JP2001249470A

JP2001249470A - 電子写真用感光体

Info

Publication number: JP2001249470A
Application number: JP2000060262A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Takagi; 郁夫高木; Motohiro Takeshima; 基浩竹嶋
Original assignee: Fuji Electric Imaging Device Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Imaging Device Co Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の問題点を解決して、低残留電位を示す
ｈｉｇｈ−γ特性を有し、メモリー等の画像障害の発生
がなく、さらには、繰り返し使用時および使用環境条件
の変化時における電気特性の安定性向上を実現した電子
写真用感光体を提供する。【解決手段】導電性基体上に感光層を有する電子写真
用感光体において、該感光層が、下記一般式（Ｉ）、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、デジタル複写機やプリンタ等に用いられる電子写
真用感光体（以下、単に「感光体」とも称する）に関
し、詳しくは、導電性基体上に感光層、特には、電荷発
生層および電荷輸送層を順次設けてなる機能分離積層型
の電子写真用感光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真用感光体は、導電性基体上に光
導電機能を有する感光層を積層した構造を基本構造とす
る。近年、その材料としての多様性、高生産性、安全性
などの利点から、電荷の発生や輸送を担う機能成分とし
て、有機化合物を用いる有機電子写真用感光体の研究開
発が活発に行われ、複写機やプリンタなどへの適用が進
められている。

【０００３】一般に、感光体には、暗所で表面電荷を保
持する機能、光を受容して電荷を発生する機能、さらに
は発生した電荷を輸送する機能が必要であり、これらの
機能を併せ持った単層の感光層を備えた、いわゆる単層
型感光体と、主として光受容時の電荷発生の機能を担う
電荷発生層と、暗所で表面電荷を保持する機能および光
受容時に電荷発生層にて発生した電荷を輸送する機能を
担う電荷輸送層とに機能分離した層を積層した感光層を
備えた、いわゆる機能分離積層型感光体とがあり、最近
ではこの機能分離積層型感光体が主流となっている。

【０００４】その製造方法は、有機顔料を電荷発生材料
として、これを樹脂バインダーとともに有機溶媒中に分
散、溶解させた塗布液を塗布成膜した層を電荷発生層と
し、また、有機低分子化合物を電荷輸送材料として、こ
れを樹脂バインダーとともに有機溶媒中に溶解させた塗
布液を塗布成膜した層を電荷輸送層として、これらを積
層して感光層を形成するというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
ところ、これらの感光体は、求められる要求特性を必ず
しも十分に満足しているとは言えず、以下に挙げるよう
な諸特性の向上が望まれている。

【０００６】まず、感光体には、実機におけるハーフト
ーン電位がある程度高く、明部電位が十分低いといっ
た、いわゆるｈｉｇｈ−γな特性を持つことが特に望ま
れる。これは、従来用途の大半を占めていた表や文字を
表した文書だけでなく、最近では中間調を多く用いた写
真等の画像を出力することが多くなってきており、ドラ
ム（感光体）の示す階調性を高める必要が生じているた
めである。

【０００７】次に、繰り返し使用時における電気特性の
安定性が挙げられる。感光体が実機で連続して繰り返し
使用された際に電位（特に明部電位）の変動が生じる
と、印字品質やコピー画像品質の低下を招くために好ま
しくない。このような電位変動の要因としては、実機内
での連続使用に伴う光、熱、オゾンや使用環境の温湿度
条件の変化などによる有機材料の疲労、劣化といったこ
とが挙げられる。

【０００８】また、実機で連続印字を行った際に、現像
した像が印字していない部分にも現れる、いわゆるメモ
リーとなって画像欠陥として問題となる場合がある。特
に、低温低湿や高温高湿の環境下でのメモリーの発生が
重要な問題として対処が必要となっており、このメモリ
ー特性の向上も改善すべき課題の一つである。

【０００９】このメモリーの発生については、電荷発生
材料および電荷輸送材料の夫々において改良が進められ
ており、感光体の露光や除電などのプロセスにおいて発
生する電荷の有機膜中への蓄積や、電荷輸送層中、また
は、電荷発生層と電荷輸送層との界面における電荷のト
ラップなどに起因するものと考えられている。

【００１０】これまでに種々の材料について検討がなさ
れてきたが、これら感光体に対する諸特性を十分に満足
し得る材料は今まで見出されていなかった。

【００１１】そこで本発明の目的は、上記諸問題を解決
して、低残留電位を示すｈｉｇｈ−γ特性を有し、メモ
リー等の画像障害の発生がなく、さらには、繰り返し使
用時および使用環境条件の変化時における電気特性の安
定性向上を実現した電子写真用感光体を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の感光体は、導電性基体上に感光層を有する
電子写真用感光体において、該感光層が、下記一般式
（Ｉ）、（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴は各々水素原子、ハロゲン原子、炭素
数１〜８のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アル
キル基、ハロゲン化アルコキシ基、または、置換基を有
してもよいアリール基を表し、互いに同一でも異なって
いてもよく、また、Ｘは単結合、酸素原子、または、下
記一般式（II）、（式中、Ｒ⁵およびＲ⁶は各々水素原子、ハロゲン原子、
炭素数１〜８のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化
アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、または、置換基
を有してもよいアリール基を表し、互いに同一でも異な
っていてもよく、また、二つの基が炭素数５または６の
環を形成していてもよい）で表される構造を表す）で表
される化合物を含有することを特徴とするものである。

【００１３】本発明においては、前記感光層が電荷発生
層および電荷輸送層を有する機能分離積層型電子写真用
感光体であって、該電荷輸送層および電荷発生層のいず
れか一方または双方が、前記一般式（Ｉ）で表される化
合物を含有することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、具体的な実施の
形態に基づき説明する。前記一般式（Ｉ）で示される化
合物の具体例を以下に示すが、本発明においてはこれら
に限定されるものではない。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】本発明の感光体は単層型と積層型とのいず
れをも含むものであり、導電性基体上に感光層を有する
基本構造以外は特に限定されるものではないが、以下で
は、積層型感光体の場合を例にとって説明する。

【００１９】図１は、本発明の感光体の一構成例を示す
模式的断面図であり、導電性基体１の上に、下引き層２
を介して、電荷発生層４、電荷輸送層５が順次積層され
てなる感光層３が設けられた構成の機能分離積層型電子
写真用感光体を示す。また、表面保護層６は、所望に応
じて設けることができる。

【００２０】導電性基体１は、感光体の一電極としての
役目と同時に感光体を構成する各層の支持体ともなって
おり、円筒状、板状、フィルム状などいずれの形状でも
よく、材質的には、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッ
ケルなどの金属類、あるいはガラス、樹脂などの表面に
導電処理を施したものでもよい。

【００２１】下引き層２は、樹脂を主成分とする層やア
ルマイトなどの金属酸化皮膜からなり、導電性基体から
感光層への電荷の注入性を制御するため、または基体表
面の欠陥の被覆、感光層と下地との接着性の向上などの
目的で必要に応じて設けることができる。下引き層に用
いる樹脂材料としては、カゼイン、ポリビニルアルコー
ル、ポリアミド、メラミン、セルロースなどの絶縁性高
分子、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンな
どの導電性高分子が挙げられ、これらの樹脂を単独で、
または、適宜組み合わせて混合して用いることができ
る。また、これらの樹脂に二酸化チタン、酸化亜鉛など
の金属酸化物を含有させることも可能である。

【００２２】電荷発生層４は、前述したように、電荷発
生材料の粒子を樹脂バインダー中に分散させた塗布液を
塗布するか、または、真空蒸着などの方法により形成さ
れ、光を受容して電荷を発生する。また、その電荷発生
効率が高いことと同時に発生した電荷の電荷輸送層５へ
の注入性が重要で、電場依存性が少なく低電場でも注入
の良いことが望ましい。かかる電荷発生物質としては、
Ｘ型無金属フタロシアニン、τ型無金属フタロシアニ
ン、α型チタニルフタロシアニン、β型チタニルフタロ
シアニン、Ｙ型チタニルフタロシアニン、アモルファス
型チタニルフタロシアニン、ε型銅フタロシアニンなど
のフタロシアニン化合物、各種アゾ顔料、アントアント
ロン顔料、チアピリリウム顔料、ペリレン顔料、ペリノ
ン顔料、スクアリリウム顔料、キナクリドン顔料等を単
独若しくは適宜組み合わせて用いるか、または、セレン
若しくはセレン化合物などを用いることもでき、画像形
成に使用する露光光源の光波長領域に応じて好適な物質
を選ぶことが可能である。

【００２３】電荷発生層に用いる樹脂バインダーとして
は、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビ
ニル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹
脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メタクリル
酸エステル樹脂等を挙げることができ、これらの重合体
および共重合体などを適宜組み合わせて使用することが
できる。樹脂バインダーと電荷発生材料との比率は、樹
脂バインダー１０重量部に対して電荷発生材料５〜５０
０重量部、好ましくは１０〜１００重量部である。

【００２４】電荷発生層４は電荷発生機能を有すればよ
いので、その膜厚は電荷発生材料の光吸収係数より決ま
り、一般的には１μｍ以下であり、好適には０．５μｍ
以下である。また、電荷発生層は、電荷発生材料を主体
としてこれに電荷輸送材料などを添加して使用すること
もできる。

【００２５】電荷輸送層５は、主として電荷輸送材料と
樹脂バインダーとから構成される。かかる電荷輸送材料
としては、各種ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ジ
アミン化合物、ブタジエン化合物、インドール化合物等
を単独で、または、適宜組み合わせて混合して用いるこ
とができ、また、樹脂バインダーとしては、ビスフェノ
ールＡ型、ビスフェノールＺ型、ビスフェノールＡ型−
ビフェニル共重合体などのポリカーボネート樹脂、ポリ
スチレン樹脂、ポリフェニレン樹脂などをそれぞれ単独
で、または、適宜組み合わせで混合して使用することが
できる。電荷輸送材料の使用量は、樹脂バインダー１０
０重量部に対し、電荷輸送材料２〜５０重量部、好適に
は３〜３０重量部である。また、電荷輸送層の膜厚は、
実用上有効な表面電位を維持するためには３〜５０μｍ
の範囲が好ましく、より好適には１５〜４０μｍであ
る。本発明に用いることのできる電荷輸送材料の具体例
を以下に示す。

【００２６】

【００２７】

【００２８】本発明においては、電荷輸送層４および電
荷発生層５のいずれか一方または双方に、前記一般式
（Ｉ）で表される化合物が含有されていることが必要で
ある。かかる化合物の含有量は、電荷発生材料または電
荷輸送材料１００重量部に対して０．１〜１０重量部、
好ましくは０．２〜１．０重量部である。また、単層型
感光体の場合には、感光層３の固形分に対して、１０〜
９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％である。

【００２９】さらに、下引き層２、電荷発生層４および
電荷輸送層５には、感度の向上、残留電位の減少または
耐環境性や有害な光に対する安定性の向上などを目的と
して、各種添加剤を必要に応じて用いることができる。
添加剤としては、本発明に係る化合物を用いることが好
適であるが、その他にも、無水コハク酸、無水マレイン
酸、ジブロム無水コハク酸、無水ピロメリット酸、ピロ
メリット酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、フ
タルイミド、４−ニトロフタルイミド、テトラシアノエ
チレン、テトラシアノキノジメタン、クロラニル、ブロ
マニル、ｏ−ニトロ安息香酸、トリニトロフルオレノン
等の電子受容物質、化合物等を使用することができる。
また、さらに酸化防止剤、光安定剤などを添加すること
もでき、このような目的に用いられる化合物としては、
トコフェロールなどのクロマール誘導体やエーテル化化
合物、エステル化化合物、ポリアリールアルカン化化合
物、ハイドロキノン誘導体、ジエーテル化化合物、ベン
ゾフェノン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、チオエ
ーテル化合物、フェニレンジアミン誘導体、ホスホン酸
エステル、亜リン酸エステル、フェノール化合物、ヒン
ダードフェノール化合物、直鎖アミン化合物、環状アミ
ン化合物、ヒンダードアミン化合物などが挙げられる
が、これらに限定されるものではない。

【００３０】さらに、感光層３中には、形成した膜のレ
ベリング性の向上や、さらなる潤滑性の付与を目的とし
て、シリコーンオイルやフッ素系オイルなどのレベリン
グ剤を含有させることもできる。

【００３１】さらにまた、図１に示すように、感光層３
の表面には、耐環境性や機械的強度をより向上させる目
的で、必要に応じてさらに表面保護層６を設けてもよ
い。表面保護層６は、機械的ストレスに対する耐久性お
よび耐環境性に優れた材料で構成し、電荷発生層４が感
応する光をできるだけ低損失で透過させる性能を有して
いることが望ましい。

【００３２】かかる表面保護層６は、樹脂バインダーを
主成分とする層や、アモルファスカーボンなどの無機薄
膜からなる。この樹脂バインダー中には、導電性の向上
や、摩擦係数の低減、潤滑性の付与などを目的として、
酸化ケイ素（シリカ）、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化カ
ルシウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコ
ニウム等の金属酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム
などの金属硫化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の
金属窒化物、金属酸化物の微粒子、または、４フッ化エ
チレン樹脂等のフッ素系樹脂、フッ素系クシ型グラフト
重合樹脂等の粒子を含有させてもよい。

【００３３】また、表面保護層６には、電荷輸送性を付
与する目的で、上記感光層に用いる電荷輸送物質や電子
受容物質、または、本発明に係る化合物等を含有させる
ことができ、さらに、形成した膜のレベリング性の向上
や潤滑性の付与を目的として、シリコーンオイルやフッ
素系オイルなどのレベリング剤を含有させることもでき
る。

【００３４】表面保護層６自体の膜厚は、その配合組成
にも依存するが、繰り返し連続使用した際に残留電位が
増大する等の悪影響が出ない範囲で任意に設定すること
ができる。

【００３５】本発明の電子写真用感光体は、各種マシン
プロセスに適用することにより前述の効果が得られるも
のである。具体的には、ローラーやブラシを用いた接触
帯電方式、または、コロトロンやスコロトロンなどを用
いた非接触帯電方式等の帯電プロセス、また、非磁性一
成分、磁性一成分、二成分などの現像方式を用いた接触
現像および非接触現像方式などの現像プロセスにおいて
も十分な効果を得ることができる。

【００３６】また、本発明に係る化合物は、現在有機感
光体を用いた電子写真プロセスにおいて主流を占めてい
る負帯電型感光体のみならず、正帯電型感光体に用いる
ことによっても、十分な効果が得られるものである。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を、実施例に基づき説明する。実施例１導電性基体としてのアルミニウム円筒の外周に、アルコ
ール可溶性ナイロン（アラミンＣＭ８０００、東レ
（株）製）５重量部と、アミノシラン処理された酸化チ
タン微粒子５重量部とを、メタノール９０重量部に溶
解、分散させて調製した塗布液を浸漬塗工し、温度１０
０℃で３０分間乾燥して、膜厚約２μｍの下引き層を形
成した。

【００３８】この下引き層上に、電荷発生材料としての
Ｘ型無金属フタロシアニン１．５重量部と、樹脂バイン
ダーとしてのポリビニルブチラール樹脂（ＢＸ−１、積
水化学（株）製）１．５重量部とをジクロロメタンとジ
クロロエタンとの等量混合物６０重量部に分散、溶解さ
せて調製した塗布液を浸漬塗工し、温度８０℃で３０分
間乾燥して、膜厚約０．３μｍの電荷発生層を形成し
た。

【００３９】この電荷発生層上に、電荷輸送材料として
の前記構造式（II−１）で表される化合物１００重量部
と、樹脂バインダーとしてのポリカーボネート樹脂（タ
フゼットＢ−５００、出光興産（株）製）１００重量部
と、前記構造式（Ｉ−２９）で示される化合物１重量部
とを、ジクロロメタン９００重量部に溶解した塗布液を
塗布成膜し、温度９０℃で６０分間乾燥して、膜厚約２
５μｍの電荷輸送層を形成し、電子写真用感光体を作製
した。

【００４０】実施例２実施例１で使用した前記構造式（Ｉ−２９）の化合物を
前記構造式（Ｉ−１５）で表されるものに代えた以外
は、実施例１と同様の方法で電子写真用感光体を作製し
た。

【００４１】実施例３実施例１で使用した電荷輸送材料を前記構造式（II−
５）で表されるものに代えた以外は、実施例１と同様の
方法で電子写真用感光体を作製した。

【００４２】実施例４実施例１で使用した電荷発生材料をα型オキシチタニル
フタロシアニンに代えた以外は、実施例１と同様の方法
で電子写真用感光体を作製した。

【００４３】実施例５前記構造式（Ｉ−２９）の化合物を電荷発生層に１重量
部添加し、電荷輸送層には添加しない以外は、実施例１
と同様の方法で電子写真用感光体を作製した。

【００４４】実施例６前記構造式（Ｉ−２９）の化合物を電荷発生層に１重量
部添加し、さらに電荷輸送層にも１重量部添加した以外
は、実施例１と同様の方法で電子写真用感光体を作製し
た。

【００４５】比較例１前記構造式（Ｉ−２９）の化合物を使用しない以外は実
施例１と同様の方法で電子写真用感光体を作製した。

【００４６】比較例２前記構造式（Ｉ−２９）の化合物を使用しない以外は実
施例３と同様の方法で電子写真用感光体を作製した。

【００４７】比較例３前記構造式（Ｉ−２９）の化合物
を使用しない以外は実施例４と同様の方法で電子写真用感光体を作製した。

【００４８】上記実施例１〜６および比較例１〜３で作
製した感光体の電子写真特性を、下記の方法で評価し
た。まず、感光体表面を暗所にてコロナ放電により−６
５０Ｖに帯電せしめた後、帯電直後の表面電位Ｖ０を測
定した。続いて暗所で５秒間放置後、表面電位Ｖ５を測
定し、下記式（１）に従って帯電後５秒後における電位
保持率Ｖｋ５（％）を求めた。Ｖｋ５＝Ｖ５／Ｖ０×１００（１）

【００４９】次に、ハロゲンランプを光源として、フィ
ルターを用いて７８０ｎｍに分光した露光光を、表面電
位が−６００Ｖになった時点から感光体に５秒間照射し
て、表面電位が−３００Ｖとなるまで光減衰するのに要
する露光量をＥ１／２、−５０Ｖとなるまで光減衰する
のに要する露光量を感度Ｅ５０（μＪｃｍ^-2）として求
めた。これらの測定結果として、実施例１〜６および比
較例１〜３にて作製した感光体の電気特性を下記表１に
示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】上記表１の結果から、本発明に係る化合物
を電荷輸送層および電荷発生層のいずれか一方または双
方に添加した場合、中間調を示すＥ１／２にはあまり影
響がない上、残留電位を下げるいわゆるｈｉｇｈ−γ特
性を示すことが明らかとなった。

【００５２】次に、作製した感光体を、感光体の表面電
位も測定できるように改造を施した、磁性２成分現像方
式のデジタル複写機に搭載して、初期および１０万枚繰
り返し印字後の感光体の明部電位安定性および画像メモ
リーについての評価を行った。さらに、複写機の使用環
境を変えた際の感光体の明部電位安定性および画像メモ
リーについても同様に評価した。これらの結果を夫々下
記表２および３に示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】表中の画像評価は、スキャナー掃引前半部
分にチェッカーフラッグ模様、後半部分にハーフトーン
を施した画像サンプルの印字評価において、ハーフトー
ン部分にチェッカーフラッグが映り込む、メモリー現像
を読み取ることにより行い、メモリーが観察されなかっ
たものは○、メモリーが観察されたものは×とし、さら
に、元の画像と濃淡が同様に現れたものについては（ポ
ジ）、元の画像と濃淡が逆に（反転して）画像が現れた
ものにつしては（ネガ）の判定を行った。

【００５５】上記表２の結果から、初期の実機電気特性
には大きな差異は見られないが、１０万枚繰り返し印字
後の電位および画像評価において、本発明に係る化合物
を電荷輸送層に添加することで、添加しない場合に比べ
て大きな差が生じ、残留電位の上昇および画像メモリー
の悪化を十分に低減できることが明らかとなった。

【００５６】

【表３】

【００５７】上記表３の結果から、本発明に係る化合物
を用いることで、電位や画像の環境依存性が小さくなる
ことが明らかとなった。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、電子写真用感光体にお
いて、特定の構造を有する化合物を用いることにより、
初期、繰り返し使用時、および、使用環境条件の変化時
における電気特性が安定で、各条件においても画像メモ
リー等の画像障害が発生しない良好な電子写真用感光体
を提供することが可能となった。これら本発明の感光体
は、種々の帯電プロセス、現像プロセス、または、感光
体への負帯電プロセスおよび正帯電プロセスの各種プロ
セスのいずれにおいても、十分な効果を発揮することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例負帯電機能分離積層型電子写真用
感光体を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１導電性基体２下引き層３感光層４電荷発生層５電荷輸送層６表面保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基体上に感光層を有する電子写真
用感光体において、該感光層が、下記一般式（Ｉ）、（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴は各々水素原子、ハロゲン原子、炭素
数１〜８のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アル
キル基、ハロゲン化アルコキシ基、または、置換基を有
してもよいアリール基を表し、互いに同一でも異なって
いてもよく、また、Ｘは単結合、酸素原子、または、下
記一般式（II）、（式中、Ｒ⁵およびＲ⁶は各々水素原子、ハロゲン原子、
炭素数１〜８のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化
アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、または、置換基
を有してもよいアリール基を表し、互いに同一でも異な
っていてもよく、また、二つの基が炭素数５または６の
環を形成していてもよい）で表される構造を表す）で表
される化合物を含有することを特徴とする電子写真用感
光体。
【請求項２】前記感光層が電荷発生層および電荷輸送
層を有する機能分離積層型電子写真用感光体であって、
該電荷輸送層および電荷発生層のいずれか一方または双
方が、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有する請
求項１記載の電子写真用感光体。