JP3192550B2 - 電子写真感光体、該電子写真感光体を有する電子写真装置及びプロセスカートリッジ - 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に関し、
詳しくは特定の樹脂を含有する表面保護層を有する電子
写真感光体に関する。また、本発明は、前記電子写真感
光体を有する電子写真装置及びプロセスカートリッジに
関する。

【０００２】

【従来の技術】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要の感度、電気特性及び光学特性
を備えていることは勿論、感光体の表面には帯電、現
像、転写及びクリーニングなどの電気的、機械的外力が
繰り返し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、コロナ帯電時に発生するオゾンやＮＯｘに
よる表面の劣化及び表面へのトナーの付着などに対する
耐久性が要求される。

【０００３】そこで、電子写真感光体の感光層上に樹脂
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、保護層用樹脂として硬化型樹脂を用いるこ
とによって、硬度や耐摩耗性を向上させることが、特開
昭５３−１０３７４１号公報や特開昭５７−２０７２５
８号公報などに提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬化性
樹脂は硬化時に収縮するため、保護層や感光層に亀裂が
はいってしまうことがあった。

【０００５】また、近年の更なる高画質化及び高耐久化
の要求に伴い、上記のような特性をより高いレベルで満
足する電子写真感光体が検討されている。

【０００６】本発明の目的は、保護層の硬化の際にも保
護層や感光層に亀裂が生じることのない電子写真感光体
を提供することにある。

【０００７】また、本発明の目的は、摺擦による表面の
摩耗やキズの発生などに対して優れた耐久性を有する電
子写真感光体を提供することにある。

【０００８】また、本発明の目的は、電子写真プロセス
を繰り返すことにより発生するコロナ生成物の付着によ
る表面抵抗の低下がなく、高湿環境下においても高品位
の画像を保つことのできる電子写真感光体を提供するこ
とにある。

【０００９】更に、本発明の目的は、上記電子写真感光
体を有する電子写真装置及びプロセスカートリッジを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、導電性
支持体、感光層及び表面保護層をこの順に有する電子写
真感光体において、該保護層が、メラミン樹脂のモノマ
ーあるいはオリゴマーと水酸基を有するベンゼン環構造
を２個有するビスフェノール化合物を含有する塗工液を
感光層上に塗工後、該メラミン樹脂のモノマーあるいは
オリゴマーと該ビスフェノール化合物を反応させること
によって硬化された層であることを特徴とする電子写真
感光体である。

【００１１】また、本発明は、上記電子写真感光体を有
する電子写真装置及びプロセスカートリッジである。

【００１２】本発明に用いられる硬化性樹脂のモノマー
あるいはオリゴマーは、メラミン樹脂である。斯かるメ
ラミン樹脂のモノマーあるいはオリゴマーとは、メラミ
ンとホルムアルデヒドとの反応物であるモノ乃至ヘキサ
メチロールメラミンが有するメチロール基の一部または
全部をメチル、エチル及びブチルなどのアルキルエーテ
ル化したもの、またはこれらの多核体であることが好ま
しい。該モノマーあるいはオリゴマーの平均重合度は１
〜４であり、重量平均分子量は１５００以下であること
が好ましい。メラミン核１個あたりの結合ホルムアルデ
ヒド数は２〜６個であり、そのうちの２〜６個がアルキ
ルエーテル化されていることが好ましい。

【００１３】また、本発明に用いられるビスフェノール
化合物としては下記式（１）で示されるものが好まし
い。

【００１４】

【外５】 （式中、Ａはアルキレン、アルキリデン、アルケニレ
ン、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ₂−及び

【００１５】

【外６】 からなる群より選ばれる基を示す。）

【００１６】式（１）中、アルキレン基としてはメチレ
ン、エチレン、プロピレン及びブチレンなどの基が挙げ
られ、アルキリデン基としてはエチリデン、プロピリデ
ン、イソプロピリデン及びシクロヘキシリデンなどの基
が挙げられ、アルケニレン基としてはビニレン及びプロ
ペニレンなどの基が挙げられる。以下に本発明に用いら
れるビスフェノール化合物の好ましい具体例を示すが、
本発明はこれらに限られるものではない。

【００１７】

【表１】

【００１８】これらの中では特に化合物Ｎｏ．３及び７
のビスフェノール化合物が好ましい。

【００１９】

【００２０】本発明における硬化反応は熱硬化反応であ
ることが好ましく、加熱温度は常圧下で１２０℃以上で
あることが好ましく、特には１４０℃以上であることが
好ましい。

【００２１】本発明においては、保護層の抵抗をコント
ロールし、更に安定した電子写真特性を得るために、保
護層に導電性粒子を含有させることが好ましい。斯かる
導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブ
ラックなどの粒子が挙げられるが、透明性などの点では
金属酸化物粒子であることが好ましい。導電性金属酸化
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、スズをドー
プした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化ス
ズ及び酸化ジルコニウムなどの超微粒子を用いることが
でき、これらの金属酸化物の中から１種類もしくは２種
類以上を混合して用いる。２種類以上を混合する場合は
固溶体または融着の形をとってもよい。

【００２２】本発明で用いる導電性粒子の含有量は保護
層全重量に対し５〜９０重量％であることが好ましく、
特には１０〜９０重量％であることが好ましい。導電性
粒子の含有量が５重量％未満の場合には抵抗が高くなり
過ぎ、残留電位が増加し易くなることがあり、９０重量
％より多い場合には抵抗が低くなり過ぎ、帯電能の低下
やピンホールの原因となることがある。

【００２３】また、本発明においては、保護層中に分散
された導電性粒子による入射光の散乱を防止するため
に、分散粒子の平均粒径が０．３μｍ以下であることが
好ましい。

【００２４】更に、本発明においては、分散性、接着性
及び耐候性を向上させる目的で、導電性粒子をシロキサ
ン、シランカップリング剤、チタンカップリング剤及び
フッ素系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理す
る、あるいは、保護層中にカップリング剤や酸化防止剤
など添加してもよい。

【００２５】保護層の膜厚は０．５〜１０μｍであるこ
とが好ましく、特には１．０〜７．０μｍであることが
好ましい。但し、保護層中に導電性粒子を含有しない場
合は５．０μｍ以下であることが好ましい。

【００２６】本発明の電子写真感光体の感光層は、電荷
発生物質と電荷移動物質双方を同一の層に含有する単層
型、あるいは電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と電荷
発生物質を含有する電荷発生層を有する積層型のいずれ
でもよい。

【００２７】積層型の感光層を有する電子写真感光体
は、導電性支持体、電荷発生層及び電荷発生層の順に有
するものと、導電性支持体、電荷輸送層及び電荷発生層
の順に有するものに大別される。

【００２８】本発明で用いられる導電性支持体は導電性
を有するものであれば、いずれのものでもよく、例えば
アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステン
レスなどの金属をドラムまたはシート状に成型したも
の、アルミニウムや銅などの金属箔をプラスチックフィ
ルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジ
ウム及び酸化スズなどをプラスチックフィルムに蒸着し
たもの、上記導電性物質を単独またはバインダー樹脂と
ともに塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィ
ルム及び紙などが挙げられる。

【００２９】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、ピレン及びフェナントレンなどの
構造を有する多環芳香族化合物；インドール、カルバゾ
ール、オキサジアゾール及びピラゾリンなどの含窒素環
化合物；ヒドラゾン化合物；及びスチリル化合物などの
電荷輸送物質を成膜性を有する樹脂に溶解した塗工液を
用いて形成される。このような成膜性を有する樹脂とし
てはポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン及
びポリメタクリル酸エステルなどが挙げられる。電荷輸
送層の膜厚は５〜４０μｍであることが好ましく、特に
は１０〜３０μｍであることが好ましい。

【００３０】電荷発生層は、スーダンレッド及びダイア
ンブルーなどのアゾ顔料；ピレンキノン及びアントアン
トロンなどのキノン顔料；キノシアニン顔料；ペリレン
顔料；インジゴ及びチオインジゴなどのインジゴ顔料；
及びフタロシアニン顔料などの電荷発生物質をポリビニ
ルブチラール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル及びアク
リル樹脂などの結着剤樹脂に分散した分散液を用いる
か、前記顔料を真空蒸着することによって形成する。電
荷発生層の膜厚は、５μｍ以下であることが好ましく、
特には０．０５〜３μｍであることが好ましい。

【００３１】本発明においては、導電性支持体と感光層
の間にバリアー機能と接着機能を有する下引層を設ける
こともできる。下引層は、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、アルコール可溶性ポリアミド、ポリウレタン、ポ
リエステル、ポリカーボネート及びゼラチンなどによっ
て形成できる。下引層の膜厚は０．１μｍ〜３μｍであ
ることが好ましい。

【００３２】本発明の電子写真用感光体は、複写機、レ
ーザープリンター、ＬＥＤプリンター及び液晶シャッタ
ー式プリンターなどの電子写真装置一般に用いることが
できるに加え、電子写真技術を応用したディスプレー、
記録、軽印刷、製版及びファクシミリなどの装置にも幅
広く適用し得るものである。

【００３３】図１に本発明の電子写真感光体を用いた電
子写真装置の概略構成を示す。

【００３４】図において、１はドラム状の本発明の電子
写真感光体であり、軸１ａを中心に矢印方向に所定の周
速度で回転駆動される。該感光体１は、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、次いで不図示の像露光手段により、露光部
３に、スリット露光やレーザービーム走査露光などの光
像露光Ｌを受ける。このようにして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。

【００３５】形成された静電潜像は、次いで現像手段４
でトナー現像され、このトナー現像像は、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に、転写手段５によ
り順次転写されていく。

【００３６】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。

【００３７】像転写後の感光体１の表面は、クリーニン
グ手段６によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面
化され、更に前露光手段７により除電処理された後、繰
り返し像形成に使用される。

【００３８】本発明においては、上述の電子写真感光体
１、帯電手段２、現像手段４及びクリーニング手段６な
どの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッ
ジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリ
ッジを複写機やレーザービームプリンターなどの画像形
成装置本体に対して着脱可能に構成しても良い。例え
ば、帯電手段２、現像手段４及びクリーニング手段６の
少なくとも１つを感光体と共に一体に支持してカートリ
ッジ化し、装置本体のレールなどの案内手段を用いて装
置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとしても良
い。

【００３９】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
射光や透過光を感光体に照射すること、あるいは、セン
サーで原稿を読取り、信号化し、この信号に従ってレー
ザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動、または液晶シ
ャッターアレイの駆動などを行い感光体に光を照射する
ことなどにより行われる。

【００４０】一方、ファクシミリのプリンターとして使
用する場合には、光像露光Ｌは受信データをプリントす
るための露光になる。図２はこの場合の一例をブロック
図で示したものである。

【００４１】コントローラ１１は画像読取部１０とプリ
ンター１９を制御する。コントローラ１１の全体はＣＰ
Ｕ１７により制御されている。画像読取部からの読取デ
ータは、送信回路１３を通して相手局に送信される。相
手局から受けたデータは受信回路１２を通してプリンタ
ー１９に送られる。画像メモリには所定の画像データが
記憶される。プリンタコントローラ１８はプリンター１
９を制御している。１４は電話である。

【００４２】回線１５から受信された画像（回線を介し
て接続されたリモート端末からの画像情報）は、受信回
路１２で復調された後、ＣＰＵ１７に画像情報を複号処
理され順次画像メモリ１６に格納される。そして、少な
くとも１ページの画像がメモリ１６に格納されると、そ
のページの画像記録を行う。ＣＰＵ１７は、メモリ１６
より１ページの画像情報を読み出しプリンタコントロー
ラ１８に複号化された１ページの画像情報を送出する。
プリンタコントローラ１８は、ＣＰＵ１７からの１ペー
ジの画像情報を受け取ると、そのページの画像情報記録
を行うべくプリンタ１９を制御する。ＣＰＵ１７は、プ
リンタ１９による記録中に、次のページの受信を行って
いる。

【００４３】以上のようにして、画像の受信と記録が行
われる。

【００４４】以下に、具体的実施例をあげて、本発明を
更に詳しく説明する。

【００４５】

【実施例】

実施例１ アルミニウムシリンダー（φ３０ｍｍ×２６０ｍｍ）上
に、アルコール可溶性ポリアミド樹脂（アミランＣＭ−
８０００、東レ（株）社製）１０部（重量部、以下同
様）、メトキシメチル化６ナイロン樹脂（トレジンＥＦ
−３０Ｔ、帝国科学（株）社製）３０部を、メタノール
１５０部とブタノール１５０部の混合溶媒中に溶解した
溶液を浸漬塗工し、９０℃で１０分間乾燥することによ
って、膜厚１μｍの下引層を形成した。

【００４６】次に、下記式で示されるジスアゾ顔料

【００４７】

【外７】 ４部、ブチラール樹脂（エスレックＢＬ−Ｓ、積水化学
（株）社製）２部及びシクロヘキサノン１００部をサン
ドミル装置にて４８時間分散した後、テトラヒドロフラ
ン（ＴＨＦ）１００部を加えた電荷発生層用の分散液を
前記下引層上に浸漬塗工し、８０℃で１５分間乾燥する
ことによって、膜厚０．１５μｍの電荷発生層を形成し
た。

【００４８】次に、下記式で示されるスチリル化合物

【００４９】

【外８】 １０部及びポリカーボネート樹脂（ユーピロンＺ−２０
０、三菱瓦斯化学（株）社製）１０部を、ジクロルメタ
ン２０部とモノクロルベンセン６０部の混合溶媒中に溶
解した溶液を前記電荷発生層上に浸漬塗工し、１２０℃
で６０分間乾燥することによって、膜厚１８μｍの電荷
輸送層を形成した。

【００５０】次に、メチルエーテル化メラミン−ホルム
アルデヒド樹脂（サイメル３０３、三井サイアナミッド
（株）社製）４０部、下記式で示されるビスフェノール
化合物

【００５１】

【外９】 １２部をエタノール６０部に溶解した溶液を前記電荷輸
送層上に浸漬塗工し、１４０℃で１２０分間乾燥するこ
とによって、膜厚１．５μｍの保護層を形成した。

【００５２】このようにして作成した電子写真感光体を
帯電−露光−現像−転写−クリーニングのプロセスを
０．７秒サイクルで繰り返す複写機に取付け、２２℃・
５５％の常温常湿下で電子写真特性の評価を行い、常温
常湿下、１０℃・１５％の低温低湿下及び３５℃・８５
％の高温高湿下で得られる画像を目視にて評価し、更に
常温常湿下で２０，０００枚の繰り返し画像出し後に得
られる画像を目視にて評価した。結果を表２に示す。

【００５３】尚、暗部電位はコロナ放電電圧−５ＫＶで
放電したときの感光体の表面電位であり、値が大きい程
帯電能がよいことを示す。また、感度は表面電位を−６
５０Ｖから−１５０Ｖに減衰させるのに必要な露光量
（ｌｕｘ・ｓｅｃ）で、値が小さい程高感度であること
を示す。

【００５４】実施例２ 保護層用溶液として、ブチルエーテル化メラミン−ホル
ムアルデヒド樹脂（マイコート５０８、三井サイアナミ
ド（株）社製）４０部、下記式で示されるビスフェノー
ル化合物

【００５５】

【外１０】 １２部をエタノール６０部に溶解した溶液を用いた以外
は実施例１と同様にして電子写真感光体を作成し、評価
した。結果を表２に示す。

【００５６】実施例３ 実施例１と同様の方法で電荷輸送層まで形成した。

【００５７】次に、平均粒径０．０２μｍのアンチモン
含有酸化スズ微粒子（Ｔ−１、三菱マテリアル（株）社
製）１００部、ジメチルポリシロキサン１０部及びトル
エン３００部をガラスビーズを用いたサンドミル装置で
２４時間分散した後、１８０℃で２時間乾燥することに
よって、酸化スズ微粒子の表面処理を行った。

【００５８】次に、メチルエーテル化メラミン−ホルム
アルデヒド樹脂（サイメル３０３、三井サイアナミド
（株）社製）４０部、下記式で示されるビスフェノール
化合物

【００５９】

【外１１】 １２部、エタノール１５０部及び前記表面処理を行った
酸化スズ微粒子５０部を混合してガラスビーズを用いた
サンドミル装置で４８時間分散した保護層用溶液を前記
電荷輸送層上に浸漬塗工し、１４０℃で２時間乾燥する
ことによって、膜厚５μｍの保護層を形成した。

【００６０】得られた電子写真感光体を実施例１と同様
にして評価した。結果を表２に示す。

【００６１】比較例１ 保護層を設けなかった以外は実施例１と同様にして電子
写真感光体を作成し、評価した。その結果、表２に示す
ように初期の電子写真特性は良好であったものの、耐久
を行ったところ帯電能が低下し、１００００枚ごろから
良好な画像が得られなくなった。

【００６２】比較例２ 保護層にビスフェノール化合物を用いなかった以外は実
施例１と同様にして電子写真感光体を作成し、評価し
た。その結果、表２に示すように、初期の画像は良好で
あったが、繰り返し耐久により画像ボケが発生した。

【００６３】比較例３ 保護層にビスフェノール化合物を用いなかった以外は実
施例３と同様にして電子写真感光体を作成し、評価をし
た。その結果、表２に示すように、高湿環境下及び繰り
返し耐久後の画像において画像ボケが発生した。また、
保護層の調合液は分散性が悪く微粒子の凝集が見られ
た。

【００６４】

【表２】

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば保護層の
樹脂の硬化性が高く、高硬度で耐久特性に優れ、また環
境特性に優れた画質の良い安定した画像を得ることので
きる電子写真感光体を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真感光体を有する電子写真装置
の概略構成の例を示す図である。

【図２】本発明の電子写真感光体を有するファクシミリ
のブロック図の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 本発明の電子写真感光体 １ａ 軸 ２ 帯電手段 ３ 露光部 ４ 現像手段 ５ 転写手段 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 転写材 １０ 画像読取部 １１ コントローラ １２ 受信回路 １３ 送信回路 １４ 電話 １５ 回線 １６ 画像メモリ １７ ＣＰＵ １８ プリンタコントローラ １９ プリンター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−308852（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−135574（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−135573（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−135572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−123547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−110716（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−51753（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−143644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−76928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/147,5/05

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体、感光層及び表面保護層を
   この順に有する電子写真感光体において、該保護層が、
   メラミン樹脂のモノマーあるいはオリゴマーと水酸基を
   有するベンゼン環構造を２個有するビスフェノール化合
   物を含有する塗工液を感光層上に塗工後、該メラミン樹
   脂のモノマーあるいはオリゴマーと該ビスフェノール化
   合物を反応させることによって硬化された層であること
   を特徴とする電子写真感光体。
2. 【請求項２】 メラミン樹脂のモノマーあるいはオリゴ
   マーが、メラミンとホルムアルデヒドの反応物であるモ
   ノ乃至ヘキサメチロールメラミンが有するメチロール基
   をアルキルエーテル化した化合物、または該化合物の多
   核体である請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 【請求項３】 メラミン樹脂のモノマーあるいはオリゴ
   マーの平均重合度が１〜４である請求項１または２に記
   載の電子写真感光体。
4. 【請求項４】 メラミン樹脂のモノマーあるいはオリゴ
   マーの重量平均分子量が１５００以下である請求項１〜
   ３のいずれかに記載の電子写真感光体。
5. 【請求項５】 ビスフェノール化合物が下記式（１） 【外１】 （式中、Ａはアルキレン、アルキリデン、アルケニレ
   ン、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ₂−及び 【外２】 からなる群より選ばれる基を示す。）で示される請求項
   １〜４のいずれかに記載の電子写真感光体。
6. 【請求項６】 ビスフェノール化合物が下記式 【外３】 で示される請求項５に記載の電子写真感光体。
7. 【請求項７】 ビスフェノール化合物が下記式 【外４】 で示される請求項５に記載の電子写真感光体。
8. 【請求項８】 保護層が更に導電性粒子を含有する請求
   項１〜７のいずれかに記載の電子写真感光体。
9. 【請求項９】 導電性粒子が金属酸化物粒子である請求
   項８に記載の電子写真感光体。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の電子
    写真感光体、静電潜像を形成する手段、形成した静電潜
    像を現像する手段及び現像した像を転写材に転写する手
    段を有することを特徴とする電子写真装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかに記載の電子
    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、かつ装置本体に着脱可能であることを特
    徴とするプロセスカートリッジ。