JP2000314979A

JP2000314979A - 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: JP2000314979A
Application number: JP11124781A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Tanaka; 孝和田中; Hiroyuki Tanaka; 博幸田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】環境変動に対する安定性に優れ、高耐久でか
つ画像欠陥を生じない、また、繰り返し電子写真プロセ
スにおいて残留電位の蓄積がなく、高品位の画質を保つ
ことのできる電子写真感光体、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を提供す
る。【解決手段】支持体上に感光層及び保護層を有する電
子写真感光体において、該保護層が導電性付与剤及び樹
脂を含有し、該導電性付与剤が導電性ポリマーである電
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。

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、詳しくは特定の組成を有する表面
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】電子写真感光体には、適用される電子写
真プロセスに応じた所要の感度、電気特性及び光学特性
を有することが要求される。特に、繰り返し使用される
感光体にあっては、コロナ帯電、画像露光、トナー現
像、紙への転写及びクリーニング等の電気的及び機械的
外力が感光体表面に直接加えられるために、それらに対
する耐久性が要求される。具体的には、転写やクリーニ
ング等の際の感光体表面の摺擦によって生じる表面の摩
耗やキズ、またコロナ帯電時に発生するオゾンによる感
光体及び電位特性の劣化等に対する耐久性が要求され
る。更に、トナー現像とクリーニングの繰り返しによる
感光体表面へのトナー付着という問題も有り、良好なク
リーニング性も要求されている。

【０００３】上記のような感光体に要求される特性を満
足するために感光層上に樹脂を主成分とする表面保護層
を設ける試みがなされている。例えば、特開昭５６−４
２８６３号公報及び特開昭５３−１０３７４１号公報等
には、硬化性樹脂を主成分とする保護層を用いることに
より、硬度や耐摩耗性を向上させることが提案されてい
る。

【０００４】また、より優れた画像を得るためには、感
光体の保護層には高い硬度及び優れた耐摩耗性等の特性
だけでなく、保護層自体の抵抗が適当であることが要求
される。保護層の抵抗が高過ぎる場合、帯電−露光とい
った電子写真プロセスを繰り返すことにより、保護層に
電荷が蓄積されていく所謂残留電位の増加が起こり、感
光体の繰り返し使用時に電位が安定しないために、画質
も不安定になる。また、抵抗が低過ぎる場合には、静電
潜像が保護層中を面方向に流れてしまい、画像のにじみ
やボケ等の問題が発生してしまう。この問題を解決する
ために、例えば特開昭５７−３０８４３号公報には保護
層に導電性微粒子として金属酸化物を添加することによ
って層の抵抗を制御することが提案されている。他方、
電子写真感光体用の保護層の適切な抵抗値は１０¹⁰〜１
０¹⁵Ω・ｃｍであることが知られている。

【０００５】しかしながら、前記範囲の抵抗値において
は、保護層の電気抵抗はイオン電導によって影響を受け
易く、環境の変化によって電気抵抗が大きく変化する傾
向にある。特に、高湿度下においては抵抗の低下が起こ
り易く、前記の現象により画質の著しい低下を引き起こ
すなど、未だ電子写真感光体の保護層として満足できる
ものが得られていないのが現状であった。

【０００６】近年の更なる高画質化、高耐久化に伴い、
より優れた耐久性を有し、優れた画像を安定して供給で
きる電子写真感光体が検討されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、環境
変動に対する安定性に優れ、高耐久でかつ画像欠陥を生
じない電子写真感光体、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。

【０００８】また、本発明の目的は、繰り返し電子写真
プロセスにおいて残留電位の蓄積がなく、高品位の画質
を保つことのできる電子写真感光体、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を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、支持体
上に感光層及び保護層を有する電子写真感光体におい
て、該保護層が導電性付与剤及び樹脂を含有し、該導電
性付与剤が導電性ポリマーであることを特徴とする電子
写真感光体である。

【００１０】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。

【００１１】

【発明の実施の形態】導電性ポリマーの例としては、ポ
リチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール及びポリ
フェニレンビニレン等が挙げられる。

【００１２】以下に、本発明で用いられる導電性ポリマ
ーの具体例を示すが、これらに限定されるものではな
い。

【００１３】

【化１】

【００１４】本発明で使用される導電性ポリマーは、電
子伝導性であるため、温度や湿度変化等の環境変動に対
する安定性に優れている。また、溶剤に可溶であるもの
を選択すれば、均一系塗料となるため、保存安定性に優
れた塗料が得られる。更に、得られた膜も、金属酸化物
微粒子を用いた場合の粒子分散系に比べ、より強固な膜
が得られる。

【００１５】本発明の電子写真感光体が有する保護層に
含有される樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン及びシリコーン樹
脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂が
挙げられる。熱硬化性の樹脂を用いる場合には、必要に
応じて、反応開始剤を用いてもよい。

【００１６】以下に具体例を示すが、これらに限られる
ものではない。

【００１７】

【化２】

【００１８】また、本発明に用いる保護層においては、
耐環境性等を更に向上させるため、ハロゲン原子、遷移
金属化合物及びアルカリ金属等の各種ドーパントや、ヒ
ンダードフェノール等の酸化防止剤、更に、フッ素系樹
脂微粒子等の滑材を含有してもよい。

【００１９】本発明に用いられる保護層の膜厚は０．１
〜１０μｍであることが好ましく、特には０．５〜７μ
ｍであることが好ましい。

【００２０】本発明の電子写真感光体の感光層の構成
は、電荷発生物質と電荷輸送物質双方を含有する単層
型、あるいは電荷発生層と電荷輸送層を支持体上に積層
した積層型のいずれかである。以下、積層型感光体につ
いて説明する。

【００２１】本発明で用いる支持体としては、導電性を
有するものであればいずれのものでもよく、例えば、ア
ルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレ
ス等の金属をドラムまたはシート状に成形したもの、ア
ルミニウムや銅等の金属箔をプラスチックフィルムにラ
ミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び
酸化スズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導
電性物質を単独またはバインダー樹脂と共に塗布して導
電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙等が挙
げられる。

【００２２】支持体の形状としては、ドラム状及びベル
ト状等が挙げられるが、適用される電子写真装置に最も
適した任意の形状であることが好ましい。

【００２３】積層型感光体の電荷発生層は、電荷発生物
質をバインダー樹脂に分散した分散液を塗布し、乾燥す
ることによって形成される。バインダー樹脂としては、
ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニ
ル、アクリル樹脂、酢酸セルロース及びエチルセルロー
ス等が挙げられる。電荷発生物質としては、スーダンレ
ッド及びダイアンブルー等のアゾ顔料、ピレンキノン及
びアントアントロン等のキノン顔料、キノシアニン顔
料、ペリレン顔料、インジゴ及びチオインジゴ等のイン
ジゴ顔料、アズレニウム塩顔料、銅フタロシアニン及び
オキシチタニウムフタロシアニン等のフタロシアニン顔
料等が挙げられる。

【００２４】電荷発生層の厚さは、５μｍ以下であるこ
とが好ましく、特には０．０５〜２μｍであることが好
ましい。

【００２５】積層感光体の電荷輸送層は、主鎖または側
鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレン及びフェナン
トレン等の構造を有する多環芳香族化合物、インドー
ル、カルバゾール、オキサジアゾール及びピラゾリン等
の含窒素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物
及びトリアリールアミン化合物等の電荷輸送物質を成膜
性を有する樹脂に溶解させた塗布液を用いて形成され
る。このような成膜性を有する樹脂としてはポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン及びポリメタクリ
ル酸エステル等が挙げられる。電荷輸送層の膜厚は５〜
４０μｍであることが好ましく、特には１０〜３０μｍ
であることが好ましい。

【００２６】また、支持体と感光層との間に下引き層を
設けてもよい。下引き層は、感光層との界面での電荷注
入制御をするバリヤー層や接着層として機能する。下引
き層は主にバインダー樹脂からなるが、前記金属や合
金、またはそれらの酸化物、塩類及び界面活性剤等を含
んでいてもよい。下引き層を形成するバインダー樹脂と
しては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリレー
ト、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポ
リカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイ
ミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アルキド
樹脂、ポリアミドイミド、ポリサルホン、ポリアリルエ
ーテル、ポリアセタール及びブチラール樹脂等が挙げら
れる。下引き層の膜厚は０．０５〜７μｍであることが
好ましく、特には０．１〜２μｍであることが好まし
い。

【００２７】上記の各層は、蒸着や塗布により形成する
ことができる。特に、塗布による方法は、薄膜から厚膜
まで広い範囲でしかもさまざまな組成の膜が形成可能で
あるので好ましい。塗布方法としては、浸漬コーティン
グ法、スプレーコーティング法、ビームコーティング
法、バーコーティング法、ブレードコーティング法及び
ローラーコーティング法等が挙げられる。

【００２８】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。

【００２９】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
ーム走査露光等の露光手段（不図示）からの露光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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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自在に構成してもよい。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自在なプロセスカートリッジ１
１とすることができる。

【００３４】また、露光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。

【００３５】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。

【００３６】

【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明する。実施例中、「部」は重量部を示す。

【００３７】（実施例１）アルミニウムシリンダー（φ
３０ｍｍ×２５４ｍｍ）上に、以下の材料より構成され
る塗布液を浸漬コーティング法で塗布し、１４０℃で３
０分熱硬化させて、膜厚が１７μｍ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部レベリング剤：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２０部

【００３９】次に、この上に、アルコール可溶性共重合
ナイロン樹脂（平均分子量２８０００）１０部及びメト
キシメチル化６ナイロン樹脂（重量平均分子量３０００
０）３０部をメタノール２６０部及びブタノール４０部
の混合溶媒中に溶解した液を浸漬コーティング法で塗布
し、９０℃で１０分間乾燥させて、膜厚が１μｍの下引
き層を設けた。

【００４０】次に、下記構造式で示されるジスアゾ顔料
４部、ブチラール樹脂（ブチラール化率６５モル％、重
量平均分子量２４０００）２部及びシクロヘキサノン１
００部をサンドミルで３０時間分散した後、テトラヒド
ロフラン１００部を加えて電荷発生層用の塗布液を調製
した。この塗布液を前記下引き層上に浸漬コーティング
法で塗布し、８０℃で２０分乾燥させて、膜厚が０．３
μｍの電荷発生層を形成した。

【００４１】

【化３】

【００４２】次に、下記構造で示されるスチリル化合物
１０部及びポリカーボネート（重量平均分子量４０００
０）１０部をジクロロメタン２０部及びモノクロロベン
ゼン６０部の混合溶媒中に溶解し、この液を前記電荷発
生層上に塗布し、１２０℃で６０分乾燥させて、膜厚が
１８μｍの電荷輸送層を形成した。

【００４３】

【化４】

【００４４】次に、導電性付与剤としての例示化合物
（３）０．２部及び樹脂Ｎｏ．１（ユニチカ（株）製：
ユーポリマーＵ−１００）１０部をモノクロロベンゼン
２００部に溶解し、前記電荷輸送層上に塗布し、１２０
℃で４５分乾燥することにより、膜厚が３μｍの保護層
を形成して、電子写真感光体を作成した。

【００４５】作成した電子写真感光体をヒューレットパ
ッカード社製ＬＢＰ「レーザージェット４Ｐｌｕｓ」
（プロセススピード７１ｍｍ／ｓｅｃ）の改造機に装着
し、評価を行った。改造は一次帯電の制御を定電流制御
から定電圧制御へ変えた。

【００４６】評価は、２８℃、９０％ＲＨ下で通紙耐久
試験（ＨＨ耐久試験）を行った。シーケンスはプリント
１枚毎に１回停止する間欠モードとした。

【００４７】トナーがなくなったらば補給し、画像に問
題が出るまで耐久試験を行った。また、研磨テープを用
いたテーバー摩耗試験機を用い２０分間摩耗させ、その
ときの重量減少分を測定した。

【００４８】更に、電子写真感光体の一部に２０００Ｌ
ｕｘで１５分間白色蛍光灯の光を当て４分間放置後、明
部電位を測定し、光を当てる前から明部電位がどれだけ
下がったかを測定して、フォトメモリー値とした。

【００４９】その結果を表１に示す。

【００５０】（実施例２〜１２）保護層のバインダー樹
脂及び導電性付与剤を表１に示したものに代えた以外
は、実施例１と同様にして電子写真感光体を作成し、同
様に評価を行った。

【００５１】その結果を表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】（比較例１）実施例１において保護層を形
成しなかった以外は、実施例１と同様にして電子写真感
光体を作成し、同様に評価を行った。その結果、表１に
示すように初期の電子写真特性は良好であったが、耐久
試験を行ったところ、帯電能が低下し、１万枚頃から良
好な画像が得られなくなった。

【００５４】（比較例２）実施例１において保護層中に
導電性付与剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様
にして感光体を作成し、同様に評価を行った。その結
果、表１に示すように耐久初期より画像濃度が薄く、良
好な画像が得られなかった。

【００５５】（比較例３）実施例１１の導電性付与剤に
代えて、酸化スズ（三菱マテリアル（株）製：導電性粉
末Ｔ−１）を用いて調製した塗布液を用いた以外は、実
施例１１と同様にして電子写真感光体を作成し、同様に
評価を行った。

【００５６】酸化スズを用いた保護層用塗布液は以下の
方法で調製した。

【００５７】酸化スズ（三菱マテリアル（株）製：導電
性粉末Ｔ−１）３０部、樹脂（Ｎｏ．７）２４部及びエ
タノール９０部をビーズミルで８時間分散した。

【００５８】評価結果を表２に示す。

【００５９】

【表２】

【００６０】（比較例４）比較例２において、保護層用
樹脂は樹脂Ｎｏ．３を用い、分散溶媒はトルエンに代え
て、酸化スズ（三菱マテリアル（株）製：導電性粉末Ｔ
−１）含有する保護層用塗布液を調製しようとしたが、
分散開始直後にゲル化が起こり、塗布液の調製ができな
かった。

【００６１】（実施例１３）アルミニウムシリンダー
（φ３０ｍｍ×２５４ｍｍ）上に、以下の材料より構成
される塗布液を浸漬コーティング法で塗布し、１４０℃
で３０分熱硬化して、１７μｍの導電層を形成した。

【００６２】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部レベリング剤：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２０部

【００６３】次に、この上にアルコール可溶性共重合ナ
イロン樹脂（平均分子量２８０００）１０部及びメトキ
シメチル化６ナイロン樹脂（重量平均分子量３０００
０）３０部をメタノール２６０部及びブタノール４０部
の混合溶媒中に溶解した液を浸漬コーティング法で塗布
し、９０℃で１０分間乾燥させて、膜厚が０．５μｍの
下引き層を設けた。

【００６４】次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折のブラッグ角
２θ±０．２°の９．０°、１４．２°、２３．９°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、ポリビニルブチラー
ル（商品名：エスレックＢＭ−２、積水化学（株）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５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、乾燥させ
て、膜厚が０．３μｍの電荷発生層を形成した。

【００６５】次に、下記構造で示されるポリシラン化合
物１０部をトルエン３０部、ＴＨＦ３０部及びジクロロ
メタン２０部の混合溶媒中に溶解し、この溶液を前記電
荷発生層上に塗布し、１１０℃で６０分乾燥させて、膜
厚が２０μｍの電荷輸送層を形成した。

【００６６】

【化５】

【００６７】次に、導電性付与剤としての例示化合物
（３）０．２部、樹脂Ｎｏ．１（ユニチカ（株）製：ユ
ーポリマーＵ−１００）１０部及び酸化防止剤（商品
名：スミライザーＢＨＴ、住友化学（株）製）０．２部
をモノクロロベンゼン２００部に溶解し、前記電荷輸送
層上に塗布し、１２０℃で４５分乾燥させることによ
り、膜厚が３μｍの保護層を形成して、電子写真感光体
を作成した。

【００６８】得られた感光体を実施例１と同じ方法で評
価したところ、ＨＨ通紙耐久では、４．５万枚でカブリ
が発生するまで良好な画像が得られた。テーバー摩耗量
は１．５ｍｇであった。また、フォトメモリーの値は２
５ｖと良好であった。

【００６９】（実施例１４）アルミニウムシリンダー
（φ３０ｍｍ×２５４ｍｍ）上に、実施例１と同様にし
て導電層及び下引き層を設けた。次に、実施例１で用い
た電荷輸送層用の塗布液を、前記下引き層上に塗布し、
乾燥させて、膜厚が１８μｍの電荷輸送層を形成した。

【００７０】次に、実施例１で用いた電荷発生層用の塗
布液を前記電荷輸送層上に塗布し、乾燥させて、膜厚が
０．４μｍの電荷発生層を形成した。

【００７１】次に、実施例１と同様にして膜厚が３μｍ
の保護層を形成して、電子写真感光体を作成した。

【００７２】この電子写真感光体についても、実施例１
と同様の方法で評価を行った。評価の結果は、ＨＨ耐久
では、４．３万枚でカブリ画像が現れるまで、良好な画
像が得られた。テーバー摩耗量は１．６ｍｇであった。
フォトメモリーは３０ｖと良好であった。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、環境安定
性及び耐摩耗性に優れ、かつ、耐久安定性にも優れた、
初期から繰り返し使用後まで高品位な画像を得られる電
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】支持体上に感光層及び保護層を有する電
子写真感光体において、該保護層が導電性付与剤及び樹
脂を含有し、該導電性付与剤が導電性ポリマーであるこ
とを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】該導電性ポリマーがポリチオフェンであ
る請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項３】該保護層に含有される樹脂が熱硬化性樹
脂である請求項１または２に記載の電子写真感光体。
【請求項４】該保護層に含有される樹脂が熱可塑性樹
脂である請求項１または２に記載の電子写真感光体。
【請求項５】該導電性付与剤が、３位に置換基を有す
るポリチオフェンである請求項１乃至４のいずれかに記
載の電子写真感光体。
【請求項６】保護層に隣接する感光層の最表面層が、
ポリシランを含有する請求項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６のいずれかに記載の電子
写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手
段を有することを特徴とする電子写真装置。