JPH11143107A

JPH11143107A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置

Info

Publication number: JPH11143107A
Application number: JP31197697A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kashimura; 昇樫村; Kazunari Nakamura; 一成中村; Noriyuki Takagi; 則行高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電・露光・クリーニングの繰り返しによる
クリーニング性の劣化を抑えた電子写真感光体、及び該
電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子
写真装置を提供する。【解決手段】導電性支持体上に感光層を有する電子写
真感光体において、該電子写真感光体の表面層が、界面
活性剤及び酸化防止剤を含有することを特徴とする電子
写真感光体、及び該電子写真感光体を有するプロセスカ
ートリッジ及び電子写真装置である。

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、
及び該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及
び電子写真装置に関し、詳しくは特定の化合物を含有す
る表面層を有する電子写真感光体、及び該電子写真感光
体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関
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
電及び露光により静電潜像を形成した後に、現像剤を現
像し、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、
酸化亜鉛及び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、耐久性や
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号公報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、また米国特許３８７１８８０
号公報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公知である。

【０００５】更に、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６１−２７
２７５４号公報及び特開昭５６−１６７７５９号公報に
示された物質は可視領域で高感度を示しており、また特
開昭５７−１９５７６号公報及び特開昭６１−２２８４
５３号公報に示された化合物は赤外領域まで感度を有し
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、更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、転写工程及び表面ク
リーニングなどの電気的及び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及び窒素酸化物
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
械的劣化及び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。表面
層によく使用され耐摩耗性及び電気特性に良好な樹脂と
してはビスフェノール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全てを
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。

【００１３】更に近年、特開昭５７−１７８２６号公報
及び特開昭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。

【００１４】これは、導電ゴム等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、スコロトロン等に比べオゾン発生量
が格段に少ない。スコロトロンは帯電器に流す電流の８
０％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、
等のメリットを持つ。

【００１５】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
を持つ。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）。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】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、更に電気的高周
波振動の刺激が加えられるため電子写真感光体の表層の
劣化を生じ、クリーニング性の悪化を招いた。また、近
年の電子写真の高画質化により、忠実な潜像再現が求め
られ、現像材の小径化や重合法、また機械的あるいは化
学的手法による球形化が進んでおり、よりクリーニング
性を困難にしている。

【００１７】本発明の目的は、帯電・露光・クリーニン
グの繰り返しによるクリーニング性の劣化を抑え、かつ
製造が容易な電子写真感光体、及び該電子写真感光体を
有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供す
ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性支持体
上に感光層を有する電子写真感光体において、該電子写
真感光体の表面層が、界面活性剤及び酸化防止剤を含有
することを特徴とする電子写真感光体でる。

【００１９】本発明は、上記構成により、帯電・露光の
履歴を受けた際に表面の劣化を防止し、クリーニング性
を維持している。

【００２０】また、本発明は、上記電子写真感光体を有
するプロセスカートリッジ及び電子写真装置である。

【００２１】

【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。

【００２２】本発明の電子写真感光体は表面層に界面活
性剤を含有する。界面活性剤としては炭化水素系、シリ
コーン系及びフッ素系等のものが使用可能である。更
に、界面活性剤は単分子のものばかりでなく高分子のも
のも使用可能である。表面層における界面活性剤の含有
量は、０．１〜３５重量％であることが好ましい。

【００２３】本発明の電子写真感光体は、表面層に前記
界面活性剤以外に酸化防止剤を含有する。酸化防止剤と
しては、ヒンダードアミン系、ヒンダードフェノール
系、リン系及びイオウ系等のものやそれらの複合系が挙
げられる。表面層における酸化防止剤の含有量は、０．
１〜４０重量％であることが好ましい。

【００２４】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、電荷輸送材料を含有する電荷輸送層と
電荷発生材料を含有する電荷発生層に分離した積層型で
もよい。

【００２５】使用する導電性支持体は導電性を有するも
のであればよく、アルミニウム及びステンレス等の金
属、あるいは導電層を設けた金属、紙及びプラスチック
等が挙げられ、形状はシート状及び円筒状等が挙げられ
る。

【００２６】

【化１】

【００２７】

【化２】

【００２８】

【化３】

【００２９】

【化４】

【００３０】

【化５】

【００３１】

【化６】

【００３２】

【化７】

【００３３】

【化８】

【００３４】

【化９】

【００３５】ＬＢＰ等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支持体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
ック及び金属粒子等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であ
る。

【００３６】その上に接着機能を有する中間層を設けて
もよい。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、ポリウレタン及びポリエーテルウレタン
等が挙げられる。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である。

【００３７】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材料としてはセレン−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
クリドン及び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材料
を０．３〜４倍量のバインダー樹脂及び溶剤と共にホモ
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、ロールミル及び液衝突
型高速分散機等の方法でよく分散し、分散液を塗布し、
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０．０１〜２μｍである。

【００３８】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。
電荷輸送材料としては、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
化合物及び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、ポリエチレン及びア
ルキッド樹脂等が挙げられる。電荷輸送層における電荷
輸送材料の含有量は、好ましくは１０〜９９重量％、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。例え
ば、潤滑性、離型性や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やポリマー等を添加しても
よい。

【００３９】本発明による電子写真感光体は表面層とし
て保護層を設けてもよい。保護層は各種樹脂に電荷輸送
材料、電荷発生材料及び導電材等を混合して形成する。
反応性のモノマー、オリゴマー及びポリマーを重合させ
て形成される保護層は、反応性のモノマー、オリゴマー
及びポリマーの具体例としてエチレン性二重結合を有す
るアリル及びアクリレート等や；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
リゴマー及びポリマー等が挙げられる。反応性のモノマ
ー、オリゴマー及び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、触媒や開始剤等を加え、熱
や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、ビニルエーテル及
び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。

【００４０】保護層に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、窒化物やハロゲン化物の他、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す
ることも可能である。

【００４１】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。例えば潤滑
性、離型性や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及びポリマー等を添加してもよい。

【００４２】図１に本発明の電子写真感光体を有するプ
ロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成を
示す。

【００４３】図において、１はドラム状の本発明の電子
写真感光体であり、軸２を中心に矢印方向に所定の周速
度で回転駆動される。感光体１は、回転過程において、
一次帯電手段３によりその周面に正または負の所定電位
の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービ
ーム走査露光等の像露光手段（不図示）からの画像露光
光４を受ける。こうして感光体１の周面に静電潜像が順
次形成されていく。

【００４４】形成された静電潜像は、次いで現像手段５
によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不
図示の給紙部から感光体１と転写手段６との間に感光体
１の回転と同期取り出されて給紙された転写材７に、転
写手段６により順次転写されていく。

【００４５】像転写を受けた転写材７は、感光体面から
分離されて像定着手段８へ導入されて像定着を受けるこ
とにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウ
トされる。

【００４６】像転写後の感光体１の表面は、クリーニン
グ手段９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面
化され、更に前露光手段（不図示）からの前露光光１０
により除電処理された後、繰り返し画像形成に使用され
る。なお、一次帯電手段３が帯電ローラー等を用いた接
触帯電手段である場合は、前露光は必ずしも必要ではな
い。

【００４７】本発明においては、上述の電子写真感光体
１、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段
９等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリ
ッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカート
リッジを複写機やレーザービームプリンター等の電子写
真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。例え
ば、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段
９の少なくとも１つを感光体１と共に一体に支持してカ
ートリッジ化して、装置本体のレール１２等の案内手段
を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ１
１とすることができる。

【００４８】また、画像露光光４は、電子写真装置が複
写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や
透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化
し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、
ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動等
により照射される光である。

【００４９】本発明の電子写真感光体は電子写真複写機
に利用するのみならず、レーザービームプリンター、Ｃ
ＲＴプリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター及
びレーザー製版等電子写真応用分野にも広く用いること
ができる。

【００５０】以下、実施例に従って説明する。実施例中
「部」は重量部を示す。〔実施例１〕直径４１ｍｍのアルミニウムシリンダーを
支持体とし、それに、以下の材料より構成される塗料を
支持体上に浸漬コーティング法で塗布し、１４０℃で３
０分熱硬化して、膜厚１５μｍの導電層を形成した。

【００５１】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、メトキシプロパノール 0.2／0.8 ２０部

【００５２】次に、この上にＮメトキシメチル化ナイロ
ン３部及び共重合ナイロン３部をメタノール６５部及び
ｎブタノール３０部の混合溶媒に溶解した溶液を浸漬コ
ーティング法で塗布して、膜厚０．５μｍの中間層を形
成した。

【００５３】次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラ
ッグ角の２θ±０．２°が９．０°、１４．２°、２
３．９°及び２７．１°に強いピークを有するオキシチ
タニウムフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）４部とポリビニ
ルブチラール（商品名：エスレックＢＭ２、積水化学社
製）２部及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。これを浸漬コーティング法で塗布し０．３μ
ｍの電荷発生層を形成した。

【００５４】下記構造式のアミン化合物１を９部、

【００５５】

【化１０】下記構造式のスチルベン化合物２を１部

【００５６】

【化１１】とポリカーボネート樹脂（Ｚタイプ：分子量４万）１０
部、及び下記構造のシロキサン含有高分子化合物１部、

【００５７】

【化１２】下記酸化防止剤１部

【００５８】

【化１３】をモノクロロベンゼン６０部及びジクロロメタン５０部
の混合溶媒に溶解した。この塗料を浸漬コーティング法
で塗布し、１２０℃で１時間乾燥して、膜厚２２．５μ
ｍの電荷輸送層を形成した。

【００５９】〔比較例１〕実施例１のサンプルにおい
て、電荷輸送層中にシロキサン含有高分子化合物及び酸
化防止剤を含まない以外同様のサンプルを作成した。

【００６０】〔比較例２〕実施例１のサンプルにおい
て、電荷輸送層中に酸化防止剤を含まない以外同様のサ
ンプルを作成した。

【００６１】次に、評価について説明する。

【００６２】装置はキャノン社製のカラーレーザープリ
ンター「カラーレーザーショットＬＢＰ２０３０」を用
いた。この装置は電子写真感光体の帯電方式として直流
成分に交流成分を加えた導電ローラによる接触帯電を行
っている。現像材は非磁性１成分のものを使用している
が、本発明においてはその現像材を更に再分級すること
により、平均粒径７μｍの現像材とした。前記装置はウ
レタンブレードによるクリーニング方式を取っている。

【００６３】作成した電子写真感光体をこの装置で３
２．５℃、８０％ＲＨ環境下で通紙耐久試験を行った。
耐久初期の露光後電位は、レーザー光の光量を変えて−
２００Ｖになるよう調整した後、フルカラーのグレーの
ハーフトーンパターンを出力させた。

【００６４】実施例１の感光体は５０枚のプリント後も
同様の均一なハーフトーンパターンを出力したのに対
し、比較例１の感光体は１枚目のプリント出力におい
て、クリーニング不良による画像汚れを生じ、５０枚の
プリントを重ねるに従い悪化した。比較例２のサンプル
は３０枚のプリント後、クリーニング不良による画像汚
れを生じた。

【００６５】〔実施例２〕下記構造式のアミン化合物１
を８部、

【００６６】

【化１４】下記構造式のスチルベン化合物２を２部

【００６７】

【化１５】とポリカーボネート樹脂（Ｚタイプ：分子量４万）１０
部をモノクロロベンゼン６０部及びジクロロメタン５０
部の混合溶媒に溶解した。これに、ポリテトラフルオロ
エチレン微粉末（分子量３５万；粒径０．１６μｍ）１
部、界面活性剤としてＰＭＭＡマクロモノマーを含有す
るパーフルオロアルキルアクリレート重合物（分子量３
万）０．１部を混合し、高圧ホモジナイザーによる処理
を行って均一な塗料とした。更に、この塗料に下記酸化
防止剤０．５部

【００６８】

【化１６】を溶解した。この塗料を実施例１の電荷発生層上に浸漬
コーティング法で塗布し１２０℃で１時間乾燥して、膜
厚２２．５μｍの電荷輸送層を形成した。この感光体を
実施例１同様の処理にて帯電処理し実施例２のサンプル
とした。

【００６９】〔比較例３〕実施例２のサンプルにおい
て、酸化防止剤を含有しない以外同様のサンプルを作成
した。

【００７０】実施例２及び比較例３のサンプルについて
実施例１同様に「カラーレーザーショットＬＢＰ２０３
０」で通紙耐久試験を行った。比較例３のサンプルは３
０００枚の通紙後クリーニング不良による画像汚れを生
じたのに対し、実施例２のサンプルは７０００枚の通紙
後も汚れのない画像を出力した。

【００７１】〔実施例３〕実施例２のサンプルにおい
て、酸化防止剤として下記構造の酸化防止剤０．３部

【００７２】

【化１７】及び下記構造の酸化防止剤０．３部Ｓ−（Ｃ₂Ｈ₄ＣＯＯＣ₁₂Ｈ₂₅）₂ を溶解した。この塗料を実施例１の電荷発生層上に浸漬
コーティング法で塗布し１２０℃、１時間乾燥し２２．
５μｍの電荷輸送層を形成した。この感光体を実施例１
同様の処理にて帯電処理し実施例３のサンプルとした。

【００７３】〔比較例４〕実施例３のサンプルにおい
て、酸化防止剤を含有しない以外同様のサンプルを作成
した。

【００７４】実施例３及び比較例４のサンプルについて
実施例１同様に「カラーレーザーショットＬＢＰ２０３
０」で通紙耐久試験を行った。比較例４のサンプルは２
８００枚の通紙後クリーニング不良による画像汚れを生
じたのに対し、実施例３のサンプルは７０００枚の通紙
後も汚れのない画像を出力した。

【００７５】次に、「カラーレーザーショットＬＢＰ２
０３０」の現像材を９０℃の熱風中で処理した後、再分
級することで、平均粒径７μｍの球状の現像材を得た。
この現像材を用いて同様の通紙耐久試験を行ったとこ
ろ、比較例３のサンプルは９００枚、比較例４のサンプ
ルは１３００枚の通紙後クリーニング不良による画像汚
れを生じたが、実施例２及び実施例３のサンプルは７０
００枚の通紙後も汚れのない画像を出力した。

【００７６】一方、「カラーレーザーショットＬＢＰ２
０３０」の現像材をそのまま用いたところ、実施例１、
実施例２及び実施例３のサンプルはもちろん、比較例
１、比較例２、比較例３及び比較例４のサンプルにおい
ても７０００枚の通紙耐久試験で良好な画像を出力し
た。

【００７７】

【発明の効果】本発明は、クリーニング性の良好な、及
び該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び
電子写真装置を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真感光体を有するプロセスカー
トリッジを有する電子写真装置の概略構成の例を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体上に感光層を有する電子写
真感光体において、該電子写真感光体の表面層が、界面
活性剤及び酸化防止剤を含有することを特徴とする電子
写真感光体。
【請求項２】前記電子写真感光体が、接触帯電により
帯電されることを特徴とする請求項１に記載の電子写真
感光体。
【請求項３】前記電子写真感光体が、交流成分を含む
接触帯電により帯電されることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の電子写真感光体。
【請求項４】前記電子写真感光体が、帯電及び露光の
後、平均粒径１０μｍ以下の乾式現像材により現像され
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
電子写真感光体。
【請求項５】前記電子写真感光体が、帯電及び露光の
後、球状現像材により現像されることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項６】前記電子写真感光体の表面層が、粒子状
潤滑材を含有することを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれかに記載の電子写真感光体。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の電子
写真感光体、及び帯電手段、現像手段及びクリーニング
手段からなる群より選ばれた少なくともひとつの手段を
一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であること
を特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】請求項１乃至５のいずれかに記載の電子
写真感光体、帯電手段、像露光手段、現像手段及び転写
手段を有することを特徴とする電子写真装置。