JPH11184134A - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 滑り性に優れ、摺擦による表面の摩耗や傷の
発生などに対して耐久性を有し、繰り返し電子写真プロ
セスにおいて発生するコロナ生成物付着による表面抵抗
の低下がなく、高湿下においても高品位の画質を保つこ
とのできる電子写真用感光体、及び該電子写真感光体を
有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供す
る。 【解決手段】 導電性支持体上に感光層及び保護層をこ
の順に有する電子写真感光体において、該保護層が光硬
化型アクリルモノマー及びオリゴマーが重合することに
より形成される樹脂を含有し、かつアクリル系樹脂微粒
子を含有する電子写真感光体、及び該電子写真感光体を
有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面保護層を有す
る電子写真感光体、及び該電子写真感光体を有するプロ
セスカートリッジ及び電子写真装置に関する。

【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、電気特性及び光学特性
を備えていることが要求されるが、更に、繰り返し使用
される感光体にあたっては、感光層の表面層、即ち支持
体より最も離れている層には、帯電、露光、現像、転写
及びクリーニングなどの電気的、機械的外力が直接加え
られるために、それらに対する耐久性が要求される。具
体的には、摺擦による表面の摩耗や傷の発生、また帯電
時に発生するオゾンによる表面の劣化などに対する耐久
性が要求されている。一方、トナーの現像及びクリーニ
ングの繰り返しによる表面層へのトナー付着という問題
もあり、これに対しては表面層のクリーニング性を向上
することが求められている。

【０００３】上記のような表面層に要求される特性を満
たすために、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。例えば、特開昭５７−３０８４６号
公報に提案されているように、導電性粉末として金属酸
化物を添加して抵抗を制御した保護層が提案されてい
る。電子写真感光体用の保護層に金属酸化物を分散する
のは、保護層自体の電気抵抗を制御し、電子写真プロセ
スの繰り返しにおける感光体内での残留電位の増加を防
止するのがその主な目的であり、他方、電子写真感光体
用の保護層の適切な抵抗値は１０¹⁰〜１０¹⁵Ω・ｃｍで
あることが示されている。しかしながら、前記の範囲の
抵抗値においては、保護層の電気抵抗はイオン電導によ
って影響を受け易く、そのため環境の変化によって電気
抵抗が大きく変化する傾向にある。

【０００４】更に、特に高湿下において、繰り返し帯電
により発生するオゾンや窒素酸化物などのコロナ生成物
が表面に付着することにより感光体の表面抵抗の低下を
引き起こし、画像流れが発生するなどの問題が生じてい
る。また、高寿命化に向けて結着樹脂そのものの離型
性、また摺擦による摩耗や傷に対する耐久性も十分では
なく、未だ保護層として満足できる電子写真特性を示す
ものが得られていないのが現状であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述の要求に
答える電子写真感光体を提供しようとするものである。
即ち、本発明の目的は、滑り性に優れ、摺擦による表面
の摩耗や傷の発生などに対して耐久性を有する電子写真
感光体を提供することである。また、本発明の目的は、
繰り返し電子写真プロセスにおいて発生するコロナ生成
物付着による表面抵抗の低下がなく、高湿下においても
高品位の画質を保つことのできる電子写真用感光体を提
供することにある。

【０００６】また、本発明の目的は、上記電子写真感光
体を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、導電性
支持体上に感光層及び保護層をこの順に有する電子写真
感光体において、該保護層が光硬化型アクリルモノマー
及びオリゴマーが重合することにより形成される樹脂を
含有し、かつアクリル系樹脂微粒子を含有することを特
徴とする電子写真感光体である。

【０００８】また、本発明、上記電子写真感光体を有す
ることを特徴とするプロセスカートリッジ及び電子写真
装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を詳細に説明
する。

【００１０】本発明の電子写真感光体は、電導性支持体
上に感光層と保護層を有する電子写真用感光体である。

【００１１】以下保護層について説明する。

【００１２】前述のように導電性金属酸化物微粒子を結
着樹脂中に分散して光硬化させた膜を電子写真感光体の
保護層に用いる場合の問題点は、膜の硬化性及び繰り返
し帯電時に発生するコロナ生成物付着による表面抵抗の
低下である。本発明者らは、数々の検討の結果、上記問
題点を解決する手段として導電性金属酸化物微粒子が分
散された硬化型アクリルモノマー及びオリゴマーを含有
する結着樹脂中に、アクリル系樹脂微粒子を添加するこ
とが、耐久性に優れ、高湿下においてもコロナ生成物付
着による表面抵抗の低下に起因する画像流れを防止する
のに有効であることを見い出した。

【００１３】本発明で用いる導電性金属酸化物として
は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモ
ン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした
酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及び
酸化ジルコニウムなどの微粒子の中から１種または２種
以上を混合して用いることができる。

【００１４】これら導電性金属酸化物微粒子と結着樹脂
とは、表面保護層としての抵抗を決定する因子であるの
でその量比は慎重に決められる。本発明の保護層中の導
電性金属酸化物微粒子の割合は直接的に保護層の抵抗を
決定する要因のひとつであり、保護層の抵抗は１０¹⁰〜
１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲であることが好ましく、従って量
比はこの抵抗の範囲で決められるものである。

【００１５】本発明において光硬化型アクリルモノマー
及びオリゴマーを効率よく均一に光硬化させるために、
光重合開始剤としてベンゾフェノン、チオキサントン、
アシルオキシムエステル及びジベンゾスロベンなどを用
いることが有効であり、更に適当な光開始助剤を添加す
ることも可能である。

【００１６】本発明で用いる保護層用の結着樹脂として
光硬化型アクリルモノマー及びオリゴマーを単体で用い
てもよく、また更に光硬化型アクリルモノマー及びオリ
ゴマーと共重合を起こす硬化性モノマー及びオリゴマー
を混合することも可能である。

【００１７】本発明に用いる保護層において導電性金属
酸化物微粒子の分散性の向上、平滑性の向上を目的とし
て種々の添加剤を加えることができる。特に、分散性の
向上に関しては、導電性金属酸化物微粒子の表面処理を
行うことが非常に有効である。表面処理剤としては特に
含フッ素シランカップリング剤、フッ素変性シリコーン
オイル、フッ素系界面活性剤及びフッ素系グラフトポリ
マーが好ましい。

【００１８】本発明に用いる保護層において平滑性の向
上を目的としてフッ素原子含有樹脂微粒子を加えること
ができる。フッ素原子含有樹脂としては四フッ化エチレ
ン樹脂、三フッ化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレン
プロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン
樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合
体の中から１種あるいは２種以上を適宜選択するのが好
ましいが、特に四フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリ
デン樹脂が好ましい。保護層中のフッ素原子含有樹脂微
粒子の割合は好ましくは５〜７０重量％、より好ましく
は１０重量％〜６０重量％の範囲である。樹脂の分子量
や微粒子の粒径は適宜選択することができ、特に制限さ
れるものではない。

【００１９】本発明に用いるアクリル系樹脂微粒子とし
ては、その組成がポリメチルメタクリレートあるいは他
の樹脂、例えばスチレンとの共重合体からなるものなど
が有効であり、樹脂自体が架橋されたものでもさしつか
えない。保護層中のアクリル系樹脂微粒子の割合は好ま
しくは０．５〜７０重量％の範囲であり、樹脂の分子量
や粒径は適宜選択することができる。また、先に述べた
フッ素原子含有樹脂微粒子と同時に添加することも可能
であるが、その混合比は適宜選択できる。

【００２０】本発明においては、前記保護層中に、耐候
性を向上させる目的で、酸化防止剤などの添加物を加え
てもよい。

【００２１】このようにして保護層は、好ましくは前記
結着樹脂中に導電性金属酸化物微粒子及びアクリル系樹
脂微粒子を分散した溶液を塗布し、硬化して形成され
る。

【００２２】本発明の保護層の膜厚は好ましくは０．２
〜７μｍの範囲であり、より好ましくは０．５〜５μｍ
の範囲である。

【００２３】感光層と保護層の間に平滑性及び耐候性を
向上させる目的で中間層を用いてもよいが、その結着樹
脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、メラミン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチ
ラール樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン
−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリル共重合体、
ポリアクリル酸及びそのエステル、ポリメタクリル酸及
びそのエステル、セルロース、カゼイン及びゼラチンな
どが挙げられる。また、中間層の膜厚は好ましくは０．
０１〜１０μｍであり、より好ましくは０．１〜３μｍ
である。また、中間層にはこの他の酸化防止剤、導電性
材料、紫外線吸収剤や界面活性剤が含有されてもよい。

【００２４】次に、感光層について説明する。本発明の
電子写真感光体の感光層の構成は電荷発生物質と電荷輸
送物質双方を含有する単層型、あるいは電荷発生物質を
含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送
層を導電性支持体上に積層した積層型のいずれかであ
る。

【００２５】積層型の感光層の構成としては、導電性支
持体上に電荷発生層、電荷輸送層をこの順に積層したも
のと、逆に電荷輸送層、電荷発生層の順に積層したもの
がある。

【００２６】本発明で用いる導電性支持体は導電性を有
するものの中から選択され、例えばアルミニウム、銅、
クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレスなどの金属をド
ラムまたはシート上に成形したもの、アルミニウムや銅
などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートした
もの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化スズなど
をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を
単独またはバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設け
た金属、プラスチックフィルム及び紙などが挙げられ
る。

【００２７】積層型感光体の電荷輸送層は、主鎖または
側鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレン及びフェナ
ントレンなどの構造を有する多環芳香族化合物、インド
ール、カルバゾール、オキサジアゾール及びピラゾリン
などの含窒素環化合物、ヒドラゾン化合物、及びスチリ
ル化合物などの電荷輸送物質を成膜性を有する樹脂に溶
解させた塗工液を用いて形成される。成膜性を有する樹
脂としてはポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチ
レン及びポリメタクリル酸エステルなどが挙げられる。
電荷輸送層の厚さは好ましくは５〜４０μｍ、より好ま
しくは１０〜３０μｍである。

【００２８】積層型感光体の電荷発生層はスーダンレッ
ド及びダイアンブルーなどのアゾ顔料、ペレンキノン及
びアントアントロンなどのキノン顔料、キノシアニン顔
料、ペリレン顔料、インジゴ及びチオインジゴなどのイ
ンジゴ顔料、フタロシアニン顔料などの電荷発生物質を
ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニ
ル、及びアクリル樹脂などの結着樹脂中に分散させて、
この分散液を塗工するか、前記顔料を真空蒸着すること
によって形成する。このような電荷発生層の膜厚は好ま
しくは５μｍ以下、より好ましくは０．０５〜３μｍで
ある。

【００２９】本発明においては、導電層と感光層の中間
にバリアー機能と接着機能をもつ下引層を設けることも
できる。下引層は、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、
アルコール可溶アミド、ポリウレタン及びゼラチンなど
によって形成できる。下引層の膜厚は好ましくは０．１
〜３μｍである。

【００３０】以上で示したように、本発明の電子写真感
光体は、感光層上に光硬化型アクリルモノマー及びオリ
ゴマー、光重合開始剤、導電性金属酸化物微粒子、及び
アクリル系樹脂微粒子を含有した塗工液を塗布し、光硬
化して保護層を形成した電子写真用感光体である。

【００３１】これにより、耐久性に優れ、高湿下におい
ても帯電時のコロナ生成物付着による表面抵抗の低下が
抑制された保護層の形成が可能となり、結果的に傷によ
る画像欠陥や高湿下の画像流れのない高品質な電子写真
感光体の提供が可能となった。

【００３２】図１に本発明の電子写真感光体を有するプ
ロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成を
示す。

【００３３】図において、１はドラム状の本発明の電子
写真感光体であり、軸２を中心に矢印方向に所定の周速
度で回転駆動される。感光体１は、回転過程において、
一次帯電手段３によりその周面に正または負の所定電位
の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービ
ーム走査露光などの像露光手段（不図示）からの画像露
光光４を受ける。こうして感光体１の周面に静電潜像が
順次形成されていく。

【００３４】形成された静電潜像は、次いで現像手段５
によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不
図示の給紙部から感光体１と転写手段６との間に感光体
１の回転と同期取り出されて給紙された転写材７に、転
写手段６により順次転写されていく。

【００３５】像転写を受けた転写材７は、感光体面から
分離されて像定着手段８へ導入されて像定着を受けるこ
とにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウ
トされる。

【００３６】像転写後の感光体１の表面は、クリーニン
グ手段９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面
化され、更に前露光手段（不図示）からの前露光光１０
により除電処理された後、繰り返し画像形成に使用され
る。なお、一次帯電手段３が帯電ローラーなどを用いた
接触帯電手段である場合は、前露光は必ずしも必要では
ない。

【００３７】本発明においては、上述の電子写真感光体
１、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手段
９などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカート
リッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカー
トリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電
子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。例
えば、一次帯電手段３、現像手段５及びクリーニング手
段９の少なくとも１つを感光体１と共に一体に支持して
カートリッジ化して、装置本体のレール１２などの案内
手段を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッ
ジ１１とすることができる。

【００３８】また、画像露光光４は、電子写真装置が複
写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や
透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化
し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、
ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動な
どにより照射される光である。

【００３９】本発明の電子写真感光体は電子写真複写機
に利用するのみならず、レーザービームプリンター、Ｃ
ＲＴプリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター及
びレーザー製版など電子写真応用分野にも広く用いるこ
とができる。

【００４０】

【実施例】次に、具体例実施例を挙げて本発明を更に詳
しく説明する。実施例中、「部」は重量部を示す。 （実施例１）アルミニウムシリンダー上に、アルコール
可溶性ポリアミド樹脂（アラミンＣＭ−８０００、東レ
（株）社製）１０部及びメトキシメチル化６ナイロン樹
脂（トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国化学（株）製）３０部
をメタノール１５０部及びブタノール１５０部の混合溶
媒中に溶解した調合液を浸漬コーティング法で塗布し、
９０℃で１０分間乾燥させ、膜厚１μｍの下引層を形成
した。

【００４１】次に、下記構造式に示される

【００４２】

【化１】 ジスアゾ顔料４部、ブチラール樹脂（エスレックＢＬ−
Ｓ、積水化学（株）製）２部及びシクロヘキサノン１０
０部をサンドミル装置にて４８時間分散した後、テトラ
ヒドロフラン１００部を加えて電荷発生層用の分散液を
調合した。この分散液を前記下引層上に浸漬コーティン
グ法で塗布し、８０℃で１５分間乾燥させて、膜厚０．
１５μｍの電荷発生層を形成した。

【００４３】次に、下記構造式

【００４４】

【化２】 のスチリル化合物１０部及びポリカーボネート樹脂（ユ
ーピロンＺ−２００、三菱ガス化学（株）製）１０部を
ジクロロメタン２０部及びモノクロルベンゼン６０部の
混合溶媒中に溶解し、この溶液を前記の電荷発生層上に
浸漬コーティング法で塗布し、１２０℃で６０分間乾燥
させて、膜厚１８μｍの電荷輸送層を形成した。

【００４５】次に、保護層用の調合液を下記の手順によ
り作製した。

【００４６】平均粒径０．０２μｍのアンチモン含有酸
化スズ（Ｔ−１、三菱マテリアル（株）製）１００部、
（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシ
ラン（信越化学（株）製）３０部及び９５％エタノール
−５％水溶液３００部をミリング処理した後、溶液を濾
過し、エタノール洗浄した後、乾燥し、１２０℃で１時
間の加熱処理により酸化スズ微粒子の表面処理を行っ
た。この表面処理済の酸化スズ微粒子に下記構造式で示
される結着樹脂１００部

【００４７】

【化３】 下記構造式で示される光重合開始剤３０部

【００４８】

【化４】 及びエタノール３００部を混合してサンドミル装置で９
６時間分散し、この分散液に四フッ化エチレン樹脂微粒
子（ルブロンＬ−２、ダイキン工業（株）製、一次粒径
０．２５μｍ）１００部、及びアクリル系樹脂微粒子
（ＭＰ−３００Ｆ、綜研化学（株）製、一次粒径０．０
５μｍ）２０部を混合し、更にサンドミル装置にて４時
間分散し保護層用の調合液を作製した。

【００４９】この調合液を用いて前記電荷輸送層上に浸
漬コーティング法で塗布し、メタルハライドランプによ
り５００ｍＷ／ｃｍ² の光強度で３０秒間紫外線照射し
て、膜厚３μｍの保護層を形成させて、感光体を得た。

【００５０】このようにして作製した電子写真感光体を
帯電−露光−現像−転写−クリーニングのプロセスを
１．５秒サイクルで繰り返す複写機に取り付け、２０℃
／５０％ＲＨの常温／常湿下で電子写真特性の評価を行
い、１０℃／１５％ＲＨの低温／低湿下での画像評価、
及び３５℃／８５ＲＨ％の高温／高湿下での画像評価を
行った。更に、常温／常湿下で繰り返し画像出し耐久試
験を７万回行った。その結果、比較例１に示す保護層な
しの感光体または比較例２及び３に示すアクリル系樹脂
微粒子を添加しなかった感光体と比較して、感度及び残
留電位は同等であり、画像流れの発生も見られなかっ
た。しかも、７万回の繰り返し画像出し耐久においても
安定した画像を保つことができた。その結果を表１に示
す。暗部電位はコロナ放電電圧−５ｋＶで放電したとき
の感光体の表面電位であり、その値が大きいほど帯電能
が良いことを示す。また、感度は表面電位が−７００Ｖ
から−２００Ｖに減衰するのに必要な露光量で示す。

【００５１】（実施例２）実施例１において光重合開始
剤の量を６０部にした以外は、実施例１と全く同様にし
て電子写真感光体を作製し評価を行った。

【００５２】（実施例３）実施例１においてアクリル系
樹脂微粒子の量を１０部にした以外は、実施例１と全く
同様にして電子写真感光体を作製し評価を行った。

【００５３】（実施例４）実施例１においてアクリル系
樹脂微粒子の量を５０部にした以外は、実施例１と全く
同様にして電子写真感光体を作製し評価を行った。

【００５４】（比較例１）実施例１において保護層をな
しとした以外は、実施例１と全く同様にして電子写真感
光体を作製し評価を行った。その結果表１に示すように
初期の電子写真特性は良好であったが、耐久を行ったと
ころ７５００枚ごろから良好な画像が得られなくなっ
た。

【００５５】（比較例２）実施例１においてアクリル系
樹脂微粒子を添加しない以外は、実施例１と全く同様に
して電子写真感光体を作製し評価を行った。その結果、
表１に示すように初期の電子写真特性は良好であった
が、耐久を行ったところ３万枚ごろから良好な画像が得
られなくなった。また、高温／高湿下において画像流れ
が生じた。

【００５６】（比較例３）実施例２においてアクリル系
樹脂微粒子を添加しない以外は、実施例２と全く同様に
して電子写真感光体を作製し評価を行った。その結果、
表１に示すように初期の電子写真特性は良好であった
が、耐久を行ったところ２．５万枚ごろから良好な画像
が得られなくなった。また、高温／高湿下において画像
流れが生じた。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、保護層中にアク
リル系樹脂微粒子を添加することにより、耐久性が向上
し、また高温／高湿下においても画像流れの生じないた
め、環境安定性に優れ、繰り返し使用後にも高品位な画
像が得られる電子写真感光体、及び該電子写真感光体を
有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置が可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真感光体を有するプロセスカー
トリッジを有する電子写真装置の概略構成の例を示す図
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に感光層及び保護層をこ
   の順に有する電子写真感光体において、該保護層が光硬
   化型アクリルモノマー及びオリゴマーが重合することに
   より形成される樹脂を含有し、かつアクリル系樹脂微粒
   子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】 前記保護層が導電性金属酸化物微粒子を
   含有する請求項１記載の電子写真感光体。
3. 【請求項３】 前記保護層がフッ素原子含有樹脂微粒子
   を含有する請求項１または２記載の電子写真感光体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の電子
   写真感光体、及び帯電手段、現像手段及びクリーニング
   手段からなる群より選ばれた少なくともひとつの手段を
   一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であること
   を特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかに記載の電子
   写真感光体、帯電手段、像露光手段、現像手段及び転写
   手段を有することを特徴とする電子写真装置。