JP3937601B2 - 電子写真装置 - Google Patents
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Description
【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、支持体及び感光層を具備する電子写真感光体、発振波長が380〜500nmの範囲にある半導体レーザーを光源とした露光手段、帯電手段、現像手段並びに転写手段を有する電子写真装置において、
該感光層が、電荷発生材料として、一般式(2)で示される多環キノン顔料、構造式(1)で示されるペリレン顔料及び構造式(2)で示されるペリレン顔料から選ばれる少なくとも1つを含んでいることを特徴とする電子写真装置である。
【0011】
【化8】
【0012】
(一般式(2)中、Xはハロゲン原子、アルキル基、ニトロ基、シアノ基、アシル基またはカルボキシル基を表し、nは0〜4の整数を表す。)
【0013】
【発明の実施の形態】
一般式(2)中、Xが表すハロゲン原子としてはフッ素、塩素及び臭素などの原子が挙げられ、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、アシル基としてはアセチル、プロピオニル及びベンゾイルなどの基が挙げられる。
【0014】
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。
【0015】
以下に、一般式(2)で示される多環キノン顔料の具体的な化合物例を列挙する。
【0016】
【表1】
【0017】
次に、本発明の電子写真感光体について詳しく説明する。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
電荷発生層は一般式(2)で示される多環キノン顔料、構造式(1)で示されるペリレン顔料及び構造式(2)で示されるペリレン顔料から選ばれる少なくとも1つ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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
【実施例】
[実施例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。
【0040】
次に、化合物例1−13の多環キノン顔料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。
【0041】
次いで、下記構造式を有する電荷輸送材料5部
【0042】
【化10】
【0043】
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、実施例1−1の電子写真感光体を作成した。
[比較例1−1]
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)を用い実施例1−1と全く同様にして電子写真感光体を作成した。
【0044】
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。
(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。
【0045】
同様に、450nm、500nmの単色光における感度を測定した。
(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。
(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。
【0046】
以上の結果を表1−1に示す。
【0047】
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。
【0048】
【表8】
【0049】
[実施例1−2及び比較例1−2]
実施例1−1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実施例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。
【0050】
【化11】
【0051】
【表9】
【0052】
以上の結果から本発明に用いる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。
[実施例1−3]
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
次に、化合物例1−13の多環キノン顔料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。
【0056】
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、実施例1−3の電子写真感光体を作成した。
【0057】
【化12】
【0058】
実施例1−3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。
[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、実施例1−3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。
【0059】
【表10】
【0060】
これらの結果から、本発明の電子写真装置は、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。
[実施例2−1〜2−2]
実施例1−1に用いた電荷発生材料を表2−1に記載したペリレン顔料に代えた以外は、実施例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。
【0061】
【表11】
【0062】
[実施例2−3〜2−4]
実施例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実施例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実施例1−2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。
【0063】
【表12】
【0064】
以上の結果から本発明に用いる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。
[実施例2−5〜2−6]
実施例1−3に用いた電荷発生材料を表2−3に記載したペリレン顔料に代えた以外は、実施例1−3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。
【0065】
【表13】
【0066】
これらの結果から、本発明の電子写真装置は、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。
【0067】
【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 (3)
- 前記半導体レーザーの発振波長が、400〜450nmの範囲にある請求項1に記載の電子写真装置。
- 前記感光層が、前記電荷発生材料を含む電荷発生層と、電荷輸送層とを有している請求項1または2に記載の電子写真装置。
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