従来、プリンタ、ファクシミリ、コピー� ��等の電子写真方式を利用した画像形成装置� ��、像担持体である感光体と、この表面を均� ��に帯電させる帯電装置と、画像に応じた電� ��的な像(静電潜像)を書き込む露光装置と、� �の潜像にトナーを現像することでトナー像� �作る現像装置と、このトナー像を転写紙に� �写する転写装置をもつ。さらに、この転写� �上のトナーを転写紙に融着させるための定� �装置を併せもつ。

 このような画像形成装置では、その装置� ��ンセプトによって用いられる感光体が異な� ��が、現在は、大型機・高速機におけるSeやa- Si等の無機系感光体を除き、その優れた安定� ��・コスト・使いやすさから、有機顔料を樹� ��中に分散させた有機感光体(OPC:Organic Photo C onductor、以下「OPC」と略記する)が広く用いら れている。

 このOPCは、無機系感光体が正帯電型であ� ��ことと対称的に、一般的には負帯電型であ� ��。その理由は、負帯電OPCに必要な、良好な� ��孔輸送機能をもつ正孔輸送材が古くから開� ��されてきたのに対し、正帯電OPCに必要な、� ��好な電子輸送能をもつ電子輸送材がなかな� ��開発されなかったことによる。

 この負帯電型OPC用の負帯電プロセスでは� ��負極性のコロナ放電によるオゾン発生量が� ��極性に対し約10倍と圧倒的に多く、感光体� �の悪影響や、使用環境への悪影響が問題と� �っている。そのため、ローラー帯電やブラ� �帯電のような接触帯電方式を採用すること� �、オゾン発生量を抑制しているが、コスト� �正極性の非接触帯電方式に比べ不利である� �、帯電部材の汚染は避けられず、信頼性面� �不十分であることや、感光体の表面電位を� �一にしにくい等、高画質化の点でも不利な� �をもっている。

これらの問題を解決するためには、正帯電 OPCを適用することが有効であり、高性能な正 帯電OPCが求められている。正帯電OPCは、上述 のような正帯電方式特有のメリットの他にも 、ドット再現性(解像性・階調性)が負帯電OPC� ��対して有利なことが挙げられ、高解像度化� ��進む各分野で検討されるようになっている� ��かかる正帯電OPCでは、以下のように、大き� ��分けて4種類の層構成があり、以前から盛ん にこれらのタイプのものが提案されている。

 第1のタイプは、特許文献1、特許文献2に� ��載されているように、支持体上に電荷輸送� ��、電荷発生層、を順次積層した2層構成(下� �き層有無は考慮しない)の機能分離型感光体� ��ある。

 第2のタイプは、特許文献3、特許文献4、� ��許文献5のように、上記2層構成の上に表面� �護層を積層した3層構成(下引き層有無は考慮 しない)の機能分離型感光体である。

 第3のタイプは、特許文献6、特許文献7の� ��うに、第1のタイプとは逆に電荷発生層、電 荷(電子)輸送層を順次積層した逆積層の2層構 成(下引き層有無は考慮しない)の機能分離型� ��光体である。

 第4のタイプは、特許文献8のように、電� �発生材、正孔輸送材、電子輸送材を同一層� �に分散した単層型感光体である。

 この内、第4のタイプの単層型感光体につ いては、詳細な検討がなされ、唯一実用化が 盛んに進められている。その大きな理由は、 正孔輸送材の正孔輸送機能に対し、輸送能で 劣る電子輸送材の電子輸送機能を、正孔輸送 材が補完する構成をとっているためと考えら れる。分散型であるが故に、膜中内部でもキ ャリア発生は起きるが、表面近傍程キャリア 発生量は大きく、正孔輸送距離に対し電子輸 送距離は小さくてすみ、電子輸送能は正孔輸 送能程必要ないものと考えられる。

 また、膜中内部で発生する場合でも、表� ��方向に移動する電子に対し、反対方向から� ��動してくる絶対量の多い正孔に捕獲される� ��め、正孔輸送能に対して電子輸送能は低い� ��ベルで済むと考えられる。これにより、他� ��三つのタイプに対し、実用上十分な、環境� ��定性と疲労特性を実現している。

 一方、ドット再現性の観点からは、正帯電O PCと負帯電OPCとの間で以下の違いがある。
 単層型正帯電OPCでは、キャリア発生機能と� ��送機能を単一の膜に設けた分散型感光体と� ��っている。そのため、露光により発生する� ��ャリアの位置は、比較的表面近傍となり、� ��に露光ビームの裾野の部分(孤立ドットの端 部)は光エネルギーが小さく表面近傍となる� �その結果ドットの裾野部分は最も早く表面� �電荷を打ち消し、中央程光エネルギーが高� �ため、キャリア発生位置が深くなることか� �遅く感光体表面に到達する。即ち、孤立ド� �トの外側から表面の電荷が消失することと� �り、1ドットのガウス分布に忠実な静電潜像� ��得易い。

 一方、積層型負帯電OPCでは、キャリア発� ��位置が支持体近傍の薄い電荷発生層であり� ��深い位置となる。キャリアが電荷発生層内� ��ら電荷輸送層へ注入する時に拡散するとと� ��に、電荷輸送層内を移動する際、密度の高� ��キャリア(露光ビーム中心よりのキャリア)� �より、外側の密度の低いキャリアが、より� �側に拡散させられるものと考えられる。ま� �、負帯電OPCでは、キャリア(正孔)の移動度が 正帯電OPCのキャリア(電子)移動度に対し大き� ��、横方向への移動も起き易いため、1ドット の裾野の部分が広がり易いと考えられる。そ のため、1ドットによる静電潜像の広がりが� �露光光のガウス分布に対し大きくなるもの� �考えられる。

 従って、原理的に単層型正帯電OPCは、露� ��光によるキャリア発生から移動メカニズム� ��点で、ドット再現性に優れた特徴を本来持� ��ているものと考えられる。

 しかしながら、近年の装置の高速化・高� ��像度化・カラー化により、孤立ドット再現� ��、高階調性への要求は益々厳しくなってい� ��。特に、カラー機では、一色ずつのドット� ��色重ねにより、中間色を出す必要性があり� ��一層のドット再現性、高階調性が求められ� ��いる。優れたドット再現性を実現するには� ��装置毎に異なる現像特性に最適な感度特性� ��感光体に持たせることが重要となる。

 また、図1に示すように、光減衰曲線にお いて、露光エネルギーの低い領域での感光体 の表面電位を低くすること(Lowγ化)が、1ドッ� ��の潜像に対するトナーの現像効率を上げる� ��めに有効な手段となっている。

 しかしながら、現在実用化されている正� ��電OPCでは、前述のように、単一膜中に機能� ��を分散するタイプであることから、最近の� ��速・高解像・カラー機等の様々な要求感度� ��対応可能な感度制御には限界がある。以下� ��その理由を述べる。

 第一に単層正帯電OPCでは、単一膜にキャ� ��ア発生とキャリア輸送の両機能を持たせて� ��ることから、塗布工程の簡素化が可能であ� ��、高い良品率と工程能力を得易い長所を持� ��一方で、これと裏腹に感度特性を殆ど制御� ��きない欠点を持っている。

 しかしながら、最近の高速・高解像・カ� ��ー機等において、優れた解像度・階調性・� ��ット再現性を実現するためには様々な要求� ��度に対応する必要がある。これに対応する� ��めに、感光体メーカー側では、特許文献9に 記載されているように、電荷発生材を使い別 けるという、新たな材料開発や塗布液開発を しなければならず、開発資源の消費や塗布液 の増加に伴う生産効率の悪化を招き易い。そ の結果、装置メーカー側で、感光体への合わ せこみが必要となり、設計の余裕度も減少す るという欠点を有していた。

 第二にこれまで述べてきたように、光減� ��曲線をLowγ化するには、電荷発生材の添加� �増加によるキャリア発生量上昇が有効であ� �が、単一の分散膜では、暗減衰特性や帯電� �能の悪化といった副作用を招き易く、コス� �面でも不利になる。従って、従来の単層正� �電OPCでは、搭載装置への適合最適化点及び� �近の高速・高解像・カラー機においては、� �画質化への対応力に限界があるという課題� �有していた。

 以上のように、正帯電用に唯一実用化が� ��られ、大量生産された単層型OPCにおいても� ��負帯電用OPCでは比較的容易な感度制御が困� ��な欠点があることから、他の層構成(積層型 正帯電OPC)も盛んに検討されている。しかし� �がら、以下のように各種課題を十分には解� �できず、実用化に至っていない。

 例えば、第1のタイプの2層積層タイプに� �いては、先述の特許文献2にあるように、其� ��の層について、適用する材料についての規� ��はあるものの、実施例にあるような高濃度� ��電荷発生材を用いていることをみても、化� ��的アタックに対する耐久性や傷、摩耗等の� ��械アタックに対する耐久性が不足している� ��とが問題となる。特許文献2では、電子輸送 材を含む電荷発生層としていることから、実 施例では5μmの電荷発生層を設けているが、� �体的に高濃度の電荷発生材を含有させ、感� �制御のためには電荷発生層自体の材料と組� �比を変更している。したがって、耐久性及� �特性上の問題を有し、実用化には至ってい� �い。

 第2のタイプの3層積層タイプにおいては� �上記2層積層タイプの欠点を解消するため、� ��在も盛んに検討がなされており、表面保護� ��に導電性微粒子を添加し、電子輸送性を向� ��した特許文献10や、2つ以上の層を表面保護� ��として用いる特許文献11等があるが、電荷� �生層の調整範囲が広く汎用性の高い構成に� �きる可能性が高いものの、十分な電子輸送� �と化学的・機械的安定性を有す表面保護層� �優れた量産安定性で製造できる段階までは� �らず、環境安定性、繰り返し安定性および� �質安定性の面で十分な性能を得られず、実� �化には至っていない。

 第3のタイプの逆積層2層タイプについて� �、過飽和吸収色素を含む電子受容性物質を� �子輸送層に用いる特許文献12や、正孔輸送材 を含む電子輸送層を用いる特許文献13等があ� ��が、電子輸送層の電子輸送機能が、従来の� ��帯電OPCで用いられる正孔輸送材の正孔輸送� ��能には及ばず、感度及び光応答性が必ずし� ��十分ではなく、実用化には至っていない。

 したがって、従来の正帯電OPCは、負帯電� ��OPCのように感度制御が可能なものが得られ� ��おらず、正帯電OPC本来の高解像性の利点を� ��分発揮できていないのが現状である。

 OPCの感度調整に関してみると、電荷発生層� ��膜厚を制御する方法の他、電荷発生材のフ� ��ロシアニンの混合比率を変えることにより� ��度制御を行なう方法(特許文献14)、電荷発生 層の膜厚や組成を変えることなく別個の感度 調整層を形成しその膜厚を変えることにより 感度調整を行なう方法(特許文献15)、保護層� �のシリコンナフタロシアニンの添加量を変� �させることにより光量依存性を制御する方� �(特許文献16)等々が知られている。

特公平05-30262号公報

特開平04-242259号公報

特公平05-47822号公報

特公平05-12702号公報

特開平04-241359号公報

特開平05-45915号公報

特開平07-160017号公報

特開平03-256050号公報

特開平10-288849号公報

特開2003-21921号公報

特開2005-84623号公報

特開平11-160898号公報

特開2005-121727号公報

特開平05-173345号公報

特開平07-28264号公報

特開平06-123993号公報