JPH06308745A - 電子写真感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的特性および機械的特性のバランスの取
れた合成樹脂をバインダーとして用いることおよび電荷
移動材の併用により、高性能、高耐久性を有する電子写
真感光体の製造を可能とすることを目的とする。 【構成】 ポリイミド樹脂および電荷移動材をバインダ
ーとして、光導電性粉体と共に分散混合し、基体上に塗
布乾燥した光導電層から作られる電子写真感光体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法に用いる有機
感光体に関し、複写機もしくはプリンタなどの画像形成
装置に適用され、機械強度に優れ、繰り返し使用時の電
気特性の安定性に優れた高耐久性を有するもので、高速
プリンタまたは高速複写機に利用する。

【０００２】

【従来の技術】カールソン方式で代表される電子写真法
では感光体の基本特性として、暗所において適当な電位
に帯電でき、この帯電状態が一定時間保持されること、
さらに光照射により速やかに電荷が逸散できるなどのこ
とが挙げられる。これらの原理は複写機もしくはプリン
タと言った装置に応用されてすでにＯＡ分野などに広く
利用されている。これらの装置にあっては感光体の表面
にコロナ帯電、トナー現像、紙への転写、クリーニング
処理などの際に電気的、機械的外力が直接に加えられる
ため、種々の劣化が発生し、感光体の使用寿命が短くな
るのが常である。具体的にはコロナ帯電時に発生するオ
ゾンによる表面汚染および酸化による劣化、さらに現
像、転写、クリーニング時の摺擦による表面の摩耗や、
傷の発生のために感光体の特性が低下し、実用上使用で
きなくなるため、より耐久性の優れた感光体が求められ
ている。

【０００３】電子写真感光体としてはこれまで積層型感
光体と分散型感光体とが知られているが、前者を２層型
感光体とも呼び、電荷発生層と電荷輸送層とに機能分離
されていることが特徴となっている。この種の感光体は
表層がポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂と電荷
輸送材料との混合物から成り立っている。また電荷発生
層は光導電性粉体とバインダーとから作られている。こ
の種の電荷輸送材料は低分子量の有機化合物から作られ
ている上に混合比率が約５０％と多量に用いるので、た
とえばポリカーボネート樹脂に添加した場合に、ポリカ
ーボネート樹脂本来の性質が低下して、表面硬さが小さ
くなる。このため機械的摺動により摩耗がはげしくなっ
たり、かすりきずが発生し易くなるなどの欠陥が生じ
る。

【０００４】一方後者は単層型感光体とも呼ばれて、光
導電性粉体をバインダー中に分散し、単一な層に塗布し
た物である。感光層が一層であることから、製造時の作
業のし易さおよび一回塗布のため塗布欠陥が少ないなど
の特徴がある。この型の感光体は単一な感光層が電荷発
生機能と電荷輸送機能を合わせ持つ事が特徴であるが、
そのためバインダーの選択が重要な要素となっている。

【０００５】しかし感光体バインダーの改良に関して従
来の特許例ではバインダーの本質的な改善ではなく２種
もしくは３種の合成樹脂を混合して用いているに過ぎな
い。例えば特開昭５７−１８５０４４ではポリ−Ｎ−ビ
ニルカルバゾール＋ポリエステル樹脂、特開昭６０−２
０７１４５ではポリエステル樹脂＋ポリカーボネート樹
脂＋アクリル樹脂、特開昭５９−１５２５０および特開
昭５９−２１９７５２ではアクリル樹脂＋メラミン樹
脂、特開昭６３−１８７２４８ではポリエステル樹脂と
メラミン樹脂などが見られる。

【０００６】これら従来技術ではバインダーが電荷輸送
に寄与する程度は非常に小さく、単に造膜機能を利用す
るにすぎない。そのため分散型感光体が実用的に用いら
れる例が少なく、現在複写機またはプリンタに用いられ
ている有機感光体は大部分が積層型感光体である。そし
てこれら積層型感光体の耐久性が乏しいために高速複写
機、高速プリンタでは依然として公害汚染の問題をかか
えているセレン感光体を使用せざるをえないのが現状で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】有機感光体は積層型お
よび分散型ともに感光層すなはち、電荷発生層を有して
いる。これら感光層は光導電性粉体とバインダーとで構
成されている。分散型感光体で言うバインダーは当然光
導電性粉体同士を結着する役割を担うと同時に電荷を移
送する能力を持つことが期待されるところである。しか
し従来の技術によるバインダー材料では電荷移送能は期
待できず、そのため光導電性粉体の含有率を上昇させる
ことにより粉体の凝集によるブリッジを起こし、粉体間
の接触によって電荷移送を行っていた。これでは感光層
は機械的外力に対して弱く、かつ粉体の被覆が不完全で
あるために、湿度などの環境の影響を受け易くなり、感
光体の暗電位の変動、明電位の変動が起こり易くなる。

【０００８】この問題を解決するためには光導電性粉体
とバインダーとの混合比率を変え、光導電性粉体の含有
比率をできるだけ小さくし、バインダーの海の中に光導
電性粉体が島状に点在している状態が好ましい。

【０００９】しかし感光層の光感度が十分高いために
は、感光層に光が照射された時に光導電性粉体中に発生
した電荷が速やかに移動し感光体表面にある静電荷にま
で到達し、その電荷を消失させる必要がある。その際バ
インダー中を電荷が容易に移動できる状態でなければ光
感度は低下してしまう。バインダーとして用いられる合
成樹脂類は高絶縁抵抗を有するものが殆んどであって、
中でも半導電的領域である抵抗値（例えば１０^９Ωｃ
ｍ）を示すポリビニールブチラール樹脂またはナイロン
樹脂は湿度依存性があり、これらの合成樹脂を感光体バ
インダーとして用いることは得策ではない。

【００１０】このように感光体の改良を妨げている問題
の一つに感光体バインダーとして用いることのできる適
切な合成樹脂がこれまで見出せなかったことが挙げられ
る。さらに感光体の耐久性を考慮すればバインダー皮膜
の硬度は鉛筆硬度でＨ以上が要求される。

【００１１】有機溶剤に可溶な合成樹脂としてアクリル
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの
熱可塑性樹脂が感光体バインダーとして一般に用いられ
るが、これらはいずれも硬さが十分でない。硬さを増加
させるためには硬化剤を加え加熱硬化させる方法が行わ
れている。例えばアクリル樹脂＋メラミン樹脂、ポリエ
ステル樹脂＋メラミン樹脂、ポリエステル樹脂＋イソシ
アネートなどであるが、欠点は電気的特性が期待する状
態とならず、高抵抗体となりバインダーには不適とな
る。このため電荷移動能を有する添加剤に頼らざるえな
い。

【００１２】

【課題を解決するための手段】望ましい感光体バインダ
ーを検討した結果本発明者らは次の事実を知ることがで
きた。ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸は
通常ジカルボン酸とジアミンとから作られる有機溶剤可
溶な性質を有しており、これを加熱することによりイミ
ド化が起こり、不溶不融の物質であるポリイミド樹脂に
変化する。その際加熱温度を１２０℃〜２００℃の範囲
で変化させることにより、その薄膜の電気抵抗をコント
ロールすることができる。本来イミド樹脂は２００℃以
上の高温度で焼付塗装されて耐熱性電気絶縁材料として
利用されている。例えば２５０℃３０分間加熱した膜の
電気抵抗は５００Ｖ印加時には約１×１０^１５Ωｃｍを
示す。しかし１５０℃３０分間加熱の場合には約１×１
０^９Ωｃｍとなり、電気抵抗値は低い数値を示す。電子
写真感光体の場合電気抵抗値が低いことは必要条件であ
るが、それだけで満足できるバインダーとはならない。
さらに電荷の移動し易さをもってバインダーの適否を判
断することが必要である。

【００１３】本発明ではポリアミック酸が化学反応によ
りイミド化する際に反応にあずかる形でバインダー分子
鎖に吸着して電荷移動を容易にさせる目的でオキサジア
ゾール化合物を含有させることにより感光体の残留電位
を減少させる効果を発見することができた。これにより
オキサジアゾール化合物をポリアミック酸と併用してバ
インダーとして用いることにより、光導電性粉体を上記
のバインダー中に分散した、いわゆる分散型感光体を作
成することが可能となる。

【００１４】光導電性粉体としては、ビスアゾ顔料、ト
リスアゾ顔料等のアゾ系顔料スクエアリウム化合物、ア
ズレニウム化合物、ペリレン系顔料、インジゴ顔料、キ
ナクリドン顔料、多環キノン顔料、金属または無金属フ
タロシアニン顔料、よりなる群から選択される少なくと
も一つの材料とポリアミック酸およびオキサジアゾール
化合物および有機溶剤とを所定の比率で混合し、導電性
基体上に所定の厚さの光導電性層を塗布した後に、定め
られた温度条件で加熱することによって電子写真感光体
をえる。

【００１５】

【作用】このようにして作られた電子写真感光体は表面
硬度が高く、現像剤および転写紙およびクリーニングユ
ニットが接触し摺動しても擦過傷が発生し難く、また表
面平滑性が優れているために汚れによるフィルミング等
の不都合が生じ難い。一方電子写真特性から見ると、バ
インダーの電気特性を電荷の移動が容易な状態にコント
ロールできるため、光感度を維持できて、かつ残留電位
の低下が可能となる。従来用いられていた高抵抗バイン
ダーの使用量に比較してバインダー比率を増加させても
光感度を維持できるため高感度かつ機械的強度の向上が
達成できた結果高耐久性がえられた。さらにもう一つの
特徴としてバインダーの抵抗は単に添加剤の混合によっ
てコントロールするのではなくバインダーの架橋構造を
変えることで、バインダー樹脂の本質的特性を変化させ
ることによってコントロールしているため、温湿度など
の環境変動による電気特性変化が少ない。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を実施例１〜３に基づいて説
明する。

【実施例１】ペリレン系顔料（商品名ノボパーム レッ
ドＢＬ ヘキスト社製）５０部、ポリイミド塗料（商品
名バイヤーＭＬデュポン社製）３０３部、２，５−ビス
（４′ジエチルアミノフェニル）−１，３，４−オキサ
ジアゾール２５部、トルエン１２００部、ジメチルホル
ムアミド６００部をサンドミルにて１時間混練して光導
電性塗料を得た。厚さ８０μｍのアルミニウム箔上にワ
イヤーバーにて塗布し、その後１５０℃で３０分間加熱
乾燥し膜厚が２０μｍである光導電層を得た。この電子
写真感光体の光導電層は表面の平滑性に優れ、光沢があ
り、表面硬度が鉛筆硬度で２Ｈと高いものであった。

【００１７】この電子写真感光体の特性はプラスコロナ
放電により表面電位＋６００Ｖを容易に得ることがで
き、十分な帯電能力を有するものであり、５秒後の暗減
衰率は５％であった。光感度を測定したところ、半減露
光量は１０ルックス秒で有り、残留電位は＋５０Ｖであ
った。マイナス帯電を行い−６００Ｖに帯電させた感光
体の暗減衰率は５秒後に５％であり、半減露光量は１２
ルックス秒であった。残留電位は−５０Ｖであり、マイ
ナス帯電でも十分実用感度を有していた。また帯電露光
を１万回繰り返した後の帯電電位はほとんど変化はなか
った。さらにこの感光体を複写機に使用した結果、画質
が非常に優れていた。

【００１８】

【実施例２】Ｘ型無金属フタロシアニン（アイ・シー・
アイ社製）２５部、ポリイミド塗料（商品名パイヤーＭ
Ｌ デュポン社製）４２４部、２，５−ビス（４′ジエ
チルアミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール
１５部、テトラヒドロフラン１１２０部、ジメチルホル
ムアミド４８０部をサンドミルにて１時間混練して光導
電性塗料を得た。厚さ８０μｍのアルミニウム箔上にワ
イヤーバーにて塗布し、その後１６０℃で３０分間加熱
乾燥して膜厚が２０μｍである電子写真感光体を得た。
この感光体の光導電層は、表面平滑性に優れかつ光沢が
あり、表面硬度が鉛筆硬度で３Ｈと高いものであった。

【００１９】得られた感光体の電子写真特性を測定した
結果プラスコロナ放電により＋６００Ｖに容易に帯電さ
せることができ、５秒後の暗減衰率は５％であった。７
８０ｎｍのレーザー光を照射したところ半減値感度は５
μＪ／ｃｍ^２であった。残留電位は＋５０Ｖを示した。
またマイナス帯電時の特性は−６００Ｖ帯電後の暗減衰
率は５％であり、７８０ｍｍのレーザー光による半減値
感度は５μＪ／ｃｍ^２および残留電位は−５０Ｖを示し
た。

【００２０】

【実施例３】ε型銅フタロシアニン（東洋インキ製）３
０部、ポリイミド塗料（商品名パイヤーＭＬ デュポン
社製）４２４部、２，５−ビス（４′ジエチルアミノフ
ェニル）−１，３，４−オキサジアゾール１５部、テト
ラヒドロフラン１１２０部、ジメチルホルムアミド４８
０部をサンドミルにて１時間混練して光導電性塗料を得
た。厚さ８０μｍのアルミニウム箔上にワイヤーバーに
て塗布し、その後１５０℃で３０分間加熱乾燥して膜厚
が２０μｍである電子写真感光体を得た。この感光体の
光導電層は、表面平滑性に優れかつ光沢があり、表面硬
度が鉛筆硬度で３Ｈと高いものであった。

【００２１】得られた感光体の電子写真特性を測定した
結果プラスコロナ放電により＋６００Ｖに容易に帯電さ
せることができ、５秒後の暗減衰率は５％であった。６
６０ｎｍのＬＥＤ光を照射したところ、半減値感度は６
μＪ／ｃｍ^２であった。残留電位は＋５０Ｖを示した。
またマイナス帯電時の特性は−６００Ｖ帯電後の暗減衰
率は５％であり、６６０ｍｍのＬＥＤ光による半減値感
度は６μＪ／ｃｍ^２であった。残留電位も十分低く−５
０Ｖであった。

【００２２】

【発明の効果】単一組成で取り扱いの容易なバインダー
を求めた結果、本発明により１種類のバインダーだけで
電子写真特性および機械強度の優れた感光体を製造する
ことが可能となった。さらに本発明による感光体の特徴
としてプラス帯電の場合とマイナス帯電の場合とで光感
度が同程度であったことは特筆に値するものである。従
来の感光体製造技術では光導電性顔料の性質またはバイ
ンダーの性質によってプラスかまたはマイナスの一方の
みの帯電でしか光感度は保証できなかった。しかし両極
性帯電による使用が可能である感光体は新しい電子写真
プロセスの生まれる可能性を秘めていると言える。従来
技術による単層型感光体は層構成は単純であるが、電子
写真特性を満足させるために、バインダーとして２種〜
３種の合成樹脂を混合して用いるが、本発明によるバイ
ンダーを用いることにより、名実共に単一バインダーに
より構成されかつ、単一な層からなる電子写真感光体を
得ることができる。これらの長所は感光体製造時の工程
管理の容易さと共に品質面のバラツキの減少にも寄与す
ると考えられる。

【００２３】さらにポリイミド樹脂の特性との相乗効果
で耐熱性の優れた、耐溶剤性のある感光体となり、表面
硬度の高いことによる機械強度の向上によって高寿命感
光体を得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導電性粉体をバインダー中に分散させ
   てなる光導電層を、基体上に形成させた電子写真感光体
   において、ポリイミド樹脂をバインダーとして用いた感
   光層中に２，５−ビス（４′−ジエチルアミノフェニ
   ル）−１，３，４−オキサジアゾールで代表されるオキ
   サジアゾール化合物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】 無水ピロメリット酸とジアミンとからつ
   くられる中間体ポリアミック酸を光導電性粉体のバイン
   ダーとして用い、それからなる光導電層を１２０℃〜２
   ００℃の温度範囲で加熱しバインダーをイミド化するこ
   とによってえられる請求項１記載のポリイミド樹脂。
3. 【請求項３】 正極性帯電ないしは負極性帯電のいづれ
   に対しても光導電特性を示すことを特徴とする電子写真
   感光体。