JP2000003051A

JP2000003051A - 電子写真感光体

Info

Publication number: JP2000003051A
Application number: JP16695998A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kashimura; 昇樫村; Kazunari Nakamura; 一成中村; Shoji Amamiya; 昇司雨宮; Akio Maruyama; 晶夫丸山; Hiroyuki Tanaka; 博幸田中; Noriyuki Takagi; 則行高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性部材により電荷を直接注入する方法に
よれば、感光体表面が電荷注入可能な低い表面抵抗であ
ることが要求されるが、感光体の表面抵抗を下げると、
点光源によるドット状潜像や細線による潜像を形成した
際に、電荷の横流れにより潜像が形成されない欠点があ
った。【解決手段】導電性支持体に設けられた感光層を有す
る電子写真感光体において、感光層の表面層に少なくと
も電子供与性化合物と電子受容性化合物とを含有し、表
面層に接触した帯電部材により帯電されることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真感光体に関
し、とくに帯電特性の安定した電子写真感光体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスは、電子写真感光体に
帯電、露光により静電潜像を形成した後に、現像剤を転
写することにより画像形成を行う。電子写真感光体は、
米国特許第２２９７６９１号公報に示されるように、暗
所では絶縁性であり、露光時にはフォトキャリアを発生
して電気抵抗が変化する光導電性材料を用いる。

【０００３】従来より、電子写真感光体としてはセレ
ン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機光導電性化合物
を主成分とする感光層を有する無機感光体が広く使用さ
れてきた。しかしこれらは熱安定性、耐湿性、耐久性、
生産性において必ずしも満足できるものではなかった。

【０００４】無機感光体の欠点を克服する目的で、様々
な有機光導電性化合物を主成分とする電子写真感光体の
開発が近年盛んに行われている。例えば米国特許３８３
７８５１号明細書には、トリアリルピラゾリンを含有す
る電荷輸送層を有する感光体、米国特許３８７１８８０
号明細書には、ペリレン顔料の誘導体からなる電荷発生
層と、３−プロピレンとホルムアルデヒドの縮合体から
なる電荷輸送層とからなる感光体等が開示されている。

【０００５】さらに有機光導電性化合物は、その化合物
によって電子写真感光体の感光波長域を自由に選択する
ことが可能であり、例えばアゾ顔料では特開昭６１−２
７２７５４号公報、特開昭５６−１６７７５９号公報に
示された物質は可視領域で高感度を示すことが開示され
ており、また特開昭５７−１９５７６号公報、特開昭６
１−２２８４５３号公報で開示された化合物は、赤外領
域まで感度を有していることが示されている。

【０００６】これらの材料のうち、赤外領域に感度を示
すものは、近年進歩の著しいレーザービームプリンター
（以下「ＬＢＰ」と略す）、レーザー複写機やＬＥＤプ
リンターに使用され、その需要頻度は高くなってきてい
る。

【０００７】これら有機光導電性化合物を用いた電子写
真感光体は、電気的、機械的双方の特性を満足させるた
めに、電荷輸送層と電荷発生層とを積層させた機能分離
型の感光体として利用される場合が多い。一方、当然の
ことながら電子写真感光体には、適用される電子写真プ
ロセスに応じた感度、電気的特性、さらには光学的特性
を備えていることが要求される。

【０００８】特に繰り返し使用される電子写真感光体に
おいては、その電子写真感光体表面にはコロナまたは直
接帯電、画像露光、トナー現像、転写工程、表面クリー
ニングなどの電気的、機械的外力が直接加えられるた
め、それらに対する耐久性も要求される。

【０００９】具体的には、帯電時のオゾン、および窒素
酸化物による電気的劣化や、帯電時の放電、クリーニン
グ部材の摺擦によって表面が摩耗したり傷が発生したり
する機械的劣化、電気的劣化に対する耐久性が求められ
ている。

【００１０】電気的劣化は、帯電露光の繰り返しにより
感光体の電気的疲労が生じ、感度の変化や帯電能の変化
を引き起こす。

【００１１】特に、無機感光体と異なり物質的に柔らか
いものが多い有機感光体は、機械的劣化に対する耐久性
が劣り、耐久性向上は特に切望されているものである。

【００１２】上記のような感光体に要求される耐久特性
を満足させるために、いろいろ試みがなされてきた。

【００１３】たとえば、表面層によく使用され摩耗性、
電気特性に良好な樹脂として、ビスフェノールＡを骨格
とするポリカーボネート樹脂が注目されているが、前述
したような問題点すべてを解決してはおらず特に機械的
耐久性は十分とは言えないのが実情である。

【００１４】さらに近年、特開昭５７−１７８２６号公
報、特開昭５８−４０５６６号公報に開示してあるよう
な、帯電部材に直接電圧をかけて電子写真感光体に電荷
を印加する直接帯電方式が主流となりつつある。

【００１５】この方式は、導電ゴムなどで構成されたロ
ーラー状の帯電部材を直接電子写真感光体に当接させ電
荷を印加する方法であり、スコロトロンなどに比べ、オ
ゾン発生量が格段に少ないこと、スコロトロンは帯電器
に流す電流の８０％前後はシールドに流れるため浪費さ
れるのに対して、直接帯電はこの浪費分がなく非常に経
済的であること、などのメリットをもつ。

【００１６】

【発明が解決しようとしている課題】しかし直接帯電
は、パッシェン則による放電による帯電のため、帯電安
定性が非常に悪いという欠点をもつ。この対策として、
直流電圧に交流電圧を重畳させた、いわゆるＡＣ／ＤＣ
帯電方式が考案されている（特開昭６３−１４９６６８
号公報）。

【００１７】この帯電方式により帯電時の安定性は良化
したが、ＡＣを重畳するために電子写真感光体への放電
量は大幅に増大し、さらに電気的高周波振動の刺激が加
えられるため、電子写真感光体の露光時の電位変動が大
きくなるという問題を新たに生じた。

【００１８】一方、導電性部材により電荷を直接注入す
る方法も考えられている。この方法によれば、低い電圧
によって十分な帯電が可能な利点があるが、感光体表面
が電荷注入可能な低い表面抵抗が要求される。感光体の
表面抵抗を下げると、特にレーザー等の点光源によるド
ット状潜像や細線による潜像を形成した際に、電荷の横
流れにより潜像が形成されない欠点があった。

【００１９】本発明の目的は、帯電特性の良好な電子写
真感光体を提供することにあり、特に直接帯電による帯
電特性が良好で、かつ製造が容易な電子写真感光体を提
供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性支持体
に設けられた感光層を有する電子写真感光体において、
前記感光層の表面層に少なくとも電子供与性化合物と電
子受容性化合物とを含有し、前記表面層に接触した帯電
部材により帯電されることを特徴とする。

【００２１】本発明の電子写真感光体は、感光層の表面
層に接触した導電性帯電部材により、表面層への電荷注
入により帯電されるという形態で使用することができ
る。

【００２２】すなわち本発明の電子写真感光体の感光層
は、表面層に少なくとも電子供与性化合物と電子受容性
化合物を含有する。本発明の表面層により、高抵抗を維
持し安定した潜像を形成し、かつ電荷注入可能な帯電特
性の良好な電子写真感光体が得られる。

【００２３】本発明の電子写真感光体に用いられる電子
供与性化合物の例としては、Ｎ，Ｐ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ，等の元素を含有する芳香族化合物、あるいはπ電子
共役化合物が挙げられる。具体的には芳香族アミン類、
芳香族メタン類、テトラチアフルバレン類、テトラセレ
ナフルバレン類、フェノチアジン類等が挙げられる。

【００２４】電子受容性化合物の例としては、キノン
類、芳香族ニトロ化合物、ジジアノメチレン化合物、芳
香族ハロゲン化合物、芳香族トリフルオロメタン置換化
合物等が挙げられる。

【００２５】電子供与性化合物の電子受容性化合物に対
する混合比率は、５から９５％が可能である。さらに電
子供与性化合物と電子受容性化合物の表面層における比
率は１０から９０％が可能である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に用いる電子写真感
光体の構成について説明する。

【００２７】本発明における電子写真感光体は、感光層
が電荷輸送材料と電荷発生材料を同一の層に含有する単
層型であっても、電荷輸送層と電荷発生層に分離した積
層型でもよい。

【００２８】使用する導電性基体は導電性を有するもの
であればよく、アルミニウム、ステンレスなどの金属、
あるいは導電層を設けた金属、紙、プラスチックなどが
挙げられ、形状はシート状、円筒状などがあげられる。

【００２９】レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）など、
画像入力がレーザー光の場合は散乱による干渉縞防止、
または基盤の傷を被覆することを目的とした導電層を設
けてもよい。これはカーボンブラック、金属粒子などの
導電性粉体をバインダー樹脂に分散させて形成すること
ができる。導電層の膜厚は好ましくは５〜４０μｍ、よ
り好ましくは１０〜３０μｍが適当である。

【００３０】その上に接着機能を有する中間層を設け
る。中間層の材料としては、ポリアミド、ポリビニルア
ルコール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、
カゼイン、ポリウレタン、ポリエーテルウレタン、など
が挙げられる。これらは適当な溶剤に溶解して塗布され
る。中間層の膜厚は好ましくは０．０５〜５μｍ、より
好ましくは０．３〜１μｍが適当である。

【００３１】中間層の上には電荷発生層が形成される。
本発明に用いられる電荷発生物質としては、セレン−テ
ルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、フタロシア
ニン、アントアントロン、ジベンズピレンキノン、トリ
スアゾ、シアニン、ジスアゾ、モノアゾ、インジゴ、キ
ナクリドン、非対称キノシアニン系の各顔料が挙げられ
る。機能分離型の場合、電荷発生層は前記電荷発生物質
を０．３〜４倍量の結着剤樹脂および溶剤とともにホモ
ジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミ
ル、サンドミル、アトライター、ロールミルおよび液衝
突型高速分散機などの方法でよく分散し、分散液を塗
布、乾燥させて形成される。電荷発生層の膜厚は好まし
くは５μｍ以下、より好ましくは０．１〜２μｍが適当
である。

【００３２】電荷輸送層は電荷輸送材料をバインダー樹
脂と溶剤中に溶解させた塗料を塗工乾燥して形成する。
電荷輸送材の例としては、アリールアミン化合物、アリ
ールメタン化合物、アニリン化合物、カルバゾール化合
物、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、芳香族ニトロ
化合物、芳香族シアノ化合物等が挙げられる。バインダ
ー樹脂としてはアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリ
レート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリイミド、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、アル
キッド樹脂等が挙げられる。電荷輸送材の感光層に占め
る割合は、１０〜９９重量％存在するのが好ましく、よ
り好ましくは３０〜７０重量％である。電荷輸送層の膜
厚は好ましくは５〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３
０μｍが適当である。また電荷輸送層は表面物性を改良
するために各種の表面改質を施すことも可能である。た
とえば潤滑性、離型性、撥水性を良くするためにシリコ
ーン系、フッ素系のオリゴマー、ポリマー等を添加して
もよい。

【００３３】本発明による電子写真感光体は、表面層に
保護層を有してもよい。保護層は、各種樹脂に電荷輸送
材、電荷発生材、導電材等を混合して形成することがで
きる。反応性のモノマー、オリゴマー、またはポリマー
を重合させて形成される保護層は、反応成のモノマー、
オリゴマー、またはポリマーの具体例としてエチレン性
二重結合を有するアリル、アクリレート等や、エポキ
シ、ウレタン、フェノール性水酸基等の反応性基を有す
るモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられ
る。反応性のモノマー、オリゴマー、またはポリマーを
重合させるには単独で加熱等で重合させてもよいが、触
媒、開始剤等を加え熱、光等で重合させてもよい。アク
リル基を有するモノマーや多官能モノマーをラジカル開
始剤にて熱またはＵＶにより重合させる方法や、エポキ
シ、ビニルエーテル、ポリエン等をカチオン触媒により
熱またはＵＶにより重合させる方法が一般的である。

【００３４】保護層は、前記重合物を単独で用いること
も可能であるが、電気特性を調整するために、導電材を
混合することも可能である。導電材としては、各種金属
やその酸化物、窒化物、ハロゲン化物の他、導電性ポリ
マーやカーボン等が用いられる。導電材は、表面層を形
成する重合体との親和性を良くするために、各種表面処
理等を施すことも可能である。

【００３５】また保護層は、表面物性を改良するため
に、各種の表面改質を施すことも可能である。たとえば
潤滑性、離型性、撥水性を良くするためにシリコーン
系、フッ素系のオリゴマー、ポリマー等を添加してもよ
い。

【００３６】以下実施例にしたがって説明する。

【００３７】

【実施例】（実施例１）３０φ２４２ｍｍのアルミニウ
ムシリンダーを支持体とし、この支持体上に、以下の材
料より構成される塗料を浸せき法で塗布し、１４０℃、
３０分熱硬化して１５μｍの導電層を形成した。

【００３８】導電性顔料：ＳｎＯ₂コート処理硫酸バリウム１０部抵抗調節用顔料：酸化チタン２部バインダー樹脂：フェノール樹脂６部レベリング材：シリコーンオイル０．００１部溶剤：メタノール/メトキシフ゜ロハ゜ノール=0.2/0.8 ２０部次に、この導電層上に、Ｎメトキシメチル化ナイロン３
部および共重合ナイロン３部をメタノール６５部、ｎブ
タノール３０部の混合溶媒に溶解した溶液を浸せき法で
塗布し０．５μｍの中間層を形成した。

【００３９】次にＣｕＫαのＸ線回折スペクトルにおけ
る回折角２θ±０．２°が９．０°、１４．２°、２
３．９°、２７．１°に強いピークを有するＴｉＯＰｃ
４部とポリビニルブチラール（商品名：エチレックＢＭ
２、積水化学製）２部およびシクロヘキサノン６０部を
φ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で４時間
分散した後、エチルアセテート１００部を加えて電荷発
生層用分散液を調製した。これを浸せき法で塗布し、
０．３μｍの電荷発生層を形成した。

【００４０】さらに、下記構造式のアミン化合物を９
部、

【００４１】

【化１】下記構造式のアミン化合物を１部

【００４２】

【化２】と、ポリカーボネート樹脂（Ｚタイプ：分子量40,000）
１０部をモノクロロベンゼン６０部ジクロロメタン５０
部の混合溶媒に溶解した。この塗料を浸せき法で塗布
し、１２０℃３０分乾燥して、２２．５μｍの電荷輸送
層を形成した。

【００４３】ついで下記電子供与性化合物１０部、

【００４４】

【化３】下記電子受容性化合物１０部、

【００４５】

【化４】前記電荷輸送層に用いたポリカーボネート樹脂１０部、
およびモノクロロベンゼン７０部、ジクロロメタン７０
部を溶解混合した後、前記電荷輸送層上にスプレー塗工
し、１２０度６０分の乾燥後５ミクロンの表面層を形成
し電子写真感光体を得た。

【００４６】（実施例２）実施例１において、前記の化
合物（III）の代りに

【００４７】

【化５】化合物（IV）の代わりに

【００４８】

【化６】を用い、同様のサンプルを作成した。

【００４９】（比較例１）実施例１のサンプルにおい
て、表面層を設けない以外同様のサンプルを作成した。

【００５０】次に評価について説明する。

【００５１】図１は、本発明による帯電装置を画像形成
装置に適用した例を示す概略構成図である。本例の画像
形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザービ
ームプリンターである。

【００５２】図１において、符号１は、像担持体として
の回転ドラム型の電子写真感光体である。本実施例で
は、直径３０ｍｍの有機物半導体を用いた感光体であ
り、矢印方向に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード
（周速度）をもって回転駆動される。２は、感光体に当
接させた接触帯電部材としての回転ブラシローラ（帯電
ブラシ）であり、この回転帯電ブラシ２には、支軸２ａ
を介して、帯電バイアス印加電源Ｓ１から−７００Ｖの
ＤＣ帯電バイアスが印加されていて、感光体１の外周面
がほぼ−６８０Ｖに一様に帯電処理される。

【００５３】この感光体１の帯電処理面に対して、レー
ザーダイオード、ポリゴンミラー等を含む不図示のレー
ザービームスキャナから出力される、目的とする画像情
報の時系列電気デジタル信号に対応して強度変調され
た、レーザービームによる走査露光Ｌが照射され、感光
体１の周面に、目的とする画像情報に対応した静電潜像
が形成される。その静電潜像は、磁性一成分絶縁ネガト
ナーを用いた反転現像装置３により、トナー画像として
反転現像される。

【００５４】３ａは、マグネットを内包する直径１６ｍ
ｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブに上
記のネガトナーをコートし、感光体１表面との距離を３
００μｍに固定した状態で感光体１と等速で回転させ、
スリーブ３ａに現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス
を印加する。電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数
１８００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電
圧を重畳したものを用い、スリーブ３ａと感光体１のジ
ャンピング現像を行わせる。

【００５５】一方、不図示の給紙部から、記録材として
の転写材Ｐが給送されて、感光体１と、これに所定の押
圧力で当接させた、接触転写手段としての中抵抗の転写
ローラ４との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミ
ングにて導入される。転写ローラ４には、転写バイアス
印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加され
る。

【００５６】本例では、ローラ抵抗値が５×１０⁸Ωの
転写ローラ４を用い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加し
て転写を行った。転写部Ｔに導入された転写材Ｐは、こ
の転写部Ｔを挟持搬送されて、その表面側に回転感光体
１の表面に形成反字されているトナー画像が順次に静電
力と押圧力にて転写されていく。トナー画像の転写を受
けた転写材Ｐは、感光体１の面から分離されて熱定着方
式等の定着装置５へ導入されてトナー画像の定着を受
け、画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排
出される。また、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の
感光体面は、クリーニング装置６により残留トナー等の
付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供さ
れる。

【００５７】本例の画像形成装置は、感光体１、接触帯
電部材２、現像装置３、クリーニング装置６の４つのプ
ロセス機器をカートリッジ２０に包含させて、画像形成
装置本体に対して一括して着脱交換自在のカートリッジ
方式の装置である。

【００５８】前記プリンターを用いて画像形成を行った
ところ、実施例１および２の感光体はかぶりのない良好
な画像を得たのに対し、比較例１の感光体は帯電不良に
よるかぶりを著しく発生した。

【００５９】

【発明の効果】本発明の電子写真感光体は、感光層の表
面層に少なくとも電子供与性化合物と電子受容性化合物
とを含有し、表面層に接触した帯電部材による直接注入
帯電を行うことにより、良好な帯電特性を実現し、かぶ
りのない良好な画像を形成することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真感光体を備えた画像形成装置
の概略的断面図。

【符号の説明】

１像担持体１０導電性基体１１電荷発生層１２電荷輸送層２接触帯電部材Ｓ１電源Ｌレーザ光３現像装置３ａ現像スリーブ４接触転写手段５定着装置６クリーニング装置Ｐ転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者雨宮昇司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者丸山晶夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者田中博幸東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者高木則行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC06 2H035 CA07 CB01 2H068 AA02 BA63 BA64 FC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体に設けられた感光層を有す
る電子写真感光体において、前記感光層の表面層に少な
くとも電子供与性化合物と電子受容性化合物とを含有
し、前記表面層に接触した帯電部材により帯電されるこ
とを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】前記感光層の表面層に接触した導電性帯
電部材により、前記表面層への電荷注入により帯電され
る請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項３】前記表面層が保護層である請求項１また
は２に記載の電子写真感光体。