JP5216636B2 - 電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような感光体表面の残留トナーおよび付着紙粉などの異物は、形成される画像の品質に悪影響を及ぼすので、クリーニング装置によって除去される。また、近年ではクリーナーレス化技術が進み、独立したクリーニング手段を有することなく現像手段に付加されるクリーニング機能(現像兼クリーニングシステム)によって残留トナーを回収(除去)している。このようにして感光体表面をクリーニングした後、除電器などによって感光層表面を除電し、静電潜像を消失させる。
セレン系感光体および硫化カドミウム系感光体は、耐熱性および保存安定性に問題があり、セレンおよびカドミウムが人体および環境に対する毒性を有するので、これらを用いた感光体は、使用後に回収し適切に廃棄する必要がある。
酸化亜鉛系感光体は、感度および耐久性が低いという欠点があり、現在ではほとんど使用されていない。
主に露光用光源として用いられるレーザーは、低コストで消費エネルギーが少なく軽量小型である半導体レーザーが実用化されており、発振波長や出力の安定性、寿命の点において800nm付近の近赤外領域に発振波長を有するものが一般的なものであった。これは短波長で発振するレーザーが技術的な問題から実用化にはいたっていなかったためである。
D=1.22λ/NA
(式中、λはレーザービームの波長、NAはレンズ開口数を表す)
この式から、スポット径Dはレーザー光の発振波長に比例しており、スポット径Dを小さくするには発振波長の短いレーザーを用いればよいことが示唆される。
しかし、このような青色系レーザーは光ディスクの記録密度を向上させるものという意味で大きな成果を挙げたが、電子写真装置の露光用光源としてはほとんど期待されていなかった。それは従来の電子写真感光体が、この波長域に感度を示さないからである。
しかしながら、実際には電荷発生層の上に積層された電荷輸送層、特に電荷輸送物質が425nmの波長に吸収を示すことから、露光光源として用いた短波長のレーザー光が感光層の表面で吸収されて電荷発生層まで到達できないことから、積層型電子写真感光体ではこの波長域に感度を示さない。
これらの問題に対応した電子写真感光体が開発されている(特許第3937602号公報:特許文献11)が、膜の透過率と高感度化を両立できたものはなかった。また、425nm以下の波長に吸収を有しない電荷輸送物質は、電荷発生物質から、電荷の注入がスムーズではなく、繰り返し使用時の感度悪化が大きい感光体となる問題もあった。
特許文献2:特開平2−190862号公報
特許文献3:特開昭54−151955号公報
特許文献4:特開昭58−198043号公報
特許文献5:特開昭54−150128号公報
特許文献6:特公昭55−42380号公報
特許文献7:特開昭55−52063号公報
特許文献8:特開平4−291266号公報
特許文献9:特開平7−134430号公報
特許文献10:特許第2628404号公報
特許文献11:特許第3937602号公報
更に別の目的は、この感光体と発振波長が405±20nmの範囲にある半導体レーザーを使用することによって、高感度で高解像力を有する電子写真装置を提供することにある。
該電荷輸送層が、電荷輸送物質として下記一般式(I):
で示されるフェニレンジアミン化合物を含有し、
かつ電荷発生層が、電荷発生物質として、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.4°又は9.7°に最大回折ピークを示し、かつ少なくとも7.3°、9.4°、9.7°及び27.3°に回折ピークを示す結晶型のオキソチタニルフタロシアニンを含有することを特徴とする電子写真感光体が提供される。
ニレンジアミン化合物を含有し、かつ電荷発生物質として、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.4°又は9.7°に最大回折ピークを示し、かつ少なくとも7.3°、9.4°、9.7°及び27.3°に回折ピークを示す結晶型のオキソチタニルフタロシアニンを電荷発生物質として含有することで、高感度、高解像力、高安定性を有する電子写真感光体及び電子写真装置を提供することができる。
また、C1〜C4のアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブトキシ基またはt−ブトキシ基を意味する。
R1は、水素原子、2'−、3'−、4'−、5'−もしくは6'−メチルまたはエチル基を意味し、R2は、水素原子、2−、3−、5−もしくは6−メチルまたはエチル基を意味し、R3は水素原子、2−、4−、5−もしくは6−メチルまたはエチル基を意味する。
すなわち、従来の電荷移動物質と比べ、本発明のフェニレンジアミン化合物は、405±20nmの範囲にある露光光源に対する吸光度と移動度のバランスが非常に優れている構造になっている。したがって、該フェニレンジアミン化合物を電荷輸送物質として電荷輸送層に含有させることで、電荷輸送層が、405±20nmの範囲にある露光光源に対して良好な透過性を示し、かつ良好な電気特性を示すことが出来る。
これは、本発明の電荷発生物質が、波長が405±20nmの光源を露光手段とすることにより効率的に電荷を発生し、発生した電荷をスムーズにフェニレンジアミン化合物に注入しているためと考えられる。
電子写真感光体1は、導電性材料からなるシート状の導電性支持体11上に、中間層18を設け、その上に電荷発生物質12を含有する電荷発生層15と、電荷輸送物質13および電荷輸送物質13を結着させるバインダ樹脂17を含有する電荷輸送層16とが、導電性支持体11上に、この順序で積層されてなる積層構造からなる感光層14を有する積層型感光体である。
導電性支持体11を構成する導電性材料としては、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス鋼およびチタンなどの金属材料、ならびに、表面に金属箔ラミネート、金属蒸着処理、または導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウムなどの導電性化合物の層の蒸着もしくは塗布を行ったポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリスチレンなどの高分子材料、硬質紙またはガラスなどを挙げることが出来る。特に好ましくは、JIS3003系、JIS5000系およびJIS6000系などのアルミニウム合金を用いるのが好ましい。導電性支持体11の形状は、シート状、ドラム状、無端ベルト状などが上げられる。
本発明の積層型感光体は、導電性支持体11と感光層14との間に中間層18を有するのが好ましい。
中間層は、導電性支持体から積層型感光層への電荷の注入を防止する機能を有する。すなわち、感光層の帯電性の低下が抑制され、露光によって消去されるべき部分以外の表面電荷の減少が抑えられ、かぶりなどの画像欠陥の発生が防止される。特に、反転現像プロセスによる画像形成の際に、白地部分にトナーからなる微小な黒点が形成される黒ポチと呼ばれる画像かぶりが発生するのが防止される。
中間層18は、例えば、樹脂材料を適当な溶剤に溶解させて中間層形成用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体の表面に塗布し、乾燥により有機溶剤を除去することによって形成できる。
金属酸化物粒子は、中間層の体積抵抗値を容易に調節でき、積層型感光層への電荷の注入をさらに抑制できると共に、各種環境下において感光体の電気特性を維持できる。
電荷発生層15は、電荷発生物質12として、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.4°又は9.7°に最大回折ピークを示し、かつ少なくとも7.3°、9.4°、9.7°及び27.3°に明瞭な回折ピーク(図2参照−縦軸は吸収強度、横軸は回折角)を示すオキソチタニルフタロシアニン結晶を含有する。
感光体における感度は、この吸収スペクトルに見られる電荷発生物質としての吸収効率に負うところが大きい。405±20nmの波長の吸収効率は、既存の近赤外域(約780nm)でのそれと比較して、必ずしも大きくなく、また当該波長域での波長分散も大きいことが判る。
しかしながら、励起光源としてのレーザーの安定性が改善されていることから、レーザーの発振波長の熱ドリフトが、昨今非常に小さくなってきており問題とならない。
電荷輸送層16は、電荷発生物質12で発生した電荷を受入れ輸送する能力を有する電荷輸送物質13を、バインダ樹脂17中に含有させることによって得られる。
電荷輸送物質13としては、本発明の一般式(I):
で示されるフェニレンジアミン化合物が用いられる。
製造することが出来る。
すなわち、一般式(II)
で表されるフェニレンジアミン化合物を、一般式(III):
Xはヨウ素または臭素を意味する)
で表されるハロゲン化ビフェニル化合物と;銅粉末、酸化銅、ハロゲン化銅等からなる銅化合物から選択される銅系触媒;および炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩または水酸化物から選択される塩基性化合物の存在下;無溶媒か、またはニトロベンゼン、ジクロロベンゼン、キノリン、N,N−ジメチルホルムアミドおよびN−メチル−2−ピロリドン等からなる群から選択される有機溶媒中、150〜260℃で5〜50時間加熱攪拌する。
このような他の電荷輸送物質としては、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、多環芳香族化合物、インドール誘導体、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、トリアリールメタン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体およびベンジジン誘導体などを挙げることができる。
具体例としては、例えばポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などのビニル重合体樹脂およびそれらの共重合体樹脂、ならびにポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、フェノール樹脂などの樹脂などを挙げることができる。また、これらの樹脂を部分的に架橋した熱硬化性樹脂を使用してもよい。
前記比率A/Bが10/30未満でありバインダ樹脂17の比率が高くなると、浸漬塗布法によって電荷輸送層16を形成する場合、塗布液の粘度が増大するので、塗布速度低下を招き生産性が著しく悪くなる。また塗布液の粘度の増大を抑えるために塗布液中の溶剤の量を多くすると、ブラッシング現象が発生し、形成された電荷輸送層16に白濁が発生する。
また前記比率A/Bが10/12を超えバインダ樹脂17の比率が低くなると、バインダ樹脂17の比率が高いときに比べて耐刷性が低くなり、感光層の摩耗量が増加する。
可塑剤としては、たとえば二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、フタル酸エステル、塩素化パラフィンおよびエポキシ型可塑剤などを挙げることができる。
レベリング剤としては、シリコーン系レベリング剤などを挙げることができる。
これらの塗布方法の中でも、特に浸漬塗布法は、前記したように種々の点で優れているので、電荷輸送層16を形成する場合にも多く利用されている。
電子写真感光体2は、図1に示す電子写真感光体1に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
表面保護層150に使用されるバインダ樹脂としてはポリスチレン、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂が有効に使用される。摩耗特性、電気的特性を考慮した場合、ポリカーボネート、ポリアリレートが好ましい。これらのバインダは、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
有機性フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、a−カーボン粉末等が挙げられ、無機性フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。
帯電器32は、積層型感光体1の外周面を均一に所定の電位に帯電させる帯電手段である。
すなわち、帯電器32により均一に帯電された積層型感光体1の帯電量がレーザービームの照射および非照射によって差異が生じて静電潜像が形成される。
この画像形成装置100による画像形成動作は、次のようにして行われる。まず、積層型感光体1が駆動手段によって矢符41方向に回転駆動されると、露光手段31による光の結像点よりも積層型感光体1の回転方向上流側に設けられる帯電器32によって、単層型感光体1の表面が正の所定電位に均一に帯電される。
なお、以下の製造例で調製したフェニレンジアミン化合物の確認は、以下の1H−NMR測定装置および測定条件でNMRスペクトルを測定した。
測定機器;MERCURY 300型装置(バリアン社製、300MHz)
測定溶剤;CDCl3
サンプル濃度;約4mg試料/0.4m(CDCl3)
例示化合物2の製造
o−ジクロロベンゼン100ml中で、以下の式:
例示化合物13の製造
製造例1における化合物(C)を、以下の式:
1H−NMRスペクトルは、δ 2.23 (s, 6H), 2.30 (s, 6H), 6.68 (dd, J=8.1Hz、J=2.1Hz、2H)、6.92(t、J=2.4Hz、1H)、7.03−7.30(m、25H)を示し、例示化合物13が、以下の式:
例示化合物21の製造
製造例1における化合物(B)を、以下の式:
1H−NMRスペクトルは、δ 2.27(s、12H)、6.82(dd、J=7.8Hz,J=2.1Hz,2H)、7.07(t、J=2.1Hz,1H)、7.15−7.26(m、33H)を示し、例示化合物21が、以下の式:
酸化チタン(商品名:タイベークTTO−D−1、石原産業株式会社製)3重量部および市販のポリアミド樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ株式会社製)2重量部を、メチルアルコール25重量部に加え、ペイントシェーカーにて8時間分散処理し、中間層形成用塗工液3リットルを調製した。得られた中間層用塗布液を、導電性支持体としてアルミニウムを蒸着したPETフィルム上にアプリケーター塗布法により塗布し、膜厚1μmの中間層を形成した。また、合わせて得られた中間層用塗布液を塗布槽に満たし、導電性支持体として直径30mm、長さ322mmのアルミニウム製のドラム状支持体を浸漬した後引き上げ、膜厚1μmの中間層を形成した。
o−フタロジニトリル40g、四塩化チタン18g、α−クロロナフタレン500mlを、窒素雰囲気下、200〜250℃で、3時間加熱撹拌して反応させた。次いで、100〜130℃まで放冷後、熱時濾過し、100℃に加熱したα−クロロナフタレン200mlで洗浄してジクロロチタニウムフタロシアニン粗生成物(25g)を得た。
実施例1において、例示化合物2に代えて前記の例示化合物13を用いた以外は、実施例1と同様にして積層型感光体を作製した。
実施例1において、例示化合物2に代えて例示化合物21を用いた以外は、実施例1と同様にして積層型感光体を作製した。
実施例1において、例示化合物2に代えて、以下の式:
実施例1において、例示化合物2に代えて、以下の式:
実施例1において、例示化合物2に代えて、以下の式:
特開2000−105479号公報に開示されている製造例に従って得られた、結晶のX線回折スペクトルが、ブラッグ角(2θ±0.2°)27.2°に強いピークを有するオキソチタニルフタロシアニンを電荷発生物質として用いたこと以外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
特開昭64−17066号公報に開示されている製造例に従って得られた、結晶のX線回折スペクトルが、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.5°、9.7°、11.6°、14.9°、24.0°、及び27.3°に強いピークを有するオキソチタニルフタロシアニンを電荷発生物質として用いたこと以外は実施例1と同様にして感光体を作製した。
比較例6
特開平5−188614号公報に開示されている製造例に従って得られた、結晶のX線回折スペクトルが、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.6°及び27.3°に強いピークを有するオキソチタニルフタロシアニンを電荷発生物質として用いたこと以外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
1.実施例1〜3および比較例1〜6のアプリケーター法で得られた各電子写真感光体について、静電紙試験装置(商品名:EPA−8200、株式会社川口電機製作所製)を用いて、以下のようにして電気特性を評価した。
ニレンジアミン化合物を含有し、かつ電荷発生物質として、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.4°又は9.7°に最大回折ピークを示し、かつ少なくとも7.3°、9.4°、9.7°及び27.3°に回折ピークを示す結晶型のオキソチタニルフタロシアニンを電荷発生物質として含有することで、高感度、高解像力、高安定性を有する電子写真感光体および該感光体を備える画像形成装置を提供することができる。
11 導電性支持体
12 電荷発生物質
13 電荷輸送物質(フェニレンジアミン化合物)
14 感光層
15 電荷発生層
16 電荷輸送層
17 バインダ樹脂
18 中間層
150 表面保護層
31 露光手段(半導体レーザー)
32 帯電手段(コロナ帯電器)
33 現像手段(現像器)
33a 現像ローラ
33b ケーシング
34 転写手段(転写帯電器)34
35 定着手段(定着器)
35a 加熱ローラ
35b 加圧ローラ
36 クリーニング手段(クリーナ)
36a クリーニングブレード
36b 回収用ケーシング
37 分離手段
38 ハウジング(ケーシング)
41、42 矢符
44 回転軸線
51 転写紙
100 画像形成装置(レーザープリンター)
Claims (4)
- 波長405±20nmの光源が、露光手段として使用される電子写真感光体において、該感光体は、導電性支持体と、該支持体上に順次積層した少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とから構成される感光層とからなり、
該電荷輸送層が、電荷輸送物質として以下の:
かつ電荷発生層が、電荷発生物質として、X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)9.4°又は9.7°に最大回折ピークを示し、かつ少なくとも7.3°、9.4°、9.7°及び27.3°に回折ピークを示す結晶型のオキソチタニルフタロシアニンを含有することを特徴とする電子写真感光体。 - 前記導電性支持体と前記感光層との間に中間層を有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
- 請求項1または2に記載の電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記電子写真感光体に対して波長が405±20nmの光源を露光手段とし、露光によって形成される静電潜像を現像する現像手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
- 前記光源が、青紫色半導体レーザーである請求項3に記載の画像形成装置。
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