JP2000338705A - 電子写真用感光体及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属酸化物を結着樹脂中に分散した保護層を
有する電子写真用感光体の残留電荷を低減し、高速複写
機内で使用しても画像上に地肌汚れを生じない良好な画
像が得られ、信頼性の高い電子写真感光体の提供。 【解決手段】 導電性支持体上に光導電層、結着樹脂中
に金属酸化物粒子を分散した保護層を順次積層した電子
写真用感光体において、保護層表面の表面を、保護層の
表面を、摺擦及び／または研磨加工処理を行うことによ
り、保護層表面の表面粗さを中心線平均粗さ０．０７μ
ｍ以下、最大高さ０．６μｍ以下、及び十点平均粗さ
０．５μｍ以下に平滑化した電子写真感光体及び前記記
載の電子写真感光体を搭載した電子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真用感光体
及び電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真感光体としては、導電性
支持体上にセレンないしセレン合金を主体とする光導電
層を設けたもの、酸化亜鉛、酸化カドミウムなどの無機
光導電材料をバインダー中に分散させたもの、ポリ−Ｎ
−ビニルカルバゾールとトリニトロフルオレノンあるい
はアゾ顔料などの有機光導電材料を用いたもの及び非晶
質シリコンを用いたもの等が一般に知られている。これ
らの感光体に対して、長時間高画質を保つ信頼性の要求
が年々高まっている。しかし光導電層が露出している場
合、帯電過程のコロナ放電による損傷と複写プロセスで
受ける他部材との接触による物理的あるいは化学的な損
傷が感光体の寿命を損うものであった。このような欠点
を解消する方法として感光体表面に保護層を設ける技術
が知られている。具体的には感光層の表面に有機フィル
ムを設ける方法（特公昭３８−１５４４６）、無機酸化
物を設ける方法（特公昭４３−１４５１７）、接着層を
設けた後、絶縁層を積層する方法（特公昭４３−２７５
９１）、あるいはプラズマＣＶＤ法・光ＣＶＤ法等によ
ってａ−Ｓｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｎ：Ｈ層、ａ−Ｓｉ：Ｏ：
Ｈ層等を積層する方法（特開昭５７−１７９８５９、特
開昭５９−５８４３７）が開示されている。しかしなが
ら、保護層が電子写真的に高抵抗（１０¹⁴Ω・ｃｍ以
上）になると、残留電位の増大、繰返時の蓄積などが問
題となり、実用上好ましくない。上記欠点を補う技術と
して保護層を光導電層とする方法（特公昭４８−３８４
２７、特公昭４３−１６１９８、特公昭４９−１０２５
８、ＵＳＰ−２９０１３４８）、保護層中に色素やルイ
ス酸に代表される移動剤を添加する方法（特公昭４４−
８３４、特開昭５３−１３３４４４）、或いは金属や金
属酸化物微粒子の添加により保護層の抵抗を制御する方
法（特開昭５３−３３３８）等が提案されている。しか
し、このような場合には保護層による光の吸収が生じ光
導電層へ到達する光量が減少するため、結果として電子
写真用感光体の感度が低下するという問題が生じる。こ
の様な観点から特開昭５７−３０８４６に開示されてい
るように平均粒径０．３μｍ以下の金属酸化物微粒子を
抵抗制御剤として表面保護層中に分散させることによ
り、可視光に対して実質的に透明にする方法がある。こ
の表面保護層を持つた電子写真用感光体は感度低下も少
なく、表面保護層の機械的強度も増し、耐久性が向上す
る。しかしながら、この感光体を実際の複写機に組み込
んだ場合、残留電位が生じ画像上に地肌汚れを発生させ
るという欠点がある。この残留電位は表面保護層上に蓄
積した残留電荷により発生し、複写速度が速くなるに従
って著しく増大する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした実情
に鑑みなされたものであって、金属酸化物を結着樹脂中
に分散した保護層を有する電子写真用感光体の残留電荷
を低減し、高速複写機内で使用しても画像上に地肌汚れ
を生じない良好な画像が得られ、信頼性の高い電子写真
感光体を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは種々検討し
た結果、結着樹脂中に金属酸化物を分散した保護層を有
する電子写真用感光体においては、結着樹脂中に金属酸
化物粒子を分散した保護層の表面を、摺擦及び／または
研磨加工処理を行うことにより、保護層表面の表面荒さ
を中心線平均粗さ０．０７μｍ以下、最大高さ０．６μ
ｍ以下、及び十点平均粗さ０．５μｍ以下に平滑化する
と、保護層の自由界面の残留電荷に起因する残留電位、
地供肌汚れ等の発生が防げられ、さらに機械的強度の劣
化、異常画像の発生などの全く生じないことを知見し
た。

【０００５】本発明は、これらの知見に基づいてなされ
たものである。本発明によれば、以下の発明が提供され
る。導電性支持体上に光導電層、結着樹脂中に金属酸化
物粒子を分散した保護層を順次積層した電子写真用感光
体において、保護層表面の表面を、保護層の表面を、摺
擦及び／または研磨加工処理を行うことにより、保護層
表面の表面粗さを中心線平均粗さ０．０７μｍ以下、最
大高さ０．６μｍ以下、及び十点平均粗さ０．５μｍ以
下に平滑化したことを特徴とする電子写真感光体。少な
くとも電子写真感光体を具備してなる電子写真装置にお
いて、電子写真感光体として前記記載の電子写真感光体
を搭載することを特徴とすることを特徴とする電子写真
装置。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の保護層を形成するには金
属酸化物粉末を結着樹脂中にボールミル或いはビーズミ
ル等の方法で分散し、これを光導電層上に塗布、乾燥硬
化後、表面を摺擦、研磨等の加工手段を施すことにより
形成することができる。具体的な表面加工手段として
は、たとえば、ブレード又はブラシ状のものを感光体表
面に当接し、感光体を回転する方法、砥石の振動及び摺
動によって摺擦する方法、バフ布で保護層を摺擦する方
法、バフ布に研磨剤を含ませ摺擦する方法、適度な硬度
の微粒子を用いる方法、プラズマエッチング法を用いる
方法等が挙げられる。適度な硬度の微粒子を用いる方法
を採用した場合、ヌープ硬度６００以上、粒子径１０μ
ｍ以下の微粒子たとえばＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、
ＳｉＯ₂（水晶）、Ｓｉ、ＣｅＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｒ
₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ4、ダイヤモンド等を用いることが望まし
い。また、プラズマエッチング法としては、反応室内を
真空にした後、エッチングガスを導入し、高周波などに
よってガスプラズマを発生させ、活性となったイオンま
たは中性ラジカルを保護層表面にエッチングする方法、
たとえば同軸静電方式、平行平板電極形、反応性イオン
エッチング法などが採用される。

【０００７】本発明に用いられる金属酸化物粉末として
はＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｉｎ ₂Ｏ₃、Ｓｂ₃Ｏ₂含有
ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃含有ＳｎＯ₂、Ｖ₂Ｏ₃、ＭｏＯ₃、Ｎ
ｉＯ、ＣｕＯ等の粉末が例示できる。これらの金属酸化
物は２種以上混合してもかまわない。

【０００８】本発明に係わる表面保護層の結着樹脂とし
ては可視光に対して実質上透明で、電気絶縁性、強度、
接着性に優れたものが望ましい。例えば、ポリスチレ
ン、ＭＭＡ、ｎ−ＢＭＡ、ポリアミド、ポリエステル、
ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリビニルホリマー
ル、ポリシリコーン、ポリビニルアセタール、ポリビニ
ルブチラール、エチルセルロース、メラミン樹脂及びそ
れらの共重合体、混合物などが用いられる。また、表面
保護層中に接着性などを向上させる目的で種々の添加剤
を加えてもかまわない。

【０００９】表面保護層の比抵抗は１０⁹〜１０¹³Ω・
ｃｍ、好ましくは１０¹⁰〜１０¹²Ω・ｃｍであり、選択
する樹脂、金属酸化物粉末及びその平均粒径との組み合
わせにより、樹脂と金属酸化物粉末の最適な混合重量比
は異なる。

【００１０】本発明の保護層の膜厚は１０μｍ以下が好
ましく、更には過透率、強度の点から１〜５μｍがより
好ましい。本発明に係わる光導電層の構成材料として
は、Ｓｅ、又はＳｅ〜Ｔｅ、Ａｓ₂Ｓｅ₃等のＳｅ系合
金；ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等のII−VI族化合物の粒
子を樹脂に分散させた系；ポリビニルカルバゾール、ア
ントラセンなどの有機光導電材料；アモルファスＳｉ等
が用いられる。また、光導電層の形成方法としては使用
材料によって蒸着、スパッタリング、塗布などの方法が
適宜選択される。光導電層の構成は特に制約されず単相
であっても或いは前記光導電材料を主成分とする電荷発
生層とドナー又はアクセプターを主成分とする電荷輸送
層との積層であってもよい。厚さは単層型光導電層の場
合は３〜１００μｍ、積層型光導電層の場合は電荷発生
層については０．０５〜３μｍ、電荷輸送層については
３〜１００μｍの範囲が適当である。さらに表面保護層
と光導電層との間に接着性を高めるための接着層、電荷
注入を阻止するための電気的バリアー層、表面保護層形
成液中の溶剤により有機系光導電層が侵されることを防
ぐ耐溶剤層を設けてもよい。

【００１１】本発明の導電性支持体としてはＡｌ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属又は合金：ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチック又
はガラス等の絶縁性基板上にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属
膜又はＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等の金属酸化物膜を設けたも
の；導電処理紙等が例示できる。形状は特に制約されな
いが、通常は板状、ドラム状又はベルト状である。

【００１２】

【実施例】以下に本発明を実施例によって説明する。 実施例１ ８０ｍｍφ×３４０ｍｍ（長さ）のＡｌドラム支持体を
真空蒸着装置内にセットし、またこの装置の蒸着源ボー
トにＡｓ₂Ｓｅ₃合金を入れ、真空度３×１０^-6Ｔｏｒ
ｒ、支持体温度２００℃、ボート温度４５０℃の条件で
蒸着を行い、支持体上に６０μｍ厚の光導電層を形成し
た。次にこの上に、ａ）アルコキシ基含有ポリシロキサ
ンとｂ）水酸基含有ポリシロキサンと、ｃ）炭素原子に
結合したアミノ基、イミノ基又はニトリル基を少なくと
も１個及びアルコキシ基が２〜３個結合した珪素原子を
有する有機珪素化合物とを主成分とするシリコーン樹脂
Ａ（トーレシリコーン社製ＡＹ４２−４４０）と前記
ａ）、ｂ）及びｃ）の成分比が異なるシリコーン樹脂Ｂ
（トーレシリコーン社製ＡＹ４２−４４１）との等量
（重量）混合物のリグロイン溶液を塗布し、１２０℃で
１時間乾燥して０．１５μｍ厚の電気的バリアー層を形
成した。次にスチレン〜メタクリル酸〜アクリル酸〜Ｎ
−メチロールアクリルアミド共重合体の４０ｗｔ％トル
エン〜ブタノール（９：１比）溶液３０重量部と抵抗制
御剤ＳｎＯ₂（三菱金属社製Ｓ−１）１８重量部と適量
のトルエン〜ブタノール（９：１比）混合溶媒とをボー
ルミルで９６時間分散し、これを電気的バリアー層上に
塗布し、１３０℃で３０分間乾燥を行い４μｍ厚の保護
層を形成した。次にこの保護層が形成された感光体にウ
レタンゴムブレードを当接し、感光体を回転させ保護層
の自由界面にＳｎＯ₂を露出させた電子写真用感光体を
得た。

【００１３】実施例２ 保護層中の金属酸化物をＳｎＯ₂からＩｎ₂Ｏ₃に代えた
他は実施例１と全く同様にして電子写真感光体を作製し
た。

【００１４】実施例３ 保護層中の金属酸化物をＳｎＯ₂からＮｉＯに代えた他
は実施例１と全く同様にして電子写真用感光体を作製し
た。

【００１５】比較例１ 保護層自由界面にＳｎＯ₂を露出させる工程を施さない
他は実施例１と全く同様にして電子写真用感光体を作製
した。

【００１６】比較例２ 保護層自由界面にＩｎ₂Ｏ₃を露出させる工程を施さない
他は実施例２と全く同様にして電子写真感光体を作製し
た。

【００１７】比較例３ 保護層自由界面にＮｉＯを露出させる工程を施さない他
は実施例３と全く同様にして電子写真感光体を製作し
た。以上の様に作製した電子写真用感光体を実際の複写
機（リコー製ＦＴ６５５０）に組み込み実機内残留電位
及び地肌汚れを評価した。その結果を表−１に示す。な
お、残留電位は帯電・イレース露光後の電位を測定した
ものである。また地肌汚れは目視によった。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から明らかな様に保護層の自由界面に
金属酸化物を露出させていない比較例の電子写真用感光
体は残留電位が高い為地肌汚れが激しいのに対し、本発
明による電子写真用感光体は金属酸化物が保護層の自由
界面で露出している為、残留電位が低く、地肌汚れの生
じない良好なものであることが分る。実施例１〜３及び
比較例１〜３の保護層を剥離してその断面を透過型電子
顕微鏡で観察したところ、実施例１〜３は保護層の自由
界面で金属酸化物が露出しており、一方比較例１〜３は
保護層の自由界面で金属酸化物が完全に被覆されている
ことが判った。

【００２０】実施例４ ８０ｍｍφ×３４０ｍｍ（長さ）のＡｌドラム支持体を
真空蒸着装置内にセットし、またこの装置の蒸着源ボー
トにＡｓ₂Ｓｅ₃合金を入れ、真空度３×１０^-6Ｔｏｒ
ｒ、支持体温度２００℃、ボート温度４５０℃の条件で
蒸着を行い、支持体上に６０μｍ厚の光導電層を形成し
た。次にこの上に、ａ）アルコキシ基含有ポリシロキサ
ンとｂ）水酸基含有ポリシロキサンと、ｃ）炭素原子に
結合したアミノ基、イミノ基又はニトリル基を少なくと
も１個及びアルコキシ基が２〜３個結合した珪素原子を
有する有機珪素化合物とを主成分とするシリコーン樹脂
Ａ（トーレシリコーン社製ＡＹ４２−４４０）と前記
ａ）、ｂ）及びｃ）の成分比が異なるシリコーン樹脂Ｂ
（トーレシリコーン社製ＡＹ４２−４４１）との等量
（重量）混合物のリグロイン溶液を塗布し、１２０℃で
１時間乾燥して０．１５μｍ厚の電気的バリアー層を形
成した。次にスチレン〜メタクリル酸〜アクリル酸〜Ｎ
−メチロールアクリルアミド共重合体の４０ｗｔ％トル
エン〜ブタノール（９：１比）溶液３０重量部と抵抗制
御剤ＳｎＯ₂（三菱金属社製Ｓ−１）１８重量部と適量
のトルエン〜ブタノール（９：１比）混合溶媒とをボー
ルミルで９６時間分散し、これを電気的バリアー層上に
塗布し、１３０℃で３０分間乾燥を行い４μｍ厚の保護
層を形成した。次にこの感光体をポリウタレン製クリー
ニングブレード、ポリエステル製クリーニングブラシが
感光体に対して当接される複写機（リコー製ＦＴ６５５
０）に組み込み、非通紙コピーモードで２時間摺擦を行
ない、保護層の表面粗さが中心線平均粗さ０．０４μ
ｍ、最大高さ０．５μｍ、十点平均粗さ０．４５μｍの
電子写真用感光体を作製した。

【００２１】実施例５ 実施例１の摺擦時間を１０時間にした他は実施例１と全
く同様にして、保護層の表面粗さが中心線平均粗さ０．
０３μｍ、最大高さ０．３μｍ、十点平均粗さ０．３６
μｍの電子写真感光体を作製した。

【００２２】実施例６ 保護層研磨工程を２０００番のサンドペーパーによる摺
擦に代えた他は実施例４と全く同様にして保護層の表面
粗さが中心線平均粗さ０．０４μｍ、最大高さ０．３２
μｍ、十点平均粗さ０．３４μｍの電子写真用感光体を
作製した。

【００２３】比較例４ ポリエステル製クリーニングブラシをステンレス製ルー
プ状クリーニングブラシに代えた他は実施例４と全く同
様にして保護層の表面粗さが中心線平均粗さ０．０８μ
ｍ、最大高さ１．２μｍ、十点平均粗さ０．８μｍの電
子写真感光体を作製した。

【００２４】比較例５ ２０００番のサンドペーパーを１００番のサンドペーパ
ーに代えた他は実施例６と全く同様にして保護層の表面
粗さが中心線平均粗さ０．１０μｍ、最大高さ０．８μ
ｍ、十点平均粗さ０．８６μｍの電子写真用感光体を作
製した。以上の様に作製した電子写真用感光体を実際の
複写機（リコー製ＦＴ−６５５０）に組み込み、実機内
の残留電位、地肌汚れ、ハーフトーン画像の均一性、ク
リーニング性、更に保護層の鉛筆硬度を評価した。結果
を表２に示す。 残留電位：帯電−イレース露光後の電位を評価 クリーニング性：複写後の感光体上の残存トナー量を評
価 地肌汚れ：複写画像の地肌汚れを目視により評価 ハーフトーン画像の均一性：複写画像のハーフトーンの
均一性を目視により評価 鉛筆硬度：荷重１００ｇで評価

【００２５】

【表２】

【００２６】表２から明らかな様に、保護層の表面粗さ
が中心線平均粗さ０．０７μｍ以下、最大高さ０．６μ
ｍ以下及び十点平均粗さ０．５μｍ以下の条件を満足し
ないものは残留電位による地肌汚れは防ぐことが出来て
も、クリーニング不良による地肌汚れが発生し、更に塗
膜の強度も著しく低下する。逆に本発明による実施例４
〜６の電子写真感光体は残留電位に起因する地肌汚れの
抑制はもとより、クリーニング性、塗膜強度など一切副
作用を伴なわない良好なものである。実施例４及び比較
例４の電子写真用感光体に対しそれぞれ５万枚の複写テ
ストを行なった後、その保護層摩耗量を評価したとこ
ろ、平均減少膜厚が比較例４のものでは０．３μｍであ
ったのに対し、本発明による実施例１のものは０μｍと
複写機内での耐摩耗性にも優れていることが分かった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の電子写真用感光体は、保護層の
自由界面での電荷の蓄積を防ぎ、複写機内での残留電
位、画像上の地肌汚れを抑制できることはもとより、保
護層本来のもつ塗膜強度、耐摩耗性を損うことなく、良
好な画像が得られるので信頼性の極めて高いものであ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に光導電層、結着樹脂中
   に金属酸化物粒子を分散した保護層を順次積層した電子
   写真用感光体において、保護層の表面を、摺擦及び／ま
   たは研磨加工処理を行うことにより、保護層表面の表面
   粗さを中心線平均粗さ０．０７μｍ以下、最大高さ０．
   ６μｍ以下、及び十点平均粗さ０．５μｍ以下に平滑化
   したことを特徴とする電子写真感光体。
2. 【請求項２】 少なくとも電子写真感光体を具備してな
   る電子写真装置において、電子写真感光体として請求項
   １記載の電子写真感光体を搭載することを特徴とする電
   子写真装置。