JP3046890B2 - 電子写真感光体および該電子写真感光体を備えた電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真感光体および該
電子写真感光体を備えた電子写真装置に関し、詳しくは
保護層を有する電子写真感光体および該電子写真感光体
を備えた電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真感光体には運用される電子写真
プロセスに応じた所要の感度、電気特性、光学特性を備
えていることが要求されるが、更に、繰り返し使用され
る感光体にあっては感光体の表面層、即ち基体より最も
離隔する層には、コロナ帯電、トナ−現像、紙への転
写、クリ−ニング処理などの電気的、機械的外力が直接
に加えられるために、それらに対する耐久性が要求され
る。具体的には、摺擦による表面の摩耗やキズの発生、
またコロナ帯電時に発生するオゾンによる表面の劣化な
どに対する耐久性が要求されている。一方、トナ−の現
像、クリ−ニングの繰り返しによる表面層へのトナ−の
付着という問題もあり、これに対しては表面層のクリ−
ニング性を向上することが要求されている。

【０００３】上記のような表面層に要求される特性を満
たすために、樹脂を主成分とする表面保護層を設ける試
みがなされている。例えば特開昭５７−３０８４３号公
報には、導電性粉末として金属酸化物を添加することに
より抵抗を制御することのできる保護層が提案されてい
る。

【０００４】電子写真感光体用の保護層に金属酸化物を
分散することは、保護層自体の電気抵抗を制御して、電
子写真プロセスの繰り返しにおける感光体内での残留電
位の増加を防止することをその主な目的とし、他方、電
子写真感光体用の保護層の適切な抵抗値は１０¹⁰〜１０
¹⁵ｏｈｍ．ｃｍであることが知られている。しかしなが
ら前記の範囲の抵抗値においては、保護層の電気抵抗は
イオン電導によって影響を受け易く、環境の変化によっ
て電気抵抗が大きく変化する傾向にある。特に金属酸化
物を膜中に分散している場合には、金属酸化物表面の吸
水性のために、全環境において、しかも電子写真プロセ
スを繰り返して行う際に、保護層の抵抗を前記範囲内に
保つことはこれまで非常に困難であった。

【０００５】また、一般的に保護層に粒子を分散させる
場合、分散粒子による入射光の散乱を防ぐために、粒子
の粒径が入射光の波長よりも小さいこと、即ち０．３μ
ｍ以下であることが好ましい。しかし通常金属酸化物微
粒子は樹脂溶液中においても凝集する傾向があり、均一
に分散しにくく、いったん分散しても二次凝集や沈降が
起こり易いので粒径０．３μｍ以下といった微粒子の良
好な分散膜を安定して生産することは非常に困難であっ
た。更に透明度、導電均一性を向上させるという観点か
ら特に粒径の小さい超微粒子粉体（一次粒径０．１μｍ
以下）を分散させることが好ましいが、このような超微
粒子粉体の分散性、分散安定性は更に悪くなる傾向にあ
った。

【０００６】また、特に高湿下においては、帯電により
発生するオゾン、ＮＯ_x などのコロナ生成物などが表面
に付着することにより感光体の表面抵抗の低下を引き起
こし、画像流れが発生することなどもあった。近年の高
画質化に伴い、特に繰り返し使用時の電位特性をより高
いレベルで満足することのできるような保護層を有する
電子写真感光体が検討されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は滑り性
に優れ、摺擦による表面の摩耗やキズの発生などに対し
て耐久性を有する電子写真感光体を提供することであ
る。本発明の別の目的は繰り返し電子写真プロセスにお
いて発生するコロナ生成物付着による表面抵抗の低下が
なく、高湿下においても高品位の画質を保つことのでき
る電子写真感光体を提供することである。更に、本発明
の別の目的は繰り返し電子写真プロセスにおいて、残留
電位の蓄積や感度の低下がない安定した電子写真特性を
示す電子写真感光体を提供することである。また本発明
の別の目的は上記電子写真感光体を備えた電子写真装置
並びにファクシミリを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は導電性支持体上
に感光層および保護層を順次有する電子写真感光体にお
いて、保護層が下記一般式（１）で示すフッ素系シラン
化合物を表面に有する導電性粒子を含有することを特徴
とする電子写真感光体から構成される。

【化２】 （式中、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃はメチル基、メトキシ基、
エトキシ基または塩素原子を示す。）

【０００９】

【００１０】この表面処理を施した導電性粒子を溶剤に
溶かした結着樹脂中に分散することによって分散粒子の
二次粒子の形成もなく、経時的にも安定した分散性の良
い塗工液が得られ、更にこの塗工液により形成した保護
層は透明度が高く、耐環境性に優れた膜として得られ
た。

【００１１】この表面処理の方法には湿式と乾式の二通
りがある。湿式では導電性粒子と一般式（１）で示すフ
ッ素系シラン化合物とを適当な溶剤中で分散し、該化合
物を微粒子表面に付着させる。分散の手段としてはボー
ルミル、サンドミルなど通常の分散手段を用いることが
できる。次に、この分散溶液を乾燥機により乾燥し、溶
剤を除去した後、更に熱処理を行って該化合物を導電性
粒子表面に固着させる。フッ素系シラン化合物による処
理においては、まず前記のフッ素系シラン化合物を加水
分解し、反応性の高いシラノール基を生成させる。加水
分解に使われる水は添加した水、導電性粒子表面に存在
する水または空気中の水である。次に、シラノール基が
縮合してオリゴマーになり、オリゴマーが導電性粒子表
面のＯＨ基と水素結合する。更に熱処理過程において水
を放出しながらシロキサン結合ができる。界面では前記
化合物の各ケイ素が導電性粒子表面に１つだけ結合があ
り、残りのシラノール基は他のケイ素原子とシロキサン
結合得る。その結果、イロキサン結合が三次元構造まで
形成し、導電性粒子表面がこの網状構造で包まれる。必
要に応じて表面処理後の微粒子に更に粉砕処理を施して
もよい。

【００１２】

【００１３】乾式処理は溶剤を用いずに前記一般式
（１）で示す化合物と導電性粒子とを混合し混練を行う
ことによって該化合物を粒子表面に付着させることの他
は、湿式処理と同様にして行われる。

【００１４】本発明において用いる導電性粒子としては
金属、金属酸化物及びカ−ボンブラックなどが挙げられ
る。金属としてはアルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニ
ッケル、ステンレス及び銀など、またはこれらの金属を
プラスチックの粒子の表面に蒸着したものなどが挙げら
れる。金属酸化物としては酸化亜鉛、酸化チタン、酸化
スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマ
ス、スズをド−プした酸化インジウム、アンチモンをド
−プした酸化スズ及び酸化ジルコニウムなどが挙げられ
る。これらは単独で用いることも２種類以上を組み合わ
せて用いることもできる。２種類以上を組み合わせて用
いる場合は単に混合しても、固溶体や融着の形にしても
よい。

【００１５】また、本発明においては、上記のような導
電性粒子の中でも、透明性などの点で、金属酸化物を用
いることが特に好ましい。

【００１６】本発明において用いられる導電性粒子の平
均粒径は０．３μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下で
ある。

【００１７】本発明における導電性粒子に対する前記一
般式（１）で示す化合物の割合は、粒子の粒径にも影響
を受けるが、１〜５０重量％であることが好ましく、よ
り好ましくは３〜４０重量％である。

【００１８】本発明において用いる保護層用の結着樹脂
としてはアクリル樹脂、ポリエステル、ポリカ−ボネ−
ト、ポリスチレン、セルロ−ス、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコ−ン及
びポリ塩化ビニルなどが挙げられる。これらの樹脂の中
でも、保護層の表面硬度、耐摩耗性、更に微粒子の分散
性、分散後の安定性の点から硬化性樹脂を用いることが
好ましい。即ち熱または光によって硬化するモノマ−ま
たはオリゴマ−を含有する溶液に前述の表面処理を施し
た導電性粒子を分散させて保護層用の塗工液とし、この
塗工液を感光層上に塗工、硬化させて形成した保護層は
透明性、硬度及び耐摩耗性などの点でより好ましい。

【００１９】熱または光によって硬化するモノマ−また
はオリゴマ−とは、例えば分子の末端に熱または光のエ
ネルギ−によって重合反応を起こす官能基を有するもの
で、このうち分子の構造単位の繰り返しが２〜２０程度
大きな分子がオリゴマ−、それより小さいものがモノマ
−である。該重合反応を起こす官能基としてはアクリロ
イル基、メタクリロイル基、ビニル基などの炭素−炭素
二重結合を有する基、シラノ−ル基、更に環状エ−テル
基などの開環重合を起こすものまたはフェノ−ルとホル
ムアルデヒドのように２種類以上の分子が反応して重合
を起こすものなどが挙げられる。

【００２０】樹脂と表面処理済の導電性粒子との割合は
保護層の抵抗を決定する主要因であり、保護層の抵抗は
１０¹⁰〜１０¹⁵ｏｈｍ．ｃｍの範囲になるように設定さ
れるのが好ましい。

【００２１】本発明においては前記保護層中に、分散
性、結着性及び耐侯性などを向上させる目的でカップリ
ング剤や酸化防止剤などの添加物を加えることもでき
る。

【００２２】次に感光層について説明する。本発明の電
子写真感光体の感光層の構成は電荷発生物質と電荷輸送
物質双方を含有する単層型と電荷発生層と電荷輸送層を
有する積層型に大別される。

【００２３】感光層が積層型の場合、電荷発生層は、セ
レン、セレン−テルル及びアモルファスシリコンなどの
無機系電荷発生物質、ピリリウム系染料、チアピリリウ
ム系染料、アズレニウム系染料、チアシアニン系染料及
びキノシアニン系染料などのカチオン染料、スクエアリ
ウム塩系顔料、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及びピラントロ
ン系顔料などの多環キノン顔料、インジゴ系顔料、キナ
クリドン系顔料及びアゾ系顔料などの有機系電荷発生物
質から選ばれた材料を単独ないしは組み合わせて用いる
ことができ、真空蒸着装置によって蒸着層として形成し
たり、あるいは結着樹脂に分散した塗工液を塗工、乾燥
することによって塗布層として形成することができる。
電荷発生層中に含有する樹脂は８０重量％以下が好まし
く、特に４０重量％以下が好ましい。電荷発生層の膜厚
は５μｍ以下が好ましく、特に０．０１〜１μｍが好ま
しい。

【００２４】結着樹脂としては広範な絶縁性樹脂から選
択でき、また、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾ−ル及びポリ
ビニルピレンなどの有機光導電性ポリマ−から選択でき
る。好ましくはポリビニルブチラ−ル、ポリアリレ−
ト、ビスフェノ−ルＡとフタル酸の縮重合体など、ポリ
カ−ボネ−ト、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、アクリ
ル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリアミド、セルロ−ス
系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリビニルア
ルコ−ルなどの樹脂を挙げることができる。

【００２５】電荷輸送層は、主鎖または側鎖にビフェニ
レン、アントラセン、ピレン、フェナントレンなどの構
造を有する多環芳香族化合物、インド−ル、カルバゾ−
ル、オキサジアゾ−ル、ピラゾリンなどの含窒素環化合
物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物トリアリ−ルア
ミン化合物などの電荷輸送物質を結着樹脂に溶解した塗
工液を塗布、乾燥することにより形成される。用いるこ
とのできる結着樹脂としては、例えばポリアリレ−ト、
ポリサルホン、ポリアミド、アクリル樹脂、アクリロニ
トリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢
酸ビニル、フェノ−ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステ
ル、アルキド樹脂、ポリカ−ボネ−ト、ポリウレタンあ
るいは共重合体、例えばスチレン−ブタジエンコポリマ
−、スチレン−アクリロニトリルコポリマ−またはスチ
レン−マレイン酸コポリマ−などが挙げられる。また、
ポリビニルカルバゾ−ル、ポリビニルアントラセンなど
の有機光導電性ポリマ−も使用することができる。結着
樹脂と電荷輸送物質との配合割合は、結着樹脂１００重
量部当たり電荷輸送物質１０〜５００重量部とすること
が望ましい。電荷輸送層の膜厚は５〜４０μｍが好まし
く、特に１０〜３０μｍが好ましい。

【００２６】本発明においては導電性支持体と感光層の
間にバリア−機能と接着機能をもつ下引き層を設けるこ
とができる。下引き層の材料としては、ポリビニルアル
コ−ル、ポリエチレンオキシド、ニトロセルロ−ス、エ
チルセルロ−ス、メチルセルロ−ス、エチレン−アクリ
ル酸コポリマ−、アルコ−ル可溶アミド、ポリアミド、
ポリウレタン、カゼイン、にかわ及びゼラチンなどが挙
げられる。これらの材料は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５μｍ以下、特に
０．２〜３μｍが好ましい。

【００２７】上述した各種層は適当な有機溶剤を用い、
浸漬コ−ティング法、スプレ−コ−ティング法、ビ−ム
コ−ティング法、スピンナ−コ−ティング法、ロ−ラ−
コ−ティング法、マイヤ−バ−コ−ティング法及びブレ
−ドコ−ティング法などの手段によって導電性支持体上
に形成する。

【００２８】導電性支持体としては、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、金及び白金などが用いられる。また、かかる金属
類を真空蒸着法によって被膜形成したプラスチック（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−ト及びアクリル樹脂など）や
導電性粒子（例えばカ−ボンブラック、銀粒子など）を
適当な結着樹脂と共に上記のようなプラスチック、金属
または合金の支持体上に被覆した支持体あるいは導電性
粒子をプラスチックや上に含浸した支持体などを用いる
ことができる。支持体の形状としてはドラム状、シ−ト
状及びベルト状などが挙げられるが、適用される電子写
真装置に最も適した形状にすることが望ましい。

【００２９】本発明の電子写真感光体は複写機、レ−ザ
−プリンタ−、ＬＥＤプリンタ−、液晶シャッタ−式プ
リンタ−など電子写真装置一般に適応し得るが、更に電
子写真技術を応用したディスプレ−、記録、軽印刷、製
版、ファクシミリなどの装置にも幅広く適用することが
できる。

【００３０】また、本発明は前記本発明の電子写真感光
体を備えた電子写真装置から構成される。

【００３１】

【００３２】次に、本発明の電子写真感光体を備えた電
子写真装置について説明する。図１に本発明のドラム型
感光体を用いた一般的な転写式電子写真装置の概略構成
を示した。図において、１は像担持体としてのドラム型
感光体であり軸１ａを中心に矢印方向に所定の周速度で
回転駆動される。該感光体１はその回転過程で帯電手段
２によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を
受け、次いで露光部３にて不図示の像露光手段により光
像露光Ｌ（スリット露光・レーザービーム走査露光な
ど）を受ける。これにより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でトナー現像され、そのトナー現像像が
転写手段５により不図示の給紙部から感光体１と転写手
段５との間に感光体１の回転と同期取りされて給送され
た転写材Ｐの面に順次転写されていく。像転写を受けた
転写材Ｐは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）として機外へプ
リントアウトされる。像転写後の感光体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。感光体１の均一帯電手段２と
してはコロナ帯電装置が一般に広く使用されている。ま
た、転写装置５もコロナ転写手段が一般に広く使用され
ている。電子写真装置として、上述の感光体や現像手
段、クリーニング手段などの構成要素のうち、複数のも
のを装置ユニットとして一体に結合して構成し、このユ
ニットを装置本体に対して着脱自在に構成しても良い。
例えば、感光体１とクリーニング手段６とを一体化して
ひとつの装置ユニットとし、装置本体のレールなどの案
内手段を用いて着脱自在の構成にしてもよい。このとき
上記の装置ユニットの方に帯電手段および／または現像
手段を伴って構成してもよい。また、光像露光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、あるいは、原
稿を読み取り信号化し、この信号に従ってレーザービー
ムの走査、発光ダイオードアレイの駆動、または液晶シ
ャッターアレイの駆動などが行われることにより行われ
る。

【００３３】

【００３４】

【実施例】

実施例１ アルミニウムシリンダ−（φ３０ｍｍ×２６０ｍｍ）上
に、アルコ−ル可溶性ポリアミド（商品名アミランＣＭ
−８０００、東レ（株）製）１０部、メトキシメチル化
６ナイロン（商品名トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国科学
（株）製）３０部をメタノ−ル１５０部、ブタノ−ル１
５０部の混合溶剤中に溶解した塗工液を浸漬塗布し、９
０℃で１０分間乾燥させ、膜厚１μｍの下引き層を形成
した。

【００３５】次に、下記構造式で示されるジスアゾ顔料
４部、

【化５】 ブチラ−ル樹脂（商品名エスレックＢＬ−Ｓ、積水化学
工業（株）製）２部およびシクロヘキサノン１００部を
サンドミルにて４８時間分散した後、テトラヒドロフラ
ン１００部を加えて電荷発生層用の塗工液を調製した。
この塗工液を前記下引き層上に浸漬塗布し、８０℃で１
５分間乾燥させて、膜厚０．１５μｍの電荷発生層を形
成した。

【００３６】次に、下記構造式で示されるスチリル化合
物１０部

【化６】 およびポリカ−ボネ−ト（商品名ユ−ピロンＺ−２０
０、三菱ガス化学（株）製）１０部をジクロルメタン２
０部、クロロベンゼン６０部の混合溶剤中に溶解し、こ
の溶液を前記電荷発生層上に浸漬塗布し、１２０℃で６
０分間乾燥させ、膜厚１８μｍの電荷輸送層を形成し
た。

【００３７】次に、平均粒径０．０２μｍのアンチモン
含有酸化スズ微粒子（商品名Ｔ−１、三菱マテリアル
（株）製）１００部、（３，３，３−トリフルオロプロ
ピル）トリメトキシシラン（チッソ（株）製）１０部、
エタノ−ル３００部を撹拌装置で４８時間撹拌した後、
溶液を濾過、洗浄後、乾燥し、更に１５０℃、２時間熱
処理し、微粒子の表面処理を行った。

【００３８】次に、下記構造式で示されるアクリル系硬
化性モノマ−５０部、

【化７】 光重合開始剤としての２−メチルチオキサントン０．１
部、前記表面処理を行った微粒子４０部、トルエン３０
０部を混合してサンドミルで９６時間分散し、保護層用
の塗工液を調製した。この塗工液を用いて前記電荷輸送
層上にスプレ−塗工にて成膜し、乾燥後高圧水銀灯にて
８０ｍＷ／ｃｍ² の光強度で２０秒間紫外線照射して膜
厚５μｍの保護層を形成し、電子写真感光体を作成し
た。

【００３９】作成した電子写真感光体を帯電−露光−現
像−転写−クリ−ニングのプロセスを１．５秒サイクル
で繰り返す複写機に取り付け、２０℃、湿度５０％の常
温常湿下（Ｎ／Ｎ）、１０℃、湿度１５％の低温低湿下
（Ｌ／Ｌ）、及び３５℃、湿度８５％の高温高湿下（Ｈ
／Ｈ）での画像評価を行い、更に常温常湿下で１０万枚
の繰り返し画像出し耐久試験を行った。その結果、後記
比較例１に示す保護層なしの電子写真感光体と比較し
て、ムラや黒ポチのない画像を得ることができた。しか
も１０万回の繰り返し画像出し耐久試験においても安定
して良好な画像を保つことができた。結果を表１及び２
に示す。暗部電位はコロナ放電電圧−５ＫＶで放電した
ときの電子写真感光体の表面電位であり、絶対値が大き
いほど帯電能が良いことを示す。また、感度は表面電位
が−７００Ｖから−２００Ｖに減衰させるのに必要な露
光量で示す。

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】比較例１ 保護層を設けなかった他は、実施例１と同様にして電子
写真感光体を作成し、同様の評価を行った。その結果、
表１及び２に示すように初期の電子写真特性は良好であ
ったが、耐久を行ったところ帯電能が低下し、５０，０
００枚ごろから良好な画像が得られなくなった。

【００４４】比較例２ 保護層に用いた導電性微粒子の表面処理を行わなかった
他は、実施例１と同様にして電子写真感光体を作成し、
同様の評価を行った。その結果は、高温高湿下において
は画像流れが発生し、また耐久によって画像ボケが見ら
れた。

【００４５】

【表１】

【表２】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【発明の効果】本発明の電子写真感光体は、結着樹脂中
に特定のフッ素系化合物により表面処理された導電性粒
子が分散・含有されているため、保護層における導電性
粒子の分散性が良く、電子写真特性にも優れている。更
に保護層の耐摩耗性、耐環境性にも優れ、繰り返し使用
しても画質の良い安定した画像を提供できるという顕著
な効果を奏する。該電子写真感光体を備えた電子写真装
置においても同様に上記の顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な転写式電子写真装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 像担持体としてのドラム型感光体（本発明の電子
写真感光体） １ａ 軸 ２ コロナ帯電装置 ３ 露光部 ４ 現像手段 ５ 現像手段 ６ クリーニング手段 ７ 前露光手段 ８ 像定着手段 Ｌ 光像露光 Ｐ 像転写を受けた転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 道代 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 平２−50167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−92958（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34940（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に感光層および保護層を
   順次有する電子写真感光体において、保護層が下記一般
   式（１）で示すフッ素系シラン化合物を表面に有する導
   電性粒子を含有することを特徴とする電子写真感光体。 【化１】 （式中、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃はメチル基、メトキシ基、
   エトキシ基または塩素原子を示す。）
2. 【請求項２】 導電性粒子が金属酸化物である請求項１
   記載の電子写真感光体。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電子写真感光体
   を備えたことを特徴とする電子写真装置。