JP2006030865A - 電子写真感光体とこれを備えるプロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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電子写真装置に関し、詳しくは画像の高解像度化が可能な短波長の半導体レーザーに適した電子写真感光体、該電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
現在、レーザープリンター等に代表されるレーザーを光源として使用している電子写真装置において使用されているレーザーは、800nm付近或は680nm付近に発振波長を有する半導体レーザーが主流である。近年、出力画像の高画質化に対するニーズの高まりから、高解像度化に向けた様々なアプローチがなされている。レーザーの波長もこの高解像度化に深く関わっており、レーザーの発振波長が短くなるほど、レーザーのスポット径を細くすることが可能となり、高解像度の潜像形成が可能となる(例えば、特許文献1参照)。
レーザー発振波長の短波長化には、幾つかの手法が挙げられる。
1つは、非線形光学材料を利用し、第2高調波発生(SHG)を用いてレーザー光の波長を2分の1にするものである(例えば、特許文献2〜4参照)。この系は、一次光源として、既に技術が確立し高出力可能なGaAs系レーザーやYAGレーザーを使用することができるため、長寿命化や大出力化が可能である。
もう1つは、ワイドギャップ半導体を用いるもので、SHG利用のデバイスと比べ、装置の小型化が可能である。ZnSe系半導体(例えば、特許文献5及び6参照)や、GaN系半導体(例えば、特許文献7及び8参照)を用いたレーザーが、その発光効率の高さから、以前から多くの研究の対象となっている。
しかし、これらの半導体レーザーは、素子構造、結晶成長条件、電極等の最適化が難しく、結晶中の欠陥等により、実用化に必須である室温での長時間発振が困難である。
これに対し、基盤等の技術革新が進み、1997年10月には日亜化学工業(株)から、GaN系 半導体を用いたレーザーで1150時間連続発振(50℃条件)が報告される等、実用化が目前に迫っている状態である。
一方、従来のレーザーを用いた電子写真装置に使用される電子写真感光体では、700〜800nm付近の波長域に大きな吸収帯を持ち実用的な感度特性を発現する材料が用いられてきた。具体的には無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン及びチタニルフタロシアニン等の金属フタロシアニン及び一部のアゾ顔料等である。
しかし、従来のこうした長波長レーザー用の電荷発生材料は、380〜450nm付近には十分な吸収帯が無かったり、有っても波長依存性が強く安定して十分な感度を得ることが難しい等の問題がある。
380〜500nmのレーザーに適した電子写真感光体として、α型チタニルフタロシアニンを用いた単層乃至は電荷発生層を最表面層とした積層電子写真感光体が開示されているが(特許文献9参照)、本発明者等の検討によれば、この材料を用いた場合、感度が悪い上に、特に400nm付近の光に対するメモリーが非常に大きいため、繰り返し使用した際の電子写真感光体の電位変動が大きいという問題があることが分かった。
又、アゾ顔料を使用している例もあるが(例えば、特許文献10参照)、更なる高感度化が望まれている。
本発明の目的は、380〜450nmの波長域でも高い感度特性を有する電子写真感光体を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、上記電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することにある。
本発明者等は、鋭意検討した結果、380〜450nmの範囲に発信波長を有する露光光源を用いた場合でも、特定の化合物を電荷発生材料として電子写真感光体の感光層に含有させることで、高い感度特性を持たせることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
前記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、導電性支持体及び該導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体において、
感光層が下記一般式(I)で示される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
感光層が下記一般式(I)で示される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、380〜450nmの範囲に発信波長を有する半導体レーザー光を露光光源として有する電子写真装置に用いられることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、プロセスカートリッジを、請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段から成る群より選ばれる少なくとも1つの手段を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であるものとしたことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、プロセスカートリッジを、請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段から成る群より選ばれる少なくとも1つの手段を一体に支持し、380〜450nmの範囲に発信波長を有する半導体レーザー光を露光光源として有する電子写真装置本体に着脱自在であるものとしたことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、電子写真装置を、請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、像露光手段、現像手段及び転写手段を有するものとしたことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、電子写真装置を、請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、380〜450nmの範囲に発信波長を有する半導体レーザー光を露光光源として有する像露光手段、現像手段及び転写手段を有するものとしたことを特徴とする。
本発明によれば、380〜450nmの波長域でも高い感度特性を有する電子写真感光体を得ることができる。
又、上記電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を得ることができる。
前記一般式(II)又は(III )中のBとしては、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ピレン及びビフェニル等の芳香族炭化水素環の2価の環原子である水素を任意に2つ除去した2価の芳香族炭化水素環基;フラン、チオフェン、ピリジン、イソキノリン及びカルバゾール等の複素環の環原子である水素を任意に2つ除去した2価の複素環基が挙げられる。
前記B及び前記一般式(IV)中のArで表されるフェニルの置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基等のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基及びトリフルオロメチルオキシ等のアルコキシ基;メチルアミノ基、ジメチルアミノ基及びジエチルアミノ基等のアルキルアミノ基;フェニルアミノ基及びジフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシ基;ニトロ基;シアノ基;アセチル基;ベンゾイル基;トリフルオロメチル等のハロメチル基等が挙げられる。
以下に本発明の電子写真感光体に使用される、一般式(I)で示される化合物の例として、下記式(1)〜(18)で示される化合物(以下、
それぞれ「化合物(1)〜(18)と言う」を表1に挙げる。しかし、本発明がこれらに限定されるものではない。
それぞれ「化合物(1)〜(18)と言う」を表1に挙げる。しかし、本発明がこれらに限定されるものではない。
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に上記化合物含有した感光層が形成されている。前記感光層は、電荷発生層、電荷輸送層をこの順に積層した構成、電荷発生材料と電荷輸送材料をバインダー樹脂中に分散した単層型感光層より構成されるものの何れの構成を採ることも可能である。中でも、電荷発生層、電荷輸送層をこの順に積層した積層型感光層の構成が電子写真特性的に好ましい。
本発明の電子写真感光体の導電性支持体は、導電性を有するものであれば何れのものでも良い。
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、バナジウム、モリブデン、クロム、チタン、ニッケル、インジウム、金及び白金等の金属から成る導電性支持体が挙げられる。その他には、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム、酸化スズ又は酸化インジウム−酸化スズ合金等の皮膜が真空蒸着法によって形成されたプラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂及びポリフッ化エチレン等)から成る導電性支持体;導電性粒子(例えば、アルミニウム粒子、酸化チタン粒子、酸化スズ粒子、酸化亜鉛粒子、カーボンブラック粒子及び銀粒子等)を適当なバインダー樹脂と共にプラスチック又は前記金属の上に被覆した導電性支持体;導電性粒子をプラスチックや紙に含浸させた支持体や導電性ポリマーを含むプラスチック等からなる支持体;等が挙げられる。
導電性支持体の形状としては円筒状又はフィルム状等が挙げられる。特に、円筒状のアルミニウムが機械強度、電子写真特性及びコストの点で優れていることから好ましい。円筒状のアルミニウムは、粗管のまま導電性支持体として用いても良いが、ホーニング等の物理処理、陽極酸化処理又は酸等を用いた化学処理を施したものを用いても良い。
導電性支持体と感光層の間にはバリヤー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることもできる。下引き層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、カゼイン、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、共重合ナイロン及びN−アルコキシメチル化ナイロン等)、ポリウレタン、にかわ、酸化アルミニウム及びゼラチン等が挙げられる。その膜厚は0.1〜10μmが好ましく、特には0.3〜3μmが好ましい。下引き層はこれらの材料をそれぞれ適した溶剤に溶解して得た下引き層用塗布液を導電性支持体上に塗布し、乾燥することによって形成される。
単層型の感光層を形成する場合、電荷発生材料として前記一般式(I)で示される化合物と電荷輸送材料を過当なバインダー樹脂溶液中に混合して塗布液を得、該塗布液を導電性支持体(又は下引き層)上に塗布し乾燥させて単層型感光層を得る。
積層型感光層を形成する場合、電荷発生層として、前記一般式(I)で示される化合物を適当なバインダー樹脂と共に溶液に分散させ、この分散液を導電性支持体(又は下引き層)上に塗布しそれを乾燥させて形成する方法が挙げられる。
前記一般式(I)で示される化合物を電荷発生材料として用いる場合、その目的に応じて他の電荷発生材料と混合して用いることもできる。他の電荷発生材料としては、通常、電荷発生材料として用いられるものが挙げられ、具体的には、無金属フタロシアニン、チタニルフタロシアニン及びガルウムフタロシアニン等のフタロシアニン化合物;ジスアゾ及びトリスアゾ等のアゾ化合物;ペリレン化合物;多環キノン化合物;シアニン化合物等が用いられる。この場合、前記一般式(I)で示される化合物の割合は、電荷発生材料全体の50質量%以上となることが好ましい。
単層感光層の場合、電荷発生材料(前記一般式(I)で示される化合物及び必要により他の電荷発生材料の合計)の含有量は、感光層全体の3〜30質量%が好ましい。積層型感光層の場合、電荷発生材料の含有量は、電荷発生層全体の20〜90質量%が好ましく、更には50〜80質量%が好ましい。
積層型感光層の電荷輸送層は、主として電荷輸送材料とバインダー樹脂とを溶剤中に溶解させた塗布液を電荷発生層上に塗布し乾燥させて形成する。本発明に用いられる電荷輸送材料としては、一般的に電荷輸送材料として用いられる各種のトリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、チアゾール系化合物及びトリアリルメタン系化合物等が挙げられる。
単層型感光層の場合、電荷輸送材料の含有量は、感光層全体の30〜70質量%が好ましい。積層型感光層の場合、電荷輸送材料の含有量は、電荷輸送層全体の20〜80質量%が好ましく、更には30〜70質量%が好ましい。
単層型感光層の場合、膜厚は5〜40μmが好ましく、特に10〜30μmが好ましい。又、積層型感光層の場合、電荷発生層の膜厚は0.01〜10μmが好ましく、特に0.1〜3μmが好ましく、電荷輸送層の膜厚は5〜40μmが好ましく、特に10〜30μmの範囲が好ましい。
単層型感光層、積層型感光層の電荷発生層及び電荷輸送層の各層に用いるバインダー樹脂としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリビニルカルバゾール、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、メラミン樹脂、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリサルホン、ポリアリレート、塩化ビニリデン、アクリロニトリル共重合体及びポリビニルベンザール等の樹脂が挙げられる。
又、各層に用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、 ジメトキシメタン、1, 4−ジオキサン及び1, 2−ジメトキシエタン等のエーテル系溶剤;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン及びペンタノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル系溶剤;トルエン、キシレン及びクロロベンゼン等の芳香族系溶剤;メタノール、プロパノール及びブタノール等のアルコール系溶剤;クロロホルム、
塩化メチレン及びジクロロエタン等のハロゲン系溶剤等が挙げられる。
塩化メチレン及びジクロロエタン等のハロゲン系溶剤等が挙げられる。
感光層の塗布方法としては、ディッピング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法及びビームコーティング法等の塗布方法を挙げることができる。
感光層上には、必要に応じて保護的な層(以下「保護層」とも言う)を更に設けても良い。保護層は、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリカーボネート(ポリカーボネートZや変性ポリカーボネート等)ポリアミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリウレタン、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリル酸コポリマー及びスチレン−アクリロニトリルコポリマー等の樹脂を適当な有機溶剤を用いて溶解して塗布液を得、該塗布液を感光層の上に塗布し、乾燥して形成させる。
保護層の膜厚は、0.05〜20μmが好ましい。又、保護層中に導電性粒子や紫外線吸収剤及び耐磨耗性改良剤等を含ませても良い。導電性粒子としては、例えば、酸化錫粒子等の金属酸化物が好ましく用いられる。耐磨耗性改良剤としてはフッ素系樹脂微粉末、アルミナ、シリカ等が好ましく用いられる。
次に、本発明の電子写真感光体を用いた電子写真装置について説明する。
本発明の電子写真装置の1つの実施の形態を図1に示す。
図1において、1は本発明のドラム型の電子写真感光体であり、軸1aを中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動する。該電子写真感光体1は、その回転過程で帯電手段2によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで露光部3にて不図示の露光手段により露光光L(レーザービーム走査露光等)を受ける。これにより電子写真感光体周面に露光像に対応した静電潜像が順次形成されていく。その静電潜像は、次いで現像手段4でトナー像として現像され、そのトナー現像像がコロナ転写手段5により不図示の給紙部から電子写真感光体1と転写手段5との間に電子写真感光体1の回転と同期取りされて給送された転写材9の面に順次転写されていく。像転写を受けた転写材9は、電子写真感光体面から分離されて像定着手段8へ導入されて像定着を受けて複写物(コピー)として電子写真装置の機外へプリントアウトされる。像転写後の電子写真感光体1の表面は、クリーニング手段6にて転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、前露光手段7により除電処理がされて、繰り返して像形成に使用される。
又、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段から成る群より選択された少なくとも1つの手段を感光体と一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在としたプロセスカートリッジも本発明の範囲内である。本発明のプロセスカートリッジの1つの実施の形態を図2に示す。
図2に示すプロセスカートリッジは、電子写真感光体1、帯電手段2及び現像手段4を容器20に納めてプロセスカートリッジとし、このプロセスカートリッジは、レール等の案内手段12により電子写真装置本体に対して着脱自在に構成されている。クリーニング手段6は、容器20内に配置しても配置しなくても良い。
本発明のプロセスカートリッジ及び電子写真装置の別の実施の形態を図3に示す。
図3に示すように、本発明のプロセスカートリッジ及び電子写真装置は、帯電手段として直接帯電部材10を用い、電圧印加された直接帯電部材10を電子写真感光体1に接触させることにより電子写真感光体1の帯電を行っても良い(この帯電方法を、以下直接帯電と言う)。図3に示す本発明の装置では、電子写真感光体1上のトナー像も直接帯電部材23で転写材9に転写される。即ち、電圧印加された直接帯電部材23を転写材9に接触させることにより電子写真感光体1上のトナー像を転写材9に転写させる。
更に、本発明の電子写真装置は、図4に示すように、少なくとも電子写真感光体1及び直接帯電部材10を第1の容器21に納めて第1のプロセスカートリッジとし、少なくとも現像手段4を第2の容器22に納めて第2のプロセスカートリッジとを有し、これらプロセスカートリッジが電子写真装置本体に対して着脱自在に構成されている形態であっても良い。又、図4における第1のプロセスカートリッジ(少なくとも電子写真感光体1及び直接帯電部材10を第1の容器21に納めた形態)は、本発明のプロセスカートリッジの1つの形態である。第1のプロセスカートリッジは、クリーニング手段6を容器21内に配置しても配置しなくても良い。
露光光Lは、電子写真装置を複写機やプリンターとして使用する場合には、原稿からの反射光や透過光を用いる、或は原稿を読み取り信号化に従って、この信号により短波長域、特に380〜450nmの半導体レーザーの走査を行うことにより行われる。
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、これにより本発明が実施例に限定されるものではない。尚、以下の例中における「部」は「質量部」を示す。
(合成例1)化合物(1)の合成
ビーカーに水100部、濃塩酸17部と4, 4’−ジアミノベンゾフェノン5部を入れ、0℃まで冷却した溶液に、亜硝酸ソーダ3. 4部を水9部に溶かした液を液温を0〜5℃に保ちながらゆっくり10分間かけて滴下した。15分間攪拌した後カーボンろ過し、この溶液の中にホウフッ化ナトリウム18部を水45部に溶解した液を攪拌下に滴下した。析出したホウフッ化塩をろ過し、冷水で洗浄した後、アセトニトリルで洗浄し、室温で減圧乾燥し黄色粉末のホウフッ化塩を7. 1部得た。
ビーカーに水100部、濃塩酸17部と4, 4’−ジアミノベンゾフェノン5部を入れ、0℃まで冷却した溶液に、亜硝酸ソーダ3. 4部を水9部に溶かした液を液温を0〜5℃に保ちながらゆっくり10分間かけて滴下した。15分間攪拌した後カーボンろ過し、この溶液の中にホウフッ化ナトリウム18部を水45部に溶解した液を攪拌下に滴下した。析出したホウフッ化塩をろ過し、冷水で洗浄した後、アセトニトリルで洗浄し、室温で減圧乾燥し黄色粉末のホウフッ化塩を7. 1部得た。
次に、ビーカーに下記式:
得られた黄色顔料の質量分析により、非対称カプラーの化合物(1)の分子量であるm/z=894が検出された。又、同じカプラーが左右にカップリングして生成した対称カプラーの分子量であるm/z=981とm/z=806も検出されており、混入量は不明であるが混合物として得られた。
質量分析はメーカー:BRUKER、形式:REFLEXIII −TOF、測定モード:NEGAモードで測定を行った。
(実施例1)
アルミニウム支持体上にメトキシメチル化ナイロン(平均分子量32000)5部とアルコール可溶性共重合ナイロン(平均分子量29000)10部をメタノール95部に溶解した液をマイヤーバーで塗布し、乾燥後の膜厚0.4μmの下引き層を形成した。
(実施例1)
アルミニウム支持体上にメトキシメチル化ナイロン(平均分子量32000)5部とアルコール可溶性共重合ナイロン(平均分子量29000)10部をメタノール95部に溶解した液をマイヤーバーで塗布し、乾燥後の膜厚0.4μmの下引き層を形成した。
次に、合成例1で得た化合物(1)2部をテトラヒドロフラン43部中に、直径0. 8±0. 3mmφのガラスビーズ75部と共にペイントシェーカーで20時間撹拌して分散させ、これにポリビニルベンザール樹脂(ベンザール化度77mol%)1 部をテトラヒドロフラン10部に溶かした液を加え、更にペイントシェーカーで2時間撹拌して分散させ、これにテトラヒドロフラン40部とシクロヘキサノン40部を加えて希釈した。この分散液を電荷発生用塗布液として、下引き層の上に乾燥後の膜厚が0.2μmとなるようにマイヤーバーで塗布し、電荷発生層を形成した。
次いで、下記式で示されるトリフェニルアミン化合物 9. 5部
(実施例2〜8)
電荷発生層の電荷発生材料として表2に示す化合物を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例2〜8の電子写真感光体を作製した。尚、実施例2〜8で用いた化合物(2)、
(5)、(7)、(11)、(13)、(15)、(17)は、上述で例示した化合物(2)、 (5)、(7)、(11)、(13)、(15)、(17)と対応したものである。
<比較例1>
電荷発生層の電荷発生材料として下記式で示される特開昭57−176055号公報に記載の比較化合物(A)を用いた以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
電荷発生層の電荷発生材料として下記式で示される特開昭57−176055号公報に記載の比較化合物(A)を用いた以外は、実施例1と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した電子写真感光体についてその電子写真特性を10cm2の導電性ガラスを用いて光放電特性を測定することによって評価した。光源としてハロゲンランプを波長403nmの干渉フィルターで単色化したものを用いた。尚、試料である電子写真感光体への初期表面電位は−700Vになるように調整されている。このとき表面電位が半分に減衰するのに必要な露光量E1/2を測定した。この結果を表2に示す。
1 電子写真感光体
1a 軸
2 帯電手段
3 露光部
4 現像手段
5 コロナ転写手段
6 クリーリング手段
7 前露光手段
8 定着手段
9 転写材
10 直接帯電部材
12 案内手段
20,21,22 容器
23 直接帯電部材
L レーザー光
1a 軸
2 帯電手段
3 露光部
4 現像手段
5 コロナ転写手段
6 クリーリング手段
7 前露光手段
8 定着手段
9 転写材
10 直接帯電部材
12 案内手段
20,21,22 容器
23 直接帯電部材
L レーザー光
Claims (6)
- 380〜450nmの範囲に発信波長を有する半導体レーザー光を露光光源として有する電子写真装置に用いられることを特徴とする請求項1記載の電子写真感光体。
- 請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段から成る群より選ばれる少なくとも1つの手段を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段から成る群より選ばれる少なくとも1つの手段を一体に支持し、380〜450nmの範囲に発信波長を有する半導体レーザー光を露光光源として有する電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、像露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする電子写真装置。
- 請求項1記載の電子写真感光体、帯電手段、380〜450nmの範囲に発信波長を有する半導体レーザー光を露光光源として有する像露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする電子写真装置。
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JP2008039899A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Canon Inc | 電子写真感光体、並びにそれを用いた電子写真装置及びプロセスカートリッジ |
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JP2008039899A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Canon Inc | 電子写真感光体、並びにそれを用いた電子写真装置及びプロセスカートリッジ |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071002 |