JPH09202806A

JPH09202806A - ポリシラン混合物及び電子写真感光体並びに画像形成装置

Info

Publication number: JPH09202806A
Application number: JP1228696A
Authority: JP
Inventors: Masato Fukutome; 正人福留; Takayoshi Doumaru; 隆祥堂丸; Kunio Oka; 邦雄岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真感光体のキャリア輸送層用材料に好
適なポリシラン混合物を提供するとともに、そのポリシ
ラン混合物を用いた電子写真感光体ならびに画像形成装
置を提供する。【解決手段】本発明のポリシラン混合物はポリシラン
化合物と、その存在下でラジカル重合性モノマーを重合
させて作製したバインダとから成るものである。本発明
の電子写真感光体は導電性基体１の上に光キャリア励起
層３と上記ポリシラン混合物を含有するキャリア輸送層
４とを積層して成る感光層２を形成している。本発明の
ポリシラン混合物を用いた電子写真感光体は背面露光同
時現像方式および外部電荷潜像方式の画像形成装置に好
適であり、高性能かつ高信頼性で小型の画像形成装置と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシラン化合物
の持つ優れた特性を維持しつつ膜強度を高めたポリシラ
ン混合物及びそのポリシラン混合物をキャリア輸送層に
用いた電子写真感光体、並びにその電子写真感光体を用
いた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真感光体のキャリア輸送層用材料
としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）の
ような高分子材料が用いられているが、近時、キャリア
移動度向上の要求に応じるために、アリールアミン誘導
体やヒドラゾン誘導体などの低分子化合物をポリカーボ
ネート樹脂などの不活性ポリマーバインダーに分散した
低分子樹脂分散複合材料が提案されている。

【０００３】しかしながら、最近のキャリア輸送層用材
料における高キャリア移動度の要望に対しては未だ満足
できる状況ではなく、特にホールに対して更に高いキャ
リア移動度が求められている。

【０００４】かかる要望に対して、高いキャリア移動度
を有するポリシラン化合物を電子写真感光体のキャリア
輸送層用材料に採用することが提案されており、例え
ば、特開平２−133416号によればポリシランより成る重
合性ブロックＡとアニオン重合性モノマーの重合体のブ
ロックＢとのブロック共重合体から成る正孔輸送性物質
が、また特開平２−294654号によればポリシラン化合物
を含有する光受容層がそれぞれ提案されている。

【０００５】また、特願平６−90138 号によれば、ポリ
シランをキャリア輸送層用材料として単独で用いる場
合、ポリシラン化合物としては重量平均分子量が50,000
〜2,500,000 であり且つ数平均分子量に比べて10以下の
比率である、ホール移動度が10^-5ｃｍ²／Ｖ・秒以上の
ものが好適であることも提案されている。

【０００６】他方、これらポリシラン化合物の合成法と
しては、最も一般的で実用的なＷｕｒｔｚカップリング
反応には分子量のコントロールが難しく、ポリモーダル
な分子量分布を示し、収率も低いという問題点がある。
そのため、Ｗｕｒｔｚカップリング反応法によって高分
子量で且つ分子量分布の狭いポリシラン化合物を大量に
且つ安価に提供することは困難である。

【０００７】これに対しては、例えば、ポリシランと高
分子樹脂とを混合させる方法（特開平４−178652号等参
照）、ポリシランと有機低分子キャリア輸送剤と高分子
樹脂とを混合させる方法（特開平３−170940号、特開平
４−151669号、特願平６−90138 号等参照）、ポリシラ
ンと他の高分子との共重合体とする方法（特開平２−13
3416号、特開平２−153359号等参照）などが提案されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
提案のポリシラン化合物によっても、ポリシランと高分
子樹脂との相溶性が非常に悪いため、均一な混合膜が得
られないといった問題点があった。

【０００９】また、上記各提案のポリシラン化合物の合
成法によっても、単純に混合するだけでは相溶性の良い
ものが得られない、有機低分子キャリア輸送剤を混合す
ることによりポリシラン化合物最大の特長であるホール
（正孔）の高移動性が失われる、所望のポリシラン化合
物を安定して得ることが技術的に難しいといった問題点
があった。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みて本発明者が鋭意
研究を重ねた結果完成したものであり、その目的は、高
いキャリア輸送能を有するというポリシラン化合物の優
れた特性を損なわず、かつ機械的強度が高く、透明性が
高く、密着性が良いといった膜特性に優れた、電子写真
感光体のキャリア輸送層用材料に好適なポリシラン混合
物を提供することにある。

【００１１】また本発明の他の目的は、上記のポリシラ
ン混合物を用いた、高キャリア移動度で機械的特性や耐
久性といった特性にも優れた電子写真感光体を提供する
ことにある。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、上記の電子写
真感光体を用いた、高性能且つ高信頼性で、さらに小型
化が可能な画像形成装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
ポリシラン混合物は、下記化１で表示されるポリシラン
化合物と、そのポリシラン化合物の存在下で下記（Ａ）
から選ばれるラジカル重合性モノマーを重合させて作製
したバインダとから成ることを特徴とするものである。

【００１４】

【化１】

【００１５】（Ａ）エチレン、スチレン、塩化ビニル、
塩化ビニリデン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、メタ
クリル酸ビニル、アクリル酸メチルまた本発明の請求項２に係る電子写真感光体は、導電性
基体の上に光キャリア励起層と、請求項１に係るポリシ
ラン混合物を含有するキャリア輸送層とを積層して成る
感光層を形成したことを特徴とするものである。

【００１６】また、本発明の請求項３に係る電子写真感
光体は、導電性基体の上に請求項１記載のポリシラン混
合物から成るキャリア輸送材に光キャリア励起材を含有
して成る感光層を形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１７】また、本発明の請求項４に係る画像形成装
置は、前記導電性基体が透光性である請求項２に係る電
子写真感光体と、その電子写真感光体の前記感光層側に
配設した現像手段と、前記導電性基体側から画像露光光
を照射する露光手段とから成り、かつ前記電子写真感光
体の表面にトナー像を形成させるべく前記現像手段と導
電性基体との間に電圧を印加しながら前記露光手段より
画像露光光を照射するようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１８】さらに、本発明の請求項５に係る画像形成
装置は、請求項２に係る電子写真感光体と、その電子写
真感光体の表面に電荷を付与する帯電手段と、電子写真
感光体の帯電領域に対して画像露光光を照射する露光手
段とから成り、これら帯電手段と露光手段とにより電子
写真感光体の表面に静電潜像を形成するとともに、その
静電潜像に対応するトナー像を電子写真感光体の表面に
形成する現像手段と、前記トナー像を被転写材に転写す
る転写手段と、トナー像の被転写材への転写後に電子写
真感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段
と、同じく転写後に残余静電潜像を除去する除電手段と
を配設したことを特徴とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係るポリシラ
ン混合物は、上記化１で表示されるポリシラン化合物を
存在させた系で、上記（Ａ）から選ばれるラジカル重合
性モノマーを重合させてバインダーを作製することによ
り生成する。本発明に用いるポリシラン化合物は分子量
や分子量分布の限定を必要としないことから、一般的な
合成法によっても収率が高く、大量かつ安価に提供する
ことができる。そして、このポリシラン化合物の存在下
でラジカル重合性モノマーを重合させることにより、ポ
リシラン化合物とラジカル重合性モノマーの重合体が分
子レベルで相溶するため、電子写真特性並びに機械的強
度・膜特性にも優れたポリシラン系キャリア輸送層用材
料が得られる。ここで、ラジカル重合により生成する重
合体の量は、ポリシラン混合物全体の20〜80重量％とす
ることが、感光体特性が良好となり、かつ経済性の面で
も良好であることから、両者のバランスを考慮したとき
最も好適である。

【００２０】（ポリシラン化合物の構造）上記化１で表
示されるポリシラン化合物のＲ₁〜Ｒ₆は、水素の他に
も、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換ア
リール基、アルコキシ基、置換アルコキシ基がある。ア
ルキル基、アリール基、アルコキシ基としては、例え
ば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキ
シル、オクチル、ノニル、デシル、ペンタデシル、ステ
アリル、シクロヘキシル、フェニル、トリル、キシリ
ル、ナフチル、メトキシ、エトキシ等が挙げられる。ま
た、これらの置換基としては、アルキル、アリール、ハ
ロゲン、ニトロ、アミノ、アルコキシ、シアノ等があ
る。

【００２１】本発明に用いるポリシラン化合物は、化１
に示す通り、ｘ、ｙ、ｚがそれぞれのユニットの有無を
表わすために、０もしくは１により表示される。例え
ば、ｘ＝ｙ＝１、ｚ＝０であれば、２種類のユニットを
交互に連続して配列された組成となる。

【００２２】また、本発明に用いるポリシラン化合物
は、下記化２に示すように化１のポリシラン化合物のコ
ポリマー（共重合体）でもよい。化２によれば、ｘ、
ｙ、ｚ、ｘ’、ｙ’、ｚ’を選択的に０もしくは１にし
て、それぞれのユニットの有無により幾通りもの組合せ
ができる。すなわち、３種類のユニットのモノマーから
成るポリマーと３種類のユニットのモノマーから成るポ
リマーとの化合物、３種類のユニットのモノマーから成
るポリマーと２種類のユニットのモノマーから成るポリ
マーとの化合物、３種類のユニットのモノマーから成る
ポリマーと１種類のユニットのモノマーから成るポリマ
ーとの化合物、２種類のユニットのモノマーから成るポ
リマーと２種類のユニットのモノマーから成るポリマー
との化合物、２種類のユニットのモノマーから成るポリ
マーと１種類のユニットのモノマーから成るポリマーと
の化合物、１種類のユニットのモノマーから成るポリマ
ーと１種類のユニットのモノマーから成るポリマーとの
化合物がある。さらに、これらの化合物の組合せによる
化合物もある。

【００２３】

【化２】

【００２４】（ポリシラン混合物の生成）上記化１また
は化２で表示されるポリシラン化合物と上記（Ａ）から
選ばれるラジカル重合性モノマーを有機溶媒中で混合
し、反応温度40〜110 ℃の条件下でモノマーの重合を行
なう。また重合に際しては、重合反応を促進するため
に、光照射したり開始剤を添加したりしても良い。重合
反応は、１〜５時間の範囲で完結し、その結果ラジカル
重合ポリマー（分子量５千〜10万）とポリシラン化合物
とから成るポリシラン混合物が得られる。

【００２５】（電子写真感光体の構成）図１は本発明の
請求項２に係る電子写真感光体の基本的な層構成を示す
断面図である。図１は導電性基体１の上に積層型の感光
層２を形成した例であり、この感光層２は光キャリア励
起層３とポリシラン混合物から成るキャリア輸送層４と
から成る。これらの層３・４はその積層順序を変えても
よい。

【００２６】また、図２は本発明の請求項３に係る電子
写真感光体の基本的な層構成を示す断面図である。図２
はポリシラン混合物から成るキャリア輸送材５に例えば
粒状の光キャリア励起材６を含有して成る単一の感光層
７を導電性基体１の上に形成した例である。

【００２７】上記導電性基体１には、アルミニウム（Ａ
ｌ）、ＳＵＳ、銅（Ｃｕ）、黄銅、ニッケル（Ｎｉ）な
どの金属導電体、あるいはガラス、セラミックなどの絶
縁体の表面に導電性薄膜を被覆したものなどがある。ま
た、透光性の導電性基体１としては、透光性のガラス、
石英、サファイア、セラミックなどの支持体の表面に酸
化スズ（ＳｎＯ₂）やインジウム・スズ酸化物（Indium
Tin Oxide：ＩＴＯ）などの透光性導電層あるいは有機
導電性材料を蒸着などにより被覆して導電処理したもの
が用いられる。

【００２８】導電性基体１はドラム状が一般的である
が、シート状、ベルト状もしくはウエブ状可とう性導電
シートでもよく、このようなシートには、ＳＵＳ、Ａ
ｌ、Ｎｉなどの金属シート、あるいはポリエステル、ナ
イロン、ポリイミドなどの高分子樹脂フィルムの上にＡ
ｌ、Ｎｉなどの金属もしくはＳｎＯ₂やＩＴＯなどの透
明導電性材料や有機導電性材料を蒸着などにより被覆し
て導電処理したものが用いられる。

【００２９】また、光キャリア励起層３や光キャリア励
起材６の構成材としては、それ自体公知の有機もしくは
無機の光導電材を用いることができる。有機光導電材と
しては、例えば、チタニルフタロシアニン、金属フタロ
シアニン系顔料、無金属フタロシアニン、ペリレン系顔
料、多環キノン系顔料、スクアリリウム色素、アズレニ
ウム色素、チアピリリウム色素、トリスアゾ顔料等を用
いた高いキャリア生成効率を有する有機光半導体が選ば
れる。無機光導電材としては、例えば、アモルファスの
ＳｅやＳｅＡｓ、ＳｅＴｅまたはＳｉ（ａ−Ｓｅ、ａ−
ＳｅＡｓ、ａ−ＳｅＴｅ、ａ−Ｓｉ）、ＣｄＳ、ＺｎＯ
等がある。また、光キャリア励起層３を形成する方法と
しては、真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオンプレーテ
ィング法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング
法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、ＤＣマグネト
ロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法
などがある。

【００３０】光キャリア励起層３をａ−Ｓｉにより形成
した場合には、それに炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素
（Ｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）を添加して、アモルファ
ス化したＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＧｅの層にして
もよい。また、これらに伝導型制御用不純物元素であ
る、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）などの元素を含有させた
層を形成すれば、キャリア注入阻止層等の機能を具備さ
せることができる。

【００３１】また、前記感光層７の光キャリア励起材６
としてａ−Ｓｉ系の粉末を用いる場合、この粉末はａ−
Ｓｉ系光キャリア励起層３と同様に作製できる。またそ
の形状は、粒状の他にも、柱状、球状、フレーク状でも
よい。その径は0.05〜５μｍ、好適には 0.1〜３μｍで
あればよい。その粉末を光キャリア励起層３中に１〜80
重量％、好適には５〜60重量％で含有させるとよく、そ
の含有に当たっては、攪拌法、超音波分散法などにより
キャリア輸送材５中に分散させる。

【００３２】その他、チタニルフタロシアニン（以下、
ＴｉＯＰｃと略記する）をポリシラン化合物中に分散さ
せたものを感光層７としてもよく、それにより特に長波
長側の画像露光に対して高感度とすることができる。こ
のＴｉＯＰｃは、原料のＴｉＯＰｃ顔料に昇華精製や酸
またはアルカリによる精製等の精製処理を行なって摩砕
助剤や溶媒等とともに、あるいは蒸着法により微粒子状
にして回収する等を行ない、粒子状に調製したものを各
種溶剤とともに、各種分散機を用いて混練してポリシラ
ン化合物中に分散させる。ここで、ＴｉＯＰｃの含有量
は感光層７中に１〜80重量％、好適には10〜60重量％で
含有させるとよい。

【００３３】本発明の請求項２または請求項３に係る電
子写真感光体は、上記のような基本的層構成に基づい
て、所要の電子写真特性に応じて更に改良や変更等を行
なってもよい。例えば、導電性基体１とその上の感光層
２・７との間に中間層を設けることにより、帯電性を高
めたり残留電位を低減することができる。あるいはこれ
らの感光層２・７上に表面層を設けて、帯電性を高めた
り耐久性を向上させることもできる。

【００３４】（ポリシラン混合物によるキャリア輸送層
の形成）本発明の請求項１に係るポリシラン混合物を含
有するキャリア輸送層４、あるいはポリシラン混合物か
ら成る感光層７は、既に公知となった種々の方法により
形成することができる。例えば、ポリシラン混合物を有
機溶剤により溶液化し、それをバーコート法、浸漬法、
溶融押出法、スプレー法等の塗布法により塗布乾燥を行
なって形成する。この有機溶剤には、ベンゼン、トルエ
ン等の芳香族系炭化水素、メチルアルコール、エチルア
ルコール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等のアル
コール類、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテルなど
のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケト
ン類、エステル類、ハロゲン類、ハロゲン化炭化水素等
が、１種もしくは２種以上混合して用いられる。

【００３５】本発明のポリシラン混合物には、ポリシラ
ン化合物の他に高分子樹脂も混合させているので、従来
ポリシランに求められていた分子量、分子量分布に対す
る制限がなくなることから、ポリシラン化合物を大量に
しかも安価に供給することができるものとなる。

【００３６】（画像形成装置の種類）本発明の請求項２
または請求項３に係る電子写真感光体を搭載する画像形
成装置は、帯電もしくは電圧印加と露光とにより感光体
の表面に静電潜像を形成する電子写真方式を採用するも
のである。請求項４に係る画像形成装置は、いわゆる背
面露光同時現像方式によるものであり、請求項５に係る
画像形成装置は、カールソン法や容量像法（ＮＰ法、Ｋ
ＩＰ法）などのいわゆる外部電荷潜像方式によるもので
ある。本発明の画像形成装置によれば、それらに搭載す
る電子写真感光体は本発明のポリシラン混合物により高
いキャリア移動度の感光層を形成でき、これにより、感
光層内部で励起された光キャリアが高い速度で感光層内
部を移動できるようになって静電潜像が形成されるまで
の時間が短くなり、その結果、ドラム状感光体の回転速
度を高めることができ、画像形成を高速に行なうことが
できる。しかも、転写後の露光による除電においても感
光層内部に励起された光キャリアが速やかに除電に寄与
するので、その除電に要する感光層の領域が狭くて済
み、感光体ドラムの高速度化と相まってドラム状感光体
の径を小さくでき、画像形成装置の小型化が達成できる
ものとなる。

【００３７】また、これらの画像形成装置は、いずれも
複写機もしくはプリンタの構成にできる。ここで、複写
機とは原稿からの反射光をレンズやミラーなどの光学系
を用いて電子写真感光体の感光層を露光する構造を有す
るものであり、プリンタとは電気信号により制御された
レーザやＬＥＤアレイ、液晶シャッタアレイ、ＥＬアレ
イ等の発光光源を用いて電子写真感光体の感光層を露光
する構造を有するものである。

【００３８】（背面露光同時現像方式の画像形成装置）
次に本発明の請求項４に係る背面露光同時現像方式の画
像形成装置について具体的に詳述する。

【００３９】図３は本発明の請求項４に係る背面露光同
時現像方式の画像形成装置の画像形成部８を表わす模式
図である。これはコロナ帯電を不要として露光と現像と
をほぼ同時に行なえるように組み合わせた電子写真方式
であり、図中、９は透光性支持体の上に透光性導電層が
被覆された透光性導電性基体10と、その上に積層された
感光層13とから成るドラム状電子写真感光体であり、感
光層13としては光キャリア励起層11とキャリア輸送層12
を積層した例を示している。14は露光手段としてのＬＥ
Ｄアレイヘッド、15は現像手段としての現像機、16は転
写手段としての転写ローラである。ＬＥＤアレイヘッド
14と現像機15とは、感光体９の一部を介してほぼ対称的
に配置される。このようなＬＥＤアレイヘッド14として
は、小型で低消費電力のダイナミックドライブ方式のＬ
ＥＤアレイヘッドが好適に用いられる。17は除電手段で
あるイレース用光源としてのＬＥＤアレイであり、感光
体９の外側に配置してもよい。また、ＬＥＤアレイ17は
必ずしも必要とするものではない。

【００４０】現像機15においては、例えば８極の円柱状
の磁極ローラ18と、その外周にわたって配設された円筒
状の導電性スリーブ19とから成り、さらにトナー受け20
に貯蔵された現像剤としての１成分導電性磁性トナーま
たは導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る２成
分現像剤が導電性スリーブ19の外周へ配送され、磁気ブ
ラシ21を形成する。

【００４１】また、導電性スリーブ19と透光性導電性基
体10との間にはバイアス電源22が設けられ、その両者10
・19の間に感光体９の電位特性に応じて＋あるいは−の
500Ｖ以下の電圧が印加される。

【００４２】23は感光体９の表面に形成されたトナー
像、24は被転写材である記録紙、25は転写後の残留トナ
ーである。これ以外に、現像機15の回転駆動手段と感光
体９の回転手段とを設ける。なお、露光手段14にはここ
ではＬＥＤアレイヘッドを用いたが、これはレーザや液
晶シャッタアレイ、ＥＬアレイヘッドであってもよい。

【００４３】除電手段としてのイレース用光源17にも、
ＬＥＤアレイの他、ハロゲンランプや蛍光灯、ＥＬアレ
イ等の光源を使用できる。

【００４４】かくして上記構成の画像形成装置８によれ
ば、回転する感光体９の透光性導電性基体10側からＬＥ
Ｄアレイヘッド14より画像露光光を照射し、光キャリア
励起層11の内部に光キャリアとしての正孔と電子を発生
させると、現像機15側に−のバイアス電圧を印加してあ
ればそのバイアス電圧によって正孔はキャリア輸送層12
の表面側へ移動し、磁気ブラシ21の末端の負電荷と打ち
消し合い、それに伴って感光体９の表面にトナーが付着
し、トナー像23が形成される。そして、そのトナーは転
写ローラ16により記録紙24上に転写され、次いで定着さ
れる。

【００４５】感光層13として光キャリア励起層11とポリ
シラン混合物から成るキャリア輸送層12とを組み合わせ
た場合、そのキャリア輸送層12のキャリア移動度は10^-5
ｃｍ²／Ｖt ・秒以上と高く、優れたキャリア輸送特性
を具備している。これにより、光キャリア励起層11に発
生した光キャリアが効率的にキャリア輸送層12の表面へ
移送されるので、高い画像形成速度が得られる。

【００４６】次に、上記構成の画像形成部８の具体的内
容を図４によりさらに詳述する。

【００４７】図４は上記感光体９と現像機15とにより形
成される現像剤溜まり26を表わす要部構成図である。

【００４８】現像剤を保持させる現像機15は、導電性ス
リーブ19と、その内部に配置された磁極ローラ18とから
成り、現像剤の搬送は、磁極ローラ18を固定してスリー
ブ19を回転して、またはスリーブ19を固定して内部の磁
極ローラ18を回転して行なえばよい。

【００４９】ここで、現像剤を感光体９と逆方向に搬送
すると、両者の摩擦で現像機15の導電性スリーブ19と感
光体９の最近接部位よりも下流側（感光体９が現像剤か
ら放れる側）に現像剤溜まり26が生じる。すなわち、現
像剤の本来の高さよりもはみ出した部分が現像剤溜まり
26であり、この現像剤溜まり26を生じさせるための現像
剤の搬送速度や現像剤の高さ、スリーブ19と感光体９の
表面とのギャップ等は、感光体９の回転速度や必要とす
る現像剤溜まり26の大きさに応じて適宜設定する。

【００５０】また、27は制御電極であり、この制御電極
27は導電性スリーブ19上の感光体９との最近接部位に設
け、絶縁体28で導電性スリーブ19と絶縁する。制御電極
27は、電源29により電圧が印加されるが、その際に感光
体９や現像剤に均一な電界が加わるように、導電性スリ
ーブ19の長さ方向に沿った帯状とする。この制御電極27
は必須不可欠のものではなく、適宜採用される。

【００５１】現像剤には例えば導電性磁性トナーを用い
るが、これは磁気ブラシ21および現像剤溜まり26を形成
し、必要な導電性を有すれば、１成分の現像剤でもよ
く、導電性のキャリアと絶縁性のトナーとを所定の混合
比で混合して必要な導電率にしり２成分の現像剤を用い
てもよい。

【００５２】ここで、画像露光を行なう位置は、感光体
９の表面と導電性スリーブ19との際近接位置Ａではな
く、感光体９の回転方向の下流側に形成した現像剤溜ま
り26の位置Ｂとし、好ましくは現像剤溜まり26の中でも
下流側の後半部とする。現像剤溜まり26の位置Ｂで露光
を行なうことにより、露光までの間に感光体９の帯電が
十分に行なわれ、帯電前の感光体９の電位の履歴の影響
が抑えられるとともに、感光体９の表面の残留トナー25
や画像背景部のトナーの回収が十分に行なわれる。さら
に、感光体９が十分に帯電されてから露光を行なって電
荷を消失させるため、現像剤と感光体９との電気的引力
が強く、良好なトナー像23が形成される。

【００５３】そして、トナー像23の形成後は感光体９が
現像剤溜まり26から速やかに離れるため、感光体９の表
面のトナー像23が現像剤の衝突や摩擦等の機械的な力に
より乱されることがなく、良好な解像度のトナー像23が
得られる。

【００５４】現像剤溜まり26の位置では、感光体９の表
面と導電性スリーブ19とが最も近接する位置Ａよりも感
光体９の表面と磁極ローラ18との距離が大きくなる。こ
のため、現像剤を磁極ローラ18の側に吸引する磁力は弱
く、感光体９の表面に形成されたトナー像23の一部が磁
力によって現像機15の側に回収されて画像濃度が低下し
たり、磁力により乱されて解像度が低下したりすること
を防止することができる。

【００５５】さらに、帯状の制御電極27を接地し、透光
性導電性基体１と共通電位にする、あるいはスリーブ19
の電位に対してその電位を低くもしくは高く設定する。

【００５６】このようにスリーブ19とは独立に電位を印
加できる制御電極27を設けると、感光体９の表面電位を
現像剤を介して中和し、あるいは感光体９の表面の電位
を揃え、以前のプロセスでの帯電やローラの有無等によ
る感光体９の履歴の影響を打ち消すことができる。この
結果、繰り返し使用時、例えば１枚の画像を得るために
感光体９を数回転させる場合等に、安定した現像状態と
記録画像とが得られる。ここで制御電極27の電位を調整
すると、画像濃度や地かぶり等に対する最適画像形成条
件を調整して得ることができる。また、制御電極27の電
位を高くし、導電性スリーブ19の電位を低くすることに
より、非露光部にトナーが付着し、露光部にはトナーが
付着しない、いわゆる反転現像も可能になった。

【００５７】感光体９の表面に形成されたトナー像23は
次いで記録紙24に転写され、定着されて記録画像とな
り、転写されずに感光体９の表面に残った残留トナー25
は、次の画像形成プロセスにおいて現像機15に回収され
て再利用される。

【００５８】さらに、転写後の感光体９にイレース用光
源17により除電光を照射することにより、以前のプロセ
スでの帯電や露光の有無等による感光体９の履歴の影響
をより効果的に打ち消すことができ、繰り返し使用時に
おける残像現象などの画像上の問題を抑制することがで
きる。また、感光体９のキャリア輸送層12の表面にトラ
ップされた電荷を消去し、感光体９とその表面の残留ト
ナー25との電気的な引力をなくして、残留トナー25を現
像機15に回収され易くすることができる。

【００５９】また、このキャリア輸送層12は、感光体９
の表面層を兼ねても良好な表面特性を具備させることが
できる。すなわち、本発明のポリシラン混合物による層
は、表面が硬く且つ適度な滑り性を有しており、耐磨耗
性および耐刷性に優れ、帯電特性も良好であるという特
長があり、これにより感光体用表面層としても有利とな
る。

【００６０】（外部静電潜像方式の画像形成装置）次に
本発明の請求項５に係る外部電荷潜像方式の画像形成装
置について、カールソン法を例にとって具体的に詳述す
る。

【００６１】図５は本発明の請求項５に係る外部電荷潜
像方式の画像形成装置の画像形成部30を表わす模式図で
ある。図中、31は本発明の請求項２または請求項３に係
るドラム状の電子写真感光体であり、その感光体31の周
囲に帯電手段であるコロナ帯電器32と、その帯電後に画
像露光光を照射する露光手段である露光器33と、感光体
31の表面にトナー像を形成するためのトナー34を備えた
現像手段である現像機35と、感光体31の表面に形成され
たトナー像36を被転写材である記録紙37に転写する転写
手段である転写器38と、その転写後に感光体31表面の残
留トナー39を除去するクリーニング手段40と、残留電荷
を除去する除電手段41とを配置した構成である。また、
記録紙37上に転写された転写トナー像42は、熱もしくは
圧力による定着器43によって記録紙37上に固着されて定
着され、記録画像44となる。

【００６２】このカールソン法は、次の〜のプロセ
スを繰り返し経る。

【００６３】感光体31の表面をコロナ帯電器32により
帯電する。

【００６４】露光器33により画像露光光を照射するこ
とにより、感光体31の表面に電位コントラストとしての
静電潜像形成する。

【００６５】この静電潜像を現像機35のトナー34によ
り現像する。この現像により、例えば黒色のトナー34が
静電潜像との静電引力により感光体31の表面に付着し、
静電潜像がトナー像36として可視像化される。

【００６６】記録紙37の裏面よりトナー34と逆極性の
電界を加えて感光体31表面のトナー像36を記録紙37上に
静電転写し、転写トナー像42を得る。この転写トナー像
42は定着器43により記録紙37上に定着されて記録画像44
となる。

【００６７】感光体31表面の残留トナー39をクリーニ
ング手段40により除去する。

【００６８】感光体31表面の全面に除電手段41により
除電光を照射し、残余の静電潜像を除去する。

【００６９】かくして、上記構成の画像形成装置30によ
れば、本発明の請求項２または請求項３に係る感光体31
において、露光器33からの光照射によって感光層内部に
発生した光キャリアがその層内部を高い速度で移動する
ので、静電潜像が形成される時間が短くなり、ドラム状
の感光体31の回転速度を高めることができ、画像形成を
高速度にできる。しかも、転写後の光照射による除電に
おいても、その感光層内部に発生した光キャリアが除電
に速やかに寄与するので、その除電に要する感光層の領
域が狭くて済み、画像形成の高速化と相まってドラム状
の感光体31の径を小さくでき、画像形成装置の小型化が
達成できる。

【００７０】なお、上記の画像形成装置30はプリンタの
構成であるが、露光器33に代えて原稿からの反射光を照
射するためのレンズやミラー等の光学系を用いれば、複
写機としての画像形成装置となる。

【００７１】

【実施例】以下、本発明の具体例を詳述する。なお、本
発明は以下の具体例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を加えるこ
とは何ら差し支えない。

【００７２】〔例１〕トルエン1.25リットル中にナトリ
ウム（Ｎａ）89.1ｇ（3.88モル）を入れ、これを加熱還
流してナトリウム分散体を作った。この反応系を自然放
冷して65℃付近になったところで出発物質であるフェニ
ルメチルジクロロシラン12.5ミリリットル（0.0775モ
ル）をゆっくりと滴下し、65℃を保ちながら重合反応を
行ない、ポリシラン化合物を得た。この重合反応により
得られたポリシラン化合物においては、ｘ＝１、ｙ＝ｚ
＝０、Ｒ₁＝メチル基、Ｒ₂＝フェニル基、重合度ｎ＝
250 であった。このポリシラン化合物の化学式を、化３
に示す。

【００７３】

【化３】

【００７４】また、数平均分子量Ｍｎと重量平均分子量
Ｍｗをゲル浸透クロマトグラフィーを用いて測定したと
ころ、Ｍｗは３万程度であり、ＭｗとＭｎとの比率Ｍｗ
／Ｍｎは４程度であった。なお、収量は112 ｇであり、
収率は60％であった。

【００７５】〔例２〕トルエン1.25リットル中にＮａ7
8.4ｇ（3.41モル）とヨウ化銅（ＣｕＩ）2.95ｇ（15.5
ミリモル）を入れ、加熱還流し、これに出発物質である
フェニルメチルジクロロシラン250 ミリリットル（1.55
モル）を滴下して重合反応を行ない、〔例１〕とは重合
度の異なった化３で表示されるポリシラン化合物を得
た。この重合反応により得られたポリシラン化合物にお
いては、ｘ＝１、ｙ＝ｚ＝０、Ｒ₁＝メチル基、Ｒ₂＝
フェニル基、重合度ｎ＝750 であり、そのＭｗは９万程
度、Ｍｗ／Ｍｎは10程度であった。また、収量は92ｇで
あり、収率は49.4％であった。

【００７６】〔例３〕〔例１〕および〔例２〕と同様に
して、出発物質である各種ジクロロシランに対して溶媒
であるトルエンを加え、65〜110 ℃の反応温度でもって
Ｎａによる脱塩素化縮合反応を行ない、重合度の異なっ
た化３で表示される３種類のポリシラン化合物ａ-1、ａ
-2、ａ-3、および下記の化４で表示されるｘ＝１、ｙ＝
ｚ＝０、Ｒ₁＝メチル基、Ｒ₂＝ノルマルプロピル基で
あるポリシラン化合物ｂ、化５で表示されるｘ＝ｙ＝
１、ｚ＝０、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃＝メチル基、Ｒ₄＝フェ
ニル基であるポリシラン化合物ｃ、化６で表示されるｘ
＝１、ｙ＝ｚ＝０、ｘ’＝１、ｙ’＝ｚ’＝０、Ｒ₁，
Ｒ₂，Ｒ₁’＝メチル基、Ｒ₂’＝フェニル基であるポ
リシラン化合物ｄを合成した。

【００７７】

【化４】

【００７８】

【化５】

【００７９】

【化６】

【００８０】これらのポリシラン化合物ａ-1、ａ-2、ａ
-3、ｂ、ｃ、ｄについてＭｗとＭｗ／Ｍｎならびにタイ
ムオブフライト（ＴＯＦ）法により25℃でのキャリア
（ホール）移動度を求めたところ、表１に示す結果であ
った。

【００８１】

【表１】

【００８２】表１の結果より、いずれのポリシラン化合
物も良好なキャリア移動度を有していることが分かる。

【００８３】〔例４〕〔例３〕において得られた６種類
のポリシラン化合物と、ラジカル重合性ポリマーである
ポリスチレンをそれぞれトルエンに溶解させ、それぞれ
について透明な10重量％トルエン溶液を作った。これら
６種類のポリシラン／トルエン溶液とポリスチレン／ト
ルエン溶液とをそれぞれ混合したところ、いずれの混合
溶液も速やかに白濁化して不透明溶液となった。これら
の混合溶液を用いてガラス基板上にバーコート法により
膜形成を行なったところ、本発明のポリシラン混合物と
同様の成分から成るものの、白く濁った不透明な膜が得
られた。

【００８４】かくして得られた各ポリシラン混合膜の25
℃でのキャリア移動度を測定したところ、従来のポリシ
ラン化合物の値より２〜３桁の低下が認められ、ポリシ
ランと高分子樹脂を単純に混合させても、両者の相溶性
が悪いため、均一な膜が得られず、ポリシランの機能が
十分に発揮されないことが分かった。

【００８５】〔例５〕トルエン中に〔例３〕において得
られた６種類のポリシラン化合物と、ラジカル重合性モ
ノマーとしてのスチレン、ならびに開始剤としてビスア
ゾイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を添加し、反応温度
80℃においてそれぞれスチレンの重合反応を行なった。
そして３時間反応を行なった後、反応系を放冷し、反応
溶液にメタノールを添加して重合反応を停止した。次い
で、これらの反応溶液を取り出し、さらにメタノールを
加えると、ポリシラン／ポリスチレン混合物を得ること
ができた。このポリスチレンの分子量は１万程度で、分
子量の広がり具合を示すＭｗ／Ｍｎは2.5 程度であっ
た。また、ポリシランとポリスチレンとの重量比はポリ
シラン：ポリスチレン＝１：1.2 程度であった。

【００８６】このポリシラン混合物を用いて〔例４〕と
同様に膜形成を行なったところ、それぞれの混合膜にお
いて均一な透明膜が得られた。

【００８７】かくして得られた各ポリシラン混合膜中に
おけるポリスチレンのＭｗとＭｎをゲル浸透クロマトグ
ラフィー（検出器：254 ｎｍ）で測定した。また、得ら
れたそれぞれのポリシラン混合膜の25℃でのキャリア移
動度を測定した。これらの結果を表２に示す。

【００８８】

【表２】

【００８９】表２の結果より、いずれのポリシラン混合
物においても従来のポリシラン化合物と同等以上のキャ
リア移動度が得られたことが分かる。

【００９０】これは、ポリシランとポリスチレンとが分
子レベルで十分に相溶した結果であると考えられる。

【００９１】〔例６〕透光性の支持体として外径30ｍｍ
×長さ300 ｍｍ×肉厚1.8 ｍｍのドラム状ガラス管を用
い、その周面に透光性導電層としてＩＴＯ層を活性反応
蒸着法により1,000 Åの厚みで形成して、透光性の導電
性基体１（10）を得た。次いで、この導電性基体を、チ
タニルフタロシアニンとポリエステル樹脂をクロロホル
ム中に分散混合した液中に浸漬した後乾燥して、チタニ
ルフタロシアニンから成る厚み３μｍの光キャリア励起
層３（11）を形成した。

【００９２】次に、この上に〔例５〕の６種類のポリシ
ラン混合物から成るキャリア輸送層４（12）を積層して
積層型の感光層２（13）を形成し、本発明の電子写真感
光体Ａ〜Ｆを作製した。

【００９３】また、キャリア輸送層を積層するに当たっ
てポリシラン化合物を含有しないキャリア輸送層を用い
た他は上記と同様にして、比較例の電子写真感光体Ｇも
作製した。

【００９４】この電子写真感光体Ａを図３に示した構成
の画像形成部８を有する画像形成装置に装着し、現像剤
に導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る２成分
現像剤を用い、また、ダイナミックドライブ方式の解像
度300 ｄｐｉ（ドット／インチ）のＬＥＤアレイヘッド
14を配して、導電性スリーブ19と導電性基体10との間に
Ｖs ＝＋400 Ｖの電圧を印加しつつ波長660 ｎｍで画像
露光を行ない、感光体９上にトナー像23を形成し、そし
て、そのトナー像23を−400 Ｖの転写バイアス電圧を印
加した転写ローラ16により普通紙記録紙24に転写し、熱
定着を行なって記録画像を得た。なお、画像形成に当た
っては、現像剤を感光体９と逆方向に回転させて現像剤
溜まり26を形成し、その部位に画像露光を行なった。

【００９５】この画像を評価したところ、電子写真感光
体Ａ〜Ｆにおいてはいずれも光学濃度が1.4 以上の画像
濃度を有し、バックのかぶりもなく、解像度も300 ｄｐ
ｉの良好な画像であった。

【００９６】他方、電子写真感光体Ｇを用いて同様の画
像評価を行なったところ、感光体Ｂにおいてはキャリア
輸送層でのキャリア移動度が低いために光応答性が悪
く、十分な電位コントラストが形成されないために十分
な濃度のトナー像が形成されず、画像濃度が0.6 と不十
分な画像であった。

【００９７】〔例７〕本例においては、アルミニウム製
のドラム状の導電性基体１（10）を用いて、〔例６〕と
同様にしてチタニルフタロシアニンから成る光キャリア
励起層３（11）を形成し、その上に〔例５〕の６種類の
ポリシラン混合物から成る厚み５μｍのキャリア輸送層
４（12）を積層して、積層型の感光層２（13）を有する
本発明の電子写真感光体Ａ’〜Ｆ’を作製した。

【００９８】このようにして得られた電子写真感光体
Ａ’〜Ｆ’を図５に示した構成の画像形成装置30に装着
し、−６ｋＶの電圧を印加したコロナ帯電器32を用いて
帯電させ、暗部表面電位を測定して初期帯電電位を求め
たところ、いずれも−800 Ｖの帯電電位を示し、高い帯
電能を有することが確認できた。

【００９９】次に、表面電位が−800 Ｖとなるように帯
電させた後に波長650 ｎｍの光を照射して、表面電位を
−500 Ｖから−250 Ｖに減衰させるのに必要な露光エネ
ルギー（半減露光量）を測定し、その逆数により半減光
感度を求めたところ、いずれも約2.0 ｃｍ²／μＪとな
り、高い光感度を示した。

【０１００】さらに、600 〜800 ｎｍの範囲にわたって
露光波長を変えて、半減露光量の２倍の露光量を与えた
時の表面電位を残留電位として求めて分光感度特性を調
べたところ、どの波長においても−10Ｖ以下と低く、い
ずれも優れた特性を示した。

【０１０１】次に、この電子写真感光体Ａ’〜Ｆ’を図
５に示す構成の画像形成装置30に搭載し、露光手段とし
て波長650 ｎｍ、解像度400 ｄｐｉのダイナミックドラ
イブ方式のＬＥＤアレイヘッド33を用いて画像形成を行
ない、その画像について画像濃度、解像度、バックのか
ぶり、残像（ゴースト）について画像評価を行なった。
その結果、電子写真感光体Ａ’〜Ｆ’のいずれにおいて
も画像濃度は光学濃度が1.4 と高く、解像度も400 ｄｐ
ｉを良好に解像しており、バックのかぶりもなく、残像
も認められない良好な画像であった。そして、優れた光
応答性により、ドラム状感光体31の回転速度を速めるこ
とができた。また、連続して１万枚の画像形成を行って
も画像濃度や解像度の低下、あるいはバックのかぶりの
増加などの画像品質の変動は認められず、電子写真感光
体Ａ’〜Ｆ’が優れた耐久性も有していることが確かめ
られた。

【０１０２】〔例８〕図３に示した画像形成装置30の露
光手段33を原稿からの反射光を照射する光学系に変え
て、複写機の構成とした画像形成装置に〔例７〕の電子
写真感光体Ａ’〜Ｆ’を搭載し、同様に画像形成を行な
った。その結果、画像濃度、解像度、バックのかぶり、
階調再現性、残像のいずれにおいても優れた画像品質を
有する画像が得られた。また、優れた光応答性によりド
ラム状感光体の回転速度が高められ、いずれも複写機用
感光体としても優れた特性を有することが確かめられ
た。

【０１０３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の請求項１に
係るポリシラン混合物によれば、分子量や分子量分布に
特に限定のない化１で表示されるポリシラン化合物を存
在させた系でラジカル重合性モノマーを重合させること
により、電子写真特性ならびに膜の機械的強度や膜特性
にも優れた、電子写真感光体のキャリア輸送層用材料に
好適なポリシラン混合物を提供することができた。

【０１０４】本発明のポリシラン混合物によれば、ポリ
シラン化合物に高分子樹脂から成るバインダを混合して
いるので、従来のポリシランに求められていた分子量や
分子量分布に対する制限がなくなり、大量にしかも安価
にポリシラン混合物を供給することができる。

【０１０５】また、本発明の請求項２または請求項３に
係る、本発明のポリシラン混合物を用いた電子写真感光
体によれば、高いホール移動度を有し、さらに膜強度や
密着性が大きいといった膜特性にも優れた電子写真感光
体を提供することができた。

【０１０６】本発明の電子写真感光体は、高いキャリア
移動度が要求される画像形成装置、例えば背面露光同時
現像方式の画像形成装置に好適に搭載することができ
た。

【０１０７】さらに、本発明の請求項４または請求項５
に係る画像形成装置によれば、上記の電子写真感光体を
用いた、高性能且つ高信頼性で、さらに小型化が可能な
画像形成装置を提供することができた。

【０１０８】さらにまた、本発明の画像形成装置によれ
ば、画像露光の光照射によって感光層内部に発生した光
キャリアがその層内部を高い速度で移動するので、静電
潜像が形成される時間が短くなり、ドラム状の感光体で
あればその回転速度を高めることができ、画像形成を高
速度で行なうことができた。しかも、転写後の除電にお
いてもその除電に要する感光層の領域が狭くなり、ドラ
ム状感光体の回転速度の高速化と相まってドラム状感光
体の径を小さくでき、画像形成装置の小型化を達成する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真感光体の層構成を示す断面図
である。

【図２】本発明の電子写真感光体の他の層構成を示す断
面図である。

【図３】本発明の画像形成装置の画像形成部を表わす模
式図である。

【図４】本発明の画像形成装置の画像形成部の要部構成
図である。

【図５】本発明の他の画像形成装置の画像形成部を表わ
す模式図である。

【符号の説明】

１，10・・・導電性基体、２，７，13・・・感光層、
３，11・・・光キャリア励起層、４，12・・・キャ
リア輸送層、５・・・キャリア輸送材、６・・・光
キャリア励起材、８・・・画像形成部、９，31・・
・電子写真感光体、 14，33・・・露光手段、 15，35
・・・現像手段、 16，38・・・転写手段、 17，41・
・・除電手段、 22・・・バイアス電源、 23，36・・
・トナー像、 24，37・・・被転写材、 25，39・・・
残留トナー、 30・・・画像形成装置、 40・・・クリ
ーニング手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 33/06 Ｃ０８Ｌ 33/06 33/08 ＬＪＥ 33/08 ＬＪＥ 33/20 ＬＪＰ 33/20 ＬＪＰ 51/08 ＬＬＵ 51/08 ＬＬＵＧ０３Ｇ 5/07 １０１Ｇ０３Ｇ 5/07 １０１ 21/10 21/00 ３５０ 21/00 ３５０Ｃ０８Ｌ 83/16 ＬＲＭ // Ｃ０８Ｌ 83/16 ＬＲＭＧ０３Ｇ 21/00 ３１２ (Ｃ０８Ｌ 25/04 83:16）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記化１で表示されるポリシラン化合物
と、該ポリシラン化合物の存在下で下記（Ａ）から選ば
れるラジカル重合性モノマーを重合させて作製したバイ
ンダとから成ることを特徴とするポリシラン混合物。【化１】（Ａ）エチレン、スチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、メタクリル酸ビニ
ル、アクリル酸メチル
【請求項２】導電性基体の上に光キャリア励起層と、
請求項１記載のポリシラン混合物を含有するキャリア輸
送層とを積層して成る感光層を形成した電子写真感光
体。
【請求項３】導電性基体の上に請求項１記載のポリシ
ラン混合物から成るキャリア輸送材に光キャリア励起材
を含有して成る感光層を形成した電子写真感光体。
【請求項４】前記導電性基体が透光性である請求項２
記載の電子写真感光体と、該電子写真感光体の前記感光
層側に配設した現像手段と、前記導電性基体側から画像
露光光を照射する露光手段とから成り、かつ前記電子写
真感光体の表面にトナー像を形成させるべく前記現像手
段と導電性基体との間に電圧を印加しながら前記露光手
段より画像露光光を照射するようにしたことを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項５】請求項２記載の電子写真感光体と、該電
子写真感光体の表面に電荷を付与する帯電手段と、電子
写真感光体の帯電領域に対して画像露光光を照射する露
光手段とから成り、これら帯電手段と露光手段とにより
電子写真感光体の表面に静電潜像を形成するとともに、
該静電潜像に対応するトナー像を電子写真感光体の表面
に形成する現像手段と、前記トナー像を被転写材に転写
する転写手段と、該転写後に電子写真感光体表面の残留
トナーを除去するクリーニング手段と、該転写後に残余
静電潜像を除去する除電手段とを配設したことを特徴と
する画像形成装置。