JP3661459B2 - 電子写真感光体及び画像形成装置とプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタとして用いられる電子写真感光体と画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カールソン法の電子写真複写機においては、感光体を一様に帯電させた後、露光によって画像様に電荷を消去して静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによって現像、可視化し、次いでそのトナーを紙等に転写、定着させる。
【０００３】
上記のような状況で使用される電子写真感光体は、帯電特性および感度が良好で更に暗減衰が小さい等の電子写真特性はもちろん、加えて繰り返し使用での耐刷性、耐摩耗性、耐傷性等の物理的性質や、コロナ放電時に発生するオゾン、ＮＯｘ、露光時の紫外線等への耐性においても良好であることが要求される。
【０００４】
従来、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物質を感光層主成分とする無機感光体が広く用いられていた。しかし、これらの無機感光体は人体に有害であるために、その廃棄時に問題が生じている。
【０００５】
近年、無公害である有機物を用いた有機感光体の開発が盛んであり実用化が進んでいる。中でも電荷発生機能と電荷輸送機能とを異なる物質に分担させ、希望する特性に照らして各機能を発揮する物質を広い範囲から選択できる機能分離型感光体の開発が盛んであり、感度、耐久性の高い有機感光体を実用化する動向にある。
【０００６】
このような機能分担型の有機感光体は従来主として負帯電用として用いられ、特開昭６０−２４７６４７号公報に記載されるように支持体上に薄い電荷発生層を設け、この上に比較的厚い電荷輸送層を設ける構成がとられている。
【０００７】
このような感光体に使用されるバインダーとしては、帯電特性、感度、残留電位及び繰り返し特性等の面で、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＺ型のポリカーボネートが良好な特性を発揮することが良く知られている。
【０００８】
一方、感光体上のトナーは全てが転写されることはなく、一部のトナーは感光体に残留し、この状態で繰り返し画像形成した場合、残留トナーの影響で潜像形成が乱されるため汚れのない高画質な複写を得ることができない。このため、残留トナーの除去が必要となる。クリーニング手段にはファーブラシ、磁気ブラシまたはブレード等が代表的であるが、性能、構成等の点からブレードが主に用いられている。このときのブレード部材としては、板状のゴム弾性体が一般的である。
【０００９】
前記のようなポリカーボネートを表面層に用いた場合、磁気ブラシやクリーニングブレードで擦過され感光層表面に傷が付いたり、感光層が次第に摩耗するという欠点を有する。このような傷や摩耗を低減するためにクリーニング手段の擦過力を減らすことを行うと、シリカ等のトナー外添剤やタルク等の紙粉がブレードをすり抜けてしまういわゆるクリーニング不良が発生する。このようなクリーニング不良は通常の使用環境では画像上で問題とはなりにくいが、特に高温高湿下で文字流れや画像ボケなどの画像不良となり問題になっている。その一方で、感光層を強制的に削り、常に感光体の清浄な表面を露出させようとして、ブレードの当接荷重を上げるなどして減耗速度を上げたり、研磨剤を添加したウレタンローラーを感光体に接触させる等が採られている。しかし、このように減耗を多くした場合はクリーニング不良による画像不良は改善されるものの、減耗による感度及び帯電電位の低下が起こり、無機感光体に対し寿命を短くしてしまい高耐久化を阻害する主因となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トナー成分や紙粉等のフィルミングがなく、しかも耐摩耗性が高く、長期にわたり高画質で安定した画像が得られる電子写真感光体及び画像形成装置とプロセスカートリッジの提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は下記の構成によって達成される。
【００１２】
〔１〕 導電性支持体上に感光層を設けてなる感光体の表面層に下記一般式（１）、一般式（２）及び一般式（３）で示される構成単位を有する共重合ポリカーボネート樹脂を含有させたことを特徴とする電子写真感光体。
【００１３】
【化４】

【００１４】
（式中、Ｒ₁₁〜Ｒ₁₂は炭素数１〜６のアルキル基またはアリール基を表し、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００１５】
【化５】

【００１６】
（式中、Ｙは炭素数１〜６のアルキレン基又はアルキリデン基を表し、Ｒ₂₁ 、Ｒ ₂₂ 及びＲ ₂₅ 、Ｒ₂₆は炭素数１〜１０の置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアリ−ル基、ｐは１〜２００の整数を表す。）
【００１７】
【化６】

【００１８】
（式中、Ｘは単結合、炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖或いは環状のアルキリデン基、アリーレンジアルキリデン基或いは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＳＯ−、−ＳＯ₂−を表し、Ｒ₃₁〜Ｒ₃₄は水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜４のアルキル基、アルケニル基、アリール基を表す。）
〔２〕 〔１〕に記載の電子写真感光体を用い帯電、像露光、現像、転写・分離、クリーニングを経て画像形成することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
〔３〕 〔１〕に記載の電子写真感光体と、帯電器、現像器、クリーニング器あるいは転写器の少なくとも一つを含み画像形成装置本体に着脱自在に装着されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００２０】
本発明のポリカーボネート樹脂（３元系共重合ポリカーボネート樹脂）の代表的な具体例（３）と、参考例としての構成式（１）、（２）および（４）、（５）を示す。
【００２１】
【化７】

【００２２】
【化８】

【００２３】
尚、本発明において表面層とは感光体の感光層上に最表面層として塗設されている層をいい、通常は感光層中の最上層であり、感光層の上に保護層が塗設されている場合は保護層をいう。
【００２４】
本発明の各構成を更に説明する。
【００２５】
本発明に用いられる感光体の導電性支持体の材質としては、特に限定されない。現在広く用いられているアルミニウム及びその合金を用いることが出来る。この場合、支持体の材質自体が導電性を持たない場合は、その上に導電層を設けて導電性支持体としてから感光層を塗設する必要がある。
【００２６】
導電層としては、特に限定はないが、金属あるいは金属酸化物等の導電性物質を薄膜を蒸着あるいはスパッタリング等で塗設した層、導電性樹脂を塗設した層などがある。
【００２７】
又、非導電性の支持体基材の代表例は、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等から造られるベース（フイルムともいう）であり、これらを用いれば可撓性を持つベルト状感光体を造ることができる。
【００２８】
この上に通常は、中間層（下引き層ともいう）を設けるのが普通である。これには代表的なものとしてシランカップリング剤や有機キレート化合物等よりなるセラミック系のもの、ポリアミド系樹脂等からなる樹脂系のものがある。
【００２９】
下引き層の上には感光層が設けられる。感光層は、電荷発生層と電荷輸送層とを持つ、いわゆる機能分離型の積層構造を有するものが多い。
【００３０】
電荷発生層（ＣＧＬ）は、電荷発生物質（ＣＧＭ）を必要に応じてバインダー樹脂中に分散させて形成されることが多い。ＣＧＭとしては、特に限定は無いがアゾ顔料、アントラキノン等の多環キノン顔料、キノンイミン顔料、アゾメチン顔料、シアニン顔料、ベンゾキノン顔料、ペリレン顔料、金属又は無金属フタロシアニン顔料等を用いることが出来る。また、これらは必要に応じて二種以上混合して用いてもよい。
【００３１】
電荷発生層に使用可能なバインダー樹脂としては、例えばポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、並びにこれら樹脂の繰り返し単位のうち二つ以上を含む共重合体樹脂、例えば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂、また高分子有機半導体、例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
【００３２】
電荷輸送層（ＣＴＬ）は、電荷輸送物質（ＣＴＭ）を単独で、或いはバインダー樹脂とともに構成される。ＣＴＭとしては、例えばカルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１−ビニルピレン、ポリ−９−ビニルアントラセン等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。またこれらは単独でも、二種以上の混合で用いてもよい。
【００３３】
また、電荷輸送層に使用可能なバインダー樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００３４】
次に、これに限定されるものではないが、図１に本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す構成断面図の例を挙げ、本発明の画像形成装置の説明をする。
【００３５】
図１において、図示しない原稿読み取り装置にて読み取った情報に基づき、半導体レーザ光源１から露光光が発せられる。これをポリゴンミラー２により、図１の紙面と垂直方向に振り分け、画像の歪みを補正するｆθレンズを介して、感光体面上に照射され静電潜像を作る。感光体は、あらかじめ帯電器５により一様帯電され、像露光のタイミングにあわせて時計方向に回転を開始している。
【００３６】
感光体面上の静電潜像は、現像器６により現像され、形成された現像像はタイミングを合わせて搬送されてきた転写体８に転写器７の作用により転写される。さらに感光体４と転写体８は分離器（分離極）９により分離されるが、現像像は転写体８に転写担持されて、定着器１０へと導かれ定着される。
【００３７】
感光体面に残留した未転写のトナー等は、クリーニングブレード方式のクリーニング器１１にて清掃され、帯電前露光（ＰＣＬ）１２にて残留電荷を除き、次の画像形成のため再び帯電器５により、一様帯電される。
【００３８】
尚、転写体は代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に限定されず、ＯＨＰ用のＰＥＴベース等も無論含まれる。
【００３９】
又、クリーニングブレード１３は、厚さ１〜３０ｍｍ程度のゴム状弾性体を用い、材質としてはウレタンゴムが最も良く用いられる。これは感光体に圧接して用いられるため熱を伝え易く、本発明においては解除機構を設け、画像形成動作を行っていない時には感光体から離しておくのが望ましいことがわかった。
【００４０】
本発明は、電子写真法による画像形成方法及び装置、特にコンピュータ等からのディジタル画像データで変調した変調ビームにより感光体上に静電潜像を形成する装置に関するものである。
【００４１】
近年、感光体上に静電潜像を形成し、この潜像を現像して可視画像を得る電子写真等の分野において、画質の改善、変換、編集等が容易で高品質の画像形成が可能なディジタル方式を採用した画像形成方法の研究開発が盛んになされている。
【００４２】
この画像形成方法及び装置に採用されるコンピュータまたは複写原稿からのディジタル画像信号により光変調する走査光学系として、▲１▼レーザ光学系に音響光学変調器を介在させ、当該音響光学変調器により光変調する装置、▲２▼半導体レーザを用い、レーザ強度を直接変調する装置があり、これらの走査光学系から一様に帯電した感光体上にスポット露光してドット状の画像を形成する。
【００４３】
前述の走査光学系から照射されるビームは、裾が左右に広がった正規分布状に近似した丸状や楕円状の輝度分布となり、例えばレーザビームの場合、通常、感光体上で主走査方向あるいは副走査方向の一方あるいは両者が２０〜１００μｍという極めて狭い丸状あるいは楕円状である。
【００４４】
又、上記画像形成装置は、感光体４と、帯電器５、現像器６、クリーニング器１１あるいは転写器７等の少なくとも一つを含むプロセスカートリッジを搭載する形態にすることもできる。
【００４５】
本発明の電子写真感光体を用いた画像形成装置に搭載するためのプロセスカートリッジの例を、図２に断面図、図３に斜視図として示した。このプロセスカートリッジ２０は、画像形成装置の側面、即ち転写体の搬送される方向と直角方向からガイドレール等により装置内に装填される。
【００４６】
図２から明らかなごとく、本例ではプロセスカートリッジ２０内に、感光体４を中心に帯電器５、現像器６、クリーニング器１１、ＰＣＬ１２が収納され一つのユニットとしてプロセスカートリッジを形成している。このようなプロセスカートリッジの形態をとることにより、本発明の効果をよりよく発揮させることができるので、好ましい実施態様といえる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。尚、本文中「部」とは「重量部」を表す。
【００４８】
実施例１
直径８０ｍｍのドラム状アルミニウム製導電性支持体（アルミニウムシリンダー）上に下記の下引き層塗布液を調製し、乾燥膜厚１．０μｍとなるように塗布した。
【００４９】
１．下引き層塗布液
チタンキレート化合物（ＴＣ−７５０ 松本製薬社製） ３０ｇ
シランカップリング剤（ＫＢＭ−５０３ 信越化学社製） １７ｇ
２−プロパノール １５０ｍｌ
この下引き層上に、下記電荷発生層塗布液を調液し、膜厚０．５μｍとなるよう塗布した。
【００５０】
２．電荷発生層塗布液
Ｙ型チタニルフタロシアニン １０ｇ
シリコーン樹脂（ＫＲ−５２４０ 信越化学工業社製） １０ｇ
酢酸−ｔ−ブチル １０００ｍｌ
上記塗布液をサンドミルを用いて２０時間分散したもの。
【００５１】
この電荷発生層上に下記の電荷輸送層塗布液を調製し、乾燥膜厚２３μｍになるように塗布した後、１００℃、１時間乾燥して感光体を得た。
【００５２】
３．電荷輸送層塗布液
電荷輸送物質（Ｔ−１８） ４２０ｇ
構造式（３）の樹脂（Ｍｖ＝３０，０００） ５６０ｇ
Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０（三共社製） ２１ｇ
１，２−ジクロロエタン ２８００ｍｌ
参考例１、２と４、５
実施例１において電荷輸送層の樹脂（３）の代わりに構造式（１）、（２）および（４）、（５）の樹脂（Ｍｖ＝３０，０００）に変えた他は実施例１と同様にして感光体を作製した。
【００５３】
比較例１〜２
実施例１において電荷輸送層の樹脂（３）の代わりに下記構造式（６）及び（７）の樹脂に変えた他は実施例１と同様にして感光体を作製した。
【００５４】
【化９】

【００５５】
評価１
このようにして得た感光体をコニカ社製デジタル複写機Ｋｏｎｉｃａ ７０５０に装着して以下のような感光体特性評価を行った。
【００５６】
上記複写機を改造して表面電位計を備え付けて帯電→露光→除電のプロセスを行い、未露光電位及び露光後の電位（それぞれＶＨ、ＶＬ）を測定した。
【００５７】
次にクリーニングユニットにはゴム硬度ＪＩＳ Ａ ６５°、反発弾性４０％、厚さ２ｍｍ、自由長９ｍｍの弾性ゴムブレードを当接角２０°で感光体の回転に対してカウンター方向に押圧力１８ｇ／ｃｍで当接し、５０，０００コピーの実写試験を行い画像品質の評価を行った。５０，０００コピー終了後、感光体の膜厚減耗とハーフトーン画像を目視で評価した。
【００５８】
結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】

【００６０】
参考例１、２および４、５に比して本発明内の実施例１は、膜厚減耗、未露光部電位共に良好である。これに対し比較例１及び２は参考例よりさらに特性に問題がでることがわかる。
【００６１】
参考例６
直径８０ｍｍのドラム状アルミニウム製導電性支持体（アルミニウムシリンダー）上にポリアミド樹脂からなる厚さ０．３μｍの下引き層を設けた。
【００６２】
次にビスイミダゾピリドノペリレン（下記化合物「化１０」）３０部、ブチラール樹脂エスレックＢ（ＢＸ−Ｌ）１０部、メチルエチルケトン１６００部からなる塗布液を上記下引き層上に浸漬塗布により乾燥後の膜厚が１μｍとなるように塗布して電荷発生層を形成した。
【００６３】
次いで電荷輸送物質（Ｔ−１９）３００部、上記構造式（３）で表される樹脂（粘度平均分子量３０，０００）４５０部を１，２−ジクロロエタン３０００部に溶解した液を浸漬塗布により１００℃、６０分乾燥後の膜厚が２５μｍになるように電荷輸送層を形成した。
【００６４】
【化１０】

【００６５】
比較例３
参考例６において電荷輸送層の樹脂（３）の代わりに構造式（６）の樹脂を用いた他は参考例６と同様にして感光体を作製した。
【００６６】
評価２
参考例６の感光体をコニカ社製デジタル複写機 Ｋｏｎｉｃａ ７０５０をＬＥＤ光源（６８０ｎｍ）で露光を行うプロセスに改造して以下のような感光体特性評価を行った。
【００６７】
上記複写機を改造して表面電位計を備え付けて帯電→露光→除電のプロセスを行い、
未露光電位及び露光後の電位（それぞれＶＨ、ＶＬ）を測定した。
【００６８】
次にクリーニングユニットにはゴム硬度ＪＩＳ Ａ ６５°、反発弾性４０％、厚さ２ｍｍ、自由長９ｍｍの弾性ゴムブレードを当接角２０°で感光体の回転に対してカウンター方向に押圧力１８ｇ／ｃｍで当接し、５０，０００コピーの実写試験を行い画像品質の評価を行った。５０，０００コピー終了後、感光体の膜厚減耗とハーフトーン画像を目視で評価した。
【００６９】
結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】

【００７１】
本発明内の参考例６の特性は、比較例３に比して優れていることがわかる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明により、トナー成分や紙粉等のフィルミングがなく、しかも耐摩耗性が高く、長期にわたり高画質で安定した画像が得られる電子写真感光体及び画像形成装置とプロセスカートリッジを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す構成断面図。
【図２】本発明のプロセスカートリッジ断面図。
【図３】本発明のプロセスカートリッジ斜視図。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ光源
２ ポリゴンミラー
４ 感光体
５ 帯電器
６ 現像器
７ 転写器
８ 転写体
９ 分離極
１０ 定着器
１１ クリーニング器
１２ 帯電前露光（ＰＣＬ）
１３ クリーニングブレード
２０ プロセスカートリッジ

Claims (3)

1. 導電性支持体上に感光層を設けてなる感光体の表面層に下記一般式（１）、一般式（２）及び一般式（３）で示される構成単位を有する共重合ポリカーボネート樹脂を含有させたことを特徴とする電子写真感光体。
   

   

   （式中、Ｒ₁₁〜Ｒ₁₂は炭素数１〜６のアルキル基またはアリール基を表し、ｎは１〜３の整数を表す。）
   

   

   （式中、Ｙは炭素数１〜６のアルキレン基又はアルキリデン基を表し、Ｒ ₂₁ 、Ｒ ₂₂ 及びＲ ₂₅ 、Ｒ ₂₆ は炭素数１〜１０の置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアリ−ル基、ｐは１〜２００の整数を表す。）
   

   

   （式中、Ｘは単結合、炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖或いは環状のアルキリデン基、アリーレンジアルキリデン基或いは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＳＯ−、−ＳＯ ₂ −を表し、Ｒ ₃₁ 〜Ｒ ₃₄ は水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数１〜４のアルキル基、アルケニル基、アリール基を表す。）
2. 請求項１に記載の電子写真感光体を用い帯電、像露光、現像、転写・分離、クリーニングを経て画像形成することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の電子写真感光体と、帯電器、現像器、クリーニング器あるいは転写器の少なくとも一つを含み画像形成装置本体に着脱自在に装着されることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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