JPH06313972A - 電子写真感光体及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、接触帯電により直流電圧を
印加する方式の電子写真装置に用いて、不均一な帯電に
よる画像欠陥、ゴースト現象及びレーザー露光での干渉
縞が抑えられた電子写真感光体を提供することにある。 【構成】 本発明は、接触帯電により直流電圧を電子写
真感光体に印加する手段を有する電子写真装置に用い、
かつ導電性支持体上に電荷発生層及び電荷輸送層を有す
る電子写真感光体において、該電荷発生層の膜厚が０．
２５μｍ以上である電子写真感光体、及びそれを有する
電子写真装置である。 【効果】 本発明は、接触帯電により直流電圧を印加す
る方式の電子写真装置に用いて、不均一な帯電による画
像欠陥、ゴースト現象及びレーザー露光での干渉縞が抑
えられた電子写真感光体、及びそれを有する電子写真装
置を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、レー
ザービームプリンター、普通紙ＦＡＸなどの電子写真応
用分野に広く用いることができる接触帯電により電圧を
印加する電子写真感光体及び電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は米国特許第２２９７６９１
号明細書に示されるように画像露光の間に受けた照射量
に応じて電気抵抗が変化しかつ暗所では絶縁性の物質す
なわち光導電性材料を支持体上にコーティングしたもの
を用いる。この光導電性材料を用いた電子写真感光体に
要求される基本的な特性としては（１）暗所で適当な電
位に帯電できること。（２）暗所において電荷の逸散が
少ないこと。（３）光照射によって速やかに電荷を逸散
せしめうることなどがあげられる。

【０００３】従来より電子写真感光体としてはセレン、
酸化亜鉛、硫化カドミウムなどの無機光導電性材料を主
成分とする感光層を有する無機感光体が広く用いられて
きた。しかし、これらは前記（１）〜（３）の条件は満
足するが熱安定性、耐湿性、耐久性、生産性などにおい
て必ずしも満足し得るものではない。例えば、セレンは
結晶化すると感光体としての特性が劣化してしまうため
製造が難しく、また熱や指紋等が原因となり結晶化を起
こし感光体としての性能が劣化してしまう。また、硫化
カドミウムは耐湿性や耐久性、酸化亜鉛では平滑性、硬
度及び耐摩擦性に問題がある。さらに、無機感光体の多
くは感光波長領域が限られている。例えば、セレンでの
感光波長領域は青色領域であり赤色領域にはほとんど感
度を有しない。

【０００４】そのため、感光性を長波長領域に広げるた
めに種々の方法が提案されているが、感光波長域の選択
には制約が多い。酸化亜鉛あるいは硫化カドミウムを感
光体として用いる場合にもそれ自体の感光波長領域は狭
く種々の増感剤の添加が必要である。

【０００５】これらの無機感光体のもつ欠点を克服する
目的で様々な有機光導伝性材料を主成分とする電子写真
感光体の開発が近年盛んに行なわれている。例えば、米
国特許第３８３７８５１号明細書にはトリアリルピラゾ
リンを含有する電荷輸送層を有する感光体、米国特許第
３８７１８８２号明細書にはペリレン顔料の誘導体から
なる電荷発生層と３−プロピレンとホルムアルデヒドの
縮合体からなる電荷輸送層とからなる感光体などがすで
に公知である。

【０００６】またビスアゾ顔料またはトリスアゾ顔料を
電荷発生物質として用いた感光体として特開昭５９−３
３４４５号公報、特開昭５６−４６２３７号公報、特開
昭６０−１１１２４９号公報などが既に公知である。

【０００７】さらに有機光導伝性材料はその材料によっ
て電子写真感光体の感光波長域を自由に選択することが
可能である。例えば、アゾ系の有機顔料に関して言えば
特開昭６１−２７２７５４号公報及び特開昭５６−１６
７７５９号公報には可視領域で高感度を示す材料が開示
されており、また特開昭５７−１９５７６７号公報及び
特開昭６１−２２８４５３号公報には赤外領域にまで感
度を有している材料も示されている。

【０００８】これらの材料のうち赤外領域に感度を有す
る材料は近年進歩の著しいレーザービームプリンター
（以下ＬＢＰと略す）やＬＥＤプリンターなどに使用さ
れその需要頻度は高くなっている。

【０００９】近年の技術革新によりＬＢＰ、普通紙複写
機（以下ＰＰＣと略す）に用いられる有機感光体（以下
ＯＰＣと略す）はすこぶる高感度になってきている。こ
れは高感度を有する電荷発生材料が開発されたことが大
きい。

【００１０】一例を挙げれば高感度を有する材料として
オキシチタニウムフタロシアニン（以下ＴｉＯＰｃと略
す）が挙げられる。ＴｉＯＰｃは多くの結晶形をとるこ
とが知られており、例えば特開昭６３−３６６号公報や
特願平１−３１９９３４号明細書などに結晶形が示され
ている。ＴｉＯＰｃを電荷発生層に用いた電子写真感光
体は非常に高感度でありかつ赤外領域にまで感度を有し
ている。

【００１１】ＴｉＯＰｃに代表される高感度材料はフォ
トキャリアーの絶対数が多く、ホールを注入した後のエ
レクトロンが電荷発生層、下引層（以下ＵＣＬと略す）
などに残存し易く、一種のメモリーとなる欠点があっ
た。

【００１２】原理的には電荷発生層、またはＵＣＬ中に
残されたエレクトロンが何らかの理由でトラップされ次
に露光された際に発生したエレクトロンの支持体への抜
けを妨げているものと思われる。

【００１３】実際に電子写真感光体として用いた場合表
現する現象としては、連続プリント時の明部電位の上昇
として現れる。例えば、現在プリンターでよく採用され
ている暗部電位部分を非現像部とし明部電位部分を現像
部分とする現像プロセス（いわゆる反転現像系）で使用
した場合、前プリント時に光が当たった所の感度が速く
なり次プリント時に全面黒画像を取ると、前プリント部
分が白く浮き出る、いわゆるゴースト現像が顕著に現れ
てしまう。ＰＰＣでよく用いられる、正現像系では（暗
部電位を現像する方法）現象が逆になり前プリント部分
が黒く浮き出てしまう。

【００１４】この現象は特に電荷発生層の接着層として
ＵＣＬなどを使用した感光体に著しく、低温低湿下など
の環境下では電荷発生層及び下引層のエレクトロンに対
する体積抵抗が上がるためエレクトロンがいっそう充満
しやすく更にゴースト現象が出やすいという欠点があっ
た。

【００１５】この現象は特に接触帯電などに見られる暗
部電位を強制的に均一化してしまう帯電方法だと更に顕
著になる。

【００１６】接触帯電について以下に簡単に説明する。

【００１７】従来のコロナ帯電は電力的にみれば電子写
真感光体に向かう電流が層電流の５から３０％に過ぎず
帯電効率が非常に悪い上、副成生物としてオゾン及び窒
素酸化物があり、これらは人体に有害なのはもちろんの
こと、電子写真感光体にも表面劣化などを起こすもので
ある。

【００１８】この対策として帯電部材を直接電子写真感
光体に当接させ耐電させる方法が提案されている（特開
昭５７−１７８２６７号公報、特開昭５８−４０５６６
号公報など）。

【００１９】この帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳
させた電界をかけ、電子写真感光体に電圧を印加するの
が一般的になっている（特開昭６３−１４９６６８号公
報）。

【００２０】しかし、この方法の場合交流のピーク電圧
のため電子写真感光体にピンホールが開きやすく、ま
た、高周波のため電子写真感光体がハウリングを起こし
やすい。更に、交流電流がプラスされるため、電子写真
感光体表面の劣化が著しくトナーの融着及び表面の異常
削れが併発しやすいという問題がある。

【００２１】これらの問題を考慮して近年直流電圧のみ
で帯電する方法が検討されているが直流電圧のみとした
場合、電子写真感光体表面の電界分布が均一にならない
という欠点があった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た電子写真特性としての高感度を維持しつつゴースト現
象のない画像を供給できる電子写真感光体及び電子写真
装置を提供することにある。

【００２３】本発明の別の目的は、直流電圧のみで接触
帯電しても不均一帯電による画像欠陥のない電子写真感
光体及び電子写真装置を供給することにある。

【００２４】更に、本発明の別の目的は、レーザーによ
る露光を用いても干渉縞のない電子写真感光体及び電子
写真装置を供給することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、接
触帯電により直流電圧を電子写真感光体に印加する手段
を有する電子写真装置に用い、かつ導電性支持体上に電
荷発生層及び電荷輸送層を有する電子写真感光体におい
て、該電荷発生層の膜厚が０．２５μｍ以上であること
を特徴とする電子写真感光体である。

【００２６】また、本発明は、接触帯電により直流電圧
を電子写真感光体に印加する手段を有し、かつ導電性支
持体上の電荷発生層及び電荷輸送層を有する電子写真感
光体を有する電子写真装置において、該電荷発生層の膜
厚が０．２５μｍ以上であることを特徴とする電子写真
装置である。

【００２７】以下、本発明について詳しく説明する。

【００２８】電荷発生材料が高感度を有するということ
は本体の量子効率がよく発生キャリアーが多いというこ
とである。発生キャリアーが多い理由は現在研究が進ん
でいる段階で明らかになっていないが、酸素や不純物に
よる影響が大きいとされている。このように大量のキャ
リアーが生成した場合電荷輸送層に注入したホールと同
数のエレクトロンが速やかに支持体側に抜け出ないと、
電荷発生層などに残ったエレクトロンにより前述のゴー
スト現象が生じてしまう。

【００２９】このような画像欠陥を防止する方法を装置
上鋭意検討した結果、画像上にゴースト現象を出さない
ためには電荷発生層の膜厚をある一定以上の値にしてや
ることによって達成できることを見いだした。さらに詳
しく説明すると、前述の様に感光体内部にエレクトロン
がトラップされることがゴーストの原因である。

【００３０】従来ゴーストを取り除くには電荷発生層な
どのエレクトロンを除去すれば良いと考えられてきた。
実際、支持体サイドに逆バイアスをかければかなり緩和
されることも本発明者の実験から明らかである。しかる
に、これらの方法は装置的に巨大となり、実用的ではな
い。それゆえ本発明者らは逆に電荷発生層中のトラップ
を逆に増やし数回の露光で生じるエレクトロンを均一に
トラップさせればゴースト現象は起きないと考え本発明
に至った。

【００３１】なぜ一定膜厚を越えたところからその効果
が出るかは定かではないが、推測するに電荷発生層にあ
るレベルの電界がかからなければうまくトラップに落ち
ないと推測される。そのためには電荷発生層中のトラッ
プを増やすのもさることながら、全体膜厚を上げる必要
があるものと思われる。さらにこのような感光体を用い
ると直流電圧のみの接触帯電でも不均一帯電による画像
欠陥がないことが判明した。

【００３２】すなわち接触帯電方法は、電子写真感光体
と帯電部材間の接触部近傍の微小空間においてパッシェ
ン則に則った空隙破壊すなわち放電によって帯電する。
したがって、電子写真感光体及び帯電部材の比誘電率、
静電容量、体積抵抗などの因子によって表面の電圧が決
まってしまうため、電子写真感光体を均一に帯電させる
にはそれらの条件を表面全てにおいて均一にしなくては
ならず困難である。本発明では電荷発生層の膜厚を０．
２５μｍ以上とすることにより、静電容量的に電子写真
感光体が接触帯電に対して問題のないレベルまで到達し
ているものと推測される。

【００３３】更に、予期せぬことに接触帯電を用いたプ
ロセスの方がコロナ帯電のプロセスより、本発明の電子
写真感光体の効果が著しく発揮されることが実験上判明
した。更に、本発明の電子写真感光体をＬＢＰに用いた
場合、電荷発生層の光り吸収性が良いため干渉縞が発生
し難いことも判明した。

【００３４】次に本発明に用いる感光体の構成について
説明する。

【００３５】導電性支持体としては導電性を有するもの
であれば良くアルミニウム、ステンレスなどの金属、あ
るいは導電層を設けた金属、プラスチック、紙などが挙
げられ、形状としては円筒状またはフィルム状などが挙
げられる。

【００３６】ＬＢＰなど画像入力がレーザー光の場合は
散乱による干渉縞防止、または支持体の傷を被覆するこ
とを目的とした導電層を設けても良い。これはカーボン
ブラック、金属粒子などの導電性粉体をバインダー樹脂
中に分散して形成することができる。導電層の膜厚は５
〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍが適当である。

【００３７】その上に接着機能を有する中間層を設け
る。中間層の材料としてはポリアミド、ポリビニルアル
コール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、カ
ゼイン、ポリウレタン、ポリエーテルウレタンなどが挙
げられる。これらは適当な溶剤に溶解して塗布される。
中間層の膜厚は０．１〜５μｍ、好ましくは０．３〜１
μｍが適当である。

【００３８】中間層の上にフタロシアニン顔料、アゾ顔
料、アントアントロン顔料などの電荷発生材料を溶剤に
溶解したバインダー樹脂中に分散した塗工液を塗工し乾
燥して電荷発生層を形成する。

【００３９】ここで用いるバインダー樹脂としては例え
ばポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリビニルカ
ルバゾール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポ
リサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、塩化ビニリデ
ン・アクリロニトリロコポリマー樹脂、ポリビニルベン
ザール樹脂などが主として用いられる。バインダー樹脂
と顔料の比率は１／１〜１０／１が望ましく、より好ま
しくは１．５／１〜３／１がより好ましい。１／１より
下回ると本発明の効果が出ずらい。

【００４０】電荷輸送層は主として電荷輸送材料とバイ
ンダー樹脂とを溶剤中に溶解させた塗料を塗工、乾燥し
て形成する。用いられる電荷輸送材料としては各種のト
リアリールアミン系化合物、ヒドラゾン系化合物、スチ
ルベン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系
化合物、トリアリルメタン系化合物、チアゾール系化合
物などが挙げられる。バインダー樹脂としては電荷発生
層に用いたものと同様の樹脂を用いることができる。

【００４１】これらの感光層の塗布方法としてはディッ
ピング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーテ
ィング法、ビードコーティング法、ブレードコーティン
グ法、ビームコーティング法などを用いることができ
る。

【００４２】図１に接触帯電方式の電子写真装置の一例
を示した。本例は転写式複写機もしくはプリンタであ
る。

【００４３】１は本発明の対象となっている電子写真感
光体でドラム型のものである。この電子写真感光体１は
矢印Ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）
をもって回転駆動される。

【００４４】２は帯電手段としての接触帯電部材である
帯電ローラである。この帯電ローラ２は該帯電ローラに
圧設した感光体１の回転に従動して回転し、バイアス電
源２ＡからＡＣ電圧を重畳されたＤＣ電圧が印加され
る。この帯電ローラ２により感光体１の周面が所定の極
性・電位にかつ一様に接触帯電方式で帯電処理される。

【００４５】その感光体１の帯電処理面に不図示の露光
手段（原稿像の結像露光手段、レーザービームスキャナ
など）により目的画像情報の露光３がなされて感光体１
面に目的画像情報に対応した静電潜像が形成されてい
く。

【００４６】その形成静電潜像は現像器４の荷電粒子
（トナー）５で正規現像または反転現像により可転写粒
子像（トナー像）５ａとして顕画化される。

【００４７】次いでそのトナー像は感光体１と該感光体
に圧設している転写手段としての転写ローラ７とのニッ
プ部（転写部）に給紙カセット９から給紙ローラ１０お
よびレジストローラ１１により所定のタイミングで一枚
づつ給送された用紙６に転写５ｂされる。転写ローラ７
にはバイアス電源７Ａからトナー５の保有電荷とは逆極
性のバイアス電圧が印加されている。

【００４８】トナー像転写を受けた用紙６は感光体１面
から分離されて不図示の定着手段へ搬送されてトナー像
の定着処理を受ける。

【００４９】トナー像転写後の感光体１面はクリーナー
（クリーニング装置）８により転写残りトナーなどの付
着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて繰返して作像に
供される。

【００５０】

【実施例】以下、実施例に従って説明する。 （実施例１）３０φ及び２６０ｍｍのＡｌ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
支持体上にデイッピング法で塗布し、１４０℃、３０分
熱硬化して１５μｍの導電層を形成した。

【００５１】 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 バインダー樹脂：フェノール樹脂 ・・・１０部 レベリング剤：シリコンオイル ・・・０．００１部 溶剤：メタノール／メチルセロソルブ＝１／１ ・・・２０部 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ディッピング法で塗布して
０．５μｍの中間層を形成した。

【００５２】次に、電荷発生材料としてＣｕＫαのＸ線
回折スペクトルにおける回折角２θ±０．２°が９．０
°、１４．２°、２３．９°、２７．１°に強いピーク
を有するＴｉＯＰｃ４部とポリビニルブチラール（商品
名エスレックＢＭ−２積水化学製）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
層上にディッピング法で塗布し、０．２５μｍの電荷発
生層を形成した。

【００５３】次に、下記構造式のアミン化合物７部、

【００５４】

【化１】

【００５５】下記構造式のアミン化合物３部及び

【００５６】

【化２】

【００５７】ビスフェノールＺポリカーボネート樹脂
（粘度平均分子量２２０００）１０部を、モノクロルベ
ンゼン５０部及びジクロルメタン１０部に溶解した。こ
の塗料を前述の電荷発生層の上にディッピング法で塗布
し、１１０℃で１時間乾燥し２５μｍの電荷輸送層を形
成した。

【００５８】この感光体を用いて画像評価を行なった。

【００５９】次に評価に用いた装置について説明する。
装置はヒューレットパッカード製ＬＢＰ「レーザージェ
ットIII Ｓｉ」を改造して使用した。改造は帯電ローラ
ーに印加する電源を外部電源とし、直流電圧のみ印加で
きる様にした。耐久は温度１８℃、２０％ＲＨで行っ
た。耐久枚数は１０００枚とし１分間３枚プリントの間
欠モードで行った。

【００６０】画像評価方法は以下の様にした。耐久パタ
ーンは５ｍｍ角の大きさにいっぱいに入る「Ｅ」文字を
縦、横方向に１０ｍｍ間隔で印字した。画像サンプルは
全面黒と、１ドット１スペースのドット密度の画像を用
い、機械の現像ヴォリューム、Ｆ５（中心値）とＦ９
（濃度薄い）で各々サンプリングした。

【００６１】評価基準はゴーストが見えないものをラン
ク５とし、１ドット１スペースＦ９で見えるものをラン
ク４、１ドット１スペースＦ５で見えるものをランク
３、全面黒Ｆ９で見えるものをランク２、全面黒Ｆ５で
見えるものをランク１とした。

【００６２】初期と１０００枚終了時のゴーストの結果
を表１に示す。

【００６３】更に、１ドット１スペースＦ９で干渉縞が
見えるものは×、見えないものは○とした。

【００６４】初期、及び耐久中に帯電不均一によるスジ
上の画像欠陥はドラム１周のなかに５個以上見えるもの
は×、１から４個は△、１個も見えないものは○とし
た。

【００６５】（実施例２）支持体上に導電層を塗布しな
かった以外は実施例１と同様にして感光体を作成し、評
価した。結果を表２に示す。

【００６６】（実施例３〜７）ＴｉＯＰｃの重量部を
０．８、１、３、５、８部とした以外は実施例２と同様
に感光体を作成、評価した。結果を表１に示す。

【００６７】（実施例８〜１０）電荷発生層の膜厚を
０．４，０．５，０．６μｍとした以外は実施例２と同
様に感光体を作成、評価した。結果を表１に示す。

【００６８】

【００６９】（比較例１、２）電荷発生層の膜厚を０．
２，０．１μｍとした以外は実施例２と同様に感光体を
作成、評価した。結果を表２に示す。

【００７０】（比較例３）実施例１、２及び比較例１、
２の感光体を直流電圧に交流電圧（ピーク電圧１．６ｋ
Ｖ，周波数４５０Ｈｚ）を重畳させてゴースト画像を取
った。結果を表３に示す。

【００７１】

【００７２】

【００７３】（実施例１１）ＴｉＯＰｃの代わりに下記
構造式のアゾ顔料を用いた以外は実施例１と同様に感光
体を作成し、評価機のレーザーを発光波長６００ｎｍ台
の短波長レーザーとした以外は実施例１と同様に評価し
た。結果を表４に示す。

【００７４】

【化３】

【００７５】（実施例１２、１３）電荷発生層の膜厚を
０．３，０．４μｍとした以外は実施例１１と同様に感
光体を作成、評価した。結果を表４に示す。

【００７６】（比較例４、５）電荷発生層の膜厚を０．
２，０．１μｍとした以外は実施例１１と同様に感光体
を作成、評価した。結果を表４に示す。

【００７７】

【００７８】

【発明の効果】以上実施例で述べたように電子写真感光
体の電荷発生層の膜厚を０．２５μｍ以上にすることに
より直流電圧のみの接触帯電でも帯電不均一が起こら
ず、かつ、直流電圧のみの接触帯電と組み合わせること
によってゴースト現象を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真装置の一例の概略構成図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 至 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 (72)発明者 平野 秀敏 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 (72)発明者 木村 まゆみ 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接触帯電により直流電圧を電子写真感光
   体に印加する手段を有する電子写真装置に用い、かつ導
   電性支持体上に電荷発生層及び電荷輸送層を有する電子
   写真感光体において、該電荷発生層の膜厚が０．２５μ
   ｍ以上であることを特徴とする電子写真感光体。
2. 【請求項２】 前記電荷発生層を構成する全物質に対す
   る電荷発生材料の比率が５０重量％以上である請求項１
   記載の電子写真感光体。
3. 【請求項３】 接触帯電により直流電圧を電子写真感光
   体に印加する手段を有し、かつ導電性支持体上に電荷発
   生層及び電荷輸送層を有する電子写真感光体を有する電
   子写真装置において、該電荷発生層の膜厚が０．２５μ
   ｍ以上であることを特徴とする電子写真装置。
4. 【請求項４】 前記電荷発生層を構成する全物質に対す
   る電荷発生材料の比率が５０重量％以上である請求項３
   記載の電子写真装置。