JP3100389B2 - 電子写真用感光体 - Google Patents

電子写真用感光体

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JP3100389B2 JP02192341A JP19234190A JP3100389B2 JP 3100389 B2 JP3100389 B2 JP 3100389B2 JP 02192341 A JP02192341 A JP 02192341A JP 19234190 A JP19234190 A JP 19234190A JP 3100389 B2 JP3100389 B2 JP 3100389B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真用感光体、さらに詳しくは結着樹
脂中に金属酸化物粉末を分散した表面保護層を有する電
子写真用感光体に関する。
〔従来の技術〕
従来、電子写真感光体としては、導電性支持体上にセ
レンないしセレン合金を主体とする光導電層を設けたも
の、酸化亜鉛、酸化カドミウムなどの無機光導電材料を
バインダー中に分散させたものの、ポリ−N−ビニルカ
ルバゾールとトリニトロフルオレノンあるいはアゾ顔料
などの有機光導電材料を用いたもの及び非晶質シリコン
を用いたもの等が一般に知られている。
これらの感光体に対して、長時間高画質を保つ信頼性
の要求が年々高まっている。しかし光導電層が露出して
いる場合、帯電過程のコロナ放電による損傷と複写プロ
セスで受ける他部材との接触による物理的あるいは化学
的な損傷が感光体の寿命を損うものであった。
このような欠点を解消する方法として感光体表面に保
護層を設ける技術が知られている。具体的には感光層の
表面に有機フィルムを設ける方法(特公昭38−1544
6)、無機酸化物を設ける方法(特公昭43−14517)、接
着層を設けた後、絶縁層を積層する方法(特公昭43−27
591)、あるいはプラズマCVD法・光CVD法等によってa
−Si層、a−Si:N:H層、a−Si:O:H層等を積層する方法
(特開昭57−179859、特開昭59−58437)が開示されて
いる。
しかしながら、保護層が電子写真的に高抵抗(1014Ω
・cm以上)になると、残留電位の増大、繰返時の蓄積な
どが問題となり、実用上好ましくない。
上記欠点を補う技術として保護層を光導電層とする方
法(特公昭48−38427、特公昭43−16198、特公昭49−10
258、USP−2901348)、保護層中に色素やルイス酸に代
表される移動剤を添加する方法(特公昭44−834、特開
昭53−133444)、或いは金属や金属酸化物微粒子の添加
により保護層の抵抗を制御する方法(特開昭53−3338)
等が提案されている。
しかし、このような場合には保護層による光の吸収が
生じ光導電層へ到達する光量が減少するため、結果とし
て電子写真用感光体の感度が低下するという問題が生じ
る。
この様な観点から特開昭57−30846に開示されている
ように平均粒径0.3μm以下の金属酸化物微粒子を抵抗
制御剤として表面保護層中に分散させることにより、可
視光に対して実質的に透明にする方法がある。この表面
保護層を持つた電子写真用感光体は感度低下も少なく、
表面保護層の機械的強度も増し、耐久性が向上する。し
かしながら、この感光体を実際の複写機に組み込んだ場
合、残留電位が生じ画像上に地肌汚れを発生させるとい
う欠点がある。この残留電位は表面保護層上に蓄積した
残留電荷により発生し、複写速度が速くなるに従って著
しく増大する。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はこうした実情に鑑みなされたものであって、
金属酸化物を結着樹脂中に分散した保護層を有する電子
写真用感光体の残留電荷を低減し、高速複写機内で使用
しても画像上に地肌汚れを生じない良好な画像が得られ
る信頼性の高い電子写真感光体を提供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは種々検討した結果、結着樹脂中に金属酸
化物を分散した保護層を有する電子写真用感光体におい
ては、保護層の自由界面で金属酸化物が結着樹脂により
完全に被覆されている場合には帯電電荷の注入性が悪
く、保護層の自由界面に残留電荷が蓄積し、画像上地肌
汚れを発生するが、保護層の自由界面で金属酸化物が露
出している場合には帯電電荷の保護層中への注入性が向
上し、保護層の自由界面に残留電荷がほとんど存在せず
残留電位による地汚れ等の発生を防げることを見出し
た。
また、保護層の表面に研磨を施し、感光体の画像領域
における保護層表面の表面粗さを中心線平均粗さ0.07μ
m以下、最大高さ0.6μm以下及び十点平均粗さ0.5μm
以下にすることにより保護層の自由界面の残留電荷に起
因する残留電位、地供肌汚れ等の発生が防げられ、さら
に機械的強度の劣化、異常画像の発生などの全く生じな
いこを知見した。
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものであ
る。
本発明によれば、導電性支持体上に光導電層、結着樹
脂中に導電性金属酸化物粒子を分散した保護層であって
膜厚が1〜10μm(ただし、1を除く)である保護層を
順次積層した電子写真感光体において、保護層の自由界
面で金属酸化物が露出していることを特徴とする電子写
真感光体、及び少なくとも電子写真感光体を具備してな
る電子写真装置において、電子写真感光体として請求項
1記載の電子写真感光体を搭載していることを特徴とす
る電子写真装置が提供される。
以下、本発明は更に詳細に説明する。
このような保護層を形成するには金属酸化物粉末を結
着樹脂中にボールミル或いはビーズミル等の方法で分散
し、これを光導電層上に塗布、乾燥硬化後、表面を摺
擦、研磨等の加工手段を施すことにより形成することが
できる。具体的な表面加工手段としては、たとえば、ブ
レード又はブラシ状のものを感光体表面に当接し、感光
体を回転する方法、砥石の振動及び摺動によって摺擦す
る方法、バフ布で保護層を摺擦する方法、バフ布に研磨
剤を含ませ摺擦する方法、適度な硬度の微粒子を用いる
方法、プラズマエッチング法を用いる方法等が挙げられ
る。
適度な硬度の微粒子を用いる方法を採用した場合、ヌ
ープ硬度600以上、粒子径10μm以下の微粒子たとえばA
l2O3、TiO2、MgO、SiO2(水晶)、Si、CeO2、Fe2O3、Cr
2O3、Si3N4、ダイヤモンド等を用いることが望ましい。
また、プラズマエッチング法としては、反応室内を真
空にした後、エッチングガスを導入し、高周波などによ
ってガスプラズマを発生させ、活性となったイオンまた
は中性ラジカルを保護層表面にエッチングする方法、た
とえば同軸静電方式、平行平板電極形、反応性イオンエ
ッチング法などが採用される。
本発明に係わる金属酸化物粉末としてはZnO、TiO2、S
nO2、In2O3、Sb3O2含有SnO2、In2O3含有SnO2、V2O5、Mo
O3、NiO、CuO等の粉末が例示できる。これらの金属酸化
物は2種以上混合してもかまわない。
本発明に係わる表面保護層の結着樹脂としては可視光
に対して実質上透明で、電気絶縁性、強度、接着性に優
れたものが望ましい。例えば、ポリスチレン、MMA、n
−BMA、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポ
リカーボネート、ポリビニルホリマール、ポリシリコー
ン、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、エ
チルセルロース、メラミン樹脂及びそれらの共重合体、
混合物などが用いられる。
また、表面保護層中に接着性などを向上させる目的で
種々の添加剤を加えてもかまわない。
表面保護層の比抵抗は109〜1013Ω・cm、好ましくは1
010〜1012Ω・cmであり、選択する樹脂、金属酸化物粉
末及びその平均粒径との組み合わせにより、樹脂と金属
酸化物粉末の最適な混合重量比は異なる。
本発明に係わる保護層の膜厚は10μm以下が好まし
く、更には過透率、強度の点から1〜5μmがより好ま
しい。
本発明に係わる光導電層の構成材料としては、Se、又
はSe〜Te、As2Se3等のSe系合金;ZnO、CdS、CdSe等のII
−VI族化合物の粒子を樹脂に分散させた系;ポリビニル
カルバゾール、アントラセンなどの有機光導電材料;ア
モルファスSi等が用いられる。
また、光導電層の形成方法としては使用材料によって
蒸着、スパッタリング、塗布などの方法が適宜選択され
る。光導電層の構成は特に制約されず単相であっても或
いは前記光導電材料を主成分とする電荷発生層とドナー
又はアクセプターを主成分とする電荷輸送層との積層で
あってもよい。厚さは単層型光導電層の場合は3〜100
μm、積層型光導電層の場合は電荷発生層については0.
05〜3μm、電荷輸送層については3〜100μmの範囲
が適当である。
さらに表面保護層と光導電層との間に接着性を高める
ための接着層、電荷注入を阻止するための電気的バリア
ー層、表面保護層形成液中の溶剤により有機系光導電層
が侵されることを防ぐ耐溶剤層を設けてもよい。
本発明に係わる導電性支持体としてはAl、Ni、Fe、C
u、Au等の金属又は合金:ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリイミド等のプラスチック又はガラス等の絶縁
性基板上にAl、Ag、Au等の金属膜又はIn2O3、SnO2等の
金属酸化物膜を設けたもの;導電処理紙等が例示でき
る。形状は特に制約されないが、通常は板状、ドラム状
又はベルト状である。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例によって説明する。
実施例1 80mmφ×340mm(長さ)のAlドラム支持体を真空蒸着
装置内にセットし、またこの装置の蒸着源ボートにAs2S
e3合金を入れ、真空度3×10-6Torr、支持体温度200
℃、ボート温度450℃の条件で蒸着を行い、支持体上に6
0μm厚の光導電層を形成した。次にこの上に、a)ア
ルコキシ基含有ポリシロキサンとb)水酸基含有ポリシ
ロキサンと、c)炭素原子に結合したアミノ基、イミノ
基又はニトリル基を少なくとも1個及びアルコキシ基が
2〜3個結合した珪素原子を有する有機珪素化合物とを
主成分とするシリコーン樹脂A(トーレシリコーン社製
AY42−440)と前記a)、b)及びc)の成分比が異な
るシリコーン樹脂B(トーレシリコーン社製AY42−44
1)との等量(重量)混合物のリグロイン溶液を塗布
し、120℃で1時間乾燥して0.15μm厚の電気的バリア
ー層を形成した。次にスチレン〜メタクリル酸〜アクリ
ル酸〜N−メチロールアクリルアミド共重合体の40wt%
トルエン〜ブタノール(9:1比)溶液30重量部と抵抗制
御剤SnO2(三菱金属社製S−1)18重量部と適量のトル
エン〜ブタノール(9:1比)混合溶媒とをボールミルで9
6時間分散し、これを電気的バリアー層上に塗布し、130
℃で30分間乾燥を行い4μm厚の保護層を形成した。次
にこの保護層が形成された感光体にウレタンゴムブレー
ドを当接し、感光体を回転させ保護層の自由界面にSnO2
を露出させた電子写真用感光体を得た。
実施例2 保護層中の金属酸化物をSnO2からIn2O3に代えた他は
実施例1と全く同様にして電子写真感光体を作製した。
実施例3 保護層中の金属酸化物をSnO2からNiOに代えた他は実
施例1と全く同様にして電子写真用感光体を作製した。
比較例1 保護層自由界面にSnO2を露出させる工程を施さない他
は実施例1と全く同様にして電子写真用感光体を作製し
た。
比較例2 保護層自由界面にIn2O3を露出させる工程を施さない
他は実施例2と全く同様にして電子写真感光体を作製し
た。
比較例3 保護層自由界面にNiOを露出させる工程を施さない他
は実施例3と全く同様にして電子写真感光体を製作し
た。
以上の様に作製した電子写真用感光体を実際の複写機
(リコー製FT6550)に組み込み実機内残留電位及び地肌
汚れを評価した。その結果を表−1に示す。なお、残留
電位は帯電・イレース露光後の電位を測定したものであ
る。また地肌汚れは目視によった。
表−1から明らかな様に保護層の自由界面に金属酸化
物を露出させていない比較例の電子写真用感光体は残留
電位が高い為地肌汚れが激しいのに対し、本発明による
電子写真用感光体は金属酸化物が保護層の自由界面で露
出している為、残留電位が低く、地肌汚れの生じない良
好なものであることが分る。
実施例1〜3及び比較例1〜3の保護層を剥離してそ
の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、実施例1
〜3は保護層の自由界面で金属酸化物が露出しており、
一方比較例1〜3は保護層の自由界面で金属酸化物が完
全に被覆されていることが判った。
実施例4 80mmφ×340mm(長さ)のAlドラム支持体を真空蒸着
装置内にセットし、またこの装置の蒸着源ボートにAs2S
e3合金を入れ、真空度3×10-6Torr、支持体温度200
℃、ボート温度450℃の条件で蒸着を行い、支持体上に6
0μm厚の光導電層を形成した。次にこの上に、a)ア
ルコキシ基含有ポリシロキサンとb)水酸基含有ポリシ
ロキサンと、c)炭素原子に結合したアミノ基、イミノ
基又はニトリル基を少なくとも1個及びアルコキシ基が
2〜3個結合した珪素原子を有する有機珪素化合物とを
主成分とするシリコーン樹脂A(トーレシリコーン社製
AY42−440)と前記a)、b)及びc)の成分比が異な
るシリコーン樹脂B(トーレシリコーン社製AY42−44
1)との等量(重量)混合物のリグロイン溶液を塗布
し、120℃で1時間乾燥して0.15μm厚の電気的バリア
ー層を形成した。次にスチレン〜メタクリル酸〜アクリ
ル酸〜N−メチロールアクリルアミド共重合体の40wt%
トルエン〜ブタノール(9:1比)溶液30重量部と抵抗制
御剤SnO2(三菱金属社製S−1)18重量部と適量のトル
エン〜ブタノール(9:1比)混合溶媒とをボールミルで9
6時間分散し、これを電気的バリアー層上に塗布し、130
℃で30分間乾燥を行い4μm厚の保護層を形成した。次
にこの感光体をポリウタレン製クリーニングブレード、
ポリエステル製クリーニングブラシが感光体に対して当
接される複写機(リコー製FT6550)に組み込み、非通紙
コピーモードで2時間摺擦を行ない、保護層の表面粗さ
が中心線平均粗さ0.04μm、最大高さ0.5μm、十点平
均粗さ0.45μmの電子写真用感光体を作製した。
実施例5 実施例1の摺擦時間を10時間にした他は実施例1と全
く同様にして、保護層の表面粗さが中心線平均粗さ0.03
μm、最大高さ0.3μm、十点平均粗さ0.36μmの電子
写真感光体を作製した。
実施例6 保護層研磨工程を2000番のサンドペーパーによる摺擦
に代えた他は実施例4と全く同様にして保護層の表面粗
さが中心線平均粗さ0.04μm、最大高さ0.32μm、十点
平均粗さ0.34μmの電子写真用感光体を作製した。
比較例4 ポリエステル製クリーニングブラシをステンレス製ル
ープ状クリーニングブラシに代えた他は実施例4と全く
同様にして保護層の表面粗さが中心線平均粗さ0.08μ
m、最大高さ1.2μm、十点平均粗さ0.8μmの電子写真
感光体を作製した。
比較例5 2000番のサンドペーパーを100番のサンドペーパーに
代えた他は実施例6と全く同様にして保護層の表面粗さ
が中心線平均粗さ0.10μm、最大高さ0.8μm、十点平
均粗さ0.86μmの電子写真用感光体を作製した。
以上の様に作製した電子写真用感光体を実際の複写機
(リコー製FT−6550)に組み込み、実機内の残留電位、
地肌汚れ、ハーフトーン画像の均一性、クリーニング
性、更に保護層の鉛筆硬度を評価した。結果を表−2に
示す。
残留電位:帯電−イレース露光後の電位を評価 クリーニング性:複写後の感光体上の残存トナー量を評
価 地肌汚れ:複写画像の地肌汚れを目視により評価 ハーフトーン画像の均一性:複写画像のハーフトーンの
均一性を目視により評価 鉛筆硬度:荷重100gで評価 表−2から明らかな様に、保護層の表面粗さが中心線
平均粗さ0.07μm以下、最大高さ0.6μm以下及び十点
平均粗さ0.5μm以下の条件を満足しないものは残留電
位による地肌汚れは防ぐことが出来ても、クリーニング
不良による地肌汚れが発生し、更に塗膜の強度も著しく
低下する。逆に本発明による実施例4〜6の電子写真感
光体は残留電位に起因する地肌汚れの抑制はもとより、
クリーニング性、塗膜強度など一切副作用を伴なわない
良好なものである。
実施例4及び比較例4の電子写真用感光体に対しそれ
ぞれ5万枚の複写テストを行なった後、それぞれの保護
層摩耗量を評価したところ、平均減少膜厚が比較例4の
ものでは0.3μmであったのに対し、本発明による実施
例1のものは0μmと複写機内での耐摩耗性にも優れて
いることが分かった。
〔発明の効果〕
本発明の電子写真用感光体は、保護層の自由界面での
電荷の蓄積を防ぎ、複写機内での残留電位、画像上の地
肌汚れを抑制することができ、良好な画像が得られるの
で信頼性の高いものである。本発明の電子写真装置は、
前記本発明の電子写真用感光体を組み込んだことによ
り、電子写真複写機内での残留電位、画像上の地肌汚れ
を抑制することができ、良好な画像が得られ、信頼性の
高い装置を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−155559(JP,A) 特開 昭63−88562(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 5/147

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性支持体上に光導電層、結着樹脂中に
    導電性金属酸化物粒子を分散した保護層であって膜厚が
    1〜10μm(ただし、1を除く)である保護層を順次積
    層した電子写真感光体において、保護層の自由界面で金
    属酸化物が露出していることを特徴とする電子写真感光
    体。
  2. 【請求項2】少なくとも電子写真感光体を具備してなる
    電子写真装置において、電子写真感光体として請求項1
    記載の電子写真感光体を搭載していることを特徴とする
    電子写真装置。
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