシアニンを投入する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
オキソチタニウムフタロシアニンを水で膨潤させる方法としては、例えば、オキソチタニウムフタロシアニンを硫酸に溶解させ水中で析出させてウェットペースト状にする方法、およびホモミキサー、ペイントミキサー、ボールミル、サンドミルなどの攪拌・分散装置を用いて、オキソチタニウムフタロシアニンを水で膨潤させてウェットペースト状にする方法などが挙げられるが、これらの方法に限られるものではない。
上記の結晶1〜4は、それぞれ特許第3569422号明細書(特許文献9)、特許第2700859号明細書(特許文献7)、特開平3−128973号公報(特許文献8)および特公平7−91486号公報(特許文献6)に記載の方法で製造することができる。
[導電性支持体1]
導電性支持体は、感光体の電極としての役割を果たすとともに、他の各層の支持部材としても機能する。
導電性支持体の構成材料は、当該分野で用いられる材料であれば特に限定されない。
具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、真鍮、亜鉛、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、モリブデン、バナジウム、インジウム、チタン、金、白金などの金属および合金材料:ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエステル、ポリオキシメチレン、ポリスチレン、セルロース、ポリ乳酸などの高分子材料、硬質紙、ガラスなどからなる基体表面に金属箔をラミネートしたもの、金属材料または合金材料を蒸着したもの、導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウム、カーボンブラックなどの導電性化合物の層を蒸着もしくは塗布したものなどが挙げられる。
導電性支持体の形状としては、シート状、円筒状、円柱状、無端ベルト(シームレスベルト)状などが挙げられる。
導電性支持体の表面には、必要に応じて、画質に影響のない範囲内で、陽極酸化皮膜処理、薬品、熱水などによる表面処理、着色処理、表面を粗面化するなどの乱反射処理が施されていてもよい。
乱反射処理は、レーザを露光光源として用いる電子写真プロセスにおいて本発明による感光体を用いる場合に特に有効である。すなわち、レーザを露光光源として用いる電子写真プロセスでは、レーザ光の波長が揃っているので、感光体の表面で反射されたレーザ光と感光体の内部で反射されたレーザ光とが干渉を起こし、この干渉による干渉縞が画像に現れて画像欠陥の発生することがある。そこで、導電性支持体の表面に乱反射処理を施すことにより、波長の揃ったレーザ光の干渉による画像欠陥を防止することができる。
[積層型感光層5]
積層型感光層5は、電荷発生層3と電荷輸送層4とからなる。このように電荷発生機能と電荷輸送機能とを別々の層に担わせることにより、各層を構成する最適な材料を独立して選択することができる。
以下の説明では、電荷発生層と電荷輸送層とがこの順で積層された積層型感光層(図1)について説明するが、逆二層型の積層型感光層(図2)の場合には積層順が異なるだけで基本的に同様である。
[電荷発生層3]
電荷発生層は、照射された光を吸収することにより電荷を発生する電荷発生能を有する電荷発生物質である前述の結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンを主成分とし、前述のように任意に公知の添加剤およびバインダ樹脂(結合剤)を含有する。
電荷発生層用塗工液の塗布方法は、シートの場合にはベーカーアプリケーター法、バーコーター法(例えば、ワイヤーバーコーター法)、キャスティング法、スピンコート法、ロール法、ブレード法など、ドラムの場合にはスプレー法、垂直リング法、浸漬塗工法などが挙げられる。
塗布方法は、塗工液の物性や生産性などを考慮して最適な方法を選択すればよく、浸漬法、ブレードコーター法およびスプレー法が特に好ましい。
浸漬塗布法は、塗工液を満たした塗工槽に導電性支持体1を浸漬した後、一定速度または逐次変化する速度で引上げることによって導電性支持体1または中間層2上に層を形成する方法である。この方法は比較的簡単で、生産性および原価の点で優れているので、感光体を製造する場合に多く利用されている。なお、浸漬塗布法に用いる装置には、塗工液の分散性を安定させるために超音波発生装置に代表される塗工液分散装置を設けてもよい。
熱硬化は、熱風乾燥炉および遠赤外線乾燥炉などの公知の装置を用いて行うことができ、その条件は、用いるブロックイソシアネート化合物や樹脂の種類、配合割合などにより適宜設定すればよく、通常、温度110〜150℃、好ましくは130〜150℃で、時間10分間〜1時間程度である。
電荷発生層の膜厚は特に限定されないが、0.05〜5μmが好ましく、0.1〜1μmが特に好ましい。電荷発生層の膜厚が0.05μm未満では、光吸収の効率が低下し、感度が低下するおそれがある。一方、電荷発生層の膜厚が5μmを超えると、電荷発生層内部での電荷輸送が感光体表面の電荷を消去する過程の律速段階となり、感度が低下するおそれがある。
[電荷輸送層4]
電荷輸送層は、電荷発生物質で発生した電荷を受け入れ、それを輸送する能力を有する電荷輸送物質と、バインダ樹脂(結合剤)とを主成分として含有する。
電荷輸送物質としては、当該分野で用いられる化合物を使用できる。
具体的には、カルバゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、多環芳香族系化合物、アニリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、芳香族アミン化合物、トリフェニルアミン系化合物及びその2量体、トリフェニルメタン系化合物、テトラフェニルブタジエン系化合物、エナミン系化合物およびスチルベン系化合物、ならびにこれらの化合物から生じる基を主鎖または側鎖に有するポリ−N−ビニルカルバゾール等の重合体などのホール輸送物質;
フルオレノン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インデノチオフェン誘導体、フェナンスレンキノン誘導体、インデノピリジン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンゾ[c]シンノリン誘導体、フェナジンオキサイド誘導体、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、プロマニル、クロラニル、ベンゾキノンなどの電子輸送物質
が挙げられる。これらの電荷輸送物質は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
電荷輸送物質の重量(E)とバインダ樹脂の重量(B)との比率(E/B)は、10/12〜10/25、好ましくは10/16〜10/20である。
比率(E/B)が10/25未満であると、電荷輸送物質に対するバインダ樹脂の相対量比が高くなり、十分な感度が得られないおそれがある。
一方、比率(E/B)が10/12を超えると、電荷輸送層の耐刷性や感光体の耐久性が低下するおそれがある。
バインダ樹脂は、電荷輸送層の機械的強度や耐久性、層間の結着性などを向上させることができ、当該分野で用いられる結着性を有する樹脂を使用できる。
具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリアミド、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル、ポリアクリルアミド、ポリフェニレンオキサイドなどの熱可塑性樹脂;エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマールなどの熱硬化性樹脂、これらの樹脂の部分架橋物、これらの樹脂に含まれる構成単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂などの絶縁性樹脂)などが挙げられる。これらのバインダ樹脂は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらの樹脂の中でも、ポリカーボネートを主成分とする樹脂、ポリアリレート樹脂およびポリスチレン樹脂は、光化学的に安定で、電荷輸送物質との相溶性に優れ、さらに体積抵抗値が1013Ω以上であって電気絶縁性に優れ、かつ成膜性、電位特性などにも優れるので好ましい。
電荷輸送層は、本発明の好ましい特性が損なわれない範囲内で、酸化防止剤、分散安定剤、レベリング剤、可塑剤、無機化合物もしくは有機化合物の微粒子などから選ばれる1種または2種以上の公知の添加剤を適量含有していてもよい。
酸化防止剤は、長期にわたって感度安定性を維持させることができる。
酸化防止剤としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール:BHT)のようなヒンダードフェノールなどのフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミンなどのアミン系酸化防止剤、ビタミンE、ハイドロキノン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカンおよびそれらの誘導体、有機硫黄系化合物、有機燐系化合物などが挙げられ、これらを単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
酸化防止剤の添加量は、電荷発生物質100重量部に対して0.1〜50重量部であるのが好ましい。
酸化防止剤の添加量が0.1重量部未満の場合、塗工液の安定性の向上および感光体の耐久性の向上に充分な効果が得られないおそれがある。また、酸化防止剤の添加量が40重量部を超える場合、感光体特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
レベリング剤および可塑剤は、成膜性、可撓性および表面平滑性を向上させることができる。
レベリング剤としては、例えばジメチルシリコーン、ジフェニルシリコーンおよびフェニルメチルシリコーンなどのシリコーン系レベリング剤などが挙げられる。
可塑剤としては、例えばフタル酸エステルなどの二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、塩素化パラフィンおよびエポキシ型可塑剤などが挙げられる。
無機化合物または有機化合物の微粒子は、機械的強度を増強し、電気特性を向上させることができる。このような無機化合物の微粒子としては、例えば、酸化チタン、シリカなどの金属酸化物微粒子が挙げられる。また、有機化合物の微粒子としては、例えば、四フッ化エチレン重合体微粒子などのフッ素原子含有ポリマーの微粒子などが挙げられる。
電荷輸送層は、電荷輸送物質、バインダ樹脂および必要に応じて他の添加剤を適当な有機溶剤に溶解または分散して電荷輸送層用塗工液を調製し、この塗工液を電荷発生層の表面に塗布し、次いで乾燥して有機溶剤を除去することによって形成できる。より具体的には、例えば、バインダ樹脂を有機溶剤に溶解してなる樹脂溶液に電荷輸送物質および必要に応じて他の添加剤を溶解または分散させることにより、電荷輸送層用塗工液を調製する。
有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジフェニルメタン、ジメトキシベンゼン、ジクロルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、ジクロロエタン、テトラクロロプロパンなどのハロゲン化炭化水素;テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジベンジルエーテル、ジメトキシメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、イソホロンなどのケトン類;安息香酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、ジフェニルスルフィドなどの含イオウ溶剤;ヘキサフロオロイソプロパノールなどのフッ素系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶剤などが挙げられ、これらは単独または混合溶剤として使用できる。また、このような溶剤に、アルコール類、アセトニトリルまたはメチルエチルケトンを加えた混合溶剤を使用することもできる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。
その他の工程およびその条件は、電荷発生層の形成に準ずる。
電荷輸送層の膜厚は特に限定されないが、10〜60μmが好ましく、10〜40μmが特に好ましい。電荷輸送層の膜厚が10μm未満であると、帯電保持能が低下するおそれがあり、逆に電荷輸送層の膜厚が60μmを超えると、鮮鋭性の低下や残留電位の上昇が発生し、著しく画像劣化が生じるおそれがある。
[中間層(「下引き層」ともいう)2]
中間層は、導電性支持体から積層型感光層への電荷の注入を防止する機能を有する。すなわち、積層型感光層の帯電性の低下が抑制され、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷の減少が抑えられ、かぶりなどの画像欠陥の発生が防止される。特に、反転現像プロセスによる画像形成の際に、白地部分にトナーからなる微小な黒点が形成される黒ポチと呼ばれる画像かぶりが発生するのが防止される。
また、導電性支持体の表面を被覆する中間層は、導電性支持体の表面の欠陥である凹凸の度合を軽減して表面を均一化し、単層型感光層または積層型感光層の成膜性を高め、導電性支持体と単層型感光層または積層型感光層との密着性(接着性)を向上させることができる。
中間層は、例えば、樹脂材料を適当な溶剤に溶解させて中間層用塗工液を調製し、この塗布液を導電性支持体の表面に塗布し、乾燥により有機溶剤を除去することによって形成できる。
中間層としては、各種樹脂材料からなる樹脂層、アルマイト層などが用いられる。
樹脂層を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂及びポリアミド樹脂など、並びにこれらの樹脂を構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂などを挙げることができる。
これらの樹脂の中でも、ポリアミド樹脂、特にアルコール可溶性ナイロン樹脂、および
メラミン樹脂、フェノール樹脂やポリウレタン樹脂等の硬化樹脂が好適に用いられる。
樹脂材料を溶解または分散させる溶剤としては、水、各種有機溶剤およびこれらの混合溶剤が挙げられる。これらの中でも、水、メタノール、エタノールまたはブタノールなどの単独溶剤;水とアルコール類、2種類以上のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンまたはジオキソランなどとアルコール類との混合溶剤が好適に用いられる。
その他の工程およびその条件は、電荷発生層の形成に準ずる。
また、中間層には、金属酸化物粒子などの粒子を含有させてもよい。中間層にこれらの粒子を含有させることによって、中間層の体積抵抗値を調節し、導電性支持体からの感光層への電荷の注入を防止する効果を高めることができる。また、種々の環境下において感光体2の電気特性を維持し、環境安定性を向上させることができる。含有させ得る金属酸化物粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化ケイ素、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及び酸化スズなどの粒子が挙げられる。
中間層用塗工液における、樹脂および金属酸化物の合計重量Cと溶剤の重量Dとの比率C/Dは、1/99〜40/60、好ましくは2/98〜30/70である。
また、樹脂の重量Eと金属酸化物の重量Fとの比率E/Fは、90/10〜1/99、好ましくは70/30〜5/95である。
中間層の膜厚は特に限定されないが、0.05〜20μmが好ましく、0.1〜10μmが特に好ましい。中間層の膜厚が0.05μm未満では、実質的に中間層として機能しなくなり、導電性支持体の欠陥を被覆して均一な表面性が得られず、導電性支持体からのキャリアの注入を防止することができなくなり、帯電性の低下が生じるおそれがある。一方、中間層の膜厚が20μmを超えると、均一な塗膜が形成し難くなり、感光体の感度が低下するおそれがある。
本発明の感光体における中間層は、単層だけでなく、複数層であってもよい。
例えば、導電性の無機酸化物微粒子を含有する膜厚2〜20μmの第1中間層(導電層)と無機酸化物微粒子を含有しない膜厚0.2〜1μmの第2中間層(絶縁層)との組み合わせ、無機酸化物微粒子を含有しない膜厚0.2〜1μmの第1中間層(絶縁層またはブロックング層)と電性の無機酸化物微粒子を含有する膜厚3〜10μmの第2中間層(モアレ防止層)と組み合わせなどが挙げられる。
[保護層(図示せず)]
本発明の感光体は、積層型感光層5の表面に保護層(図示せず)を有していてもよい。
保護層は、感光層の摩耗性の改善やオゾン、窒素酸化物などによる化学的悪影響の防止の機能を有する。
保護層は、例えば、適当な有機溶剤にバインダ樹脂、必要に応じて酸化防止剤や紫外線吸収剤などの添加剤を溶解または分散させて保護層用塗工液を調製し、この保護層用塗工液を単層型感光層または積層型感光層の表面に塗布し、乾燥により有機溶剤を除去することによって形成できる。
その他の工程およびその条件は、電荷発生層の形成に準ずる。
保護層の膜厚は特に制限されないが、0.5〜10μmが好ましく、1〜5μmが特に好ましい。表面保護層5の膜厚が0.5μm未満では、感光体表面の耐擦過性が劣り、耐久性が不十分になるおそれがあり、逆に10μmを超えると、感光体の解像度が低下するおそれがある。
本発明の画像形成装置は、本発明の感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光によって形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、現像によって形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、転写された前記トナー像を前記記録材上に定着して画像を形成する定着手段と、前記感光体に残留するトナーを除去し回収するクリーニング手段と、前記感光体に残留する表面電荷を除電する除電手段を少なくとも備えたことを特徴とする。
図面を用いて本発明の画像形成装置について説明するが、以下の記載内容に限定されるものではない。
図7は、本発明の画像形成装置の構成を示す模式側面図である。
図7の画像形成装置20は、本発明の感光体21(例えば、図1〜3の感光体のいずれか1つ)と、帯電手段(帯電器)24と、露光手段28と、現像手段(現像器)25と、転写手段(転写器)26と、クリーニング手段(クリーナ)27と、定着手段(定着器)31と、除電手段(図示せず、クリーニング手段27に併設される)を含んで構成される。図番30は転写紙を示す。
感光体21は、図示しない画像形成装置20本体に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転軸線22回りに矢符23方向に回転駆動される。駆動手段は、例えば電動機と減速歯車とを含んで構成され、その駆動力を感光体21の芯体を構成する導電性支持体に伝えることによって、感光体21を所定の周速度で回転駆動させる。帯電器24、露光手段28、現像器25、転写器26およびクリーナ27は、この順序で、感光体21の外周面に沿って、矢符23で示される感光体21の回転方向上流側から下流側に向って設けられる。
帯電器24は、感光体21の外周面を所定の電位に帯電させる帯電手段である。具体的には、例えば帯電器24は、接触式の帯電ローラ24aや帯電ブラシあるいはコロトロンやスコロトロンなどのチャージャーワイヤによって実現される。図番24bはバイアス電源を示す。
露光手段28は、例えば半導体レーザなどを光源として備え、光源から出力されるレーザビームなどの光28aを、感光体21の帯電器24と現像器25との間に照射することによって、帯電された感光体21の外周面に対して画像情報に応じた露光を施す。光28aは、主走査方向である感光体21の回転軸線22の延びる方向に繰返し走査され、これに伴って感光体21の表面に静電潜像が順次形成される。
現像器25は、露光によって感光体21の表面に形成される静電潜像を、現像剤によって現像する現像手段であり、感光体21を臨んで設けられ、感光体21の外周面にトナーを供給する現像ローラ25aと、現像ローラ25aを感光体21の回転軸線22と平行な回転軸線まわりに回転可能に支持すると共にその内部空間にトナーを含む現像剤を収容するケーシング25bとを備える。
転写器26は、現像によって感光体21の外周面に形成される可視像であるトナー像を、図示しない搬送手段によって矢符29方向から感光体21と転写器26との間に供給される記録媒体である転写紙30上に転写させる転写手段である。転写器26は、例えば、帯電手段を備え、転写紙30にトナーと逆極性の電荷を与えることによってトナー像を転写紙30上に転写させる非接触式の転写手段である。
クリーナ27は、転写器26による転写動作後に感光体21の外周面に残留するトナーを除去し回収する清掃手段であり、感光体21の外周面に残留するトナーを剥離させるクリーニングブレード27aと、クリーニングブレード27aによって剥離されたトナーを収容する回収用ケーシング27bとを備える。また、このクリーナ27は、図示しない除電ランプと共に設けられる。
また、画像形成装置20には、感光体21と転写器26との間を通過した転写紙30が搬送される下流側に、転写された画像を定着させる定着手段である定着器31が設けられる。定着器31は、図示しない加熱手段を有する加熱ローラ31aと、加熱ローラ31aに対向して設けられ、加熱ローラ31aに押圧されて当接部を形成する加圧ローラ31bとを備える。
この画像形成装置20による画像形成動作は、次のようにして行われる。まず、感光体21が駆動手段によって矢符23方向に回転駆動されると、露光手段28による光28aの結像点よりも感光体21の回転方向上流側に設けられる帯電器24によって、感光体21の表面が正または負の所定電位に均一に帯電される。
次いで、露光手段28から、感光体21の表面に対して画像情報に応じた光28aが照射される。感光体21は、この露光によって、光28aが照射された部分の表面電荷が除去され、光28aが照射された部分の表面電位と光28aが照射されなかった部分の表面電位とに差異が生じ、静電潜像が形成される。
次いで、露光手段28による光28aの結像点よりも感光体21の回転方向下流側に設けられる現像器25から、静電潜像の形成された感光体21の表面にトナーが供給されて静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
感光体21に対する露光と同期して、感光体21と転写器26との間に、転写紙30が供給される。転写器26によって、供給された転写紙30にトナーと逆極性の電荷が与えられ、感光体21の表面に形成されたトナー像が、転写紙30上に転写される。
次いで、トナー像の転写された転写紙30は、搬送手段によって定着器31に搬送され、定着器31の加熱ローラ31aと加圧ローラ31bとの当接部を通過する際に加熱および加圧され、トナー像が転写紙30に定着されて堅牢な画像となる。このようにして画像が形成された転写紙30は、搬送手段によって画像形成装置20の外部へ排紙される。
一方、転写器26によるトナー像の転写後も感光体21の表面上に残留するトナーは、クリーナ27によって感光体21の表面から剥離されて回収される。このようにしてトナーが除去された感光体21の表面の電荷は、除電ランプからの光によって除去され、感光体21の表面上の静電潜像が消失する。その後、感光体21はさらに回転駆動され、再度帯電から始まる一連の動作が繰り返されて連続的に画像が形成される。
以下に実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
(実施例1)
導電性支持体として、直径30mm×長さ300mm×厚さ0.8mmのアルミニウム製の円筒型導電性支持体を用いて、図1の感光体を作製した。
まず、金属酸化物微粒子としての、酸化アルミニウム(Al23)と二酸化ジルコニウム(ZrO2)とで表面処理された樹枝状の酸化チタン(石原産業株式会社製、製品名:TTO−D−1)6重量部と、樹脂としての共重合ナイロン樹脂(東レ株式会社製、製品名:アミランCM8000)4重量部とを、1,3−ジオキソラン50重量部とメタノール40重量部との混合溶剤に加え、ペイントシェーカを用いて12時間分散処理して、中間層用塗工液(全量1kg)を調製した。
得られた中間層形成用塗工液を塗布槽に満たし、導電性支持体を浸漬した後引き上げ、自然乾燥させて、膜厚1.0μmの中間層を形成した。
次いで、電荷発生物質としての、特許第3569422号明細書(特許文献9)に記載の方法で作成した図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン3重量部と、樹脂としての水性ポリオールのポリビニルアセタール(固形分:20%、OH価:570、積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックKW−3)1.7重量部と、ブロックイソシアネート化合物(固形分:70%、NCO含有率:7.9%、旭化成ケミカルズ株式会社製、開発品名:X1248)2.4重量部と、消泡剤(オイルコンパウンド系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー777)0.005重量部と、分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40):0.008重量部を、水93重量部に加え、ペイントシェーカを用いて1時間分散処理して電荷発生層用塗工液(全量1kg)を調製した。
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
得られた電荷発生用塗工液を、中間層と同様の浸漬塗布法で、先に形成した中間層上に塗布し、得られた塗膜を温度130℃で30分間乾燥・硬化させて、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
次いで、電荷輸送物質としての下記構造式(1)で示されるトリフェニルアミン−ブタジエン誘導体10重量部と、バインダ樹脂としてのポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、製品名:ユーピロンZ400)18重量部と、酸化防止剤としての2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.5重量部と、レベリング剤としてのジメチルポリシロキサン(信越化学工業株式会社製、製品名:KF−96)0.004重量部とを、有機溶剤としてのテトラヒドロフラン(THF)110重量部に溶解させて、電荷輸送層用塗工液(全量1kg)を調製した。この電荷輸送層用塗工液を、中間層と同様の浸漬塗布法で、先に形成した電荷発生層上に塗布し、温度130℃で1時間乾燥して膜厚23μmの電荷輸送層を形成した。
以上のようにして、実施例1の感光体を作製した。
Figure 2010249871
(実施例2)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、特許第2700859号明細書(特許文献7)に記載の方法で作成した図4の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例2の感光体を作製した。
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例3)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、特開平3−128973号公報(特許文献8)に記載の方法で作成した図5の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例3の感光体を作製した。
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例4)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、ブラッグ角(2θ±0.2°)27.3°に最大回折ピークを有し、18°と24°付近に2つの主要な回折ピークを示す、Y型オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例4の感光体を作製した。
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例5)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.0、14.2、17.9、23.9、27.1°に主要な回折ピークを示す、I型オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例5の感光体を作製した。
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例6)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、ブラッグ角(2θ±0.2°)7.6°に最大回折ピークを有し、10.2°、22.6°、24.2°、26.3°、28.6°に主要な回折ピークを示す、α型オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例6の感光体を作製した。
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例7)
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.3のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)として調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例7の感光体を作製した。
(実施例8)
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して0.7のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)として調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例8の感光体を作製した。
(実施例9)
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して0.4のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)として調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例9の感光体を作製した。
(実施例10)
電荷発生層用塗工液におけるブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.6のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)として調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例10の感光体を作製した。
(実施例11)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例11の感光体を作製した。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としての水溶性セルロース(OH価:360、信越化学工業株式会社製、製品名:メトローズ65SH−50):0.27重量部
ブロックイソシアネート化合物(固形分:70%、NCO含有率:4.3%、旭化成ケミカルズ株式会社製、開発品名:X1458)2.5重量部
消泡剤(オイルコンパウンド系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー777):0.005重量部
分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40):0.008重量部
水94重量部
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例12)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例12の感光体を作製した。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としてのポリエーテルポリオール(固形分:35%、OH価:60、日本ポリウレタン工業株式会社製、製品名:AQD−473):3.6重量部
ブロックイソシアネート化合物(固形分:42%、NCO含有率:7.5%、日本ポリウレタン工業株式会社製、開発品名:BWD−102):1.8重量部
消泡剤(オイルコンパウンド系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー777):0.005重量部
分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40):0.008重量部
水92重量部
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例13)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例13の感光体を作製した。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としての水性ポリオールのポリビニルアセタール(固形分:20%、OH価:960、積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックKW−1):0.49重量部
ブロックイソシアネート化合物(固形分:37.5%、NCO含有率:3.7%、住化バイエルウレタン株式会社製、製品名:バイヒジュールVPLS2310):5.1重量部
消泡剤(オイルコンパウンド系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー777):0.005重量部
分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40):0.008重量部
水91重量部
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例14)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例14の感光体を作製した。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としての水溶性ナイロン(固形分:20%、NH含有率:10%、ナガセケムテックス株式会社製、製品名:トレジンFS−350):2.2重量部
ブロックイソシアネート化合物(固形分:45%、NCO含有率:7.0%、三井化学ポリウレタン株式会社製、製品名:タケネートWB−820):3.5重量部
消泡剤(オイルコンパウンド系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー480):0.005重量部
分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40):0.008重量部
水91重量部
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(実施例15)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして実施例15の感光体を作製した。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としての水性ポリアクリルポリオール(固形分:45%、OH価:80、DIC株式会社製、製品名:バーノックWE−300):2.1重量部
ブロックイソシアネート化合物(固形分:40%、NCO含有率:5.4%、三井化学ポリウレタン株式会社製、製品名:タケネートWB−920):2.6重量部
消泡剤(オイルコンパウンド系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー470):0.005重量部
分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:SNディスパーサント5468):0.008重量部
水92重量部
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(P)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(P/R)であった。
(比較例1)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして比較例15の感光体を作製した(有機溶剤系、硬化なし)。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としてのポリビニルブチラール(積水化学工業株式会社製、製品名:BM−S):2重量部
有機溶剤としてのメチルエチルケトン:145重量部
(比較例2)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、図4の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンを用いたこと以外は、比較例1と同様にして比較例2の感光体を作製した。
(比較例3)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして比較例3の感光体を作製した(水系、硬化剤なし)。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としての水性ポリオールのポリビニルアセタール系樹脂(固形分:20%、OH価:570、積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックKW−3):10重量部
水:87重量部
(比較例4)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、X型無金属オキソチタニウムフタロシアニンを用いたこと以外は、比較例1と同様にして比較例4の感光体を作製した。
(比較例5)
電荷発生物質として、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニンに代えて、下記構造式(2)で示されるトリスアゾ顔料を用いたこと以外は、比較例1と同様にして比較例5の感光体を作製した。
Figure 2010249871
(比較例6)
電荷発生層用塗工液を下記成分で調製したこと以外は、実施例1と同様にして比較例6の感光体を作製した(水系、ブロック型でないイソシアネート化合物(20℃、20時間でNCO基が完全に分解する)を使用)。
電荷発生物質としての、図3の回折ピークを示す結晶オキソチタニウムフタロシアニン(オリエント化学工業株式会社製):3重量部
樹脂としてのポリビニルアセタール(固形分:20%、OH価:570、積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックKW−3):2.8重量部
水分散型イソシアネート(非ブロック型、NCO含有率:16.5%、旭化成ケミカルズ株式会社製、製品名:デュラネートWB40−100):1.4重量部
消泡剤(ポリエーテル系、サンノプコ株式会社製、製品名:SNデフォーマー470):0.005重量部
分散安定剤(サンノプコ株式会社製、製品名:ローマPWA−40):0.008重量部
水:93重量部
ブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基は、樹脂の活性水素含有基に対して1.0のモル比で、電荷発生物質(G)は、架橋樹脂(ブロックイソシアネート化合物および樹脂の合計:R)に対して6/4の重量比(G/R)であった。
実施例1〜14および比較例1〜4において用いた材料および重量比P/Rを表1示す。
Figure 2010249871
(評価)
(1)感光体の電気特性および環境安定性
実施例1〜15および比較例1〜6において得られた感光体を、画像形成工程における感光体の表面電位を測定できるように表面電位計(ジェンテック株式会社製、型式:CATE751)を設けた、市販のデジタル複写機(シャープ株式会社製、型式:MX−501FN)にそれぞれ搭載し、各感光体の電気特性および環境安定性を評価した。
まず、温度22℃、相対湿度65%のN/N環境下において、帯電器による帯電動作直後の感光体の表面電位を帯電電位V0(V)として測定した。また、レーザ光(波長:780nm)によって露光を施した直後の感光体の表面電位をN/N環境下における残留電位VL(V)として測定した。
さらに、N/N環境下と同様にして、温度25℃、相対湿度85%のN/H環境下および温度25℃、相対湿度5%のN/L環境下における残留電位VL(V)を測定し、これらの差を電位変動ΔVL(V)として求めた。すなわち、電位変動ΔVL(V)が小さい程、環境安定性(環境特性)に優れると評価できる。
得られた結果を表2に示す。なお、表2には中間層用塗工液に用いた溶剤を付記する。
また、温度30℃、相対湿度80%のH/H環境下において、白紙画像を出力し、下記の基準に基づいて、黒ポチを評価した。
○:なし
△:僅かに観察される(実用可能)
×:はっきり観察される(実用不可)
得られた結果を表2に示す。
次いで、温度22℃、相対湿度65%のN/N環境下において、所定のパターンのテスト画像(ISO 19752に規定された文字テストチャート)を記録用紙10万枚に連続して複写させた後、初期と同様にして帯電動作直後の感光体の表面電位を帯電電位V0(V)として、露光後の感光体の表面電位を残留電位VL(V)として測定し、初期の残留電位の差を、疲労特性の指標となる電位変動ΔVLS(V)として求めた。
得られた結果を表2に示す。
(2)ポットライフ
実施例1〜15および比較例1〜6において調製した電荷発生層用塗工液を常温常湿(温度20℃、湿度50%)下で6ヶ月間保存した後、同様にして感光体を作成し、得られた感光体について、N/N環境下での残留電位VL(V)を測定し、上記(1)の初期残留電位VL(V)の値との差を、ポットライフの指標となる電位変動ΔVLP(V)として求めた。
得られた結果を表2に示す。
Figure 2010249871
表1および2の結果から次のことがわかる。
(1)本発明の感光体(実施例1〜15)は、電荷発生層用塗工液の溶剤として水を用いているにもかかわらず、現在の感光体で多く用いられているポリアミド系のバインダ樹脂を用いた有機溶剤系の比較例1および2の感光体と比較して、電気特性、環境安定性、疲労特性および塗液安定性(ポットライフ)の全てにおいて同等以上の性能を有している。
これは、電荷発生物質としての、結晶構造を有するオキソチタニルフタロシアニンが高感度であることから優れた電気特性が得られ、電荷発生層を熱硬化していることにより環境安定性、疲労特性および塗液安定性(ポットライフ)が得られたためと考えられる。
(2)水系、硬化剤なしの電荷発生層用塗工液を用いて形成した電荷発生層を有する感光体(比較例3)では、環境特性が極めて悪化した。
これは、電荷発生物質としての、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンが湿度などの環境に依存して感度の変動を起こし易く、環境特性が悪化したためと考えられる。また、比較例3の画像欠陥(黒ぽち)の結果も感度の変動を示唆している。
(3)電荷発生物質としてX型無金属オキソチタニウムフタロシアニンおよびトリスアゾ顔料を用いた感光体(比較例4および5)は、本発明の感光体(実施例1〜15)よりも感度が低く、VLが高い結果となった。
これは、X型無金属オキソチタニウムフタロシアニンおよびトリスアゾ顔料が、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンに比べて、電荷発生能力および電荷注入効率に劣るためと考えられる。すなわち、感度の低い電荷発生物質では、光吸収により発生する電荷の量が少なく、結果として感光体表面に輸送される電荷の量も少なくなり、VLが高くなる。
(4)硬化剤として非ブロック型のイソシアネート化合物を用いて形成した電荷発生層を有する感光体(比較例6)は、本発明の感光体(実施例1〜15)比べてポットライフが極めて悪化した。これは、イソシアネート化合物中のイソシアネート基は、水と容易に反応するという特徴があり、保護基でイソシアネート基が保護されたブロックイソシアネート化合物では水と容易に反応しないが、イソシアネート基が剥き出しの状態にある非ブロック型のイソシアネート化合物では容易に水と反応するためと考えられる。
1 導電性支持体
2 中間層(下引き層)
3 電荷発生層
4 電荷輸送層
5 積層型感光層
20 画像形成装置
22 回転軸線
23、29 矢符
24 帯電手段(帯電器)
24a 帯電ローラ
24b バイアス電源
25 現像手段(現像器)
25a 現像ローラ
25b ケーシング
26 転写手段(転写器)
27 クリーニング手段(クリーナ)
27a クリーニングブレード
27b 回収用ケーシング
28 露光手段
28a 光
30 転写紙
31 定着手段(定着器)
31a 加熱ローラ
31b 加圧ローラ

Claims (10)

  1. 導電性支持体上に、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とが積層されてなり、
    前記電荷発生層が、電荷発生物質と、ブロックイソシアネート化合物と、前記ブロックイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を有する樹脂と、水性媒体とを含む電荷発生層用塗工液から熱硬化を経て形成された層であり、かつ
    前記電荷発生物質が、結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンであることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 前記活性水素含有基が、水酸基またはアミド基である請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記イソシアネート基が、前記活性水素含有基に対して0.5以上1.5以下のモル比で前記ブロックイソシアネート化合物中に存在する請求項1または2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記ブロックイソシアネート化合物が、ヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートをオキシム系またはラクタム系のブロック剤でブロック化した構造を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  5. 前記樹脂が、ポリエーテルポリオール系樹脂、ポリエステルポリオール系樹脂、ポリアクリルポリオール系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロースおよびポリアミド系樹脂から選択される請求項1〜4のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  6. 前記結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンが、CuKα線(1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、少なくともブラッグ角(2θ±0.2°)27.1〜27.3°に回折ピークを示す請求項1〜5のいずれか1つに記載の電子写真感光体。
  7. 前記結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンが、CuKα線(1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.4゜に最大回折ピークを、少なくとも、7.3゜、9.7゜、27.3゜に回折ピークを示し、かつ9.4°および9.7°は明確な分岐ピークを有し、前記27.3゜の回折ピークよりいずれも大きいことを示す請求項6に記載の電子写真感光体。
  8. 前記結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンが、CuKα線(1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.5゜、9.7゜、11.7゜、15.0゜、23.5゜、24.1゜および27.3゜に主要な回折ピーク示す請求項6に記載の電子写真感光体。
  9. 前記結晶構造を有するオキソチタニウムフタロシアニンが、CuKα線(1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.0゜、14.2゜、23.9゜および27.1゜に主要な回折ピークを示す請求項6に記載の電子写真感光体。
  10. 請求項1〜9のいずれか1つに記載の電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記電子写真感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、露光によって形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、現像によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、転写された前記トナー像を前記記録材上に定着して画像を形成する定着手段と、前記電子写真感光体に残留するトナーを除去し回収するクリーニング手段と、前記電子写真感光体に残留する表面電荷を除電する除電手段を少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置。
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