JP3441888B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体及
びこの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、詳しくは特定の樹脂および電荷
輸送剤を含有する感光層を有する電子写真感光体及びこ
の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ及び電
子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方法は、米国特許第２２９７６
９１号公報に示されているように、画像露光の間に受け
照射量に応じて電気抵抗が変化し、かつ暗所では絶縁性
の物質をコーティングした支持体よりなる光導電性材料
を用いて行われる。この光導電性材料を用いた電子写真
感光体に要求される基本的な特性としては、（１）暗所
で適当な電位に帯電できること、（２）暗所において電
荷の逸散が少ないこと、（３）光照射によって速やかに
電荷を逸散せしめること、などが挙げられる。

【０００３】従来より、電子写真感光体としては、セレ
ン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機光導電性化合物
を主成分とする感光層を有する無機感光体が広く使用さ
れてきた。しかし、これらは前記（１）〜（３）の条件
は満足するが、熱安定性、耐湿性、耐久性、生産性にお
いて、必ずしも満足できるものではなかった。

【０００４】無機感光体の欠点を克服する目的で、様々
な有機光導電性化合物を主成分とする電子写真感光体の
開発が、近年盛んに行われている。例えば、米国特許３
８３７８５１号公報には、トリアリルピラゾリンを合有
する電荷輸送層を有する感光体が、米国特許３８７１８
８０号公報にはペリレン顔料の誘導体からなる電荷発生
層と３−プロピレンとホルムアルデヒドの縮合体からな
る電荷輸送層とからなる感光体が、それぞれ記載されて
いる。

【０００５】さらに有機光導電性化合物は、その化合物
の種類によって電子写真感光体の感光波長域を自由に選
択することが可能であり、例えばアゾ顔料では、特開昭
６１−２７２７５４号公報、特開昭５６−１６７７５９
号公報に示された物質は、可視領域で高感度を示す。ま
た特開昭５７−１９５７６号公報、特開昭６１−２２８
４５３号公報に示された化合物は、赤外領域まで感度を
有していると記載されている。

【０００６】これらの材料のうち、赤外領域に感度を示
すものは、近年進歩の著しいレーザービームプリンター
（以下ＬＢＰと略す）やＬＥＤプリンターに使用され、
その需要頻度は高くなってきている。

【０００７】これら有機光導電性化合物を用いた電子写
真感光体は、電気的、機械的双方の特性を満足させるた
めに、電荷輸送層と電荷発生層を積層させた機能分離型
の感光体として利用される場合が多い。一方、当然のこ
とながら、電子写真感光体には、適用される電子写真プ
ロセスに応じた感度、電気的特性、さらには光学的特性
を備えていることが要求される。

【０００８】特に、繰り返し使用される電子写真感光体
においては、その電子写真感光体表面にはコロナまたは
直接帯電、画像露光、トナー現像、転写工程、表面クリ
ーニングなどの電気的、機械的外力が直接加えられるた
め、それらに対する耐久性も要求される。

【０００９】具体的には、帯電時のオゾンおよび窒素酸
化物による電気的劣化や、帯電時の放電、クリーニング
部材の摺擦によって、表面が摩耗したり傷が発生したり
する機械的劣化、電気的劣化に対する耐久性が求められ
ている。

【００１０】電気的劣化は、光が照射した部分にキャリ
アーが滞留し、光が照射していない部分との間に電位差
が生じる現象が特に問題であり、これはフォトメモリー
として生じる。

【００１１】機械的劣化は、特に無機感光体と異なり物
質的に柔らかいものが多い有機感光体には、機械的劣化
に対する耐久性が劣り、耐久性向上は特に切望されてい
るものである。

【００１２】上記のような感光体に要求される耐久特性
を満足させるために、様々な試みがなされてきた。

【００１３】

【発明が解決しようとしている課題】表面層によく使用
され、耐摩耗性、電気特性の良好な樹脂として、ビスフ
ェノールＡを骨格とするポリカーボネート樹脂が注目さ
れているが、前述したような問題点すべてを解決できる
わけではなく、次のような問題点を有している。

【００１４】（１）溶解性に乏しく、ジクロロメタンや
１，２−ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水
素類の一部にしか良好な溶解性を示さないうえ、これら
の溶剤は低沸点のため、これらの溶剤で調製した塗工液
を用いて感光体を製造すると、塗工面が白化しやすい。
塗工液の固形分管理などにも手間がかかる。

【００１５】（２）ハロゲン化脂肪族炭化水素類以外の
溶剤に対しては、テトラヒドラフラン、ジオキサン、シ
クロヘキサノンあるいはそれらの混合溶剤に一部可溶で
あるが、その溶液は数日でゲル化するなど、経時性が悪
く感光体製造には不向きである。

【００１６】（３）さらに上記（１）、（２）が改善さ
れたとしても、ビスフェノールＡを骨格とするポリカー
ボネート樹脂にはソルベントクラックが発生しやすい。

【００１７】（４）加えて、従来のポリカーボネート樹
脂では、該樹脂で形成された被膜に潤滑性がないため、
感光体に傷がつきやすく、電子写真感光体の摩耗量を低
くするようなクリーニング設定では画像欠陥になった
り、クリーニングブレードの早期の劣化によるクリーニ
ング不良、トナー融着などが生じてしまうことがあっ
た。

【００１８】前記（１）、（２）に挙げた溶液安定性に
ついては、ポリマーの構造単位として、嵩高いシクロヘ
キシレン基を有するポリカーボネートＺ樹脂を使用する
か、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＣなどと共重合
させることによって解決されてきた。

【００１９】また、ソルベントクラックについても、特
開平６−５１５４４号公報、特開平６−７５４１５号公
報に開示されているように、シリコーン変性ポリカーボ
ネート、エーテル変性ポリカーボネートを用いることに
より解決することが可能である。ところがこれら変性ポ
リカーボネートは従来のポリカーボネート樹脂に比べソ
ルベントクラックを対策するためにポリマー内の内部応
力にたいして柔軟性をもたしている構造をとっているた
め、結果、重合体本体の機械的強度が低下するという欠
点があった。

【００２０】さらに近年、特開昭５７−１７８２６号公
報、特開昭５８−４０５６６号公報に開示されているよ
うな、帯電部材に直接電圧をかけ電子写真感光体に電荷
を印加する直接帯電方式が主流となりつつある。

【００２１】これは、導電ゴムなどで構成されたローラ
ー状の帯電部材を直接電子写真感光体に当接させて電荷
を印加する方法であり、スコロトロンなどに比べ、オゾ
ン発生量が格段に少ない、スコロトロンは帯電器に流す
電流の８０％前後はシールドに流れるために浪費される
のに対して、直接帯電はこの浪費分がなく、非常に経済
的である、などのメリットをもつ。

【００２２】しかし、直接帯電は、パッシェン則による
放電による帯電のため、帯電安定性が非常に悪いという
欠点をもつ。この対策として、直流電圧に交流電圧を重
畳させた、いわゆるＡＣ／ＤＣ帯電方式が考案されてい
る（特開昭６３−１４９６６８号公報）。

【００２３】この帯電方式により、帯電時の安定性は良
化したが、ＡＣを重畳するために、電子写真感光体表面
の放電量は大幅に増大してしまい、電子写真感光体の削
れ量が増加してしまうという欠点を新たに生じ、機械的
強度のみならず、電気的強度も要求されるようになって
きた。

【００２４】本発明の目的は、従来のポリカーボネート
樹脂を表面層として有していた問題点を解決し、耐ソル
ベントクラック性をもちつつ機械的強度が強く、かつ直
接帯電による耐電気特性が良好であり製造が容易な電子
写真感光体を提供することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、導電
性支持体、感光層を有する電子写真感光体であって、交
流電圧を重畳させた直流電圧を帯電部材にかけ電子写真
感光体に電荷を印加する接触帯電手段を有する電子写真
装置用の電子写真感光体において、該電子写真感光体の
表面層が、下記式（５）

【００２６】

【化３】 で示される構成単位を有する重合体と、下記式（９）

【００２７】

【化４】 で示される化合物とを含有することを特徴とする。

【００２８】本発明による電子写真感光体は表面層を形
成する樹脂および電荷輸送剤として特定の樹脂および電
荷輸送剤の組み合せを選択することにより、特に優れた
耐ソルベントクラック性と機械的強度とＡＣ帯電におけ
る耐電気特性をあわせもち、良好な電子写真特性をもっ
ているものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるポリアリレー
ト樹脂の構成単位の具体例を表１で示すがこれらに限ら
れるものではない。

【００３０】

【表１】 構成単位例１からなる重合体は本発明で必須であり、２
種類以上の別種の構成単位例１からなる共重合体の場合
には構成単位例１と構成単位例２からなる共重合体が好
ましい。

【００３１】本発明で用いられる電荷輸送物質は、下記
構造のもので示される。

【００３２】

【化５】 本発明の電子写真感光体においては式（２２）で示され
る電荷輸送物質を用いる。

【００３３】以下本発明に用いる電子写真感光体の構成
について説明する。

【００３４】本発明における電子写真感光体は、感光層
が電荷輸送材料と電荷発生材料を同一の層に含有する単
層型であっても、電荷輸送層と電荷発生層に分離した積
層型でもよいが電子写真特性的には積層型が好ましい。

【００３５】使用する導電性基体は導電性を有するもの
であればよく、アルミニウム、ステンレスなどの金属、
あるいは導電層を設けた金属、紙、プラスチックなどが
挙げられ、形状はシート状、円筒状などが挙げられる。

【００３６】ＬＢＰなど画像入力がレーザー光の場合は
散乱による干渉縞防止、または基盤の傷を被覆すること
を目的とした導電層を設けてもよい。これはカーボンブ
ラック、金属粒子などの導電性粉体をバインダー樹脂に
分散させて形成することができる。導電層の膜厚は５〜
４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍが適当である。

【００３７】この導電層の上に、接着機能を有する中間
層を設ける。中間層の材料としては、ポリアミド、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、カゼイン、ポリウレタン、ポリエーテルウレタ
ン、などが挙げられる。これらは適当な溶剤に溶解して
塗布される。中間層の膜厚は０．０５〜５μｍ、好まし
くは０．３〜１μｍが適当である。

【００３８】中間層の上には電荷発生層が形成される。
本発明に用いられる電荷発生物質としては、セレン−テ
ルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、フタロシア
ニン、アントアントロン、ジベンズピレンキノン、トリ
スアゾ、シアニン、ジスアゾ、モノアゾ、インジゴ、キ
ナクリドン、非対称キノシアニン系の各顔料が挙げられ
る。機能分離型の場合、電荷発生層は、前記電荷発生物
質を０．３〜４倍量の結着剤樹脂および溶剤とともにホ
モジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミ
ル、サンドミル、アトライター、ロールミルおよび液衝
突型高速分散機などの方法でよく分散し、分散液を塗
布、乾燥させて形成される。電荷発生層の膜厚は５μｍ
以下、好ましくは０．１〜２μｍが適当である。

【００３９】電荷輸送層は、主として本発明からなる電
荷輸送物質およびバインダー樹脂とを溶剤中に溶解させ
た塗料を塗工乾燥して形成する。用いられる電荷輸送物
質としては式（２２）で示される電荷輸送物質が挙げら
れる。

【００４０】これらは０．５〜２倍量のバインダー樹脂
と組み合わされ塗工、乾燥し電荷輸送層を形成する。電
荷輸送層の膜厚は５〜４０μｍ、好ましくは１５〜３０
μｍが適当である。

【００４１】図１に本発明の電子写真感光体を有するプ
ロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成を
示す。

【００４２】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２を中心に矢印方向に所定の周速
度で回転駆動される。感光体１は、回転過程において、
一次帯電手段３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、スリット露光やレーザービ
ーム走査露光などの像露光手段（不図示）からの画像露
光光４を受ける。こうして感光体１の周面に静電潜像が
順次形成されていく。

【００４３】形成された静電潜像は、次いで現像手段５
によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不
図示の給紙部から感光体１と転写手段６との間に感光体
１の回転と同期取り出されて給紙された転写材７に、転
写手段６により順次転写されていく。

【００４４】像転写を受けた転写材７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るこ
とにより複写物（コピー）として装置外ヘプリントアウ
トされる。

【００４５】像転写後の感光体１の表面は、クリーニン
グ手段９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（不図示）からの前露光光１０
により除電処理された後、繰り返し像形成に使用され
る。尚、一次帯電手段３が帯電ローラーなどを用いた接
触帯電手段である場合は、前露光は必ずしも必要ではな
い。

【００４６】本発明においては、上述の電子写真感光体
１、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段
９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電
子写真装置本体に対して着脱可能に構成しても良い。例
えば、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手
段９の少なくとも１つを感光体１と共に一体に支持して
カートリッジ化して、装置本体のレール１２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１１とすることができる。

【００４７】また、画像露光光４は、電子写真装置が複
写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や
透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化
し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、
ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動な
どにより照射される光である。

【００４８】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、画像露光光４は受信データをプリント
するための露光光になる。図２はこの場合の１例をブロ
ック図で示したものである。

【００４９】コントローラー１４は画像読取部１３とプ
リンター２２を制御する。コントローラー１４の全体は
ＣＰＵ２０により制御されている。画像読取部１３から
の読取データは、送信回路１６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１５を通して
プリンター２２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。プリンターコントローラ２１はプ
リンター２２を制御している。１７は電話である。

【００５０】回線１８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１５で復調された後、ＣＰＵ２０によって画像情報を
復号処理され順次画像メモリ１９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１９に格納され
ると、そのページの画像記録を行う、ＣＰＵ２０は、画
像メモリ１９から１ページの画像情報を読み出し、プリ
ンターコントローラー２１に復号化された１ベーンの画
像情報を送出する。プリンターコントローフー２１は、
ＣＰＵ２０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ー２２を制
御する。ＣＰＵ２０は、プリンター２２による記録中
に、次のページの受信を行っている。

【００５１】このようにして、画像の受信と記録が行わ
れる。本発明の電子写真感光体は電子写真複写機に利用
するのみならず、レーザービームプリンター、ＣＲＴプ
リンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター、レーザ
ー製版など電子写真応用分野にも広く用いることができ
る。

【００５２】以下実施例に従って説明する。

【００５３】

【実施例】〔実施例１〕３０φ２５４ｍｍのＡｌシリン
ダーを支持体とし、それに、以下の材料より構成される
塗料を支持体上に浸せき法で塗布し１４０℃、３０分熱
硬化して１５μｍの導電層を形成した。

【００５４】 導電性顔料：ＳｎＯ₂コート処理硫酸バリウム １０部 抵抗調節用顔料：酸化チタン ２部 バインダー樹脂：フェノール樹脂 ６部 レベリング材：シリコーンオイル ０．００１部 溶剤：メタノール、メトキシプロパノール０．２／０．８ ２０部 次にこの上にＮメトキシメチル化ナイロン３部および共
重合ナイロン３部をメタノール６５部、ｎブタノール３
０部の混合溶媒に溶解した溶液を浸せき法で塗布し０．
５μｍの中間層を形成した。

【００５５】次にＣｕＫαのＸ線回折スペクトルにおけ
る回折角２θ±０．２°が９．０°、１４．２°、２
３．９°、２７．１°に強いピークを有するＴｉＯＰｃ
４部とポリビニルブチラール（商品名：エスレックＢＭ
２、積水化学製）２部およびシクロヘキサノン６０部を
φ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で４時間
分散したあとエチルアセテート１００部を加えて電荷発
生層用分散液を調製した。これを浸せき法で塗布し０．
３μｍの電荷発生層を形成した。

【００５６】次に表２の条件１記載の電荷輸送物質１０
部および表３の条件１記載の重合体１０部をモノクロロ
ベンゼン３０部ジクロロメタン７０部の混合溶媒に溶解
した。

【００５７】この重合体は所定ビフェノール（０．０１
ｍｏｌ）を水酸化ナトリウム（０．８ｇ）塩化テトラメ
チルアンモニウム（１ｇ）を水１００ｍｌに溶かし１リ
ットルのミキサー中に投入しこれに１，２−ジクロロエ
タン（３０ｍｌ）にテレフタル酸塩化物（０．００５ｍ
ｏｌ）、イソフタル酸塩化物（０．００５ｍｏｌ）を溶
かしたものを攪拌しながら投入し１０分高速攪拌し２時
間放置後、１，２−ジクロロエタン液を回収しこれに大
量のヘキサンを投入しポリマーとして回収したものであ
る。なお回収後水洗浄、クロロホルム溶解、メタノール
滴下による精製工程を行ったものを用いた。

【００５８】この塗料を浸せき法で塗布し１２０℃２時
間乾燥し２５μｍの電荷輸送層を形成した。

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】 テレフタル酸塩化物とイソフタル酸塩化物の混合比はモ
ル比で１：１とした。

【００６１】次に評価について説明する。

【００６２】装置はヒューレットパッカード製ＬＢＰ
「レーザージェット４ｐｌｕｓ」（プ ロセススピード７
１ｍｍ／ｓｅｃ）を改造して用いた。改造は一次帯電の
制御を定電流制御から定電圧制御とした。作成した電子
写真感光体をこの装置で２８℃９０％ＲＨ下で通紙耐久
を行った。シーケンスはプリント１枚ごとに１回停止す
る間欠モードとした。

【００６３】トナーがなくなったならば補給し、画像で
問題がでるまで耐久した。

【００６４】また、研磨テープを用いたテーバー摩耗試
験機を用い１５分摩耗させそのときの重量減少分を測定
した。

【００６５】さらに電子写真感光体の一部に３０００ｌ
ｕｘ１０分間の白色蛍光灯の光をあて１０分間放置後明
部電位を測定し光を当てる前から明部電位がどれだけ下
がったかを測定しフォトメモリー値とした。

【００６６】さらにソルベントクラック性は表面に指脂
を付着させ４８時間放置し顕微鏡観察によりソルベント
クラックの有無を観察した。

【００６７】その結果を表４に示す。

【００６８】〔実施例２、３〕電荷輸送層の電荷輸送物
質に表２の条件２、３のものを用い、バインダーに表３
の条件２、３のものを用いた以外は実施例１と同様に電
子写真感光体を作成し評価した。その結果を表４に示
す。

【００６９】

【表４】 〔比外例１〜４〕電荷輸送層の電荷輸送剤に比較例１、
２は下記構造（２９）の化合物、比較例３、４は下記式
（１７）で示される電荷輸送材料を用い、バインダーに
表５の条件１から４のものを用いた以外は実施例１と同
様に電子写真感光体を作成し評価した。その結果を表６
に示す。

【００７０】

【化６】

【００７１】

【化７】

【００７２】

【表５】

【００７３】

【表６】

【００７４】

【発明の効果】本発明の電子写真感光体は、機械的強度
を損なうことなく優れた耐ソルベントクラック性を有
し、さらに機械的強度が強く、かつ直接帯電による放電
に対する耐電気特性が良好であり製造が容易な直接帯電
に適した電子写真感光体及びこの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プロセスカー
トリッジ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 ２ 軸 ３ 一次帯電手段 ４ 画像露光光 ５ 現像手段 ６ 転写手段 ７ 転写材 ８ 像定着手段 ９ クリーニング手段 １０ 前露光光 １１ プロセスカートリッジ １２ レール １３ 画像読取部 １４ コントローラー １５ 受信回路 １６ 送信回路 １７ 電話 １８ 回線 １９ 画像メモリ ２０ ＣＰＵ ２１ プリンターコントローラー ２２ プリンター

フロントページの続き (72)発明者 長田 宮子 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 (72)発明者 北村 航 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５−34951（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96175（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−89038（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175081（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−128871（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−61232（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−295340（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−157666（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−166548（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−146631（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−27701（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−110646（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体、感光層を有する電子写真
   感光体であって、交流電圧を重畳させた直流電圧を帯電
   部材にかけ電子写真感光体に電荷を印加する接触帯電手
   段を有する電子写真装置用の電子写真感光体において、
   該電子写真感光体の表面層が、下記式（５） 【化１】 で示される構成単位を有する重合体と、下記式（９） 【化２】 で示される化合物とを含有することを特徴とする電子写
   真感光体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子写真感光体及び帯
   電手段を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱可能で
   あり、該帯電手段が、交流電圧を重畳させた直流電圧を
   帯電部材にかけ電子写真感光体に電荷を印加する接触帯
   電手段であるプロセスカートリッジ。
3. 【請求項３】 請求項１に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し、該帯
   電手段が、交流電圧を重畳させた直流電圧を帯電部材に
   かけ電子写真感光体に電荷を印加する接触帯電手段であ
   る電子写真装置。