(57)【要約】【課題】  いかなる環境においても、トナー融着やフィルミングといった感光体の異常による画像欠陥のない安定な画像を提供する。【解決手段】  感光体表面層と下引き層に対する表面押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、それぞれの変形全体での仕事量Ｗｔに対して３５〜６０％である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に、下引き層、感光層をこの順に有する電子写真感光体において、下引き層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して、35％以上かつ60％以下であり、かつ初期表面層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して、35％以上かつ60％以下であることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】
導電性支持体上に、下引き層、感光層をこの順に有する電子写真感光体において、下引き層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際のユニバーサル硬度ＨＵが150以上であることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項３】
導電性支持体上に、導電層、下引き層及び感光層をこの順に有する電子写真感光体において、下引き層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して、35％以上かつ60％以下であり、かつ初期表面層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して、35％以上かつ60％以下であることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項４】
導電性支持体上に、導電層、下引き層及び感光層をこの順に有する電子写真感光体において、下引き層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際のユニバーサル硬度ＨＵが150以上であることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子写真感光体と、これに加えて帯電手段、像露光手段、現像手段、クリーニング手段及び転写手段からなる群より選ばれる少なくとも一つの手段を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子写真感光体と、これに加えて帯電手段、現像手段、クリーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、電子写真画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体、電子写真画像形成装置、及びこれらの装置に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全性が高い、生産性に優れる、及び安価である等の利点から、有機光導電性物質を用いた電子写真感光体の研究開発が活発に行われ、これ迄に数多くの提案がされ、実用化されてきている。
【０００３】
しかしながら、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールに代表される光導電性ポリマーと、２，４，７−トリニトロフルオレンなどから形成される電荷移動錯体とを主成分とする電子写真感光体は、感度、耐久性及び残留電位等の点で必ずしも満足できるものではなかった。
【０００４】
一方、電荷発生機能と電荷輸送機能とをそれぞれ別々の物質に分担させた機能分離型電子写真感光体が、従来の有機感光体の欠点とされていた感度や耐久性に著しい改善をもたらした。また、機能分離型感光体は、電荷発生物質と電荷輸送物質の各々の材料選択範囲が広く、任意の特性を有する電子写真感光体を比較的容易に作成できるという利点を有している。
【０００５】
電荷発生物質としては、種々のアゾ顔料、多環キノン顔料、フタロシアニン顔料、シアニン色素、スクエアリック酸染料及びピリリウム塩系色素等が知られている。
【０００６】
電荷輸送物質としては、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルアミン化合物、等が知られている。
【０００７】
ところで、近年の高画質化及び高速・高耐久化に伴って、有機電子写真感光体にも更なる機械的耐久性の向上が求められている。
【０００８】
また、近年、電子写真感光体を使用したプリンター、複写機及びファクシミリ等は多種多様な分野で使用されるようになり、より様々な環境においても常に安定した画像を提供することが更に厳しく要求されていて、感光層の表面特性に対する化学的、電気的、機械的衝撃に曝される可能性が高くなり、表面層に対する要求が厳しくなっている。
【０００９】
電子写真感光体は上述のような電気的および機械的外力が直接加えられるために、それらに対する耐久性が求められている。具体的には、摺擦による表面の磨耗や傷の発生、また、帯電時に発生するオゾンやNOx等の活性物質の付着による表面層の劣化等に対する耐久性が要求される。
【００１０】
さらに、電子写真感光体は、帯電、露光、現像、転写、クリーニング及び除電等の手段が繰り返し適用される。帯電及び露光により形成された静電潜像はトナーといわれる微粒子状の現像剤によりトナー画像となる。さらにこのトナー画像は転写手段により紙等の転写材に転写されるが、すべてのトナーが転写されるわけではなく、一部が感光体上に残留する。
【００１１】
この残留トナーの量が多いと、転写材の画像は、さらに転写不良が生じる所謂ボソ抜け状となり、画像の均一性に欠けるだけでなく、感光体へのトナーの融着やフィルミングの発生という問題が生じる。
【特許文献１】特開２００３−２０７９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、いかなる環境においても、上記のトナー融着やフィルミングといった感光体の異常による画像欠陥が発生せず、また繰り返し使用においても良好な電子写真特性を有する電子写真感光体、電子写真画像形成装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、下記の構成を特徴とする電子写真感光体を用いることによって、前述の問題を解決できるものである。
【００１４】
（１）下引き層及び感光層を有する電子写真感光体において、下引き層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して、35％以上かつ60％以下であり、かつ初期表面層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して、35％以上かつ60％以下であることを特徴とする電子写真感光体。
【００１５】
（２）下引き層及び感光層を有する電子写真感光体において、下引き層に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際のユニバーサル硬度ＨＵが150以上であることを特徴とする（１）の電子写真感光体。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、いかなる環境においても、トナー融着やフィルミングといった感光体の異常による画像欠陥が発生せず、また繰り返し使用においても良好な電子写真特性を有する電子写真感光体、電子写真画像形成装置等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【００１８】
本発明は、該電子写真感光体の下引き層と、かつ感光体表面に対する１μｍの深さまでの押し込み試験の際の弾性変形仕事量Ｗｅが、変形全体での仕事量Ｗｔに対して35％〜60％であることを特徴とする。感光体表面層に対する弾性変形仕事量Ｗｅが35％未満であると、クリーニングブレード等の感光体接触部材と感光体との接触部で生じる感光体傷や面荒れが激しく、それらに起因する画像不良が生じてしまう。また、弾性変形変形量Ｗｅが60％を超えると、感光体が十分な弾性分を持ち、良好な対摩耗性が得られるが、転写されなかったトナーが像担持体面に押しつけられることによって発生する「トナー融着」に関して、融着トナーが感光体表面から削り取られずに蓄積し、それが原因となって濃度薄などの画像不良を引き起こすことになる。
【００１９】
本発明においては、表面層だけではなく、表面層の下層、即ち下引き層についても同様の弾性分を持つことによって画像不良が大幅に削減できることが明らかになった。即ち、表面層が摩耗したときは、表面層の下層の弾性分が画像特性に大きな影響を及ぼし、表面層と同様に下層の弾性分も35〜60％であると、表面層が摩耗したときでも良好な画像が得られることが明らかになった。感光体下引き層に対する弾性変形仕事量Ｗｅが35％未満であると、表面層摩耗時にクリーニングブレード等の感光体接触部材と感光体との接触部で生じる感光体表面傷や面荒れが悪化し、それらに起因する画像不良が生じてしまう。また、弾性変形仕事量Ｗｅが60％を超えると、表面層摩耗時に、表面層弾性分によらず感光体が十分な弾性分を持ち、良好な対摩耗性が得られるが、転写されなかったトナーが像担持体面に押しつけられることによって発生する「トナー融着」に関して、融着トナーが感光体表面から削り取られずに蓄積し画像不良を引き起こす。
【００２０】
本発明の押し込み試験、所謂表面皮膜物性試験は、ドイツ・フィッシャー社製硬度計フィッシャースコープH100を用い、23℃55％ＲＨの環境下で行なった。当試験は、薄膜、硬化皮膜、有機皮膜等の硬度の解析が可能であり、下地はガラスプレート、Ａｌ板、Ａｌシリンダー等で特に限定されるものではない。測定においては、形状が四角錐で対面角度が136°に規定されているダイヤモンド圧子を使用し、設定荷重を段階的にかけて皮膜に押し込んでいったときの、荷重をかけた状態での押し込み深さを電気的に検出して読み取り、硬さ値Ｈは試験荷をその試験荷重で生じた圧痕の表面積で除した比率で表示される。また、ユニバーサル硬さ値ＨＵは設定最大押し込み深さでの硬さ値で表される。
【００２１】
硬度計で測定したときの例を図1に示す。点Aが測定開始点である。A→Bが圧子の押し込みに対応する曲線であり、点Bは最大設定押し込み深さに到達したときの点である。図１は３μｍの深さまで達している例であるが、本発明においては最大設定押し込み深さは１μｍに設定する。B→Cの曲線が、圧子を押し込んだ後の「戻り」に対応する曲線である。点Ｄは点Ｂから横軸に垂線を引いたときの横軸との交点である。この図において曲線ＡＢ、直線ＢＤ、横軸で囲まれる部分の面積が、押し込みにおけるトータルの仕事量Ｗｔに相当する。同様に、曲線ＢＣ、直線ＢＤ、横軸で囲まれる部分の面積が弾性変形仕事量Ｗｅに相当する。
【００２２】
図２は本発明に従う画像形成装置例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、最大通紙サイズがＡ３サイズのレーザビームプリンタである。
【００２３】
次に本発明に係わる電子写真感光体について詳しく説明する。
【００２４】
本発明における電子写真感光体の層構成は、導電性支持体上に電荷発生材料と電荷輸送材料を同時に含有する単一層からなる感光層を有する層構成と、導電性支持体上に電荷発生材料を含有する電荷発生層と電荷輸送材料を含有する電荷輸送層を積層する感光層を有する層構成がある。
【００２５】
図３は導電性支持体上に電荷発生材料を含有する電荷発生層と電荷輸送材料を含有する電荷輸送層を積層する感光層を有する層構成を示している。導電性支持体上の表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる導電層１aと、支持体からの電荷注入を阻止する下引き層１bと、光電荷発生層１cと、電荷輸送層１dの４層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
【００２６】
本発明に用いられる有効な電荷発生物質としては、例えば以下のような物質が挙げられる。これらの電荷発生物質は単独で用いてもよく、２種類以上組み合わせてもよい。
（１）モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾなどのアゾ系顔料
（２）インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ系顔料
（３）金属フタロシアニン、非金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系
（４）ペリレン酸無水物、ペリレン酸イミドなどのペリレン系顔料
（５）アンスラキノン、ピレンキノンなどの多環キノン系顔料
（６）スクアリリウム色素
（７）ピリリウム塩、チオピリリウム塩類
（８）トリフェニルメタン系色素
（９）セレン、非晶質シリコンなどの無機物質
電荷発生物質を含有する層、即ち電荷発生層は前記のような電荷発生物質を適当な結着剤に分散し、これを導電性支持体上に塗工することにより形成することができる。また、導電性支持体上に蒸着、スパッタ、CVDなどの乾式法で薄膜を形成することによっても形成することができる。
【００２７】
上記結着剤としては広範囲な結着性樹脂から選択でき、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレンーブタジエン共重合体樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２種以上混合して用いてもよい。
【００２８】
電荷発生層中に含有する樹脂は、80質量％以下、好ましくは40質量％以下が好ましい。また電荷発生層の膜厚は５μm以下、特には0.01μm〜２μmをもつ薄膜層とすることが好ましい。また、電荷発生層には種々の増感剤を添加してもよい。
【００２９】
電荷輸送物質を含有する層、すなわち電荷輸送層は、電荷輸送物質と適当な結着剤（結着性樹脂）とを組み合わせて形成することができる。ここで電荷輸送層に用いられる結着剤としては、前記電荷発生層に用いられているものが挙げられるが、優れた対摩耗性や電気特性を有するポリカーボネート樹脂やポリアリレート樹脂が好ましい。更には、トナー融着が良化するという観点からシリコーン変性ポリカーボネート樹脂をも含有することが好ましい。
【００３０】
電荷輸送物質としては、１種類単独で用いても２種類以上組み合わせてもよく、また他の構造の電荷輸送物質〔例えばピレン、アントラセン等の多環芳香族化合物、カルバゾール系、インドール系、オキサゾール系、チアゾール系、オキサジアゾール系、ピラゾール系、ピラゾリン系、チアジアゾール系、トリアゾール系化合物等の複素環化合物、トリアリールメタン系化合物あるいは、これらの化合物からなる基を主鎖または側鎖に有するポリマー（例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン等）〕等と組み合わせても良い。
【００３１】
結着剤と電荷輸送物質との配合割合は、結着剤100質量部あたり電荷輸送物質を10〜500質量部とすることが好ましい。電荷輸送層は、上述の電荷発生層と電気的に接続されており、電界の存在下で電荷発生層から注入された電荷キヤリアを受け取るとともに、これらの電荷キヤリアを表面まで輸送できる機能を有している。この電荷輸送層は電荷キヤリアを輪送できる限界があるので、必要以上に膜厚を厚くすることができないが、５μm〜40μm、特には10μm〜30μmの範囲が好ましい。
【００３２】
このような電荷輸送層を形成する際は、適当な有機溶媒を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ローラーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法などのコーティング法を用いて行なうことができる。
【００３３】
以下、具体的実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
10％の酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した酸化チタン粉体50部、レゾール型フェノール樹脂25部、メチルセロソルブ20部、メタノール５部及びシリコーンオイル（ポリジメチルシロキサン・ポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量3,000）0.002部を１ｍｍφガラスビーズを用いたサンドミルで２時間分散して導電層用塗料を調製した。アルミニウムシリンダー（φ30ｍｍ）上に、導電層用塗料を浸漬塗布し、140℃で30分間乾燥させ、膜厚20μｍの導電層を形成した。
【００３５】
導電層上に6-66-610-12四元系ポリアミド共重合体５部をメタノール70部とブタノール25部を混合溶媒に溶解した溶液を浸漬塗布、乾燥して、膜厚１μｍの下引き層（電荷注入阻止層）を形成した。
【００３６】
次に、CuKαのX線回折におけるブラッグ角2θ±0.2°が7.4°、28.2°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶3.5部とポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＨ−Ｓ、積水化学工業社製）１部をシクロヘキサノン120部に添加し、１ｍｍφガラスビーズを用いたサンドミルで３時間分散し、これにメチルエチルケトン120部を加えて希釈して電荷発生層用塗料を調製した。下引き層上に、この電荷発生層用塗料を浸漬塗布し、100℃で10分間乾燥して、膜厚0.15μｍの電荷発生層を形成した。
【００３７】
次に、電荷輸送材料として下記構造式（Ａ）の化合物10部、
【００３８】
【化１】
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ポリカーボネート樹脂（商品名：パンライトL-1250  帝人化成製）10部を、モノクロルベンゼン50部及びジクロルメタン10部の混合溶媒に溶解した。この塗料を前述の電荷発生層の上に浸漬法で塗布し、110℃、１時間乾燥し22μｍの電荷輸送層を形成した。
【００３９】
この様にして作製した電子写真感光体の表面押し込み試験における弾性変形仕事量Ｗｅを測定したところ、Ｗｔに対して47.9％であった。また、この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して38.1％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【実施例２】
【００４０】
実施例１において酸化スズで被覆した酸化チタン粉体を40部にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して43.6％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【実施例３】
【００４１】
実施例１においてレゾール型フェノール樹脂を35部にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して47.6％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【実施例４】
【００４２】
実施例１において導電層用塗料分散時間を３時間にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、導電層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して39.1％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【実施例５】
【００４３】
実施例１において導電層乾燥条件を130℃20分にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して35.2％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【実施例６】
【００４４】
実施例１においてレゾール型フェノール樹脂に換えてメラミン樹脂を使用した以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して36.9％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【００４５】
（比較例１）
実施例１において酸化スズで被覆した酸化チタン粉体を80部にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して32.7％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【００４６】
（比較例２）
実施例１においてレゾール型フェノール樹脂を15部にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して33.3％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【００４７】
（比較例３）
実施例１において導電層用塗料分散時間を１時間にした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して34.0％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【００４８】
（比較例４）
導電層を塗布しなかった以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して12.0％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【００４９】
（比較例５）
導電層の膜厚を５μｍにした以外は、実施例１と同様にして感光体を作製した。この感光体の下引き層が露出するまで感光層を剥がした後、下引き層に対して同様の表面押し込み試験を行ったところ、弾性変形仕事量ＷｅはＷｔに対して26.0％であった。この感光体を、前記の画像形成装置に装着し、連続20,000枚の通紙耐久を行い、画像評価を行った。結果は表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】フィッシャー硬度計における測定チャート例。
【図２】実施例の画像形成装置の概略構成模型図。
【図３】感光体と帯電ローラーの層構成模型図。
【符号の説明】
【００５２】
１  帯電手段
６  露光手段
７  現像器
８  転写材
９  転写手段
１０  クリーニング手段
１１  帯電前露光手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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