CN101089736A - 电子照相感光体及使用该感光体的成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子照相感光体,其包括导电支撑体和在该导电支撑体上形成并至少包含电荷产生材料和电荷迁移材料的感光层,其中所述感光体的表面层包含聚碳酸酯共聚物,该聚碳酸酯共聚物的结构单元由通式(1)至(3)表示。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子照相感光体和使用该感光体的成像设备。更具体地,本发明涉及一种具有由特定聚碳酸酯共聚物组成的表面层的电子照相感光体和使用该感光体的成像设备。
背景技术
在电子照相成像设备如复印机、打印机和传真机的领域中,聚碳酸酯通常用来形成电子照相感光体的表面层,在该表面层上将形成静电潜像,这是因为聚碳酸酯具有高机械强度和优良的尺寸稳定性、耐磨性等等。特别地,这种聚碳酸酯常常用作粘合剂树脂用于固定电荷迁移层中的电荷迁移材料,该电荷迁移层是功能分离型电子照相感光体的最外层,该感光体通过在导电支撑体上以如下顺序叠压如下层而得到:含有电荷产生材料的电荷产生层和含有电荷迁移材料的电荷迁移层。
作为典型的聚碳酸酯,已知的有芳香族聚碳酸酯,如由4,4′-(1-甲基亚乙基)双酚(双酚A)与光气反应而获得的双酚A聚碳酸酯和由4,4′-亚环己基双酚(双酚Z)合成的具有高耐磨性和溶解度的Z型聚碳酸酯。一般来说,相对于其他热塑性树脂,这些聚碳酸酯具有优良的机械强度(尤其是低温下的机械强度)和耐气候性。
通常采用的这些聚碳酸酯具有线性结构,但也已有建议采用一种具有支化结构的聚碳酸酯来获得增加的强度(参见日本经审查的专利公开SHO 44(1969)-17149号)。另外,已尝试使用具有支化结构的聚碳酸酯来生产电子照相感光体(参见日本专利第2824288、3445854、3730634、3647496、3402970和3738627号,以及日本未审查的专利公开HEI 7(2005)-181706、HEI 9(2007)-319102和2002-121246号)。
包含具有支化结构的聚碳酸酯的层比包含具有线性结构的聚碳酸酯的层更硬,因此膜厚度的减少量可以降低。然而,已知这种具有支化结构的聚碳酸酯由于空间位阻而显示出低的分子移动性,因而其柔性比具有线性结构的聚碳酸酯差。因此,包含具有分支结构的聚碳酸酯的层是脆的,因而由于电子照相感光体的反复使用,使得在该层中可能产生裂缝,或者该层可能剥落。
在另一方面,已经提出具有包含醚结构的线性结构的聚碳酸酯,该聚碳酸酯预期用于生产具有改善柔性的带状感光体(参见日本专利第2568352和2639073号,以及日本未审查的专利公开第2005-266047号)。
此外,已知在各种聚碳酸酯中,具有环状亚烷基结构的聚碳酸酯在溶剂中具有特别高的溶解度,并且这种聚碳酸酯也用于生产电子照相感光体(参见日本经审查的专利公开HEI 2(2000)-57300号)。
发明内容
然而,上述的这些聚碳酸酯不能很好地满足待用于生产电子照相感光体的粘合剂树脂的要求,因而需要开发性能改善的聚碳酸酯。
更具体地,需要开发如下聚碳酸酯,其可用作用于生产电子照相感光体的表面层的粘结剂树脂,以提供具有以下性能的电子照相感光体:(1)高机械强度,(2)优良的电学特性,(3)高的电荷电位和高灵敏度,(4)即使经受如下条件后,各种特性仍几乎不变:反复施加电压、用激光等照射、色料粘附和施加热和压力,和(5)在长时间内稳定形成高质量的图像。
本发明涉及一种电子照相感光体,其包括:导电支撑体和在该导电支撑体上形成的和至少包含电荷产生材料和电荷迁移材料的感光层,其中所述感光体的表面层含有聚碳酸酯共聚物,该聚碳酸酯共聚物所含的结构单元由下列通式(1)至(3)表示:
其中X为氧原子或硫原子,R1至R8为氢原子、卤素原子、羟基、或含有1至4个碳原子的烷基;
其中A为C1至C10直链亚烷基、C2至C10支链亚烷基、或C3至C10环状亚烷基,它们可以具有芳基作为取代基,或者A为亚芳基;R9至R16为氢原子、卤素原子、硝基、羟基或含有1至4个碳原子的烷基;和
本发明的另一方面涉及一种成像设备,其包括:上述的电子照相感光体;用于给所述电子照相感光体充电的充电部件;曝光部件,其用于根据图像信息,通过用光照射经充电的电子照相感光体,以形成静电潜像;显影部件,用于将在所述电子照相感光体上形成的静电潜像显影为可见图像;以及转印部件,用于将由所述显影部件显影的可见图像转印到记录介质上。
通过下面所给出的详细描述,本申请的这些和其他目的将变得更显而易见。然而,应理解,尽管详细的描述和具体的实施例说明了本发明优选的实施方案,但其仅作为示例给出,因为通过该详细描述,在本发明的实质和范围内的各种变化和修改对本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
图1为横断面图,其示意性地显示了本发明的单层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图2为横断面图,其示意性地显示了本发明的单层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图3为横断面图,其示意性地显示了本发明的单层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图4为横断面图,其示意性地显示了本发明的单层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图5为横断面图,其示意性地显示了本发明的多层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图6为横断面图,其示意性地显示了本发明的多层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图7为横断面图,其示意性地显示了本发明的多层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图8为横断面图,其示意性地显示了本发明的多层型电子照相感光体的主要部分的结构。
图9为横断面图,其简单显示了本发明成像设备的结构。
优选实施方案详述
(聚碳酸酯共聚物)
本发明的电子照相感光体含有聚碳酸酯共聚物,其所含的结构单元由下列通式(1)至(3)表示:
其中X为氧原子或硫原子,R1至R8为氢原子、卤素原子、羟基、或含有1至4个碳原子的烷基;
其中A为C1至C10直链亚烷基、C2至C10支链亚烷基、或C3至C10环状亚烷基,它们可以具有芳基作为取代基,或者A为亚芳基,R9至R16为氢原子、卤素原子、硝基、羟基或含有1至4个碳原子的烷基;和
在通式(1)和(2)中,卤素原子的例子包括氟原子、氯原子和溴原子,含有1至4个碳原子的烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基或异丙基、和正-、异-、仲-或叔-丁基。
此外,在通式(1)和(2)中,取代基R1至R16是相同或者不同的。
在通式(2)中,C1至C10(1至10个碳原子)直链亚烷基的例子包括亚甲基、亚乙基、1,3-亚丙基、1,10-亚癸基,C2至C10支链亚烷基的例子包括含有C1至C4烷基作为侧链的上述直链亚烷基(附带条件是,碳原子总数最大为10)。C2至C10支链亚烷基的具体例子包括:亚乙基、亚异丙基、亚丙基、二甲基亚乙基、乙基亚乙基和二乙基亚乙基。在通式(2)中,C3至C10环状亚烷基的例子包括由环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷和环庚烷衍生所得的二价基团。应注意,所述环状亚烷基可在其任何位置上具有单键,但优选在同一碳上具有单键。
在通式(2)中,芳基取代的亚烷基的例子包括含有芳基作为取代基的上述亚烷基。所述芳基的例子包括苯基和萘基。所述芳基可含有低级烷基或卤素原子作为取代基。芳基取代的亚烷基的具体例子包括苯基亚甲基、二苯基亚甲基、苯基亚乙基和二苯基亚乙基。
在通式(2)中,亚芳基的例子包括由苯、茚、萘和芴衍生的二价基团。应注意,所述亚芳基可在其任何位置上具有单键。
在由通式(3)表示的结构单元中含有的苯基,可具有低级烷基或卤素原子(未示出)作为取代基。所述苯基可在其任何位置上含有碳酰氧基,例如在1、3和5位,在1、2和3位,或在1、2和4位。
更优选地,所述聚碳酸酯共聚物具有如下结构单元:由通式(1)表示的结构单元,其中X为氧原子或硫原子,R1至R8为氢原子、氯原子、甲基或乙基;如通式(2)所示的结构单元,其中A为亚环己基、亚异丙基、苯基亚乙基或亚环戊基,R9至R16为氢原子、氯原子、甲基或乙基;和如通式(3)所示的未取代的结构单元。
对于在所述聚碳酸酯共聚物所含的如通式(1)至(3)所示的结构单元之间的比率,无特别限制,但所述聚碳酸酯共聚物优选含有5~9mol%的如通式(1)所示的结构单元,86~94mol%的如通式(2)所示的结构单元,和0.5~5mol%的如通式(3)所示的结构单元。通过采用这种聚碳酸酯共聚物,其含有以上述比例存在的如通式(1)至(3)所示的结构单元,有可能提供如下电子照相感光体,其在耐磨性和柔性之间具有优良的平衡。更优选地,所述聚碳酸酯共聚物含有:7~9mol%的如通式(1)所示的结构单元,88~93mol%的如通式(2)所示的结构单元,和0.5至3mol%的如通式(3)所示的结构单元。在聚碳酸酯共聚物所含的如通式(1)至(3)所示的结构单元之间的尤其优选的比率为9/89/2mol%、8/90/2mol%和5/93/2mol%。
含有如通式(1)至(3)所示的结构单元的聚碳酸酯共聚物可以是:无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、无规交替共聚物或无规嵌段共聚物。
所述聚碳酸酯共聚物的优选数均分子量(Mn)为5,000至500,000。如果所述聚碳酸酯共聚物的Mn小于5,000,则所得薄膜的强度就会降低。另一方面,如果所述聚碳酸酯共聚物的Mn超过500,000,则该聚碳酸酯共聚物在用于生产电子照相感光体的溶剂中的溶解度很低。所述聚碳酸酯共聚物的Mn的更优选范围是10,000至100,000,甚至更优选的范围是15,000至60,000。
另外,所述聚碳酸酯共聚物的优选重均分子量(Mw)为5,000至500,000。如果所述聚碳酸酯共聚物的Mw小于5,000,则所得薄膜的强度降低。另一方面,如果所述聚碳酸酯共聚物的Mw超过500,000,则聚碳酸酯共聚物在溶剂中的溶解度很低。所述聚碳酸酯共聚物的Mw的更优选范围是10,000至300,000,甚至更优选的范围是20,000至150,000。
应注意,Mn是由凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算(polystyrene-reduced)的数均分子量,而Mw是由凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量。
聚碳酸酯共聚物的具体例子包括如下:
应注意,所述聚碳酸酯共聚物的链端结构优选由对羟基苯甲酸正丁酯、对羟基苯甲酸正丙酯或对羟基苯甲酸乙酯衍生得到。
(制备聚碳酸酯共聚物的方法)
对于待用于制备所述聚碳酸酯共聚物的对应于由通式(1)至(3)所表示的结构单元的单体没有具体限定,可以使用公知的单体。作为这样的单体,可以使用碳酸酯化合物、二羟基化合物和三羟基化合物。所述三羟基化合物用作用于得到具有三维结构的聚碳酸酯共聚物的试剂,即用作支化剂。
对于所述碳酸酯化合物,可以使用通常用于制备聚碳酸酯的任何碳酸酯化合物。这种碳酸酯化合物的例子包括:碳酸双芳基酯如碳酸二苯酯,卤代甲酸酯如双氯甲酸酯,和卤代碳酸酯如光气、氯甲酸三氯甲酯(光气二聚体)、二(三氯甲基)碳酸酯(光气三聚体)和光气聚合物。应注意,光气三聚体具有如下优点,即它是热稳定和化学稳定的,因而便于控制反应和易于处理。卤代甲酸酯可以由下述的二羟基化合物衍生得到。
对于二羟基化合物,可以使用公知的二羟基化合物而没有任何限制,只要它是对应于由通式(1)或(2)表示的结构单元的结构的单体,所述结构单元不包括羰基。采用这种二羟基化合物作为单体,有可能获得如下聚碳酸酯共聚物,其机械强度比仅含有由通式(2)表示的结构单元的聚碳酸酯的机械强度高。
对应于由通式(1)表示的结构单元的二羟基化合物,其例子包括:4,4′-二羟基苯基醚、3,3′-二甲基-4,4′-二羟基苯基醚、3,3′-二氯-4,4′-二羟基苯基醚、二羟基苯硫醚和3,3′-二甲基-4,4′-二羟基苯硫醚。这些二羟基化合物可以其中两种或多种组合的方式使用。在这些二羟基化合物中,鉴于键合稳定性,优选使用4,4′-二羟基苯基醚和3,3′-二甲基-4,4′-二羟基苯基醚。
与由通式(2)表示的结构单元相对应的二羟基化合物的例子包括:
4,4′-(1-甲基亚乙基)双酚、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2-甲基苯酚)、
4,4′-亚环己基双酚、4,4′-亚乙基双酚、
4,4′-(1,3-二甲基亚丁基)双酚、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2,6-二甲基苯酚)、
4,4′-(1-苯基亚乙基)双酚、4,4′-(2-乙基亚己基)双酚、
5,5′-(1-甲基亚乙基)(1,1′-联苯)-2-酚、1,1′-联苯-4,4′-二酚、
4,4′-亚甲基双酚、4,4′-亚甲基-二[2-(2-丙烯基)苯酚]、
4,4′-亚甲基-二(2-甲基苯酚)、
4,4′-丙二基双酚、4,4′-(1-甲基亚丙基)双酚、
4,4′-(2-甲基亚丙基)双酚、4,4′-(3-甲基亚丁基)双酚、
4,4′-亚环戊基双酚、4,4′-(苯基亚甲基)双酚、
4,4′-(1-甲基亚庚基)双酚、
4,4′-亚环己基-二(3-甲基苯酚)、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二[2-(2-丙烯基)苯酚]、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二[2-(1-甲基乙基)苯酚]、
4,4′-(1-甲基亚辛基)双酚、
4,4′-(1-苯基亚乙基)二(2-甲基苯酚)、
4,4′-亚环己基-二(2,6-二甲基苯酚)、
4,4′-(1-甲基)亚壬烷基双酚、4,4′-亚癸基双酚、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二[2-(1,1-甲基丙基)苯酚]、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二[2-(1,1-二甲基乙基)苯酚]、
4,4′-(二苯基亚甲基)双酚、
4,4′-亚环己基-二[2-(1,1-二甲基乙基)苯酚]、
4,4′-(2-甲基亚丙基)二[3-甲基-6-(1,1-二甲基乙基)苯酚]、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2-亚环己基苯酚)、
4,4′-亚甲基-二[2,6-二(1,1-二甲基乙基)苯酚]、
4,4′-亚甲基-二(2,6-仲丁基苯酚)、
5,5′-(1,1-亚环己基)二-(1,1′-联苯)-2-酚、
4,4′-亚环己基-二(2-环己基苯酚)、
2,2′-亚甲基-二(4-壬基苯酚)、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二[2,6-二(1,1-二甲基乙基)苯酚]、
5,5′-(1-苯酚亚乙基)(1,1′-联苯)-2-酚、
二(4-羟基苯基)甲酮、4,4′-亚甲基-二(2-氟苯酚)、
4,4′-[2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)亚乙基]双酚、
4,4′-异亚丙基二(2-氟苯酚)、
4,4′-[(4-氟苯基)亚甲基]二(2-氟苯酚)、
4,4′-(苯基亚甲基)二(2-氟苯酚)、
4,4′-[(4-氟苯基)亚甲基]双酚、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2-氯-6-甲基苯酚)、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2,6-二氯苯酚)、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2-氯苯酚)、
4,4′-亚甲基二(2,6-二溴苯酚)、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2,6-二溴苯酚)、
4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2-硝基苯酚)、
3,3′-二甲基-1,1′-联苯-4,4′-二酚、
3,3′,5,5′-四甲基-1,1′-联苯-4,4′-二酚、
3,3′,5,5′-四叔丁基-1,1′-联苯-4,4′-二酚、
3,3′-二氟-1,1′-联苯-4,4′-二酚,和
3,3′,5,5′-四氟-1,1′-联苯-4,4′-二酚。
这些二羟基化合物可以其中两种或多种组合的方式使用。在这些二羟基化合物中,鉴于反应性,优选使用4,4′-(1-甲基亚乙基)双酚、4,4′-(1-甲基亚乙基)二(2-甲基苯酚)和4,4′-亚环己基双酚。
所述三羟基化合物的例子包括:1,3,5-、1,2,3-或1,2,4-三羟基苯,三羟基乙苯,三羟基正丙基苯,和三羟基正丁基苯。这些三羟基化合物可以其中两种或多种组合的方式使用。在这些三羟基化合物中,优选使用三羟基苯,因为它很容易获得并且廉价。
对于聚合方法没有具体限定,可以采用任何公知的方法。例如,可以采用如下公知的聚合方法,其描述于“Plastic Zairyo Koza,Polycarbonate Resin”(由Mikio Matsukane、Shogo Tahara和Shuji Kato著,于1969年由Nikkan Kogyo Shinbun Sha出版)。
更具体地,在使用卤代碳酸酯作为碳酸酯化合物的情况下,可利用界面聚合、溶液聚合或酯交换来获得聚碳酸酯共聚物。另一方面,在使用碳酸二芳基酯作为碳酸酯化合物的情况下,可利用酯交换来获得聚碳酸酯共聚物。
(界面聚合)
制备如下水溶液作为水相,该水溶液包含如下单体:由在其主链上含有醚键的二价酚组成的单体(即对应于通式(1)的二羟基化合物),由在其主链上含有环亚烷基结构等的二价苯酚组成的单体,(即对应于通式(2)的二羟基化合物),和由作为支化剂的含有酚羟基基团的三官能有机化合物组成的单体(即三羟基化合物);并且制备如下油基溶液作为油相,该油基溶液包含:碳酸酯化合物和用于制备聚碳酸酯的催化剂。将该水相和油相混合,以使所述单体在这两相之间的界面处聚合,以制备本发明的聚碳酸酯共聚物。
可以在碱性条件下将二羟基化合物和三羟基化合物溶于水中。可以用常用的碱来使水碱化。作为这些碱,可以使用公知的碱,其例子包括:碱金属和碱土金属的氢氧化物,如氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙;及碱金属和碱土金属的碳酸盐,如碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙和碳酸氢钠。在这些碱中,优选使用碱金属氢氧化物,如氢氧化钠和氢氧化钾。可以单独或以其中两种或多种组合的方式来使用这些碱。用于制备所述水溶液的介质的例子包括:水如蒸馏水和离子交换水;和这样的水与水性介质如醇的混合物。确定用于使水碱化的碱的量,使得全部量的用于制备水溶液的二羟基化合物和三羟基化合物可稳定地溶于所用的水中,所用碱的具体量可以根据所用化合物和所用碱的种类进行适当的调节。
作为用于制备所述油相的有机溶剂,可以使用在本领域常用的溶剂,即其在水中溶解度低,但对聚合反应无不利作用,并且能溶解待生成的聚碳酸酯共聚物。这样的有机溶剂的例子包括:卤代脂族烃如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烷和二氯丙烷;卤代芳香烃如氯苯和二氯苯;两种或更多种卤代脂族烃的混合物;两种或更多种卤代芳香烃的混合物;和一种或多种所述卤代脂族烃和一种或多种所述卤代芳香烃的混合物。其中,优选使用二氯甲烷和氯苯。所述有机溶剂可进一步与一种或多种烃混合,所述烃选自:芳香烃如甲苯、二甲苯和乙苯,和脂环烃如己烷和环己烷。对于有机溶剂的用量没有具体限定,可根据如下条件适当地确定:所用单体的种类、所用单体的量、所用有机溶剂的种类、和反应条件如反应温度和反应时间,以便聚合反应能够顺利地进行。
作为制备聚碳酸酯的催化剂,可以采用在本领域常用的催化剂。这样的催化剂的例子包括:叔胺、季铵盐、叔膦、季盐、含氮的杂环化合物及其盐、亚氨醚及其盐、和含酰胺基的化合物。其中,优选使用叔胺,更优选使用含有3至30个碳原子的叔胺,尤其优选使用三乙胺。可以在将所述碳酸酯化合物加入到反应体系之前或之后,或既在之前也在之后向该反应体系中添加用于制备聚碳酸酯的催化剂。
与通式(1)对应的二羟基化合物、与通式(2)对应的二羟基化合物、和所用的三羟基化合物,这三者的量的比率没有具体限定,但优选如下设定这个比率,所设定的比率使得所得的聚碳酸酯共聚物能够具有如通式(1)至(3)所示的结构单元,所述结构单元的摩尔比在上述范围内。
在界面聚合的情况下,聚碳酸酯共聚物的分子量可用以下方式控制。通过如色谱法那样的技术,在聚合过程中,跟踪聚碳酸酯共聚物的分子量变化,并且当分子量达到预期值时,将终止剂作为分子量控制剂添加到反应体系中,以将聚碳酸酯共聚物的分子量调节到预期值。对于终止剂,可使用本领域常用的终止剂。这样的终止剂的例子包括:单价芳族羟基化合物、单价芳族羟基化合物的卤代甲酸盐(haloformate)衍生物、单价羧酸、和单价羧酸的卤化物衍生物。其中,优选使用单价芳族羟基化合物,并且更优选使用苯酚、对-叔丁基苯酚和对枯基酚。在使用该终止剂的情况下,所得聚碳酸酯共聚物通常具有终止剂衍生的单价取代基,其结合在C-末端和O-末端。
此外,在界面聚合的情况下,通过在聚合反应中高速搅拌或添加乳化剂来使反应介质乳化,能够在短时间内获得具有窄分子量分布的聚碳酸酯共聚物分子。
进行界面聚合的温度为例如在0至40℃,时间为约几分钟至5小时。优选的是,通过例如添加碱,将水相pH值通常保持在10或更高。
(溶液聚合)
在脱氧剂的存在下,将由与通式(1)对应的二羟基化合物组成的单体、由与通式(2)对应的二羟基化合物组成的单体、和由三羟基化合物组成的单体在适当的溶剂中聚合,以制备聚碳酸酯共聚物。
更具体地,将二羟基化合物和三羟基化合物溶解于溶剂中,以获得溶液,可任选地将脱氧剂添加到该溶液中。然后,将碳酸酯化合物如二氯甲酸酯、光气、光气二聚体、光气三聚体、或光气聚合物进一步添加到该溶液中,进行聚合反应,以获得聚碳酸酯共聚物。
应注意,所用的与通式(1)对应的二羟基化合物、与通式(2)对应的二羟基化合物和三羟基化合物,这三者的用量比率没有具体限定,但优选按如下设定将比率,使得所获得的聚碳酸酯共聚物能够具有如通式(1)至(3)所示的结构单元,所述结构单元的摩尔比在上述的范围内。
作为所述溶剂,可使用在本领域常用的溶剂,只要其对聚合反应是不活泼的,并且能够将上述三类单体和脱氧剂溶解或分散于其中。这样的溶剂的例子包括:卤代烃如二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯和氯仿;环醚如四氢呋喃和二烷;和吡啶。对于脱氧剂,可使用本领域常用的脱氧剂。这样的脱氧剂的例子包括:叔胺如三甲胺、三乙胺和三丙胺;和吡啶。
此外,对于界面聚合的情况,可以将分子量调节剂添加到反应体系中。
溶液聚合通常在0至40℃温度下进行约几分钟至5小时。
(酯交换)
在例如惰性气体的气氛下,将碳酸酯化合物、与通式(1)对应的二羟基化合物、与通式(2)对应的二羟基化合物和三羟基化合物混合,并且混合物通常在120至350℃、在减压条件下反应,以获得聚碳酸酯共聚物。优选的是,减压程度逐步变化,并最终达到1mmHg或者更低,以通过蒸馏从反应体系中除去作为副产物产生的酚类。反应所需时间通常为约1至4小时。如果需要,可以将分子量调节剂、抗氧化剂等添加到反应体系中。
此外,通过在上述各种聚合方法中,适当地选择聚合操作,有可能选择性地制备无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、无规交替共聚物或无规嵌段共聚物。
例如,在如下情况,其中将与通式(1)对应的二羟基化合物、与通式(2)对应的二羟基化合物和三羟基化合物均匀地混合,并将所得混合物与碳酸酯化合物进行缩合反应,由此获得了无规共聚物。
这样获得的聚碳酸酯共聚物能够通过常用的纯化技术容易地进行分离和纯化,所述纯化技术为例如萃取、色谱法、离心法、重结晶法,和在聚合反应后从反应混合物中洗涤出去。
如果需要,可以将一种或多种通常用于树脂的添加剂添加到聚碳酸酯共聚物中,所述添加剂选自:抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、润滑剂、增塑剂等。
(电子照相感光体)
对于本发明中电子照相感光体的结构没有具体限定,只要其具有包含上述聚碳酸酯共聚物的表面层。
图1至8为横断面图,其示意地显示了所述电子照相感光体主要部分的结构。图1至4中所示的电子照相感光体为单层型电子照相感光体,其特征在于具有由单层组成的感光层2。另一方面,图5至8中所示的电子照相感光体为功能分离型或多层型电子照相感光体,其特征在于具有由电荷产生层3和电荷输送层4组成的感光层2。
图1所示的电子照相感光体包括:导电支撑体(用于电子照相感光体的初始管)1和在该导电支撑体1的表面上形成的感光层2。
图2所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1的表面上形成的感光层2、和在感光层2表面上形成的表面保护层5。
图3所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1表面上形成的底涂层6、和在底涂层6表面上形成的感光层2。
图4所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1表面上形成的底涂层6、在底涂层6表面上形成的感光层2和在感光层2表面上形成的表面保护层5。
图5所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1表面上形成的电荷产生层3和在电荷产生层3表面上形成的电荷迁移层4。
图6所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1表面上形成的电荷产生层3、在电荷产生层3表面上形成的电荷迁移层4和在电荷迁移层4表面上形成的表面保护层5。
图7所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1表面上形成的底涂层6、在底涂层6表面上形成的电荷产生层3和在电荷产生层3表面上形成的电荷迁移层4。
图8所示的电子照相感光体包括:导电支撑体1、在导电支撑体1表面上形成的底涂层6、在底涂层6表面上形成的电荷产生层3、在电荷产生层3表面上形成的电荷迁移层4和在电荷迁移层4表面上形成的表面保护层5。
应注意,在图1至8所示的这些电子照相感光体中,当电子照相感光体包括表面保护层5时,全部或部分的表面保护层5提供电子照相感光体的表面层;并且当电子照相感光体不包括表面保护层5时,全部或部分的感光层2提供电子照相感光体的表面层。然而,在前一种情况下,在表面保护层5下提供的感光层2也可以含有如下聚碳酸酯共聚物,其具有上述的单元结构。
以下将更具体地描述构成图1至8所示的电子照相感光体的各层。
(导电支撑体)
导电支撑体1可以由金属材料制得,所述金属材料为例如铝、铝合金、铜、锌、不锈钢或钛。然而,用于形成导电支撑体1的材料不限于这些金属材料。例如,也可使用以下述方法获得的材料来形成导电支撑体1:将金属箔叠压,或蒸发金属材料,或在基质表面上蒸发或施加由导电化合物(例如导电聚合物、氧化锡、氧化铟、碳粒子、金属粒子)组成的层,所述基质由合成树脂(例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚甲醛、聚苯乙烯)、重施胶书写纸(hard paper)或玻璃制得。
如果需要,可以对导电支撑体1的表面进行阳极氧化处理、利用化学物质或热水的表面处理、着色处理或漫反射处理(例如表面粗糙化),只要对图像品质无不利影响。这种漫反射处理在如下情况是特别有效的,其中电子照相感光体用于使用激光作为曝光光源的电子照相过程中。更具体地,在使用激光作为照射光源的电子照相过程中,因为激光具有单波长,所以在入射激光和电子照相感光体内部反射的光线之间会发生干涉,因而由该干涉导致的干涉条纹就会出现在图像上,形成图像缺陷。然而,通过对导电支撑体的表面进行漫反射处理,有可能防止这样的由具有单波长的激光干涉而引起的图像缺陷。
(感光层)
图1至4所示的感光层2包含电荷产生材料、电荷迁移材料和聚碳酸酯共聚物。感光层2中包含的聚碳酸共聚物具有作为粘合剂树脂的作用。如果需要,该感光层2还可以包含除了具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物的另一种粘合剂树脂、抗氧化剂等等。该聚碳酸酯共聚物可以为一种类型,或者两种或更多种类型的混合物。在感光层2中包含的、具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物的含量范围优选是50~75wt%。
电荷产生材料吸收光以产生电荷。作为这样的电荷产生材料,可使用在本领域常用的电荷产生材料,其例子包括:有机颜料如偶氮基颜料(例如单偶氮基颜料、双偶氮基颜料、三偶氮基颜料)、靛蓝基颜料(例如靛蓝、硫靛蓝)、苝基颜料(例如,苝酰亚胺、苝酸酐)、多环醌基颜料(例如蒽醌、芘醌)、酞菁基颜料(例如,金属酞菁、无金属酞菁)、三苯甲烷基颜料(例如,甲基紫、结晶紫、夜蓝、维多利亚兰)、吖啶基颜料(例如,赤藓红、罗丹明B、罗丹明3R、吖啶橙、flapeosine)、噻嗪基颜料(例如,亚甲基蓝、亚甲基绿)、oxadine基颜料(例如,卡普里蓝、Merdla蓝)、方酸菁颜料、吡喃盐、硫代吡喃盐、硫靛蓝基颜料、二苯并咪唑基颜料、喹吖啶酮基颜料、喹啉基颜料、色淀基颜料、偶氮色淀基颜料、二嗪基颜料、薁(azulenium)基颜料、三芳基甲烷基颜料、呫吨基颜料和花青基颜料;染料;和无机材料,如无定形硅、无定形硒、碲、硒碲合金、硫化镉、硫化锑、氧化锌和硫化锌。这些电荷产生材料可单独使用,或者以其中两种或更多种组合的方式使用。
感光层2可包含空穴迁移材料和电子迁移材料。对于空穴迁移材料,可使用在本领域常用的空穴迁移材料,其例子包括:咔唑衍生物、芘衍生物、唑衍生物、二唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、咪唑酮衍生物、咪唑烷衍生物、二咪唑烷衍生物、苯乙烯基化合物、腙化合物、多环芳香化合物、吲哚衍生物、吡唑啉衍生物、唑酮衍生物、苯并咪唑衍生物、喹唑啉衍生物、苯并呋喃衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、氨基茋(aminostilbene)衍生物、三芳基胺衍生物、三芳基甲烷衍生物、苯二胺衍生物、茋衍生物、烯胺衍生物、联苯胺衍生物、在其主链或侧链含有衍生自任何一种上述化合物的基团的聚合物(例如,聚-N-乙烯基咔唑、聚-1-乙烯基芘、乙基咔唑-甲醛树脂、三苯基甲烷聚合物、聚-9-乙烯基蒽)和聚硅烷。
作为电子迁移材料,可使用在本领域常用的电子迁移材料,其例子包括:有机化合物如苯醌衍生物、四氰乙烯衍生物、四氰基醌二甲烷衍生物、芴酮衍生物、呫吨酮衍生物、菲醌衍生物、邻苯二甲酸酐衍生物和二苯酚合苯醌衍生物;无机材料如无定形硅、无定形硒、碲、硒碲合金、硫化镉、硫化锑、氧化锌和硫化锌。这些电子迁移材料能够单独使用,或者以其中两种或更多种组合的方式使用。
另一种粘合剂树脂用于进一步改进感光层2的机械强度或耐用性。作为这样的另一种粘合剂树脂,可以优选使用与具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物有高相容性的树脂。该粘合剂树脂的具体例子包括:热塑性树脂如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、基于乙烯基的树脂如聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚酯碳酸酯、聚砜、多芳基化合物、聚酰胺、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚醚、聚丙烯酰胺和聚苯醚;热固性树脂如苯氧基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨基甲酸酯和酚树脂;及其部分交联产物。其中,优选使用聚苯乙烯、聚碳酸酯、多芳基化合物和聚苯醚作为粘合剂树脂,因为它们的体积电阻率值为1013Ω或更高,因而提供优良的电绝缘性,并且它们还具有优良的成膜性及电位特性。其中,尤其优选使用聚碳酸酯。这些其他的粘合剂树脂能够单独地使用,或者以其中两种或更多种组合的方式使用。
抗氧化剂能够减少由活性物质粘附导致的表面层的劣化,活性物质为例如在电子照相感光体充电过程中产生的臭氧或NOx,从而提高电子照相感光体的耐用性,以经受反复使用。抗氧化剂还能提高用于形成感光层的涂层液体的稳定性(随后将描述),这延长了涂层液体的寿命。另外,通过使用这种涂层液体来生产电子照相感光体,有可能减少杂质,并因而提高电子照相感光体的耐用性。
这种抗氧化剂的例子包括:位阻酚衍生物和位阻胺衍生物。对于所用抗氧化剂的量没有具体限定,但优选范围是关于100重量份电荷迁移材料的0.1至10重量份。如果所用抗氧化剂的量少于0.1重量份,则其不能充分获得如下效果:提高用于形成感光层的涂层液体的稳定性(随后将描述),和提高电子照相感光体的耐用性。另一方面,如果所用抗氧化剂的量超过10重量份,就会对电子照相感光体的电特性有不利的影响。
通过在适当的有机溶剂中溶解和/或分散电荷产生材料、具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物、电荷迁移材料、和(如果需要)另一种粘合剂树脂、抗氧化剂等,以制备用于形成感光层的涂层液体;将该涂层液体涂覆到导电支撑体1或底涂层6(随后将描述)的表面上;并干燥该涂覆的涂层液体以除去有机溶剂,从而可形成感光层2。
用于制备该涂层液体的有机溶剂的例子包括:芳香烃,如苯、甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯、四氢化萘、二苯基甲烷、二甲氧基苯和二氯苯;卤代烃,如二氯甲烷和二氯乙烷;醚类,如四氢呋喃(THF)、二烷、二苄醚和二甲氧基甲醚;酮类如环己酮、苯乙酮和异佛尔酮;酯类,如苯甲酸甲酯和乙酸乙酯;含硫化合物,如二苯硫;氟基化合物,如六氟异丙醇;非质子极性化合物,如N,N-二甲基甲酰胺;两种或更多种这些溶剂的混合物;和一种或多种这些化合物与醇、乙腈或甲基·乙基酮的混合物。
对于感光层的厚度没有具体限定,但优选的范围是5至100μm,更优选10至50μm。如果感光层的厚度小于5μm,则电子照相感光体表面的电荷保留能力就会降低。另一方面,如果感光层的厚度超过100μm,则电子照相感光体的生产率就会降低。
(电荷产生层和电荷迁移层)
图5至8所示的感光层2由叠压在一起的电荷产生层3和电荷迁移层4组成。
电荷产生层3包含电荷产生材料和粘合剂树脂。
电荷产生材料的例子包括:与以上所提的关于感光层2的材料相同的电荷产生材料。这些电荷产生材料能够单独使用,或者以两种或更多种组合的方式使用。
作为粘合剂树脂,可以使用通常用作电荷产生层的基质树脂的粘合剂树脂,其例子包括:热塑性树脂,如聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂、聚碳酸酯(包括具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物)和多芳基化合物;热固性树脂,如聚氨酯、酚树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、有机硅树脂、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇缩甲醛;包含两种或更多种结构单元的共聚树脂(绝缘树脂如氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚树脂),所述结构单元包含在上述这些树脂中。其中,优选使用聚乙烯醇缩丁醛。这些粘合剂树脂能够单独使用,或者以两种或更多种组合的方式使用。
对于电荷产生层3中所含的电荷产生材料和粘合剂树脂之间的重量比没有具体限定,但当将电荷产生材料和粘合剂树脂的量定义为电荷产生层3的总重量时,电荷产生层3中所含的电荷产生材料的量优选为10~99wt%。如果所述电荷产生材料的量少于10wt%,则其灵敏度就会降低。另一方面,如果所述电荷产生材料的量超过99wt%,就会出现以下情况:(1)电荷产生层3的薄膜强度下降,和(2)电荷产生材料的分散性降低,因而粗颗粒数增加,这样使在除了通过曝光而除去电荷的部分之外的部分的表面电荷减少。薄膜强度和表面电荷的这种减少是产生许多图像缺陷的原因之一,尤其是导致图像模糊(imagefog),其被称为黑点,其为附着在白色背景上的细小的调色剂黑点。
除了上述两种主要成分,如果需要,电荷产生层3还可包含适当量的一种或多种添加剂,其选自:空穴迁移材料、电子迁移材料、抗氧化剂、阻凝剂、敏化剂等。通过添加这样的一种或多种添加剂,有可能改善电位特性,并且增强用于形成电荷产生层的涂层液体(随后将描述)的稳定性,并减少由于反复使用所导致的电子照相感光体的疲劳劣化,因而提高电子照相感光体的耐用性。
通过例如以下步骤可形成电荷产生层3:通过在适当的有机溶剂中溶解或分散电荷产生材料、粘合剂树脂、和(如果需要)一种或多种添加剂,以制备用于形成电荷产生层的涂层液体;将该涂层液体涂覆到导电支撑体1或底涂层6(将在之后描述)的表面上;并干燥所涂覆的涂层液体以除去有机溶剂。更具体地,通过例如以下步骤来制备用于形成电荷产生层的涂层液体:将粘合剂树脂溶解在有机溶剂中以得到树脂溶液,并将电荷产生材料和(如果需要)一种或多种添加剂溶解或分散在该树脂溶液中。
用于制备用于形成电荷产生层的涂层液体的有机溶剂,其例子包括:卤代烃,如四氯丙烷和二氯乙烷;酮类,如异佛尔酮、甲基·乙基酮、苯乙酮和环己酮;酯,如乙酸乙酯、苯甲酸甲酯和乙酸丁酯;醚,如四氢呋喃(THF)、二烷、二苄醚、1,2-二甲氧基乙烷和二烷;芳香烃,如苯、甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯、四氢化萘、二苯基甲烷、二甲氧基苯和二氯苯;含硫化合物,如二苯硫;氟基化合物,如六氟异丙醇;和非质子极性子化合物,如N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺(acetoamide)。也可以使用通过混合两种或更多种这些溶剂所得的混合溶剂。
在树脂溶液中溶解或分散电荷产生材料和(如果需要)一种或多种添加剂之前,可预先将它们粉碎。用于预先粉碎电荷产生材料等的粉碎机的例子包括:常用的各种粉碎机,如球磨机、砂磨机、atoliter、振动式研磨机和超声分散装置。
通过使用常用的分散设备,如颜料振荡器、球磨机或沙磨机,将电荷产生材料和(如果需要)一种或多种添加剂溶解或分散在树脂溶液中。此时,优选的是,适当地选择分散条件,以便不会由分散设备和用于保存树脂溶液的容器的结构性组件、电荷产生材料等的磨损而产生杂质,从而防止杂质对树脂溶液产生污染。
涂覆用于形成电荷产生层的涂层液体的方法,其例子包括:辊涂、喷涂、刮板涂布、环涂(ring coating)和浸涂。
对于电荷产生层3的厚度没有具体限定,但优选的范围是0.05~5μm,更优选的范围是0.1~1μm。如果电荷产生层的厚度小于0.05μm,则光吸收效率就会降低,从而使灵敏度降低。另一方面,如果电荷产生层的厚度超过5μm,则在电子照相感光体表面上消除电荷的过程中,电荷产生层内部的电荷传递就会变成决速步,从而使灵敏度降低。
通过使用具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物,其具有接受和迁移在电荷产生材料中所产生的电荷的能力,从而可以形成电荷迁移层4。电荷迁移层4还可包含电荷迁移材料、另一种粘合剂树脂、抗氧化剂等。优选的是,电荷迁移层4包含电荷迁移材料作为主要成分。具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物可以为其一种类型,或者其中两种或更多种类型的混合物。电荷迁移层4优选包含具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物,其含量为50~75wt%。
另一种粘合剂树脂和抗氧化剂的例子可包括与上述关于感光层2的材料相同的粘合剂树脂和抗氧化剂。用于形成电荷迁移层4的另一种粘合剂树脂的量可以与用于形成感光层2的量相同。用于形成电荷迁移层4的抗氧化剂的量可以与用于形成感光层2的量相同。
通过例如以下步骤可以形成电荷迁移层4:在适当的有机溶剂中,溶解或分散具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物、和(如果需要)电荷迁移材料、另一种粘合剂树脂、抗氧化剂等,从而制备用于形成电荷迁移层的涂层液体;将所述用于形成电荷迁移层的涂层液体涂覆到电荷产生层3的表面上;和干燥所涂覆的涂层液体以除去有机溶剂。
用于制备用于形成电荷迁移层的涂层液体的有机溶剂,其例子可包括,与关于上述感光层2的相同的有机溶剂。对于将用于形成电荷迁移层的涂层液体涂覆到电荷产生层3表面上的方法没有具体限定,其例子包括:浸涂、辊涂和喷墨涂布。适当地选择用于干燥所涂覆的涂层液体的温度,以便能除去包含在涂层液体中的有机溶剂,并且使得电荷迁移层4能够具有均匀的表面。
对于电荷迁移层4的厚度没有具体限定,但优选的范围是5~50μm,更优选的范围是10~40μm。如果电荷迁移层的厚度小于5μm,则电子照相感光体表面的电荷保留能力就会降低。另一方面,如果电荷迁移层的厚度超过50μm,则电子照相感光体的分辨率就会降低。
(表面保护层)
表面保护层5的作用是改善例如感光层2的耐久性。表面保护层5可通过例如以下方法形成:向感光层2的表面上施加通过将粘合剂树脂溶于适当的有机溶液中而制备的树脂溶液,并将所施加的树脂溶液干燥以除去有机溶剂。待用于形成表面保护层的粘合剂树脂、电荷迁移材料、和有机溶剂的例子可包括与上述参照电荷迁移层4相同的粘合剂树脂、电荷迁移材料、和有机溶剂。然而,从改善表面保护层5的抗磨损性的角度考虑,表面保护层5中所含的电荷迁移材料的量优选小于电荷迁移层4中所含的电荷迁移材料的量。表面保护层5优选包含具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物作为粘合剂树脂。表面保护层5所含的具有上述结构单元的聚碳酸酯共聚物的量优选在70~90wt%的范围内。
对于表面保护层5的厚度没有具体限定,但优选在0.5~10μm的范围内,更优选在1~5μm范围内。如果表面保护层5的厚度小于0.5μm,则电子照相感光体表面对刮擦的抵抗力差,从而使电子照相感光体不具有足够的耐久性。另一方面,如果表面保护层5的厚度超过10μm,则电子照相感光体的分辨率会降低。
(底涂层)
底涂层6的作用是防止电荷从导电支撑体1注入感光层2。通过提供这样的底涂层6,能够抑制感光层2的充电特性的劣化,从而抑制在通过曝光消除电荷的部分以外的部分中表面电荷的减少,从而防止发生成像缺陷,如模糊。尤其是,能够防止发生称为黑点的图像模糊,黑点是在反显影(reverse development)过程中,在成像的过程中出现在白色背景上的细小的调色剂黑点。而且,通过用底涂层6涂布导电支撑体1的表面,还能够减少导电支撑体1的表面缺陷,例如表面不规则性,以获得平滑的表面。因此,通过在底涂层6上形成感光层2,能够改善感光层2的成膜性,从而使感光层2更牢固地粘合到导电支撑体1上。
能够通过例如以下方法形成底涂层6:通过将树脂材料溶于适当的溶剂中,制备用于形成底涂层的涂层液体,将该涂层液体施加到导电支撑体1的表面上,并加热所施加的涂层液体,以除去其中所含的溶剂。用于形成树脂层的树脂材料的例子包括:热塑性树脂,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯酸系树脂、氯乙烯树脂、醋酸乙烯酯树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚砜、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰胺、和多芳基化合物;热固性树脂,如聚氨酯、环氧树脂、三聚氰胺树脂、苯氧基树脂、和有机硅树脂;共聚物树脂,其中包含这些热塑树脂或热固性树脂中所含的两个或多个结构单元;和天然聚合物,如酪蛋白、明胶、聚乙烯醇、和乙基纤维素。用于溶解或分散所述树脂材料的溶剂的例子包括:水;醇如甲醇、乙醇、和丁醇;甘醇二甲醚如甲基卡必醇和丁基卡必醇;和这些溶剂中两种或多种的混合物。
用于形成底涂层的涂层液体还可以包含金属氧化物粒子。通过向所述涂层液体中添加金属氧化物粒子,可容易地控制底涂层6的体电阻值,并可进一步抑制电荷从导电支撑体1注入感光层2,并可在各种环境中保持电子照相感光体的电学性质。所述金属氧化物粒子的例子包括:二氧化钛粒子、氧化铝粒子、氢氧化铝粒子、和氧化锡粒子。用于将这些金属氧化物粒子分散在涂层液体中以形成底涂层的装置的例子包括通常用于分散粒子的装置,如球磨机、砂磨机、atoliter、振动式研磨机、和超声分散装置。
当用于形成底涂层的涂层液体中所含的树脂材料和金属氧化物粒子的总量被定义为C,用于形成底涂层的涂层液体中所含的溶剂量被定义为D时,C与D之间的重量比(C/D)优选在1/99至40/60(=0.01至0.67)的范围内,更优选在2/98至30/70(=0.02至0.43)的范围内。此外,当用于形成底涂层的涂层液体中所含的树脂材料量被定义为E,用于形成底涂层的涂层液体中所含的金属氧化物粒子量被定义为F时,E与F之间的重量比(E/F)优选在1/99至90/10(=0.01至9.0)的范围内,更优选在5/95至70/30(=0.05至2.33)的范围内。
对底涂层6的厚度没有具体限定,但优选在0.01至20μm的范围内,更优选在0.1至10μm的范围内。如果底涂层6的厚度小于0.01μm,则底涂层6事实上不可能起到底涂层的作用,也就是说底涂层6不能提供覆盖导电支撑体1的表面缺陷的均匀表面,并且也不能防止电荷从导电支撑体1注入感光层2,从而破坏了感光层2的充电性质。另一方面,如果底涂层6的厚度超过20μm,则难以形成均匀底涂层或者所述电子照相感光体的灵敏度会降低。
或者,可以将底涂层6提供作为包含阳极氧化处理铝的导电支撑体1的表面层(即作为阳极氧化处理铝层)。
(成像设备)
图9是本发明成像设备20的横断面图,其中简单显示了成像设备20的组件的排列。所述成像设备20包括具有图1至8中所示任一结构的电子照相感光体21。下面将参考图9描述成像设备20。要注意本发明的成像设备不限于下列描述。
成像设备20包括:由设备主体(未示出)可旋转地支撑的电子照相感光体21、充电器24、曝光部件28、显影装置25、转印装置26、清洁装置27、和固定装置31。
以箭头23所示的方向,通过驱动部件(未示出)围绕旋转轴22旋转电子照相感光体21。所述驱动部件包括例如电动机和减速齿轮,其驱动力被传递到构成电子照相感光体21核心元件的导电支撑体上,从而以预定的圆周速度旋转电子照相感光体21。以箭头23所示的电子照相感光体21的旋转方向,按照从上游到下游的顺序,围绕电子照相感光体21的外圆周表面,提供充电器24、曝光部件28、显影装置25、转印装置26、和清洁装置27。
充电器24是充电部件,用于以预定的电势给电子照相感光体21的外圆周表面充电。图9所示的充电器24包括接触型充电辊24a和用于给充电辊24a施加电压的偏压电源24b。作为这样的充电部件,还可使用充电器电线。尤其是,在使用充电辊的前一情况下,适合使用具有改善耐久性的本发明电子照相感光体,因为所述感光体的表面需要具有高抗磨损性。
曝光部件28装配有例如半导体激光器作为光源,从而根据图像信息,能够用从光源发射的光28a如激光束照射位于充电器24和显影装置25之间的电子照相感光体21的表面,以将经充电的电子照相感光体21的外圆周表面曝露于光。光28a通常沿着旋转轴22的方向反复扫描电子照相感光体21,这是主要的扫描方向,从而在电子照相感光体21的表面上形成静电潜像。
显影装置25是显影部件,用于利用显影剂使通过曝光在电子照相感光体21的表面上形成的静电潜像显影。显影装置25包括显影辊25a和壳体25b。将显影辊25a设置成与电子照相感光体21相对,以将调色剂供应到电子照相感光体21的外圆周表面。壳体25b支撑显影辊25a,从而使显影辊25a能够围绕与电子照相感光体21的旋转轴22平行的旋转轴旋转,将包含调色剂的显影剂容纳在其内部空间中。
转印装置26是转印部件,用于将调色图像转印到转印纸30上,所述调色图像是通过显影在电子照相感光体21的外圆周表面上形成的可见图像,所述转印纸30是沿着由箭头29所示的方向,由传递部件(未示出)在电子照相感光体21和转印装置26之间供应的记录介质。转印装置26为例如配有充电部件以允许使转印纸30被充电为极性与调色剂的极性相反,从而将调色图像转印到转印纸30上的非接触式转印部件。
清洁装置27是清洁部件,用于除去和收集在由转印装置26进行转印操作后残留在电子照相感光体21外圆周表面上的调色剂。清洁装置27包括用于刮除电子照相感光体21外圆周表面剩余调色剂的清洁刀片27a和用于容纳由清洁刀片27a收集的调色剂的壳体27b。清洁装置27可以提供有放电灯(未示出)。
成像设备20可以包括固定装置31,它是用于固定所转印图像的固定部件。沿着转印纸30通过电子照相感光体21和转印装置26之间传递的路线,在转印装置26的下游提供固定装置31。固定装置31包括配有加热部件(未示出)的加热辊31a和压力辊31b,所提供的31b与加热辊31a相对并与加热辊31a压力接触。
能够按照下列方式,通过成像设备20进行成像操作。
首先,按照由箭头23所示的方向,通过驱动部件旋转电子照相感光体21,然后通过充电器24,以预定的电势给电子照相感光体21均匀地充正电或负电,所述充电器24在光28a图像点的上游提供,所述光28a在电子照相感光体21的旋转方向,从曝光部件28发射。
然后,根据图像信息,用从曝光部件28发射的光28a照射电子照相感光体21的表面。由于曝光,在用光28a照射的部分,电子照相感光体21的表面电荷被消除,这引起用光28a照射部分的表面电势与未用光28a照射部分的表面电势之间的差别,从而在电子照相感光体21的表面形成静电潜像。
然后,在光28a图像点的下游提供显影装置25,在电子照相感光体2 1的旋转方向,从曝光部件28发射光28a,显影装置25向具有在其上形成的静电潜像的电子照相感光体21的表面供应调色剂以显影静电潜像,从而形成调色图像。
与电子照相感光体21曝光时同步,在电子照相感光体21和转印装置26之间供应转印纸30。通过转印装置26将转印纸30充以与调色剂极性相反的电荷,以将电子照相感光体21表面上形成的调色图像转印到转印纸30上。
通过传递部件,将在其上已经转印有调色图像的转印纸30传递到固定装置31上,然后当通过加热辊31a和压力辊31b之间的接触部分时,加热并加压,从而将调色图像固定到转印纸30上,以提供稳固的图像。在其上已形成图像的转印纸30通过传递部件从成像设备20放出。
另一方面,即使在通过转印装置26将调色图像转印到转印纸30上以后,也要通过清洁装置27将电子照相感光体21表面剩余的调色剂刮离电子照相感光体21的表面并收集。通过来自放电灯的光消除已经除去调色剂的电子照相感光体21的表面电荷,从而使电子照相感光体21表面上的静电潜像消失。然后,将电子照相感光体21进一步旋转以反复从充电开始的一系列操作,从而继续形成图像。
如上所述,本发明的成像设备包括具有表面层的电子照相感光体,所述表面层是适当导电的,具有优良的耐久性,因此能够在各种环境中形成高质量的图像。
实施例
下面,将参考实施例和比较例更具体地描述本发明。要注意,下部描述中的术语“份”是指“重量份”。
(制备例1)
将1.62g氢氧化钠和0.075g硫氢化钠溶于60mL水中,以制备溶液。向该溶液中添加作为醚结构成分单体的0.09g(0.44mmol)4,4-二羟基苯基醚(即作为对应通式(1)的二羟基化合物)、作为环烷基结构成分单体的1.34g(5.0mmol)1,1-二(4-羟基苯基)环己烷(即作为对应通式(2)的二羟基化合物)、和作为支化结构成分单体的0.014g(0.11mmol)1,3,5-三羟基苯(即作为对应通式(3)的三羟基化合物)、和0.030g 4-叔丁基苯酚,将所得混合物在氩气流中搅拌。通过将2.11g三光气溶于40mL二氯甲烷中获得的溶液一点一点地滴加到剧烈搅拌和在冰浴(约-5至0℃)中冷却的所述混合物中,使它们反应1.5小时以乳化该混合物。在滴加完成后,使反应混合物的温度返回到室温(约25至30℃),向该反应混合物中先添加0.25g氢氧化钠,然后添加0.45mL三乙胺,使它们在25至30℃反应3小时。在反应完成后,向反应混合物中添加200mL二氯甲烷以萃取有机层。用100mL 3%氢氧化钠水溶液、100mL 2%盐酸水溶液和100mL离子交换水洗涤所述有机层,然后在甲醇中再沉淀,以获得3.23g聚碳酸酯共聚物作为化合物1。
通过凝胶渗透色谱法(由Showa Denko K.K.制造的“KF-800系列”)测定所述聚碳酸酯共聚物的分子量。结果是,用聚苯乙烯换算的聚碳酸酯共聚物的数均分子量为29,000,用聚苯乙烯换算的重均分子量为71,000。所述聚碳酸酯共聚物的红外吸收图谱在1775cm-1处显示由碳酸酯的C=O伸缩振动所致的吸收。另外,从由1H-NMR获得的信号面积比发现,所述聚碳酸酯共聚物包含源自三种单体的结构单元,即1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、4,4-二羟基苯基醚、和1,3,5-三羟基苯,其比率为0.90/0.08/0.02。
(制备例2)
按照与制备例1相同的方式,获得3.35g聚碳酸酯共聚物作为化合物7,除了使用1.28g(5.0mmol)2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷作为直链烷基结构成分单体,代替环状烷基结构成分单体。
通过凝胶渗透色谱法测定所述聚碳酸酯共聚物的分子量。结果是,用聚苯乙烯换算的聚碳酸酯共聚物数均分子量为30,500,用聚苯乙烯换算的重均分子量为74,200。所述聚碳酸酯共聚物的红外吸收图谱在1775cm-1处显示由碳酸酯的C=O伸缩振动所致的吸收。另外,从由1H-NMR获得的信号面积比发现,所述聚碳酸酯共聚物包含源自三种单体的结构单元,即2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、4,4-二羟基苯基醚、和1,3,5-三羟基苯,其比率为0.90/0.08/0.02。
(制备例3)
按照与制备例1相同的方式,获得3.35g聚碳酸酯共聚物作为化合物4,除了使用1.16g(5.1mmol)2,2-二(4-羟基苯基)丙烷作为直链烷基结构成分单体,代替环状烷基结构成分单体,并将4,4-二羟基苯基醚的用量从0.09g改为0.06g(0.28mmol)。
通过凝胶渗透色谱法测定所述聚碳酸酯共聚物的分子量。结果是,用聚苯乙烯换算的聚碳酸酯共聚物数均分子量为28,000,用聚苯乙烯换算的重均分子量为68,000。所述聚碳酸酯共聚物的红外吸收图谱在1775cm-1处显示由碳酸酯的C=O伸缩振动所致的吸收。另外,从由1H-NMR获得的信号面积比发现,所述聚碳酸酯共聚物包含源自三种单体的结构单元,即2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、4,4-二羟基苯基醚、和1,3,5-三羟基苯,其比率为0.93/0.05/0.02。
(比较制备例1)
按照与制备例1相同的方式,获得2.74g聚碳酸酯共聚物,除了没有使用4,4-二羟基苯基醚作为醚结构成分单体。
通过凝胶渗透色谱法测定所述聚碳酸酯共聚物的分子量。结果是,用聚苯乙烯换算的聚碳酸酯共聚物数均分子量为26,000,用聚苯乙烯换算的重均分子量为68,000。所述聚碳酸酯共聚物的红外吸收图谱在1775cm-1处显示由碳酸酯的C=O伸缩振动所致的吸收。而且,从由1H-NMR获得的信号面积比发现,所述聚碳酸酯共聚物包含源自两种单体的结构单元,即1,1-二(4-羟基苯基)环己烷和1,3,5-三羟基苯,其比率为0.97/0.03。
(比较制备例2)
按照与制备例1相同的方式,获得2.95g聚碳酸酯共聚物,除了没有使用1,3,5-三羟基苯作为支化结构成分单体。
通过凝胶渗透色谱法测定所述聚碳酸酯共聚物的分子量。结果是,聚苯乙烯换算的聚碳酸酯共聚物数均分子量为28,000,聚苯乙烯换算的重均分子量为72,000。所述聚碳酸酯共聚物的红外吸收图谱在1775cm-1处显示由碳酸酯的C=O伸缩振动所致的吸收。另外,从由1H-NMR获得的信号面积比发现,所述聚碳酸酯共聚物包含源自两种单体的结构单元,即1,1-二(4-羟基苯基)环己烷和4,4-二羟基苯基醚,其比率为0.88/0.12。
(实施例1)
将7份二氧化钛(由Ishihara Sangyo Co.,Ltd.制造,商品名为“TTO55A”)和13份共聚物锦纶树脂(由Toray Industries Inc.制造,商品名为“CM8000”)添加到159份甲醇和106份1,3-二氧戊环的混合溶剂中,然后使用涂料振摇器分散处理8小时,以制备用于形成底涂层的涂层液体。将用于形成底涂层的涂层液体充入涂覆罐内,然后将直径为30mm、长度为340mm的铝制鼓形支撑体(导电支撑体)浸入涂覆罐中,从涂覆罐中拉出以涂布,并自然干燥,以形成厚度为1μm的底涂层。
然后,将1份酞菁氧钛、和1份缩丁醛树脂(由Denki Kagaku KogyoK.K.制备,商品名为“#6000-C”)与98份甲基·乙基酮混合,其中酞菁氧钛的CuKα1.541 X射线衍射图谱在27.3°布拉格角(2θ±0.2°)观察到主峰,使用涂料振摇器对所得混合物进行分散处理,以制备用于形成电荷产生层的涂层液体。按照与形成底涂层时相同的方法,将用于形成电荷产生层的涂层液体施加到底涂层的表面上,并自然干燥,以形成厚度为0.4μm的电荷产生层。
然后,将下面所示的100份丁二烯化合物(21)(1,1-二(对二乙氨基基苯基)-4,4-二苯基-1,3-丁二烯,由Takasago Chemical Corporation制造,商品名为“T405”)、制备例1中合成的100份聚碳酸酯共聚物(化合物1)、和5份2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚(由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造,商品名为“Sumilizer BHT”)与作为溶剂的四氢呋喃混合,以制备用于形成电荷迁移层的涂层液体,其固含量为21wt%。按与形成底涂层时相同的方法,将用于形成电荷迁移层的涂层液体施加到电荷产生层的表面上,并在110℃干燥1小时,以形成厚度为21μm的电荷迁移层。通过这种方法,制备了具有图7所示结构的多层型电子照相感光体。
(实施例2)
按照与实施例1相同的方法,制备多层型电子照相感光体,除了用制备例2中合成的聚碳酸酯共聚物(化合物7)代替制备例1中合成的聚碳酸酯共聚物。
(实施例3)
按照与实施例1相同的方法,制备多层型电子照相感光体,除了用制备例3中合成的聚碳酸酯共聚物(化合物4)代替制备例1中合成的聚碳酸酯共聚物。
(实施例4)
按照与实施例1相同的方法,在直径为30mm、长度为340mm的铝制鼓形支撑体(导电支撑体)表面上,按如下顺序形成1μm厚的底涂层和0.4μm厚的电荷产生层。
然后,将下面所示的100份丁二烯化合物(21)(1,1-二(对二乙氨基苯基)-4,4-二苯基-1,3-丁二烯,由Takasago Chemical Corporation制造,商品名为“T405”)、具有下面所示结构单元(22)的100份z型聚碳酸酯(由Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.制造,商品名为“IupilonZ400”)、和5份2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚(由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造,商品名为“Sumilizer BHT”)与作为溶剂的四氢呋喃混合,以制备用于形成电荷迁移层的涂层液体,其固含量为21wt%。按与形成底涂层时相同的方法,将用于形成电荷迁移层的涂层液体施加到电荷产成层的表面上,并在110℃干燥1小时,以形成厚度为21μm的电荷迁移层。
然后,将上面所示的50份丁二烯化合物(21)(1,1-二(对二乙氨基苯基)-4,4-二苯基-1,3-丁二烯,由Takasago Chemical Corporation制造,商品名为“T405”)、制备例1中合成的150份聚碳酸酯共聚物(化合物1)、和5份2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚(由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造,商品名为“Sumilizer BHT”)与作为溶剂的四氢呋喃混合,以制备用于形成表面保护层的涂层液体,其固含量为21wt%。按与形成底涂层时相同的方法,将用于形成表面保护层的涂层液体施加到电荷迁移层的表面上,在110℃干燥1小时,以形成厚度为5μm的表面保护层。通过这种方法,制备了具有图8所示结构的多层型电子照相感光体。
(比较例1)
按照与实施例1相同的方法,制备多层型电子照相感光体,除了当形成电荷迁移层时,用比较制备例1中合成的聚碳酸酯共聚物代替制备例1中合成的聚碳酸酯共聚物(化合物1)。
(比较例2)
按照与实施例1相同的方法,制备多层型电子照相感光体,除了当形成电荷迁移层时,用比较制备例2中合成的聚碳酸酯共聚物代替制备例1中合成的聚碳酸酯共聚物(化合物1)。
(比较例3)
按照与实施例1相同的方法,制备多层型电子照相感光体,除了当形成电荷迁移层时,用Z型聚碳酸酯(由Mitsubishi Gas ChemicalCompany,Inc.制造,商品名为“Iupilon Z400”)代替制备例1中合成的聚碳酸酯共聚物(化合物1)。
(图像评价)
将实施例1至4和比较例1至3制备的各种多层型电子照相感光体安装在测试复印机上,所述测试复印机通过用充电辊代替充电器,将市售复印机(由Sharp Corporation制造,商品名为“AR-451N”)改良而获得,然后将中间色图像复印到100,000份纸上。在复印的起始阶段和产生100,000份复印件后评价图像状况。
此外,在复印的起始阶段和产生100,000份复印件后,将显影装置从测试复印机上拆除,将表面电势仪(由Trek制造,商品名为“Model1344”)安装到显影位置作为代替。然后,测定复印白色实体图像时感光体的表面电势V0(V)和复印黑色实体图像时感光体的表面电势VL(V),以评价感光体的电学性质。
(耐久性评价)
将实施例1至4和比较例1至3制备的各种多层型电子照相感光体安装在测试复印机上,所述测试复印机通过用充电辊代替充电器,将市售复印机(由Sharp Corporation制造,商品名为“AR-451N”)改良而获得,然后将图像复印到100,000份纸上。在产生100,000份复印件之前和之后,使用膜厚评价体系(由Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造,商品名为“MCPD 1100”)测定电子照相感光体导电支撑体上提供的总层厚,并将如此测定的总厚度分别定义为T1和T2。确定磨损量ΔT(T1-T2),以评价感光体的耐久性。要注意较大的磨损量意味着较低的耐久性。
评价结果示于表1中。
[表1]
复印起始阶段 | 产生100,000张复印件后 | 磨损量μm | ||||||
V0(V) | VL(V) | 图像状况 | V0(V) | VL(V) | 图像状况 | |||
实施例 | 1 | -650 | -65 | 良好 | -625 | -75 | 良好 | 4.5 |
2 | -650 | -65 | 良好 | -630 | -80 | 良好 | 4.7 | |
3 | -650 | -65 | 良好 | -620 | -85 | 良好 | 5.0 | |
4 | -650 | -70 | 良好 | -630 | -80 | 良好 | 4.0 | |
比较例 | 1 | -650 | -65 | 良好 | -630 | -75 | 出现白点 | 4.5 |
2 | -650 | -65 | 良好 | -540 | -70 | 出现模糊 | 7.5 | |
3 | -650 | -65 | 良好 | -590 | -75 | 图像密度增加 | 5.5 |
从表1中可以看出,在使用电荷迁移层包含制备例的聚碳酸酯共聚物的实施例1至3的感光体和表面保护层包含制备例的聚碳酸酯共聚物的实施例4的感光体的情况下,即使在反复使用感光体后(也就是即使在产生100,000份复印件后),图像状况仍然良好,并且感光体的磨损量很小。在这些感光体中,在实施例1的感光体的情况下,磨损量尤其小,该感光体使用具有环己烷结构的制备例1的聚碳酸酯共聚物。认为其原因可能如下:制备例1的聚碳酸酯共聚物在溶剂中具有优良的溶解性,因此其聚合物链互相高度缠绕,从而形成均匀坚固的电荷迁移层。
另一方面,在使用比较制备例的聚碳酸酯的比较例1和2的感光体和使用市售聚碳酸酯的比较例3的感光体的情况下,存在下列问题。
在使用比较例1的感光体的情况下,图像状况在复印起始阶段良好,但在反复使用感光体后,图像中出现白点。认为其原因可能如下:电荷迁移层的柔韧性差,因此由于与清洁刀片和显影剂反复滑行接触,在电荷迁移层上形成了细小的裂缝,这干扰了电荷迁移。在使用比较例2的感光体的情况下,感光体磨损量很大,感光体充电性质显著受损,图像上出现模糊。在使用包含市售聚碳酸酯的电荷迁移层的比较例3的感光体的情况下,当感光体磨损量由于反复使用而增加时,由于测试复印纸不能自动控制图像密度,使得图像密度的变化程度逐渐增加。
如上所述,本发明的电子照相感光体包括芳族聚碳酸酯共聚物,聚碳酸酯共聚物的结构单元由通式(1)至(3)表示。所述聚碳酸酯共聚物具有优良的机械强度、电学性质和耐久性,因此所述聚碳酸酯共聚物能够适合用作粘合剂树脂,用于形成单层电子照相感光体的感光层、多层型电子照相感光体的电荷迁移层、和单层-或多层型电子照相感光体的表面保护层。
更具体地,其感光层或表面保护层包含上述聚碳酸酯共聚物的电子照相感光体具有极高水平的各种性质,例如机械强度、电学性质、和耐久性(包括抗磨损性)。因此,根据本发明,能够提供如下电子照相感光体,即使在产生100,000份或更多份复印件后,其膜厚也几乎没有变化,起始电学性质几乎不变,并且能够稳定地形成高质量的图像,而没有图像缺陷,如模糊、黑点和白点。
此外,由于所述聚碳酸酯共聚物具有由通式(1)表示的醚结构,所以本发明的电子照相感光体能够具有改良的抗磨损性,而不会降低柔韧性。
此外,根据本发明,还能够提供包括上述电子照相感光体的成像设备,该设备具有极高水平的各种性质,例如机械强度、电学性质、耐久性(包括抗磨损性)和图像质量。
Claims (10)
2.如权利要求1所述的电子照相感光体,其中所述聚碳酸酯共聚物包含:5~9mol%由通式(1)表示的结构单元、86~94mol%由通式(2)表示的结构单元、和0.5~5mol%由通式(3)表示的结构单元。
3.如权利要求1所述的电子照相感光体,其中“A”为C3至C10的环状亚烷基。
4.如权利要求1所述的电子照相感光体,其中所述感光层为由电荷产生层和电荷迁移层组成的多层型感光层,所述表面层为电荷迁移层。
5.如权利要求1所述的电子照相感光体,其还包括在感光层上形成的表面保护层,所述表面层为表面保护层。
6.如权利要求1所述的电子照相感光体,其中所述聚碳酸酯共聚物的数均分子量为5,000至500,000。
7.如权利要求1所述的电子照相感光体,其中所述聚碳酸酯共聚物具有如下结构单元:由通式(1)表示的结构单元,其中X为氧原子或硫原子,R1至R8为氢原子、氯原子、甲基或乙基;由通式(2)表示的结构单元,其中A为亚环己基、亚异丙基、苯基亚乙基或亚环戊基,R9至R16为氢原子、氯原子、甲基或乙基;和由通式(3)表示的未取代的结构单元。
8.如权利要求1所述的电子照相感光体,其中所述聚碳酸酯共聚物的重均分子量为5,000至500,000。
9.一种成像设备,其包括:权利要求1的电子照相感光体;用于给电子照相感光体充电的充电部件;曝光部件,其用于根据图像信息,通过用光照射经充电的电子照相感光体,以形成静电潜像;显影部件,用于将在所述电子照相感光体上形成的静电潜像显影成可见图像;和转印部件,用于将由所述显影部件显影的可见图像转印到记录介质上。
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