JP3744863B2

JP3744863B2 - 内部分極型帯電用感光体

Info

Publication number: JP3744863B2
Application number: JP2002052702A
Authority: JP
Inventors: 成昭武藤
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003149834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における感光体に係わり、詳しくは感光体に外部の電界を作用させた状態で全面露光を行い、発生した電荷を移動させて感光体を帯電する内部分極型帯電方式に好適に使用される感光体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的な電子写真方式の画像形成装置では、感光体の帯電においてコロナ放電が用いられてきた。コロナ帯電方式は、感光体から離れたところに位置する電極からの放電で帯電を行うため、多量のオゾンが発生するとともに５ｋＶ以上の高電圧の印加が必要であり、危険性と装置コストが増大する。
これらの不具合を解消するものとしてローラ帯電方式が用いられてきているが、コロナ帯電方式と比較して少量ではあるがオゾンが発生し環境に悪影響を及ぼすだけでなく、感光体上に存在する僅かなピンホールに電荷が集中し、黒点等の画像不具合が発生しやすい。又、ローラの環境依存性により帯電が変化しやすいという問題を有していた。
【０００３】
さらに、上記のようなコロナ帯電やローラ帯電のようにオゾンが発生する帯電方式においては、オゾンが感光体表面に到達することにより感光体の構成材料が酸化されて、電荷輸送機能や電荷保持機能が著しく低下することで感度、帯電能が低下し、画像濃度の低下やかぶりの増加といった画像品質の低下として現れる。その対策としてブレード等により感光体表面を削り、常に新しい感光体表面を使用する方法がとられているが、削れ量が増加することによる電気特性変化が大きくなり、感光体寿命の低下を招いてしまっていた。
【０００４】
内部分極型帯電方式は、感光体に全面露光を行って生成する光電荷を、外部電界によって分極し、それを持続させておいて画像露光を行い潜像を形成する方式であり、原理的にオゾンフリーであり、感光体の表面性に起因するピンホール等の問題も解決できるものである。
ところが、内部分極型帯電方式を用いた場合、全面露光により発生して移動する電荷と画像露光により発生して層内を移動する電荷の極性が逆となり、現在上市されている負帯電積層感光体の場合、電荷輸送層に電子輸送能がないため静電潜像を形成することは基本的に不可能である。又、正帯電単層感光体を用いた場合も、静電潜像を形成する場合に、表面側で発生した電子を基板側に輸送する必要があり、正孔輸送能に比較して電子輸送能が相対的に低いため、感度の発現が困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−１８３８５３に、金属製基体上に電荷注入阻止層、第２の電荷発生層、電荷輸送層、第１の電荷発生層を順次積層し、実施例においては最上層に潤滑層を設けた感光体が開示されている。この層構成であれば内部分極時、静電潜像形成時のいずれにおいても、正孔のみの輸送となるため十分な光感度を得ることが可能である。
しかしながらこのような感光体において、詳細には開示されてはいないが、実用化に際しては、寿命を確保するために削れにくい潤滑層が必須であり、感度発現の為には潤滑層を薄膜にする必要がある。しかしながら過剰に削れにくいような層にしてしまうとオゾン、ＮＯｘ等での表面劣化が大きくなり、いずれにしても感光体の寿命が短いという問題点を有することとなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる発明は、感光体に対して電荷が移動可能な方向に外部から電界を作用させるとともに、光を照射して感光体内で発生した電荷を移動させることで、感光体表面を帯電させる内部分極型帯電方式に使用する感光体であって、感光体基板上に電荷発生層、正負両極性輸送可能な電荷輸送層を積層して構成することを特徴としており、通常の積層感光体と同様な層構成で、内部分極型帯電方式において十分な帯電能を得ることができるとともに、最上層が耐磨耗性に優れた電荷輸送層を用いることがで、長寿命にすることができる。
請求項２に係わる発明は、前記電荷輸送層は正孔輸送剤と電子輸送剤を含むことを特徴とする請求項１記載の感光体であり、これによって両極性の電荷を輸送することが可能であるため、静電潜像を得るための光感度を好適に得ることができる。
請求項３に係わる発明は、内部分極を行う外部電極が、感光体表面側が正極性であることを特徴とする請求項１記載の感光体であることを特徴としており、デジタル系の画像形成装置において反転現像を行う場合に、負極性トナーを用いるため、正極性の転写ができ、装置全体としてのオゾン発生量を低減する事ができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）及び図４の（ａ）〜（ｄ）、に請求項１に示す感光体の層構成とその感光体を用いた場合の静電潜像形成プロセスを示す。
アルミ二ウムもしくはアルマイト処理したアルミニウム等の基板１上に図１（ａ）に示す請求項１の感光体の場合は、電荷発生層２と電荷輸送層３を積層したものである。この構成は通常の負帯電型の積層感光体と同一であるが、この電荷輸送層３が正孔輸送剤と電子輸送剤の両方を含み、正孔輸送能と電子輸送能の両方を有している点で異なっている。
【０００８】
図１（ａ）に示す感光体においての静電潜像の形成プロセスとしては、まず図４（ａ）に示すよう外部の透明基体４と透明電極５からなる内部分極型帯電用電極部材９によって感光体上に負極性の１０００Ｖ以下の電界を印加するとともに、図示しない光源から内部分極型帯電用電極部材９を通して感光体上に全面露光することで、電荷発生層２で正孔と電子が生成し、図４（ｂ）に示すように電子は電荷輸送層３を感光体表面側に移動し、正孔は感光体基板１側に移動することで、内部分極される。これが通常の電子写真方式における帯電工程で全面に帯電された状態に相当するが、高圧による放電を行わないため、オゾン、ＮＯｘ等の発生はない。
次に図４（ｃ）に示すように、図示しないレーザーもしくはＬＥＤ等の書き込み用の光源から感光体上に選択的に画像露光することにより、再び電荷発生層２にて正孔と電子が生成し、今度は正孔が電荷輸送層３を感光体表面側へ移動し、電子が感光体基板１側へ移動することで静電潜像を形成する。（図４（ｄ））
【００１０】
次に各画像形成プロセスの構成について図２で詳細を説明する。
感光体表面から５００μｍ程度離れた位置に対向配置して設けた内部分極型帯電用電極部材９は透明基体５上に透明電極４を付着させたもので、透明基体５はアクリル樹脂、ガラス等が用いられる。透明電極４はＩＴＯ（インジウムティンオキサイド）や酸化錫等の蒸着膜が用いられるが、電圧が印加でき透明なものであれば、使用することができる。
【００１１】
又、変形例として図３に示すようにステンレスやアルミニウム製の軸にシリコンゴム等の表面層を設けたローラ１０を対向電極として感光体に接触させ、感光体の回転に伴ってつれ回りする構成も可能である。この場合、ローラ状の対向電極は感光体表面に接触しているため、このギャップを精密に制御する必要がないというメリットがある。しかしながら、この場合は電極が透明でないため、感光体の基体に透明なガラス製の電極を設け、背面側からの露光を行う必要がある。
【００１２】
本発明の感光体に用いる導電性素管の素材としては、任意の導電性材料から形成されて良いが、一般的にはアルミニウムもしくは機械的強度の向上、耐食性の改善を目的としてマグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）等を適量含むアルミニウム合金が使用される。又、感光体の耐圧特性を向上させるために必要に応じてクロム酸、硫酸、シュウ酸、ホウ酸、スルファミン酸等を用いた酸性浴中で行う陽極酸化処理、封孔処理を施し、素管表面にアルマイト層を設けたものを使用しても良い。
【００１３】
感光体に使用する材料に関して、電荷発生材としては、Ｘ型メタルフリーフタロシアニン、τ型メタルフリーフタロシアニン、α型チタニルフタロシアニン、Ｙ型チタニルフタロシアニン、Ｉ型チタニルフタロシアニン、アモルファスチタニルフタロシアニン、バナジウムフタロシアニン、特開２００１−１８１５３１記載のチタニルフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン等のフタロシアニン化合物やアゾ顔料が使用できる。電荷輸送剤としては、ベンジジン化合物、フェニレンジアミン化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、スチルベン化合物、オキサジアゾール化合物、カルバゾール化合物、エナミン化合物、トリフェニルメタン化合物等の正孔輸送物質及びジフェノキノン化合物、ナフトキノン化合物、フルオレノン化合物、イミン化合物等の電子輸送物質が用いられる。
【００１４】
電荷発生層の結着樹脂としてはポリビニルアセタール、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリビニルブチラ−ル、アクリル樹脂、セルロース系樹脂等が好適に用いることができ、電荷輸送層の結着樹脂としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＺ等のポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等が用いられる。
また、結着樹脂中には上述した電荷発生剤や電荷輸送剤以外にも、それ自体公知の添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、消光剤等を必要に応じて分散させることもできる。感光層は、各層とも上記材料を溶剤等に適当な粘度で均一に溶解した塗工液に、導電性素管を浸漬後引き上げる、いわゆるディッピング法であり、また、基盤と感光層の間に下引き層を設けても良い。
【００１５】
【感光体の作製】
（請求項１の感光体）Ｘ型メタルフリーフタロシアニン２重量部、ポリビニルブチラ−ル樹脂１重量部をシクロヘキサノン溶剤１５重量部からなる混合溶液をサンドミルで１０分間分散し、テトラヒドロフラン溶剤３０重量部を加えて均一に分散させた塗工液を感光体の基板であるアルマイト処理したアルミニウム製導電性素管を浸漬後、ディッピング塗工し、乾燥、９０℃で１０分間加熱処理後、膜厚０．７μｍの電荷発生層を作製した。
次に前記電荷発生層上に、３，３’−ジメチル−ＮＮ’−ビス（４メチル）ベンジジン６０重量部を正孔輸送剤、３，５−ジメチル-３’，５’ジtertブチル-４，４’−ジフェノキノン４０重量部を電子輸送剤、結着樹脂として分子量５万のビスェノールＺ型ポリカーボネート１００重量部を均一にテトラフラン溶剤に分散させた粘度２５０ｃｐｓの塗工液に浸漬後、６．５ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度でディッピング塗工し、乾燥、１１０℃、３０分間加熱処理後、膜厚３０μｍの電荷輸送層を作製し、感光体を得た。
【００１６】
【実施例１】
前記作製した請求項１記載の感光体を用いたプロセスの実施形態を再び図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。感光体の周囲には電子写真プロセスに従い、図２に示すように内部分極型帯電用電極９、画像信号に応じた露光光を照射する露光装置１２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニング装置１５、除電装置１６等を備えている。
まず内部分極型帯電用電極９に正極性の電圧８００Ｖを印加し、同時に電極上に全面露光を行うことで、電子が感光層表面側、正孔が基板１側に移動し、感光体全面に６５０Ｖの表面電位を保持する。引き続き７８０ｎｍに中心波長を持つレーザユニットの露光装置１２により１．０μＪ/ｃｍ²の光強度で画像露光を行い静電潜像形成を行う。（この露光装置は、同様な中心波長を持つＬＥＤでも好適に使用できる。）この静電潜像を負極性トナーにて現像装置１３でバイアス電圧５００Ｖのバイアス電圧を印加して反転現像を行い、転写装置１４において正極性を印加して、図示しない転写紙上にトナーの転写を行う。未転写トナーをクリーニング装置１５でクリーニングした後、除電装置１６にて除電光を照射し残留電位を消去する。このプロセスを繰り返すことにより、多数枚の複写が可能であり、本感光体を用いることでより長寿命に使用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本件発明において、両極性移動可能な電荷輸送層を有する積層感光体を用いることで、内部分極型帯電を用いたオゾンフリーの電子写真プロセスに好適に用いることができ、更に厚膜に設計できる電荷輸送層を感光体の最上層に設けることができる為、長寿命に使用することが可能となった。
更に内部分極時に感光体表面側を負極性にすれば、転写時にオゾンの発生が多いチャージャーを使用する場合においても、正極性にできる為、オゾンの発生を押さえたプロセスが可能である。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１、３の感光体及び透明電極の断面図である。
【図２】本発明で採用する画像形成プロセスを示す概略図である。
【図３】本発明で採用する帯電装置の変形例の断面図である。
【図４】請求項１の感光体における潜像形成プロセスの１実施例を示す断面図である。
【図５】請求項３の感光体における潜像形成プロセスの１実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
２；電荷発生層
３；電荷輸送層
４；透明基体
５；透明電極
６；第１の電荷輸送層
７；第２の電荷輸送層
８；感光層
９；内部分極型帯電用電極部材
１０；ローラ電極

Claims

感光体に対して電荷が移動可能な方向に外部から電界を作用させるとともに、光を照射して感光体内で発生した電荷を移動させることで、感光体表面を帯電させる内部分極型帯電方式に使用する感光体であって、感光体基板上に電荷発生層、正負両極性輸送可能な電荷輸送層を積層して構成することを特徴とする内部分極型帯電用感光体。
前記電荷輸送層は正孔輸送剤と電子輸送剤を含むことを特徴とする請求項１記載の感光体。
内部分極を行う外部電極が、感光体表面側が正極性であることを特徴とする請求項１記載の感光体。