JP4658741B2

JP4658741B2 - 電子写真感光体および画像形成装置

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Publication number: JP4658741B2
Application number: JP2005252841A
Authority: JP
Inventors: 規郎中井; 一也浜崎; 大輔窪嶋; 義雄稲垣; 英樹岡田; 哲也市口; 敬司丸尾; 栄一宮本
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Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2011-03-23
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Description

本発明は、感光体の構成を最適化することによって、紙紛が感光体に付着するのを防止して、黒点・黒筋の発生を抑えることができる電子写真感光体と、それを備えた画像形成装置とに関する。

画像形成装置では、転写メディア（例えば用紙）や現像剤を用いる。その用紙や現像剤中には、タルク、珪素化合物、チタン化合物などの粉状物が含まれているため、それらが画像形成装置の感光体ドラム上にフィルミングしてしまう。また感光体表面に汚染物質、例えば油成分や、感光体をユニットに組み込んだとき、現像や転写機構などの各種部材が接触することにより、それらを構成する材料からのブリード成分などが付着した場合、感光層の汚染が起こり、クラックが発生する。上記フィルミングやクラックの発生があると、画像不具合が生じることが多い。画像不具合の具体例としては、所望の場所以外（白紙部）でトナーがドラム上に現像され、画像上に黒点・黒筋やカブリとして現れることが挙げられる。

近年の画像形成装置においては、処理の高速化が要求されている。そのような高速化を図った場合、搬送経路における用紙への負荷が大きくなる。その結果、より多くの紙粉が発生して、感光体への紙粉の付着も多くなる。

さらに、近年の画像形成装置においては、装置のコンパクト化を行うこと、ほぼ真円のトナーを用いる場合はブレードクリーニングが不可能であることなどを考慮して、現像同時クリーニング方式（クリーナーレス方式）の画像形成装置とすることが多い。このようなクリーナーレス方式では紙粉等の除去ができないため、下記特許文献１には、紙粉除去手段等を備えたクリーナーレス方式の画像形成装置が提案されている。

このように画像不具合への対策としては、クリーニング工程での紙紛などの感光体への付着物の除去によるアプローチが一般的であるが、それだけで十分であるとは言えないという問題点がある。例えば、ファーブラシ（回転ブラシ）、ローラなどを用いたクリーニング工程を備えれば、効率的な紙紛回収が可能であるが、画像形成装置のコンパクト化を達成するにはそのようなクリーニング工程を備えるのは好ましくない。そこで、装置のコンパクト化を達成するために、画像形成装置に固定ブラシなどの簡易なクリーニング工程を備えることになるが、それでは紙紛の完全な回収は難しいという問題点がある。また、上記アプローチは、付着した紙粉を除去するものであって、紙粉の付着そのものを減少させるものではない。
特開２０００−１９４２４２号公報

本発明の課題は、クリーニング工程での紙紛などの感光体への付着物の除去というアプローチではなく、別のアプローチにより画像不具合の発生を抑えて、画像形成装置の高速化にも対応可能な電子写真感光体と、それを備えた画像形成装置とを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、分子内に大きな共役平面構造を有する正孔輸送剤を用いた場合には、紙紛の付着が起こりやすく、黒点・黒筋が発生しやすいことが分った。また、黒点の発生および不発生の閾値を、正孔輸送剤の正孔移動度と分子量との関係から導き出し、さらにその閾値を利用して感光体の構成を最適化すれば、紙紛等が感光体に付着するのを防止でき、また、感光体表面に汚染物質が付着すると、感光層中のモノマー成分、特に電荷輸送剤が感光層から溶け出すことが原因でクラックが発生しやすいため、感光層に可塑剤を添加剤として添加することによりクラックの発生を防止でき、黒点・黒筋の発生を抑制できることを見出して、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明の電子写真感光体は、以下の特徴を有する。

（１）少なくとも電荷発生剤および正孔輸送剤を含有する感光層を備えた電子写真感光体であって、前記正孔輸送剤は下記式(A)および(B)を満たすことを特徴とする電子写真感光体。

（２）前記正孔輸送剤は、分子中に下記(ａ)で表されるビフェニル部位、または下記(ｂ)で表されるオルソビススチルベン部位のいずれかの部位（但し当該部位は置換機を有していてもよい）を有することを特徴とする（１）に記載の電子写真感光体。

（３）前記正孔輸送剤は、下記式(I)〜（III）のいずれかで表されることを特徴とする（１）に記載の電子写真感光体。

（式中、R₁〜R₄は、同一または異なる基であって、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示す。R₅〜R₁₀ 、R_5aおよびR_6aは、同一または異なる基であって、水素原子、アルキル基またはアリール基を示す。Aは、アリーレン基または2つの芳香族環がそれぞれ1価基となったビフェニル残基を示す。ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｘ、およびｙは、0〜2の整数を示す。ｔおよびｕは1〜4の整数を示す。）

（４）前記感光層は、添加剤として下記化合物(IV)〜(VII)から選ばれる少なくとも1種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の電子写真感光体。

（式中、R₁₂〜R₃₁およびRは、同一または異なる基であって、水素原子、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアリール基、置換基を有しても良いアラルキル基、置換基を有しても良いシクロアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、またはハロゲン化アルキル基を示す。）

（５）上記添加剤は、感光層を構成している成分の総量に対して１．５〜１５．０重量%含有することを特徴とする（４）に記載の電子写真感光体。

（６）前記化合物（IV）は、下記式(VIII)−１〜４の構造から選ばれる少なくとも1種類以上有することを特徴とする（４）または（５）に記載の電子写真感光体。

（７）前記化合物（VII）は、下記式(IX)−１〜８の構造から選ばれる少なくとも1種類以上有することを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載の電子写真感光体。

（８）上記電荷発生剤および正孔輸送剤を同一層内に含む単層型電子写真感光体であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の電子写真感光体。

（９）現像同時クリーニング方式の画像形成装置に適用されることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の電子写真感光体。

（１０）電子写真感光体の移動方向に沿って、少なくとも帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を配設した画像形成装置であって、（１）〜（８）のいずれかに記載の電子写真感光体を備えていることを特徴とする現像同時クリーニング方式の画像形成装置。

上記（１）〜（３）および（８）〜（１０）によれば、式（Ａ）を満たしている正孔輸送剤を用いた電子写真感光体は、多くの実験の結果により、紙粉の付着が少ないため、黒点の発生が少ないことが判明した。さらに、式（Ｂ）をも満たしている、つまり一定以上の正孔移動度を有する正孔輸送剤を用いているため、画像形成装置の高速化にも対応することができる。その結果、クリーニング工程での紙紛の除去というアプローチではなく、紙粉の付着を減少させるというアプローチにより画像不具合の発生を抑えて、画像形成装置の高速化にも対応可能な電子写真感光体を提供することができる。

上記（４）〜（７）によれば、感光層に可塑剤を添加剤として添加したため、感光層からモノマー成分が溶け出すのを低減することによりクラックの発生を抑制すると共に、耐汚染物質へのモノマー成分の溶解量も低減できる効果がある。

（８）〜（１０）によれば、感光体表面への紙粉の付着が少なく、また、汚染物質などの付着があっても高品質の画像を維持でき、装置の高速化に対応可能な電子写真感光体を有している。その結果、クリーニング工程を最小限とすることによってコンパクト化が実現可能で、高速な画像形成装置を得ることができる。

＜黒点発生のメカニズム＞
本発明の電子写真感光体は、その構成を最適化することにより、紙紛が感光体に付着するのを防止し、さらには汚染物質などの付着によるクラックの発生を抑制して、黒点・黒筋の発生を抑えることができる。まず、黒点等が発生するメカニズムについて説明する。

画像上に黒点が現れる原因の１つとしては、所望の場所以外（白紙部）でトナーが感光体上に現像されることが挙げられる。このように白紙部でトナーが感光体上に現像されるのは、白紙部において、感光体と現像ローラとの間の電界強度によって現像ローラに担持されるべきトナーが、何らかの力によって現像ローラから感光体上に移動してしまっていると考えられる。

また、黒点は、高湿下において多く観察される。従って、高湿下においては特に感光体とトナーとの付着力が増加して、局所的にその付着力が、現像ローラへのトナー担持力を超えてしまうために、黒点・黒筋が発生していると考えられる。

高湿下においてトナーと感光体とに起こっている現象を分析すれば、まず、トナーにおいては、湿度上昇に伴いトナーの帯電量が下がる結果、トナーが正常な動きを取りにくくなると考えられる。

感光体においては、紙紛によるフィルミングが発生していた場合、湿度の影響を受けやすくなり、帯電電位の低下が起こって、白紙部において所望の電界強度が得られないことが考えられる。さらに、紙紛が感光体上にフィルミングすると、紙粉に吸着した水分によってトナーの感光体への付着力が大となり、トナーは感光体上に付着しやすくなる。この現象は、転写工程の極性が負であり、転写部材（例えば転写ローラ）が感光体と接触配置されている場合に顕著になる。すなわち、転写工程で負の電界がかかる場合、負に帯電しやすい紙紛は転写工程によって感光体上に付着しやすい。万一、クリーニング手段で紙粉が回収されなければ、その一部は感光体上に固着（フィルミング）してしまうことになり、局所的な電位低下や水架橋力の増大が起こりやすくなる。言い換えれば、正帯電の反転現像方式の場合、転写工程の極性が負であるためフィルミングが起きやすく、黒点が発生しやすいと考えられる。

また、現像方式が接触型の場合または現像ローラ−感光体間距離が極めて短い場合、トナーが感光体に物理的に付着しやすいため、黒点は発生しやすくい。さらに、画像形成装置を高速化すると紙への負荷が大きくなって、さらに紙紛が発生しやすくなるため、黒点が多く発生する。

結論として、黒点の発生には、感光体に紙紛が付着することが原因の１つと考えられるが、ここで紙紛の感光体への付着に影響を与える要素をまとめると、次のようになる。

（要素１）転写極性が負である場合にマイナスに帯電しやすい紙紛は、静電気力により感光体の方向へ引き寄せられる。
（要素２）画像形成装置のコンパクト化をすすめるため、および、ほぼ真円のトナーを用いるために、現像同時クリーニング（クリーナレス）方式の画像形成装置が採用されている。紙粉回収のためのクリーニング工程を設置すれば、画像形成装置のコンパクト化が阻害されるため、設置を避けたい。クリーニング工程を設置する場合でも小型化しなければならず、十分なクリーニング効果を得ることが難しい。
（要素３）感光体への摺擦部材が少ないと、付着した紙紛が取れにくく、固着（フィルミング）しやすい。特に、現像同時クリーニング（クリーナレス）方式の画像形成装置では、摺擦部材が少ないため、紙粉が固着（フィルミング）しやすい。
（要素４）画像形成装置の高速化に伴い、搬送経路における紙への負荷が大きくなり、紙紛が発生しやすい。

一方、画像上に黒点が現れるもう1つの原因としては、感光体表面に発生するクラックが挙げられる。これは、白紙部において感光体と現像バイアスの間の電界強度によって現像ローラに担持されるべきはずのトナーが、クラック発生部位でリークが起こり帯電が保持できずに、現像ローラからドラム上に移動してしまうためと考えられる。

感光体表面に油成分などを持った汚染物質が付着すると、感光層中のモノマー成分が感光層から溶け出しやすくなる。モノマー成分が溶け出すと、感光層のバインダ樹脂中に空孔ができ、その部位に局所的な力が作用し、その部位の破壊によりクラックが発生すると考えられる。

上記紙紛の感光体への付着に影響を与える要素およびクラックの発生機構について検討した結果、本発明者は、クリーニング工程での紙紛や汚染物質の除去によるアプローチではなく、感光体への紙粉の付着そのものを減少させ、さらにはクラックの発生を抑制させるアプローチが必要であると考えた。つまり、感光体の構成を最適化することによって、紙紛が感光体に付着するのを防止し、さらにはクラックの発生を抑制することができることを見出した。具体的には、特定の正孔輸送剤および添加剤を用いて、感光体の構成を最適化した。

＜正孔輸送剤＞
感光体の構成を最適化するための正孔輸送剤を特定するためには、多くの実験による検証を要したが、分子内により大きな共役平面構造を有する正孔輸送剤であると、紙紛の付着が起こりやすく、黒点・黒筋が発生しやすいことが分った。そして、黒点発生の閾値を、正孔輸送剤の正孔移動度と分子量との関係から導き出した。その結果が上記式（Ａ）である。

本発明で用いる正孔輸送剤は式（Ａ）を満たしているが、これは、正孔輸送剤の分子量が大きくなっても、正孔移動度が一定の値以上大きくならない正孔輸送剤であることを意味する。換言すれば、この式を満たす正孔輸送剤は、分子内に大きな共役平面部分がない、分子内にネジレ構造を有する化合物であるといえる。

また、正孔輸送剤の分子量が過度に大きくなると、感光体塗布液を調製する溶媒に正孔輸送剤が溶けにくくなるので、μ／Ｍが０．２５×１０^-8以上であることが好ましい。

さらに、本発明で用いる正孔輸送剤は、式（Ｂ）をも満たしている。つまり、一定以上の正孔移動度を有する正孔輸送剤を用いているため、画像形成装置の高速化にも対応することができる。

なお、本発明で用いる正孔輸送剤は、上記（ａ）〜（ｂ）のいずれかの部位を有することが好ましい。上記（ａ）の部位としては、ビフェニル骨格を有する部位、ジメチル−ビフェニル骨格を有する部位などが挙げられるが、結合位置は特に限定されない。また、（ａ）〜（ｂ）の基は、アルキル基、アリール基といった置換基を有していてもよく、置換基の例としては、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、イソブチル基、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、ヘキシル基などの炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基などが挙げられる。

さらに、本発明で用いる正孔輸送剤は、上記式（I）〜（III）のいずれかで表されることが好ましい。Ｒ₁〜Ｒ₄における炭素数１〜６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、イソブチル基、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、ヘキシル基などが挙げられる。Ｒ₅〜Ｒ₁₀における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、イソブチル基、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、ヘキシル基などの炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。Ｒ₅〜Ｒ₁₀におけるアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基など炭素数６〜２０のアリール基が挙げられる。前記アリール基は置換基を有していてもよく、置換基として、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基が挙げられる。

また、Ｒ₁〜Ｒ₄のうち_、少なくとも一つが炭素数１〜６のアルキル基であることが好ましい。特定の置換位置に炭素数１〜６のアルキル基を有することにより、正孔輸送剤の分子内にネジレ構造を効果的に有することができるとともに、化合物バインダ樹脂に対する溶解性が向上し、正孔輸送剤の移動度を高めることができる。

また、式（I）中、Ａのアリーレン基としては、例えばｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフチレン基などが挙げられ、結合位置は特に限定されない。Ａにおける、２つの芳香族環がそれぞれ１価基となったビフェニル残基としては、ビフェニル骨格を有する基、ジメチル−ビフェニル骨格を有する基などが挙げられ、結合位置は特に限定されない。

上記（ａ）〜（ｂ）の基を有する正孔輸送剤、および式（I）〜（III）で表される正孔輸送剤としては、例えば、次に示すＨＴＭ−１〜７が挙げられる。

なお、本発明においては、上記式（Ａ）および（Ｂ）を満たす正孔輸送剤の１種または２種以上を用いてもよい。また、必要に応じて、本発明における正孔輸送剤は、他の正孔輸送剤と併用してもよい。

＜電荷発生剤＞
次に、本発明の電子写真感光体を得るために用いる電荷発生剤等について説明する。電荷発生剤としては、例えば無金属フタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、α−チタニルフタロシアニン、Ｙ−チタニルフタロシアニン、Ｖ−ヒドロキシガリウムフタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、ジオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、ピリリウム顔料、アンサンスロン顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、キナクリドン系顔料といった有機光導電体、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミニウム、アモルファスシリコンといった無機光導電材料などが挙げられる。これらの電荷発生剤は単独でまたは２種以上をブレンドして用いてもよい。

本発明では、特にフタロシアニン系顔料、とりわけ無金属フタロシアニン（例えばＸ型無金属フタロシアニン）、チタニルフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニンおよびクロロガリウムフタロシアニンから選ばれる少なくとも１種を電荷発生剤として用いるのが、ＬＥＤやレーザー等、６５０ｎｍ以上の赤色もしくは赤外光を露光光源としたときの、感光体の電気特性のうえで好ましい。

＜電子輸送剤＞
電子輸送剤としては、例えばジフェノキノン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、マロノニトリル誘導体、チオピラン誘導体、チオキサントン誘導体（２，４，８−トリニトロチオキサントン等）、フルオレノン誘導体（３，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン誘導体等）、アントラセン誘導体、アクリジン誘導体、ジニトロベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸誘導体、無水マレイン酸誘導体、ジブロモ無水マレイン酸誘導体などの、電子受容性を有する化合物が挙げられる。

＜添加剤＞
本発明の電子写真感光体を得るために用いる添加剤は、上記式（IV）〜（VII）のいずれかで表されることが好ましい。ＲおよびＲ₁₂〜Ｒ₃₁における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、イソブチル基、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、ヘキシル基など炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。Ｒ₁₂〜Ｒ₃₁におけるアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基等の炭素数６〜２０のアリール基が挙げられる。Ｒ₁₂〜Ｒ₃₁におけるアラルキル基としては、例えばベンジル、α−メチルベンジル、フェネチル、スチリル、シンナミル、３−フェニルプロピル、４−フェニルブチル、５−フェニルペンチル、６−フェニルヘキシル等炭素数６〜２０のアラルキル基が挙げられる。Ｒ₁₂〜Ｒ₃₁におけるシクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等、炭素数３〜１０シクロアルキル基が挙げられる。Ｒ₁₂〜Ｒ₃₁におけるアルコキシ基としては、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ｔ−ブトキシ、ペンチルオキシまたはヘキシルオキシ等、炭素数１〜６のアルコキシ基が挙げられる。Ｒ₁₂〜Ｒ₃₁におけるハロゲン化アルキル基としては、例えばモノクロルメチル、モノブロモメチル、モノヨードメチル、モノフルオロメチル、ジクロルメチル、ジブロモメチル、ジヨードメチル、ジフルオロメチル、トリクロルメチル、トリブロモメチル、トリヨードメチル、トリフルオロメチル、モノクロルエチル、モノブロモエチル、モノヨードエチル、モノフルオロエチル、ジブロモブチル、ジヨードブチル、ジフルオロブチル、クロルヘキシル、ブロモヘキシル、ヨードヘキシルまたはフルオロヘキシルなどの、１〜３個のハロゲン原子で置換された炭素数１〜６のアルキル基があげられる。

さらに、本発明で用いる添加剤において、上記式（IV）であらわされる化合物は、上記式(VIII)−１〜４の構造のいずれか1種類以上有することが好ましい。

さらに、また、本発明で用いる添加剤において、上記式（V）であらわされる化合物は、上記式(IX)−１〜７の構造のいずれか1種類以上有することが好ましい。

添加剤の添加量は、感光層を構成している成分の総量のうち０．１〜２０Ｗｔ％含有するのが好ましい。より好ましくは、１．５〜１５．０Ｗｔ％である。添加剤の添加量が、１５．０Ｗｔ％を超えると、感光層の転写ローラなどの圧着により結晶化しやすくなり耐部材性が悪くなる場合がある。

＜バインダ樹脂＞
バインダ樹脂としては、例えばスチレン系重合体、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、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、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、ポリエーテル樹脂などの熱可塑性樹脂や、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、不飽和ポリエステル、アルキッド樹脂、ポリウレタン、その他架橋性の熱硬化性樹脂、さらにエポキシ−アクリレート、ウレタン−アクリレートなどの光硬化性樹脂などが挙げられる。これらはそれぞれ単独で使用できるほか、２種以上を併用することもできる。

＜導電性基体＞
導電性基体としては、導電性を有する各種の材料が使用可能であり、例えば鉄、アルミニウム、銅、スズ、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、インジウム、ステンレス鋼、真鍮などの金属単体、上記金属が蒸着もしくはラミネートされたプラスチック材料、さらにヨウ化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウムなどで被覆されたガラスなどが挙げられる。導電性基体は、使用する画像形成装置の構造に合わせてドラム状、シート状などの形態で使用される。この導電性基体は充分な機械的強度を有しているのが好ましい。

＜単層型電子写真感光体＞
本発明の電子写真感光体は、紙粉の付着を効果的に防止するためには、上記電荷発生剤および正孔輸送剤を同一層内に含む単層型電子写真感光体であることが好ましい。単層型電子写真感光体は、電荷発生剤、電子輸送剤、バインダ樹脂、必要に応じて正孔輸送剤や他の添加剤を適当な溶剤と共に、ロールミル、ボールミル、アトライタ、ペイントシェーカー、超音波分散機などを用いて混合して分散液を調製し、この分散液を導電性基体上にこれを公知の手段により塗布して乾燥させればよい。乾燥後の感光層の厚さは５〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍであるのがよい。

分散液を調製するための溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ‐ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、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、ジオキサン、ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル類、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらの溶剤は単独で使用するほか、２種以上を混合して用いてもよい。さらに、電荷発生剤および電荷輸送剤の分散性、感光体表面の平滑性を良くするために、界面活性剤、レベリング剤などを使用してもよい。

単層型電子写真感光体においては、バインダ樹脂１００重量部に対して、電荷発生剤を０．１〜５０重量部、特に０．５〜３０重量部の割合で、正孔輸送剤を５〜５００重量部、特に２５〜２００重量部の割合で含有させるのがよい。電子輸送剤を含有させる場合は、バインダ樹脂１００重量部に対して５〜１００重量部、特に１０〜８０重量部の割合でそれぞれ含有させるのがよい。

また、感光層として単層型感光層を備えた電子写真感光体は、構造が簡単で製造が容易である上、被膜欠陥の発生を抑制し、光学的特性を向上させることができる等の利点がある。また、単層型感光層を備えた感光体は、電荷輸送剤として電子輸送剤と正孔輸送剤とを併用することで、１つの感光体を正帯電型および負帯電型の両方に使用でき、感光体の応用範囲を広げることができる。

＜積層型電子写真感光体＞
積層型感光体とする場合は、電荷発生剤および電荷輸送剤をそれぞれ適当なバインダ樹脂および溶剤と共に、ロールミル、ボールミル、アトライタ、ペイントシェーカー、超音波分散機などを用いて混合して分散液を調製し、この分散液を導電性基体上にこれを公知の手段により塗布して乾燥させればよい。乾燥後の各層の厚さは、電荷発生層で０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜３μｍであり、電荷輸送層で２〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍであるのがよい。

積層型感光体のうち電荷発生層においては、バインダ樹脂１００重量部に対して電荷発生剤を５〜１０００重量部、特に３０〜５００重量部の割合で含有させるのがよい。また、電荷輸送層においては、バインダ樹脂１００重量部に対して正孔輸送剤を１０〜１００重量部、特に３０〜８０重量部の割合で含有させるのがよい。また、正孔輸送剤と電子輸送剤を併用する場合は、その総量がバインダ樹脂１００重量部に対して１０〜５００重量部、特に３０〜２００重量部の割合で含有させるのがよい。

感光層には、前記した成分のほかに、画像形成に悪影響を与えない範囲で、種々の添加剤を配合することができる。このような添加剤としては、例えば酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、一重項クエンチャー、紫外線吸収剤などの劣化防止剤、軟化剤、可塑剤、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、ドナーなどが挙げられる。また、感度を向上させるために、例えばテルフェニル、ハロナフトキノン類、アセナフチレン等の公知の増感剤を電荷発生剤と併用してもよい。

単層型感光層または積層型感光層と、導電性基体との間や、積層型感光層を構成する電荷発生層と電荷輸送層との間には、感光体の特性を阻害しない範囲で中間層、バリア層などを形成してもよい。また、感光層の表面には保護層が形成されていてもよい。

＜画像形成装置＞
次に、上記電子写真感光体が適用される本発明に係る現像同時クリーニング方式の画像形成装置について説明する。この画像形成装置の概略図を図１に示す。本発明の画像形成装置１０は、回転可動な感光体（感光体ドラム１）の周囲に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５の各手段を順次有する。感光体ドラム１には、上述の正孔輸送剤を含有する感光層が形成されている。なお、画像形成装置のコンパクト化を阻害しない簡易なクリーニング手段として、紙粉とりブラシ６を備えてもよい。

帯電手段２は、感光体ドラム１に対向し、接触しないように、所定の間隔を隔てて配設されている。この帯電手段２は、例えば、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電し、感光体ドラム１の表面を一様に所定の電位に帯電させることができる。なお、感光体ドラム１の表面は、その初期帯電電位が、例えば約８００〜９００Ｖ程度になるように設定されていることが好ましい。

露光手段３は、感光体ドラム１の回転方向において、帯電手段２の下流側に配設されている。露光手段３は、例えば、レーザービームの高速走査又はアナログ露光等を利用して、帯電した感光体ドラム１の表面に、所定の画像データに基づく静電潜像を形成することができる。このような露光によって、未露光部分と露光部分とに電位の差が現れる。つまり、その感光体ドラム１の未露光部分においては初期帯電電位が維持され、露光部分においては、例えば約１００〜３００Ｖと減衰される。

現像手段４は、露光手段３のさらに下流側に配設されている。現像手段４は、帯電している電子写真感光体に形成された静電潜像（つまり、一様に帯電されている表面のうち、露光手段３によって露光され、電位が下がっている露光部分）に、現像手段４の内部において正帯電されているトナーを供給する。この供給により、現像手段４は、選択的に感光体ドラム１の表面にトナーを担持させて、可視像化する。なお、現像手段４として、例えば、２成分の磁気ブラシ現像方式等を採用することができる。

本発明の画像形成装置においては、感光体ドラム１表面に残存したトナーは、次の現像の際に、現像手段４によって回収する、いわゆる現像同時クリーニング方式（クリーナーレス方式）を採用している。具体的には、現像手段４と感光体ドラム１との間に、例えば、現像バイアス印加電源により直流電圧の現像バイアスが印加される。この現像バイアス電圧は、通常、感光体ドラム１の露光部の電位と未露光部の電位との中間電位に設定される。この現像バイアス電位と感光体ドラム１の表面電位との電位差が、トナー移動エネルギーとなって、現像手段４から感光体ドラム１の表面の減衰した部分（潜像部分）にトナーが移動する。このとき、同時に感光体ドラム１の表面に残存して薄く付着している未転写トナーのうち、未露光部にあるものは、感光体ドラム１表面から現像手段４に移動して回収される。他方、露光部にあるものは、感光体ドラム１表面から現像手段４に移動することなく、逆に現像手段４から感光体ドラム１の露光部にトナーが移動し、感光体ドラム１表面にトナー像を形成する。

例えば、感光体ドラム１の表面電位が露光部で＋２００Ｖ、未露光部で＋８００Ｖであり、現像手段４に印加される現像バイアス電位が＋４００Ｖであるとき、正帯電トナーには、露光部では現像手段４から感光体ドラム１へ＋２００Ｖの電位差による斥力が働く。また、未露光部では感光体ドラム１から現像手段４へ＋４００Ｖの電位差による斥力が働く。これらの電位差による斥力によって、トナーが移動し、潜像の現像とともに残存トナーの回収が行われる。

転写手段５は、現像手段４のさらに下流側に配設されている。転写する際には、被転写部材（例えば用紙）が、感光体ドラム１と転写手段５との間を通る間に、被転写部材に、感光体ドラム１に担持された可視像が転写されるとともに、この転写によって、感光体ドラム１の表面における未露光部分の転写後の帯電電位が、例えば、約５００〜６００Ｖ程度に低下する。

被転写部材として用紙を用いた場合、電子写真感光体と用紙とが接触したときに、感光体ドラム１の表面に紙粉が付着する。その付着した紙粉は、例えば、さらに下流に配設され、感光体ドラム１の表面に、その先端が接触した紙粉とりブラシ６によって物理的に絡めとるようにしてもよい。また、紙粉とりブラシ６に、直流電源から印加されるバイアス電圧を印加するために、バイアス電圧印加手段（図示せず）を設けてもよい。このバイアス電圧印加手段によるバイアス電圧によって、紙粉を電気的に捕捉することができる。

被転写部材に転写されたトナー像は、その後、図示しない定着手段によって、熱及び圧力が加えられて、被転写部材の表面に溶融定着する。

本発明の画像形成装置において、紙粉とりブラシ６を設置する場合は、通常、転写手段５と帯電手段２との間に設ける。この紙粉とりブラシ６は、紙粉を除去する目的のみならず、感光体ドラム１の表面に残存した未転写トナーを分散し、感光体ドラム１の表面電荷との静電結合を弱めるように機能させてもよい。これにより、弾性ブレード等によるクリーニング工程を経ずに、現像時に同時にトナーを回収するシステムを採用する装置であっても、現像時のトナーをより効率よく回収することができる。

本発明の電子写真感光体である前記感光体ドラム１は、前記したような正孔輸送剤が使用されている。よって、上記画像形成装置（現像同時クリーニング方式の画像形成装置）は、紙粉の付着を防止して、黒筋や黒点などの画像欠陥を防止することができる。

なお、感光体ドラムの直径が２５ｍｍ以下であり、感光体ドラムの周速が１００ｍｍ／秒以上であるような、感光体ドラムに紙粉が付着しやすい画像形成装置であっても、本発明の電子写真感光体である前記感光体ドラム１を使用することで、紙粉による画像不具合を防止することができる。

＜カラー用画像形成装置＞
本発明の電子写真感光体は、カラー用画像形成装置に用いることができる。例えばブラックトナー、シアントナー、マゼンダトナー、イエロートナーなどの各色のトナーによって、本発明の電子写真感光体表面にトナー像を形成し、所定の転写紙上に順に転写することにより転写紙上にフルカラーの画像を形成することができる。さらに、この転写紙を、転写ベルトの排紙側に配置された定着装置に導入し、転写画像を転写紙に定着させることによって画像形成は行われる。もちろん、各色のトナー毎に専用の電子写真感光体を使用し、これらの電子写真感光体を転写ベルト上に配列した、いわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置に、本発明の電子写真感光体を用いてもよい。このタンデム型フルカラー画像形成装置は、転写紙を転写ベルトによって連続的に搬送しながら画像形成を行うことができるという利点を有している。

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明の電子写真感光体をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

［実施例］
（正孔移動度の測定）
正孔輸送剤として、２０種類の正孔輸送剤（ＨＴＭ−１〜２０）を準備し、その正孔移動度を測定した。正孔移動度は、通常のＴＯＦ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）法により２５℃の環境下で測定した。電界強度は３ラ１０⁵（Ｖ／ｃｍ）とした。測定サンプルは、バインダー樹脂（パンライトＴＳ２０２０帝人化成株式会社製）と電荷輸送剤の合計重量に対して、電荷輸送剤の含有量が３０重量％になるように塗布液を作製し、塗布液をアルミニウム基材上に塗布した後８０℃、３０分間の熱処理を行い作製した。サンプル膜厚は７μｍとした。なお、ＨＴＭ−１〜７は上記と同様である。ＨＴＭ−８〜２０は下記に示す。

［実施例１〜７および比較例１〜１３]
＜単層型電子写真感光体の作製＞
電荷発生剤（Ｘ型無金属フタロシアニン）４重量部、正孔輸送剤５０重量部、電子輸送剤３０重量部およびバインダ樹脂１００重量部を、溶剤（テトラヒドロフラン）８００重量部と共にボールミルにて５０時間混合分散させて、感光体塗布液を調製した。なお、バインダ樹脂は、平均分子量３００００のポリカーボネートを用い、実施例１〜７および比較例１〜１３で用いた正孔輸送剤は、下記表１に示す。次に、上記感光体塗布液を導電性基板上（アルミニウム素管）にディップコート法にて塗布し、その後１００℃で４０分間熱風乾燥し、膜厚２５μｍの単層型電子写真感光体を得た。なお、ここで用いた電荷発生剤、電子輸送剤、およびバインダ樹脂の化学式を下記に示す。

＜黒点評価試験＞
作製した単層型電子写真感光体を、除電工程を取り除いた京セラミタ（株）製プリンタ（ＤＰ−５６０）に装着し、高温高湿条件下（室温４０℃、相対湿度９０％）で５０００枚の印字を行った。次に、高温高湿条件下にプリンタを６時間放置後、Ａ４サイズの白紙を印字して、一枚に発生した黒点を計数した。なお、この試験は、製品補償範囲外の環境における過酷な条件下での試験であり、この評価で黒点が１００個以下であれば、画像の保証ができる。

上記黒点評価試験の結果を図２および表１に示す。図２は、用いた正孔輸送剤のμ／Ｍ（μ：正孔輸送剤の正孔移動度（ｃｍ²・Ｖ^-1・秒^-1）、Ｍ：正孔輸送剤の分子量）と、Ａ４用紙一枚あたりの黒点発生数との関係を示すグラフである。なお、正孔輸送剤の分子量は、ソフトウェア（ＣｈｅｍＤｒａｗＳｔｄ．８．０（CambridgeSoft社製））よりＭｏｌＷｔを求め、小数点第３位を四捨五入して記載した。

＜初期感度評価試験＞
実施例１〜７および比較例１〜１３で得られた感光体を、除電工程を取り除いた京セラミタ（株）製プリンタ（ＤＰ−５６０）に搭載し、帯電電位を＋８００Ｖに設定し、２０℃環境下、現像位置での感度を測定した。結果を表２に示す。

図２および表１によれば、μ／Ｍが１．２×１０^-8未満の場合、黒点発生数が１００個未満となっていることが分かる。一方、μ／Ｍが１．２×１０^-8より大きい場合（比較例１〜７）は、黒点数が急激に上昇することが分かる。なお、比較例８〜１３では、μ／Ｍが１．２×１０^-8未満であるから黒点発生数は１００個未満であるが、正孔移動度が５．０×１０^-6以下であるから、表２に示すように感度が悪く、画像形成装置の高速化に対応するのが難しい。従って、μ／Ｍが１．２×１０^-8未満であり、かつ、正孔移動度が５．０×１０^-6より大きいという条件を満たす実施例１〜７の正孔輸送剤が好ましいといえる。なお、上記試験の終了後、感光体の表面を目視で確認したところ、μ／Ｍが１．２×１０^-8未満のもの（実施例１〜７および比較例８〜１３）は、μ／Ｍが１．２×１０^-8以上のもの（比較例１〜７）と比べて、紙粉の付着は少量であった。

［実施例８〜３３]
＜単層型電子写真感光体の作製＞
ここでの感光体は、下記に示す添加剤Ａ〜Ｅのいずれか1つを０〜３０重量部を加えた以外は、上記実施例１〜７および比較例１〜１３での単層型電子写真感光体と同様にして作製した。なお、ここで用いた添加剤の化学式を下記に示す。

＜耐クラック評価試験、耐部材性試験およびそれらの評価方法＞
（耐クラック評価試験）
感光層表面に直接皮脂を付着させ、通常の環境下（室温２０℃、相対湿度６０％）で５日間保管した。その後、感光体表面を顕微鏡により観察し、皮脂の付着箇所におけるクラックの発生有無を確認した。
クラックの成長速度は、経過時間とクラックの長さの測定結果に基づいて、算出した。
耐クラック性の評価は、前記評価試験後、クラック長さが２．００ｍｍ未満を◎、２．００以上４．００ｍｍ未満を○、４．００ｍｍ以上５．００ｍｍ未満を△、５．００ｍｍ以上を×とした。
（耐部材性試験）
感光体表面に、転写ローラを圧接し、高温高湿条件下（室温５０℃、相対湿度９０％）で５日間保管した。その後、感光体表面を顕微鏡により観察し、結晶およびクラックが発生しているかどうかを確認した。
耐部材性の評価は、感光体への転写ローラの圧接痕が、目視で確認されなかった場合を○とし、わずかに確認された場合を△とした。
上記評価試験の結果を表３に示す。

表３によれば、添加剤Ａ〜Ｅのいずれの添加剤を用いても、添加剤の量が感光層を構成している成分の総量に対して０．３〜１７．０Ｗｔ%を満たせば（実施例８〜２９）、耐クラック性は良好である。１．５Ｗｔ%未満（実施例３０〜３３）になると、耐クラック性は若干低下するものの実用上問題ない結果を示した。耐部材性は、添加剤の量が１．５〜１５．０Ｗｔ%を満たせば（実施例８〜１２、１５〜２９）良好な結果を示し、１５．０Ｗｔ%を超えた場合（実施例１３、１４）、または１．５Ｗｔ%未満の場合（実施例３０〜３３）は、耐部材性は若干低下するものの実用上問題ない結果を示した。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略説明図である。実施例における黒点評価試験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１電子写真感光体（（単層型）感光体ドラム）
２帯電手段
３露光手段
４現像手段
５転写手段
６紙粉とりブラシ（クリーニング手段）

Claims

少なくとも電荷発生剤および正孔輸送剤を同一層内に含有する感光層を備えた単層型の電子写真感光体であって、
前記正孔輸送剤は、下記式（Ａ）および（Ｂ）を満たすとともに、下記式（I）〜（III）のいずれかで表されることを特徴とする電子写真感光体。

（式中、Ｒ ₁ 〜Ｒ ₄ は、同一または異なる基であって、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を示す。Ｒ ₅ 〜Ｒ ₁₀ 、Ｒ _5a およびＲ _6a は、同一または異なる基であって、水素原子、アルキル基またはアリール基を示す。Ａは、アリーレン基または２つの芳香族環がそれぞれ１価基となったビフェニル残基を示す。ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｘ、およびｙは、０〜２の整数を示す。ｔおよびｕは１〜４の整数を示す。）
前記感光層は、添加剤として下記化合物（IV）〜（VII）から選ばれる少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。

（式中、Ｒ₁₂〜Ｒ₃₁およびＲは、同一または異なる基であって、水素原子、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアリール基、置換基を有しても良いアラルキル基、置換基を有しても良いシクロアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、またはハロゲン化アルキル基を示す。）
上記添加剤は、感光層を構成している成分の総量に対して１．５〜１５．０重量％含有することを特徴とする請求項２に記載の電子写真感光体。
前記化合物（IV）は、下記式（VIII）−１〜４の構造から選ばれる少なくとも１種類以上有することを特徴とする請求項２または３に記載の電子写真感光体。
前記化合物（VII）は、下記式（IX）−１〜８の構造から選ばれる少なくとも１種類以上有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電子写真感光体。
現像同時クリーニング方式の画像形成装置に適用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子写真感光体。
電子写真感光体の移動方向に沿って、少なくとも帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段を配設した画像形成装置であって、請求項１〜５のいずれかに記載の電子写真感光体を備えていることを特徴とする現像同時クリーニング方式の画像形成装置。