JP2002278112A

JP2002278112A - 電子写真用感光体

Info

Publication number: JP2002278112A
Application number: JP2001073394A
Authority: JP
Inventors: Masami Kuroda; 昌美黒田; Nobuyuki Sekine; 伸行関根
Original assignee: Fuji Electric Imaging Device Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Imaging Device Co Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】今まで用いられたことのない新規な電子輸送
性の有機材料を電荷輸送物質として用いることにより、
複写機およびプリンタに適用可能な高感度、高性能の正
帯電型電子写真用感光体を提供する。【解決手段】導電性基体上に電荷発生物質および電荷
輸送物質を含有する感光層を備えた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、導電性基体上に形成せしめた光導電層の中に、特定
の電子輸送性化合物を含有する電子写真用感光体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来は、電子写真用感光体の感光層とし
て、セレンまたはセレン合金などの無機光導電性物質、
酸化亜鉛あるいは硫化カドミウムなどの無機光導電性物
質を樹脂結着剤中に分散させたものが用いられてきた。
近年では、これらに代わり、有機光導電性物質を用いた
電子写真用感光体の研究が進み、感度や耐久性などが改
善されて実用化されてきている。

【０００３】一般に、感光体には、暗所で表面電荷を保
持する機能と、光を受容して電荷を発生する機能と、同
じく光を受容して電荷を輸送する機能とが必要であり、
一つの層でこれらの機能を併せ持った、いわゆる単層型
感光体と、主として電荷発生に寄与する層と、暗所での
表面電荷の保持および光受容時の電荷輸送に寄与する層
とに機能分離した層を積層した、いわゆる積層型感光体
とがある。

【０００４】これらの感光体を用いた電子写真法による
画像形成には、例えば、カールソン方式が適用される。
この方式での画像形成は、暗所での感光体へのコロナ放
電による帯電、帯電された感光体表面上への露光による
原稿の文字や絵などの静電潜像の形成、形成された静電
潜像のトナーによる現像、現像されたトナー像の紙など
の支持体への定着により行われ、トナー像転写後の感光
体は、除電、残留トナーの除去、光除電などを行った
後、再使用に供される。

【０００５】現在実用化されている有機感光体は、従来
の無機感光体に比べて、可とう性、膜形成性、低コス
ト、安全性など多くの利点があるため、材料の多様性か
らさらに感度、耐久性などの改善が進められている。

【０００６】有機感光体のほとんどは、電荷発生層と電
荷輸送層とに機能を分離した積層型の感光体である。一
般に、積層型有機感光体は、導電性基体上に、顔料、染
料などの電荷発生物質を含む電荷発生層と、ヒドラゾ
ン、トリフェニルアミンなどの電荷輸送物質を含む電荷
輸送層とを順に形成したものであり、電子供与性である
電荷輸送物質の性質上、正孔移動型となり、感光体表面
を負帯電したときに感度を有する。ところがかかる負帯
電型では、正帯電型に比べて帯電時に用いるコロナ放電
が不安定であり、また、オゾンや窒素酸化物などを発生
するため、これが感光体表面に吸着して物理的、化学的
劣化を引き起こしやすく、さらに、環境を悪化するとい
う問題もある。このような点から、感光体としては、負
帯電型感光体よりも使用条件の自由度の大きい正帯電型
感光体の方が、その適用範囲は広く有利である。

【０００７】そこで、正帯電型で使用するための感光体
が種々提案されている。例えば、電荷発生物質と電荷輸
送物質とを同時に樹脂バインダーに分散させて単層の感
光層として使用する方法が提案され、一部実用化されて
いる。しかし、単層型感光体は高速機に適用するには感
度が十分ではなく、また、繰り返し特性などの点からも
さらに改良が必要である。

【０００８】また、高感度化を目的として機能分離型の
積層構造とするために、電荷輸送層上に電荷発生層を積
層して感光体を形成し、正帯電型で使用する方法が考え
られる。しかし、この方式では電荷発生層が表面に形成
されるため、コロナ放電、光照射、機械的摩耗などによ
り、繰り返し使用時における安定性などに問題がある。
この場合、電荷発生層の上にさらに保護層を設けること
も提案されているが、機械的摩耗は改善されるものの、
感度など電気特性の低下を招くなどの問題がある。

【０００９】さらに、電荷発生層上に電子輸送性の電荷
輸送層を積層して感光体を形成する方法も提案されてい
る。この方法に用いられる電子輸送性材料としては、例
えば２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノンなどが
知られているが、この物質は発ガン性があり、安全上問
題がある。その他、特開昭５０−１３１９４１号公報、
特開平６−５９４８３号公報、特開平６−１２３９８６
号公報、特開平９−１９０００３号公報等において、シ
アノ化合物やキノン系化合物などが提案されているが、
実用化に十分な電子輸送能を有する化合物は得られてい
ないのが実情であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、今まで用いられたことのない新規な電子輸送性の有
機材料を電荷輸送物質として用いることにより、複写機
およびプリンタに適用可能な高感度、高性能の正帯電型
電子写真用感光体を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために各種材料について鋭意検討する中で、
数多くの実験を行った結果、その技術的解明はまだ十分
になされてはいないものの、以下に示す一般式（Ｉ）で
示される特定の電子輸送性化合物を電荷輸送物質として
使用することが電子写真特性の向上に極めて有効であ
り、これにより正帯電で使用可能な高感度感光体を得る
ことができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１２】即ち、本発明の電子写真用感光体は、導電
性基体上に電荷発生物質および電荷輸送物質を含有する
感光層を備えた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およびＲ²は夫々独立に置換基を有してもよ
いフェニル基、ナフチル基または複素環基を表し、Ｒ³
は水素原子または置換基を有してもよい炭素数１〜８の
アルキル基若しくはフェニル基を表し、Ｒ⁴は水素原
子、ハロゲン原子、炭素数１〜８のアルキル基若しくは
アルコキシ基、置換基を有してもよいフェニル基または
環を形成するための残基を表し、Ａは酸素原子または＝
ＣＲ⁵Ｒ⁶（Ｒ ⁵およびＲ⁶は夫々独立にシアノ基またはア
ルコキシカルボニル基を表す）を表し、ｎは１〜５の整
数を表す）で示される電子輸送性化合物を含有すること
を特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】前記一般式（Ｉ）で示される化合
物の具体例を、下記の構造式（Ｉ−１）〜（Ｉ−１８）
にて示す。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】前記一般式（Ｉ）で示される化合物は、通
常の方法により合成することができる。例えば、前記具
体例（Ｉ−１）の化合物は、下記構造式（１）で示され
る化合物を、適当な酸化剤（例えば、過マンガン酸カリ
ウム等）を用いて、有機溶媒（例えば、クロロホルム
等）中で酸化することにより、容易に合成することがで
きる。

【００１８】以下、本発明の感光体の好適例の具体的構
成について、図面を参照しながら説明する。図１および
図２は、感光体の各種構成例を示す模式的断面図であ
る。

【００１９】図１は、所謂単層型感光体の一構成例を示
しており、導電性基体１上に、電荷発生物質と電荷輸送
物質とを樹脂バインダー（結着剤）中に分散させてなる
単層の感光層２が設けられ、必要に応じて被覆層（保護
層）６が積層されてなる。この単層型感光体は、電荷発
生物質を電荷輸送物質および樹脂バインダーを溶解した
溶液中に分散せしめ、この分散液を導電性基体上に塗布
することによって作製することができ、必要な場合に
は、さらにこの上に被覆層６を塗布形成すればよい。

【００２０】図２は、所謂積層型感光体の一構成例を示
しており、導電性基体１上に、電荷発生物質を主体とす
る電荷発生層３と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層
４とが順次積層された感光層５が設けられてなる。この
積層型感光体は、導電性基体上に電荷発生物質を真空蒸
着するか、あるいは電荷発生物質の粒子を溶剤または樹
脂バインダー中に分散させて得た分散液を塗布、乾燥し
て電荷発生層を形成し、その上に電荷輸送物質を樹脂バ
インダー中に溶解又は分散させて得た分散液を塗布、乾
燥して電荷輸送層を形成することにより作製することが
できる。

【００２１】また、図示はしていないが、いずれのタイ
プの感光体においても、導電性基体と感光層との間に下
引き層を設けることができる。下引き層は導電性基体か
ら感光層への不要な電荷の注入防止や、基体表面上の欠
陥被覆、感光層の接着性の向上等の目的で必要に応じて
設けることができ、樹脂を主成分とする層やアルマイト
等の酸化皮膜等からなる。

【００２２】以下、本発明の好適な実施の形態を図２に
示す積層型感光体について説明するが、本発明は以下の
具体例に限定されるものではない。導電性基体１は、感
光体の電極としての役目と同時に他の各層の支持体とも
なっており、円筒状、板状、フィルム状のいずれでもよ
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、あるいはガラス、樹脂などの上に導電処理
を施したものを用いることができる。

【００２３】電荷発生層３は、上述したように、電荷発
生物質の粒子を樹脂バインダー中に分散させた材料を塗
布するか、あるい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４へ
の注入性が重要であり、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。電荷発生物質としては、無
金属フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどのフ
タロシアニン化合物、各種アゾ、キノン、インジゴ、シ
アニン、スクアリリウム、アズレニウム、ピリリウム化
合物などの顔料あるいは染料や、セレンまたはセレン化
合物などが用いられ、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できる。電荷
発生層３は電荷発生機能を有すればよいので、その膜厚
は電荷発生物質の光吸収係数により決まり、一般的には
５μｍ以下であり、好適には２μｍ以下である。また、
電荷発生層３は、電荷発生物質を主体としてこれに電荷
輸送物質などを添加して使用することも可能である。

【００２４】電荷発生層３用の樹脂バインダーとして
は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リウレタン、塩化ビニル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビ
ニルブチラール、ジアリルフタレート樹脂、メタクリル
酸エステルの重合体およびこれらの共重合体などを適宜
組み合わせて使用することが可能である。

【００２５】電荷輸送層４は、樹脂バインダー中に電荷
輸送物質を分散させた塗膜であり、暗所では絶縁体層と
して感光体の電荷を保持し、光受容時には電荷発生層か
ら注入される電荷を輸送する機能を発揮する。本発明に
おいては、かかる電荷輸送物質として、本発明に係る電
子輸送性化合物である前記一般式（Ｉ）で表される化合
物のうち少なくとも一種を含有させることが必要である
が、他の電荷輸送物質を併用してもよい。

【００２６】電荷輸送層４用の樹脂バインダーとして
は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、
メタクリル酸エステルの重合体および共重合体等を用い
ることができる。

【００２７】また、感光体を使用する際に使用上障害と
なるオゾン劣化などを防止する目的で、電荷輸送層４に
アミン系、フェノール系、硫黄系、亜リン酸エステル
系、リン系などの酸化防止剤を含有させることも可能で
ある。

【００２８】図１に示す被覆層６は、暗所ではコロナ放
電の電荷を受容して保持する機能を有しており、かつ、
感光層が感応する光を透過する性能を有し、露光時に光
を透過して感光層に到達させ、発生した電荷の注入を受
けて表面電荷を中和消滅させることが必要である。被覆
層６の材料としては、ポリエステル、ポリアミドなどの
有機絶縁性皮膜形成材料を適用することができる。ま
た、これら有機材料とガラス、ＳｉＯ₂などの無機材
料、さらには金属、金属酸化物などの電気抵抗を低減せ
しめる材料とを混合して用いることができる。被覆層６
の材料は、前述のように、電荷発生物質の光の吸収極大
の波長領域においてできるだけ透明であることが望まし
い。

【００２９】被覆層自体の膜厚は被覆層の配合組成にも
依存するが、繰り返し連続使用したときに残留電位が増
大するなどの悪影響が出ない範囲で任意に設定すること
ができる。

【００３０】尚、図１に示す単層型感光体の場合におい
ても、前記一般式（Ｉ）で表される本発明に係る電子輸
送性化合物のうち少なくとも一種を感光層２中に含有す
ることが必要であるが、その他の材料等は、上述の積層
型感光体に用いたのと同様のものを用いることができ、
特に制限されるものではない。好適には、電荷輸送物質
として、前記一般式（１）の電子輸送性化合物と共に、
正孔輸送物質を含有させる。かかる正孔輸送物質として
は、ベンジジン誘導体やトリフェニルアミン誘導体など
が好ましい。また、この場合の好適添加量は、感光層形
成塗膜中に含まれる材料全体に対して、電子輸送性化合
物については好適には１０〜６０重量％、より好適には
１５〜５０重量％であり、正孔輸送物質は好適には０〜
６０重量％、より好適には２０〜５０重量％である。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。実施例１ｘ型無金属フタロシアニン（Ｈ₂Ｐｃ）２０重量部と、
前記構造式（Ｉ−２）で示される化合物１００重量部と
を、ポリエステル樹脂（商品名バイロン２００：東洋紡
（株）製）１００重量部およびテトラヒドロフラン（Ｔ
ＨＦ）溶剤とともに３時間混合機により混練して塗布液
を調製し、導電性基体としての外径３０ｍｍ、長さ２６
０ｍｍのアルミニウム製ドラム上に塗布して、乾燥後の
膜厚が１２μｍになるように感光層を塗布形成して、感
光体を作製した。

【００３２】実施例２ｘ型無金属フタロシアニン（Ｈ₂Ｐｃ）２重量部と、前
記構造式（Ｉ−３）で示される化合物４０重量部と、正
孔輸送物質としての下記式、で表されるベンジジン誘導体６０重量部と、ポリカーボ
ネート樹脂（ＰＣＺ−２００、三菱ガス化学（株）製）
１００重量部とを、塩化メチレンとともに３時間混合機
により混練して塗布液を調製し、アルミニウム支持体上
に、乾燥後の膜厚が２０μｍになるように感光層を塗布
形成して、感光体を作製した。

【００３３】実施例３チタニルフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）２重量部と、前
記構造式（Ｉ−４）で示される化合物４０重量部と、正
孔輸送物質としての下記式、で表されるベンジジン誘導体６０重量部と、ポリカーボ
ネート樹脂（ＢＰ−ＰＣ、出光興産（株）製）１００重
量部とを、塩化メチレンとともに３時間混合機により混
練して塗布液を調製し、アルミニウム支持体上に乾燥後
の膜厚が２０μｍになるように感光層を塗布形成して、
感光体を作製した。

【００３４】実施例４実施例３において、チタニルフタロシアニンに代えて下
記式、で表されるスクアリリウム化合物を用い、また、前記構
造式（Ｉ−４）の化合物に代えて前記構造式（Ｉ−３）
の化合物を用いた以外は実施例３と同様にして、感光体
を作製した。

【００３５】実施例５チタニルフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）７０重量部と、
塩化ビニル共重合体（商品名ＭＲ−１１０、日本ゼオン
（株）製）３０重量部とを、塩化メチレンとともに３時
間混合機により混練して塗布液を調製し、アルミニウム
支持体上に乾燥後の膜厚が１μｍになるように塗布し
て、電荷発生層を形成した。次に、前記構造式（Ｉ−１
２）で示される化合物１００重量部と、ポリカーボネー
ト樹脂（ＰＣＺ−２００、三菱ガス化学（株）製）１０
０重量部と、シリコンオイル０．１重量部とを、塩化メ
チレンにて混合し、電荷発生層上に乾燥後の膜厚が１０
μｍとなるように塗布して、電荷輸送層を形成し、感光
体を作製した。

【００３６】実施例６実施例５において、チタニルフタロシアニンに代えて下
記式、で示されるビスアゾ顔料を用いた以外は実施例５と同様
にして、電荷発生層を形成した。次に、前記構造式（Ｉ
−１３）で示される化合物１００重量部と、ポリカーボ
ネート樹脂（ＢＰ−ＰＣ、出光興産（株）製）１００重
量部と、シリコンオイル０．１重量部とを、塩化メチレ
ンにて混合し、電荷発生層上に、乾燥後の膜厚が１０μ
ｍとなるように塗布して電荷輸送層を形成し、感光体を
作製した。

【００３７】実施例７実施例５において、チタニルフタロシアニンに代えて下
記式、で示されるビスアゾ顔料を用いた以外は実施例５と同様
にして、電荷発生層を形成した。次に、前記構造式（Ｉ
−３）で示される化合物１００重量部と、ポリカーボネ
ート樹脂（ＢＰ−ＰＣ、出光興産（株）製）１００重量
部と、シリコンオイル０．１重量部とを、塩化メチレン
にて混合し、電荷発生層上に、乾燥後の膜厚が１０μｍ
となるように塗布して電荷輸送層を形成し、感光体を作
製した。

【００３８】感光体の評価上述の実施例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。感光体に暗所で＋４．５ｋＶのコロナ
放電を行って感光体表面を正帯電せしめたときの初期の
表面電位をＶｓ（Ｖ）とし、続いてコロナ放電を中止し
た状態で５秒間暗所に保持したときの表面電位Ｖｄ
（Ｖ）を測定し、さらに続いて感光体表面に照度１００
ルックス（ｌｘ）の白色光を照射して表面電位Ｖｄが半
分になるまでの時間（秒）を求め、感度（半減衰露光
量）Ｅ_1/2 （ｌｘ・ｓ）とした。また、照度１００ルッ
クスの白色光を１０秒間照射したときの表面電位を残留
電位Ｖｒ（Ｖ）とした。

【００３９】さらに、実施例１〜５については、長波長
光での高感度が期待できるため、波長７８０ｎｍの単色
光を用いたときの電子写真特性も同時に測定した。すな
わち、Ｖｄまでは同様に測定し、次に白色光の代わりに
１μＷの単色光（７８０ｎｍ）を照射して感度（μＪ／
ｃｍ²）を求め、また、この光を１０秒間感光体表面に
照射したときの残留電位Ｖｒ（Ｖ）を測定した。測定の
結果を下記の表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、導電性基体上に設けた感光層に、電荷輸送物質とし
て、前記一般式（Ｉ）で示される電子輸送性化合物を用
いたことにより、正帯電において高感度で電気特性に優
れた感光体を得ることが可能となった。また、電荷発生
物質として露光光源の種類に対応した好適な物質を選ぶ
ことができるため、フタロシアニン化合物、スクアリリ
ウム化合物、ビスアゾ化合物などを用いることにより、
半導体レーザプリンタや複写機に使用可能な感光体を得
ることができる。さらに、必要に応じて表面に被覆層を
設置して耐久性の向上を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の単層型電子写真用感光体の模式
的構造断面図である。

【図２】本発明の他の例の積層型電子写真用感光体の模
式的構造断面図である。

【符号の説明】

１導電性基体２感光層３電荷発生層４電荷輸送層５感光層（積層）６被覆層（保護層）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基体上に電荷発生物質および電荷
輸送物質を含有する感光層を備えた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およびＲ²は夫々独立に置換基を有してもよ
いフェニル基、ナフチル基または複素環基を表し、Ｒ³
は水素原子または置換基を有してもよい炭素数１〜８の
アルキル基若しくはフェニル基を表し、Ｒ⁴は水素原
子、ハロゲン原子、炭素数１〜８のアルキル基若しくは
アルコキシ基、置換基を有してもよいフェニル基または
環を形成するための残基を表し、Ａは酸素原子または＝
ＣＲ⁵Ｒ⁶（Ｒ ⁵およびＲ⁶は夫々独立にシアノ基またはア
ルコキシカルボニル基を表す）を表し、ｎは１〜５の整
数を表す）で示される電子輸送性化合物を含有すること
を特徴とする電子写真用感光体。