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電子写真感光体および電子写真画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 電子写真感光体および電子写真画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−202534
公開日 平成11年(1999)7月30日
出願番号 特願平10−3520
出願日 平成10年(1998)1月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】山下 穣平
発明者 ▲高▼谷 格 / 佐藤 祐弘 / 川原 正隆 / 平岡 敬子
要約 目的


構成
支持体上に感光層を有する電子写真感光体において最外表面層がコロイダル及びシロキサン樹脂を含有している表面保護層であり、かつ該保護層の残存シラノール基及び加水分解性基の全てあるいは一部と次式A−(CH2 n −Si−Q3(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示される芳香族シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする電子写真感光体およびこれを用いた電子写真画像形成装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 支持体上に感光層を有する電子写真感光体において最外表面層がコロイダルシリカおよびシロキサン樹脂を含有している表面保護層であり、かつ該表面保護層の残存シラノール基及び加水分解性基の全て、あるいは一部を下記式(1)
A−(CH2 n −Si−Q3 (1)
(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示される芳香族系シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項2】 前記感光層が電荷発生層と電荷輸送層からなる請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項3】 前記表面保護層の水の接触角が95度以上である請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項4】 シリル化処理後の前記表面保護層の水の接触角が、トリル化処理前の表面保護層の水の接触角以上であるところの請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項5】 前記電子写真感光体において支持体上に形成された感光層の膜厚が12μm以下である請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項6】 前記表面保護層において、コロイダルシリカ存在下に縮合したポリシロキサンの構造が一般式(2)で表わされる縮合物RSiO3/2 (2)
(Rは炭素数1〜3のアルキル基、ビニル基、Cn 2n12 4 −基(n=1〜18)、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリロオキシプロピル基から単独もしくは複数選択される。)を含有していることを特徴とする請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項7】 前記表面保護層の体積抵抗が1×109 Ωcm以上、1×1015Ωcm以下であることを特徴とする請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項8】 前記表面保護層の鉛筆硬度が5H以上であることを特徴とする請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項9】 前記表面保護層の膜厚が0.2μm以上、3μm以下であることを特徴とする請求項第1項記載の電子写真感光体。
【請求項10】 露光により潜像を形成し、その冷静された潜像を現像して画像を得る画像形成装置において、感光体を帯電する手段、得られた潜像をトナーにより現像する手段を有し、かつ該感光体は支持体上に感光層を有する電子写真感光体であってコロイダルシリカ及びシロキサン樹脂を含有している表面保護層が最外層に形成されていて、かつ該表面保護層の残存シラノール基及び加水分解姿性基の全て、あるいは一部を下記式(1)
A−(CH2 n −Si−Q3 (1)
(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示される芳香族系シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項11】 入力信号で変調された光ビームを感光体上に照射するとともに走査することによって潜像を形成し、その形成された潜像を現像して画像を得る画像形成装置において、記録される画像の解像度および階調性により前記感光体への光ビームの露光量を制御する手段、感光体を帯電する手段及び得られた潜像をトナーにより現像する手段を有し、かつ該感光体は支持体上に光導電を有する電子写真感光体であってコロイダルシリカ及びシロキサン樹脂を含有している表面保護層が最外層に形成されていて、かつ該表面保護層の残存シラノール基及び加水分解性基の全て、あるいは一部を下記式(1)
A−(CH2 n −Si−Q3 (1)
(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示される芳香族系シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする請求項第10項記載の電子写真画像形成装置。
【請求項12】 前記、光ビームのスポット面積と感光層の膜厚の積が20000μm3 以下であることを特徴とする請求項第11項記載の電子写真画像形成装置。
【請求項13】 前記、露光量を制御する手段が露光時間変調を含むことを特徴とする請求項第11項記載の電子写真画像形成装置。
【請求項14】 前記、光ビームが半導体レーザにより得られることを特徴とする請求項第11項記載の電子写真画像形成装置。
【請求項15】 前記、光ビームがLEDアレイにより得られることを特徴とする請求項第11記載の電子写真画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用いた複写機、ブリンター、ファクシミリ、製版システム、などに広く用いることの出来る高い画像均一性と対摩耗性等の耐久性に優れた、且つ表面エネルギーの小さいことによる対汚染性、滑り性に優れた表面保護層を有する電子写真感光体および電子写真画像形成装置に関するものであり、更に詳しくは、半導体レーザーやLEDを用いたスポット光によるデジタル方式によって従来よりも高解像な画像、特に従来写真等が用いられるような高階調性でフルカラーの画像を安定に得ることが可能な電子写真感光体および電子写真画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真感光体には、適用される電子写真プロセスに応じた所要の感度、電気特性および、光学特性などを備えていることはもちろんであるが、特に繰り返し使用される感光体の表面には、コロナ帯電、ローラ帯電等の帯電プロセス、現像プロセス、転写プロセス、およびクリーニングプロセスなどにより電気的あるいは機械的な影響が直接に加えられるために、それらに対する耐久性が要求される。
【0003】具体的には、摺擦による感光体表面の摩耗や傷の発生や高湿下における帯電時に発生しやすい電気的な感光体表面の劣化などに対する耐久性が要求される。特にローラ帯電方式等の放電現像を用いた帯電方式においては高エネルギーのアーク放電に対する耐久性が要求される。
【0004】また、トナーによる現像とクリーニングの繰り返しなどに起因した、感光体表面へのトナーの付着という問題もあり、これに対しては感光体表面のクリーニング性の向上が求められている。
【0005】上記のような感光体表面に要求される様々な特性を満たすために感光層上に種々の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57−30843号公報には、導電性粒子として金属酸化物粒子を添加することによって抵抗を制御した保護層が提案されている。
【0006】また、保護層のみでなく電荷輸送層中に種々の物質を添加することで感光体表面の物性を改善することも検討されている。例えば、シリコーン樹脂の低表面エネルギーに注目した添加物としては下記のようなものが報告されている。
【0007】シリコーンオイル(特開昭61−132954)、ポリジメチルシロキサン、シリコーン樹脂粉体(特開平4−324454)、架橋シリコーン樹脂、ポリ(カーボネート−シリコン)ブロック共重合体、シリコーン変成ポリウレタン、シリコーン変成ポリエステル、熱硬化性シリコーン樹脂(特公平5−46940)、低表面エネルギーの代表的なポリマーとしてはフッ素系高分子があり、該フッ素系高分子として添加できるものとしては下記のものがある。
【0008】ポリテトラフルオロエチレン粉体フッ化カーボン粉末【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属酸化物等を含む表面保護層はかなりの硬度を有するものが得られるが表面エネルギーは大きくなりやすいためにクリーニング性等に問題がある。シリコーン系樹脂は一般に表面エネルギーが小さい点で優れているが他の樹脂に対して十分な相溶性を示さないため、添加系では凝集しやすく光散乱を生じたり、ブリードして表面に偏せきするために安定した特性を示さない等の問題があった。また、シリコーン系樹脂単独で用いた場合には硬度が不十分であり、光導電性層を侵さない溶剤系、例えばアルコール、水等を使用する場合にはシラノール基などの残存官能基により該シリコーン系樹脂の表面エネルギーは大きくなりやすくクリーニング性等に問題がある。
【0010】その他、低表面エネルギーのポリマーであるポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素系高分子は一般に溶媒に不溶であり、分散性も不良であることから、平滑な感光体表面を得ることが困難であり、屈折率も小さいことから光散乱が生じやすく、それによる潜像の劣化を生じる問題点があった。
【0011】また、ポリカーボネート、ポリアクリルエステル、ポリエステル、ポリテトラオロエチレン等の高分子化合物は一般に耐アーク放電性が十分でなく、放電により高分子主鎖が切断されることから容易に劣化してしまう問題点があった。
【0012】本発明の目的は前記の問題点に対して光散乱やブリードがなく、光学的に均一な状態の表面保護層であって低表面エネルギーと硬度や強度等の機械的特性、耐アーク放電性等の電気的耐久性を両立した高解像な電子写真感光体、前記電子写真感光体を用いた電子写真画像形成装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、支持体上に感光層を有する電子写真感光体において最外表面層がコロイダルシリカおよびシロキサン樹脂を含有している表面保護層であり、かつ該表面保護層の残存シラノール基及び加水分解性基の全て、あるいは一部を下記式(1)
A−(CH2 n −Si−Q3 (1)
(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示される芳香族系シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする電子写真感光体である。
【0014】本発明で述べるシロキサン樹脂はOH基、OR基等の加水分解性基をケイ素原子あたり3つ有するケイ素化合物の縮合により得られるシリコーン樹脂もしくは部分縮合したオリゴマーのことを意味する。
【0015】本発明の第2の発明は光を感光体上に照射することによって潜像を形成し、その形成された潜像を現像して画像を得る画像形成装置において、感光体を帯電する手段、得られた潜像をトナーにより現像する手段を有し、かつ該感光体は支持体上に感光層を有する電子写真感光体であってコロイダルシリカ及びシロキサン樹脂を含有している表面保護層を有し、該表面保護層の残存シラノール基及び加水分解性基の全て、あるいは一部を下記式(1)
A−(CH2 n −Si−Q3 (1)
(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示される芳香族系シランカップリング剤で処理されていることを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0017】本発明に用いられる表面保護層はコロイダルシリカ及びシロキサン樹脂を含有しているものであり、電子写真感光体表面保護層用組成物を電子写真感光体の表面に塗布、乾燥、硬化し、芳香族系シランカップリング剤を含有する溶液に浸漬、もしくはスプレー塗布や該処理剤の雰囲気下中にて暴露することにより形成される。本発明の電子写真感光体表面保護層用組成物は少なくとも下記の(a)〜(c)の3成分からなり、形成後に芳香族系シランカップリング剤で処理される。
【0018】(a)コロイダルシリカ、(b)R−Si(OR1 3 の部分縮合により作製されるシロキサン樹脂(Rは炭素数1〜3のアルキル基、ビニル基、Cn 2n+1C2 4 −基(n=1〜18)、γ−グリシドオキシプロピル基、γ−メタクリロオキシプロピル基から単独もしくは複数選択される;R1 は炭素数1〜3のアルキル基、水素原子から単独もしくは複数選択される)、(c)低級脂肪族アルコール、水より単独もしくは複数選択してなる溶剤。
【0019】本発明の電子写真感光体表面保護層用組成物は、コロイダルシリカは10〜70重量%、シロキサン樹脂は30〜90重量%、の範囲で構成され、コロイダルシリカとシロキサン樹脂は1〜50wt%低級アルコール−水混合溶液中に分散されているものが用いられる。固形分が50wt%をこえること組成物が劣化しやすく、ゲル化等のために良好に塗膜が形成されにくくなる。1wt%未満では形成される表面保護層の強度が十分でない問題がある。また、固形分におけるコロイダルシリカの割合は10〜70wt%であり、シロキサン樹脂の割合は30〜90wt%で用いられる。シロキサン樹脂の固形分に占める割合が30wt%未満では脆くなり良好な膜が形成されにくくクラック等がはいりやすくなり、コロイダルシリカの割合が10wt%未満では形成された表面保護層の硬度が十分でない問題がある。
【0020】本発明表面保護層に用いられるコロイダルシリカは市販の水分散系のものが用いられる(商品名“Ludox”、“Nalcoag”等)粒径は5nm〜150nmのものが用いられるが、好ましくは10nm〜30nmの粒径のものであり、分散安定性と光学特性から優れている。
【0021】本発明のコロイダルシリカにはNa2 O等のアルカリ金属酸化物の含有量2wt%以下のものが用いられる。分散溶剤としてはメタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノール、n−ブタノール等の低級脂肪族アルコールと水の混合溶剤系が用いられるが、その他のグリコール、アセトン等の水可溶性の溶剤を更に添加しても良い。
【0022】前記本発明の電子写真感光体表面保護層組成物は無機酸あるいは有機酸を用いることによりpH3.0〜6.0の酸性状態に調整される。強酸を用いると組成物の安定性等に好ましくない影響を与えやすいのでより好ましくは弱酸が用いられるpH4.0〜5.5の酸性状態に調整される。
【0023】電子写真感光体の感光層の上に塗布された本発明の組成物は乾燥後、熱硬化されることにより硬度、強度、低表面エネルギー、耐放電性が発現する。熱硬化は高温であるほど完全に進行するが、電子写真感光体特性に悪影響を与えない範囲で選ばれる。好ましくは80℃〜180℃で熱硬化されるが、より好ましくは100℃〜150℃で行われる。
【0024】熱硬化の時間としては長時間であるほど硬化は進むが、その処理温度において電子写真感光体特性に悪影響を与えない範囲で選ばれる。熱硬化の処理時間は一般的には10分〜12時間程度で行われる。
【0025】乾燥後、熱硬化してえられた表面保護層は少なくともコロイダルシリカとしてSiO2 で示される成分およびRSiO3/2 で示されるところのシロキサン樹脂を含有している。このときRは炭素数1〜3のアルキル基、ビニル基、Cn 2n12 4 −基(n=1〜18)、γ−グリシドオキシプロピル基、γ−メタクリロオキシプロピル基から単独もしくは複数のものが選択して用いられている。本発明の表面保護層は0.1μm〜4μmの膜厚で用いられる。0.1μm未満では表面硬度や強度が十分でないために耐久性に問題があり、好ましくない。4μmをこえると現像時に潜像によって形成されるコントラストポテンシャルが劣化してしまい好ましくない。より好ましくは0.2μm以上、3μm以下で用いられる。
【0026】本発明で用いられる芳香族系シランカップリング剤としては、下記式(1)
A−(CH2 n −Si−Q3 (1)
(Aは芳香族炭化水素環基、nは0以上の整数、Qは加水分解性基)で示されるが、加水分解性基Qは表面保護層のシラノール基などの残存反応性基と縮合反応するものであれば良く、具体的にはクロロシラン類、アルコキシシラン類、アミノシラン類、SiH含有物等であり、これらは原液、もしくは脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ピリジン、アルキルアミン類より単独もしくは複数選択してなる溶剤に溶解して用いられる。芳香族炭化水素環基Aとして好ましい具体例としては以下のような構造が挙げられる。
【0027】
【化1】

本発明の表面保護層はクリーニング性および耐汚染性を満足するために低表面エネルギーである必要がある。水の接触角で測定される低表面エネルギー性としては90度以上が求められる。90度未満では電子写真プロセスによる繰り返し使用によって表面に帯電生成物やトナー、紙からもたらされる脱落物が付着しやすくクリーニング不良や表面抵抗の低下による潜像の劣化(画像流れ)を生じやすい。より好ましくは95度以上の水の接触角を有する表面保護層が用いられる。しかしながら、シリコーン系樹脂の表面エネルギーはシラノール基などの残存反応性基により左右される。そこで本発明の表面保護層はシラノール基などの残存反応性基を疎水性の強い芳香族系シランカップリング剤ににより処理し、低表面エネルギーを維持できることを特徴としている。
【0028】さらに本発明の表面保護層の特徴としてはコロイダルシリカおよびシロキサン樹脂を含有していることにより通常の有機化合物に比較して極めて高い表面硬度が得られることがある。表面硬度はコロイダルシリカの含有量およびシロキサン樹脂の構造により諸物性とのバランスから適宜選択されるが、ガラス板上に形成した膜の鉛筆硬度として5H以上が好ましい。5H未満では電子写真プロセスに用いられているトナーや紙粉によって傷や削れが生じやすく好ましくない。
【0029】本発明の表面保護層の体積抵抗は1×109 Ωcm以上で、かつ1×1015Ωcm以下のものが用いられる。1×109 Ωcm未満では形成された潜像の電荷が拡散するために劣化してしまう問題が発生して好ましくない。1×1015Ωcmをこえると電子写真感光体として露光後、現像までに電荷が十分に移動できないために見かけ上感度が低減し、残留電位も高くなってしまう問題が発生する。
【0030】また、電気抵抗のみでなく残存しているシラノール基等の加水分解性基によっても残留電位が高くなってしまう問題があるためにできる限り残存しないようにすることが望ましい。そこで、芳香族系シランカップリング剤処理によって加水分解性基がSiOH基換算での割合が0.1重量%以下、より好ましくは0.01重量%以下で用いられる。
【0031】前記本発明の表面保護層においてはコロイダルシリカおよびシロキサン樹脂を必須の成分として含む樹脂組成物として用い、製造方法としてはUSP4027073やUSP3944702に記載されている方法が開示されている。
【0032】シリコーン系のハードコート樹脂は、加水分解性基を分子中に有する多官能性有機ケイ素化合物の加水分解縮合物からなる。官能性基数が多いほど強度が上がるため、生成した樹脂は硬くなる。その中でも、4官能性有機ケイ素の替わりにコロイダルシリカを使用し3官能性有機ケイ素を用いたものでは、コロイダルシリカの粒径、その添加量、3官能性有機ケイ素の加水分解縮合を調節することにより、硬度が高く且つ製膜性に優れた樹脂が得られる。好適なコロイダルシリカとしては、平均粒径が5nm〜150nmであり、これを前述の範囲で水を含む低級アルコール中に分散させ、加水分解性基を有する3官能性の有機ケイ素化合物を酸或いはアルカリ存在下で加水分解することで製造される。反応終了後にさらに、必要に応じて低級アルコール、硬化触媒、レベリング剤等を加える。これをプラスチック基板上に、デイップ、スプレー、バーコート、スピンコート等によりコートされる。溶媒を除去した後、一般的には80〜150度の範囲で加熱硬化させることにより被膜が形成される。硬化温度はコート基材プラスチックの熱変形温度以下の温度で行うのが好ましい。このようにして形成されたシロキサン樹脂は、鉛筆硬度で5H以上の硬度を発現できる。
【0033】ハードコートレジンは適用基板材料に応じて、基材表面との密着性を向上させる目的で、基材表面を例えばシランカップリング剤といわれるシラン化合物で表面処理したり、或いは化学的方法、物理的方法で表面を変成させて密着性を向上させることは通常行われていることであるが、本発明においては芳香族系シランカップリング剤は残存官能基を修飾し、疎水性の表面を得ることを第一の目的として用いられる。
【0034】本発明の表面保護層を有する電子写真感光体を製造する例を下記に示す。
【0035】電子写真感光体の支持体としては支持体自体が導電性を有するもの、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、チタン、ニッケル、マグネシウム、インジウム、金、白金、銀、鉄等を用いることが出来る。その他にアルミニウム、酸化インジウム、酸化スズ、金、等を蒸着等によりプラスチック等の誘電体基剤に被膜形成し、導電層としたものや、導電性微粒子をプラスチックや紙に混合したもの等を用いることが出来る。これらの支持体は均一な導電性が求められるとともに平滑な表面が重要である。表面の平滑性はその上層に形成される下引き層、電荷発生層、正孔輸送層の均一性に大きな影響を与えることから、その表面荒さは1.0μm以下でも用いられる。1.0μmをこえる凹凸は下引き層や電荷発生層のような薄い層に印加される局所電場を大きく変化させてしまうためにその特性が大きく変化してしまい電荷注入や残電のむら等の欠陥を生じ易いことから好ましくない。
【0036】特に導電性微粒子をポリマーバインダー中に分散して塗布することにより得られる導電層は形成が容易であり、均質な表面を形成することに適している。このとき用いられる導電性微粒子の1次粒径は100nm以下であり、より好ましくは50nm以下のものが用いられる。導電性微粒子としては、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Al、Au、Cu、Ag、Co、Ni、Fe、カーボンブラック、ITO、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム、等が用いられ、これらを絶縁性微粒子の表面にコーティングして用いてもよい。前記導電性微粒子の含有量は体積抵抗が十分に低くなるように使用され、好ましくは1×1010Ωcm以下の抵抗となるように添加される。より好ましくは1×108 Ωcm以下で用いられる。
【0037】レーザー等のコヒーレントな光源を用いて露光する場合は干渉による画像劣化を防止するために上記支持体の表面に凹凸を形成することも可能である。このときは電荷注入や残留電位のむら等の欠陥が生じにくいように使用する波長の1/2λ程度の凹凸を数μm以下の直径のシリカビーズ等の絶縁物を分散することに10μm以下の周期で形成して用いることが可能である。
【0038】支持体と感光層の中間に、注入阻止機能と接着機能をもつ下引層を設けることもできる。下引層としてはカゼイン、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、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ゼラチン、等によって形成することができる。下引き層の膜厚は0.1μm〜10μm、好ましくは0.3μm〜3μmが用いられる。
【0039】感光層としては電荷発生層と電荷輸送層からなる機能分離タイプのものや電荷発生と電荷輸送を同一の層で行う単層タイプが用いられる。
【0040】電荷発生材料としては、例えば、セレン−テルル、ピリリウム系染料、チオピリリウム系染料、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系顔料、ピラントロン系顔料、トリスアゾ系顔料、ジスアゾ系顔料、アゾ系顔料、インジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、シアニン系顔料等を用いることができる。
【0041】電荷輸送性化合物は電子輸送性化合物と正孔輸送性化合物に大別される。
【0042】電子輸送性化合物としては、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロフルオレノン、クロラニル、テトラシアノキシジメタン、およびアルキル置換ジフェノキノン等の電子受容性化合物やこれらの電子受容性化合物を高分子化したものが挙げられる。正孔輸送性化合物としてはピレン、およびアントラセン等の多環芳香族化合物、カルバゾール、インドール、オキサゾール、チアゾール、オキサチアゾール、ピラゾール、ピラゾリン、チアジアゾールおよびトリアゾール等の複素環化合物、p−ジエチルアミノベンズアルデヒド−N,N−ジフェニルヒドラゾンおよびN,N−ジフェニルヒドラジノ−3−メチリデン−9−エチルカルバゾール等のヒドラゾン系化合物、α−フェニル−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンおよび5−(4−(ジ−p−トリルアミノ)ベンジリデン)−5H−ジベンゾ(a,d)シクロヘプテン等のスチリル系化合物、ベンジジン系化合物、トリアリールアミン系化合物あるいはこれらの化合物からなる基を主鎖または側鎖に有する高分子化合物(ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン等)が挙げられる。
【0043】上記、電荷発生材料や電荷輸送材料は必要に応じてバインダーポリマーが用いられる。バインダーポリマーの例としては、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、等のビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、けい素樹脂、エポキシ樹脂、等が挙げられる。
【0044】特に本発明で用いられる電荷輸送層用の高分子化合物は前記本発明の電荷輸送性化合物と相溶するものが用いられる。代表的な高分子化合物としてはポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル等がある。電荷輸送層に用いられる電荷輸送性化合物は電荷輸送層の固形分に対して20wt%以上で、かつ70wt%以下が好ましい。20wt%未満では十分な電荷移動能が得られないために残留電位の増加等が生じ好ましくない。70wt%をこえると電荷輸送層の機械的強度が低下してしまうために十分な耐久性が得られない。電荷輸送層に用いられる高分子化合物は電荷輸送層の固形分に対して20wt%以上で、かつ80wt%以下が好ましい。80wt%をこえると十分な電荷移動能が得られないために残留電位の増加および電気的耐久性低下、低表面エネルギー化の硬化低減等が生じ好ましくない。
【0045】20wt%未満では電荷輸送層の機械的強度が低下してしまうために十分な耐久性が得られない。単層感光体として用いられる場合は前記電荷発生材料と電荷輸送性化合物と高分子化合物を組み合わせてなる組成物を用いることにより良好な特性が得られる。
【0046】感光層には前記化合物以外にも機械的特性の改良や耐久性向上のために添加剤を用いることができる。このような添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定化剤、架橋剤、潤滑剤、導電性制御剤等が用いられる。
【0047】以上のようにして形成された感光層の上に前述した本発明の表面保護層が形成され、シリル化処理が行われる。表面保護層を形成するための組成物に用いる溶剤は感光層を侵さないものが好ましく、浸漬法やブレードコート法、ロールコート法等により塗布される。感光層を侵すような溶剤を用いる場合であっもスプレー塗布法等を用いることにより影響を低下させることが可能である。
【0048】つぎに本発明の電子写真感光体をもちいた電子写真画像形成装置について説明する。
【0049】本発明の電子写真感光体に帯電し露光により潜像を形成することにより、耐久性の優れた、常に高画質の画像が得ることが可能となったが、特に画像形成装置の中で高速かつ低雑音プリンタとして、電子写真方式を採用したレーザービームプリンタもしくはデジタル方式の複写機、Fax等に対して高画質化、高耐久化の効果が大きい。
【0050】電子写真方式を採用したレーザービームプリンタもしくはデジタル方式での複写機、Fax等は文字、図形等の画像を感光体にレーザービームを当てるか、当てないかで形成する2値記録である。そして、一般には文字、図形等の記録は中間調を必要としないのでプリンタの構造も簡便にできる。
【0051】ところがこのような2値記録方式であっても中間調を表現できるプリンタがある。かかるプリンタとしてはデイザ法、濃度パターン法等を採用したものがよく知られている。しかし、周知のごとくディザ法、濃度パターン法等を採用したプリンタでは高解像度が得られない。そこで、近年、記録密度を低下させずに高解像度で、各画素において中間調を形成する方式(PWM方式)が提案されている。この方式は、画像信号によって、レーザービームを照射する時間を変調することにより中間調画素形成を行うもので、この方式によれば高解像度かつ高階調性の画像を形成でき、したがって、特に高解像度と高階調性を必要とするカラー画像形成装置にはとくに適している。すなわち、この方式によると、1画素毎にビームスポットにより形成されるドットの面積階調を行うことができ解像度を低下させることなく中間調を表現できる。
【0052】ところが、このPWM方式においても、さらに画素密度を上げていくと露光スポット径に対して画素が相対的に小さくなるために露光時間変調による階調を十分にとることが出来ないという問題点がある。そこで階調性を保持したまま解像度を向上するためには、露光スポット径をより小さくする必要がある。そのためには、例えばレーザーを用いた走査光学系を使用するときにはレーザー光の波長を短波長化すること、f−θレンズのNAを大きくすること、等が必要となるが、このような方法を用いると高価なレーザーの使用やレンズ、スキャナーの大型化、焦点深度の低下による要求される機械精度の上昇等から装置の大型化やコスト上昇は避け難い。
【0053】また、LEDアレイや液晶シャッターアレイ等の固体スキャナーにおいてもスキャナー自体の価格の上昇、取り付け精度の上昇、電気駆動回路のコスト上昇は避け難い。
【0054】更に前述のように光スポットを微小化していった場合でも電子写真方式において良好な階調再現性を得ることは困難であり、電気的な処理により、階調性を疑似的に再現しているにすぎなかった。
【0055】以上の様な問題点が存在するにもかかわらず、近年、電子写真方式を用いた画像形成装置に要求される解像度、階調性はますます上昇している。
【0056】このような状況に対して、現像に用いられるトナーの粒子径を小さくして解像度、階調性を向上することや現像条件を均質にして改善することが試みられている。
【0057】しかしながら、このような改善を行っても肉眼で認識可能な400線から600線の256階調のフルカラー画像データ等の階調データの再現性および文字等の2値画像の高解像再現が十分でなかった。
【0058】前述のように、通常肉眼で識別できる画像としては400dpi、256階調程度であるが、この場合の最小解像面積は16μm2 程度であり、5000dpi以上の解像度に相当するものである。
【0059】また、このような高解像度を実現するためには光ビームのスポット面積を微細化する必要があるが単にスポット面積を微細化するのみでは上記のような高画質を実現することができなかった。
【0060】このような問題点に対して検討したところ、光ビームを照射して潜像を形成するところの電子写真画像形成装置において感光体の感光層の膜厚と照射スポット面積の積と階調再現性の間に一定の関係があることを見い出し、スポット面積と感光体の感光層の膜厚の積が20000μm3 以下とすることで400dpi、256階調を実現するところのきわめて優れた画像品質を得ることを可能とした。
【0061】このことは従来の電子写真画像形成装置においては光スポット面積を微細化しているにもかかわらず、感光体上に形成される潜像および現像の条件が十分でないためであると考えられる。すなわち潜像を形成するための光キャリアが感光層を走行する間に拡散を生じるために光スポットによって与えられた画像情報が劣化してしまう現象や形成された潜像により生じる電位ポテンシャルのコントラストが導電性基板までに存在する空間により低下する現象が生じることにより、初期スポットにより画像情報が大きく劣化してしまうことにより画質の低下が発生しているものと考えられる。
【0062】上記に示すように光ビームのスポット面積と感光体の感光層の膜厚の積を20000μm3 以下とすることにより、前記のキャリアの拡散や現像性の低下を生じることなく良好な画像形成を可能とするものである。
【0063】これは、一般的に実現可能な微小光スポット径から求められるスポット面積で用いる感光体の感光層の膜厚、主として正孔輸送層の膜厚としては12μm以下が適していることを示している。
【0064】前述のように感光層の膜厚は薄い方が望ましいが、同一帯電電位におけるピンホールや感度の低下等を発生することから1μm以上の膜厚が望まれる。より望ましくは3μm以上の膜厚で用いられる。
【0065】図1に本発明の電子写真感光体の断面の概略図を示す平面図を示す。
【0066】本発明の表面保護層を電荷輸送層の上に塗工し、加熱乾燥することによって形成される電子写真感光体の表面保護層として図1Aに示すようにして用いることも電荷発生層の上に直接塗工することで図1Bに示すように用いることも可能である。
【0067】高解像度の記録を行うためには、図1の電荷輸送層の膜厚(L)と記録される画像の解像度(S)の比(S/L)を大きくする必要があり、比が小さいとフォトキャリアーの拡散により潜像はぼやけてしまい、良好な画像は得られない。比(S/L)は4以上が望ましく、より望ましくは5以上である。
【0068】また、電子写真感光体上に形成された潜像を現像剤にて可視化する工程においても得られる電位ポテンシャルのコントラストが前述の比により影響を受ける。同様に比は大きい方が好ましく、解像度を向上するためには電荷輸送層の膜厚の低減が求められている。現在、求められている解像度は400dpi以上、より望ましくは500dpi以上であり、用いられる電荷輸送層の膜厚は15μm以下、より望ましくは12μm以下で用いられる。
【0069】図2に本発明の電子写真感光体を用いた電子写真画像形成装置における照射光強度分布と導電性基板に到達した照射光の光強度分布をしめす。
【0070】該光ビームのスポット面積はピーク強度の1/e2 に減少するまでの部分で表わされる。
【0071】用いられる光ビームとしては半導体レーザを用いた走査光学系、LEDや液晶シャッター等の固体スキャナー、等があり、光強度分布についてもガウス分布、ローレンツ分布、等があるがそれぞれのピーク強度の1/e2 までの部分をスポット面積とする。
【0072】光スポットは一般的には図2に示すように楕円形の形状を有している。
【0073】光ビームのスポット面積は4000μm2 以下で用いられる。4000m2 以上で400dpi、256階調の画像信号を与えた場合に隣接画素の重複による影響が大きくなり、階調再現性が不安定となることから好ましくない。
【0074】本発明における階調再現性は、400dpiの解像度において光ビームの照射量を256階調分直線的に変化させた場合に画像濃度が照射量に比例する部分で定義される。図3に本発明における階調再現性の測定の模式図を示す。
【0075】本発明の画像形成装置を用いて画像評価を行った。
【0076】本発明の画像形成装置としてデシダルフルカラー複写機およびレーザービームプリンターを解像して680nm、100mWの半導体レーザーを用いて感光体上でのスポット径は副走査方向の1/e2 で400線相当の63.5μm一定として、主走査方向の1/e2 スポット径は20μmとし、該光スポットに対して256階調のPWM変調もしくは600dpi相当の画素変調を行って画像出力し評価測定した。前記、光スポットのスポット面積は約1000μm2 である。
【0077】
【実施例】以下、本発明でもちいた電子写真感光体表面保護層用組成物について詳細に説明する。
調液例1フラスコにコロイダルシリカ(40%固体)の水性分散液8.7gを取り、攪拌しながらコロイダルシリカ(30%固体)のイソプロピルアルコール分散液20.5g、メチルトリエトキシシラン25.6g、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリメトキシシラン5.9g、酢酸3.2gを添加した。添加後、混合溶液を65〜70℃に加熱し、2時間反応させた。その後、イソプロピルアルコール21.7gで希釈し、硬化触媒としてベンジルトリメチルアンモニウムアセテート2.4gを添加し、さらにポリエーテル変成ジメチルシリコーンの10%エタノール溶液0.16gを添加した。
調液例2フラスコにコロイダルシリカ(40%固体)の水性分散液3.9gを取り、攪拌しながらコロイダルシリカ(30%固体)のイソプロピルアルコール分散液26.8g、メチルトリエトキシシラン1.5g、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.9g、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリメトキシシラン2.4g、酢酸3.1gを添加した。添加後、混合溶液を65〜70℃に加熱し、2時間反応させた。その後、イソプロピルアルコール23.3gで希釈し、硬化触媒としてベンジルトリメチルアンモニウムアセテート2.4gを添加し、さらにポリエーテル変成ジメチルシリコーンの10%エタノール溶液0.16gを添加した。
調液例3フラスコにコロイダルシリカ(40%固体)の水性分散液30.0gを取り、攪拌しながらメチルトリメトキシシラン21.5gと酢酸3.5gとの混合物の1/3を添加した。添加後、混合溶液を55℃まで加熱し、急激な発熱が観測されたら直ちに氷令し、フラスコ内の温度を50〜60℃に保ちながら残りの混合物を添加した。反応溶液を20℃まで冷却し、温度が不安定したら30分間攪拌する。その後、イソプロピルアルコール17.8gで反応溶液を希釈し、ジブチル錫ジ−2−エチルヘキソエート2.8gを徐々に添加し、さらにポリエーテル変成ジメチルシリコーンの10%エタノール溶液0.16gを添加した。得られた反応混合物は沈殿物を除去した。
【0078】以下、本発明で用いた表面保護層をシランカップリング剤処理する溶液について詳細に説明する。
調液例4ベンジルトリメトキシシラン100gにトリエチルアミン5gを添加し、攪拌して均一な溶液とした。
調液例53−(ペンタフルオロフェニル)プロピルトリクロロシランの5モル%ヘキサン溶液を調整し、この溶液100gにビリジン10gを添加し、攪拌して均一な溶液とした。
【0079】以下に、具体的実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明する。
実施例1鏡面加工により作成した外径30mmのアルミニウムシリンダーに陽極酸化によりアルマイトを形成したものを支持体として用いた。
【0080】次に、電荷発生層として下記のビスアゾ顔料5部をシクロヘキサノン95部にポリビニルベンザール(ベンザール化度75%以上)2部を溶解した液に加え、サンドミルで20時間分散した。この分散液を支持体の上に乾燥後の膜厚が0.2μmとなるように浸漬コーティング法で塗工した。
【0081】
【化2】

ついで、下記の構造式を有するトリアリールアミン化合物5部およびポリカーボネート樹脂(商品名Z−400、三菱瓦斯化学(株)製)5部をテトラハイドロフラン70部に溶解した電荷輸送層用の液を前記の電荷発生層の上に浸漬コーテング法により乾燥後10μmの膜厚に塗工した。
【0082】
【化3】

次に調液例1の表面層用組成物を前記中間層の上に浸漬コーティング法により塗布し、110℃、4時間乾燥熱処理後1.0μmの膜厚にした。更に調液例4のシリル化剤溶液に浸漬してシリル化処理を行い、2−プロパノールに浸漬して洗浄し、電子写真感光体を作製した。
【0083】得られた電子写真感光体を−700Vに帯電して波長680nmで電子写真特性を測定したところ、E1/2 (−350Vまで帯電電位が減少する露光量)=1.2μJ/cm2 、残留電位29Vと良好であった。
【0084】また、本電子写真感光体をキヤノン製デジタル複写機GP215(ローラー帯電方式)を前述の照射スポット径となるように改造した評価機にて初期帯電−600Vにて画像評価を行ったところ、初期および5000枚耐久試験後も、均一性の優れた画像出力が得られ、階調再現性も400dpiにて256階調ときわめて良好であり、感光体の摩耗量も5000枚の耐久試験あたり0.1μmと少なかった。
【0085】また、感光体の表面の水の接触角を測定すると初期が97degに対して5000枚耐久試験後も96degと良好であった。
実施例2鏡面加工により作成した外径80mmのアルミニウムシリンダーに陽極酸化によりアルマイトを形成したものを用いて電荷発生層および電荷輸送層は実施例1と同じ条件で塗工した。
【0086】次に調液例1の表面層用組成物を前記中間層の上にスプレーコーティング法により塗布し、110℃、4時間乾燥熱処理後1.0μmの膜厚にした。
【0087】次に調液例5のシランカップリング剤溶液に浸漬してシリル化処理を行い、2−プロパノールに浸漬して洗浄し、電子写真感光体を作製した。
【0088】得られた電子写真感光体をキヤノン製デジタルカラー複写機CLC500(コロナ帯電方式)を前述の照射スポット径となるように改造した評価機にて初期帯電500Vにて画像評価を行ったところ、初期および5000枚耐久試験後も、均一性の優れた画像出力が得られ、階調再現性も400dpiにて256階調ときわめて良好であり、感光体の摩耗量も5000枚の耐久試験あたり0.1μmと少なかった。
【0089】また、感光体の表面の水の接触角を測定すると初期が96degに対して5000枚耐久試験後も94degと良好であった。
実施例3引き抜き加工により得られた外径30mmのアルミニウムシリンダーを用いて導電性層としてフェノール樹脂(商品名 プライオーフェン、大日本インキ化学工業(株)製)167部をメチルセロソルブ100部に溶解したものへ導電性硫酸バリウム超微粒子(1次粒径50nm)200部、および平均粒径2μmのシリコーン樹脂粒子3部を分散したものを浸漬コーティング法により、乾燥後の膜厚が15μmとなるように塗工した。
【0090】下引き層としてアルコール可溶性共重合ナイロン(商品名 アミランCM−8000、東レ(株)製)5部をメタノール95部に溶解した溶液を浸漬コーティング法により塗工した。80℃で10分間乾燥して、膜厚が1μmの下引き層を形成した。
【0091】次に、電荷発生層としてオキシチタニウムフタロシアニン顔料5部をシクロヘキサノン95部にポリビニルベンザール(ベンザール化度75%以上)2部を溶解した液に加え、サンドミルで2時間分散した。
【0092】この分散液を先に形成した下引き層の上の乾燥後の膜厚が0.2μmとなるように浸漬コーティング法で塗工した。
【0093】ついで、実施例1で用いたトリアリールアミン化合物5部とポリカーボネート樹脂(商品名 Z−400、三菱瓦斯化学(株)製)5部をテトラハイドロフラン70部に溶解した電荷輸送層用の前記の電荷発生層の上に浸漬コーティング法により乾燥後10μmの膜厚に塗工した。
【0094】次に調液例3の表面層用組成物を前記中間層の上に浸漬コーティング法により塗布し、110℃、4時間乾燥熱処理後0.4μmの膜厚にした。更に、ベンジルトリメトキシシランの原液をシランカップリング剤として用い、浸漬法によりシリル化処理を行った後、2−プロパノールに浸漬して洗浄し電子写真感光体を作製した。
【0095】得られた電子写真感光体の水の接触角は103degであった。
【0096】また、本電子写真感光体を−700Vに帯電して波長680nmで電子写真特性を測定したところ、E1/2 (−350Vまで帯電電位が減少する露光量)=1.0μJ/cm2 、残留電位55Vと良好であった。
【0097】本電子写真感光体をキヤノン製レーザービームプリンタ(LBP−8MarkII)の改造機(前述の照射スポット条件に改造、ACローラー帯電器使用)にて初期帯電−500Vにて画像評価をおこなったところ、4000枚の耐久試験後の感光体の摩耗量は0.1μm以下ときわめて少なく、耐久後の水の接触角も99degと良好で、画像の劣化もなく、600dpi相当の入力信号においてのハイライト部の1画素再現性も十分であった。
比較例1実施例1において用いたトリアリールアミン化合物10部とポリカーボネート樹脂(商品名 Z−400、三菱瓦斯化学(株)製)10部をクロロベンゼン70部に溶解した電荷輸送層用の液を前述の電荷発生層の浸漬コーティング法により乾燥後17μmの膜厚に塗工して実施例3と同じキヤノン製レーザービームプリンタにて画像評価を行ったところ、4000枚の耐久試験後は干渉縞および黒ポチが認められ、摩耗量が5μmと大きく、水の接触角も72度と小さいために不良であり、600dpiでのハイライト部の1画素再現も不十分でムラがあった。
実施例4実施例3と同様に引き抜き加工により得られた外径30mmアルミニウムシリンダーを用いて導電性層としてフェノール樹脂(商品名 プライオーフェン、第日本インキ化学工業(株)性)167部をメチルセロソルブ100部に溶解したものへ導電性硫酸バリウム超微粒子(1次粒径50nm)200部を分散したものを浸漬コーティング法により、乾燥後の膜厚が10μmとなるように塗工した。この支持体に実施例10と同様に1μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層を形成した。
【0098】次に実施例1において用いたトリアールアミン化合物5部とポリカーボネート樹脂(商品名 Z−400、三菱瓦斯化学(株)製)5部をクロロベンゼン70部に溶解した電荷輸送層用の液を前記の電荷発生層の上の浸漬コーティング法により乾燥後10μmの膜厚に塗工した。
【0099】次に前記中間層の上に調液例2で作製した樹脂溶液をスプレーコーティング法により乾燥後0.5μmとなるように塗布した。110℃にて4時間乾燥、熱硬化し、調液例4のシリル化剤溶液に浸漬してシリル化処理を行い、2−プロパノールに浸漬して洗浄し、電子写真感光体を作製した。
【0100】得られた電子写真感光体の水の接触角は92degであった。また、本電子写真感光体を−700Vに帯電して波長680nmで電子写真特性を測定したところ、E1/2 (−350Vまで帯電電位が減少する露光量)=0.14μJ/cm2 、残留電位51Vと良好であった。
【0101】本電子写真感光体をキヤノン製レーザービームプリンタ(LBP−8MarkIV)の改造機(780nm、100mWの半導体レーザーを用いてレーザースポット径60×20μm2 に光学系を変更)にて初期帯電−500Vにて画像評価をおこなったところ、4000枚の耐久試験後の感光体の摩耗量は0.1μmと極めて少なく、水の接触角は92degと良好で黒ポチ等の電荷注入および干渉縞による画像の劣化もなく、600dpi相当の入力信号においてのハイライト部の1画素再現性も十分であった。
実施例5引き抜き加工により得られた外径30mmのアルミニウムシリンダーを用いて導電性層としてフェノール樹脂(商品名 プライオーフェン、大日本インキ化学工業(株)製)167部をメチルセロソルブ100部に溶解したものへ導電性硫酸バリウム超微粒子(1次粒径50nm)200部、および平均粒径2μmのシリコーン樹脂粒子3部を分散したものを浸漬コーティング法により、乾燥後の膜厚が15μmとなるように塗工した。
【0102】下引き層としてアルコール可溶性共重合ナイロン(商品名 アミランCM−8000、東レ(株)製)5部をメタノール95部に溶解した溶液を浸漬コーティング法により塗工した。80℃で10分間乾燥して、膜厚が1μmの下引き層を形成した。
【0103】次に、電荷発生層としてオキシチタニウムフタロシアニン顔料5部をシクロヘキサノン95部にポリビニルベンザール(ベンザール化度75%以上)2部を溶解した液に加え、サンドミルで2時間分散した。
【0104】この分散液を先に形成した下引き層の上の乾燥後の膜厚が0.2μmとなるように浸漬コーティング法で塗工した。
【0105】ついで、実施例1で用いたトリアールアミン化合物5部とポリカーボネート樹脂(商品名 Z−400、三菱瓦斯化学(株)製)5部をテトラハイドロフラン70部に溶解した電荷輸送層用の前記の電荷発生層の上に浸漬コーティング法により乾燥後10μmの膜厚に塗工した。
【0106】次に調液例2のの組成物を前記電荷輸送層の上に浸漬コータィング法により塗布し、110℃、4時間乾燥熱処理後1.5μmの膜厚にした。
【0107】次に、ベンジルトリメトキシシランの原液でシリル化処理を行い、2−プロパノールに浸漬して洗浄し、電子写真感光体を作製した。
【0108】得られた電子写真感光体の水の接触角は105degであった。
【0109】また、本電子写真感光体を−700Vに帯電して波長680nmで電子写真特性を測定したところ、E1/2 (−350Vまで帯電電位が減少する露光量)=0.11μJ/cm2 、残留電位42Vと良好であった。
【0110】本電子写真感光体をキヤノン製レーザービームプリンタP270の改造機(前述の照射スポット条件に改造、ACローラー帯電器使用)にて初期帯電−500Vにて画像評価をおこなったところ、4000枚の耐久試験後の感光体の摩耗量は0.2μm以下ときわめて少なく、耐久後の水の接触角も100degと良好で、画像の劣化もなかったが600dpi相当の入力信号においてのハイライト部の1画素再現性がやや不十分であった。
比較例2引き抜き加工により得られた外径30mmのアルミニウムシリンダーを用いて導電性層としてフェノール樹脂(商品名 プライオーフェン、大日本インキ化学工業(株)製)167部をメチルセロソルブ100部に溶解したものへ導電性硫酸バリウム超微粒子(1次粒径50nm)200部、および平均粒径2μmのシリコーン樹脂粒子3部を分散したものを浸漬コーティング法により、乾燥後の膜厚が15μmとなるように塗工した。
【0111】下引き層としてアルコール可溶性共重合ナイロン(商品名 アミランCM−8000、東レ(株)製)5部をメタノール95部に溶解した溶液を浸漬コーティング法により塗工した。80℃で10分間乾燥して、膜厚が1μmの下引き層を形成した。
【0112】次に、電荷発生層としてオキシチタニウムフタロシアニン顔料5部をシクロヘキサノン95部にポリビニルベンザール(ベンザール化度75%以上)2部を溶解した液に加え、サンドミルで2時間分散した。
【0113】この分散液を先に形成した下引き層の上の乾燥後の膜厚が0.2μmとなるように浸漬コーティング法で塗工した。
【0114】前記電荷発生層の上に実施例1において用いたトリアリールアミン化合物5部とポリカーボネート樹脂(商品名 Z−400、三菱瓦斯化学(株)製)5部およびテフロン微粒子0.5部をクロロベンゼン70部に分散、溶解した電荷輸送層用の液を浸漬コーティング法により乾燥後20μmの膜厚に塗工して実施例3と同じキヤノン製レーザービームプリンタにて画像評価を行ったところ、4000枚の耐久試験後は摩耗量は4μm程度であり、水の接触角も88degとやや低表面エネルギーであったが、600dpiでのハイライト部の1画素再現は耐久初期から不十分でムラがあった。
【0115】図4に本発明の実施例を示す画像形成装置について簡単に説明する。
【0116】まず、原稿台10上に原稿Gを複写すべき面を下側にしてセットする。次にコピーボタンを押すことにより複写が開始される。原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーが一体のユニット9が原稿を照射しながら走査することにより、その照射走査光が、短焦点レンズアレイによって結像されてCCDセンサーに入射される。CCDセンサーは受光部、転送部、出力部より構成されている。CCD受光部において光信号が電気信号に変換され、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号をデジタル信号に変換し、更に画像の特性に応じて解像度、階調性を最適化するところの画像処理を行って出力するためのデジタル信号に変換してプリンター部に送られる。
【0117】コンピュータ等から出力する場合には解像度、階調再現方法等を選択して望ましい画像が得られるように処理し変換してプリンター部に送られる。プリンター部においては、上記の画像信号を受けて以下のようにして静電潜像を形成する。本発明の感光ドラム1は、中心支軸を中心に所定の周速度で回転駆動され、その回転過程に帯電器3により所定の電圧の正極性または負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に画像信号に対応してON,OFF発光される固体レーザー素子の光を高速で回転する回転多面鏡によって走査することにより感光ドラム1面には、原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【0118】図5は、前記の装置においてレーザー光を走査するケーザー走査部300(図4では100)の概略機構を示すものである。
【0119】このレーザ走査部300によりレーザー光を走査する場合には、まず入力された画像信号に基づき発光信号発生器301により、固体レーザー素子302から放射されたレーザー光は、コリメータレンズ系303により概略平行な光束に変換され、更に矢印b方向に回転する回転多面鏡304により矢印c方向に走査されるとともにfθレンズ群305a,305b,305cにより感光ドラム等の被走査面306にスポット状に結像される。このようなレーザー光の走査により被走査方向とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、該被走査面306上に画像信号に応じた露光分布が得られる。本実施例においては、レーザーPWM方式(パルス幅変調)を用いて、1画素の面積階調による多値記録を行ったため、PWM方式について簡単に説明する。
【0120】図6はパルス幅変調回路の1例を示す回路ブロック図、図7はパルス幅変調回路の動作を示すタイミングチャートである。
【0121】図6において401は8ビットのデジタル画像信号をラッチするTTLラッチ回路、402はTTL論理レベルをECL論理レベルに変換する高速レベル変換器、403はECL論理レベルをアナログ信号に変換する高速D/Aコンバータである。404はPWM信号を発生するECLコンパレーター、405はECL論理レベルをTTL論理レベルに変換するレベル変換器、406はクロック信号2fを発振するクロック発振器、407はクロック信号2fに同期して略理想的三角波信号を発生する三角波発生器、408はクロック信号2fを1/2分周して画像クロック信号fを作成している1/2分周器である。これによりクロック信号2fは画像クロック信号fの2倍の周期を有していることとなる。なお、回路を高速動作させるために、随所にECL論理回路を配している。
【0122】かかる構成からなる回路動作を図51のタイミングチャートを参照して説明する。信号(a)はクロック信号2f、信号(b)は画像クロック信号fを示しており、図示のごとく画像信号と関係つけてある。また、三角波発生器内部においても、三角波信号のブューティー比を50%に保ために、クロック信号2fをいったん1/2分周してから三角波信号(c)を発生させている。更に、この三角波信号(c)はECLレベルに変換されて三角波信号(d)になる。
【0123】一方、画像信号はOOh(白)〜FFn(黒)まで256階調レベルで変化する。尚、記号“h”は16進数表示を示してする。そして画像信号(e)はいくつかの画像信号値についてそれらをD/A変換したECL電圧レベルを示している。例えば、第1画素は黒画素レベルのFFn、第2画素は中間調レベルの80h、第3画素は中間調レベルの40h、第4画素は中間調レベルの20hの各電圧を示している。コンパレーターは三角波信号(d)と画像信号(e)を比較することにより、形成すべき画素濃度に応じたパルス幅T、t2,t3,t4等のPWM信号を発生する。そしてこのPWM信号は、0Vまたは5VのTTLレベルに変換されてPWM信号(f)になりレーザードライバ回路に入力される。このようにして得られたPWM信号値に対応して1画素あたりの露光時間を変化させることにより1画素で最大256階調を得ることが可能となる。
【0124】本実施例はPWM方式による階調制御を用いたが、ディザ法等の面積階調法やレーザー光強度変調を用いることも可能であり、更に、それらを組み合わせてもよい。
【0125】このようにして、感光ドラム1に形成された静電潜像は現像装置4により現像され、形成されたトナー像は、転写帯電器7によって転写材上に静電転写される。その後、転写材は分離帯電器8によって静電分離されて定着器6へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【0126】一方、トナー像転写後の感光ドラム1の面はクリーナー5によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【0127】図8に本発明のカラー複写機の概略図を示す。
【0128】図8において201はイメージスキャナ部であり、原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う部分である。また、200はプリンタ部であり、イメージスキャナ201に読み取られた原稿画像に対応した画像を用紙にフルカラーでプリント出力する部分である。
【0129】イメージスキャナ部201において、202は原稿厚板であり、原稿台ガラス(以下プラテン)203上の原稿204を固定するために用いられる。原稿204は、ハロゲンランプ205の光で照射される。原稿204からの反射光はミラー206,207に導かれ、レンズ208により3本のCCDライセンサで構成される3ラインセンサ(以下CCDという)210上に像を結ぶ。CCD210は原稿からの光情報を色分解して、フェルカラー情報のうちレッド(R)、クリーン(G)、ブルー(B)成分として進行処理部209に送られる。なお、205,206は速度vで、207は1/2vでラインセンサの電気的走査方向(以下、主走査方向)に対して垂直方向(以下、副走査方向)に機械的に動くことにより、原稿全面を走査する。
【0130】211は標準白色板であり、シェーディング補正時に、センサ210−2〜210−4それぞれR,G,Bの成分のラインセンサに対応する読み取りデータの補正のためのデータを発生するために用いられる。この標準白色板は可視光に対してほぼ均一の反射特性を示している。この標準白色板を用いてR,G,Bの可視センサ210−2〜210−4の出力データの補正に用いる。
【0131】信号処理部209では読み取られた信号を電気的に処理し、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(BK)の各成分に分解し、プリンタ部200に送る。また、イメージスキャナ部201における一回の原稿走査(スキャン)につき、M,C,Y,BKの内、一つの成分が面順次にプリンタ200に送られ、計4回の原稿走査により一回のカラー画像形成が完成する。
【0132】イメージスキャナ部201より送られてくるM,C,Y,BKの画像信号は、レーザドライバ212に送られる。レーザドライバ212は画像信号に応じ、半導体レーザ213を変調駆動する。レーザ光はポリゴンミラー214、f−θレンズ215、ミラー216を介し、感光体ドラム217上を走査する。
【0133】219〜222は現像器であり、マゼンタ現像器219、シアン現像器220、イエロー現像器221、ブラック現像器222より構成され、4つの現像器が交互に感光体ドラムに接し、感光体ドラム217上に形成されたM,C,Y,BKの静電潜像を対応するトナーで現像する。
【0134】223は転写ドラムで、用紙カセット224または225より給紙された用紙をこの転写ドラム223に巻付け、感光体ドラム217上に現像されたトナー像を用紙に転写する。このようにしてM,C,Y,BKの4色が順次転写された後に、用紙は定着ユニット226を通過して定着後、排紙される。
【0135】前記、電子写真画像形成装置は半導体レーザを用いてポリゴンによる走査光学系により感光体を露光しているものであるが、ポリゴンのような機械的な駆動部のない固体スキャナーとしてLEDプリンターヘッドが用いられる。LEDプリンターヘッドは発光ダイオードを概略線状に集積したもので400dpi以上の高解像度のものも作成されており、駆動部分がないことから、小型化に有利である。LEDプリンターヘッドからのスポット光は収束性ロッドレンズアレイにより感光体上に結像される。このとき主走査方向の解像度はLEDプリンターヘッドの集積度により決められ、400dpiすなわち63.5μm間隔より高解像度のものが用いられるが、副走査方向はロッドレンズアレイの集光性能と感光体の移動速度により決められる。
【0136】LEDの発光の強度分布はガウス分布より矩形的な分布を有しているが、ピーク強度の1/e2 の強度を有している部分の面積について考慮すればよい。
【0137】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のコロイダルシリカおよびシロキサン樹脂を含有するところの組成物を感光層の表面保護層として用い、該表面保護層の残存官能基の全て、あるいは一部を芳香族系トランカップリング剤処理していることにより、高硬度で放電による劣化の少ないことから耐摩耗性に優れ、かつ表面エネルギーが小さいことから汚染が少なく、クリーニング性の優れた、残留電位等の電気特性の優れた電子写真感光体を実現した。
【0138】さらに、該電子写真感光体は光散乱も少ないことからこれを用いた電子写真画像形成装置は耐久性が優れているのみでなく、耐久後も良好な画像を提供することを可能とした。特にレーザー等のスポット光を用いるデジタル方式の電子写真画像形成装置において該感光層の膜厚を耐久性を保ちつつ低減することが可能となるために400dpiといった高解像度において256階調の優れた階調再現性を有するムラのない高画像品位の出力を得ることが可能となった。




 

 


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