JP2004037833A - 電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残留電位の上昇や、感光層の低抵抗化に伴う画像劣化を招くことなく、露光光に対する感度を、所望の値にコントロール可能な感光体を提供する。
【解決手段】支持体上に感光層を有する電子写真感光体において、該電子写真感光体の支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けたことを特徴とする。この方法で感度調整が可能な理由は、電荷発生に寄与せずに、感光体を透過した露光光の支持体からの反射光量を調整することで、感度の調整を行うというメカニズムに基づく。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザー光を光源とし、高画質化を目指したカラープリンター及びカラー複写機の開発が盛んに行われている。
【０００３】
カラー機の高画質化への要求として電位むらへの対応が挙げられるが、これは感光体の電荷発生層、電荷輸送層及び下引き層等の機能の不均一、特には電荷発生層の不均一性に起因している。
【０００４】
電荷発生層は電荷発生材料、バインダー樹脂及び添加剤等を含有する塗料を塗布し、乾燥することによって形成されるが、塗料の垂れや乾燥によって塗布むらが発生しやすい。このような塗布むらが画像の不均一性の原因となっている。この画像の不均一性は、感光体が高感度であればあるほど顕著になる。
【０００５】
そこで、感光層中に露光光を吸収する色素を感光層中に添加することによって感度調整を行う方法が挙げられる。例えば、特開平４−２７１８８５号公報には、電荷輸送層中に露光光を吸収する色素を含有させる方法が記載され、特開平４−２７３００６号公報には表面層に露光光を吸収する色素を含有させる方法が記載されている。また特開平４−２７４５２４号公報、特開平１１−２４２９４号公報には、電荷発生層中に露光光を吸収する色素を含有させる方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、感光層中に色素を添加させる方法では、色素がキャリアーのトラップとなるため、残留電位が上昇したり、感光層の低抵抗化を招いて、潜像がボケてしまう等の問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、露光光を吸収する中間層を導電性支持体上と感光層との間に設けることによって、電子写真特性を劣化させることなく、感度調整が可能な電子写真感光体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって本発明の電子写真感光体は、支持体上に感光層を有する電子写真感光体において、該電子写真感光体の支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けたことを特徴とする。
【０００８】
電子写真感光体の支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けることにより感度調整が可能な理由は、電荷発生に寄与せずに、感光体を透過した露光光の支持体からの反射光量を調整することで、感度の調整を行うというメカニズムに基づく。
【０００９】
この効果は、露光光に対するＯＤが低い積層型の感光体において顕著である。中間層において露光光を吸収せしめる手段としては、中間層に露光光を吸収する色素を含有させる方法がある。
【００１０】
本発明の中間層に用いることのできる色素としては、ジフェニル及びトリフェニルメタン色素、アクリジン色素、キサンテン色素、アジン色素、オキサジン色素、チアジン色素、アゾメチン色素、キノリン色素、ニトロソ色素、ニトロ色素、チアゾール色素、シアニン色素、メロシアニン色素、ローダシアニン色素、オキノール色素、スチリル色素、ベーススチリル色素等が挙げられる。
【００１１】
本発明の中間層をもちいて電子写真感光体を製造する例を下記に示す。
【００１２】
電子写真感光体の支持体（図１の１）としては支持体自体が導電性を有するもの、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、チタン、ニッケル、マグネシウム、インジウム、金、白金、銀、鉄等を用いることが出来る。その他にアルミニウム、酸化インジウム、酸化スズ、金、等を蒸着等によりプラスチック等の誘電体基材に被膜形成し、導電層としたものや、導電性微粒子をプラスチックや紙に混合したもの等を用いることが出来る。これらの導電性基材は均一な導電性が求められるとともに平滑な表面が重要である。表面の平滑性はその上層に形成される下引き層、電荷発生層、正孔輸送層の均一性に大きな影響を与えることから、その表面荒さは０．３μｍ以下で用いられることが好ましい。０．３μｍ以上の凹凸は中間層や電荷発生層のような薄い層に印加される局所電場を大きく変化させてしまうためにその特性が大きく変化してしまい電荷注入や残電のむら等の欠陥を生じ易いことから好ましくない。
【００１３】
特に導電性微粒子をポリマーバインダー中に分散して塗布することにより得られる導電層（図１の２）は形成が容易であり、均質な表面を形成することに適している。このとき用いられる導電性微粒子の１次粒径は１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下のものが用いられる。導電性微粒子としては、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム、等が用いられ、これらを絶縁性微粒子の表面にコーティングして用いてもよい。前記導電性微粒子の含有量は体積抵抗が十分に低くなるように使用され、好ましくは１×１０^１０Ωｃｍ以下の抵抗となるように添加される。より好ましくは１×１０^８Ωｃｍ以下で用いられる。
【００１４】
レーザー等のコヒーレントな光源を用いて露光する場合は干渉による画像劣化を防止するために上記導電性基材の表面に凹凸を形成することも可能である。このときは電荷注入や残留電位のむら等の欠陥が生じにくいように使用する波長の１／２λ程度の凹凸を数μｍ以下の直径のシリカビーズ等の絶縁物を分散することに１０μｍ以下の周期で形成して用いることが可能である。
【００１５】
本発明の中間層（図１の３）に使用する樹脂成分としてはカゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ゼラチン、等が挙げられる。中間層の膜厚は０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましく、特には０．３μｍ〜３μｍであることが好ましい。
【００１６】
電荷発生層（図１の４）に用いられる電荷発生材料としては、例えば、セレン−テルル、ピリリウム系染料、チオピリリウム系染料、フタロシアニン系顔料、アントアントロン系顔料、ジベンズピレンキノン系顔料、ピラントロン系顔料、アゾ系顔料、インジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、シアニン系顔料等を用いることができる。これらの電荷発生材料のうち、本発明においては、特にアゾ顔料及びフタロシアニン顔料が適している。フタロシアニン顔料としては、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、ガリウムフタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン等が挙げられる。このうち特に長波長光に対して高感度を有するオキシチタニウムフタロシアニンが好ましく、例えば特開昭６１−２３９２４８号公報、特開昭６２−６７０９４号公報、特開平３−１２８９７３号公報及び平３−２００７９０号公報に開示がある。これらの中でも、特開平３−１２８９７３号公報に開示のＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）において、９．０°、１４．２°、２３．９°及び２７．１°に特徴的なピークを有する結晶形であるオキシチタニウムフタロシアニンがより好ましい。電荷発生層（図１の４）は、前記の電荷発生物質を結着剤樹脂、及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミルなどの方法でよく分散し、塗布、乾燥されて形成される。結着剤としては、広範な絶縁性樹脂から選択でき、例えばポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、セルロース系樹脂等の樹脂が挙げられる。電荷発生層中に含有する樹脂は、８０重量％以下、好ましくは５０重量％以下が適している。電荷発生層の厚さは５μｍ以下、特に０．０５〜２μｍであることが好ましい。
【００１７】
電荷輸送層（図１の５）に用いられる電荷輸送性物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチリルアントラセン等の複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、カルバゾール、等の複素環化合物、トリフェニルメタン等のトリアリールアルカン誘導体、トリフェニルアミン等のトリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体等の低分子化合物を用いることができる。電荷輸送層（図１の５）は前記の電荷輸送物質と結着剤樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成する。結着剤樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、及び不飽和樹脂等から選ばれる樹脂が好ましい。特に好ましい樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレンーアクリロニトリル共重合体、ポリカーボネート、またはジアリルフタレートが挙げられる。電荷輸送物質と結着樹脂との混合割合は２：１〜１：２程度である。形成した電荷輸送層（図１の５）の膜厚１〜４０μｍであることが好ましく、特には５〜３０μｍであることが好ましい。
【００１８】
光導電層には前記化合物以外にも機械的特性の改良や耐久性向上のために添加剤を用いることができる。このような添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定化剤、架橋剤、潤滑剤、導電性制御剤等が用いられる。
【００１９】
図２に本発明の画像形成装置の例であるカラー複写機の概略構成を示す。
【００２０】
図において２０１はイメージスキャナ部であり、原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う部分である。また、２０２はプリンタ部であり、イメージスキャナ２０１に読み取られた原稿画像に対応した画像を用紙にフルカラーでプリント出力する部分である。
【００２１】
イメージスキャナ部２０１において、２００は原稿厚板であり、原稿台ガラス２０３上の原稿２０４は赤外カットフィルター２０８を通ったハロゲンランプ２２０５の光で照射され、原稿２０４からの反射光はミラー２０６、２０７に導かれ、レンズ２０９により３本のＣＣＤラインセンサ（ＣＣＤ）２１０上に像を結び、フルカラー情報レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）成分として信号処理部２１１に送られる。なお、２０５、２０６は速度ｖで、２０７は１／２ｖでラインセンサの電気的走査方向（以下、主走査方向）に対して垂直方向（以下、副走査方向）に機械的に動くことにより、原稿全面を走査する。
【００２２】
信号処理部２１１では読み取られた信号を電気的に処理し、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の各成分に分解し、プリンタ部２００に送られ、計４回の原稿走査により一回のプリントアウトが完成する。イメージスキャナ部２０１より送られてくるＭ，Ｃ，Ｙ，ＢＫの画像信号は、レーザドライバ２１２に送られる。レーザドライバ２１２は画像信号に応じ、半導体レーザ２１３を変調駆動する。レーザ光はポリゴンミラー２１４、ｆ−θレンズ２１５、ミラー２１６を介し、感光体ドラム２１７上を走査する。
【００２３】
２１８は回転現像機であり、マゼンタ現像器２１９、シアン現像器２２０、イエロー現像器２２１、ブラック現像器２２２より構成され、４つの現像器が交互に感光体ドラムに接し、感光体ドラム２１７上に形成されたＭ，Ｃ，Ｙ，ＢＫの静電潜像を対応するトナーで現像する。
【００２４】
２２３は転写ドラムで、用紙カセット２２４または２２５より給紙された用紙をこの転写ドラム２２３に巻付け、感光体ドラム２１７上に現像されたトナー像を用紙に転写する。
【００２５】
このようにしてＭ，Ｃ，Ｙ，ＢＫの４色が順次転写された後に、用紙は定着ユニット２２６を通過して定着後、排紙される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって本発明を説明する。
【００２７】
（実施例１）
アルミニウム板上に、アルコール可溶性共重合ナイロン（商品名：アミランＣＭ−８０００、東レ（株）製）５部（重量部、以下同様）をメタノール９５部に溶解させ、メチレンブルー０．０１部を加えた溶液を、マイヤーバーで塗布し、８０℃で１０分間乾燥して、膜厚が０．５μｍの中間層を形成した。
【００２８】
次に、電荷発生層用分散液としてＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の９．０°、１４．２°、２３．９°及び２７．９°に強いピークを有するオキシチタニルフタロシアニン顔料５部をシクロヘキサノン９５部にポリビニルベンザール（ベンザール化度７５％以上）２部を溶解した液に加え、サンドミルで２時間分散した。この分散液を先に形成した中間層の上に乾燥後の膜厚が０．１μｍとなるようにマイヤーバーで塗布し乾燥して電荷発生層を形成した。
【００２９】
次いで下記構造式で表されるトリフェニルアミン化合物８部とポリカーボネート樹脂（商品名：Ｚ−２００、三菱瓦斯化学（株）製）１０部をクロロベンゼンに溶解した溶液を塗布し１２０℃で１時間乾燥することによって膜厚１５μｍの電荷輸送層を形成して試料１とした。
【外１】

【００３０】
（実施例２）
実施例１において、中間層溶液を作成する際に加える色素の添加量を０．００３部としたことを除いては、実施例１と同様にして感光体を作成し、試料２とした。
【００３１】
（実施例３）
実施例１において、中間層溶液を作成する際に加える色素をＤＯＴＣとした以外は、実施例１と同様にして感光体を作成し、試料３とした。
【００３２】
（実施例４）
実施例３において、中間層溶液を作成する際に加える色素の添加量を０．００３部としたことを除いては、実施例１と同様にして感光体を作成し、試料４とした。
【００３３】
（比較例１）
実施例１において、中間層溶液を作成する際に色素を加えないことを除いては、実施例１と同様にして感光体を作成し、比較試料１とした。
【００３４】
上記のように作成した試料を静電複写紙試験装置（商品名：ＥＰＡ−８２００、川口電気（株）製）を用いてコロナ放電で−６００Ｖに帯電し、ハロゲンランプに干渉フィルターを通した６８０ｎｍの単色光を露光光源として表面電位を測定した。感度Ｅ１／２（−３００Ｖまで帯電電位が減少するために必要な露光量）を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１から、支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けたことにより感度の調整が可能であることが分かる。
【００３７】
（実施例５）
引き抜き加工により得られた外径８０ｍｍのアルミニウムシリンダー上に、フェノール樹脂（商品名：プライオーフェン、大日本インキ化学工業（株）製）１６７部をメチルセロソルブ１００部に溶解したものへ導電性硫酸バリウム超微粒子（１次粒径５０ｎｍ）２００部及び平均粒径２μｍのシリコーン樹脂粒子３部を分散したものを浸せきコーティング法により塗工し、乾燥後の膜厚が１５μｍの導電層を形成した。
【００３８】
上記導電層上にアルコール可溶性共重合ナイロン（商品名：アミランＣＭ−８０００、東レ（株）製）５部（重量部、以下同様）をメタノール９５部に溶解させ、メチレンブルー０．０１部を加えた溶液を浸せきコーティング法により塗工した。８０℃で１０分間乾燥して、膜厚が０．５μｍの中間層を形成した。
【００３９】
次に、電荷発生層用分散液としてＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の９．０°、１４．２°、２３．９°及び２７．９°に強いピークを有するオキシチタニルフタロシアニン顔料５部をシクロヘキサノン９５部にポリビニルベンザール（ベンザール化度７５％以上）２部を溶解した液に加え、サンドミルで２時間分散した。
【００４０】
この分散液を先に形成した下引き層の上に乾燥後の膜厚が０．１μｍとなるように浸せきコーティング法で塗工した。
【００４１】
次いで実施例４で用いたトリフェニルアミン化合物８部とポリカーボネート樹脂（商品名：Ｚ−２００、三菱瓦斯化学（株）製）１０部をクロロベンゼンに溶解した溶液を塗布し１２０℃で１時間乾燥することによって膜厚１５μｍの電荷輸送層を形成して試料５とした。
【００４２】
（比較例２）
実施例５において、中間層溶液を作成する際に色素を加えないことを除いては、実施例５と同様にして感光体を作成し、比較試料２とした。
【００４３】
試料５及び比較試料２をキャノン製デジタルフルカラー複写機ＣＬＣ−５００の改造機（像露光光（１／ｅ２）を副走査方向で６３．５μｍ、主走査方向で２０μｍの照射スポット径となるように改造）に装着し、初期帯電−６００Ｖに設定してハーフトーン画像評価をおこなった。
【００４４】
その結果、試料５においては、比較試料２よりも、画像ムラの少ないハーフトーン画像が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画像の不均一性を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる感光体の層構成の例を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１　支持体
２　導電層
３　下引き層
４　電荷発生層
５　電荷輸送層
６　保護層

Claims (7)

1. 支持体上に感光層を有する電子写真感光体において、該電子写真感光体の支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けたことを特徴とする電子写真感光体。
2. 前記中間層中に露光光を吸収する色素を含有することを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
3. 感光層が電荷輸送層と電荷発生層の少なくとも２層からなる請求項１乃至２のいずれかに記載の電子写真感光体。
4. 請求項３記載の電子写真感光体において、該電荷発生層がオキシチタニウムフタロシアニンを含有する請求項３記載の電子写真感光体。
5. 前記オキシチタニウムフタロシアニンがＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）において、９．０°、１４．２°、２３．９°及び２７．１°に特徴的なピークを有する結晶形である請求項４記載の電子写真感光体。
6. 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る少なくともひとつの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該電子写真感光体が支持体上に感光層を有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 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画像形成装置において、該電子写真感光体が支持体上に感光層を有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の支持体と感光層との間に露光光を吸収する中間層を設けたことを特徴とする画像形成装置。

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