JP2001154385A - 電子写真感光体、及びそれを使用した画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体、及びそれを使用した画像形成装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】反転現像式デジタル画像形成装置に使用して
も、転写メモリーが非常に小さく、転写メモリー画像の
発生しない電子写真感光体を提供することである。更に
は、該電子写真感光体を使用した反転現像式デジタル画
像形成装置を提供することである。 【構成】導電性基体上に感光層を形成し、前記感光層が
電荷発生剤としてフタロシアニン系化合物を含有し、且
つ、正または負帯電時の半減露光量のうち、大きい方の
半減露光量は、他方の半減露光量の4倍以下であること
を特徴とする電子写真感光体、及び該電子写真感光体を
使用した反転現像式デジタル画像形成装置。 【効果】本発明により、反転現像方式のデジタル画像形
成装置に使用しても転写メモリー画像が発生しない、転
写メモリーが非常に小さい電子写真感光体の提供が可能
になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式複写
機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ等の画像形
成装置に用いられる電子写真感光体と、それを用いた画
像形成方法とに関するものである。
【0002】より詳細には、反転現像式デジタル画像形
成装置において使用しても転写メモリー画像が発生しな
い電子写真感光体と、それを用いた反転現像式デジタル
画像形成方法に関するものである。
【0003】
【従来の技術】有機感光体は、従来の無機感光体に比べ
て製造が容易であり、コストが安く、電荷輸送剤、電荷
発生剤、結着樹脂等の感光体材料の選択肢が多様で、機
能設計の自由度が高いという利点を有することから、近
年、広く用いられている。
【0004】有機感光体には、電荷輸送剤(ホール輸送
剤、電子輸送剤)を電荷発生剤とともに同一の感光層中
に分散させた単層型感光体と、電荷発生剤を含有する電
荷発生層と電荷輸送剤を含有する電荷輸送層とを積層し
た積層型感光体とがある。
【0005】一方、電子写真方式を利用した画像形成装
置は、感光体を帯電し(主帯電工程)、画像露光して静
電潜像を形成し(露光工程)、この静電潜像を現像バイ
アス電圧が印加された状態でトナー現像し(現像工
程)、形成されるトナー像を転写紙に転写し(転写工
程)、定着して画像形成を行う。また、感光体上の残留
トナーはウレタンブレード等によりクリーニングされ
(クリーニング工程)、感光体上の残留電荷はLED等
により消去される(除電工程)。
【0006】また、前記電子写真方式を利用した画像形
成装置には、デジタル及びアナログ複写機、ファクシミ
リ、レーザービームプリンタ等があり、特に帯電工程で
感光体に印加される帯電電圧と同極性のトナーを使用し
て現像する反転現像方式は、デジタル画像形成装置に広
く使用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】電子写真感光体を反転
現像式デジタル画像形成装置に使用した場合、転写工程
で感光体に印加される転写電圧は、通常、感光体に直接
印加せず転写媒体(紙)を介して印加され、転写媒体が
転写工程を通過しないときは印加されない。
【0008】しかしながら、転写電圧の入切タイミング
は非常に困難で、転写媒体の先後端部については感光体
に直接印加される部分が発生してしまうことが多い。す
なわち、転写媒体の先端が転写装置を覆う前に、転写電
圧が印加され始め、また、転写媒体の後端の通過により
転写装置の一部が露出されてもなお、転写電圧が印加さ
れ続けるため、当該部分は前記感光体に転写電圧が直接
印加されるのである。
【0009】このため、例えば正帯電単層型感光体の場
合、転写装置で印加される電圧の極性は負であるため、
負電圧が印加された感光体表面には負の空間電荷が残存
する、いわゆる転写メモリーが発生する。一般に、単層
型感光体は両極性に感度を有するため、次の除電工程に
おいて負の空間電荷が消去される。
【0010】ところが、前記正帯電単層型感光体の負極
性に対する感度が非常に悪い(半減露光量が非常に大き
い)場合には、負の空間電荷が十分に消去されず、次の
帯電工程で正帯電されても空間電荷の影響で電位低下が
引き起こされ、更に現像工程においては感度差となって
現れ、画像中では当該部分が黒くなる、いわゆる転写メ
モリー画像が発生する。
【0011】そこで、本発明の目的は、反転現像式デジ
タル画像形成装置に使用しても、転写メモリーが非常に
小さく、転写メモリー画像の発生しない電子写真感光体
を提供することである。
【0012】更には、本発明の電子写真感光体を使用し
た反転現像式デジタル画像形成装置を提供することであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、上記目的を達成するために、導電性基体上に感光
層を形成し、前記感光層が電荷発生剤としてフタロシア
ニン系化合物を含有し、且つ、正または負帯電時の半減
露光量のうち、大きい方の半減露光量は、他方の半減露
光量の4倍以下である電子写真感光体は転写メモリーが
非常に小さいため、反転現像式デジタル画像形成装置に
おいて使用しても、転写メモリー画像が極めて発生し難
い事実を見出した。
【0014】
【発明の作用】請求項1記載のように、本発明の電子写
真感光体は、正または負帯電時の半減露光量のうち、大
きい方の半減露光量は、他方の半減露光量の4倍以下で
ある。
【0015】例えば、請求項2または3記載の正帯電単
層型電子写真感光体の場合は、正帯電時の半減露光量が
負帯電時の半減露光量よりも小さい(感度が良い)が、
負帯電時の半減露光量が正帯電時の半減露光量の4倍以
下であれば、前述のように、転写工程で感光体表面に残
存した電子は除電工程により十分消去される。換言すれ
ば、正帯電時の光感度と負帯電時の光感度の差異が少な
いほど、感光層中における、電子とホールの輸送バラン
スが良好となるため、空間電荷の影響が少なくなり、結
果的に転写メモリーが軽減されると考えられる。
【0016】請求項4記載のように、本発明の電子写真
感光体は、電子輸送剤として、一般式(1)、(2)ま
たは(3)で示される化合物を少なくとも1種以上含有
することを特徴とする。正帯電単層型電子写真感光体に
おいて、前記化合物を含有することにより、負極性の感
度が良好となるため転写メモリーが軽減されると考えら
れる。
【0017】
【発明の実施形態】単層型電子写真感光体は、導電性基
体上に単一の感光層を設けたものである。この感光層
は、電荷発生剤、ホール輸送剤、電子輸送剤、バインダ
ー樹脂等を適当な溶媒に溶解または分散させ、得られた
塗布液を導電性基体上に塗布し、乾燥させることで形成
される。
【0018】次に、本発明の単層型電子写真感光体に用
いられる種々の材料について詳細に説明する。
【0019】<電荷発生剤>デジタル画像形成装置にお
いて、レーザを光源とする場合、小型・安価・簡便さ等
の点から、多くは半導体レーザが使用されるが、現在半
導体レーザの発振波長は750nm以上であり、赤外領
域に限定されている。従って、少なくとも750〜85
0nmの波長領域に感度を有する有機感光体が必要であ
る。
【0020】前記要求を満たす、有機感光体に使用され
る電荷発生剤として、例えば、多環キノン化合物、ピリ
リウム化合物、スクエアリウム化合物、フタロシアニン
化合物、アゾ化合物等が提案または実用化されている
が、本発明の単層型電子写真感光体には、種々のフタロ
シアニン化合物が使用される。
【0021】一般的にフタロシニン化合物には、中心金
属を有さないメタルフリーフタロシニン(CGM−1)
と、近年研究開発が活発に行われているアルミニウムフ
タロシアニン、バナジウムフタロシニン、カドミウムフ
タロシアニン、アンチモンフタロシニン、クロムフタロ
シニン、銅4−フタロシニン、ゲルマニウムフタロシニ
ン、鉄フタロシニン、クロロアルミニウムフタロシニ
ン、チタニルフタロシニン(CGM−2)、クロロイン
ジウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシニン、
マグネシウムフタロシニン、ジアルキルフタロシニン、
テトラメチルフタロシニン、テトラフェニルフタロシニ
ン等の中心金属を有する金属フタロシアニンとがあり、
またα型、β型、γ型、δ型、ε型、σ型、x型等、種
々の結晶型のものがあり、何れも使用可能である。ま
た、これらのフタロシアニン化合物は単独または二種以
上をブレンドして使用できる。
【0022】(CGM−1)
【化4】
【0023】(CGM−2)
【化5】
【0024】上記フタロシアニン化合物は、バインダー
樹脂重量に対して0.1〜20wt%、特に0.5〜1
0wt%含有することが好ましい。
【0025】<ホール輸送剤>本発明の単層型電子写真
感光体に用いられるホール輸送剤としては、従来から電
子写真感光体に使用されている種々のホール輸送剤を使
用することができる。
【0026】例えば2,5−ジ(4−メチルアミノフェ
ニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジア
ゾール系の化合物、9−4(−ジエチルアミノスチリ
ル)アントラセン等のスチリル系化合物、ポリビニルカ
ルバゾール等のカルバゾール系化合物、有機ポリシラン
化合物、1−フェニル−3(p−ジメチルアミノフェニ
ル)ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系
化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化
合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合
物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イ
ミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾー
ル系化合物、スチルベン系化合物等の含窒素環式化合物
等があげられる。また、これらのホール輸送剤は単独ま
たは二種以上をブレンドして使用できる。
【0027】ホール輸送剤の含有量は、バインダー樹脂
重量に対して5〜500wt%、更には25〜200w
t%が好ましい。
【0028】<電子輸送剤>本発明の単層型電子写真感
光体に用いられる電子輸送剤としては、特に請求項4記
載の一般式(1)、(2)または(3)で示される化合
物が光感度、メモリー低減の点で好適に使用される。
【0029】また電子輸送剤として、前記化合物を使用
する場合、単独または少なくとも1種以上含有すればよ
い。すなわち前記化合物と共に、種々の電子輸送剤を含
有していてもよい。
【0030】種々の電子輸送剤としては、例えばピレン
系化合物、カルバゾール系化合物、ヒドラゾン系化合
物、N,N−ジアルキルアニリン系化合物、ジフェニル
アミン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、トリフ
ェニルメタン系化合物、テトラシアノエチル、テトラシ
アノキノジメタン、クロルアニル、ブロモアニル、2,
4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−
テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,7−トリニト
ロ−9−ジシアノメチレンフルオレノン、2,4,5,7
−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオ
キサントン等の電子吸引性物質、あるいはこれらの電子
吸引性物質を高分子化したもの等があげられる。
【0031】電子輸送剤の含有量は、バインダー樹脂重
量に対して5〜100wt%、更には10〜80wt%
が好ましい。
【0032】単層型感光体は正負いずれの帯電型にも使
用することができるが、一般的に電子輸送材料の移動度
がホール輸送材料の移動度に比較して小さいこと、画像
形成装置内でのオゾンの発生が極めて少ないこと、等の
理由により正帯電型(正帯電時の半減露光量が負帯電時
の半減露光量より小さい場合)で好適に使用される(請
求項3記載)。
【0033】<結着樹脂>前記各成分を分散させるため
の結着樹脂は、従来から感光層に使用されている種々の
樹脂を使用することができる。
【0034】例えば、スチレン−ブタジエン共重合体、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレ
イン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリ
ル酸共重合体、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプ
ロピレン、アイオノマー、塩化ビニル−酢酸ビニル共重
合体、ポリエステル、アルキド樹脂、ポリアミド、ポリ
ウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリス
ルホン、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビ
ニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂等の熱可塑性樹
脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
尿素樹脂、メラミン樹脂、その他架橋性の熱硬化性樹
脂、エポキシアクリレート、ウレタン−アクリレート等
の光硬化型樹脂等の樹脂が使用可能である。また、これ
らのバインダー樹脂は単独または二種以上をブレンドし
て使用できる。
【0035】特に好適な樹脂は、帝人化成(株)社製パ
ンライト、三菱瓦斯化学(株)社製PCZ等のビスフェ
ノールZ型モノマーとホスゲンとから誘導されるビスフ
ェノールZ型ポリカーボネートである。
【0036】前記例のバインダー樹脂の重量平均分子量
は5,000〜200,000、更には15,000〜
100,000が好ましい。
【0037】本発明の電子写真感光体には、前記各成分
のほかに、電子写真特性に悪影響を与えない範囲で、従
来公知の種々の添加剤、例えば、酸化防止剤、ラジカル
補足剤、一重項クエンチャー、紫外線吸収剤等の劣化防
止剤、軟化剤、可塑剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、
分散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー等を配合
することができる。また、感光層の感度を向上させるた
めに、例えば、テルフェニル、ハロナフトナフトキノン
類、アセナフチレン等の公知の増感剤を電荷発生剤と併
用してもよい。
【0038】本発明の単層型電子写真感光体の膜厚は5
〜50μm、特に15〜35μmが好ましい。
【0039】本発明の単層型電子写真感光体において
は、導電性基体と感光層との間に、感光体の特性を阻害
しない範囲でバリア層が形成されていてもよい。
【0040】上記感光層が形成される導電性基体として
は、導電性を有する種々の材料を使用することができ、
例えば、鉄、アルミニウム、銅、スズ、白金、銀、バナ
ジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニ
ッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮
等の金属単体や、上記金属が蒸着またはラミネートされ
たプラスチック材料、ヨウ化アルミニウム、酸化スズ、
酸化インジウム等で被覆されたガラス等があげられる。
【0041】導電性基体の形状は、使用する画像形成装
置の構造に合わせて、シート状、ドラム状等のいずれで
あってもよく、基体自体が導電性を有するか、あるいは
基体の表面が導電性を有していればよい。また、導電性
基体は、使用に際して十分な機械的強度を有するものが
好ましい。
【0042】前記感光層を塗布の方法により形成する場
合には、前記例示のホール輸送剤、電荷発生剤、電子受
容体、結着樹脂等を適当な溶剤とともに、公知の方法、
例えば、ロールミル、ボールミル、アトライタ、ペイン
トシエーカー、超音波分散機等を用いて分散混合して分
散液を調整し、これを公知の手段により塗布して乾燥さ
せればよい。
【0043】上記分散液を作製するための溶剤として
は、種々の有機溶剤が使用可能であり、例えば、メタノ
ール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の
アルコール類、n−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサ
ン等の脂肪族系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族系炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエ
タン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等の
ハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエー
テル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等
のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロ
ヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル等の
エステル類、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド等があげられる。これ
らの溶剤は単独で、または2種以上混合して用いられ
る。
【0044】更に、ホール輸送剤、電荷発生剤、電子受
容体の分散性、感光層表面の平滑性を良くするために、
界面活性剤、レベリング剤等を使用してもよい。
【0045】一方、本発明の画像形成装置は、請求項1
記載の電子写真感光体を使用し、該感光体の進行方向に
沿って、少なくとも主帯電工程、露光工程、現像工程、
転写工程、除電工程及びクリーニング工程とを備え、前
記転写工程で印加される電圧は、帯電工程で印加される
電圧とは逆極性であることを特徴とする反転現像式デジ
タル画像形成装置であり、例えば、デジタル複写機、フ
ァクシミリ、レーザービームプリンタ等が挙げられる。
【0046】本発明の電子写真感光体は、前述のように
転写メモリーが非常に小さいため、前記画像形成装置に
使用してもメモリー画像が発生することはない。
【0047】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげて本発明を説明
する。なお、以下の実施形態は本発明を具体化した一例
であって、本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。
【0048】<実施例1〜32>電荷発生剤としてX型
無金属フタロシアニン(CGM−1)2.0重量部、ホ
ール輸送剤として、HT−1〜HT−6から選ばれた1
種(全て60重量部)、電子輸送剤として、一般式
(1)[ET−101〜ET−115]、一般式(2)
[ET−201〜ET−215]、一般式(3)[ET
−301〜ET−315]から選ばれた1種(全て30
重量部)、及びバインダー樹脂として重量平均分子量5
0,000のbis−Z型ポリカーボネート樹脂100
重量部、及びテトラヒドロフラン800重量部を、ボー
ルミル中で24時間分散あるいは溶解させ、単層型感光
層用塗布液を調合した。そして、この塗布液を、支持体
としてのアルミニウム素管上にディップコート法にて塗
布し、135℃、30分間の熱風乾燥を行い、膜厚23
μmの単一感光層を有する単層型感光体を作製した。
【0049】なお、前記実施例において電子輸送剤とし
て使用した、一般式(1)[ET−101〜ET−11
5]、一般式(2)[ET−201〜ET−215]、
一般式(3)[ET−301〜ET−315]の置換基
(R1〜R8)の一覧については、各々、表1、2、3
に示した。
【0050】
【表1】
【0051】
【表2】
【0052】
【表3】
【0053】<比較例1〜6>電子輸送剤としてET−
1、−2を使用した以外は実施例1〜32と同様に単層
型感光体を作製した。
【0054】以下に、使用したホール輸送剤、及び比較
例に使用した電子輸送剤を示す。
【0055】(HT−1)
【化6】
【0056】(HT−2)
【化7】
【0057】(HT−3)
【化8】
【0058】(HT−4)
【化9】
【0059】(HT−5)
【化10】
【0060】(HT−6)
【化11】
【0061】(ET−1)
【化12】
【0062】(ET−2)
【化13】
【0063】上記各実施例、比較例の単層型電子写真感
光体について、下記の各特性を評価した。評価結果を表
4、図1に示した。
【0064】<半減露光量(正帯電時)評価>ジェンテ
ック(GENTEC)社製のドラム感度試験機(商品名
ジェンテックシンシア30M)を用いて、各実施例、比
較例の電子写真感光体に印加電圧を加えて、その表面を
+700Vに帯電させた後、初期表面電位V0(V)を
測定した。
【0065】次に、上記試験機の露光光源であるハロゲ
ンランプの白色光からバンドパスフィルターを用いて取
り出した波長780nmの単色光(半値幅20nm,光
強度I=8μW/cm2)を、上記帯電状態の感光体の
表面に露光(露光時間1.5sec)し、感光体の表面
電位が初期表面電位の1/2になるのに要した時間t
1/2(sec)を測定し、正帯電時の半減露光量EP1/2
(μJ/cm2)を式(1)により求めた。半減露光量が
小さいほど、感光体は高感度である。 EP1/2=I×t1/2 ・・・式(1)
【0066】<半減露光量(負帯電時)評価>各実施
例、比較例の電子写真感光体に印加電圧を加えて、その
表面−700Vに帯電させた以外は、前記正帯電時と同
様にして負帯電時の半減露光量EN1/2(μJ/cm2)を
求めた
【0067】<転写メモリー評価>三田工業(株)社製
デジタル複写機Creage630を使用して、各実施
例、比較例の電子写真感光体に、主帯電器により+85
0Vに均一に帯電し、反射光学濃度が約0.5のハーフ
トーンを出力し画像露光を行った後、+650Vの現像
バイアスを印加して、正帯電トナーを使用した二成分現
像剤にて反転現像を行った。次いで転写出力6kVで転
写紙に転写を行い、定着後、評価用画像を得た。
【0068】前記評価用画像の、感光体ドラム長手方向
に帯状に出現する画像の濃い部分(転写メモリー画像)
と、その他の部分との画像濃度差(ΔID)が0.2以
上を不可とした。
【0069】
【表4】
【0070】表4、図1より、(負帯電時の半減露光
量)/(正帯電時の半減露光量)比の値が4以下で、常
に画像濃度差(ΔID)が0.2未満となった。
【0071】
【発明の効果】本発明の電子写真感光体は、反転現像方
式のデジタル画像形成装置に使用しても、転写メモリー
が非常に小さく、転写メモリー画像が発生しない。
【0072】
【図面の簡単な説明】
【図1】各実施例、比較例の単層型電子写真感光体の
(負帯電時の半減露光量)/(正帯電時の半減露光量)
比と、Creage630における画像濃度差(ΔI
D)との関係

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基体上に感光層を形成し、前記感光
    層が電荷発生剤としてフタロシアニン系化合物を含有
    し、且つ、正または負帯電時の半減露光量のうち、大き
    い方の半減露光量は、他方の半減露光量の4倍以下であ
    ることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 【請求項2】少なくともホール輸送剤と電子輸送剤を含
    有することを特徴とする請求項1記載の単層型電子写真
    感光体。
  3. 【請求項3】正帯電時の半減露光量が負帯電時の半減露
    光量より小さいことを特徴とする正帯電型の請求項2記
    載の単層型電子写真感光体。
  4. 【請求項4】電子輸送剤として、一般式(1)、(2)
    または(3)で示される化合物を少なくとも1種以上含
    有することを特徴とする請求項3記載の単層型電子写真
    感光体。 一般式(1): 【化1】 (一般式(1)中、R1、R2は同一あるいは異なって、
    置換基を有してもよい1価の炭化水素基を示す。) 一般式(2): 【化2】 (一般式(2)中、R3、R4、R5、R6は同一あるいは
    異なってアルキル基またはアリール基を示す。) 一般式(3): 【化3】 (一般式(3)中、R7、R8は同一あるいは異なって、
    置換基を有してもよい1価の炭化水素基を示す。)
  5. 【請求項5】請求項1記載の電子写真感光体を使用し、
    前記感光体の進行方向に沿って、少なくとも主帯電工
    程、露光工程、現像工程、転写工程、除電工程及びクリ
    ーニング工程とを備え、前記転写工程で印加される電圧
    は、帯電工程で印加される電圧とは逆極性であることを
    特徴とする反転現像式デジタル画像形成装置。
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