JP2015184493A - 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

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 Download PDF

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Abstract

【課題】基材の表面粗さに起因するハーフトーン画像の濃度ムラが抑制される電子写真感光体を提供する。
【解決手段】表面粗さRmaxが0.5μm以上5μm以下である導電性基材1と、前記導電性基材上に配置され、結着樹脂、金属酸化物粒子、電子受容性化合物及び光散乱粒子を含み、表面粗さRmaxが0.1μm以上3μm以下である下引層2と、前記下引層上に配置された感光層として、電荷発生層31及び入射光に対する正反射成分が30%以下である電荷輸送層32を有する積層型の感光層、又は、入射光に対する正反射成分が30%以下である単層型の感光層と、を備えた電子写真感光体。
【選択図】図2

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。
電子写真方式の画像形成装置は高速でかつ高印字の品質が得られ、複写機およびレーザービームプリンター等の画像形成装置において利用されている。画像形成装置において用いられる感光体としては、有機の光導電性材料を用いた有機感光体が主流となっている。有機感光体を製造する場合、例えば、アルミニウム基材の上に下引層(中間層と呼ばれる場合もある)を形成し、その後、感光層、特に電荷発生層および電荷輸送層からなる感光層を形成する場合が多い。
例えば、特許文献1には、導電性支持体上に中間層を介して感光層を有する電子写真感光体において、該中間層が特定のポリアミド樹脂を含有することを特徴とする電子写真感光体が開示されている。
特許文献2には、感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記感光体は、導電性基材と、前記導電性基材の周囲に形成された中間層と、前記中間層の周囲に形成された感光層と、を有し、前記中間層は、平均粒径が100nm以下の金属酸化物微粒子を結着樹脂中に含有することを特徴とする画像形成装置が開示されている。
特許文献3には、導電性基体上に光導電層を設けた電子写真感光体において、導電性基体と光導電層との間に白色顔料と結着剤樹脂を主成分とし、かつ白色顔料と結着剤樹脂の使用割合が容量比で1/1〜3/1の範囲にある中間層を設けると共に、導電性基体と該中間層との間に結着剤樹脂による下引層を設けたことを特徴とする電子写真感光体が開示されている。
特許文献4には、導電性基体と、該基体上に形成された中間層と、該中間層上に形成された感光層とを備える電子写真感光体であって、前記中間層が、金属酸化物微粒子及び結着樹脂を含有し、28℃、85%RHで106V/mの電場を印加したときの体積抵抗が108〜1013Ω・cmであり、且つ15℃、15%RHで106V/mの電場を印加したときの体積抵抗が28℃、85%RHで106V/mの電場を印可したときの体積抵抗の500倍以下であることを特徴とする電子写真感光体が開示されている。
特許文献5には、電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を備え、前記電子写真感光体の外周面を所定方向に移動させながら帯電、露光、現像及び転写を行う画像形成装置であって、帯電から現像までに要する時間が可変となるように、前記電子写真感光体の外周面の移動速度を制御する制御手段を更に備え、前記電子写真感光体が少なくとも下引層と感光層を有し、前記下引層が少なくとも金属酸化物微粒子と該金属酸化物微粒子と反応可能な基を有するアクセプター性化合物とを含有することを特徴とする画像形成装置が開示されている。
また、電子写真感光体(単に「感光体」という場合がある)の電荷輸送層の耐摩耗性を向上させる手段として、各種のポリカーボネート樹脂を用いること(例えば特許文献6参照)、高分子量の結着樹脂、電荷輸送材料、及び無機フィラーを用いること(非特許文献1、2参照)などが提案されている。
また、感光体の最表面層に、表面エネルギーを低下させるシロキサン成分やフッ素成分をその分子構造に持つ結着樹脂を用いたり、フッ素樹脂を含有することで、感光体のクリーニング性を向上させ、クリーニングブレードが感光体に与える接触圧が小さくても十分なクリーニング特性を発揮し、結果として摩耗量を減少させることが提案されている(例えば特許文献7参照)。
特開平5−11483号公報 特開2002−123028号公報 特開平5−80572号公報 特開2003−186219号公報 特開2006−30698号公報 特開昭63−148263号公報 特開昭63−249152号公報
感光体・現像剤の高耐久化による環境負荷低減:コニカミノルタテクノロジーレポート Vol.6 17−22頁 (2009) OPC感光体の長寿命化技術:日本画像学会誌 Vol.47 117−123頁 (2008)
本発明は、基材の表面粗さに起因するハーフトーン画像の濃度ムラが抑制される電子写真感光体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
請求項1に係る発明は、表面粗さRmaxが0.5μm以上5μm以下である導電性基材と、前記導電性基材上に配置され、結着樹脂、金属酸化物粒子、電子受容性化合物及び光散乱粒子を含み、表面粗さRmaxが0.1μm以上3μm以下である下引層と、前記下引層上に配置された感光層として、電荷発生層及び入射光に対する正反射成分が30%以下である電荷輸送層を有する積層型の感光層、又は、入射光に対する正反射成分が30%以下である単層型の感光層と、を備えた電子写真感光体である。
請求項2に係る発明は、前記金属酸化物粒子が、酸化錫、酸化チタン、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の電子写真感光体である。
請求項3に係る発明は、前記金属酸化物粒子の平均1次粒径が、100nm以下である請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体である。
請求項4に係る発明は、前記金属酸化物粒子が、カップリング剤で表面処理されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電子写真感光体である。
請求項5に係る発明は、前記カップリング剤が、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤及びアルミニウム系カップリング剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の電子写真感光体である。
請求項6に係る発明は、前記電子受容性化合物が、アントラキノン誘導体である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電子写真感光体である。
請求項7に係る発明は、前記アントラキノン誘導体が下記一般式(1)で表される請求項6に記載の電子写真感光体である。

(一般式(1)中、n1及びn2は、各々独立に0以上3以下の整数を表す。但し、n1及びn2の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す。m1及びm2は、各々独立に0又は1の整数を示す。R及びRは、各々独立に炭素数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数1以上10以下のアルコキシ基を表す。)
請求項8に係る発明は、前記下引層の厚みが、15μm以上30μm以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真感光体である。
請求項9に係る発明は、前記感光層が積層型の感光層であり、前記電荷輸送層がフッ素含有樹脂粒子を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の電子写真感光体である。
請求項10に係る発明は、前記フッ素含有樹脂粒子が、4フッ化エチレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂、6フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、及びこれらの共重合体から選択される少なくとも1種のフッ素含有樹脂の粒子である請求項9に記載の電子写真感光体である。
請求項11に係る発明は、前記フッ素含有樹脂粒子の平均1次粒径が、100nm以上1000nm以下である請求項9又は請求項10に記載の電子写真感光体である。
請求項12に係る発明は、前記感光層が積層型の感光層であり、前記電荷輸送層が、シリカ粒子及びアルミナ粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の電子写真感光体である。
請求項13に係る発明は、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の電子写真感光体を備え、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジである。
請求項14に係る発明は、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える画像形成装置である。
請求項1、2、3に係る発明によれば、導電性基材の表面粗さRmax、下引層の表面粗さRmax、又は感光層の入射光に対する正反射成分が上記範囲外である場合に比べ、ハーフトーン画像の濃度ムラが抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項4、5に係る発明によれば、下引層に含まれる金属酸化物粒子がカップリング剤によって表面処理されていない場合に比べ、ハーフトーン画像の濃度ムラが抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項6、7に係る発明によれば、下引層に含まれる電子受容性化合物がアントラキノン誘導体でない場合に比べ、連続使用時の電位上昇が抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項8に係る発明によれば、下引層の厚みが15μm以上30μm以下の範囲外である場合に比べ、外来異物によるリーク防止、電位の変動が抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項9、10、11に係る発明によれば、電荷輸送層がフッ素含有樹脂粒子を含まない場合に比べ、感光層の摩耗が抑制される電子写真感光体が提供される。
請求項12に係る発明によれば、シリカ粒子及びアルミナ粒子のいずれも含まない場合に比べ、入射光に対する電荷輸送層の正反射成分を30%以下に調整し易い電子写真感光体が提供される。
請求項13、14に係る発明によれば、電子写真感光体の導電性基材の表面粗さRmax、下引層の表面粗さRmax、又は感光層の入射光に対する正反射成分が上記範囲外である場合に比べ、ハーフトーン画像の濃度ムラが抑制されるプロセスカートリッジ、画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の一例を示す概略図である。 本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の他の例を示す概略図である。 本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の他の例を示す概略図である。 本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の他の例を示す概略図である。 本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の他の例を示す概略図である。 本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の他の例を示す概略図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。 実施例において、画質評価に用いるチャートを示す模式図である。
以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係る電子写真感光体について詳細に説明する。
[電子写真感光体]
本実施形態に係る電子写真感光体(以下、単に「感光体」と称する場合がある)は、 表面粗さRmax(最大高さ)が0.5μm以上5μm以下である導電性基材と、前記導電性基材上に配置され、結着樹脂、金属酸化物粒子、電子受容性化合物及び光散乱粒子を含み、表面粗さRmaxが0.1μm以上3μm以下である下引層と、前記下引層上に配置された感光層として、電荷発生層及び入射光に対する正反射成分が30%以下である電荷輸送層を有する積層型の感光層、又は、入射光に対する正反射成分が30%以下である単層型の感光層と、を有して構成されている。
本実施形態に係る電子写真感光体を用いて画像形成装置を行えば、ハーフトーン画像の濃度ムラが抑制される。この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと考えられる。
導電性基材を切削によって作製する場合、切削加工速度を上げると基材の表面粗さが大きくなり、切削ピッチがハーフトーンの濃淡として画質上に現れる現象が生じる場合がある。導電性基材の切削ピッチが規則的であり、導電性基材上に下引層及び感光層を順次形成すると、切削ピッチに追従して成膜されるため基材の表面形状が反映され、露光の角度によっては反射により光の強弱ができ、濃度ムラが発生するものと考えられる。
しかし、基材の表面粗さがRmaxが0.5μm以上5μm以下であり、下引層の表面粗さ、及び、電荷輸送層又は単層型感光層の入射光に対する正反射率をそれぞれ上記範囲に制御することで、導電性基材で反射した露光光が下引層の表面や感光層の内部で散乱して導電性基材の表面形状が反映され難くなり、ハーフトーン画像の濃度ムラが抑制されると考えられる。
図1乃至図6は、本実施形態に係る感光体の層構成の例を示す概略図である。図1に示す感光体は、導電性基材1と、導電性基材1の上に形成された下引層2と、下引層2の上に形成された単層型(機能一体型)の感光層3と、から構成されている。単層型の感光層3は、例えば、結着樹脂と、電荷発生材料と、電荷輸送材料とを含んで構成されている。
また、図2に示すように、感光層3は電荷発生層31と電荷輸送層32とが積層された積層型(機能分離型)の感光層でもよい。電荷発生層31は例えば結着樹脂と電荷発生材料とを含んで構成され、電荷輸送層32は例えば結着樹脂と電荷輸送材料とを含んで構成されている。
さらに、本実施形態に係る電子写真感光体は、図3及び図4に示すように、感光層3上又は電荷輸送層32上に保護層5を設けてもよい。また、図5及び図6に示すように、下引層2と感光層3との間又は下引層2と電荷発生層31との間に中間層4を設けてもよい。
なお、中間層4は、下引層2と感光層3との間又は下引層2と電荷発生層31との間に設けた態様を示しているが、導電性基材1と下引層2との間に設けてもよい。無論、中間層4を設けない態様であってもよい。
次に、本実施形態に係る電子写真感光体の各要素について説明する。なお、符号は省略して説明する。代表例として、積層型の感光層を備えた電子写真感光体について主に説明する。
(導電性基材)
導電性基材としては、例えば、金属(アルミニウム、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等)又は合金(ステンレス鋼等)を含む金属板、金属ドラム、及び金属ベルト等が挙げられる。また、導電性基材としては、例えば、導電性化合物(例えば導電性ポリマー、酸化インジウム等)、金属(例えばアルミニウム、パラジウム、金等)又は合金を塗布、蒸着又はラミネートした紙、樹脂フィルム、ベルト等も挙げられる。ここで、「導電性」とは体積抵抗率が1013Ωcm未満であることをいう。
本実施形態に係る電子写真感光体の導電性基材の表面粗さRmaxは0.5μm以上5μm以下である。導電性基材の表面粗さRmaxは1μm以上4μm以下であることが望ましく、1.5μm以上3.5μm以下であることがより望ましい。
導電性基体の表面粗さRmaxの測定は、導電性基材上に下引層を形成する前、又は、電子写真感光体から感光層及び下引層を除去した後、導電性基材の表面に対して、表面粗さ計サーフコム1400(東京精密社製)を用いて、JIS B0601−1994に準拠した測定条件で行う。
導電性基材の表面粗さRmaxを0.5μm以上5μm以下にする方法は特に限定されず、例えば、導電性基材を金属パイプとした場合、表面は素管のままであってもよいし、事前に鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、湿式ホーニングなどの処理が行われていてもよい。製造コストを抑制する観点から、素管を研削加工して導電性基材を作製する際に導電性基材の表面粗さRmaxを0.5μm以上5μm以下に調整することが好ましい。
以下、本実施形態に係る導電性基材の製法の一例について説明する。
本実施形態に係る導電性基材を作製する場合、まず、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成された素管を準備する。この素管は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金をポートホール法又はマンドレル法により熱間押出加工、続いて冷間抽伸加工を施したものを切削前の素管として得られる。
次に、素管の表面に対して切削加工を施す。この切削加工に適用する加工バイトとしては、例えば、多結晶ダイヤモンドにより構成された円弧形状(一般的にRバイトと称する)や平坦な(一般的に平バイトと称する)先端を持つ加工バイトを適用する。
切削加工は、例えば、回転させた素管と素管表面に当て付けた加工バイトとを相対的に素管軸方向に移動して行う。切削加工は、荒加工及び仕上げ加工の双方を行ってもよく、仕上げ加工のみを行ってもよい。なお、仕上げ加工により導電性基材の表面粗度が制御される。
また、切削加工は、荒加工及び仕上げ加工の双方を行う場合、切削加工は、一つの加工バイトを導電性基材の一方の軸方向端部から他方の軸方向端部までの移動を往復させて、往路で荒加工、復路で仕上げ加工を行ってもよいが、2つの加工バイトを導電性基材の一方の軸方向端部から他方の軸方向端部まで移動させて、往路のみで荒加工及び仕上げ加工を同時行うことがよい。
素管の表面に対して切削加工を行って本実施形態に係る導電性基材を作製する場合、加工バイトの切込み角度、素管の軸方向に対するバイトの送り速度等を調整することで表面粗さRmaxが0.5μm以上5μm以下の導電性基材が得られる。
例えば、バイトの送り速度を速くするほど素管の外周面が短時間で切削され、生産性が向上する反面、導電性基材の表面粗さRmaxが大きくなる。導電性基材の表面粗さRmaxが0.5μm以上になるとハーフトーン画像の濃度ムラが生じ易く、表面粗さRmaxが5μmを超えると、下引層の表面粗さRmax及び感光層の正反射成分を本実施形態の範囲に調整してもハーフトーン画像の濃度ムラが大きくなるため、本実施形態ではバイトの送り速度を調整して導電性基材の表面粗さRmaxが0.5μm以上5μm以下となるように切削加工を行えばよい。
加工速度(バイト送り速度)は、バイトの形状、切削角度等にもよるが、例えば、多結晶ダイヤモンドを刃先とした円弧状バイトを用い、素管の一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に向かって、加工速度(バイト送り速度)0.10mm/rev以上0.55mm/rev以下の範囲で切削加工を行うことが挙げられる。
加工速度(バイト送り速度)の制御は、例えば、NC(numerical control:数値制御)付き旋盤を適用し、NC制御で行うことがよい。NCの付随していない旋盤を適用し、手動で加工速度の制御を行ってもよいが、NC付き旋盤を適用し、NC制御を行うことが、品質の安定性から望ましい。
導電性基材には、酸性処理液による処理又はベーマイト処理を施してもよい。
酸性処理液による処理は、例えば、以下のようにして実施される。先ず、リン酸、クロム酸及びフッ酸を含む酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸及びフッ酸の配合割合は、例えば、リン酸が10質量%以上11質量%以下の範囲、クロム酸が3質量%以上5質量%以下の範囲、フッ酸が0.5質量%以上2質量%以下の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5質量%以上18質量%以下の範囲がよい。処理温度は例えば42℃以上48℃以下が好ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が好ましい。
ベーマイト処理は、例えば90℃以上100℃以下の純水中に5分から60分間浸漬すること、又は90℃以上120℃以下の加熱水蒸気に5分から60分間接触させて行う。被膜の膜厚は、0.1μm以上5μm以下が好ましい。これをさらにアジピン酸、硼酸、硼酸塩、燐酸塩、フタル酸塩、マレイン酸塩、安息香酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩等の被膜溶解性の低い電解質溶液を用いて陽極酸化処理してもよい。
(下引層)
下引層は、結着樹脂、金属酸化物粒子、電子受容性化合物、及び光散乱粒子を含み、表面粗さRmaxが0.1μm以上3μm以下である。下引層の表面粗さRmaxは0.5μm以上2.5μm以下であることが望ましく、1.0μm以上2μm以下であることがより望ましい。
下引層の表面粗さRmaxの測定は、導電性基材上に下引層を形成した後、下引層上に層(電荷発生層等)を形成する前に、又は、電子写真感光体から感光層を除去した後、下引層の表面に対して、表面粗さ計サーフコム1400(東京精密社製)を用いて、JIS B0601−1994に準拠した測定条件で行う。
・結着樹脂
下引層に含まれる結着樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などの高分子樹脂化合物等が挙げられる。また、これら樹脂と硬化剤との反応により得られる樹脂も挙げられる。
・金属酸化物粒子
下引層に含まれる金属酸化物粒子としては、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の粒子が挙げられる。
これらの中もで、分散安定性、電位の安定性の観点から、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛の粒子がよい。
金属酸化物粒子としては、望ましくは粒径が100nm以下、特に10nm以上100nm以下の導電粉が望ましく用いられる。ここでいう粒径とは、平均1次粒径を意味する。金属酸化物粒子の平均1次粒径は、SEM(走査型電子顕微鏡)により観察し測定される値であり、無作為に選んだ25個の金属酸化物粒子について測定した平均値である。
金属酸化物粒子の粒径が10nm以上の場合、分散液の均一性の低下が抑制される。一方、金属酸化物粒子の粒径が100nm以下の場合、2次粒子、又はそれ以上の高次粒子は1μmを超える粒径になり難く、下引層内で金属酸化物粒子の存在する部分と存在しない部分、いわゆる海島構造となり難く、例えばハーフトーン濃度の不均一などの画質欠陥が発生し難い。
金属酸化物粒子としては10Ω・cm以上1010Ω・cm以下の粉体抵抗とすることが望ましい。これにより、下引層は、電子写真プロセス速度に対応した周波数で適切なインピーダンスを得ることが実現され易くなる。
金属酸化物粒子の抵抗値が10Ω・cmよりも低いと、インピーダンスの粒子添加量依存性の傾きが大きすぎて、インピーダンスの制御が難しくなる場合がある。一方、金属酸化物粒子の抵抗値が1010Ω・cmよりも高いと残留電位の上昇を引き起こす場合がある。
金属酸化物粒子は、表面処理が施されていてもよい。金属酸化物粒子は、表面処理の異なるもの、又は、粒子径の異なるものを2種以上混合して用いてもよい。
表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、界面活性剤等が挙げられる。特に、シランカップリング剤が好ましく、アミノ基を有するシランカップリング剤が好ましい。
アミノ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シランカップリング剤は、2種以上混合して使用してもよい。例えば、アミノ基を有するシランカップリング剤と他のシランカップリング剤とを併用してもよい。この他のシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピル−トリス(2−メトキシエトキシ)シラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
表面処理剤による表面処理方法は、公知の方法であればいかなる方法でもよく、乾式法又は湿式法のいずれでもよい。
表面処理剤の処理量は、例えば、金属酸化物粒子に対して0.5質量%以上10質量%以下が好ましい。
金属酸化物粒子は、上記カップリング剤で表面処理後、必要に応じて抵抗値の環境依存性等の改善のために熱処理を行ってもよい。熱処理温度は、例えば、120℃以上300℃以下、処理時間は30分以上5時間以下がよい。
・電子受容性化合物
電子受容性化合物は、下引層に含有される、金属酸化物粒子の表面と化学反応する材料、又は金属酸化物粒子の表面に吸着する材料であり、金属酸化物粒子の表面に選択的に存在し得る。
電子受容性化合物としては、好ましくは酸性基を持つ電子受容性化合物が適用される。この酸性基としては、水酸基(フェノール水酸基)、カルボキシル基、スルホニル基等が挙げられる。
電子受容性化合物として具体的には、例えば、キノン系、アントラキノン系、クマリン系、フタロシアニン系、トリフェニルメタン系、アントシアニン系、フラボン系、フラーレン系、ルテニウム錯体、キサンテン系、ベンゾキサジン系、ポルフィリン系の化合物が挙げられる。
特に、電子受容性化合物としては、ハーフトーン画像の濃度ムラを抑制すると共に、材料の安全性、入手性、電子輸送能力を考慮すると、アントラキノン系の材料(アントラキノン誘導体)が望ましく、特に下記一般式(1)で表される化合物であるが望ましい。なお、アントラキノン誘導体とは、アントラキノン骨格を有する化合物を意味する。
これらの中でも、一般式(1)で表される化合物のうち、R及びRが各々独立に炭素数1以上10以下のアルコキシ基を示す化合物がよい。


一般式(1)中、n1及びn2は、各々独立に0以上3以下の整数を表す。但し、n1及びn2の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す(つまり、n1及びn2が同時に0を表さない)。m1及びm2は、各々独立に0又は1の整数を示す。R及びRは、各々独立に炭素数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数1以上10以下のアルコキシ基を表す。
また、電子受容性化合物としては、下記一般式(2)で表される化合物であってもよい。

一般式(2)中、n1、n2、n3、及びn4は、各々独立に0以上3以下の整数を表す。m1及びm2は、各々独立に0又は1の整数を示す。n1及びn2の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す(つまり、n1及びn2が同時に0を表さない)。n3及びn4の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す(つまり、n3及びn4が同時に0を表さない)。rは、2以上10以下の整数を示す。R及びRは、各々独立に炭素数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数1以上10以下のアルコキシ基を表す。
ここで、一般式(1)及び(2)中、R及びRが表す炭素数1以上10以下のアルキル基としては、直鎖状、又は分枝状のいずれでもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。炭素数1以上10以下のアルキル基としては、望ましくは1以上8以下のアルキル基、より望ましくは1以上6以下のアルキル基である。
及びRが表す炭素数1以上10以下のアルコキシ基(アルコキシル基)としては、直鎖状、又は分枝状のいずれでもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。炭素数1以上10以下のアルコキシ基としては、望ましくは1以上8以下のアルコキシル基、より望ましくは1以上6以下のアルコキシル基である。
電子受容性化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。



電子受容性化合物の含有量は、化学反応又は吸着する相手である金属酸化物粒子の表面積及び含有量と、各材料の電子輸送能力から決められるが、通常は0.01質量%以上20質量%以下の範囲がよく、より望ましくは0.1質量%以上10質量%以下の範囲である。
電子受容性化合物の含有量が0.1質量%以上であると電子受容性化合物の効果が発現し易い。また、電子受容性化合物の含有量が20質量%以下であると金属酸化物粒子同士の凝集が抑制され、金属酸化物粒子が下引層内で分布が均等になり易く、良好な導電路を形成し易い。そのため、残留電位の上昇を抑制し、黒点の発生、ハーフトーン濃度の不均一が抑制される。
・光散乱粒子
下引層に含まれる光散乱粒子としては、樹脂粒子及びガラス粒子が挙げられ、樹脂粒子が好適である。下引層の表面状態は、金属酸化物粒子等の影響もあるが、好ましくは樹脂粒子を下引層中に添加することで、下引層の表面粗さの調整が実現される。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメチルメタアクリレート(PMMA)樹脂粒子等が挙げられる。
下引層の表面粗さRmax(最大高さ)を0.1μm以上3μm以下にする観点から、光散乱粒子の粒径は、0.5μm以上5μm以下が望ましい。
また、下引層における光散乱粒子の含有量は、1質量%以上10質量%以下が望ましく、3質量%以上6質量%以下がより望ましい。
下引層には、その他添加剤として、周知の添加剤も挙げられる。
−下引層の形成−
下引層の形成の際には、結着樹脂、金属酸化物粒子、電子受容性化合物、光散乱粒子、さらに必要に応じて他の添加剤を溶媒に加えた下引層形成用塗布液が使用される。下引層形成用塗布液は、金属酸化物粒子、電子受容性化合物、光散乱粒子、さらに必要に応じてその他の添加剤を予備混合又は予備分散したものを、結着樹脂に分散させて得られる。
下引層形成用塗布液を得るために用いる溶剤としては前述した結着樹脂を溶解する公知の有機溶剤、例えばアルコール系、芳香族系、ハロゲン化炭化水素系、ケトン系、ケトンアルコール系、エーテル系、エステル系の溶剤が挙げられる。これらの溶剤は単独又は2種類以上混合して用いてもよい。
下引層形成用塗布液に金属酸化物粒子、光散乱粒子等を分散させる方法としては公知の分散方法が用いられる。例えば、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカーなどが挙げられる。
下引層形成用塗布液の塗布方法としては浸漬塗布法、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法など公知の塗布方法が用いられる。
下引層は、ビッカース硬度が35以上50以下であることが望ましい。
下引層の厚みは、15μm以上が望ましく、15μm以上30μm以下であることがより望ましく、20μm以上25μm以下が更に望ましい。
(中間層)
図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。
中間層は、例えば、樹脂を含む層である。中間層に用いる樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、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、メラミン樹脂等の高分子化合物が挙げられる。
中間層は、有機金属化合物を含む層であってもよい。中間層に用いる有機金属化合物としては、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素等の金属原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
これらの中間層に用いる化合物は、単独で又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
これらの中でも、中間層は、ジルコニウム原子又はケイ素原子を含有する有機金属化合物を含む層であることが好ましい。
中間層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた中間層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥、必要に応じて加熱することで行う。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
中間層の膜厚は、例えば、好ましくは0.1μm以上3μm以下の範囲に設定される。なお、中間層を下引層として使用してもよい。
(電荷発生層)
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂とを含む層である。また、電荷発生層は、電荷発生材料の蒸着層であってもよい。電荷発生材料の蒸着層は、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro−Luminescence)イメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合に好適である。
電荷発生材料としては、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料;ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料;ペリレン顔料;ピロロピロール顔料;フタロシアニン顔料;酸化亜鉛;三方晶系セレン等が挙げられる。
これらの中でも、近赤外域のレーザ露光に対応させるためには、電荷発生材料としては、金属フタロシアニン顔料、又は無金属フタロシアニン顔料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、特開平5−263007号公報、特開平5−279591号公報等に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン;特開平5−98181号公報等に開示されたクロロガリウムフタロシアニン;特開平5−140472号公報、特開平5−140473号公報等に開示されたジクロロスズフタロシアニン;特開平4−189873号公報等に開示されたチタニルフタロシアニンがより好ましい。
一方、近紫外域のレーザ露光に対応させるためには、電荷発生材料としては、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料;チオインジゴ系顔料;ポルフィラジン化合物;酸化亜鉛;三方晶系セレン;特開2004−78147号公報、特開2005−181992号公報に開示されたビスアゾ顔料等が好ましい。
450nm以上780nm以下に発光の中心波長があるLED,有機ELイメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合にも、上記電荷発生材料を用いてもよいが、解像度の観点より、感光層を20μm以下の薄膜で用いるときには、感光層中の電界強度が高くなり、基材からの電荷注入による帯電低下、いわゆる黒点と呼ばれる画像欠陥を生じやすくなる。これは、三方晶系セレン、フタロシアニン顔料等のp−型半導体で暗電流を生じやすい電荷発生材料を用いたときに顕著となる。
これに対し、電荷発生材料として、縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、アゾ顔料等のn−型半導体を用いた場合、暗電流を生じ難く、薄膜にしても黒点と呼ばれる画像欠陥を抑制し得る。n−型の電荷発生材料としては、例えば、特開2012−155282号公報の段落[0288]〜[0291]に記載された化合物(CG−1)〜(CG−27)が挙げられるがこれに限られるものではない。
なお、n−型の判定は、通常使用されるタイムオブフライト法を用い、流れる光電流の極性によって判定され、正孔よりも電子をキャリアとして流しやすいものをn−型とする。
電荷発生層に用いる結着樹脂としては、広範な絶縁性樹脂から選択され、また、結着樹脂としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン、ポリシラン等の有機光導電性ポリマーから選択してもよい。
結着樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノール類と芳香族2価カルボン酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられる。ここで、「絶縁性」とは、体積抵抗率が1013Ωcm以上であることをいう。
これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
なお、電荷発生材料と結着樹脂の配合比は、質量比で10:1から1:10までの範囲内であることが好ましい。
電荷発生層には、その他、周知の添加剤が含まれていてもよい。
電荷発生層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた電荷発生層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥し、必要に応じて加熱することで行う。なお、電荷発生層の形成は、電荷発生材料の蒸着により行ってもよい。電荷発生層の蒸着による形成は、特に、電荷発生材料として縮環芳香族顔料、ペリレン顔料を利用する場合に好適である。
電荷発生層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン等が挙げられる。これら溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いる。
電荷発生層形成用塗布液中に粒子(例えば電荷発生材料)を分散させる方法としては、例えば、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、例えば、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式等が挙げられる。
なお、この分散の際、電荷発生層形成用塗布液中の電荷発生材料の平均粒径を0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.15μm以下にすることが有効である。
電荷発生層形成用塗布液を下引層上(又は中間層上)に塗布する方法としては、例えばブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、例えば、好ましくは0.1μm以上5.0μm以下、より好ましくは0.2μm以上2.0μm以下の範囲内に設定される。
(電荷輸送層)
電荷輸送層は、例えば、電荷輸送材料と結着樹脂とを含む層であり、本実施形態の電荷輸送層は、入射光に対する正反射成分が30%以下となるように形成される。電荷輸送層は、高分子電荷輸送材料を含む層であってもよい。
なお、本実施形態における電荷輸送層の入射光に対する正反射成分は、電荷輸送層単独で測定した場合の値である。例えば、電荷輸送層を形成するための塗布液を用いて電荷輸送層を単独で形成して測定してもよいし、電子写真感光体から電荷輸送層を剥離して測定してもよいし、電子写真感光体の電荷輸送層を構成する材料に基づいて電荷輸送層を別途形成して測定してもよい。なお、電荷輸送層の入射光に対する正反射成分の具体的な測定方法は、実施例において説明する。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物;テトラシアノキノジメタン系化合物;2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物;キサントン系化合物;ベンゾフェノン系化合物;シアノビニル系化合物;エチレン系化合物等の電子輸送性化合物が挙げられる。電荷輸送材料としては、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物も挙げられる。これらの電荷輸送材料は1種を単独で又は2種以上で用いられるが、これらに限定されるものではない。
電荷輸送材料としては、電荷移動度の観点から、下記構造式(a−1)で示されるトリアリールアミン誘導体、及び下記構造式(a−2)で示されるベンジジン誘導体が好ましい。
構造式(a−1)中、ArT1、ArT2、及びArT3は、各々独立に置換若しくは無置換のアリール基、−C−C(RT4)=C(RT5)(RT6)、又は−C−CH=CH−CH=C(RT7)(RT8)を示す。RT4、RT5、RT6、RT7、及びRT8は各々独立に水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基を示す。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
構造式(a−2)中、RT91及びRT92は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、又は炭素数1以上5以下のアルコキシ基を示す。RT101、RT102、RT111及びRT112は各々独立に、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、炭素数1以上2以下のアルキル基で置換されたアミノ基、置換若しくは無置換のアリール基、−C(RT12)=C(RT13)(RT14)、又は−CH=CH−CH=C(RT15)(RT16)を示し、RT12、RT13、RT14、RT15及びRT16は各々独立に水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基を表す。Tm1、Tm2、Tn1及びTn2は各々独立に0以上2以下の整数を示す。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
ここで、構造式(a−1)で示されるトリアリールアミン誘導体、及び前記構造式(a−2)で示されるベンジジン誘導体のうち、特に、「−C−CH=CH−CH=C(RT7)(RT8)」を有するトリアリールアミン誘導体、及び「−CH=CH−CH=C(RT15)(RT16)」を有するベンジジン誘導体が、電荷移動度の観点で好ましい。
高分子電荷輸送材料としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の電荷輸送性を有する公知のものが用いられる。特に、特開平8−176293号公報、特開平8−208820号公報等に開示されているポリエステル系の高分子電荷輸送材は特に好ましい。なお、高分子電荷輸送材料は、単独で使用してよいが、結着樹脂と併用してもよい。
電荷輸送層に用いる結着樹脂は、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、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、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、シリコーン樹脂、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、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等が挙げられる。これらの中でも、結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂又はポリアリレート樹脂が好適である。これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上で用いる。
なお、電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、質量比で10:1から1:5までが好ましい。
本実施形態における電荷輸送層は、電荷輸送材料及び結着樹脂のほか、有機粒子、無機粒子の添加によって入射光に対する正反射成分を30%以下に調整することが望ましい。電荷輸送層に添加する粒子の材質、粒径、添加量などを調整することで入射光に対する正反射成分が30%以下となる電荷輸送層が得られる。
本実施形態における電荷輸送層は、入射光に対する正反射成分を30%以下にする観点のほか、耐摩耗性を向上させる観点から、フッ素含有樹脂粒子を含むことが望ましい。
電荷輸送層に用いられるフッ素樹脂としては、例えば、4フッ化エチレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂、6フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、およびこれらの共重合体が挙げられる。これらのフッ素含有樹脂粒子を1種類単独で用いてもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。
フッ素含有樹脂粒子の粒径は平均1次粒径が100nm以上1000nm以下であることが望ましく、フッ素含有樹脂粒子の含有量は感光層に対して5質量%以上15質量%以下であることが望ましい。フッ素含有樹脂粒子の平均1次粒径は、SEM(走査型電子顕微鏡)により観察し測定される値であり、無作為に選んだ25個のフッ素含有樹脂粒子について測定した平均値である。
また、電荷輸送層には、入射光に対する正反射成分を30%以下にする観点から、シリカ粒子、アルミナ粒子等の無機充填剤を含有してもよい。無機充填剤は、表面処理したものでもよい。表面処理剤としては、ジメチルシリコーンオイル、オクチルシラン、オクタメチルチクロテトラシロキサンなどが挙げられる。
また、電荷輸送層には、フッ素含有樹脂粒子の分散助剤として必要に応じてフッ素系グラフトポリマーを含有してもよい。フッ素系グラフトポリマーとしては、アクリル系フッ素グラフトポリマーが挙げられ、市販のものを使用してもよい。
電荷輸送層には、その他、周知の添加剤が含まれていてもよい。
電荷輸送層の形成方法は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた電荷輸送層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥、必要に応じて加熱することで行う。
電荷輸送層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;アセトン、2−ブタノン等のケトン類;塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類;テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状又は直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤が挙げられる。これら溶剤は、単独で又は2種以上混合して用いる。
電荷輸送層形成用塗布液を電荷発生層の上に塗布する際の塗布方法としては、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
電荷輸送層の膜厚は、例えば、好ましくは5μm以上50μm以下、より好ましくは10μm以上30μm以下の範囲内に設定される。
(保護層)
保護層は、必要に応じて感光層上に設けられる。保護層は、例えば、帯電時の感光層の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善する目的で設けられる。
そのため、保護層は、硬化膜(架橋膜)で構成された層を適用することがよい。これら層としては、例えば、下記1)又は2)に示す層が挙げられる。
1)反応性基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に有する反応性基含有電荷輸送材料を含む組成物の硬化膜で構成された層(つまり当該反応性基含有電荷輸送材料の重合体又は架橋体を含む層)
2)非反応性の電荷輸送材料と、電荷輸送性骨格を有さず、反応性基を有する反応性基含有非電荷輸送材料と、を含む組成物の硬化膜で構成された層(つまり、非反応性の電荷輸送材料と、当該反応性基含有非電荷輸送材料の重合体又は架橋体と、を含む層)
反応性基含有電荷輸送材料の反応性基としては、連鎖重合性基、エポキシ基、−OH、−OR[但し、Rはアルキル基を示す]、−NH、−SH、−COOH、−SiRQ1 3−Qn(ORQ2Qn[但し、RQ1は水素原子、アルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基を表し、RQ2は水素原子、アルキル基、トリアルキルシリル基を表す。Qnは1〜3の整数を表す]等の周知の反応性基が挙げられる。
連鎖重合性基としては、ラジカル重合しうる官能基であれば特に限定されるものではなく、例えば、少なくとも炭素二重結合を含有する基を有する官能基である。具体的には、ビニル基、ビニルエーテル基、ビニルチオエーテル基、スチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びそれらの誘導体から選択される少なくとも一つを含有する基等が挙げられる。なかでも、その反応性に優れることから、連鎖重合性基としては、ビニル基、スチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びそれらの誘導体から選択される少なくとも一つを含有する基であることが好ましい。
反応性基含有電荷輸送材料の電荷輸送性骨格としては、電子写真感光体における公知の構造であれば特に限定されるものではなく、例えば、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の含窒素の正孔輸送性化合物に由来する骨格であって、窒素原子と共役している構造が挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン骨格が好ましい。
これら反応性基及び電荷輸送性骨格を有する反応性基含有電荷輸送材料、非反応性の電荷輸送材料、反応性基含有非電荷輸送材料は、周知の材料から選択すればよい。
保護層には、その他、周知の添加剤が含まれていてもよい。
保護層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた保護層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥し、必要に応じて加熱等の硬化処理することで行う。
保護層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル等のセロソルブ系溶剤;イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール系溶剤等が挙げられる。これら溶剤は、単独で又は2種以上混合して用いる。
なお、保護層形成用塗布液は、無溶剤の塗布液であってもよい。
保護層形成用塗布液を感光層(例えば電荷輸送層)上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
保護層の膜厚は、例えば、好ましくは1μm以上20μm以下、より好ましくは2μm以上10μm以下の範囲内に設定される。
(単層型感光層)
本実施形態における単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)は、例えば、電荷発生材料と電荷輸送材料と、必要に応じて、結着樹脂、及びその他周知の添加剤と、を含み、入射光に対する正反射成分が30%以下の層である。
なお、これら材料は、積層型の感光層について電荷発生層及び電荷輸送層で説明した材料と同様である。
そして、単層型感光層中、電荷発生材料の含有量は、全固形分に対して10質量%以上85質量%以下がよく、好ましくは20質量%以上50質量%以下である。また、単層型感光層中、電荷輸送材料の含有量は、全固形分に対して5質量%以上50質量%以下がよい。
単層型感光層の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法と同様である。
単層型感光層の膜厚は、例えば、5μm以上50μm以下がよく、好ましくは10μm以上40μm以下である。
(その他)
本実施形態に係る電子写真感光体において、感光層や保護層には、画像形成装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、又は光・熱による感光体の劣化を防止する目的で、電荷輸送層又は単層型感光層において入射光に対する正反射成分が30%以下となる範囲で、感光層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤などの添加剤を添加してもよい。
また、感光層や保護層には、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として少なくとも1種の電子受容性物質を添加してもよい。
また、感光層や保護層には、各層を形成する塗布液にレベリング剤としてシリコーンオイルを添加し、塗膜の平滑性を向上させてもよい。
[画像形成装置(及びプロセスカートリッジ)]
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える。そして、電子写真感光体として、上記本実施形態に係る電子写真感光体が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段を備える装置;電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー像の転写後、帯電前の電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;電子写真感光体の温度を上昇させ、相対温度を低減させるための電子写真感光体加熱部材を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置は、乾式現像方式の画像形成装置、湿式現像方式(液体現像剤を利用した現像方式)の画像形成装置のいずれであってもよい。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、電子写真感光体を備える部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る電子写真感光体を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。なお、プロセスカートリッジには、電子写真感光体以外に、例えば、帯電手段、静電潜像形成手段、現像手段、転写手段からなる群から選択される少なくとも一つを備えてもよい。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図7は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図7に示すように、電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置9(静電潜像形成手段の一例)と、転写装置40(一次転写装置)と、中間転写体50とを備える。なお、画像形成装置100において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光し得る位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。図示しないが、中間転写体50に転写されたトナー像を記録媒体(例えば用紙)に転写する二次転写装置も有している。なお、中間転写体50、転写装置40(一次転写装置)、及び二次転写装置(不図示)が転写手段の一例に相当する。
図7におけるプロセスカートリッジ300は、ハウジング内に、電子写真感光体7、帯電装置8(帯電手段の一例)、現像装置11(現像手段の一例)、及びクリーニング装置13(クリーニング手段の一例)を一体に支持している。クリーニング装置13は、クリーニングブレード(クリーニング部材の一例)131を有しており、クリーニングブレード131は、電子写真感光体7の表面に接触するように配置されている。なお、クリーニング部材は、クリーニングブレード131の態様ではなく、導電性又は絶縁性の繊維状部材であってもよく、これを単独で、又はクリーニングブレード131と併用してもよい。
なお、図7には、画像形成装置として、潤滑材14を電子写真感光体7の表面に供給する繊維状部材132(ロール状)、及び、クリーニングを補助する繊維状部材133(平ブラシ状)を備えた例を示してあるが、これらは必要に応じて配置される。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の各構成について説明する。
−帯電装置−
帯電装置8としては、例えば、導電性又は半導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用される。また、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も使用される。
−露光装置−
露光装置9としては、例えば、電子写真感光体7表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、定められた像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体の分光感度領域内とする。半導体レーザの波長としては、780nm付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザや青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、カラー画像形成のためにはマルチビームを出力し得るタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
−現像装置−
現像装置11としては、例えば、現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置が挙げられる。現像装置11としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体7に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。中でも現像剤を表面に保持した現像ローラを用いるものが好ましい。
現像装置11に使用される現像剤は、トナー単独の一成分系現像剤であってもよいし、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤であってもよい。また、現像剤は、磁性であってもよいし、非磁性であってもよい。これら現像剤は、周知のものが適用される。
−クリーニング装置−
クリーニング装置13は、クリーニングブレード131を備えるクリーニングブレード方式の装置が用いられる。
なお、クリーニングブレード方式以外にも、ファーブラシクリーニング方式、現像同時クリーニング方式を採用してもよい。
−転写装置−
転写装置40としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
−中間転写体−
中間転写体50としては、半導電性を付与したポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等を含むベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外にドラム状のものを用いてもよい。
図8は、本実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。
図8に示す画像形成装置120は、プロセスカートリッジ300を4つ搭載したタンデム方式の多色画像形成装置である。画像形成装置120では、中間転写体50上に4つのプロセスカートリッジ300がそれぞれ並列に配置されており、1色に付き1つの電子写真感光体が使用される構成となっている。なお、画像形成装置120は、タンデム方式であること以外は、画像形成装置100と同様の構成を有している。
次に、本実施形態に係る画像形成装置100の動作について説明する。まず、電子写真感光体7が回転し、帯電装置8により例えば負に帯電する。
帯電装置8によって表面が負に帯電した電子写真感光体7は、露光装置10により露光され、表面に静電潜像が形成される。
電子写真感光体7における静電潜像の形成された部分が現像装置11に近づくと、現像装置11により、静電潜像にトナーが付着し、トナー像が形成される。
トナー像が形成された電子写真感光体7がさらに回転して、転写装置40によりトナー像は中間転写体50に1次転写され、さらに不図示の記録紙に2次転写される。これにより、記録紙にトナー像が形成される。
1次転写後、電子写真感光体7に残留するトナーはクリーニング装置13によって除去される。
トナー像が形成された記録紙は、不図示の定着装置によりトナー像が定着される。
なお、中間転写体50を用いずに感光体7の表面に形成されたトナー像が記録紙に直接転写されてもよい。
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
(アルミニウム基材1の作製)
アルミニウム基材はポートホール法にて熱間押出加工して管形状を形成し、これを冷間抽伸加工して精度を整え、切削用素管を得た。外径はφ30.3mm、内径はφ28.5mm、全長は367mmであった。
上記素管の外側を把持し、両端にインロー加工を施した。インロー加工された内径はφ28.5mmで、その深さは10mmであった。両端加工も施し、加工後の全長は365mmであった。
上記インロー加工済み素管に対し、旋盤(昌運工作所製 SPA5)にて外径切削加工を施した。多結晶ダイヤモンドを刃先とした円弧状バイトを用い、バイト送り速度を0.15mm/revに設定し、φ30mmの外径に仕上げた。
上記のようにして作製したアルミニウム基材1の表面を表面粗度計(東京精密社製 サーフコム1400)にて、Rmaxを測定した。アルミニウム基材1の外周面の3箇所で測定を行い、平均値をRmaxとした。Rmaxは1.0μmであった。
(アルミニウム基材2乃至6の作製)
インロー加工を施したアルミニウム素管の外径切削加工において送り速度を表1に示すように変更したこと以外はアルミニウム基材1の作製と同様にしてアルミニウム基材2乃至6を作製し、それぞれ外周面のRmaxを測定した。
(表面処理粒子1の作製)
酸化亜鉛粒子(商品名:MZ−300 テイカ株式会社製)100質量部、シランカップリング剤としてN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシランの10質量%トルエン溶液を10質量部、トルエン200質量部と混合して攪拌を行い、2時間還流を行った。
その後10mmHgにてトルエンを減圧留去し、次いで135℃で2時間焼き付け処理を行った。
(表面処理粒子2乃至3の作製)
金属酸化物粒子を表2に示すように変更した以外は表面処理粒子1と同様にして金属酸化物粒子の表面処理を行い、表面処理粒子2乃至3をそれぞれ作製した。なお、表1において、金属酸化物粒子の粒径は平均1次粒径である。
[実施例1]
(電子写真感光体1の作製)
−下引層の形成−
表面処理粒子1:33質量部、ブロック化イソシアネート「スミジュール3175」(住友バイエルンウレタン社製):6質量部、前記電子受容性化合物「1−2」:0.7質量部、及びメチルエチルケトン:25質量部を30分間混合した。その後ブチラール樹脂「エスレック BM−1」(積水化学工業社製):5質量部、シリコーン樹脂粒子「トスパール120」(東芝シリコーン社製):3質量部、及びレベリング剤「シリコーンオイルSH29PA」(東レダウコーニングシリコーン社製):0.01質量部を添加し、サンドミルにて2時間の分散を行い、分散液(下引層形成用塗布液)を得た。
得られた下引層形成用塗布液を浸漬塗布法にてアルミニウム基材1上に塗布した後、180℃、30分の乾燥硬化を行い、厚さ20μmの下引層を得た。
形成した下引層の表面について、表面粗度計(東京精密社製:サーフコム1400)によりRmaxを3箇所測定して平均値を求めた。Rmaxは1.2μmであった。
−電荷発生層の形成−
次に、電荷発生材料として、ヒドロキシガリウムフタロシアニン15質量部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニオンカーバイト社製)10質量部およびn−ブチルアルコール300質量部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散した。
得られた分散液(電荷発生層形成用塗布液)を、下引層上に浸漬塗布し、100℃、10分乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
−電荷輸送層の形成−
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1、1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン200質量部とビスフェノールZポリカーボネート樹脂(分子量4万)280質量部とをテトラヒドロフラン2000質量部を加えて溶解した後、4フッ化エチレン樹脂(ダイキン工業社製:ルブロンL5 平均粒径 300nm)50質量部、シリカ粒子(日本アエロジル社製:R104)15質量部 およびフッ素系くし形ポリマー(東亜合成社製:GF400)1質量部を加え、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて5000rpmで3時間分散して電荷輸送層形成用塗布液を作製した。
得られた塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、130℃、30分の乾燥を行うことにより膜厚25μmの電荷輸送層を形成した。これにより電子写真感光体1を作製した。
電子写真感光体1の電荷輸送層について入射光に対する正反射成分(反射率)を以下のようにして測定した。
反射率の測定は大塚電子(株)MCPD−6800を用いて行った。測定波長は電荷輸送層の吸収のない波長を選んだ。具体的には700〜1000nmの範囲の波長を用いた。
上記のようにして測定した電荷輸送層の反射率は25%であった。
(評価)
以上のようにして得られた感光体を富士ゼロックス社製複写機DocuCentureC5570に搭載し、図9に示す35%濃度のハーフトーン画像を形成して下記の基準により濃度ムラを評価した。なお、図9に示すチャートは、画像濃度100%の黒色のベタ画像中に白抜きの文字「G」を有する領域と画像濃度35%のハーフトーン画像の領域と、をプリントしたチャートである。
A: 発生なし
B: 発生あり、実使用上問題なし
C: 発生あり、実使用に耐えない
[実施例2乃至10、比較例1乃至4]
表3に示した条件以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価をした。
[実施例11]
下引層の膜厚を13μmとした以外は実施例1と同様にして電子写真感光体を作製し、評価をした。
実施例及び比較例で作製した電子写真感光体の基材、下引層及び電荷輸送層の構成並びに評価結果を表3に示す。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、ハーフトーン画像濃度ムラの発生が抑制されたことがわかる。
1 導電性基材、2 下引層、3 感光層、4 中間層、5 保護層、7 電子写真感光体、8 帯電装置、9 露光装置、11 現像装置、13 クリーニング装置、14 潤滑材、31 電荷発生層、32 電荷輸送層、40 転写装置、50 中間転写体、100 画像形成装置、120 画像形成装置、300 プロセスカートリッジ

Claims (14)

  1. 表面粗さRmaxが0.5μm以上5μm以下である導電性基材と、
    前記導電性基材上に配置され、結着樹脂、金属酸化物粒子、電子受容性化合物及び光散乱粒子を含み、表面粗さRmaxが0.1μm以上3μm以下である下引層と、
    前記下引層上に配置された感光層として、電荷発生層及び入射光に対する正反射成分が30%以下である電荷輸送層を有する積層型の感光層、又は、入射光に対する正反射成分が30%以下である単層型の感光層と、
    を備えた電子写真感光体。
  2. 前記金属酸化物粒子が、酸化錫、酸化チタン、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記金属酸化物粒子の平均1次粒径が、100nm以下である請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記金属酸化物粒子が、カップリング剤で表面処理されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  5. 前記カップリング剤が、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤及びアルミニウム系カップリング剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の電子写真感光体。
  6. 前記電子受容性化合物が、アントラキノン誘導体である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  7. 前記アントラキノン誘導体が下記一般式(1)で表される請求項6に記載の電子写真感光体。


    (一般式(1)中、n1及びn2は、各々独立に0以上3以下の整数を表す。但し、n1及びn2の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す。m1及びm2は、各々独立に0又は1の整数を示す。R及びRは、各々独立に炭素数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数1以上10以下のアルコキシ基を表す。)
  8. 前記下引層の厚みが、15μm以上30μm以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  9. 前記感光層が積層型の感光層であり、前記電荷輸送層がフッ素含有樹脂粒子を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  10. 前記フッ素含有樹脂粒子が、4フッ化エチレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂、6フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、及びこれらの共重合体から選択される少なくとも1種のフッ素含有樹脂の粒子である請求項9に記載の電子写真感光体。
  11. 前記フッ素含有樹脂粒子の平均1次粒径が、100nm以上1000nm以下である請求項9又は請求項10に記載の電子写真感光体。
  12. 前記感光層が積層型の感光層であり、前記電荷輸送層が、シリカ粒子及びアルミナ粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  13. 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の電子写真感光体を備え、
    画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
  14. 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、
    前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    を備える画像形成装置。
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