JPH10246977A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺擦による表面の磨耗や傷の発生等に対して
耐久性を有し、残留電位の上昇のない常に安定した電子
写真特性を保つことのできる電子写真感光体、及び該電
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。 【解決手段】 導電性支持体上に感光層及び保護層をこ
の順に有する電子写真感光体において、該保護層が、親
水性光硬化型モノマー及びオリゴマーの一方または両方
が重合することにより形成される樹脂を含有する電子写
真感光体、該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である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真感光体、及
び該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、詳しくは表面保護層を有する電子
写真感光体、及び該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】電子写真感光体には運用される電子写真
プロセスに応じた所要の感度、電気特性及び光学特性を
備えていることが要求されるが、更に、繰り返し使用さ
れる感光体にあっては、感光体の表面層、即ち支持体よ
り最も隔離する層には、コロナ帯電、トナー現像、紙へ
の転写及びクリーニング処理等の電気的及び機械的外力
が直接に加えられるために、それらに対する耐久性が要
求される。具体的には、摺擦による表面の摩耗やキズの
発生、またコロナ帯電時に発生するオゾンによる表面の
劣化等に対する耐久性が要求されている。一方、トナー
の現像及びクリーニングの繰り返しによる表面層へのト
ナー付着という問題もあり、これに対しては表面層のク
リーニング性を向上することが求められている。

【０００３】上記のような表面層に要求される特性を満
たすために、樹脂を主成分とする表面保護層を設ける試
みがなされている。例えば、特開昭５７−３０８４３号
公報には、導電性粒子として金属酸化物を添加して抵抗
を制御した保護層が提案されている。

【０００４】電子写真感光体の保護層に金属酸化物を分
散するのは、保護層自体の電気抵抗を制御し、電子写真
プロセスの繰り返しにおける感光体内での残留電位の増
加を防止するのがその主な目的であり、また電子写真感
光体の保護層の適切な抵抗値は１０¹⁰〜１０¹⁵ｏｈｍ．
ｃｍであることが示されている。しかしながら、前記の
範囲の抵抗値においては、保護層の電気抵抗はイオン電
導によって影響を受け易く、そのために環境の変化によ
って電気抵抗が大きく変化する傾向にある。

【０００５】更に、特に高湿下において、繰り返し帯電
により発生するオゾン及びＮＯ_x 等のコロナ生成物等が
表面に付着することにより感光体の表面抵抗の低下を引
き起こし、画像流れが発生する等の問題が生じている。

【０００６】そこで、この保護層中に光重合開始剤及び
光重合開始助剤として特定の化合物を含有させ、紫外線
硬化させることによって保護層を形成し上記の表面層に
対する要求に応えることができた。

【０００７】しかし、この保護層形成中あるいは後に、
光重合性モノマー及びオリゴマーの一部や、また光重合
開始剤から発生したラジカルの一部がポリマーネットワ
ーク中に取り込まれずに保護層中に残った状態となる。
これが、保護層中を移動し表面に出てきたりあるいは感
光層中に浸透する（マイグレーション）。このことは、
膜の硬化の不十分さ、膜の機械的強度の低下また電子写
真特性の悪化、特に残留電位の原因となり、摺擦による
磨耗や傷に対する耐久性が不十分なため、安定した電子
写真特性を示す電子写真感光体が得られていないのが現
状であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、摺擦による表面の磨耗や傷の発生等に対して耐久性
を有し、残留電位の上昇のない常に安定した電子写真特
性を保つことのできる電子写真感光体、及び該電子写真
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、導電性
支持体上に感光層及び保護層をこの順に有する電子写真
感光体において、該保護層が、親水性光硬化型モノマー
及びオリゴマーの一方または両方が重合することにより
形成される樹脂を含有することを特徴とする電子写真感
光体である。また、本発明は該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である。

【００１０】上記構成により、摺擦による表面の磨耗や
傷の発生等に対して耐久性を有し、残留電位の上昇のな
い常に安定した電子写真特性を保つことができた。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の内容を詳細に説明す
る。

【００１２】本発明の電子写真感光体は導電性支持体上
に感光層と保護層を有する電子写真感光体である。以下
保護層について説明する。

【００１３】前述のように保護層を形成する際の問題点
としては、光重合性モノマー及びオリゴマーや開始剤ラ
ジカルの移動（マイグレーション）等が挙げられる。本
発明者らは上記の問題点を解決する手段として、光重合
性モノマー及びオリゴマーに親水性を持たすことが有効
であることを発見した。

【００１４】本発明で用いる保護層用の結着樹脂として
は、以下に示す親水性を持った光硬化型モノマー及びオ
リゴマーが挙げられる。

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】これらを単体で用いてもよく、また更にこ
れらと共重合を起こす硬化性モノマー及びオリゴマーを
混合することも可能である。

【００１８】保護層中の全固形分に対する光重合開始剤
の割合は、０．１〜３０重量％の範囲が好ましく、０．
５〜２０重量％がより好ましい。また、保護層中の全固
形分に対する光重合開始助剤の割合は、０．１〜３０重
量％の範囲が好ましく、０．５〜２０重量％がより好ま
しい。光重合開始剤に対する光重合開始助剤の割合は、
２０〜３００重量％が好ましく、５０〜２００重量％が
より好ましい。

【００１９】光重合開始剤としては、アミノアセトフェ
ノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、チオキサンソ
ン、ベンゾインブチルエーテル、アシロキシムエステル
及びジベンゾスロベン等が挙げられ、これらを単体で使
用してもまた混合してもよい。

【００２０】光重合開始助剤としては、トリエタノール
アミン、メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエ
チルメタクリレート、ミヒラーケトン、ベンゾフェノ
ン、ジエチルアミノベンゾフェノン及びジメチルアミノ
安息香酸エチル等が挙げられ、これらを単体で使用して
もまた混合してもよい。

【００２１】本発明で用いる導電性金属酸化物として
は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモ
ン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした
酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及び
酸化ジルコニウム等の超微粒子を用いることができる。
これら金属酸化物を１種類もしくは２種類以上混合して
用いる。２種類以上混合した場合には固溶体または融着
の形をとってもよい。このような金属酸化物の平均粒径
は、好ましくは０．３μｍ以下、より好ましくは０．１
μｍ以下である。

【００２２】本発明に用いる保護層においては、導電性
微粒子の分散性の向上及び平滑性の向上を目的として種
々の添加剤を加えることができる。特に分散性の向上に
関しては、導電性微粒子の表面処理を行うことが非常に
有効である。表面処理剤としては特に、含フッ素シラン
カップリング剤、フッ素変性シリコーンオイル、フッ素
系界面活性剤及びフッ素系グラフトポリマー等が好まし
い。

【００２３】結着樹脂と導電性金属酸化物微粒子との割
合は、直接的に保護層の抵抗を決定する要因であり、保
護層の抵抗が１０¹⁰〜１０¹⁵ｏｈｍ．ｃｍの範囲になる
ように設定することが好ましい。

【００２４】本発明に用いる保護層においては、平滑性
の向上を目的としてフッ素原子含有樹脂粒子を加えるこ
とができる。フッ素原子含有樹脂粒子としては四フッ化
エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩
化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化
ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びこれ
らの共重合体の中から１種あるいは２種以上を適宜選択
するのが好ましいが、特に、四フッ化エチレン樹脂及び
フッ化ビニリデン樹脂が好ましい。保護層中のフッ素原
子含有樹脂粒子樹脂の割合は、５〜７０重量％の範囲が
好ましく、１０〜６０重量％がより好ましい。樹脂の分
子量や粒子の粒径は適宜選択することができ、特に制限
されるものではない。

【００２５】本発明においては、前記保護層中に、耐候
性を向上させる目的で、酸化防止剤等の添加物を加えて
もよい。

【００２６】保護層は前記結着樹脂中に金属酸化物を分
散した溶液を塗布し、硬化することによって形成する。

【００２７】本発明の保護層の膜厚は、好ましくは０．
２〜７μｍの範囲であり、より好ましくは０．５〜５μ
ｍである。

【００２８】次に、感光層について説明する。本発明の
電子写真用感光体の感光層の構成は電荷発生物質と電荷
輸送物質双方を含有する単層型、あるいは電荷発生層と
電荷輸送層を導電性支持体上に積層した積層型のいずれ
かである。以下に積層型の感光体について説明する。

【００２９】積層型の感光層の構成としては、導性支持
体上に電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に積層したも
のと、逆に電荷輸送層、電荷発生層の順に積層したもの
がある。

【００３０】本発明で用いる支持体は導電性を有するも
のであれば、いずれのものでもよく、例えばアルミニウ
ム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛、ステンレス及び等の
金属をドラムまたはシート状に成形したもの、アルミニ
ウムや銅等の金属箔をプラスチックフィルムにラミネー
トしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化ス
ズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物
質を単独または結着樹脂とともに塗布して導電層を設け
た金属、プラスチックフィルム及び紙等が挙げられる。

【００３１】積層型感光体の電荷輸送層は、主鎖または
側鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレン及びフェナ
ントレン等の構造を有する多環芳香族化合物、インドー
ル、カルバゾール、オキサジアゾール及びピラゾリン等
の含窒素環化合物、ヒドラゾン化合物、及びスチリル化
合物等の電荷輸送物質を成膜性を有する樹脂に溶解させ
た塗工液を用いて形成される。

【００３２】このような成膜性を有する樹脂としてはポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン及びポリ
メタクリル酸エステル等が挙げられる。電荷輸送層の厚
さは好ましくは５〜４０μｍであり、より好ましくは１
０〜３０μｍである。

【００３３】積層型感光体の電荷発生層はスーダンレッ
ド、ダイアンブルー等のアゾ顔料、ピレンキノン、アン
トアントロン等のキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリ
レン顔料、インジゴ及びチオインジゴ等のインジゴ顔料
及びフタロシアニン顔料等の電荷発生物質を、ポリビニ
ルブチラール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル及びアク
リル樹脂等の結着樹脂に分散させて、この分散液を塗工
するか、前記顔料を真空蒸着することによって形成す
る。このような電荷発生層の膜厚は、好ましくは５μｍ
以下、より好ましくは０．０５〜３μｍである。

【００３４】本発明においては、導電層と感光層の中間
にバリアー機能と接着機能を持つ下引層を設けることも
できる。下引層は、カゼイン、ポリビニルアルコール、
ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、
アルコール可溶アミド、ポリウレタン及びゼラチン等に
よって形成できる。下引層の膜厚は０．１〜３μｍが好
ましい。

【００３５】以上に示すように本発明の電子写真感光体
は、例えば、前記例示化合物（１）〜（２３）に示され
る親水性を持つ光硬化型モノマー及びオリゴマー等が重
合した結着樹脂に、光重合開始剤及び光重合開始助剤を
含有させ、更に導電性金属酸化物微粒子を分散した液を
保護層用塗工液とし、これを感光層上に塗工し、光硬化
例えば紫外線硬化させることによって保護層を形成した
電子写真用感光体である。これによって、光重合性モノ
マー及びオリゴマーや光重合開始剤の移動（マイグレー
ション）による膜の強度の低下、電子写真特性の悪化ま
た残留電位の上昇の無い、耐久性を有しかつ安定した電
子写真特性を保つことのできる電子写真感光体を提供す
ることが可能になった。

【００３６】図１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。

【００３７】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、スリット露光やレーザービ
ーム走査露光等の像露光手段（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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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の少なくともひとつを感光体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。

【００４２】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、
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。

【００４３】本発明の電子写真感光体は電子写真複写機
に利用するのみならず、レーザービームプリンター、Ｃ
ＲＴプリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター及
びレーザー製版等電子写真応用分野にも広く用いること
ができる。以下に具体的実施例を挙げて本発明を詳しく
説明する。

【００４４】（実施例１）３０φ、２６０ｍｍのアルミ
ニウムシリンダーを支持体とし、それに、以下の材料よ
り構成される塗料を支持体上に浸漬コーティング法で塗
布し、１４０℃で３０分熱硬化することによって、１５
μｍの導電層を形成した。

【００４５】 導電性顔料：酸化スズコート処理酸化チタン …１０部 （重量部、以下同） 抵抗調節用顔料：酸化チタン …１０部 結着樹脂：フェノール樹脂 …１０部 レベリング剤：シリコーンオイル …０．００１部 溶剤：メタノール／メチルセロソルブ＝１／１ …２０部

【００４６】次に、この上にＮ−メトキシメチル化ナイ
ロン３部と共重合ナイロン３部とをメタノール６５部と
ｎ−ブタノール３０部とに溶解した溶液を浸漬コーティ
ング法で塗布することによって、０．５μｍの中間層を
形成した。

【００４７】次に、ＣｕＫα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°及び２７．１°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４部、ポリビニルブチラール（商品
名エスレックＢＭ−２ 積水化学（株）製）２部及びシ
クロヘキサノン８０部をφ１ｍｍガラスビーズを用いた
サンドミル装置で４時間分散した後、メチルエチルケト
ン１１５部を加えて電荷発生層用分散液を得た。これを
前記中間層上に浸漬コーティング法で塗布することによ
って、０．３μｍの電荷発生層を形成した。

【００４８】次に、下記構造式

【００４９】

【化３】 のスチリル化合物１０部及びポリカーボネート樹脂（ユ
ーピロンＺ−２００ 三菱ガス化学（株）製）１０部を
ジクロルメタン２０部及びモノクロルベンゼン６０部の
混合溶媒中に溶解し、この溶液を前記の電荷発生層上に
浸漬コーティング法で塗布し、１２０℃で６０分間乾燥
させることによって、膜厚１８μｍの電荷輸送層を形成
した。

【００５０】次に、保護層用の調合液を下記の手順によ
り作成した。

【００５１】平均粒径０．０２μｍのアンチモン含有酸
化スズ微粒子（Ｔ−１ 三菱マテリアル（株）製）１０
０部、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメト
キシシラン（信越化学（株）製）３０部及び９５％エタ
ノール−５％水溶液３００部をミリング処理した後、溶
液をろ過、エタノール洗浄後、乾燥及び１２０℃で１時
間の加熱処理を行うことによって、微粒子の表面処理を
行った。下記構造式で示される結着樹脂用モノマー６０
部、

【００５２】

【化４】 下記構造式で示される光重合開始剤３０部、

【００５３】

【化５】 下記構造式で示される光重合開始助剤３０部

【００５４】

【化６】 及びエタノール３００部を混合してサンドミル装置で９
６時間分散し、この分散液に四フッ化エチレン樹脂粒子
（ルブロンＬ−２ ダイキン工業（株）製）１００部を
混合してサンドミル装置で更に２時間分散して保護層用
の調合液を作成した。

【００５５】この調合液を用いて前記電荷輸送層上に浸
漬コーティング法で塗布し、乾燥した後、メタルハライ
ドランプにて１６０Ｗ／ｃｍ² の光強度で６０秒間紫外
線照射することによって、膜厚３μｍの保護層を形成し
た。

【００５６】このようにして作成した電子写真感光体
を、半導体レーザーを備えた反転現像方式の電子写真方
式プリンターであるレーザービームプリンターにとり付
けて、電子写真特性の評価を行い、繰り返し画出し耐久
試験を行った。

【００５７】測定は、現像器及びクリーナーを外したカ
ートリッジを用意し、明部電位をＶＬとし、その後レー
ザーを照射したまま一次帯電を切り４回転目の電位を残
留電位とした。次に、１５０００枚通紙耐久を行い、耐
久直後のＶＬ及び残留電位を測定した。

【００５８】その結果を表１に示す。

【００５９】（実施例２）保護層用の結着樹脂用モノマ
ーを下記構造式で示されるものにした他は実施例１と同
じ。

【００６０】

【化７】

【００６１】（比較例１）保護層用の結着樹脂用モノマ
ーを下記構造式で示されるものにした他は実施例１と同
じ。

【００６２】

【化８】

【００６３】

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子写真
感光体、及び該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よれば、保護層による優れた
機械的耐久性を維持し、残留電位を低減でき耐久による
残留電位の上昇に起因する画像劣化を防ぎ、画質の良い
安定した画像を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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 本発明の電子写真感光体 ２ 軸 ３ 一次帯電手段 ４ 画像露光光 ５ 現像手段 ６ 転写手段 ７ 転写材 ８ 像定着手段 ９ クリーニング手段 １０ 前露光光 １１ プロセスカートリッジ １２ レール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に感光層及び保護層をこ
   の順に有する電子写真感光体において、該保護層が、親
   水性光硬化型モノマー及びオリゴマーの一方または両方
   が重合することにより形成される樹脂を含有することを
   特徴とする電子写真感光体。
2. 【請求項２】 保護層が導電性金属酸化物粒子を含有す
   る請求項１記載の電子写真感光体。
3. 【請求項３】 導電性金属酸化物粒子が表面処理された
   粒子である請求項２記載の電子写真感光体。
4. 【請求項４】 保護層がフッ素原子含有樹脂粒子を含有
   する請求項１乃至３のいずれか記載の電子写真感光体。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか記載の電子写
   真感光体、及び帯電手段、現像手段及びクリーニング手
   段からなる群より選ばれた少なくともひとつの手段を一
   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。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか記載の電子写
   真感光体、帯電手段、像露光手段、現像手段及び転写手
   段を有することを特徴とする電子写真装置。