JP3473207B2 - 電子写真感光体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体に
関するものである。特に、感光層の特異な光電流の流れ
方を応用し、現在次第に隆盛になってきているデジタル
記録に関する諸要求に応え得る感光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】カールソン法をはじめとする電子写真法
は、原稿像をアナログ的に描写することを主眼点におい
て開発されてきた。入力光の明暗を忠実にトナー像の明
暗として再現するために、そこで用いられる感光体とし
ては、入力光量（又はその対数値）に対して線形に相似
する光電流が流れる特性（以下、「低γ特性」とい
う。）を有することが求められてきた。従って、このよ
うな低γ特性を有する感光剤を感光体の材料として選択
することが原則的として行なわれてきた。そのため、電
子写真法の初期段階における単純な光導電体に近いもの
からはじまり、セレン（Ｓｅ）系のアモルファス状態の
感光層や、シリコン（Ｓｉ）のアモルファス層や、Ｓｅ
のアモルファス層と類似すべく作られたＺｎＯの結着層
等が、感光体として使用されてきた。さらに、特に有機
光導電体を使用したいわゆる機能分離型の感光層が感光
体として使用されるまでに展開してきている。ところ
が、近年、電子写真技術とコンピュータ・通信が結合
し、プリンターやファクシミリの情報出力方式が電子写
真記録方式に急激に移行し、また、通常のコピーマシー
ンであっても、反転、切りとり、白抜き等の画像処理を
可能とする方式になりつつある。そのため、電子写真の
記録方式も、従来の普通紙複写機用アナログ記録形式か
らデジタル記録形式への変更が望まれている。

【０００３】しかしながら、前記したように、アナログ
概念に基づく伝統的な電子写真法に用いられている感光
体は、低γ特性を有しており、その特性上、コンピュー
ターのデータ出力用のプリンター、または画像をデジタ
ル処理するデジタルコピー等、入力されたデジタル光信
号をデジタル像として描写する必要がある電子写真には
不向きである。即ち、コンピューターや画像処理装置か
ら当該電子写真装置に達するまでの信号路におけるデジ
タル信号の劣化や、書き込み用の光ビームを集光させ、
または、原稿像を結像させるための光学系による収差ま
でをも、これらの感光剤を用いた感光体は忠実に描写し
てしまい、本来のデジタル画像を再現し得ないからであ
る。従って、この分野に利用できる入力光量に対する光
電流の応答がしきい値（スレッシュ・ホールド）を有す
る、いわゆる高γ特性を有した感光体の提供が強く渇望
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様な状況下、特開
平１−１６９４５４号公報には、デジタル光入力用感光
体の概念が開示されている。しかしながらその電子写真
感光体特性は感度、暗減衰時間、残留電位のバランスに
おいて十分なものではなく実用上大きな問題があった。
本発明は、この現状に鑑みなされたもので、高感度、低
残留電位のデジタル光入力用感光体を提供することを目
的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、特に感光層の構成を
特定の積層構造とすることにより、従来の材料系を用い
ても感度、暗減衰時間、残留電位の最適化が出来ること
を見いだし、本発明を完成するに至った。本発明の要旨
は、電荷発生剤として、フタロシアニン顔料と結着剤樹
脂を含む感光層を導電性支持体上に有する電子写真感光
体において、該感光層が各層に電荷発生剤を含む２層以
上からなり、各感光層中の電荷発生剤の量子効率は、導
電性支持体側の感光層の方が小さいことを特徴とする、
デジタル光入力電子写真感光体にある。電荷発生剤の量
子効率は、感光体中に入射する光子数と発生するキャリ
ア数との比で表され、理想的に光子１個に対しキャリア
１個が発生するとき、量子効率は１となる。この量子効
率は、電子写真的に感光体が用いられる波長の光を用い
て得た光減衰曲線より求められる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる電荷発生剤は結着剤樹脂に分散さ
せ、光導電性を示すものであればよく、ピリリウム系染
料、チオピリリウム系染料、シアニン系染料、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
ンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジ
スアゾ顔料、アゾ顔料、インジゴ染料、キナクリドン系
顔料、非対称キノシアニン、キノシアニン顔料、酸化亜
鉛、硫化カドミウム、シリコン、セレン等が例として挙
げられる。必要に応じて、電荷発生剤の混合物を使用し
てもよい。混合物の場合の量子効率は、各々単体の量子
効率の重量平均値を用いる。

【０００７】電荷発生剤として好ましくは、フタロシア
ニン系顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アゾ顔
料、酸化亜鉛、硫化カドミウム、シリコン、セレンが用
いられ、さらに好ましくはフタロシアニン系顔料が用い
られる。感光層が２層構造をとる場合の電荷発生剤の量
子効率は導電性支持体側の感光層より、上層の感光層の
方が大きければ良いが、その比率は、好ましくは１．２
倍以上、さらに好ましくは２倍以上である。

【０００８】具体的な電荷発生剤の組み合わせとしては
導電支持体側の感光層から順にアゾ顔料とフタロシアニ
ン顔料、アゾ顔料とトリスアゾ顔料、酸化亜鉛とフタロ
シアニン顔料、等がある。フタロシアニン顔料を用いた
系では中心金属、結晶型によっても量子効率が異なり、
メタルフリーフタロシアニンとチタニルフタロシアニ
ン、銅フタロシアニンとメタルフリーフタロシアニン、
メタルフリーフタロシアニンと混晶型フタロシアニン等
の組み合わせが考えられる。

【０００９】３層以上の構造を取る場合も量子効率は導
電性支持体側の感光層より、上層の感光層の方が大きけ
れば良く、各層間の量子効率の比率は１．２倍以上離れ
ていることが好ましい。本発明の感光体は電荷発生剤を
適当な溶媒中に結着剤樹脂と共に分散させ導電性支持体
上に塗布、乾燥することにより製膜される。結着剤樹脂
としては、通常、電子写真感光体に使用されるものであ
れば特に限定されず、ポリカーボネート、ポリエステ
ル、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアセテ
ート、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン
−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル
共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共
重合体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フ
ェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッ
ド樹脂、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルブ
チラール、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹
脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、等の絶縁性樹脂、ま
たはポリビニルカルバゾール、ポリシラン等の半導電性
樹脂を用いることが出来る。また、熱及び／又は光によ
って架橋される熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂も使用で
きる。

【００１０】これらの結合剤を使用する場合、さらに、
可塑剤、流動性付与剤、ピンホール抑制剤等の添加剤を
必要に応じて添加することができる。感光層には、感光
特性を改良する目的で電荷輸送物質を添加させることも
可能である。電荷輸送物質としては、例えばトリニトロ
フルオレノン、テトラニトロフルオレノンなどの電子受
容性物質、或いは、例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾー
ルに代表されるような複素環化合物を側鎖に有する重合
体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イ
ミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリアリールア
ルカン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン
誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、トリアリールアミ
ノ誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体など
の正電荷輸送性の電子供与性物質が挙げられるが、本発
明において用いられる電荷輸送物質がこれらに限定され
るものではない。

【００１１】本発明で用いられる導電性支持体として
は、金属板、金属ドラム、または導電性ポリマー、酸化
インジウム等の導電性化合物、若しくはアルミニウム、
パラジウム、金等の金属よりなる導電性薄層を塗布、蒸
着、ラミネート等の手段により、紙、セラミック、プラ
スチック、フィルム等の基体に設けてなるもの等が用い
られる。これらの形態はシート状、ドラム状、ベルト
状、シームレスベルト状等のいずれの形態をとっても良
い。

【００１２】本発明の電子写真感光体は電荷発生剤、結
着剤街脂、溶剤及び必要に応じその他の成分などを、ボ
ールミル、アトライター、超音波分散器、ホモミキサ
ー、ペイントミキサー、サンドミル、アトライター、デ
ィスパーザー、超音波分散等などの混練分散機で均一に
分散させ、エアードクターコーター、ブレードコータ
ー、ロッドコーター、リバースロールコーター、スプレ
ーコーター、ホットコーター、スクゥイーズコーター、
グラビアコーターなどの塗布方式で感光体組成物を導電
性基体上に塗布して、感光層を形成することができる。

【００１３】塗布後、感光層として十分な帯電電位をも
つことができるように適当に乾燥を行う。また、結着剤
樹脂の種類によっては硬化反応を行うこともできる。上
記した溶剤の例としては、アセトン、メチルエチルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、テトラヒドロ
フラン等のエーテル系溶剤、トルエン、キシレン等の芳
香族系溶剤、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化
炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、プロパノー
ル等のアルコール系溶剤が挙げられる。

【００１４】本発明の電子写真感光体は２層以上の電荷
発生層を導電性支持体上に積層して形成されるが、１層
の膜厚は、通常、０．１〜２０μｍであり、好ましくは
０．１〜１０μｍの範囲である。感光層全体の膜厚は、
通常、３〜５０μｍであり、さらに好ましくは５〜３０
μｍである。電荷発生剤の含有割合（［電荷発生剤］／
［電荷発生層全体の重量］）は１０〜５０重量％の範囲
が好ましく、各層で異なっていてもよい。

【００１５】また、本発明の電子写真感光体は、上記の
様にして得られる導電性基体上に直接、感光層を積層し
た構造の電子写真感光体の他に、導電性基体、感光層間
の接着性の改良やキャリア注入を阻止する目的で、ポリ
アミド樹脂、ポリビニルアルコール、セルロースなどの
有機高分子や、酸化アルミニウム等からなる下引き層を
導電性基体と感光層の間に有する電子写真感光体、物理
的、化学的に感光層表面を保護する目的で、アクリル樹
脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シ
リコン樹脂等からなる保護層を感光層表面に有する電子
写真感光体、上記下引き層、保護層の両者を有する電子
写真感光体等であってもよい。

【００１６】上記の様にして得られる本発明の電子写真
感光体は、従来の電子写真感光体に比べ、特異的な光電
流の流れ方をするため、デジタル光入力用感光体として
通常、正帯電を行なって用いることができる。すなわ
ち、従来の感光体は、上述したように、入力光量（また
はその対数値）に対して線形に対応した量の光電流が流
れるのに対して、本発明の感光体は、ある入力光量まで
は光電流が流れず、あるいは流れても極く少量であり、
前記のようにある入力光量を越えた直後から急激に光電
流が流れ出す。これは、画像階調をドット面積によって
表現するようなデジタル記録方式の電子写真感光体に要
求される光感度特性と一致するものである。

【００１７】なぜなら、レーザースポットを光学系で正
確に変調したとしても、高度な収差補正をしない限り、
光学系は必然的に収差を伴う。従って、光学系のスポッ
トそのものに光量の分布が生じること、及びハローが生
じること等は、原理的に避けられない。そのため、光エ
ネルギー（入力光量）の変化を段階的にひろう従来の電
子写真感光体では光量変化によってドットパターンの濃
度が変化し、また、わずかなスポットのにじみによって
もドットパターンの外縁が変化する。以上のドットパタ
ーンの変化が、ノイズとしてカブリの原因になるのであ
る。本発明の電子写真感光体は、この様なドットパター
ンの変化をキャンセルすることができるので、有効なデ
ジタル光入力感光体である。また、上記の様にして製造
される本発明の電子写真感光体は、感光層と導電性基体
との接着性が大きく、耐湿性が良好であり、経時変化が
少なく、毒性上の問題も少なく、製造が容易であり、安
価である等の実用上優れた特徴を有するものである。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 実施例１ Ｘ型無金属フタロシアニン（量子効率０．２）１．０
ｇ、硬化型フッ素樹脂（「セフラルコートＡ−２０２
Ｂ」、セントラル硝子（株）製）６．４ｇ、メラミン
（「ニカラックＭＷ−３０」、（株）三和ケミカル製）
０．８ｇ、シクロヘキサノン２０．０ｇをガラスビーズ
（直径２ｍｍ）２４ｇと共にガラス容器中に密閉し、ペ
イントシェーカーにより、４時間分散させ、分散後ガラ
スビーズを分離し第一感光体塗布液を得た。この第一感
光体塗布液を厚さ９０μｍの脱脂したアルミニウムシー
ト上にワイヤーバー法により塗布し、室温で予備乾燥
後、オーブン中で１００℃、１時間の乾燥硬化処理を行
うことにより膜厚１２μｍの第一感光層を得た。

【００１９】さらに、粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて
ブラッグ角（２θ±０．２°）が９．５°，２４．１
°，２７．３°に大きいピークを有する結晶型のチタニ
ルフタロシアニン（量子効率０．７）１．０ｇ、硬化型
フッ素樹脂（「セフラルコートＡ−２０２Ｂ」、セント
ラル硝子（株）製）６．７ｇ、イソシアネート（「コロ
ネートＨＸ」、日本ポリウレタン工業（株）製）０．７
ｇ、ジブチルチンジラウレート０．１ｍｇ、シクロヘキ
サノン２０．０ｇをガラスビーズ（直径２ｍｍ）２４ｇ
と共にガラス容器中に密閉し、ペイントシェーカーによ
り、４時間分散させ、分散後ガラスビーズを分離し第二
感光体塗布液を得た。この塗布液を第一感光体層の上に
ワイヤーバー法で塗布し、室温で予備乾燥後、オーブン
中で１００℃、１時間の乾燥硬化処理を行うことにより
膜厚４μｍの第二感光層を積層し、第一層と合わせて膜
厚１６μｍの感光層を有する二層積層感光体を得た。

【００２０】実施例２ 実施例１においてＸ型無金属フタロシアニンをα型銅フ
タロシアニン（量子効率０．０３）に、チタニルフタロ
シアニンをＸ型無金属フタロシアニンにそれぞれ代えた
以外は同じ条件で二層積層感光体を得た。

【００２１】実施例３ 粉末Ｘ線回折スペクトルにおいてブラッグ角（２θ±
０．２°）６．８°，７．４°，１５．０°，２４．７
°，２６．２°，２７．２°にピークを有するチタニル
フタロシアニンと無金属フタロシアニンの混晶体（チタ
ニルフタロシアニンと無金属フタロシアニンのモル比が
８：２、量子効率０．６）を実施例１におけるＸ型無金
属フタロシアニンの代わりに用いた以外は実施例１と同
じ条件で二層積層感光体を得た。

【００２２】比較例１ 実施例１の第一感光層のみの感光層を得た。すなわち、
実施例１の第一感光体塗布液と同様にして得た感光体塗
布液を厚さ９０μｍの脱脂したアルミニウムシート上に
ワイヤーバー法により塗布し、室温で予備乾燥後、オー
ブン中で１００℃、１時間、その後２００℃、１０分間
の乾燥硬化処理を行うことにより膜厚１６μｍの感光体
を得た。

【００２３】比較例２ 実施例１の第二感光層のみの感光層を得た。すなわち、
実施例１の第二感光体塗布液と同様にして得た塗布液を
第一感光体層の上にワイヤーバー法で塗布し、室温で予
備乾燥後、オーブン中で１００℃、１時間の乾燥硬化処
理を行うことにより膜厚１６μｍの感光体を得た。

【００２４】比較例３ 実施例１の感光層構成を上下逆構造にして感光体を作成
した。すなわち、実施例１の第二感光体塗布液と同様に
して得た塗布液を厚さ９０μｍの脱脂したアルミニウム
シート上にワイヤーバー法で塗布し、室温で予備乾燥
後、オーブン中で１００℃、１時間の乾燥硬化処理を行
うことにより膜厚１２μｍの第一層の感光層を得た。

【００２５】次に、実施例１の第一感光体塗布液と同様
にして得た塗布液を第一感光体層の上にワイヤーバー法
により塗布し、室温で予備乾燥後、オーブン中で１００
℃、１時間の乾燥硬化処理を行うことにより膜厚４μｍ
の第二感光層を積層し第一層と合わせて膜厚１６μｍの
二層積層感光体を得た。

【００２６】＜電子写真感光体の評価＞上記で得られた
各実施例及び各比較例の電子写真感光体について、光感
度特性及び繰り返し特性を感光体評価装置（シンシア−
５５、ジェンテック社製）を用いて評価した。 （１）感光体特性 上記各電子写真感光体を＋６．０ｋＶの電圧でコロナ帯
電させ、これに光強度が異なった７８０ｎｍの単色光を
照射し、各光強度に対する光減衰時間曲線（照射時間に
対する表面電位の特性曲線）を各々測定し、その曲線か
ら得られた一定時間照射（ここでは０．０７５秒）後に
おける表面電位を、図１に例示した様に各々光エネルギ
ーに対してプロットした。これをγカーブと称する。

【００２７】表面電位を初期電位（帯電直後の電位）と
ほぼ同じ程度に維持できる光エネルギーのうち最大の光
エネルギーをＥ１（γカーブにおける立ち下がり点の光
エネルギー）、表面電位を残留電位程度までに低下させ
ることのできる光エネルギーのうち最小の光エネルギー
をＥ２（γカーブにおける立ち上がり点の光エネルギ
ー）とし、Ｅ２／Ｅ１の値を以下の評価基準でデジタル
記録可能の目途とした。 ０＜Ｅ２／Ｅ１＜５：デジタル記録可能 ５＜Ｅ２／Ｅ１ ：アナログ記録 また、０＜Ｅ２／Ｅ１＜５であるもののうちでも、Ｅ１
が小さい程、光感度がよく電子写真感光体として優れて
いるといえる。

【００２８】（２）繰り返し特性 評価プロセスは、各電子写真感光体について、プラス
帯電（＋６．０ｋＶ）、露光（波長７８０ｎｍ、２０
μＪ／ｃｍ² ）、マイナス帯電（−５．３ｋＶ）、
イレース光（２００ ｌｕｘ、タングステンランプ）の
繰り返しで行い、プラス帯電直後の表面電位Ｖ_o を各繰
り返し回数毎に測定し、Ｖ_o が１０％以上変動するまで
の回数Ｎを記録した。上記評価の結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、高感度で低残留電位の
デジタル光入力に適した電子写真感光体を提供できる。
更に、本発明の電子写真感光体は、感光層と導電性基体
との接着性が大きく、耐湿性が良好であり、経時変化が
少なく、毒性上の問題も少なく、製造が容易であり、安
価である等の実用上優れた特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真感光体の表面電位と露光エネルギーと
の関係を例示する図。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−151954（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38942（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−64303（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289641（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289636（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−118676（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−296369（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−217263（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267551（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136157（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電荷発生剤として、フタロシアニン顔料
   と結着剤樹脂を含む感光層を導電性支持体上に有する電
   子写真感光体において、該感光層が各層に電荷発生剤を
   含む２層以上からなり、各感光層中の電荷発生剤の量子
   効率は、導電性支持体側の感光層の方が小さいことを特
   徴とする、デジタル光入力電子写真感光体。
2. 【請求項２】 量子効率の比率が二倍以上離れている電
   荷発生剤を用いることを特徴とする請求項１記載の電子
   写真感光体。