JP3969882B2

JP3969882B2 - 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

Info

Publication number: JP3969882B2
Application number: JP04712899A
Authority: JP
Inventors: 正人田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP2000250237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真感光体、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、詳しくは長波長の半導体レーザーに適した電子写真感光体、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】
電子写真感光体の光導電材料としては、セレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機光導電性材料が、従来より用いられていた。一方、ポリビニルカルバゾール、オキサジアゾール、アゾ顔料、フタロシアニン等の有機光導電材料は、無機光導電性材料に比べてその無公害性、高生産性等の利点があるが、感度が低くその実用化は困難であった。そのため、いくつかの増感方法が提案されているが、その効果的な方法としては、電荷発生層と電荷輸送層を積層した機能分離型の感光体を用いることが主流となり、実用化されるようになってきた。
【０００３】
一方、近年、端末用プリンターとして従来のインパクト型のプリンターに代わり、電子写真技術を応用したノンインパクト型のプリンターが広く普及してきている。これらは、主としてレーザー光を光源とするレーザービームプリンターであり、その光源としては、コスト、装置の大きさ等の点から半導体レーザーが用いられている。
【０００４】
現在、主として用いられている半導体レーザーは、その発振波長が６５０〜８２０ｎｍと長波長のため、これらの長波長の光に十分な感度を有する電子写真感光体の開発が進められてきた。
【０００５】
フタロシアニン化合物は、こうした長波長領域まで感度を有する電荷発生材料として極めて有効であり、特にオキシチタニウムフタロシアニンやガリウムフタロシアニンは、従来のフタロシアニン化合物に比べて優れた感度特性を有しており、これまでに例えば、特開昭６１−２３９２４８号公報、特開昭６１−２１７０５０号公報、特開昭６２−６７０９４号公報、特開昭６３−２１８７６８号公報、特開昭６４−１７０６６号公報、特開平１−１７０６６号公報、特開平３−１２８９７号公報、特開平５−９８１８１号公報、特開平５−２６３００７号公報、特開平１０−６７９４６号公報等に様々な結晶形が開示されている。
【０００６】
フタロシアニンを用いた電子写真感光体は、この様に優れた感度特性を有している反面、反転現像系で特に高温高湿の環境下において、電荷の局部的な注入によって画像白地部に黒色の斑点状のカブリ（以下黒ポチと称す）を生じ易いという欠点を有しており、また繰り返し使用した際に明部電位が変動するという欠点も有していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高感度、特に半導体レーザー波長領域で高感度特性と有し、繰り返し使用時の電位安定性、特に高温高湿における明部電位の変動が少なく、加えて画像欠陥、特に反転現像系における黒ポチの少ない電子写真感光体、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にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体において、感光層が電荷発生材料としてフタロシアニン顔料を含有し、かつ下記一般式（１）で示される１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物を含有することを特徴とする電子写真感光体、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が提供される。
【０００９】
【化４】
【００１０】
前記フタロシアニン化合物は、下記一般式（４）で示される。
【００１１】
【化５】
【００１２】
式中、Ｘ^９〜Ｘ^１２は塩素又は臭素を示し、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは０〜４の整数を示す。Ｍは水素原子あるいは任意の２価の基を示す。
【００１３】
Ｍは２個の水素原子あるいはいかなる２価の基でもよく、またいかなる結晶型のフタロシアニンを用いてもよく、更に軸配位子を有してもよい金属フタロシアニンからなるフタロシアニンでも使用でき、置換基を有してもよい、その中でもＭ＝Ｈ_２、Ｃｕ、ＴｉＯ、ＨＯＧａ、ＣｌＧａが好ましい。
【００１４】
また、その中でも更に好ましいフタロシアニン化合物は、χ型無金属フタロシアニン、ε型銅フタロシアニン、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）が、９．０°、１４．２°、２３．９°、２７．２°に強いピークを有する結晶型のオキシチタニウムフタロシアニン（例えば、特開平３−１２８９７号公報に記載；図１）、９．５°、９．７°、１５．０°、２４．１°、２７．２°に強いピークを有する結晶型のオキシチタニウムフタロシアニン（例えば、特開平１−１７０６６号公報に記載；図２）、７．４°、１６．６°、２５．５°、２８．２°に強いピークを有する結晶型のクロロガリウムフタロシアニン（例えば、特開平５−９８１８１号公報に記載；図３）、７．４°、２８．２°に強いピークを有する結晶型のヒドロキシガリウムフタロシアニン（例えば、特開平５−２６３００７号公報に記載；図４）である。
【００１５】
その中でも、特にＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）が、２７．２°に最も強いピークを有する結晶型のオキシチタニウムフタロシアニン、７．４°及び２８．２°に強いピークを有する結晶型のヒドロキシガリウムフタロシアニン及びクロロガリウムフタロシアニンが優れた感度特性と有しており好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
本発明に用いられる下記一般式（１）で示される１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物は、感度特性や電位安定性等から考えて選択された。
【００１８】
【化６】
【００１９】
次に、本発明の電子写真感光体について詳しく説明する。
【００２０】
本発明における電子写真感光体の層構造は、導電性支持体上にフタロシアニン顔料（電荷発生材料）と一般式（１）で示される１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物及び電荷輸送材料を同時に含有する単一層からなる感光層を有する層構造と、導電性支持体上にフタロシアニン顔料（電荷発生材料）と１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物を含有する電荷発生層と電荷輸送材料を含有する電荷輸送層を積層する感光層を有する層構造がある。なお、電荷発生層と電荷輸送層の積層関係は逆であってもよい。
【００２１】
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、ステンレス等の金属又は導電層を設けた金属、プラスチック、紙等が挙げられ、形状としては、円筒状又はフィルム状等が挙げられる。
【００２２】
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有する下引き層を設けることもできる。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、ガゼイン、ポリアミド、にかわ、ゼラチン等が用いられる。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。その膜厚は０．２〜３．０μｍが好ましい。
【００２３】
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、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、金属酸化物等の導電性粉末を、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。
【００２４】
単一層からなる感光層を形成する場合、本発明のフタロシアニン顔料と１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物及び電荷輸送材料を適当なバインダー樹脂溶液中に混合して、この混合液を導電性支持体上に塗布乾燥して形成される。
【００２５】
積層構造からなる感光層を形成する場合、電荷発生層は、フタロシアニン顔料と１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物を適当なバインダー樹脂溶液と共に分散し、この分散液を塗布乾燥して形成する方法が挙げられる。
【００２６】
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溶液を、塗布乾燥して形成する。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、トリアリルメタン系化合物等が挙げられる。
【００２７】
各層に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、アクリル樹脂、ポリビニルカルバゾール、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリサルホン、ポリアリレート、塩化ビニリデン、アクリロニトリル共重合体、ポリビニルベンザール等の樹脂が用いられる。
【００２８】
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、ビームコーティング法等の塗布方法を用いることができる。
【００２９】
感光層が単一層の場合、膜厚は５〜４０μｍが好ましく、より好ましくは１０〜３０μｍであり、積層構造の場合は、電荷発生層の膜厚は０．０１〜１０μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜５μｍ、電荷輸送層の膜厚は５〜４０μｍが好ましく、より好ましくは１０〜３０μｍの範囲である。
【００３０】
積層構造の場合、電荷発生材料（フタロシアニン顔料）の含有量は、電荷発生層に対して３０〜９０重量％が好ましく、より好ましくは５０〜８０重量％である。１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物の含有量は、０．０１〜５０重量％が好ましくは、より好ましくは０．１〜３０重量％である。電荷輸送材料の含有量は、電荷輸送層に対して２０〜８０重量％が好ましく、より好ましくは３０〜７０重量％である。
【００３１】
感光層が単一層の場合、電荷発生材料の含有量は、感光層に対して３〜３０重量％が好ましい。１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物の含有量は、０．００１〜２０重量％が好ましい。電荷輸送材料の含有量は、感光層に対し３０〜７０重量％が好ましい。
【００３２】
感光層上には、必要に応じて保護層を設けてもよい。保護層は、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリカーボネート、（ポリカーボネートＺ、変性ポリカーボネート等）、ポリアミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリウレタン、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリル酸コポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー等の樹脂を適当な有機溶剤によって溶解し、感光層の上に塗布、乾燥して形成できる。保護層の膜厚は、好ましくは０．０５〜２０μｍである。また、保護層中に導電性粒子や紫外線吸収剤等を含有させてもよい。導電性粒子としては、例えば酸化錫粒子等の金属酸化物が好ましい。
【００３３】
次に、本発明の電子写真感光体を用いた電子写真装置について、図５〜図８を参照しつつ説明する。
【００３４】
図５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１ａ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、帯電手段２によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、露光部３にてスリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段（不図示）から出力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して強調変調された露光光Ｌを受ける。こうして感光体１の周面に対し、目的の画像情報に対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００３５】
形成された静電潜像は、次いで現像手段４によりトナー現像され、現像されたトナー像は、不図示の給紙部から感光体１とコロナ転写手段５との間に感光体１の回転と同期して取り出されて給紙された転写材９に、感光体１の表面に形成担持されているトナー画像がコロナ転写手段５により順次転写されていく。
【００３６】
トナー画像の転写を受けた転写材９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画像形成物（プリント、コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００３７】
像転写後の感光体１の表面は、クリーニング手段６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７からの前露光光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。
【００３８】
また、図６に示す装置では、少なくとも電子写真感光体１、帯電手段２及び現像手段４を容器２０に納めてプロセスカートリッジとし、このプロセスカートリッジを装置本体のレール等の案内手段１２を用いて装置本体に着脱自在な構成にしている。クリーニング手段６は、容器２０内に配置しても配置しなくてもよい。
【００３９】
また、図７及び図８に示すように、帯電手段として直接帯電部材１０を用い、電圧印加された直接帯電部材１０を感光体１に接触させることにより感光体１の帯電を行ってもよい（この帯電方法を、以下直接帯電という）。図７及び図８に示す装置では、感光体１上のトナー像も直接帯電部材２３で転写材９に転写される。すなわち、電圧印加された直接帯電部材２３を転写材９に接触させることにより感光体１上のトナー像を転写材９に転写させる。
【００４０】
更に、図８に示す装置では、少なくとも感光体１及び直接帯電部材１０を第１の容器２１に納めて第１のプロセスカートリッジとし、少なくとも現像手段４を第２の容器２２に納めて第２のプロセスカートリッジとし、これらの第１のプロセスカートリッジと第２のプロセスカートリッジとを脱着自在に構成している。クリーニング手段６は、容器２１内に配置しても配置しなくてもよい。
【００４１】
また、露光光Ｌ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等により照射される光である。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。なお実施例中の「部」は重量部を示し、「％」は重量％を示す。
【００４３】
（実施例１）
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、メチルセルソルブ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１ｍｍφ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。アルミニウムシリンダー（３０ｍｍφ×２６０ｍｍ）上に、上記塗料を浸漬塗布し、１４０℃で３０分間乾燥させ、膜厚が２０μｍの導電層を形成した。
【００４４】
この導電層上に、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／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、膜厚が１μｍの下引き層を設けた。
【００４５】
次に、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の２７．２°に強いピークを有するオキシチタニウムフタロシアニン１０部（図２）と前記一般式（１）で示される１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物１部及び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）５部をテトラヒドロフラン２５０部に添加し、１ｍｍφのガラスビーズを用いたサンドミルで１時間分散し、これに２５０部のメチルエチルケトンを加えて希釈し、これを下引き層上に塗布した後、８０℃で１０分間乾燥して、膜厚が０．２５μｍの電荷発生層を形成した。
【００４６】
次に、下記構造式（５）で示される電荷輸送材料１０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、膜厚が２５μｍの電荷輸送層を形成し、電子写真感光体を作成した。
【００４７】
【化７】
【００４８】
（実施例２）
実施例１の電荷発生材料の一般式（１）で示される化合物の添加量を１部から２部に代えた以外は、実施例１と全く同様にして実施例２の感光体を作成した。
【００４９】
（実施例３）
実施例１の電荷発生材料の一般式（１）で示される化合物の添加量を１部から５部に代えた以外は、実施例１と全く同様にして実施例３の感光体を作成した。
【００５０】
（実施例４）
実施例１の電荷発生材料に用いたオキシチタニウムフタロシアニンを、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の７．４°及び２８．２°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニンに代えた以外は、実施例１と全く同様にして実施例４の感光体を作成した。
【００５１】
（実施例５）
実施例１の電荷発生材料に用いたオキシチタニウムフタロシアニンを、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の７．４°、１６．６°、２５．５°、２８．２°に強いピークを有するクロロガリウムフタロシアニンに代えた以外は、実施例１と全く同様にして実施例５の感光体を作成した。
【００５２】
（比較例１）
実施例１の電荷発生材料に用いた一般式（１）で示される化合物を添加しなかった以外は、実施例１と全く同様にして比較例１の感光体を作成した。
【００５３】
（比較例２）
実施例４の電荷発生材料に用いた一般式（１）で示される化合物を添加しなかった以外は、実施例４と全く同様にして比較例２の感光体を作成した。
【００５４】
（比較例３）
実施例５の電荷発生材料に用いた一般式（１）で示される化合物を添加しなかった以外は、実施例５と全く同様にして比較例３の感光体を作成した。
【００５５】
この様にして作成した電子写真感光体を、レーザープリンター（商品名：ＬＢＰ−ＳＸキヤノン製）に設置し、暗部電位が−６００（Ｖ）になる様に帯電設定し、これに波長８０２ｎｍのレーザー光を照射し−６００（Ｖ）の電位を−１２０（Ｖ）まで下げるのに必要な光量を測定し感度Ｅ_１／５とした。
【００５６】
次に、電子写真感光体を温度３５℃／湿度８０％の高温高湿の環境下で、暗部電位−６００（Ｖ）、明部電位が−１２０（Ｖ）に設定した状態で連続１００００枚の通紙耐久試験を行い、耐久後の明部の電位の変動量、ΔＶＬの測定及び画像の評価を行った。
【００５７】
以上の結果を表１にまとめた。なお、黒ポチは初期状態における評価であり、○、△、×は黒ポチの発生量を表し、○は黒ポチのない状態、△は僅かに黒ポチの有る状態、×は黒ポチが目立つ状態を意味する。また、ΔＶＬにおける正記号は電位の上昇を示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、特定の構造を有する電荷発生材料を用いることにより、６５０〜８２０ｎｍ付近の長波長の半導体レーザーの発振波長領域において、優れた感度特性と高温高湿下において明部電位の変動の少ない電子写真感光体が提供され、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、良好な画像形成が可能で繰り返し使用にも安定して使用しうる電子写真装置及びプロセスカートリッジが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真感光体に用いられるオキシチタニウムフタロシアニンのＣｕＫαの特性Ｘ線回折図である。
【図２】本発明の電子写真感光体に用いられるオキシチタニウムフタロシアニンのＣｕＫαの特性Ｘ線回折図である。
【図３】本発明の電子写真感光体に用いられるヒドロキシガリウムフタロシアニンのＣｕＫαの特性Ｘ線回折図である。
【図４】本発明の電子写真感光体に用いられるクロロガリウムフタロシアニンのＣｕＫαの特性Ｘ線回折図である。
【図５】本発明の電子写真感光体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６】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７】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８】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】
１感光体
１ａ軸
２帯電手段
３露光部
４現像手段
５コロナ転写手段
６クリーニング手段
７前露光手段
８定着手段
９転写材
１０直接帯電部材
１２案内手段
２０，２１，２２容器
２３直接帯電部材
Ｌ露光光

Claims

導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体において、該感光層が電荷発生材料としてフタロシアニン顔料を含有し、かつ下記一般式（１）で示される１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物を含有することを特徴とする電子写真感光体。
前記感光層が前記フタロシアニン顔料と前記一般式（１）で示される１−（２−シクロヘキサノニル）シクロヘキサノール化合物を含有する電荷発生層と電荷輸送層の少なくとも二層からなる請求項１に記載の電子写真感光体。
前記フタロシアニン顔料が下記一般式（２）で示されるオキシチタニウムフタロシアニンである請求項１又は２に記載の電子写真感光体。
（式中、Ｘ^１〜Ｘ^４は塩素又は臭素を示し、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは０〜４の整数を示す）
前記フタロシアニン顔料が、下記一般式（３）で示されるガリウムフタロシアニンである請求項１又は２に記載の電子写真感光体。
（式中、Ｘ^５〜Ｘ^８は塩素又は臭素を示し、ｑ、ｒ、ｓ、ｔは０〜４の整数を示す。Ｚは水酸基又は塩素を示す）
前記フタロシアニン顔料が、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の２７．２°に強いピークを有するオキシチタニウムフタロシアニンである請求項３に記載の電子写真感光体。
前記フタロシアニン顔料が、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の７．４°及び２８．２°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニンである請求項４に記載の電子写真感光体。
前記フタロシアニン顔料が、ＣｕＫαの特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）の７．４°、１６．６°、２５．５°及び２８．２°に強いピークを有するクロロガリウムフタロシアニンである請求項４に記載の電子写真感光体。
請求項１〜７のいずれかに記載の電子写真感光体を、該電子写真感光体を帯電させる帯電手段、静電潜像の形成された電子写真感光体をトナーで現像する現像手段、及び転写工程後の感光体上に残余するトナーを回収するクリーニング手段からなる群より選ばれた少なくとも一つの手段と共に一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項１〜７のいずれかに記載の電子写真感光体、該電子写真感光体を帯電させる帯電手段、帯電した電子写真感光体に対し露光を行い静電潜像を形成する露光手段、静電潜像の形成された電子写真感光体をトナーで現像する現像手段、及び転写材上のトナー像を加熱転写する転写手段を有することを特徴とする電子写真装置。