JP2000214613A - 電子写真感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単層型有機感光層を備える電子写真感光体に
おいて、残留電位を低くして光感度を向上させることが
できる電子写真感光体を提供する。 【解決手段】 単層型有機感光層を備える電子写真感光
体は、導電性基体上に電荷発生剤、正孔輸送剤、並びに
電子輸送剤及び電子受容性化合物の少なくとも１種、を
含有する。正孔輸送剤は下記化学式（１）で表される有
機化合物である。電子輸送剤又は電子受容性化合物は、
有機性値に対する無機性値の割合が０．３〜１．７であ
り、かつ無機性値が１４０〜９００である有機化合物で
ある。この電子写真感光体は正帯電型で使用するのがよ
り好ましい。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば静電式複
写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ等の画像
形成装置に用いられる電子写真感光体に関するものであ
る。さらに詳しくは、単層型有機感光層に含有される正
孔輸送剤と電子輸送剤とを親水性及び疎水性の観点から
適切に組み合わせることによって、光感度を向上させる
ことができる電子写真感光体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カールソンプロセスを用いた複写機、フ
ァクシミリ、レーザープリンタ等の画像形成装置におい
ては、種々の材料からなる電子写真感光体が使用されて
いる。その１つはセレンのような無機材料を感光層に用
いた無機感光体であり、他は有機材料を感光層に用いた
有機感光体（ＯＰＣ）である。このうち、有機感光体は
無機感光体に比べて安価でしかも生産性が高く、無公害
である等の多くの利点を有していることから、広範な研
究が進められている。

【０００３】有機感光体としては、電荷発生層と電荷輸
送層とを積層した積層型の感光体、いわゆる機能分離型
の感光体が多いが、電荷発生剤と電荷輸送剤とを単一の
感光層中に分散させた、いわゆる単層型の感光体も知ら
れている。

【０００４】この単層型の感光体は、構造が簡単で製造
が容易であるうえ、被膜欠陥の発生を抑制し、光学的特
性を向上させる点でも多くの利点を有している。しか
も、このような感光体は、例えば電荷輸送剤として正孔
輸送剤と電子輸送剤とを併用することで、１つの感光体
を正帯電型及び負帯電型の両方に使用でき、感光体の応
用範囲を拡げられる可能性がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
正孔輸送剤及び電子輸送剤を含有する単層型有機感光体
は、溶剤及び結着樹脂への溶解性、並びに正孔輸送剤と
電子輸送剤との相溶性が不充分であったことから、電荷
輸送の際のホッピング距離が長くなり、とりわけ低電界
での電荷の移動が抑制されていた。従って、従来の感光
体は、残留電位が高くなり、光感度が低いという問題が
あった。

【０００６】この発明は、以上のような従来技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、単層型有機感光層を備える電子写真感光
体において、残留電位を低くして光感度を向上させるこ
とができる電子写真感光体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明における第１の発明の電子写真感光体は、
導電性基体上に電荷発生剤、正孔輸送剤、並びに電子輸
送剤及び電子受容性化合物の少なくとも１種を、含有す
る単層型有機感光層を備え、前記正孔輸送剤として下記
化学式（１）で表される有機化合物を含有するととも
に、電子輸送剤又は電子受容性化合物として有機性値に
対する無機性値の割合が０．３〜１．７であり、かつ無
機性値が１４０〜９００である有機化合物を含有するも
のである。

【０００８】

【化２】 従って、第１の発明においては、感光層に含有される電
荷輸送剤の親水性及び疎水性における分子の性質が近似
していることから、各々の分子同士が反発し難いととも
に、溶剤への溶解性及び結着樹脂との相溶性が良好であ
ることから、感光層中でより均一に分散しているものと
考えられる。そして、正孔及び電子の輸送を阻害する電
荷輸送剤の局在が起こり難いため、特に単層型の感光層
に使用した際に、より高感度の感光体を構成することが
できるものと考えられる。さらに、これらの電荷輸送剤
は電荷発生剤とのマッチングに優れていることから、電
荷の注入が円滑に行われ、とりわけ低電界での電荷輸送
性に優れている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
形態について詳細に説明する。電子写真感光体は、導電
性基体上に電荷発生剤、正孔輸送剤、並びに電子輸送剤
及び電子受容性化合物の少なくとも１種、を含有する単
層型有機感光層を備えるものである。前記正孔輸送剤は
下記化学式（１）で表される有機化合物であり、電子輸
送剤又は電子受容性化合物（以下、電子輸送剤等と記載
する）は、有機性値に対する無機性値の割合（以下、無
機性値／有機性値と記載する）が０．３〜１．７であ
り、かつ無機性値が１４０〜９００である。

【００１０】

【化３】 なお、前記有機性値及び無機性値は、分子内に含有され
る親水性部分と疎水性部分とを数値化することによって
算出される親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）値を示し
ている。

【００１１】導電性基体としては、導電性を有する種々
の材料が使用され、例えばアルミニウム、鉄、銅、ス
ズ、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カド
ミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、
ステンレス鋼、真鍮等の金属単体や、上記金属が蒸着又
はラミネートされたプラスチック材料、ヨウ化アルミニ
ウム、酸化スズ又は酸化インジウム等で被覆されたガラ
ス等が挙げられる。

【００１２】この導電性基体はシート状、ドラム状等の
何れの形態であってもよく、基体自体が導電性を有する
か、あるいは基体の表面が導電性を有しておればよい。
また、導電性基体は、使用に際して、充分な機械的強度
を有するものが望ましい。

【００１３】電荷発生剤としては、例えば無金属フタロ
シアニン、オキソチタニルフタロシアニン、ペリレン顔
料、ビスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無
金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔
料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔
料、アズレニウム顔料、シアニン顔料等が挙げられる。

【００１４】電荷発生剤としては、上記例示の電荷発生
剤の他に、例えばセレン、セレン−テルル、セレン−ヒ
素、硫化カドミウム、アモルファスシリコン等の無機光
導電材料の粉末や、ピリリウム塩、アンサンスロン系顔
料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイ
ジン系顔料、ピラゾリン系顔料、キナクリドン系顔料等
の従来公知の電荷発生剤も用いることができる。また、
上記例示の電荷発生剤は、所望の領域に吸収波長を有す
るように、単独又は２種以上を混合して用いられる。

【００１５】さらに、電荷発生剤のうち、特に半導体レ
ーザー等の光源を使用したレーザービームプリンタやフ
ァクシミリ等のデジタル光学系の画像形成装置には、７
００ｎｍ以上の波長領域に感度を有する感光体が必要と
なるため、例えば無金属フタロシアニンやオキソチタニ
ルフタロシアニン等のフタロシアニン系顔料が好適に用
いられる。なお、上記フタロシアニン系顔料の結晶形に
ついては特に限定されず、種々のものが使用される。一
方、ハロゲンランプ等の白色光を光源として使用した静
電式複写機等のアナログ光学系の画像形成装置には、可
視領域に感度を有する感光体が必要となるため、例えば
ペリレン顔料やビスアゾ顔料等が好適に用いられる。

【００１６】正孔輸送剤としては、高い正孔輸送能を有
する有機化合物のうち、前記化学式（１）で表される有
機化合物が用いられる。電子輸送剤等としては、高い電
子輸送能を有する種々の有機化合物のうち、前記ＨＬＢ
値における無機性値／有機性値が０．３〜１．７であ
り、かつ無機性値が１４０〜９００の有機化合物が用い
られる。

【００１７】この電子輸送剤等の無機性値／有機性値が
０．３未満の場合又は１．７を越える場合、溶剤及び結
着樹脂に対する溶解性が低下するとともに、正孔輸送剤
との相溶性が低下することから、電荷の輸送が抑制され
る。また、電子輸送剤等の無機性値が１４０未満の場合
又は９００を越える場合も同様に電荷の輸送が抑制され
る。さらに、上記正孔輸送剤及び電子輸送剤等は、溶剤
及び結着樹脂に対する溶解性を高めるために、無機性値
が９００以下であるとともに、有機性値が１０００以下
であるのが望ましい。

【００１８】このような電子輸送剤等としては、例えば
ベンゾキノン系化合物、ジフェノキノン系化合物、ナフ
トキノン系化合物、キノン系化合物、マロノニトリル系
化合物、チオピラン系化合物、フルオレノン系化合物、
ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、ニトロア
ントラキノン等が用いられる。但し、電荷発生剤や、正
孔輸送剤との相性を考慮すると、上記例示の各化合物の
中でも、ベンゾキノン系化合物又はジフェノキノン系化
合物に属する化合物が最も好適に使用される。このよう
な有機化合物としては、例えば下記化学式（２）から化
学式（９）に示されるもの等が挙げられる。

【００１９】

【化４】

【００２０】

【化５】

【００２１】

【化６】

【００２２】

【化７】

【００２３】

【化８】

【００２４】

【化９】

【００２５】

【化１０】

【００２６】

【化１１】 これらの電子輸送剤等は、１種を単独で用いる他に２種
以上を混合して用いてもよい。これらの有機化合物のＨ
ＬＢ値における無機性値／有機性値、無機性値及び有機
性値を表１に示す。

【００２７】

【表１】 さらに、これらの電子輸送剤等の他に従来公知の他の電
子輸送剤等を感光層に含有させてもよい。そのような電
子輸送剤等としては、テトラシアノエチレン、ジニトロ
ベンゼン、ジニトロアントラキノン、無水コハク酸、無
水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等が挙げられ
る。

【００２８】本実施形態の単層型有機感光層は、導電性
基体上に単一の感光層を設けたものであり、少なくとも
電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤等及び結着樹脂が
分散状態にある単層構造のものである。この電子写真感
光体に含有される電荷輸送剤は、前述のように、溶剤へ
の溶解性及び結着樹脂との相溶性が良好であるととも
に、電荷発生剤とのマッチングに優れていることから、
電荷の注入が円滑に行われ、とりわけ低電界での電荷輸
送性に優れている。さらに、本実施形態の有機感光体
は、帯電装置に印加する電圧の極性等を変えることによ
り、正帯電型又は負帯電型のいずれの型の感光体として
も使用することができる。ところが、負帯電型の有機感
光体はオゾンの発生量が多く、環境を汚染したり、感光
体を劣化させる等の問題があることから、正帯電型の感
光体として使用するのがより好ましい。

【００２９】正帯電単層型有機感光体において、感光体
への露光により光を吸収した電荷発生剤は、イオン対
〔正孔（＋）及び電子（−）〕を生成する。そして、電
荷発生剤から放出された電子は電子輸送剤等にスムーズ
に注入される。次いで、電子輸送剤等の間での電子の授
受により、電子が感光層の表面に移動し、あらかじめ感
光層表面に帯電された正電荷が打ち消される。一方、正
孔は正孔輸送剤に注入されて、途中でトラップされるこ
となく導電性基体の表面に移動し、導電性基体の表面の
負電荷を打ち消す。このようにして正帯電単層型有機感
光体の感度が向上するものと考えられる。また、負帯電
単層型有機感光体として使用する場合は、上記正帯電単
層型有機感光体と電荷の移動方向が逆になるだけであっ
て、同様に感度が向上する。

【００３０】上記した各成分を分散させるための結着樹
脂としては、従来より感光層に使用されている種々の樹
脂を使用することができ、例えばスチレン系重合体、ス
チレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニト
リル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、アイオノマ
ー、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、
アルキド樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボ
ネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ジアリルフタ
レート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、
ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂
や、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
尿素樹脂、メラミン樹脂、その他架橋性の熱硬化性樹
脂、さらにエポキシアクリレート樹脂、ウレタン−アク
リレート共重合樹脂等の光硬化性樹脂等が挙げられる。
これらの結着樹脂は１種又は２種以上が混合して用いら
れる。これらのうち、好適な樹脂は、スチレン系重合
体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系共重合
体、ポリエステル、アルキド樹脂、ポリカーボネート、
ポリアリレート等である。

【００３１】次に、上記実施形態の電子写真感光体によ
る効果について説明する。 ・ 実施形態の電子写真感光体によれば、正孔輸送剤と
して前記化学式（１）で表される有機化合物の少なくと
も１種を含有するとともに、電子輸送剤等として無機性
値／有機性値が０．３〜１．７であり、かつ無機性値が
１４０〜９００である有機化合物を含有することから、
残留電位を低くして光感度を向上させることができる。
さらに、これらの電荷輸送剤は溶剤及び結着樹脂に対す
る溶解性並びに電荷輸送剤同士の相溶性が良好であるこ
とから、単層型有機感光層中での安定性がより向上して
いる。そのうえ、電荷発生剤とのマッチングにも優れて
いることから、電荷の注入が円滑に行われ、とりわけ低
電界での電荷輸送性に優れている。 ・ 実施形態の電子写真感光体によれば、正孔輸送剤及
び電子輸送剤等の無機性値を９００以下とするととも
に、有機性値を１０００以下とすることによって、溶剤
及び結着樹脂に対する溶解性を高めることができる。 ・ 実施形態の電子写真感光体によれば、感光層中に正
孔輸送剤と電子輸送剤等とを含有していることから、帯
電装置により印加される電圧の極性等を変化させること
により、正帯電型又は負帯電型の電子写真感光体とする
ことができる。さらに、正帯電型の感光体とした場合、
オゾンの発生を抑制することができることから、環境を
汚染したり、感光体を劣化させる等の問題が起こり難く
なる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形
態をさらに具体的に説明する。 （実施例１〜４８及び比較例１〜４８） 〔単層型有機感光体の組成成分〕各実施例又は比較例の
電子写真感光体に用いた各成分は以下の通りである。 (i) 電子輸送剤等（ＥＴＭ） １ａ： 前記化学式（２）で表される有機化合物。

【００３３】 １ｂ： 前記化学式（３）で表される有機化合物。 １ｃ： 前記化学式（４）で表される有機化合物。 １ｄ： 前記化学式（５）で表される有機化合物。

【００３４】 １ｅ： 前記化学式（６）で表される有機化合物。 １ｆ： 前記化学式（７）で表される有機化合物。 １ｇ： 前記化学式（８）で表される有機化合物。

【００３５】 １ｈ： 前記化学式（９）で表される有機化合物。 ２ａ： 下記化学式（１０）で表される有機化合物。

【００３６】

【化１２】 ２ｂ： 下記化学式（１１）で表される有機化合物。

【００３７】

【化１３】 ２ｃ： 下記化学式（１２）で表される有機化合物。

【００３８】

【化１４】 ２ｄ： 下記化学式（１３）で表される有機化合物。

【００３９】

【化１５】 ２ｅ： 下記化学式（１４）で表される有機化合物。

【００４０】

【化１６】 ２ｆ： 下記化学式（１５）で表される有機化合物。

【００４１】

【化１７】 ２ｇ： 下記化学式（１６）で表される有機化合物。

【００４２】

【化１８】 ２ｈ： 下記化学式（１７）で表される有機化合物。

【００４３】

【化１９】 上記有機化合物のＨＬＢ値における無機性値／有機性
値、無機性値及び有機性値を表１に示した。 (ii) 電荷発生剤（ＣＧＭ） ３ａ： 下記化学式（１８）で表される有機化合物。

【００４４】

【化２０】 但し、ＣＰ１、ＣＰ２及びＣＰ３は下記化学式（１９）
で表される有機基を示す。

【００４５】

【化２１】 ３ｂ： 下記化学式（２０）で表される有機化合物。

【００４６】

【化２２】 但し、ＣＰ１及びＣＰ２は下記化学式（２１）で表され
る有機基を示す。

【００４７】

【化２３】 ３ｃ： 下記化学式（２２）で表される有機化合物。

【００４８】

【化２４】 但し、ＣＰ１及びＣＰ２は下記化学式（２３）で表され
る有機基を示す。

【００４９】

【化２５】 ３ｄ： 下記化学式（２４）で表される有機化合物。

【００５０】

【化２６】 但し、ＣＰ１及びＣＰ２は前記化学式（２３）で表され
る有機基を示す。 ３ｅ： 下記化学式（２５）で表される有機化合物。

【００５１】

【化２７】 但し、ＣＰ１及びＣＰ２は前記化学式（２３）で表され
る有機基を示す。 ３ｆ： 下記化学式（２６）で表される有機化合物。

【００５２】

【化２８】 (iii) 正孔輸送剤（ＨＴＭ） ４ ： 前記化学式（１）で表される有機化合物。 〔単層型有機感光体の製造〕表２及び表３に示される電
荷発生剤（ＣＧＭ）、正孔輸送剤（ＨＴＭ）及び電子輸
送剤等（ＥＴＭ）を、結着樹脂及び溶媒と共に以下に示
す割合で配合し、ボールミルで５０時間混合分散して単
層型有機感光層塗布液を調製した。

【００５３】 （成分） （重量部） 電荷発生剤（ＣＧＭ） ５ 正孔輸送剤（ＨＴＭ） １００ 電子輸送剤等（ＥＴＭ） ３０ 結着樹脂（ポリカーボネート） １００ 溶 媒（テトラヒドロフラン） ８００ 次いで、導電性基体であるアルミニウム素管の表面に、
上記塗布液をディップコート法にて塗布し、１００℃で
３０分間熱風乾燥させて膜厚２５μｍの単層型有機感光
体を製造した。 （感光体特性の評価）上記実施例及び比較例で得られた
電子写真感光体について、下記の光感度試験を行い、そ
の感度特性を評価した。 （光感度試験）ジェンテック（ＧＥＮＴＥＣ）社製のド
ラム型の感度試験機を用い、上記各実施例及び比較例の
感光体に電圧を印加して＋７００±２０Ｖに帯電させた
直後の感光体表面の電位Ｖｏ（Ｖ）を測定した。次い
で、この感光体に光を１．５秒間照射して露光させ、露
光から０．５秒後の感光体表面の残留電位Ｖｒ（Ｖ）を
測定した。さらに、上記表面電位の変化をモニターし、
その表面電位がＶｏの２分の１、すなわち＋３５０Ｖに
なるまでに要した時間を求め、半減露光量Ｅ_1/2（デジ
タルの場合はμＪ／ｃｍ²、アナログの場合はルックス
・秒）を算出した。なお、光照射の条件は、以下に示す
ように、デジタル単層型有機感光体とアナログ単層型有
機感光体とによって分けた。 ・ デジタル単層型有機感光体の場合 ＋７００±２０Ｖに帯電させた感光体表面に、ハロゲン
ランプの白色光からバンドパスフィルターを用いて取り
出した波長７８０ｎｍ（半値幅２０ｎｍ、光強度：８μ
Ｊ／ｃｍ²）の単色光を１．５秒間照射した。 ・ アナログ単層有機感光体の場合 ＋７００±２０Ｖに帯電させた感光体表面にハロゲンラ
ンプの白色光（光強度：８ルックス）を１．５秒間照射
した。

【００５４】上記の各実施例及び比較例で使用した組成
成分、Ｖｏ（Ｖ）、Ｖｒ（Ｖ）及びＥ_1/2（μＪ／ｃｍ²
又はルックス・秒）の測定結果を表２及び表３に示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】

【表３】 表２及び表３に示したように、実施例１〜４８の単層型
有機感光体は、正孔輸送剤として前記化学式（１）で表
される有機化合物を含有するとともに、電子輸送剤等と
して無機性値／有機性値が０．３〜１．７であり、かつ
無機性値が１４０〜９００である有機化合物を含有して
いる。そして、比較例１〜４８において含有される従来
の電子輸送剤等を用いた感光体に比べて、露光後の電位
（残留電位）の低下が速いことから、高い感度を発揮す
ることができることが示された。次に、前記実施形態か
ら把握できる技術的思想について以下に記載する。 ・ 前記単層型有機感光層は正帯電型である請求項１に
記載の電子写真感光体。このように構成した場合、単層
型有機感光層を備える電子写真感光体において、残留電
位を低くして光感度を向上させることができるととも
に、オゾンの発生を抑制し、感光体の劣化を抑制するこ
とができる。 ・ 前記正孔輸送剤、電子輸送剤及び電子受容性化合物
は、無機性値が９００以下であるとともに、有機性値が
１０００以下である請求項１に記載の電子写真感光体。

【００５７】このように構成した場合、溶剤及び結着樹
脂に対する溶解性を高めることができ、残留電位を低く
して光感度をさらに向上させることができる。 ・ 前記電子輸送剤又は電子受容性化合物は、ベンゾキ
ノン系化合物又はジフェノキノン系化合物である請求項
１に記載の電子写真感光体。

【００５８】このように構成した場合、電荷発生剤や正
孔輸送剤との相性が良く、より安定な感光体とすること
ができ、残留電位を低くして光感度をさらに向上させる
ことができる。

【００５９】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の電
子写真感光体によれば、単層型有機感光層を備える電子
写真感光体において、残留電位を低くして光感度を向上
させることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基体上に電荷発生剤、正孔輸送
   剤、並びに電子輸送剤及び電子受容性化合物の少なくと
   も１種、を含有する単層型有機感光層を備え、前記正孔
   輸送剤として下記化学式（１）で表される有機化合物を
   含有するとともに、電子輸送剤又は電子受容性化合物と
   して有機性値に対する無機性値の割合が０．３〜１．７
   であり、かつ無機性値が１４０〜９００である有機化合
   物を含有する電子写真感光体。 【化１】