JP3733242B2 - 電子写真装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真感光体、これ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、詳しくは画像の高解像度化が可能な短波長の半導体レーザーに適した電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在レーザープリンターなどに代表されるレーザーを光源として使用している電子写真装置において使用されているレーザーは、８００ｎｍ付近あるいは６８０ｎｍ付近に発振波長を有する半導体レーザーが主流である。近年、出力画像の高画質化のニーズの高まりから、高解像度化に向けた様々なアプローチがなされている。レーザーの波長もこの高解像度化に深く関わっており、特開平９−２４００５１号公報にも記載されているように、レーザーの発振波長が短くなるほど、レーザーのスポット径を小さくすることが可能となり、高解像度の潜像形成が可能となる。
【０００３】
レーザー発振波長の短波長化には、いくつかの手法が挙げられる。
【０００４】
一つは、非線形光学材料を利用し、第２高調波発生（ＳＨＧ）を用いてレーザー光の波長を２分の１にするものである（特開平９−２７５２４２、特開平９−１８９９３０及び特開平５−３１３０３３号公報など）。この系は、一次光源として、既に技術が確立し高出力可能なＧａＡｓ系ＬＤやＹＡＧレーザーを使用することができるため、長寿命化や大出力化が可能である。
【０００５】
もう一つは、ワイドギャップ半導体を用いるもので、ＳＨＧ利用のデバイスと比べ、装置の小型化が可能である。ＺｎＳｅ系半導体（特開平７−３２１４０９及び特開平６−３３４２７２号公報など）や、ＧａＮ系半導体（特開平８−０８８４４１及び特開平７−３３５９７５号公報など）を用いたＬＤが、その発光効率の高さから、以前から多くの研究の対象となっている。
【０００６】
しかし、これらのＬＤは素子構造、結晶成長条件、電極などの最適化が難しく、結晶中の欠陥などにより、実用化に必須である室温での長時間発振が困難であった。
【０００７】
しかし、基盤などの技術革新が進み、１９９７年１０月には日亜化学工業から、ＧａＮ系半導体を用いたＬＤで１１５０時間連続発振（５０℃条件）が報告されるなど、実用化が目前に迫っている状態である。
【０００８】
特開平９−２４００５１号公報には、４００〜５００ｎｍのレーザーに適した感光体として、α型チタニルフタロシアニンを用いた単層ないしは電荷発生層を最表面層とした積層感光体が開示されているが、本発明者らの検討によれば、この材料を用いた場合、感度が悪い上に、特に４００ｎｍ付近の光に対するメモリーが非常に大きいため、繰り返し使用した際の感光体の電位変動が大きいという問題があることが分かった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、３８０〜５００ｎｍの波長域でも高い感度特性を有し、かつ光メモリーが小さく繰り返し使用時の電位変動の小さい電子写真感光体及びこれを有するプロセスカートリッジを提供し、またこの感光体と短波長レーザーを使用することによって、実用的で安定して高画質な出力画像が得られる電子写真装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子写真感光体、発振波長が３８０〜５００ｎｍの半導体レーザーを光源とした露光手段、帯電手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真装置において、
該電子写真感光体に用いられる電荷発生材料が、下記構造式
【００１１】
【化９】
で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料、または、下記構造式
【００１２】
【化１０】
で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料であることを特徴とする電子写真装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
一般式（１）、（２）、（３）及び（４）中、Ａ及びＢが表す二価の芳香族炭化水素基としてはｏ−フェニレン、ｏ−ナフチレン、ペリナフチレン及び１，２−アンスリレンなどの基が挙げられ、二価の含窒素複素環基としては３，４−ピラゾールジイル、２，３−ピリジンジイル、４，５−ピリジンジイル、６，７−イミダゾールジイル及び６，７−キノリンジイルなどの２価の基が挙げられる。一般式（５）中、Ｃが表すアルキル基としてはメチル、エチル及びプロピルなどの基が挙げられ、アルコキシ基としてはメトキシ、エトキシ及びプロポキシなどの基が挙げられ、芳香族炭化水素基としてはフェニル、ナフチル、アンスリル及びピレニルなどの基が挙げられる。
【００１６】
上記基が有してもよい置換基としては、メチル、エチル、プロピル及びブチルなどのアルキル基、メトキシ、エトキシ及びプロポキシなどのアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子などのハロゲン原子、ジメチルアミノ及びジエチルアミノなどのジアルキルアミノ基、水酸基、ニトロ基、シアノ基及びハロメチル基などが挙げられる。
【００１７】
以下に、一般式（１）または（２）で示されるアントラキノンアクリドン顔料の具体的な化合物例を列挙する。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】
以下に、一般式（３）または（４）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、または一般式（５）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料の具体的な化合物例を列挙する。
【００２４】
【表６】
【００２５】
【表７】
【００２６】
【表８】
【００２７】
次に、本発明の電子写真感光体について詳しく説明する。
【００２８】
感光体の構成は図１、２、３に示されるような公知のいかなる構成であってもさしつかえない。特開平９−２４００５１号公報には、図１のような導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層の順に積層した感光体では、４００〜５００ｎｍの光は電荷輸送材料に吸収され、電荷発生層まで光が届かないため、原理上感度を示さないとあるが、必ずしもそのようなことはなく、電荷輸送層に使用される電荷輸送材料としてレーザーの発振波長に透過性のある電荷輸送材料を用いれば、上記構成の感光体でも十分な感度が得られ使用可能である。
【００２９】
以下に、導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層を積層した機能分離型感光体についてその作成方法を述べる。
【００３０】
電荷発生層は一般式（１）または（２）で示されるアントラキノンアクリドン顔料または一般式（３）または（４）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、または一般式（５）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料を適当な溶剤中でバインダー樹脂と共に分散した液を導電性支持体上に公知の方法によって塗布することによって形成され、その膜厚は好ましくは５μｍ以下、より好ましくは０．１〜１μｍの薄膜層とする。
【００３１】
ここで用いられるバインダー樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルカルバゾール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルベンザール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂及び塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合体樹脂などが主として挙げられる。
【００３２】
導電性支持体としては導電性を有するものであればよく、アルミニウム及びステンレスなどの金属、あるいは導電層を設けた金属、プラスチックまたは紙などが挙げられ、形状としては円筒状またはフイルム状などが挙げられる。
【００３３】
また、導電性支持体と感光層の間にはバリヤー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることもできる。
【００３４】
下引き層の材料としては、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、メチルセルロース、カゼイン、ポリアミド、ニカワ及びゼラチンなどが用いられる。
【００３５】
これらは、適当な溶剤に溶解して導電性支持体上に塗布される。
【００３６】
更に、支持体と下引き層との間に、支持体のムラや欠陥の被覆、及び画像入力がレーザー光の場合には散乱による干渉縞防止を目的とした導電層を設けることが好適である。これは、カーボンブラック、金属粒子及び金属酸化物などの導電性粉体を、バインダー樹脂中に分散して形成することができる。導電層の膜厚は好ましくは５〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００３７】
電荷輸送層は主として電荷輸送材料と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材料としては各種のトリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン系化合物、スチルベンゼン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、チアゾール系化合物及びトリアリルメタン系化合物などが挙げられる。バインダー樹脂としては電荷発生層に用いたものと同様の樹脂を用いることができる。ただし、図1 の構成の感光体を使用する場合は、前述の通り使用する半導体レーザーの発振波長に対して透過性のある電荷輸送材料やバインダー樹脂を選択する必要がある。
【００３８】
これらの感光層の塗布方法としては、ディッピング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法及びビームコーティング法などを用いることができる。
【００３９】
また、感光層を外部からの機械的及び化学的悪影響から保護することなどを目的として、保護層を設けることもできる。
【００４０】
なお、感光層には必要に応じて酸化防止剤や紫外線吸収剤などの添加剤を使用してもさしつかえない。
【００４１】
図４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、３８０〜５００ｎｍに発振波長を有する半導体レーザーを用いた像露光手段（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）として装置外へ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、繰り返し画像形成に使用される。なお、一次帯電手段３が帯電ローラー等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等の構成要素のうち、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等の電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。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等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により照射される光である。
【００４８】
以下、実施例に従って説明する。実施例中、「部」は重量部を表す。
【００４９】
【実施例】
［参考例１−１］
アルミニウム基板上にメトキシメチル化ナイロン（平均分子量３２０００）５部とアルコール可溶性共重合ナイロン（平均分子量２９０００）１０部をメタノール９５部に溶解した液をマイヤーバーで塗布し、乾燥後の膜厚が０．３μｍの下引き層を形成した。
【００５０】
次に、化合物例１−１のアントラキノンアクリドン顔料１０部をテトラヒドロフラン９５部にブチラール樹脂（ブチラール化度６３モル％）４部を溶かした液に加え、サンドミルで２０時間分散した。この分散液を下引き層の上に乾燥後の膜厚が０．５μｍとなるようにマイヤーバーで塗布し、電荷発生層を形成した。
【００５１】
次いで、下記構造式を有する電荷輸送材料５部
【００５２】
【化１２】
とビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂（数平均分子量２００００）５．５部をクロロベンゼン４０部に溶解し、この溶液を電荷発生層の上に乾燥後の膜厚が２０μｍとなるようにマイヤーバーで塗布し、電荷輸送層を形成し、参考例１−１の電子写真感光体を作成した。
【００５３】
［参考例１−２〜１−４及び比較例１−１］
化合物例１−１に代えて表１−１に示すアントラキノンアクリドン顔料を用いた他は、参考例１−１と全く同様にして参考例１−２〜１−４の電子写真感光体を作成した。また、比較対照する電子写真感光体として特開昭６１−２３９２４８号公報（ＵＳＰ４、７２８、５９２）に開示されている製造例に従って、いわゆるα型と呼ばれている結晶形のオキシチタニウムフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）を用い参考例１−１と全く同様にして電子写真感光体を作成した（比較例１−１）。
【００５４】
このようにして作成した電子写真感光体を、静電複写紙試験装置（川口電機製：ＥＰＡ−８１００）を用いて、以下のように評価した。
【００５５】
（感度）
感光体の表面電位を−７００Ｖになるようにコロナ帯電器で帯電し、次いでモノクロメータで分離した４００ｎｍの単色光で露光し、表面電位が−３５０Ｖまで減衰するのに必要な光量を測定し、感度（Ｅ 1/2）を求めた。
【００５６】
同様に、４５０ｎｍ、５００ｎｍの単色光における感度を測定した。
【００５７】
（繰り返し特性）
次に初期暗部電位（Ｖｄ）及び初期明部電位（Ｖｌ）をそれぞれ−７００Ｖ、−２００Ｖ付近に設定し、４００ｎｍの単色光を用いて帯電、露光を３０００回繰り返し、Ｖｄ、Ｖｌの変動量（ΔＶｄ、ΔＶｌ）を測定した。
【００５８】
（光メモリー）
感光体の初期Ｖｄ、４００ｎｍの単色光での初期Ｖｌをそれぞれ−７００Ｖ、−２００Ｖ付近に設定した。次に、感光体の一部に光強度２０μＷ／ｃｍ2 の４００ｎｍの単色光を１５分照射した後、再度感光体のＶｄ、Ｖｌを測定し、光メモリーとして非照射部と照射部のＶｄの差（ΔＶｄPM）及び非照射部と照射部のＶｌの差（ΔＶｌPM）を測定した。
【００５９】
以上の結果を表１−１に示す。
【００６０】
なお、以下表中のマイナス記号は電位の低下を表し、プラス記号は電位の上昇を表す。
【００６１】
【表９】
【００６２】
［参考例１−５〜１−８及び比較例１−２］
参考例１−１〜１−４及び比較例１−１において、電荷発生層と電荷輸送層の層構成を逆にした感光体を作成し参考例１−１と同様にして、初期の感度を測定した。ただし電荷輸送材料は下記構造式の化合物に代え、帯電極性はプラスとした。これらの結果を表１−２に示す。
【００６３】
【化１３】
【００６４】
【表１０】
【００６５】
以上の結果から参考例の電子写真感光体は比較例の感光体に比べ、短波長レーザーの発振波長領域での感度が非常に優れている上、短波長光に対する光メモリーが小さく、繰り返し使用時の電位の安定性に優れていることが分かる。
【００６６】
［参考例１−９］
１０％酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した酸化チタン粉体５０部、レゾール型フェノール樹脂２５部、メチルセロソルブ２０部、メタノール５部及びシリコーンオイル（ポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量３０００）０．００２部をΦ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で２時間分散して導電層用塗料を調製した。
【００６７】
アルミニウムシリンダー上に、上記塗料を浸漬塗布し、１４０℃で３０分間乾燥させ、膜厚２０μｍの導電層を形成した。
【００６８】
この上に６−６６−６１０−１２四元系ポリアミド共重合体樹脂５部をメタノール７０部とブタノール２５部の混合溶媒に溶解した溶液をディッピング法で塗布乾燥して０．８μｍ厚の下引き層を設けた。
【００６９】
次に、化合物例１−１のアントラキノンアクリドン顔料１０部をポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学社製）４部をテトラヒドロフラン１００部に溶解した液に添加し、１ｍｍΦのガラスビーズを用いたサンドミルで３時間分散し、これに１００部のシクロヘキサノンを加えて、希釈した後回収して、これを下引き層上に塗布した後、１００℃で１０分間乾燥して、膜厚０．５μｍの電荷発生層を形成した。
【００７０】
次に、下記構造式で示される電荷輸送材料９部とビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂（数平均分子量２００００）１０部をモノクロルベンゼン６０部に溶解した溶液を作成し、電荷発生層上にディッピング法により塗布した。これを１１０℃の温度で１時間乾燥して２０μｍ厚の電荷輸送層を形成し、参考例１−９の電子写真感光体を作成した。
【００７１】
【化１４】
【００７２】
［参考例１−１０〜１−１２］
化合物例１−１に代えて表１−３に示すアントラキノンアクリドン顔料を用いた他は、参考例１−９と全く同様にして参考例１−１０〜１−１２の電子写真感光体を作成した。
【００７３】
参考例１−９〜１−１２で作成した電子写真感光体を、パルス変調装置を搭載しているキヤノン製プリンターＬＢＰ−２０００改造機（光源として日立金属株式会社製全固体青色ＳＨＧレーザーＩＣＤ−４３０／発振波長４３０ｎｍを搭載。また、反転現像系で６００ｄｐｉ相当の画像入力に対応できる帯電−露光−現像−転写−クリーニングからなるカールソン方式の電子写真システムに改造。）に装着。暗部電位Ｖｄ＝−６５０Ｖ，明部電位Ｖｌ＝−２００Ｖに設定し、１ドット１スペース画像と文字（５ポイント）画像の出力を行った。
【００７４】
［比較例１−３］
電荷発生材料に比較例１−１で用いた電荷発生材料用いた他は、参考例１−９と同様にして感光体を作成し、画像評価を行った。これらの結果を表１−３に示す。
【００７５】
【表１１】
【００７６】
これらの結果から、参考例の電子写真装置は、ドットの再現性や文字の再現性に優れ高解像度の出力画像が得られることが分かる。
【００７７】
［実施例２−１〜２−２、参考例２−１〜２−２］
参考例１−１に用いた電荷発生材料を表２−１に記載したナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料またはナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料に代えた以外は、参考例１−１と全く同様にして電子写真感光体を作成し、同様に評価した。これらの結果を表２−１に示す。
【００７８】
【表１２】
【００７９】
［実施例２−３〜２−４、参考例２−３〜２−４］
実施例２−３〜２−４は実施例２−１〜２−２において、参考例２−３〜２−４は参考例２−１〜２−２において、電荷発生層と電荷輸送層の層構成を逆にした感光体を作成し参考例２−１と同様にして、初期の感度を測定した。ただし電荷輸送材料は参考例１−５に用いたものに代え、帯電極性はプラスとした。これらの結果を表２−２に示す。
【００８０】
【表１３】
【００８１】
以上の結果から本発明に用いる電子写真感光体及び参考例の電子写真感光体は比較例の感光体に比べ、短波長レーザーの発振波長領域での感度が非常に優れている上、短波長光に対する光メモリーが小さく、繰り返し使用時の電位の安定性に優れていることが分かる。
【００８２】
［実施例２−５〜２−６、参考例２−５〜２−６］
参考例１−９に用いた電荷発生材料を表２−３に記載したナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料またはナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料に代えた以外は、参考例１−９と全く同様に電子写真感光体を作成し、同様に評価した。これらの結果を表２−３に示す。
【００８３】
【表１４】
【００８４】
これらの結果から、本発明の電子写真装置及び参考例の電子写真装置は、ドットの再現性や文字の再現性に優れ高解像度の出力画像が得られることがわかる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の構造を有する電荷発生材料を用いることにより、３８０〜５００ｎｍ付近の短波長の半導体レーザーの発振波長領域において、感度特性に優れ、光メモリーが小さく繰り返し特性の良好な電子写真感光体及びこれを有するプロセスカートリッジが提供され、またこの電子写真感光体と上記半導体レーザーを組み合わせることにより、高解像度の画像形成が可能で繰り返し使用にも安定して使用し得る電子写真装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真感光体の層構成の例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子写真感光体の層構成の例を示す断面図である。
【図３】本発明の電子写真感光体の層構成の例を示す断面図である。
【図４】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。
【符号の説明】
ａ 導電性支持体
ｂ 感光層
ｃ 電荷発生層
ｄ 電荷輸送層
ｅ 電荷発生材料
ｆ バインダー樹脂
ｇ 電荷輸送材料／バインダー樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真感光体、これ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、詳しくは画像の高解像度化が可能な短波長の半導体レーザーに適した電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在レーザープリンターなどに代表されるレーザーを光源として使用している電子写真装置において使用されているレーザーは、８００ｎｍ付近あるいは６８０ｎｍ付近に発振波長を有する半導体レーザーが主流である。近年、出力画像の高画質化のニーズの高まりから、高解像度化に向けた様々なアプローチがなされている。レーザーの波長もこの高解像度化に深く関わっており、特開平９−２４００５１号公報にも記載されているように、レーザーの発振波長が短くなるほど、レーザーのスポット径を小さくすることが可能となり、高解像度の潜像形成が可能となる。
【０００３】
レーザー発振波長の短波長化には、いくつかの手法が挙げられる。
【０００４】
一つは、非線形光学材料を利用し、第２高調波発生（ＳＨＧ）を用いてレーザー光の波長を２分の１にするものである（特開平９−２７５２４２、特開平９−１８９９３０及び特開平５−３１３０３３号公報など）。この系は、一次光源として、既に技術が確立し高出力可能なＧａＡｓ系ＬＤやＹＡＧレーザーを使用することができるため、長寿命化や大出力化が可能である。
【０００５】
もう一つは、ワイドギャップ半導体を用いるもので、ＳＨＧ利用のデバイスと比べ、装置の小型化が可能である。ＺｎＳｅ系半導体（特開平７−３２１４０９及び特開平６−３３４２７２号公報など）や、ＧａＮ系半導体（特開平８−０８８４４１及び特開平７−３３５９７５号公報など）を用いたＬＤが、その発光効率の高さから、以前から多くの研究の対象となっている。
【０００６】
しかし、これらのＬＤは素子構造、結晶成長条件、電極などの最適化が難しく、結晶中の欠陥などにより、実用化に必須である室温での長時間発振が困難であった。
【０００７】
しかし、基盤などの技術革新が進み、１９９７年１０月には日亜化学工業から、ＧａＮ系半導体を用いたＬＤで１１５０時間連続発振（５０℃条件）が報告されるなど、実用化が目前に迫っている状態である。
【０００８】
特開平９−２４００５１号公報には、４００〜５００ｎｍのレーザーに適した感光体として、α型チタニルフタロシアニンを用いた単層ないしは電荷発生層を最表面層とした積層感光体が開示されているが、本発明者らの検討によれば、この材料を用いた場合、感度が悪い上に、特に４００ｎｍ付近の光に対するメモリーが非常に大きいため、繰り返し使用した際の感光体の電位変動が大きいという問題があることが分かった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、３８０〜５００ｎｍの波長域でも高い感度特性を有し、かつ光メモリーが小さく繰り返し使用時の電位変動の小さい電子写真感光体及びこれを有するプロセスカートリッジを提供し、またこの感光体と短波長レーザーを使用することによって、実用的で安定して高画質な出力画像が得られる電子写真装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子写真感光体、発振波長が３８０〜５００ｎｍの半導体レーザーを光源とした露光手段、帯電手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真装置において、
該電子写真感光体に用いられる電荷発生材料が、下記構造式
【００１１】
【化９】
で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料、または、下記構造式
【００１２】
【化１０】
で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料であることを特徴とする電子写真装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
一般式（１）、（２）、（３）及び（４）中、Ａ及びＢが表す二価の芳香族炭化水素基としてはｏ−フェニレン、ｏ−ナフチレン、ペリナフチレン及び１，２−アンスリレンなどの基が挙げられ、二価の含窒素複素環基としては３，４−ピラゾールジイル、２，３−ピリジンジイル、４，５−ピリジンジイル、６，７−イミダゾールジイル及び６，７−キノリンジイルなどの２価の基が挙げられる。一般式（５）中、Ｃが表すアルキル基としてはメチル、エチル及びプロピルなどの基が挙げられ、アルコキシ基としてはメトキシ、エトキシ及びプロポキシなどの基が挙げられ、芳香族炭化水素基としてはフェニル、ナフチル、アンスリル及びピレニルなどの基が挙げられる。
【００１６】
上記基が有してもよい置換基としては、メチル、エチル、プロピル及びブチルなどのアルキル基、メトキシ、エトキシ及びプロポキシなどのアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子などのハロゲン原子、ジメチルアミノ及びジエチルアミノなどのジアルキルアミノ基、水酸基、ニトロ基、シアノ基及びハロメチル基などが挙げられる。
【００１７】
以下に、一般式（１）または（２）で示されるアントラキノンアクリドン顔料の具体的な化合物例を列挙する。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】
以下に、一般式（３）または（４）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、または一般式（５）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料の具体的な化合物例を列挙する。
【００２４】
【表６】
【００２５】
【表７】
【００２６】
【表８】
【００２７】
次に、本発明の電子写真感光体について詳しく説明する。
【００２８】
感光体の構成は図１、２、３に示されるような公知のいかなる構成であってもさしつかえない。特開平９−２４００５１号公報には、図１のような導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層の順に積層した感光体では、４００〜５００ｎｍの光は電荷輸送材料に吸収され、電荷発生層まで光が届かないため、原理上感度を示さないとあるが、必ずしもそのようなことはなく、電荷輸送層に使用される電荷輸送材料としてレーザーの発振波長に透過性のある電荷輸送材料を用いれば、上記構成の感光体でも十分な感度が得られ使用可能である。
【００２９】
以下に、導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層を積層した機能分離型感光体についてその作成方法を述べる。
【００３０】
電荷発生層は一般式（１）または（２）で示されるアントラキノンアクリドン顔料または一般式（３）または（４）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、または一般式（５）で示されるナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料を適当な溶剤中でバインダー樹脂と共に分散した液を導電性支持体上に公知の方法によって塗布することによって形成され、その膜厚は好ましくは５μｍ以下、より好ましくは０．１〜１μｍの薄膜層とする。
【００３１】
ここで用いられるバインダー樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルカルバゾール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルベンザール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂及び塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合体樹脂などが主として挙げられる。
【００３２】
導電性支持体としては導電性を有するものであればよく、アルミニウム及びステンレスなどの金属、あるいは導電層を設けた金属、プラスチックまたは紙などが挙げられ、形状としては円筒状またはフイルム状などが挙げられる。
【００３３】
また、導電性支持体と感光層の間にはバリヤー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることもできる。
【００３４】
下引き層の材料としては、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、メチルセルロース、カゼイン、ポリアミド、ニカワ及びゼラチンなどが用いられる。
【００３５】
これらは、適当な溶剤に溶解して導電性支持体上に塗布される。
【００３６】
更に、支持体と下引き層との間に、支持体のムラや欠陥の被覆、及び画像入力がレーザー光の場合には散乱による干渉縞防止を目的とした導電層を設けることが好適である。これは、カーボンブラック、金属粒子及び金属酸化物などの導電性粉体を、バインダー樹脂中に分散して形成することができる。導電層の膜厚は好ましくは５〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００３７】
電荷輸送層は主として電荷輸送材料と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材料としては各種のトリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン系化合物、スチルベンゼン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、チアゾール系化合物及びトリアリルメタン系化合物などが挙げられる。バインダー樹脂としては電荷発生層に用いたものと同様の樹脂を用いることができる。ただし、図1 の構成の感光体を使用する場合は、前述の通り使用する半導体レーザーの発振波長に対して透過性のある電荷輸送材料やバインダー樹脂を選択する必要がある。
【００３８】
これらの感光層の塗布方法としては、ディッピング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法及びビームコーティング法などを用いることができる。
【００３９】
また、感光層を外部からの機械的及び化学的悪影響から保護することなどを目的として、保護層を設けることもできる。
【００４０】
なお、感光層には必要に応じて酸化防止剤や紫外線吸収剤などの添加剤を使用してもさしつかえない。
【００４１】
図４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、３８０〜５００ｎｍに発振波長を有する半導体レーザーを用いた像露光手段（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）として装置外へ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、繰り返し画像形成に使用される。なお、一次帯電手段３が帯電ローラー等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等の構成要素のうち、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等の電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。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等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により照射される光である。
【００４８】
以下、実施例に従って説明する。実施例中、「部」は重量部を表す。
【００４９】
【実施例】
［参考例１−１］
アルミニウム基板上にメトキシメチル化ナイロン（平均分子量３２０００）５部とアルコール可溶性共重合ナイロン（平均分子量２９０００）１０部をメタノール９５部に溶解した液をマイヤーバーで塗布し、乾燥後の膜厚が０．３μｍの下引き層を形成した。
【００５０】
次に、化合物例１−１のアントラキノンアクリドン顔料１０部をテトラヒドロフラン９５部にブチラール樹脂（ブチラール化度６３モル％）４部を溶かした液に加え、サンドミルで２０時間分散した。この分散液を下引き層の上に乾燥後の膜厚が０．５μｍとなるようにマイヤーバーで塗布し、電荷発生層を形成した。
【００５１】
次いで、下記構造式を有する電荷輸送材料５部
【００５２】
【化１２】
とビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂（数平均分子量２００００）５．５部をクロロベンゼン４０部に溶解し、この溶液を電荷発生層の上に乾燥後の膜厚が２０μｍとなるようにマイヤーバーで塗布し、電荷輸送層を形成し、参考例１−１の電子写真感光体を作成した。
【００５３】
［参考例１−２〜１−４及び比較例１−１］
化合物例１−１に代えて表１−１に示すアントラキノンアクリドン顔料を用いた他は、参考例１−１と全く同様にして参考例１−２〜１−４の電子写真感光体を作成した。また、比較対照する電子写真感光体として特開昭６１−２３９２４８号公報（ＵＳＰ４、７２８、５９２）に開示されている製造例に従って、いわゆるα型と呼ばれている結晶形のオキシチタニウムフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）を用い参考例１−１と全く同様にして電子写真感光体を作成した（比較例１−１）。
【００５４】
このようにして作成した電子写真感光体を、静電複写紙試験装置（川口電機製：ＥＰＡ−８１００）を用いて、以下のように評価した。
【００５５】
（感度）
感光体の表面電位を−７００Ｖになるようにコロナ帯電器で帯電し、次いでモノクロメータで分離した４００ｎｍの単色光で露光し、表面電位が−３５０Ｖまで減衰するのに必要な光量を測定し、感度（Ｅ 1/2）を求めた。
【００５６】
同様に、４５０ｎｍ、５００ｎｍの単色光における感度を測定した。
【００５７】
（繰り返し特性）
次に初期暗部電位（Ｖｄ）及び初期明部電位（Ｖｌ）をそれぞれ−７００Ｖ、−２００Ｖ付近に設定し、４００ｎｍの単色光を用いて帯電、露光を３０００回繰り返し、Ｖｄ、Ｖｌの変動量（ΔＶｄ、ΔＶｌ）を測定した。
【００５８】
（光メモリー）
感光体の初期Ｖｄ、４００ｎｍの単色光での初期Ｖｌをそれぞれ−７００Ｖ、−２００Ｖ付近に設定した。次に、感光体の一部に光強度２０μＷ／ｃｍ2 の４００ｎｍの単色光を１５分照射した後、再度感光体のＶｄ、Ｖｌを測定し、光メモリーとして非照射部と照射部のＶｄの差（ΔＶｄPM）及び非照射部と照射部のＶｌの差（ΔＶｌPM）を測定した。
【００５９】
以上の結果を表１−１に示す。
【００６０】
なお、以下表中のマイナス記号は電位の低下を表し、プラス記号は電位の上昇を表す。
【００６１】
【表９】
【００６２】
［参考例１−５〜１−８及び比較例１−２］
参考例１−１〜１−４及び比較例１−１において、電荷発生層と電荷輸送層の層構成を逆にした感光体を作成し参考例１−１と同様にして、初期の感度を測定した。ただし電荷輸送材料は下記構造式の化合物に代え、帯電極性はプラスとした。これらの結果を表１−２に示す。
【００６３】
【化１３】
【００６４】
【表１０】
【００６５】
以上の結果から参考例の電子写真感光体は比較例の感光体に比べ、短波長レーザーの発振波長領域での感度が非常に優れている上、短波長光に対する光メモリーが小さく、繰り返し使用時の電位の安定性に優れていることが分かる。
【００６６】
［参考例１−９］
１０％酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した酸化チタン粉体５０部、レゾール型フェノール樹脂２５部、メチルセロソルブ２０部、メタノール５部及びシリコーンオイル（ポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量３０００）０．００２部をΦ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で２時間分散して導電層用塗料を調製した。
【００６７】
アルミニウムシリンダー上に、上記塗料を浸漬塗布し、１４０℃で３０分間乾燥させ、膜厚２０μｍの導電層を形成した。
【００６８】
この上に６−６６−６１０−１２四元系ポリアミド共重合体樹脂５部をメタノール７０部とブタノール２５部の混合溶媒に溶解した溶液をディッピング法で塗布乾燥して０．８μｍ厚の下引き層を設けた。
【００６９】
次に、化合物例１−１のアントラキノンアクリドン顔料１０部をポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学社製）４部をテトラヒドロフラン１００部に溶解した液に添加し、１ｍｍΦのガラスビーズを用いたサンドミルで３時間分散し、これに１００部のシクロヘキサノンを加えて、希釈した後回収して、これを下引き層上に塗布した後、１００℃で１０分間乾燥して、膜厚０．５μｍの電荷発生層を形成した。
【００７０】
次に、下記構造式で示される電荷輸送材料９部とビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂（数平均分子量２００００）１０部をモノクロルベンゼン６０部に溶解した溶液を作成し、電荷発生層上にディッピング法により塗布した。これを１１０℃の温度で１時間乾燥して２０μｍ厚の電荷輸送層を形成し、参考例１−９の電子写真感光体を作成した。
【００７１】
【化１４】
【００７２】
［参考例１−１０〜１−１２］
化合物例１−１に代えて表１−３に示すアントラキノンアクリドン顔料を用いた他は、参考例１−９と全く同様にして参考例１−１０〜１−１２の電子写真感光体を作成した。
【００７３】
参考例１−９〜１−１２で作成した電子写真感光体を、パルス変調装置を搭載しているキヤノン製プリンターＬＢＰ−２０００改造機（光源として日立金属株式会社製全固体青色ＳＨＧレーザーＩＣＤ−４３０／発振波長４３０ｎｍを搭載。また、反転現像系で６００ｄｐｉ相当の画像入力に対応できる帯電−露光−現像−転写−クリーニングからなるカールソン方式の電子写真システムに改造。）に装着。暗部電位Ｖｄ＝−６５０Ｖ，明部電位Ｖｌ＝−２００Ｖに設定し、１ドット１スペース画像と文字（５ポイント）画像の出力を行った。
【００７４】
［比較例１−３］
電荷発生材料に比較例１−１で用いた電荷発生材料用いた他は、参考例１−９と同様にして感光体を作成し、画像評価を行った。これらの結果を表１−３に示す。
【００７５】
【表１１】
【００７６】
これらの結果から、参考例の電子写真装置は、ドットの再現性や文字の再現性に優れ高解像度の出力画像が得られることが分かる。
【００７７】
［実施例２−１〜２−２、参考例２−１〜２−２］
参考例１−１に用いた電荷発生材料を表２−１に記載したナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料またはナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料に代えた以外は、参考例１−１と全く同様にして電子写真感光体を作成し、同様に評価した。これらの結果を表２−１に示す。
【００７８】
【表１２】
【００７９】
［実施例２−３〜２−４、参考例２−３〜２−４］
実施例２−３〜２−４は実施例２−１〜２−２において、参考例２−３〜２−４は参考例２−１〜２−２において、電荷発生層と電荷輸送層の層構成を逆にした感光体を作成し参考例２−１と同様にして、初期の感度を測定した。ただし電荷輸送材料は参考例１−５に用いたものに代え、帯電極性はプラスとした。これらの結果を表２−２に示す。
【００８０】
【表１３】
【００８１】
以上の結果から本発明に用いる電子写真感光体及び参考例の電子写真感光体は比較例の感光体に比べ、短波長レーザーの発振波長領域での感度が非常に優れている上、短波長光に対する光メモリーが小さく、繰り返し使用時の電位の安定性に優れていることが分かる。
【００８２】
［実施例２−５〜２−６、参考例２−５〜２−６］
参考例１−９に用いた電荷発生材料を表２−３に記載したナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料またはナフタレンテトラカルボン酸ジイミド顔料に代えた以外は、参考例１−９と全く同様に電子写真感光体を作成し、同様に評価した。これらの結果を表２−３に示す。
【００８３】
【表１４】
【００８４】
これらの結果から、本発明の電子写真装置及び参考例の電子写真装置は、ドットの再現性や文字の再現性に優れ高解像度の出力画像が得られることがわかる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の構造を有する電荷発生材料を用いることにより、３８０〜５００ｎｍ付近の短波長の半導体レーザーの発振波長領域において、感度特性に優れ、光メモリーが小さく繰り返し特性の良好な電子写真感光体及びこれを有するプロセスカートリッジが提供され、またこの電子写真感光体と上記半導体レーザーを組み合わせることにより、高解像度の画像形成が可能で繰り返し使用にも安定して使用し得る電子写真装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真感光体の層構成の例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子写真感光体の層構成の例を示す断面図である。
【図３】本発明の電子写真感光体の層構成の例を示す断面図である。
【図４】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。
【符号の説明】
ａ 導電性支持体
ｂ 感光層
ｃ 電荷発生層
ｄ 電荷輸送層
ｅ 電荷発生材料
ｆ バインダー樹脂
ｇ 電荷輸送材料／バインダー樹脂
Claims (1)
- 電子写真感光体、発振波長が３８０〜５００ｎｍの半導体レーザーを光源とした露光手段、帯電手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真装置において、
該電子写真感光体に用いられる電荷発生材料が、下記構造式
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