JP2740313B2 - 電子写真装置及び電子写真方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子写真装置及び方法に関し、詳しくはデジ
タル露光方式であり、かつ耐久性・耐湿性に優れた有機
感光体を用いた電子写真装置及び方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 光導電性物質よりなる感光体に暗所で均一な表面電荷
を与えた後に画像露光してその表面に静電潜像を形成さ
せ、この静電潜像をトナーにより現像して画像を得ると
いう電子写真法は広く知られている。

このような電子写真法において使用される電子写真感
光体においては、これまでにセレン、硫化カドミウム、
硫化亜鉛などの無機光電導体を感光成分として利用した
電子写真感光体が公知である。

一方、特定の有機化合物が光導電性を示すことが発見
されてきた。たとえばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、
ポリビニルアントラセンなどの有機光導電性ポリマー、
カルバゾール、アントラセン、ビラゾリン類、オキサジ
アゾール類、ヒドラゾン類、ポリアリールアルカン類な
どの低分子の有機光導電体のほか、フタロシアニン顔
料、アゾ顔料、シアニン染料、多環キノン顔料、ベリレ
ン系顔料、インジゴ染料、チオインジゴ染料あるいはス
クエアリック酸メチン染料などの有機顔料及び染料が知
られている。

特に光導電性を有する有機顔料や染料は無機材料に比
べて合成が容易で、しかも適当な波長域に光導電性が示
す化合物を選択できるバリエーションが拡大されたこと
などから、数多く提案がされている。例えば米国特許第
4123270号明細書、同第4251613号、同第4251614号、同
第4256821号、同第4260672号、同第4268596号、同第427
8747号、同第4293628号などに開示されているように、
電荷発生層と電荷輸送層に機能分離した感光層における
電荷発生物質として光導電性を示すジスアゾ顔料を用い
た電子写真感光体などが知られている。

この様な有機光導電体を用いた電子写真感光体はバイ
ンダーを適当に選択することによって塗工生産できるた
め、極めて高い生産性を有し、安価な感光体を提供で
き、しかも有機顔料や染料の選択によって感光波長域を
自在にコントロールできる等の利点を有している。

この様な電子写真感光体には、適用される電子写真プ
ロセスに応じた所定の感度、電気特性及び光学特性を備
えていることが要求される。

更に、繰り返し使用される為の感光体の表面層にはコ
ロナ帯電、トナー現像、紙への転写及びクリーニング処
理などの電気的又は機械的外力が直接に加えられるた
め、それに対する耐久性も要求される。

具体的には、摺擦による表面の摩耗やキズの発生、ト
ナー現像及びクリーニングの繰り返しによる表面層への
トナー付着及び転写紙の紙粉等の付着などに対して高耐
久性であることが必要である。すなわち、機械的耐久性
が低い場合には、多数回にわたって良好な画像を安定的
に形成させることが困難であることから、現像プロセス
において静電潜像にトナーが付着しにくくなる。その結
果として、画像が一部分欠ける“白抜け”と呼ばれる現
像が起こり易くなる。

感光層の表面に紙粉などの異物が付着した場合には、
これらの異物の吸湿性が災して感光体の表面抵抗が低下
し、転写紙の搬送方法に沿って画像が流れる現象が生ず
る場合がある。

上記のような表面層に要求される特性を満たすには、
種々の方法が検討されているが、アナログ露光の場合に
は、例えばポリテトラフルオロエチレン粉体を表面層中
に分散させるという手段は効果的である。

しかし、デジタル露光の場合には、アナログ露光の場
合よりも記録密度が高いことから、本来的に画像の流れ
が起きやすい。特に解像度を上げる為にデジタル露光の
スポット径を小さくすると、凝集傾向の大きな従来のポ
リテトラフルオロエチレン粉末の分散のみでは紙粉など
の付着物による画像流れの発生を防ぐことが完全には出
来ないのが現状であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前述の要求に応える電子写真装置及び方法を
提供しようとするものである。

即ち、本発明の目的は、解像度の高いデジタル露光方
式の電子写真装置及び方法において、画像流れなどの現
像をほとんど起こさずに画像を形成し、しかも多数回に
わたり画像形成プロセスを繰り返し行なっても安定な画
像を形成することのできる電子写真装置及び方法を提供
することにある。

本発明の別の目的は、摺擦による感光体表面の摩耗や
キズの発生などに対して高い耐久性を有する電子写真装
置及び方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は、デジタル露光方式の電子写真装置に
おいて、 露光部のスボット径が80μｍ以下であり、 ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロ
エチレン及びポリフルオロエチレンからなる群より選ば
れる有機樹脂であり、数平均粒径が0.1μｍ以上10μｍ
以下の範囲である滑剤を５〜40重量％含有する感光層を
表面層として有する電子写真感光体を有することを特徴
とする電子写真装置である。

また、本発明は、デジタル露光方式の電子写真方法に
おいて、 露光部のスポット径を80μｍ以下にし、 ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロ
エチレン及びポリフルオロエチレンからなる群より選ば
れる有機樹脂であり、数平均粒径が0.1μｍ以上10μｍ
以下である滑剤を５〜40重量％含有する感光層を表面層
として有する電子写真感光体を用いることを特徴とする
電子写真方法である。

本発明における有機感光体の表面層は数平均粒径0.1
〜10μｍの滑剤を含有しているので、感光体表面の機械
的耐久性が十分となり、摺擦による表面に摩耗やキズの
発生及びポチの発生を抑えることができる。

有機感光体の表面層のポリテトラフルオロエチレン
（以下「PTFE」と略称することがある）の数平均粒径が
0.1μｍ未満であると、感光体表面の機械的耐久性が十
分でなく、感光体表面に摩耗やキズを発生し易い。ま
た、PTFEの数平均粒径が10μｍよりも大きいと、帯電時
に絶縁破壊を起こし易く、その結果としてピンホールを
形成して画像にポチが発生する。

本発明では、均一な有機樹脂分散によって表面層の臨
界表面張力を低下させ、その結果としてクリーニング性
の向上及び機械的強度の増加等を実現できる。また、表
面層の撥水性及び離型性をも向上させるから、高湿下で
の表面劣化をも効果的に防止できる。

滑剤である粒子がバインダー樹脂層中に均一に分散し
ていると、初期には感光体表面に滑剤が露出していない
場合がある。その場合には、必要に応じて感光体表面を
研磨紙等で磨いて滑剤を表面に露出させる処置を講ずれ
ば良い。

このように本発明の有機感光体では、感光体表面の機
械的耐久性と適切なすべり性とに加えて良好な現像性が
得られることから、高温高湿下においても多数回にわた
り良質の画像を安定して形成させることができる。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明はデジタル露光部のスポット径が80μｍ以下で
あり、かつ使用する有機感光体が有機樹脂である滑剤を
含有することを特徴とする。更に、有機感光層に含有さ
れるバインダー樹脂として、テーバー摩耗量が10mg以上
40mg以下のものを用いることを特徴とする。

表面層に分散される滑剤としては、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リトリフルオロエチレンの有機樹脂を用いる。この微粒
子の数平均粒径は通常0.1μｍ以上10μｍ以下の範囲内
である。

滑剤の含有量は５〜40重量％であり、特に５〜10重量
％が好ましい。含有率が５重量％未満では滑剤分散によ
る表面層改質効果が十分でなく、一方40重量％を越える
と感光体の光透過性を低下させ過ぎる外、キャリアの移
動性をも低下させる。

表面層を形成する為のバインダー樹脂は光透過性及び
成膜性のある高分子であればよいが、更に、単独でもあ
る程度の硬さを有すること、キャリア輸送を妨害しない
などの要請から、ポリメタクリル酸エステル、ポリカー
ボネート、スチレン−メタクリル酸コポリマー、ポリエ
ステル、ポリスルホンなどが好ましい。

以上のバインダー樹脂を含有する有機感光層中に有機
樹脂である滑剤を添加すると、感光体表面の臨界表面張
力を低下させることによって、この感光体を用いた際の
画質を高品質に保持できる。

しかし、有機感光層に含有されるバインダー樹脂が著
しく強靱であり過ぎると、バインダー樹脂が削られない
ことから、有機感光層中の滑剤のみが削り取られる結果
を招く。その結果、感光体表面の臨界表面張力の増大を
来し、延てはこの感光体を用いて際の画質低下を生ず
る。

本発明は有機感光層に含有されるバインダー樹脂とし
て、そのテーバー摩耗量が10mg以上40mg以下の樹脂を用
いることにより、感光体表面に常に滑剤を存在させるこ
とに成功した。その結果として、感光体の臨界表面張力
を低く保つことができ、高画質を保持させることに成功
したものである。

バインダー樹脂のテーバー摩耗量の測定はバインダー
樹脂のみを膜厚100μｍで塗布した塗膜を形成させ、AST
MD 1044に従って1000回回転後の摩耗量［mg］を測定す
ることによって行なう。

また、感光体表面の臨界表面張力の測定は以下の方法
で行う。表面張力の異なる数種の液体を測定対象である
感光体表面層上に滴下して、その接触角θを測定する。
得られた接触角θの余弦と既知の液体の表面張力γ_Lを
第１図に示すようにプロットして形成される線から、co
sθ＝１となる際の表面張力γ_Lを測定対象である感光体
表面の臨界表面張力γ_Cとする。

デジタル露光部のスポット径とは、デジタル露光部の
強度分布を示した時に最大強度13.5％になる露光強度の
巾を測定する。

照射形状が円形でない場合には、巾の最短部分を測定
する。

デジタル露光では、微細なスポットで露光することか
ら、現像する際に感光体の表面状態の影響をアナログ露
光の場合よりも受けやすい。

そこで本発明では、有機感光体層中に滑剤を添加して
感光体表面の臨界表面張力を低く抑えることにより、流
れ等の画質欠陥を防ぐことに成功した。

デジタル露光のスポット径は80μｍ以下に実用的効果
が認められ、好ましくは60μｍ以下である。

デジタル露光のスポット径が80μｍよりも大である場
合には、潜像が粗であるのでアナログ露光と同様に感光
体の表面状態の影響を受けにくいが、解像度を高くでき
ないから。画質を良くすることが至難である。

本発明の電子写真感光体を製造する場合、基体として
は導電性を有するものであれば何れでも良く、アルミニ
ウム、耐食鋼（ステンレス）などの金属もしくは合金又
は導電層を設けたプラスチック、紙などがあげられ、形
状としては円筒状又はフイルム状（シート状）等があげ
られる。

これらの基体の上には、バリヤー機能と下引機能とを
兼備した下引層（接着層）を設けることもできる。下引
層は感光層の接着性改良、塗工性改良、基体の保護、基
体上欠陥の被覆、基体からの電荷注入性改良、感光層の
電気的破壊に対する保護等の為に形成される。

下引層の材料としては、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、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド、ニ
カワ、ゼラチンなどが用いられる。これらは通常、適当
な溶剤に溶解して導電性支持体上に塗布される。その膜
厚は通常、0.2〜２μｍである。

電荷発生物質としては、ピリリウム、チオピリリウム
系染料、フタロシアニン顔料、アントアントロン顔料、
ピラントロン顔料、ジベンズピレン顔料、アゾ顔料、ジ
スアゾ顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、チオイン
ジゴ顔料、キナクリドン系顔料、ピレンキノン顔料、非
対称キノシアニン等のキノシアニン顔料等を用いること
ができる。

電荷輸送物質としては、ピレン類、Ｎ−置換カルバゾ
ール類、Ｎ−置換フェノチアジン類、Ｎ−置換フェノキ
サジン類、ヒドラゾン類、オキサゾール類、オキサジア
ゾール類、置換ピラゾリン類、チアゾール類、ポリアリ
ールアルカン類等を用いることができる。電荷輸送物質
の例を下記に示す： Ｎ−エチルカルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾ
ール、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルヒドラジノカルバゾー
ル、N,N−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９
−エチルカルバゾール； N,N−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１−1
0−エチルフェノキサジン； ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−N,N−ジフェ
ニルヒドラゾン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド
−Ｎ−（α−ナフチル）−Ｎ−フェニルヒドラゾン、ｐ
−ピロリジノベンズアルデヒド−N,N−ジフェニルヒド
ラゾン、1,3,3−トリメチルインドレラン−ω−アルデ
ヒド−N,N−ジフェニルヒドラゾン、ｐ−ジエチルアミ
ノベンズアルデヒド−３−メチルベンズチアゾリノン−
２−ヒドラゾン； 2,5−ビス（ｐ−ジエチルアミノフェニル−1,3,4−オ
キサジアゾール； １−フェニル−３−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）−
５−（ｐ−ジエチルアミノフェニル）ピラゾリン、１−
［キノリル（２）］−３−（ｐ−ジエチルアミノスチリ
ル−５−（ｐ−ジエチルアミノフェニル）ピラゾリン、
１−［ピリジル（２）］−３−（ｐ−ジエチルアミノス
チリル−５−（ｐ−ジエチルアミノフェニル）ピラゾリ
ン、１−［６−メトキシピリジル（２）］−３−（ｐ−
ジエチルアミノスチリル−５−（ｐ−ジエチルアミノフ
ェニル）ピラゾリン、１−［レピジル（２）］−３−
（ｐ−ジエチルアミノスチリル−５−（ｐ−ジエチルア
ミノフェニル）ピラゾリン、１−［ピリジル（２）］−
３−（ｐ−ジエチルアミノスチリル−４−メチル−５−
（ｐ−ジエチルアミノフェニル）ピラゾリン、１−［ピ
リジル（２）］−３−（α−メチル−ｐ−ジエチルアミ
ノスチリル−５−（ｐ−ジエチルアミノフェニル）ピラ
ゾリン、１−フェニル−３−（ｐ−ジエチルアミノスチ
リル−４−メチル−５−（ｐ−ジエチルアミノフェニ
ル）ピラゾリン、１−フェニル−３−（α−ベンジル−
ｐ−ジエチルアミノスチリル）−５−（ｐ−ジエチルア
ミノフェニル）ピラゾリン、スピロピラゾリン； ２−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）−６−ジエチル
アミノベンズオキサゾール、２−（ｐ−ジエチルアミノ
フェニル）−４−ジメチルアミノフェニル）−５−（２
−クロロフェニル）オキサゾール； ２−（ｐ−２−ジエチルアミノスチリル）−６−ジエチ
ルアミノベンゾチアゾール； ビス（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）−フ
ェニルメタン、1,1−ビス（４−N,N−ジエチルアミノ−
２−メチルフェニル）ヘプタン、1,1,2,2−テトラキス
（４−N,N−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）エ
タン。

本発明の感光体の調製方法例を電荷発生層上に電荷輸
送層を積層する機能分離型の場合を例にして説明する。

前記の電荷発生物質を0.3〜10倍量の結着剤（バイン
ダー）樹脂及び溶剤と共に超音波ホモジェナイザー、ボ
ールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライタ
ー、ロールミルなどの手段でよく分散する。この分散液
を前記下引層塗布済の基体上に塗布及び乾燥し、膜厚0.
1〜１μｍ程度の塗膜を形成させる。この例において
は、表面層が電荷輸送層となるので、ここに有機樹脂で
ある滑剤を分散させる。

分散法としては、バインダー樹脂と滑剤粉体を溶剤と
共に超音波ホモジェナイザー、ボールミル、振動ボール
ミル、サンドミル、アトライター、ロールミルなどを用
い、これに電荷輸送材を溶解する。

電荷輸送物質とバインダー樹脂との混合割合は通常2:
1〜1:2程度である。

溶剤としては、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化
水素類、クロルベンゼン、ジクロルメタン、クロロホル
ム、四塩化炭素などの塩素系炭化水素類などが用いられ
る。

この溶液を塗布する際には、例えば浸漬コーティング
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、
カーテンコーティング法などのコーティング法を用いる
ことができ、乾燥は10℃〜200℃、好ましくは20℃〜150
℃の範囲の温度で５分〜５時間、好ましくは10分〜２時
間の時間で、送風乾燥又は静止乾燥で行なうことができ
る。

生成感光層の膜厚は５〜20μｍ程度である。

実施例１ アルミニウムシリンダーにポリアミド樹脂の５％メタ
ノール溶液を浸漬法で塗布し、１μｍ厚の下引層を設け
た。

次に下記構成式 のジスアゾ顔料を10部（重量部以下同様）、ポリビニル
ブチラール樹脂８部及びシクロヘキサノン50部を直径1m
mのカラスビーズ100部を用いたサンドミル装置で20時間
混合分散した。この分散液にメチルエチルケトン70〜12
0（適宜）部分を加えて下引き層上に塗布し、膜厚0.15
μｍの電荷発生層を形成させた。

次に、下記化学式 で表わされるポリカーボネート樹脂10部、ポリテトラフ
ルオロエチレン（PTFE）粉体（数平均粒径５μｍ）５部
をモノクロルベンゼン40部、ジクロルメタン20部と共に
ステンレス製ボールミルで50時間混合分散して得られた
分散液に で示される構造式のヒドラゾン化合物10部を加えて溶解
させた。

この溶液を上記電荷発生層上に塗布し、120℃で１時
間熱風乾燥して18μｍの電荷発生層を形成させた。

この感光体の表面層に含有されるバインダー樹脂のテ
ーバー摩耗量は既述の方法で測定したところ、25mgであ
った。

以上の感光体を用いて−5.5kV、コロナ帯電へスポッ
ト径60μｍのレーザー光による画像露光、乾式トナー現
像、普通紙へのトナー転写、ゴムブレードによるクリー
ニングから成る電子写真プロセスにて通紙10000枚の耐
久性評価を行なった。

その結果、23℃で湿度（RH）55％の環境下では勿論、
30℃で湿度80％の環境下においても通紙10000枚まで画
像流れのない高品位で安定な画像を得ることができた。

実施例２ 実施例１の電荷輸送層のバインダー樹脂及びポリテト
ラフルオロエチレン粉体の平均粒径を変えた他には実施
例１と同様に感光体を作成した。この感光体を用いて実
施例１と同じ方法で電子写真特性の評価を行った。その
結果を第１表に示す。

比較例１及び２ 実施例２の電荷輸送層中のポリテトラフルオロエチレ
ン粉体の数平均粒径を変えた他には実施例２と同様に感
光体を作成した。この感光体を用いて実施例１と同じ方
法で電子写真特性の評価を行った。その結果を第１表に
示す。

実施例３及び４ 実施例１の電荷輸送層中の滑材をポリエチレン9.3％
とし、その数平均粒径及びバインダー樹脂を変えた外に
は、実施例１と同様に感光体を作成した。

この感光体を用いて実施例１と同じ方法で電子写真プ
ロセスのレーザースポット径を75μｍに変えた外には、
実施例１と同様の方法で評価を行なった。その結果を第
１表に示す。

比較例３及び４ 実施例３の電荷輸送層中の滑材の添加量を変えた外に
は実施例３と同様の方法で感光体を作成した。

この感光体を用いて実施例３と同じ方法で電子写真特
性の評価を行なった。その結果を第１表に示す。

実施例５ 実施例１の電荷輸送層中の滑材を数平均粒径８μｍの
ポリプロピレン粉として、それを20％添加とした外には
実施例１と同様の方法で感光体を作成した。

この感光体を用いて実施例１の電子写真プロセスのレ
ーザースポット径を80μｍに変えた外には実施例１と同
様に評価を行った。その結果を第１表に示す。

比較例５ 実施例５の電荷輸送層中のポリカーボネートの代りに
ポリアリレートを用いた外には実施例５と同様の方法で
感光体を作成した。

この感光体を用いて実施例１の電子写真プロセスのレ
ーザースポット径を120μｍに変えた外には実施例１と
同様に評価を行なった。

その結果を第１表に示す。

［発明の効果］ 本発明の電子写真感光体を用いたデジタル露光方式の
電子写真方法によれば、常温常湿下においては勿論、高
温高湿雰囲気下においても画像流れが殆ど発生せず、し
かもカブリの殆ど無い優れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の電子写真感光体表面の表面張力とその
接触角θの余弦（cosθ）との関係図である。 γ_L……表面張力 θ……接触角 cosθ……接触角の余弦

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥貫 正美 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−192754（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−76081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−197170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−146655（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル露光方式の電子写真装置におい
   て、 露光部のスボット径が80μｍ以下であり、 ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエ
   チレン及びポリフルオロエチレンからなる群より選ばれ
   る有機樹脂であり、数平均粒径が0.1μｍ以上10μｍ以
   下の範囲である滑剤を５〜40重量％含有する感光層を表
   面層として有する電子写真感光体を有することを特徴と
   する電子写真装置。
2. 【請求項２】デジタル露光方式の電子写真方法におい
   て、 露光部のスポット径を80μｍ以下にし、 ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエ
   チレン及びポリフルオロエチレンからなる群より選ばれ
   る有機樹脂であり、数平均粒径が0.1μｍ以上10μｍ以
   下である滑剤を５〜40重量％含有する感光層を表面層と
   して有する電子写真感光体を用いることを特徴とする電
   子写真方法。