JPH11218952A

JPH11218952A - 表面保護層を有する電子写真感光体

Info

Publication number: JPH11218952A
Application number: JP2122098A
Authority: JP
Inventors: 和夫 ▲吉▼永; Kazuo Yoshinaga; Shuzo Kaneko; 修三金子; Keiko Hiraoka; 敬子平岡; Masataka Kawahara; 正隆川原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の電子写真感光体の表面保護層はいずれ
も、光散乱やブリードがあり、また光学的な均一性、低
表面エネルギー、硬度や強度等の機械的特性、耐アーク
放電性等の電気的耐久性に劣っている。【解決手段】導電性基材上に光導電層および表面保護
層を有する電子写真感光体において、表面保護層が、酸
化電位１．５Ｖ以上の光触媒を含有し、さらに好ましく
は、コロイダルシリカおよびシロキサン化合物を含有し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機、プリンター、ファクシミリ、製版システ
ム、などに広く用いることのできる、表面保護層を有す
る電子写真感光体に関するものである。さらに詳しく
は、半導体レーザーやＬＥＤを用いたスポット光による
デジタル方式によって従来よりも高解像な画像、特に従
来写真等が用いられるような高階調性でフルカラーの画
像を安定に得ることが可能な電子写真感光体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真感光体には、使用される電子写
真プロセスに応じた所要の感度、電気特性および、光学
特性などを備えていることはもちろんであるが、特に、
繰り返し使用される感光体の表面には、コロナ帯電、ロ
ーラ帯電等の帯電プロセス、現像プロセス、転写プロセ
ス、およびクリーニングプロセスなどにより電気的ある
いは機械的な影響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。

【０００３】具体的には、しゅう擦による感光体表面の
摩耗や傷の発生や高湿下における帯電時に発生しやすい
電気的な感光体表面の劣化などに対する耐久性が要求さ
れる。特にローラ帯電方式等の放電現象を用いた帯電方
式においては高エネルギーのアーク放電に対する耐久性
が要求される。

【０００４】またトナーによる現像とクリーニングの繰
り返しなどに起因する、感光体表面へのトナーの付着と
いう問題もあり、これに対しては感光体表面のクリーニ
ング性の向上が求められている。

【０００５】上記のような感光体表面に要求される様々
な特性を満たすために、感光層上に種々の樹脂を主成分
とする表面保護層を設ける試みがなされている。たとえ
ば、特開昭５７−３０８４３号公報には、導電性粒子と
して金属酸化物粒子を添加することによって抵抗を制御
した保護層が提案されている。

【０００６】また保護層のみでなく電荷輸送層中に種々
の物質を添加することで感光体表面の物性を改善するこ
とも検討されている。たとえば、シリコーン樹脂の低表
面エネルギーに注目した添加物としては下記のようなも
のが報告されている。

【０００７】シリコーンオイル（特開昭６１−１３２９
５４号公報）、ポリジメチルシロキサン、シリコーン樹
脂粉体（特開平４−３２４４５４号公報）、架橋シリコ
ーン樹脂、ポリ（カーボネートシリコン）ブロック共重
合体、シリコーン変性ポリウレタン、シリコーン変性ポ
リエステル、熱硬化性シリコーン樹脂（特公平５−４６
９４０号公報）。

【０００８】低表面エネルギーの代表的なポリマーとし
てはフッ素系高分子があり、該フッ素系高分子として添
加できるものとしては下記のものがある。

【０００９】ポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化
カーボン粉末。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属酸
化物等を含む表面保護層は、かなりの硬度を有するもの
が得られるが、表面エネルギーは大きくなりやすいため
にクリーニング性等に問題がある。一方、シリコーン系
樹脂は表面エネルギーが小さい点で優れているが、他の
樹脂に対して十分な相溶性を示さないため、添加系では
凝集しやすく、光散乱を生じたり、ブレードして表面に
偏せきするために安定した特性を示さない等の問題があ
った。またシリコーン系樹脂単独で用いた場合には硬度
が不十分であり、光導電層を侵さない溶剤系、たとえば
アルコール、水等を使用する場合にはシリコーン系樹脂
の表面エネルギーは大きくなりやすく、クリーニング性
等に問題がある。

【００１１】その他、低表面エネルギーのポリマーであ
るポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素系高
分子は一般に溶媒に不溶であり、分散性も不良であるこ
とから、平滑な感光体表面を得ることが困難であり、屈
折率も小さいことから光散乱が生じやすく、それによる
潜像の劣化を生じる問題点があった。

【００１２】またポリカーボネート、ポリアクリルエス
テル、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン等の
高分子化合物は一般に耐アーク放電性が十分でなく、放
電により高分子主鎖が切断されることから容易に劣化し
てしまう問題点があった。

【００１３】さらに上記の問題を解決したとしても、感
光体表面が摩耗しない場合に、ＮＯｘ等の極性を有する
イオン解離性付着物により画像流れ等が発生しやすく、
画質の低下を招いてしまいやすかった。またトナーの付
着等による感光体表面へのフィルミングも発生しやす
く、残電の増加や転写性の低下によって画質の低下が発
生しやすかった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前記の
問題点を解消し、光散乱やブリードがなく、光学的に均
一な状態の表面保護層であって低表面エネルギーと硬度
や強度等の機械的特性、耐アーク放電性等の電気的耐久
性を両立した高解像な電子写真感光体を提供することで
ある。

【００１５】また本発明の電子写真感光体は、繰り返し
使用に対しても優れた特性を有するために通常の電子写
真感光体を使い捨て使用した場合に対してコストの削減
も提供するものであり、環境に対する負荷も大幅に低減
される。

【００１６】すなわち、本発明は、導電性基材上に少な
くとも光導電層および表面保護層を有する電子写真感光
体において、表面保護層が、酸化電位が１．５Ｖ以上の
光触媒を含有していることを特徴とする電子写真感光体
である。

【００１７】本発明に用いられる光触媒は、酸化電位が
１．５Ｖ以上のものである。１．５Ｖ以上の酸化電位を
有する光触媒は、光照射時に活性酸素を生成することが
可能である。本発明において、光触媒は、３００ｎｍ〜
５００ｎｍの近紫外光を照射されることにより、活性酸
素を発生し、発生した酸素は光触媒近傍の有機化合物を
酸化することが可能である。最終的には、水と二酸化炭
素にまで分解することが可能で、感光体表面に融着した
トナーやＮＯｘ等を分解除去可能な状態にすることがで
きる。たとえば酸化チタンであれば、３５０ｎｍ〜４５
０ｎｍの光を照射したときに最も良好に光を吸収して光
触媒活性を示す。

【００１８】このような状態は、半導体のバンドモデル
で示すときに、光触媒の伝導帯が水素発生電位より上に
あり、価電子帯が酸素発生電位より下にあることを必要
としており、この条件を満足する光触媒としては、Ｔｉ
Ｏ₂ ，ＳｒＴｉＯ₃ ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，ＧａＰ，Ｃｄ
Ｓ，ＣｄＳｅ，ＭｏＳ₃ 等がある。より好ましくは、酸
化電位が２．０Ｖ以上のものが用いられ、ＴｉＯ₂ ，Ｚ
ｎＯ等がこの条件を満たしている。さらに化学的な安定
性やコスト、製造の容易性から、ＴｉＯ₂ がとくに優れ
ており、中でも光触媒活性の点からアナターゼ型酸化チ
タンが好ましい。

【００１９】上記の光触媒は単独でも、または複数種類
を組み合わせても用いることができる。

【００２０】光触媒における活性は、微粒子化して表面
積が大きいほど高く、１〜１００ｎｍの粒径のものが用
いられる。さらに好ましくは１〜５０ｎｍの粒径のもの
が用いられる。

【００２１】光触媒を含有する表面保護層における光触
媒の含有率は５〜８０ｗｔ％で用いられる。５ｗｔ％以
下では、触媒活性が十分に得られないために望ましくな
い。また８０ｗｔ％以上では表面保護層の強度が低下し
てしまい、さらに表面エネルギーが大きくなりやすいた
めに、耐汚染性の低下や繰り返しの使用に耐えられない
問題が生じやすい。より好ましくは１０〜６０ｗｔ％で
用いられる。

【００２２】前記の感光体の表面に、酸化電位が１．５
Ｖ以上の光触媒を含有する表面保護層を形成するために
は、光触媒とバインダー成分を混合して塗布するか、バ
インダー層を形成した上に光触媒を塗布したのちに熱等
で固着しても良い。

【００２３】塗布方法としては、スプレーコーティング
法、ロールコーティング法、ディップコーティング法、
バーコーティング法、ブレードコーティング法等がある
がどのような方法を用いても良い。複数回の塗布を行う
場合には複数の方法を組み合わせることも可能である。

【００２４】光触媒を含有する層は、０．２〜５μｍの
膜厚に形成されることが好ましい。０．２μｍ以下で
は、照射した光が十分に吸収されないために触媒として
の効果が低下する問題がある。また５μｍ以上では潜像
が劣化する恐れがあり、高解像な画像を得るためには望
ましくない。より好ましくは０．５〜３μｍで用いられ
る。

【００２５】光触媒と組み合わせ用いられるバインダー
成分としては、熱硬化性のＳｉＯ₂ゾル、ＴｉＯ₂ ゾ
ル、ＺｒＯ₂ ゾル等の無機ガラス材料やフェノール樹
脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂やオルガノシロキサ
ン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等が用いられる。よ
り好ましくはシロキサン成分を含有する熱硬化性のハー
ドコートレジンもしくはＴｉＯ₂ ゾル等が用いられる。

【００２６】また本発明の電子写真感光体において、前
記最表面層に好ましく用いられるハードコートレジンと
してはコロイダルシリカを含有するシリコン化合物を含
有しているものが、高度な耐摩耗性と低表面エネルギー
をさらに付与することが可能であることから好ましい。

【００２７】本明細書において、シロキサン化合物と
は、ＯＨ基、ＯＲ基等の加水分解性基をケイ素原子あた
り３つ有するケイ素化合物の縮合により得られるシリコ
ーン化合物、もしくは部分縮合したオリゴマーを意味す
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる表面保護層
は、基本的には、酸化電位１．５Ｖ以上の光触媒を含有
している。

【００２９】さらに本発明の電子写真感光体において、
表面保護層は、好ましくはコロイダルシリカを含むシロ
キサン化合物を含有する。このような表面保護層は、表
面保護層用組成物を電子写真感光体の表面に塗布、乾
燥、熱硬化することにより形成される。

【００３０】本発明の電子写真感光体において、表面保
護層用ハードコートレジンバインダー成分は少なくとも
下記の成分を含有する。（ａ）コロイダルシリカ（ｂ）Ｒ−Ｓｉ（ＯＲ′）₃ の部分縮合により作成され
るシロキサン化合物（Ｒは炭素数１〜３のアルキル基、ビニル基、ＣｎＦ
_2n+1Ｃ₂ Ｈ₄ ^-基（ｎ＝１〜１８）、γ−グリシドオキシ
プロピル基、γ−メタクリロオキシプロピル基から選択
される１または複数。）Ｒ′は炭素数１〜３のアルキル基、水素原子から１また
は複数選択される。）（ｃ）低級脂肪族アルコール、水より選択された１また
は複数の溶剤本発明の電子写真感光体において、表面保護層用組成物
は、コロイダルシリカは１０〜７０重量％、シロキサン
樹脂は３０〜９０重量％の範囲で構成され、これら固形
分は１〜５０ｗｔ％低級アルコール−水混合溶液中に分
散されているものが用いられる。固形分が５０ｗｔ％以
上では組成物が劣化しやすく、ゲル化等のために良好に
塗膜が形成されにくくなる。１ｗｔ％以下では形成され
る表面保護層の強度が十分でない問題がある。

【００３１】また固形分におけるコロイダルシリカの割
合は１０〜７０ｗｔ％であり、シロキサン樹脂は３０〜
９０ｗｔ％で用いられる。シロキサン樹脂の固形分に占
める割合が３０ｗｔ％以下では脆くなり良好な膜が形成
されにくくクラック等が入りやすくなり、コロイダルシ
リカの割合が１０ｗｔ％以下では形成された表面保護層
の硬度が十分でない場合がある。

【００３２】本発明の電子写真感光体の表面保護層に用
いられるコロイダルシリカは、市販の水分散系のもので
あってもよい（商品名“Ｌｕｄｏｘ”、“Ｎａｌｃｏａ
ｇ”等）。粒径は５ｎｍ〜１５０ｎｍのものが用いられ
るが、好ましくは１０ｎｍ〜３０ｎｍの粒径のものであ
り、分散安定性と光学特性が優れている。本発明におい
て、コロイダルシリカにはＮａ₂ Ｏ等のアルカリ金属酸
化物の含有量が２ｗｔ％以下のものが好ましい。分散溶
剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル、ｔ−ブタノール、ｎブタノール等の低級脂肪族アル
コールと水の混合溶剤系が用いられるが、その他のグリ
コール、アセトン等の水可溶性の溶剤をさらに添加して
も良い。

【００３３】本発明の電子写真感光体の表面保護層用組
成物は、無機酸もしくは有機酸を用いることによりｐＨ
３．０〜６．０の酸性状態に調整される。強酸を用いる
と、組成物の安定性等に好ましくない影響を与えやすい
ので、より好ましくは弱酸が用いられ、ｐＨ４．０〜
５．５の酸性状態に調整される。

【００３４】電子写真感光体の光導電層の上に塗布され
た組成物は、乾燥後、熱硬化されることにより、硬度、
強度、低表面エネルギー、耐放電性が発現する。熱硬化
は、高温であるほど完全に進行するが、電子写真感光体
特性に悪影響を与えない範囲で選ばれる。好ましくは８
０℃〜１８０℃で熱硬化されるが、より好ましくは１０
０℃〜１５０℃で行われる。

【００３５】熱硬化の時間としては、長時間であるほど
硬化は進むが、その処理温度において電子写真感光体特
性に悪影響を与えない範囲で選ばれる。熱硬化の処理時
間は、一般的には１０分〜１２時間程度で行われる。

【００３６】乾燥後、熱硬化して得られた表面保護層
は、少なくともコロイダルシリカとしてＳｉＯ₂ で示さ
れる成分、およびＲＳｉＯ_3/2 で示されるシロキサン化
合物を含有している。

【００３７】このとき、Ｒは炭素数１〜３のアルキル
基、ビニル基、ＣｎＦ_2n+1Ｃ₂ Ｈ₄ ^-基（ｎ＝１〜１
８）、γ−グリシドオキシプロピル基、γ−メタクリロ
オキシプロピル基が単独で、もしくはその中から選択し
た任意の組合わせで用いられる。

【００３８】本発明の電子写真感光体の表面保護層は、
クリーニング性および耐汚染性を満足するために、低表
面エネルギーであることが望ましい。水の接触角で測定
される低表面エネルギー性としては、８０度以上が適し
ている。８０度以下では、電子写真プロセスによる繰り
返し使用によって表面に帯電生成物やトナー、紙からも
たらされる脱落物が付着しやすくクリーニング不良や表
面抵抗の低下による潜像の劣化（画像流れ）を生じやす
い。より好ましくは９０度以上の水の接触角を有する表
面保護層が用いられる。

【００３９】さらに、形成された光触媒を含有する表面
保護層は、繰り返し使用に耐えるためには、感光体表面
との良好な接着性とともに高い表面硬度が要求される。

【００４０】本発明の電子写真感光体の表面保護層の特
徴として、コロイダルシリカおよびシロキサン化合物を
含有している場合には、通常の有機化合物に比較して極
めて高い表面硬度が得られることがある。表面硬度は、
コロイダルシリカの含有量およびシロキサン化合物の構
造により、諸物性とのバランスから適宜選択されるが、
ガラス板上に形成した膜の鉛筆硬度として４Ｈ以上が好
ましい。４Ｈ以下では、電子写真プロセスに用いられて
いるトナーや紙粉によって傷や削れが生じやすく好まし
くない。

【００４１】本発明において、表面保護層の体積抵抗は
１×１０⁹ Ωｃｍ以上、１×１０¹⁵Ωｃｍ以下のものが
用いられる。１×１０⁹ Ωｃｍ以下では、形成された潜
像の電荷が拡散するために劣化してしまう場合があり、
好ましくない。１×１０¹⁵Ωｃｍ以上では電子写真感光
体として露光後、現像までに電荷が十分に移動できない
ために、見かけ上感度が低減し、残留電位も高くなって
しまう問題が発生する。

【００４２】また電気抵抗のみでなく、残存しているシ
ラノール基等の加水分解性基によっても残留電位が高く
なってしまう問題があるために、できるかぎり残存しな
いようにすることが望ましい。より好ましくは、加水分
解性基の割合がＳｉＯＨ基換算で０．１重量％以下、よ
り好ましくは０．０１重量％以下で用いられる。

【００４３】本発明の電子写真感光体の表面保護層は、
好ましくはコロイダルシリカおよびシロキサン化合物を
含む組成物を用い、製造方法としては米国特許第４０２
７０７３号明細書や同３９４４７０２号明細書に記載さ
れている方法が適用できる。

【００４４】シリコーン系のハードコート樹脂は、加水
分解性基を分子中に有する多官能性有機ケイ素化合物の
加水分解縮合物からなる。官能性基数が多いほど強度が
上がるため、生成した樹脂は硬くなる。その中でも、４
官能性有機ケイ素の替わりにコロイダルシリカを使用し
３官能性有機ケイ素を用いたものでは、コロイダルシリ
カの粒径、その添加量、３官能性有機ケイ素の加水分解
縮合を調節することにより、硬度が高く且つ成膜性に優
れた樹脂が得られる。好適なコロイダルシリカとして
は、平均粒径が５ｎｍ〜１５０ｎｍであり、これを前述
の範囲で水を含む低級アルコール中に分散させ、加水分
解性基を有する３官能性の有機ケイ素化合物を酸或いは
アルカリ存在下で加水分解することで製造される。反応
終了後にさらに、必要に応じて低級アルコール、硬化触
媒、レベリング剤等を加える。これをプラスチック基板
上に、ディップ、スプレー、バーコート、スピンコート
等によりコートされる。溶媒を除去した後、一般的には
８０〜１５０度の範囲で加熱硬化させることにより被膜
が形成される。硬化温度はコート基材プラスチックの熱
変形温度以下の温度で行うのが好ましい。

【００４５】このようにして形成されたシロキサン樹脂
は、鉛筆硬度で数Ｈ以上９Ｈの硬度を発現できる。ハー
ドコートレジンは適用基板材料に応じて、基材表面との
密着性を向上させる目的で、基材表面をたとえばシラン
カップリング剤といわれるシラン化合物で表面処理した
り、或いは化学的方法、物理的方法で表面を変成させて
密着性を向上させることは通常行われていることであ
る。

【００４６】さらに光触媒を含有する層に導電性微粒子
を分散して塗布することも可能である。このとき用いら
れる導電性微粒子の１次粒径は好ましくは１００ｎｍ以
下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下のものが用いら
れる。導電性微粒子としては、導電性酸化亜鉛、導電性
酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジ
ウム、インジウム等が用いられる。

【００４７】表面保護層を有する本発明の電子写真感光
体を製造する例を以下に示す。

【００４８】電子写真感光体の基材としては、基材自体
が導電性を有するもの、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、クロム、チタ
ン、ニッケル、マグネシウム、インジウム、金、白金、
銀、鉄等を用いることができる。その他にアルミニウ
ム、酸化インジウム、酸化スズ、金等を蒸着等によりプ
ラスチック等の誘電体基材に被膜形成し、導電層とした
ものや、導電性微粒子をプラスチックや紙に混合したも
の等を用いることができる。これらの導電性基材は均一
な導電性が求められるとともに平滑な表面が重要であ
る。表面の平滑性はその上層に形成される下引き層、電
荷発生層、正孔輸送層の均一性に大きな影響を与えるこ
とから、その表面荒さは１．０μｍ以下で用いられる。
１．０μｍ以上の凹凸は下引き層や電荷発生層のような
薄い層に印加される局所電場を大きく変化させてしまう
ためにその特性が大きく変化してしまい電荷注入や残電
のむら等の欠陥を生じ易いことから好ましくない。

【００４９】特に導電性微粒子をポリマーバインダー中
に分散して塗布することにより得られる導電層は形成が
容易であり、均質な表面を形成することに適している。
このとき用いられる導電性微粒子の１次粒径は１００ｎ
ｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下のものが用
いられる。導電性微粒子としては、導電性酸化亜鉛、導
電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化
インジウム、インジウム等が用いられ、これらを絶縁性
微粒子の表面にコーティングして用いてもよい。前記導
電性微粒子の含有量は体積抵抗が十分に低くなるように
使用され、好ましくは１×１０¹⁰Ωｃｍ以下の抵抗とな
るように添加される。より好ましくは１×１０⁸ Ωｃｍ
以下で用いられる。

【００５０】レーザー等のコヒーレントな光源を用いて
露光する場合は、干渉による画像劣化を防止するため
に、上記導電性基材の表面に凹凸を形成することも可能
である。このときは電荷注入や残留電位のむら等の欠陥
が生じにくいように使用する波長の１／２λ程度の凹凸
を数μｍ以下の直径のシリカビーズ等の絶縁物を分散す
ることに１０μｍ以下の周期で形成して用いることが可
能である。

【００５１】導電性基材と光導電層の中間に、注入阻止
機能と接着機能をもつ下引きを設けることもできる。下
引き層としてはカゼイン、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、ポリ
ビニルブチラール、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリ
ウレタン、ゼラチン、等によって形成することができ
る。下引き層の膜厚は０．１μｍ〜１０μｍ、好ましく
は０．３μｍ〜３μｍが用いられる。

【００５２】光導電層としては電荷発生層と電荷輸送層
からなる機能分離タイプのものや、電荷発生と電荷輸送
を同一の層で行う単層タイプが用いられる。

【００５３】電荷発生材料としては、たとえば、セレン
−テルル、ピリリウム系染料、チオピリリウム系染料、
フタロシアニン系顔料、アントアントロン系顔料、ジベ
ンズピレンキノン系顔料、ピラントロン系顔料、トリス
アゾ系顔料、ジスアゾ系顔料、アゾ系顔料、インジゴ系
顔料、キナクリドン系顔料、シアニン系顔料等を用いる
ことができる。

【００５４】電荷輸送性化合物は電子輸送性化合物と正
孔輸送性化合物に大別される。

【００５５】電子輸送性化合物としては、２，４，７−
トリニトロフルオレノン、２，４，５，７−テトラニト
ロフルオレノン、クロラニル、テトラシアノキノジメタ
ン、およびアルキル置換ジフェノキノン等の電子受容性
化合物やこれらの電子受容性化合物を高分子化したもの
が挙げられる。正孔輸送性化合物としてはピレン、およ
びアントラセン等の多環芳香族化合物、カルバゾール、
インドール、オキサゾール、チアゾール、オキサチアゾ
ール、ピラゾール、ピラゾリン、チアジアゾールおよび
トリアゾール等の複素環化合物、ｐ−ジエチルアミノベ
ンズアルデヒド−Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラゾンおよび
Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−
エチルカルバゾール等のヒドラゾン系化合物、α−フェ
ニル−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンおよ
び５−（４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）ベンジリデン）
−５Ｈ−ジベンゾ（ａ，ｄ）シクロヘプテン等のスチリ
ル系化合物、ベンジジン系化合物、トリアリールアミン
系化合物あるいはこれらの化合物からなる基を主鎖また
は側鎖に有する高分子化合物（ポリ−Ｎ−ビニルカルバ
ゾール、ポリビニルアントラセン等）が挙げられる。

【００５６】上記電荷発生材料や電荷輸送材料は必要に
応じてバインダーポリマーが用いられる。バインダーポ
リマーの例としては、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニ
ル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ
化ビニリデン、トリフルオロエチレン、等のビニル化合
物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリエステ
ル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウ
レタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、けい素樹脂、エポキシ樹脂、等が挙げられる。

【００５７】特に本発明で用いられる電荷輸送層用の高
分子化合物は、前記の電荷輸送性化合物と相溶するもの
が用いられる。代表的な高分子化合物としては、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメタク
リル酸エステル、ポリアクリル酸エステル等がある。

【００５８】電荷輸送層に用いられる電荷輸送性化合物
は、電荷輸送層の固形分に対して２０ｗｔ％以上、７０
ｗｔ％以下が好ましい。２０ｗｔ％以下では十分な電荷
移動能が得られないために残留電位の増加等が生じ好ま
しくない。７０ｗｔ％以上では電荷輸送層の機械的強度
が低下してしまうために十分な耐久性が得られない。

【００５９】電荷輸送層に用いられる高分子化合物は電
荷輸送層の固形分に対して２０ｗｔ％以上、８０ｗｔ％
以下が好ましい。８０ｗｔ％以上では十分な電荷移動能
が得られないために残留電位の増加および電気的耐久性
低下、低表面エネルギー化の効果低減が生じ好ましくな
い。２０ｗｔ％以下では電荷輸送層の機械的強度が低下
してしまうために十分な耐久性が得られない。

【００６０】単層感光体として用いる場合は、前記電荷
発生材料と電荷輸送性化合物と高分子化合物を組み合わ
せてなる組成物を用いることにより良好な特性が得られ
る。

【００６１】光導電層には、前記化合物以外にも、機械
的特性の改良や耐久性向上のために添加剤を用いること
ができる。このような添加剤としては、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、安定剤、架橋剤、潤滑剤、導電性制御等が
用いられる。

【００６２】以上のようにして形成された光導電層の上
に、前述の表面保護層が形成される。表面保護層を形成
するための組成物に用いる溶剤は、光導電層を侵さない
ものが好ましく、浸せき法やブレードコート法、ロール
コート法等により塗布される。光導電層を侵すような溶
剤を用いる場合であっても、スプレー塗布法等を用いる
ことにより影響を低下させることが可能である。

【００６３】つぎに本発明の電子写真感光体を用いた電
子写真画像形成装置について説明する。

【００６４】本発明の電子写真感光体に帯電し、露光に
より潜像を形成することにより、耐久性の優れた、常に
高画質の画像が得ることが可能となったが、特に画像形
成装置の中で高速かつ低騒音プリンタとして、電子写真
方式を採用したレーザービームプリンタもしくはデジタ
ル方式の複写機、Ｆａｘ等に対して高画質化、高耐久化
の効果が大きい。

【００６５】電子写真方式を採用したレーザービームプ
リンタもしくはデジタル方式の複写機、Ｆａｘ等は、文
字、図形等の画像を感光体にレーザービームを当てる
か、当てないかで形成する２値記録である。そして、一
般には文字、図形等の記録は中間調を必要としないので
プリンタの構造も簡便にできる。

【００６６】ところがこのような２値記録方式であって
も、中間調を表現できるプリンタがある。かかるプリン
タとしてはディザ法、濃度パターン法等を採用したもの
がよく知られている。しかし、周知のごとくディザ法、
濃度パターン法等を採用したプリンタでは高解像度が得
られない。そこで、近年、記録密度を低下させずに高解
像度で、各画素において中間調を形成する方式（ＰＷＭ
方式）が提案されている。この方式は、画像信号によっ
て、レーザービームを照射する時間を変調することによ
り中間調画素形成を行うもので、この方式によれば高解
像度かつ高階調性の画像を形成でき、したがって、特に
高解像度と高階調性を必要とするカラー画像形成装置に
はとくに適している。すなわち、この方式によると、１
画素毎にビームスポットにより形成されるドットの面積
階調を行うことができ解像度を低下させることなく中間
調を表現できる。

【００６７】ところが、このＰＷＭ方式においても、さ
らに画素密度を上げていくと、露光スポット径に対して
画素が相対的に小さくなるために、露光時間変調による
階調を十分にとることができないという問題点がある。

【００６８】そこで階調性を保持したまま解像度を向上
するためには、露光スポット径をより小さくする必要が
ある。そのためには、たとえばレーザーを用いた走査光
学系を使用するときにはレーザー光の波長を短波長化す
ること、ｆ−θレンズのＮＡを大きくすること、等が必
要となるが、このような方法を用いると高価なレーザー
の使用やレンズ、スキャナの大型化、焦点深度の低下に
よる要求される機械精度の上昇等から装置の大型化やコ
スト上昇は避け難い。

【００６９】またＬＥＤアレイや液晶シャッターアレイ
等の固体スキャナにおいてもスキャナ自体の価格の上
昇、取り付け精度の上昇、電気駆動回路のコスト上昇は
避け難い。

【００７０】さらに前述のように光スポットを微小化し
ていった場合でも、電子写真方式において良好な階調再
現性を得ることは困難であり、電気的な処理により、階
調性を疑似的に再現しているにすぎなかった。

【００７１】以上の様な問題点が存在するにもかかわら
ず、近年、電子写真方式を用いた画像形成装置に要求さ
れる解像度、階調性はますます上昇している。

【００７２】このような状況に対して、現像に用いられ
るトナーの粒子径を小さくして解像度、階調性を向上す
ることや現像条件をより均質にして改善することが試み
られている。

【００７３】しかしながら、このような改善を行っても
肉眼で認識可能な４００線から６００線の２５６階調の
フルカラー画像データ等の階調データの再現性および文
字等の２値画像の高解像な再現が十分でなかった。

【００７４】前述のように、通常肉眼で識別できる画像
としては４００ｄｐｉ、２５６階調程度であるが、この
場合の最小解像面積は１６μｍ² 程度であり、５０００
ｄｐｉ以上の解像度に相当するものである。

【００７５】また、このような高解像度を実現するため
には光ビームのスポット面積を微細化する必要があるが
単にスポット面積を微細化するのみでは上記のような高
画質を実現することができなかった。

【００７６】このような問題点に対して検討したとこ
ろ、光ビームを照射して潜像を形成する電子写真画像形
成装置において、感光体の光導電層の膜厚と照射スポッ
ト面積の積と階調再現性の間に一定の関係があることを
見い出し、スポット面積と感光体の光導電層の膜厚の積
が２００００μｍ³ 以下とすることで４００ｄｐｉ、２
５６階調を実現する、きわめて優れた画像品質を得るこ
とを可能とした。

【００７７】このことは、従来の電子写真画像形成装置
においては、光スポット面積を微細化しているにもかか
わらず、感光体上に形成される潜像および現像の条件が
十分でないためであると考えられる。すなわち潜像を形
成するための光キャリアが光導電層を走行する間に拡散
を生じるために、光スポットによって与えられた画像情
報が劣化してしまう現象や、形成された潜像により生じ
る電位ポテンシャルのコントラストが導電性基板までに
存在する空間により低下する現象が生じることにより、
初期に光スポットにより与えられた画像情報が大きく劣
化してしまい、画質の低下が発生しているものと考えら
れる。

【００７８】上記に示すように、光ビームのスポット面
積と感光体の光導電層の膜厚の積を２００００μｍ³ 以
下とすることにより、前記のキャリアの拡散や現像性の
低下を生じることなく良好な画像形成を可能とするもの
である。

【００７９】これは、一般的に実現可能な微小光スポッ
ト径から求められるスポット面積で用いる感光体の光導
電層の膜厚、主として正孔輸送層の膜厚としては１２μ
ｍ以下が適していることを示している。

【００８０】前述のように光導電層の膜厚は薄い方が望
ましいが、同一帯電電位におけるピンホールや感度の低
下等を発生することから１μｍ以上の膜厚が望まれる。
より望ましくは３μｍ以上の膜厚で用いられる。

【００８１】以下、本発明について、図面を参照して詳
細に説明する。

【００８２】図１に本発明の電子写真感光体の断面の概
略図を示す平面図を示す。

【００８３】本発明において、表面保護層用組成物を電
荷輸送層の上に塗工し、加熱乾燥することによって形成
される電子写真感光体の表面保護層の構成を図１に示
す。

【００８４】高解像度の記録を行うためには、図１の電
荷輸送層の膜厚（Ｌ）と、記録される画像の解像度
（Ｓ）との比（Ｓ／Ｌ）を大きくする必要があり、この
比が小さいと、フォトキャリアーの拡散により潜像はぼ
やけてしまい、良好な画像は得られない。比（Ｓ／Ｌ）
は４以上が望ましく、より望ましくは５以上である。

【００８５】また電子写真感光体上に形成された潜像を
現像剤にて可視化する工程においても、得られる電位ポ
テンシャルのコントラストが前述の比により影響を受け
る。同様に比は大きい方が好ましく、解像度を向上する
ためには電荷輸送層の膜厚の低減が求められている。

【００８６】現在求められている解像度は４００ｄｐｉ
以上、より望ましくは５００ｄｐｉ以上であり、用いら
れる電荷輸送層の膜厚は１５μｍ以下、より望ましくは
１２μｍ以下で用いられる。

【００８７】図２に、本発明の電子写真感光体を用いた
電子写真画像形成装置における照射光強度分布と導電性
基板に到達した照射光の光強度分布を示す。

【００８８】該光ビームのスポット面積はピーク強度の
１／ｅ² に減少するまでの部分で表わされる。用いられ
る光ビームとしては半導体レーザーを用いた走査光学
系、ＬＥＤや液晶シャッター等の固体スキャナ、等があ
り、光強度分布についてもガウス分布、ローレンツ分
布、等があるがそれぞれのピーク強度の１／ｅ² までの
部部をスポット面積とする。

【００８９】光スポットは、一般的には図２に示すよう
に楕円形の形状を有している。

【００９０】光ビームのスポット面積は４０００μｍ²
以下で用いられる。４０００μｍ²以上で４００ｄｐ
ｉ、２５６階調の画像信号を与えた場合に隣接画素の重
複による影響が大きくなり、階調再現性が不安定となる
ことから好ましくない。

【００９１】本発明における階調再現性は、４００ｄｐ
ｉの解像度において光ビームの照射量を２５６階調分直
線的に変化させた場合に画像濃度が照射量に比例する部
分で定義される。図３に本発明における階調再現性の測
定の模式図を示す。

【００９２】本発明の電子写真感光体を備えた画像形成
装置を用いて画像評価を行った。

【００９３】画像形成装置として、デジタルフルカラー
複写機およびレーザービームプリンターを改造して、６
８０ｎｍ、１００ｍＷの半導体レーザーを用いて感光体
上でのスポット径は副走査方向の１／ｅ² で４００線相
当の６３．５μｍ一定として、主走査方向の１／ｅ² ス
ポット径は２０μｍとし、該光スポットに対して２５６
階調のＰＷＭ変調もしくは６００ｄｐｉ相当の画素変調
を行って画像出力し評価測定した。前記、光スポットの
スポット面積は約１０００μｍ² である。

【００９４】以下、本発明の電子写真感光体について詳
細に説明する。

【００９５】

【実施例】（実施例１）フラスコにコロイダルシリカ
（４０％固体）の水性分散液８．７ｇを取り、攪拌しな
がらコロイダルシリカ（３０％固体）のイソプロピルア
ルコール分散液２０．５ｇ、メチルトリエトキシシラン
２５．６ｇ、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノ
ナフルオロヘキシルトリメトキシシラン５．９ｇ、酢酸
３．２ｇを添加した。添加後、混合溶液を６５〜７０℃
に加熱し、２時間反応させた。その後、イソプロピルア
ルコール２１．７ｇで希釈し、硬化触媒としてベンジル
トリメチルアンモニウムアセテート２．４ｇを添加し、
さらにポリエーテル変性ジメチルシリコーンの１０％エ
タノール溶液０．１６ｇを添加した。

【００９６】この溶液２０ｗｔ％の平均粒径１０ｎｍの
酸化チタンゾルを加えて混合した液を調整した。このよ
うにして得られた表面保護層用組成物を、ガラス板にバ
ーコートを用いて塗布し、１３０度で４時間乾燥熱処理
した。乾燥後、光触媒を含有する表面層１μｍの透明で
均一な膜が得られた。得られたサンプルを顕微鏡で観察
したところ、均一フィルムが形成されたことが判明し
た。

【００９７】さらにこのサンプルを分光光度計にて６０
０ｎｍの波長における吸収を測定したところ、膜厚１μ
ｍあたりの吸光度として０．００１が得られ透明であっ
た。

【００９８】また水の接触角を測定したところ、９０ｄ
ｅｇと低表面エネルギー化されており良好であった。鉛
筆硬度は６Ｈと極めて硬く、櫛型電極により測定した体
積抵抗は１×１０¹³Ωｃｍであった。

【００９９】（実施例２）鏡面加工により作成した外径
３０ｍｍのアルミニウムシリンダーに、陽極酸化により
アルマイトを形成したものを導電性基材として用いた。
次に、電荷発生層として下記のビスアゾ顔料５部をシク
ロヘキサノン９５部にポリビニルベンザール（ベンザー
ル化度７５％以上）２部を溶解した液に加え、サンドミ
ルで２０時間分散した。この分散液を導電性基板の上に
乾燥後の膜厚が０．２μｍとなるように浸せきコーティ
ング法で塗工した。

【０１００】

【化１】ついで、下記の構造式を有するトリアリールアミン化合
物５部およびポリカーボネート樹脂（商品名Ｚ−４０
０、三菱瓦斯化学（株）製）５部テトラハイドロフラン
７０部に溶解した電荷輸送層用の液を前記電荷発生層の
上に浸せきコーティング法により乾燥後１２μｍの膜厚
に塗工した。

【０１０１】

【化２】次に実施例１の表面保護層用組成物を、前記電荷輸送層
の上に浸せきコーティング法により塗布し、１３０℃、
４時間乾燥熱処理後１μｍの膜厚にした。

【０１０２】−７００Ｖに帯電して波長６８０ｎｍで電
子写真特性を測定したところ、Ｅ１／２（−３５０Ｖま
で帯電電位が減少する露光量）＝１．２μＪ／ｃｍ² 、
残留電位３５Ｖと良好であった。

【０１０３】本電子写真感光体を、キヤノン製デジタル
複写機ＧＰ５５（コロナ帯電方式）を前述の照射スポッ
ト径となるように改造した評価機にて初期帯電−６００
Ｖにて画像評価を行ったところ、初期および５０００枚
耐久試験後も、均一性の優れた画像出力が得られ、階調
再現性も４００ｄｐｉにて２５６階調ときわめて良好で
あり、感光体の摩耗量も５０００枚の耐久試験あたり
０．１μｍと少なかった。

【０１０４】１万枚耐久試験後の放置において画像流れ
が発生した。この感光体を取り出して０．１Ｗ／ｃｍ²
の高圧水銀灯を１時間照射したところ、画像流れは消失
し、良好な画像出力が得られた。さらに耐久試験を続け
たところ、トナーフィルミングが発生した。この感光体
を取り出して１Ｗ／ｃｍ² の高圧水銀灯を１時間照射
し、ブラシでしゅう擦してトナーの除去を行ったとこ
ろ、良好に除去できた。トナーフィルミングが発生する
たびに同様の操作を繰り返したが出力画像は良好で光照
射によるトナー除去も良好であった。

【０１０５】（実施例３）フラスコにコロイダルシリカ
（４０％固体）の水性分散液３０．０ｇを取り、メチル
トリメトキシシラン２１．５ｇと酢酸３．５ｇとの混合
物の１／３を添加した。添加後、混合溶液を５５℃まで
加熱し、急激な発熱が観測されたら直ちに氷冷し、フラ
スコ内の温度を５０〜６０℃に保ちながら残りの混合物
を添加した。反応溶液を２０℃まで冷却し、温度が安定
したら３０分間攪拌する。その後、イソプロピルアルコ
ール１７．８ｇで反応溶液を希釈し、ジブチル錫ジ−エ
チルヘキソエート２．８ｇを徐々に添加し、ジルトリメ
チルアン、さらにポリエーテル変性ジメチルシリコーン
の１０％エタノール溶液０．１６ｇを添加した。得られ
た反応混合物は沈殿物を除去した。

【０１０６】この溶液３０ｗｔ％の平均粒径２０ｎｍの
アナターゼ型酸化チタンを加えて混合して表面保護層用
組成物を調製した。この組成物をガラス板にバーコート
を用いて塗布し、１５０度で２時間乾燥熱処理した。乾
燥後、１μｍの透明で均一な膜が得られた。得られたサ
ンプルを顕微鏡で観察したところ、均一フィルムが形成
されたことが判明した。

【０１０７】さらにこのサンプルを分光光度計にて６０
０ｎｍの波長における吸収を測定したところ、膜厚１μ
ｍあたりの吸光度として０．００１が得られ透明であっ
た。また水の接触角を測定したところ、８５ｄｅｇと低
表面エネルギー化されており良好であった。鉛筆硬度は
７Ｈと硬く、櫛型電極により測定した体積抵抗は４×１
０¹³Ωｃｍであった。

【０１０８】（実施例４）鏡面加工により作成した外径
８０ｍｍのアルミニウムシリンダーに陽極酸化によりア
ルマイトを形成したものを用いて電荷発生層および電荷
輸送層は実施例２と同じ条件で感光体を作成した。

【０１０９】本電子写真感光体をキヤノン製デジタルカ
ラー複写機ＣＬＣ５００（コロナ帯電方式）を前述の照
射スポット径となるように改造した評価機にて初期帯電
−５００Ｖにて画像評価を行ったところ、初期および５
０００枚耐久試験後も、均一性の優れた画像出力が得ら
れ、階調再現性も４００ｄｐｉにて２５６階調ときわめ
て良好であり、感光体の摩耗量も５０００枚の耐久試験
あたり０．１μｍ以下と極めて少なかった。

【０１１０】１万枚耐久試験後の放置において画像流れ
が発生した。この感光体を取り出して０．１Ｗ／ｃｍ²
の高圧水銀灯を１時間照射したところ、画像流れは消失
し、良好な画像出力が得られた。さらに耐久試験を続け
たところ、トナーフィルミングが発生した。この感光体
を取り出して１Ｗ／ｃｍ² の高圧水銀灯を１時間照射
し、ブラシでしゅう擦してトナーの除去を行ったとこ
ろ、良好に除去できた。トナーフィルミングが発生する
たびに同様の操作を繰り返したが出力画像は良好で光照
射によるトナー除去も良好であった。

【０１１１】（比較例１）実施例２において酸化チタン
ゾルを加えない以外は同様の操作によって作成した感光
体をもちいて画像出力および画像流れおよびトナーフィ
ルミングの除去を行った。表面抵抗は１×１０¹⁴Ωで鉛
筆硬度は６Ｈであった。

【０１１２】１万枚耐久試験後の放置において画像流れ
が発生した。この感光体を取り出して０．１Ｗ／ｃｍ²
の高圧水銀灯を１時間照射が画像流れそのままであり良
好な画像出力が得られなかった。さらに耐久試験を続け
たところ、トナーフィルミングが発生したところでこの
感光体を取り出して１Ｗ／ｃｍ² の高圧水銀灯を１時間
照射し、ブラシでしゅう擦したがトナーの除去を行えな
かった。

【０１１３】（比較例２）実施例１で用いた表面保護層
用組成物の固形分に対して５０ｗｔ％の導電性酸化スズ
を加えて混合した液を調整し、ガラス基板上にバーコー
トした。１３０℃にて２時間焼成して得られた光触媒を
含有する表面層の膜厚は約５μｍであった。

【０１１４】この画像形成媒体の表面抵抗を金の蒸着に
より形成した櫛型電極で測定すると２５℃、湿度５０％
の環境で１×１０⁹ Ω□であった。鉛筆硬度は３Ｈであ
った。

【０１１５】この組成物を用いて実施例２と同様にして
感光体を作成し、キヤノン製デジタル複写機ＧＰ５５
（コロナ帯電方式）を前述の照射スポット径となるよう
に改造した評価機にて初期帯電−６００Ｖにて画像評価
を行ったところ、初期から解像度が不十分で画像が劣化
していた。

【０１１６】（実施例５）実施例３の表面保護層用組成
物に１０ｗｔ％の導電性ＳｎＯ₂ を加えて混合した液を
バーコート法により塗布し、１５０℃にて２時間焼成し
た。得られた光触媒を含有する表面層の膜厚は約４μｍ
であった。

【０１１７】この画像形成媒体の表面抵抗を金の蒸着に
より形成した櫛型電極で測定すると２５℃、湿度５０％
の環境で３×１０¹³Ω□であった。鉛筆硬度は８Ｈであ
った。

【０１１８】この表面保護層用組成物をもちいて実施例
４と同様にして感光体を作成し、キヤノン製カラー複写
機ＣＬＣ５００にて初期帯電−６００Ｖにて画像評価を
行ったところ、初期および５０００枚耐久後も、均一性
の優れた画像出力が得られ、階調再現性も４００ｄｐｉ
にて２５６階調ときわめて良好であり、感光体の摩耗量
も５０００枚の耐久試験あたり０．１μｍと少なかっ
た。

【０１１９】１万枚耐久試験後の放置において画像流れ
が発生した。この感光体を取り出して０．１Ｗ／ｃｍ²
の高圧水銀灯を１時間照射したところ、画像流れは消失
し、良好な画像出力が得られた。さらに耐久試験を続け
たところ、トナーフィルミングが発生した。この感光体
を取り出して１Ｗ／ｃｍ² の高圧水銀灯を１時間照射
し、ブラシでしゅう擦してトナーの除去を行ったとこ
ろ、良好に除去できた。トナーフィルミングが発生する
たびに同様の操作を繰り返したが出力画像は良好で光照
射によるトナー除去も良好であった。

【０１２０】図４に、本発明の電子写真感光体が用いら
れる画像形成装置について簡単に説明する。

【０１２１】まず、原稿台１０上に原稿Ｇを複写すべき
面を下側にしてセットする。次にコピーボタンを押すこ
とにより複写が開始される。原稿照射用ランプ、短焦点
レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体のユニット９が原
稿を照射しながら走査することにより、その照射走査光
が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセン
サーに入射される。ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、
出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信
号が電気信号に変換され、転送部でクロックパルスに同
期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号
を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出
力する。このようにして得られたアナログ信号をデジタ
ル信号に変換し、さらに画像の特性に応じて解像度、階
調性を最適化する画像処理を行って出力するためのデジ
タル信号に変換してプリンター部に送られる。

【０１２２】コンピュータ等から出力する場合には、解
像度、階調再現方法等を選択して望ましい画像が得られ
るように処理し変換してプリンター部に送られる。プリ
ンター部においては、上記の画像信号を受けて以下のよ
うにして静電潜像を形成する。本発明の電子写真感光体
である感光ドラム１は、中心支軸を中心に所定の周速度
で回転駆動され、その回転過程に帯電器３により所定の
電圧の正極性または負極性の一様な帯電処理を受け、そ
の一様帯電面に画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発光さ
れる固体レーザー素子の光を高速で回転する回転多面鏡
によって走査することにより感光ドラム１面には、原稿
画像に対応した静電潜像が順次に形成されていく。なお
符号２は前露光ランプ、４は現像装置、５はクリーナ
ー、６は定着器、７は転写帯電器、８は分離帯電器、１
００はレーザー走査部を示す。

【０１２３】図５は、前記の装置においてレーザー光を
走査するレーザー走査部３００（図４では１００）の概
略機構を示すものである。

【０１２４】このレーザー走査部３００によりレーザー
光を走査する場合には、まず入力された画像信号に基づ
き発光信号発生器３０１により、固体レーザー素子３０
２から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ系
３０３により概略平行な光束に変換され、さらに矢印ｂ
方向に回転する回転多面鏡３０４により矢印ｃ方向に走
査されるとともにｆθレンズ群３０５ａ，３０５ｂ，３
０５ｃにより感光ドラム等の被走査面３０６にスポット
状に結像される。このようなレーザー光の走査により被
走査面３０６上には画像一走査分の露光分布が形成さ
れ、該被走査面３０６を前記走査方向とは垂直に所定量
だけスクロールさせれば、該被走査面３０６上に画像信
号に応じた露光分布が得られる。

【０１２５】本実施例においては、レーザーＰＷＭ方式
（パルス幅変調）を用いて、１画素の面積階調による多
値記録を行ったため、ＰＷＭ方式について簡単に説明す
る。

【０１２６】図６はパルス幅変調回路の１例を示す回路
ブロック図、図７はパルス幅変調回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【０１２７】図６において４０１は８ビットのデジタル
画像信号をラッチするＴＴＬラッチ回路、４０２はＴＴ
Ｌ論理レベルをＥＣＬ論理レベルに変換する高速レベル
変換器、４０３はＥＣＬ論理レベルをアナログ信号に変
換する高速Ｄ／Ａコンバーターである。４０４はＰＷＭ
信号を発生するＥＣＬコンパレーター、４０５はＥＣＬ
論理レベルをＴＴＬ論理レベルに変換するレベル変換
器、４０６はクロック信号２ｆを発振するクロック発振
器、４０７はクロック信号２ｆに同期して略理想的三角
波信号を発生する三角波発生器、４０８はクロック信号
２ｆを１／２分周して画像クロック信号ｆを作成してい
る１／２分周器である。これによりクロック信号２ｆは
画像クロック信号ｆの２倍の周期を有していることとな
る。なお、回路を高速動作させるために、随所にＥＣＬ
論理回路を配している。

【０１２８】かかる構成からなる回路動作を図７のタイ
ミングチャートを参照して説明する。信号（ａ）はクロ
ック信号２ｆ、信号（ｂ）は画像クロック信号ｆを示し
ており、図示のごとく画像信号と関係つけてある。また
三角波発生器内部においても、三角波信号のデューティ
ー比を５０％に保つために、クロック信号２ｆをいった
ん１／２分周してから三角波信号（ｃ）を発生させてい
る。さらに、この三角波信号（ｃ）はＥＣＬレベルに変
換されて三角波信号（ｄ）になる。

【０１２９】一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦｈ
（黒）まで２５６階調レベルで変化する。尚、記号
‘ｈ’は１６進数表示を示している。そして画像信号
（ｅ）はいくつかの画像信号値についてそれらをＤ／Ａ
変換したＥＣＬ電圧レベルを示している。たとえば、第
１画素は黒画素レベルのＦＦｈ、第２画素は中間調レベ
ルの８０ｈ、第３画素は中間調レベルの４０ｈ、第４画
素は中間調レベルの２０ｈの各電圧を示している。コン
パレーターは三角波信号（ｄ）と画像信号（ｅ）を比較
することにより、形成すべき画素濃度に応じたパルス幅
Ｔ，ｔ２，ｔ３，ｔ４等のＰＷＭ信号を発生する。そし
てこのＰＷＭ信号は、０Ｖまたは５ＶのＴＴＬレベルに
変換されてＰＷＭ信号（ｆ）になりレーザードライバ回
路に入力される。このようにして得られたＰＷＭ信号値
に対応して１画素あたりの露光時間を変化させることに
より１画素で最大２５６階調を得ることが可能となる。

【０１３０】本実施例はＰＷＭ方式による階調制御を用
いたが、ディザ法等の面積階調法やレーザー光強度変調
を用いることも可能であり、さらに、それらを組み合わ
せてもよい。

【０１３１】このようにして、感光ドラム１に形成され
た静電潜像は現像装置４により現像され、形成されたト
ナー像は、転写帯電器７によって転写材上に静電転写さ
れる。その後、転写材は分離帯電器８によって静電分離
されて定着器６へと搬送され、熱定着されて画像が出力
される。

【０１３２】一方、トナー像転写後の感光ドラム１の面
はクリーナー５によって転写残りトナー等の付着汚染物
の除去を受けて繰り返し画像形成に使用される。

【０１３３】図８に本発明の電子写真感光体を用いたカ
ラー複写機の概略図を示す。

【０１３４】図８において２０１はイメージスキャナ部
であり、原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う部分
である。また２００はプリンタ部であり、イメージスキ
ャナ２０１に読み取られた原稿画像に対応した画像を用
紙にフルカラーでプリント出力する部分である。

【０１３５】イメージスキャナ部２０１において、２０
２は原稿厚板であり、原稿台ガラス（以下プラテン）２
０３上の原稿２０４を固定するために用いられる。原稿
２０４は、ハロゲンランプ２０５の光で照射される。原
稿２０４からの反射光はミラー２０６，２０７に導か
れ、レンズ２０８により３本のＣＣＤラインセンサで構
成される３ラインセンサ（以下ＣＣＤという）２１０上
に像を結ぶ。ＣＣＤ２１０は原稿からの光情報を色分解
して、フェルカラー情報のうちレッド（Ｒ）、グリーン
（Ｇ）、ブルー（Ｂ）成分として信号処理部２０９に送
られる。なお、２０５，２０６は速度ｖで、２０７は１
／２ｖでラインセンサの電気的走査方向（以下、主走査
方向）に対して垂直方向（以下、副走査方向）に機械的
に動くことにより、原稿全面を走査する。

【０１３６】２１１は標準白色板であり、シェーディン
グ補正時に、センサ２１０−２〜２１０−４それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂの成分のラインセンサに対応する読み取りデ
ータの補正のためのデータを発生するために用いられ
る。

【０１３７】この標準白色板は可視光に対してほぼ均一
の反射特性を示している。

【０１３８】この標準白色板を用いてＲ，Ｇ，Ｂの可視
センサ２１０−２〜２１０−４の出力データの補正に用
いる。

【０１３９】信号処理部２０９では読み取られた信号を
電気的に処理し、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエ
ロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の各成分に分解し、プリ
ンタ部２００に送る。またイメージスキャナ部２０１に
おける一回の原稿走査（スキャナ）につき、Ｍ，Ｃ，
Ｙ，ＢＫの内、一つの成分が面順次にプリンタ２００に
送られ、計４回の原稿走査により一回のカラー画像形成
が完成する。

【０１４０】イメージスキャナ部２０１より送られてく
るＭ，Ｃ，Ｙ，ＢＫの画像信号は、レーザードライバ２
１２に送られる。レーザードライバ２１２は画像信号に
応じ、半導体レーザー２１３を変調駆動する。レーザー
光はポリゴンミラー２１４、ｆ−θレンズ２１５、ミラ
ー２１６を介し、感光ドラム２１７上を走査する。

【０１４１】２１９〜２２２は現像器であり、マゼンタ
現像器２１９、シアン現像器２２０、イエロー現像器２
２１、ブラック現像器２２２より構成され、４つの現像
器が交互に感光体ドラムに接し、感光体ドラム２１７上
に形成されたＭ，Ｃ，Ｙ，ＢＫの静電潜像を対応するト
ナーで現像する。

【０１４２】２２３は転写ドラムで、用紙カセット２２
４または２２５より給紙された用紙をこの転写ドラム２
２３に巻付け、感光体ドラム２１７上に現像されたトナ
ー像を用紙に転写する。このようにしてＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂ
Ｋの４色が順次転写された後に、用紙は定着ユニット２
２６を通過して定着後、排紙される。

【０１４３】前記、電子写真画像形成装置は半導体レー
ザーを用いてポリゴンによる走査光学系により感光体を
露光しているものであるが、ポリゴンのような機械的な
駆動部のない固体スキャナとしてＬＥＤプリンターヘッ
ドが用いられる。ＬＥＤプリンターヘッドは発光ダイオ
ードを概略線状に集積したもので４００ｄｐｉ以上の高
解像度のものも作成されており、駆動部分がないことか
ら、小型化に有利である。ＬＥＤプリンターヘッドから
のスポット光は収束性ロッドレンズアレイにより感光体
上に結像される。このとき主走査方向の解像度はＬＥＤ
プリンターヘッドの集積度により決められ、４００ｄｐ
ｉすなわち６３．５μｍ間隔より高解像度のものが用い
られるが、副走査方向はロッドレンズアレイの集光性能
と感光体の移動速度により決められる。

【０１４４】ＬＥＤの発光の強度分布はガウス分布より
矩形的な分布を有しているが、ピーク強度の１／ｅ² の
強度を有している部分の面積について考慮すればよい。

【０１４５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、光触媒を含有する表面保護層を用いることにより、
高硬度で放電による劣化の少ないことから、耐摩耗性に
優れ、かつ表面エネルギーが小さいことから汚染が少な
く、トナーフィルミングやＮＯｘ等の極性化合物の除去
性の優れた、残留電位等の電気特性の優れた電子写真感
光体を実現した。また本発明の電子写真感光体は繰り返
し使用可能なために、コストを低減しつつ、廃棄物を減
少し、環境に対する負荷も低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒を含有する表面保護層を有する
電子写真感光体の部分断面図。

【図２】本発明の電子写真感光体における照射光ビーム
のスポット形状と導電性基板に到達した光ビームの強度
分布を示す説明図。

【図３】階調再現性の測定方法における光照射量と画像
濃度の関係を示す説明図。

【図４】本発明の電子写真感光体を用いた電子写真画像
形成装置の概略図。

【図５】図４の装置のレーザー光走査部の説明図。

【図６】レーザー光を制御するためのパルス幅変調回路
の回路ブロック図。

【図７】レーザー光を制御するためのパルス幅変調回路
の動作を示すタイミングチャート。

【図８】本発明の電子写真感光体を用いた電子写真画像
形成装置のカラー複写機の構成を示す側面図。

【符号の説明】

Ｇ原稿１感光ドラム２前露光ランプ３帯電器４現像装置５クリーナー６定着器７転写帯電器８分離帯電器９ユニット１０原稿台１００レーザー走査部２０１イメージスキャナ部２００プリンタ部２０１イメージスキャナ２０２原稿厚板２０３原稿台ガラス（プラテン）２０４原稿２０５ハロゲンランプ２０６，２０７ミラー２０８レンズ２０９信号処理部２１０ＣＣＤ２１０−２〜２１０−４センサ２１１標準白色板２１２レーザードライバ２１３半導体レーザー２１４ポリゴンミラー２１５ｆ−θレンズ２１６ミラー２１７感光ドラム２１９〜２２２現像器２２３転写ドラム２２４，２２５用紙カセット２２６定着ユニット３００レーザー走査部３０１発光信号発生器３０２固体レーザー素子３０３コリメーターレンズ系３０４回転多面鏡３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃｆθレンズ群３０６被走査面３０６

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川原正隆東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基材上に少なくとも光導電層およ
び表面保護層を有する電子写真感光体において、前記表
面保護層が、酸化電位１．５Ｖ以上の光触媒を含有して
いることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】前記光触媒がＴｉＯ₂ ，ＳｒＴｉＯ₃ ，
ＺｎＯ，ＳｉＣ，ＧａＰ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＭｏＳ₃
から選択された少なくとも１種である請求項１に記載の
電子写真感光体。
【請求項３】前記光触媒がアナターゼ型酸化チタンで
ある請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項４】前記表面保護層が、コロイダルシリカお
よびシロキサン化合物を含有している請求項１に記載の
電子写真感光体。
【請求項５】前記光導電層が電荷発生層と電荷輸送層
からなる請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項６】前記表面保護層の水の接触角が８０度以
上である請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項７】前記光導電層の膜厚が１２μｍ以下であ
る請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項８】前記表面保護層が、コロイダルシリカに
存在下に縮合したポリシロキサンの構造が一般式（Ａ）
で表わされる縮合物ＲＳｉＯ_3/2 （Ａ）（式中、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基、ビニル基、Ｃ
ｎＦ_2n+1Ｃ₂ Ｈ₄ ^-基（ｎ＝１〜１８）、γ−グリシドオ
キシプロピル基、γ−メタクリロオキシプロピル基のい
ずれか１種もしくは２種以上の組合わせを示す。）を含
有している請求項２に記載の電子写真感光体。
【請求項９】前記表面保護層の体積抵抗が１×１０⁹
Ωｃｍ以上、１×１０¹⁵Ωｃｍ以下である請求項１に記
載の電子写真感光体。
【請求項１０】前記表面保護層の鉛筆硬度が４Ｈ以上
である請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項１１】前記表面保護層の膜厚が０．２μｍ以
上、５μｍ以下である請求項１に記載の電子写真感光
体。