CN103576476B - 电子照相感光体、处理盒和图像形成装置 - Google Patents

电子照相感光体、处理盒和图像形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子照相感光体、处理盒和图像形成装置。本发明的电子照相感光体包括圆筒状导电性基体和设置在所述导电性基体上的感光层,所述导电性基体的厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa,其中,形成最外表面的层的弹性变形率为0.35%~0.47%。

Description

电子照相感光体、处理盒和图像形成装置
技术领域
本发明涉及一种电子照相感光体、处理盒和图像形成装置。
背景技术
日本特开平11-327258号公报(专利文献1)公开了一种电子照相用装置,该装置包括圆筒状感光体和使感光体充电的充电设备。在该电子照相用装置中,圆筒状感光体包含感光体层,该感光体层具有在导电性基体上的光电导层,且至少含有非晶硅,导电性基体的厚度大于或等于0.1mm且小于2.5mm,光电导层的厚度大于或等于5μm且小于20μm;充电设备通过使充电部件与感光体表面接触并对充电部件施加电压而使感光体充电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子照相感光体,其中,形成在导电性基体上的层的脱落得到了抑制。
根据本发明的第一方面,提供了一种电子照相感光体,所述电子照相感光体包括圆筒状导电性基体和设置在所述导电性基体上的感光层,所述导电性基体的厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa,其中,形成最外表面的层的弹性变形率为0.35%~0.47%。
根据本发明的第二方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,所述导电性基体的杨氏模量可以是30GPa~70GPa。
根据本发明的第三方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,所述导电性基体的杨氏模量可以是30GPa~50GPa。
根据本发明的第四方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,所述导电性基体的厚度可以是0.5mm~0.6mm。
根据本发明的第五方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,所述导电性基体可以是铝基体。
根据本发明的第六方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,形成最外表面的所述层的弹性变形率可以是0.37%~0.45%。
根据本发明的第七方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,形成最外表面的所述层的弹性变形率可以是0.4%~0.44%。
根据本发明的第八方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,形成最外表面的所述层可以包含组合物的固化膜,所述组合物包含具有-OH基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料和具有-OCH3基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料。
根据本发明的第九方面,在第八方面所述的电子照相感光体中,在所述组合物中,具有-OCH3基作为反应性官能团的所述反应性电荷输送性材料的含量可以是具有-OH基的所述反应性电荷输送性材料的含量的0.1倍~3.0倍。
根据本发明的第十方面,在第八方面所述的电子照相感光体中,在所述组合物中,具有-OCH3基作为反应性官能团的所述反应性电荷输送性材料的含量可以是具有-OH基的所述反应性电荷输送性材料的含量的0.3倍~1.0倍。
根据本发明的第十一方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,形成最外表面的所述层可以是设置在所述感光层上的表面保护层。
根据本发明的第十二方面,在第一方面所述的电子照相感光体中,所述感光层可以包括电荷产生层和形成在所述电荷产生层上的电荷输送层,并且形成最外表面的所述层可以是所述电荷输送层。
根据本发明的第十三方面,提供了一种处理盒,所述处理盒能够从图像形成装置上拆卸下来,所述处理盒包括第一至第十二方面中任一方面所述的电子照相感光体。
根据本发明的第十四方面,提供了一种图像形成装置,所述图像形成装置包括:第一至第十二方面中任一方面所述的电子照相感光体;使所述电子照相感光体充电的充电单元;在充电的电子照相感光体上形成静电潜像的静电潜像形成单元;容纳有包含色调剂的显影剂并使用所述显影剂使形成在所述电子照相感光体上的所述静电潜像显影从而形成色调剂图像的显影单元;以及将所述色调剂图像转印到转印介质上的转印单元。
根据第一方面至第十二方面,提供了这样一种电子照相感光体:与未组合使用厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa的圆筒状导电性基体与弹性变形率为0.35%~0.47%的形成最外表面的层的情况相比,在所述电子照相感光体中,形成在导电性基体上的层的脱落得到了抑制。
根据第十三方面,提供了这样一种处理盒,所述处理盒与包括未组合使用厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa的圆筒状导电性基体和弹性变形率为0.35%~0.47%的形成最外表面的层的电子照相感光体的处理盒相比,能够获得这样一种图像:其中由形成在导电性基体上的层的脱落引起的图像缺陷得到了抑制。
根据第十四方面,提供了这样一种图像形成装置,所述图像形成装置与包括未组合使用厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa的圆筒状导电性基体和弹性变形率为0.35%~0.47%的形成最外表面的层的电子照相感光体的图像形成装置相比,能够获得这样一种图像:其中由形成在导电性基体上的层的脱落引起的图像缺陷得到了抑制。
附图说明
现将在附图的基础上详细描述本发明的示例性实施方式,在附图中:
图1是示出了本发明一个示例性实施方式的电子照相感光体的部分截面示意图;
图2是示出了本发明另一示例性实施方式的电子照相感光体的部分截面示意图;
图3是示出了本发明又一示例性实施方式的电子照相感光体的部分截面示意图;
图4是示出了本发明一个示例性实施方式的图像形成装置的构造的示意图;
图5是示出了本发明另一示例性实施方式的图像形成装置的构造的示意图;
图6A~6C是示出了冲压加工的图;
图7A和7B是示出了引伸(drawing)和变薄拉延(ironing)加工的图。
具体实施方式
下面,将详细描述作为本发明实例的示例性实施方式。
电子照相感光体
本发明一个示例性实施方式的电子照相感光体(下文还简称为“感光体”)包括圆筒状导电性基体和设置在该导电性基体上的感光层,所述导电性基体的厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa。
形成最外表面的层的弹性变形率为0.35%~0.47%。
在具有上述构造的本示例性实施方式的感光体中,形成在导电性基体上的层的脱落得到了抑制。
尽管原因不明,但据认为原因如下。
首先,在厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa的圆筒状导电性基体中,其厚度比现有技术中基体的厚度薄,并且其杨氏模量比现有技术中基体的杨氏模量小。这种圆筒状导电性基体具有降低例如感光体和包括该感光体的图像形成装置(或处理盒)的重量和成本的效果。
同时,具有上述特性的导电性基体具有因外部机械负荷(如转动时的负荷或掉落时的冲击)而容易发生弹性变形的特性。当导电性基体发生弹性变形时,形成在导电性基体上的层(如底涂层和感光层)容易脱落。
另一方面,当形成电子照相感光体最外表面的层的弹性变形率处于上述范围内并且由此使电子照相感光体具有难以发生弹性变形的特性时,认为形成最外表面的层起到支撑体的作用。另外,据认为采用了这样一种结构:其中,形成在导电性基体上的层介于形成最外表面的层(其比形成在导电性基体上的层更难变形)和导电性基体之间。因此认为,因外部机械负荷而产生的整个感光体的弹性变形得到了抑制。
由于上述原因,认为形成在导电性基体上的层(如底涂层和感光层本身)的脱落得到了抑制。
另外,在本示例性实施方式的感光体中,认为因外部机械负荷而产生的整个感光体的弹性变形得到了抑制。因此,形成在导电性基体上的层(如底涂层和感光层本身)的裂纹等也容易得到抑制。
另外,在包括本示例性实施方式的感光体的图像形成装置(及处理盒)中,获得了这样一种图像:其中由形成在导电性基体上的层的脱落导致的图像缺陷得到了抑制。
下面,将参照附图详细描述本示例性实施方式的电子照相感光体。
图1~3为示出了本示例性实施方式的电子照相感光体10的一部分的截面示意图。
在图1所示的电子照相感光体10中,在导电性基体4上设置有底涂层1;在底涂层1上设置有用作感光层的电荷产生层2和电荷输送层3;在其上设置有作为形成最外表面的层的表面保护层5。
与图1所示的电子照相感光体10的情形相似,图2示出的电子照相感光体10包括感光层,其中电荷产生层2和电荷输送层3具有独立的功能。不过,此处底涂层1上依次设置有电荷输送层3、电荷产生层2和表面保护层5。
在图3示出的电子照相感光体10中,单一层,即单层型感光层6(电荷产生与电荷输送层),包含电荷产生性材料和电荷输送性材料;并且在感光层6上设置有表面保护层5。
在图1~3所示的电子照相感光体10中,表面保护层5设置在感光层上,并且表面保护层5是形成最外表面的层。不过,在未设置表面保护层5时,感光层的最上层是形成最外表面的层。具体而言,当在图1所示的电子照相感光体10的层构造中未设置表面保护层5时,电荷输送层3对应于形成最外表面的层。另外,当在图3所示的电子照相感光体10的层构造中未设置表面保护层5时,单层型感光层6对应于形成最外表面的层。
下面,将使用图1所示的电子照相感光体10作为代表性实例来描述各组成部件。在下述说明中,将省略附图标记。
导电性基体
导电性基体具有圆筒形状,其厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa。
从抑制形成在导电性基体上的层的脱落和裂纹方面考虑,导电性基体的厚度优选为0.5mm~0.6mm。
本文所描述的导电性基体的厚度是按如下方法测量的值。
首先,利用刀具或类似工具将形成在导电性基体的外周表面上的层(如感光层)除去,或者通过将该层溶解在溶剂等中而除去。
将除去了形成在外周表面上的层后的导电性基体设为测量目标,并使用千分尺测量该测量目标。将测量值设定为厚度。
从抑制形成在导电性基体上的层的脱落和裂纹方面考虑,杨氏模量优选为30GPa~70GPa,更优选为30GPa~50GPa。
导电性基体的杨氏模量的测量如下。
首先,利用刀具或类似工具将形成在导电性基体的外周表面上的层(如感光层)除去,或者通过将该层溶解在溶剂等中而除去。
然后,从除去了形成在外周表面上的层后的导电性基体上切取测量样品(1mm×10mm×10mm)。使用压痕硬度计(商品名:MODEL-1605N,由Aikoh Engineering Co.,Ltd.制造)以1mm/分钟的速率对测量样品整体进行压痕,以获得当时负荷(N)与位移(mm)之间的关系。横轴表示样品的位移(mm),纵轴表示当时的负荷(N)。这样,由此关系获得的斜率表示杨氏模量(GPa)。
导电性基体由金属或合金构成。其具体实例包括诸如铝、铜、镁、硅、锌、铬、镍、钼、钒、铟、金、铂和不锈钢等金属及其合金。本文描述的“导电性”表示体积电阻率小于1013Ω·cm。
其中,优选的是导电性基体由铝构成。特别是,纯度(铝含量)为90%以上(优选95%以上、更优选99.5%以上)的铝基体具有柔韧性,可能在形成图像的过程中均匀地受到与电子照相感光体接触的部件(如接触型充电部件)的影响。结果,容易获得所需的图像。
导电性基体的形状是圆筒状就满足需要,而且导电性基体可以是鼓状或带状。
对导电性基体的外径没有特别限制,不过优选的是小于或等于60mm(优选的是小于或等于50mm)。当导电性基体的外径小于或等于60mm时,即便对于纯度(铝含量)为90%以上的柔性铝基体,也容易保证尺寸稳定性。
可利用例如以下方法获得导电性基体:通过冲压将由金属或合金构成的被加工件(以下有时简称为“熔渣”)成型为圆筒状坯料;并对获得的圆筒状坯料进行变薄拉延,以获得具有所需厚度的圆筒状坯料。在冲压后,对圆筒状坯料可以先进行引伸再进行变薄拉延。
具体而言,如图6A所示,制备涂覆有润滑剂的由金属或合金构成的熔渣25,并将其置于设置在模具(凹形)20中的圆孔24中。接下来,如图6B所示,置于模具20中的熔渣25被柱状冲子(凸型)21挤压。结果,熔渣25从模具20的圆孔中伸展出并成型为圆筒形,以覆盖冲子20的外表面。成型后,如图6C所示,将冲子21向上拉拔通过脱模器22的中央孔23。结果,移除了冲子21并得到圆筒形坯料25A。
接下来,如图7A所示,可选的是,用圆柱形冲子26从内部将在冲压加工中成型的圆筒形坯料25A压入模具27中,并对其进行引伸以减小其直径;随后,如图7B所示,将其压入直径更小的模具28中并进行变薄拉延。
通过上述过程获得了导电性基体。
另外,变薄拉延加工可以在不进行引伸加工的情况下下进行,或变薄拉延加工可以分多个步骤进行。
为了获得厚度和杨氏模量处于上述范围内的导电性基体,使用了控制多种条件的方法,例如,由金属或合金构成的熔渣的均一化条件(加热条件:温度和时间),加工条件(如引伸和变薄拉延的次数),和变薄拉延加工后圆筒形坯料的退火条件(温度和时间)。
可以预先对导电性基体进行多种加工,如镜面切削、蚀刻、阳极氧化、粗切削、无心研磨、喷砂和湿法珩磨。
另外,当将电子照相感光体用于激光打印机时,为了预防发射激光时引起的干涉条纹,优选的是,使导电性基体的表面粗糙化以使其中心线平均粗糙度Ra为0.04μm~0.5μm。当Ra小于0.04μm时,表面具有镜面样性质,预防干涉的效果趋于不足。当Ra大于0.5μm时,图像品质会变粗糙,即使在形成涂布膜的情况下也是如此。在使用发射非相干光的光源时,用于预防干涉条纹的粗糙化不是特别必要,而且从增加寿命的角度考虑,此种光源是优选的,因为由导电性基体表面的凸部和凹部引起的缺陷得到了抑制。
底涂层
可选的是,设置底涂层以防止导电性基体表面反射光,并防止不必要的载流子从导电性基体流至感光层。
例如,底涂层可以包含粘合剂树脂,并可选地还可以包含其他添加剂。
底涂层中包含的粘合剂树脂的实例包括:公知的高分子树脂化合物,如缩醛树脂(例如聚乙烯醇缩丁醛)、聚乙烯醇树脂、酪蛋白、聚酰胺树脂、纤维素树脂、明胶、聚氨酯树脂、聚酯树脂、甲基丙烯酸系树脂、丙烯酸系树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐树脂、硅酮树脂、硅酮-醇酸树脂、酚树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和氨基甲酸酯树脂;具有电荷输送性基团的电荷输送性树脂;和诸如聚苯胺等导电性树脂。其中,优选使用的是在上层的涂布溶剂中不可溶的树脂,其优选实例包括酚树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂和环氧树脂。
底涂层可包含金属化合物,如硅化合物、有机锆化合物、有机钛化合物和有机铝化合物。
对金属化合物与粘合剂树脂的比率没有特别限制,合适的是将其设定在能够获得所需的电子照相感光体特性的范围内。
为了调整表面粗糙度,底涂层中还可添加树脂颗粒。所述树脂颗粒的实例包括硅酮树脂颗粒和交联的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂颗粒。在形成底涂层后,可以对其表面进行抛光以调节表面粗糙度。抛光方法的实例包括软磨抛光(buffing)、喷砂、湿法珩磨和研磨。
在本示例性实施方式中,底涂层至少包含例如粘合剂树脂和导电性颗粒。优选的是,导电性颗粒的体积电阻率例如小于107Ω·cm。
导电性颗粒的实例包括金属颗粒(如铝、铜、镍和银的颗粒)、导电性金属氧化物颗粒(如锑氧化物、铟氧化物、锡氧化物和锌氧化物的颗粒)和导电性物质颗粒(如碳纤维、炭黑和石墨粉的颗粒)。其中,优选的是导电性金属氧化物颗粒。作为导电性颗粒,可以使用两种以上类型的混合物。
另外,导电性颗粒可以使用疏水化剂等(如偶联剂)进行表面处理来调节电阻。
例如,相对于粘合剂树脂,导电性颗粒的含量优选为10重量%~80重量%,更优选为40重量%~80重量%。
在形成底涂层时,使用了通过在溶剂中添加上述成分而获得的底涂层形成用涂布液。
另外,在底涂层形成用涂布液中分散颗粒的方法的实例包括下述方法:使用诸如球磨机、振动球磨机、磨碎机、砂磨机或卧式砂磨机等有介质分散机的方法,或使用诸如搅拌机、超声分散机、辊磨机或高压均化机等无介质分散机的方法。高压均化机的实例包括:通过液液碰撞或液壁碰撞而使分散液在高压状态下分散的碰撞型;和使分散液在高压状态下通过精细流路而分散的穿透型。
在导电性基体上涂布底涂层形成用涂布液的方法的实例包括:浸涂法、上推涂布法、线棒涂布法、喷涂法、刮涂法、刮刀涂布法和幕涂法。
底涂层的厚度优选为15μm以上,更优选为20μm~50μm。
尽管在附图中未示出,但是可以在底涂层和感光层之间进一步设置中间层。中间层中使用的粘合剂树脂的实例包括:高分子树脂化合物,如缩醛树脂(例如聚乙烯醇缩丁醛)、聚乙烯醇树脂、酪蛋白、聚酰胺树脂、纤维素树脂、明胶、聚氨酯树脂、聚酯树脂、甲基丙烯酸系树脂、丙烯酸系树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐树脂、硅酮树脂、硅酮-醇酸树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂;和包含锆、钛、铝、锰或硅原子等的有机金属化合物。这些化合物可以单独使用,或者作为多种化合物的混合物或缩聚物使用。其中,从残余电势较低、环境导致的电势变化较小和重复使用导致的电势变化较小等方面来看,优选的是包含锆或硅的有机金属化合物。
在形成中间层时,使用了通过在溶剂中添加上述成分而获得的中间层形成用涂布液。
用于形成中间层的涂布方法包括公知的方法,如浸涂法、上推涂布法、线棒涂布法、喷涂法、刮涂法、刮刀涂布法或幕涂法。
中间层具有改善上层的涂布性质的功能,并具有电阻挡层的功能。当其厚度过大时,电屏障变得过强,这可能会由于脱敏作用和重复使用而导致电势增大。因此,在形成中间层时,优选将其厚度设定在0.1μm~3μm的范围内。在该情况中,中间层可用作底涂层。
电荷产生层
电荷产生层包含例如电荷产生性材料和粘合剂树脂。电荷产生性材料的实例包括酞菁颜料,如无金属酞菁、氯化镓酞菁、羟基镓酞菁、二氯化锡酞菁和钛氧基酞菁。特别地,其优选实例包括:对于CuKα特征性X射线至少在7.4°、16.6°、25.5°和28.3°的布拉格角(2θ±0.2°)处具有明显衍射峰的氯化镓酞菁晶体;对于CuKα特征性X射线至少在7.7°、9.3°、16.9°、17.5°、22.4°和28.8°的布拉格角(2θ±0.2°)处具有明显衍射峰的无金属酞菁晶体;对于CuKα特征性X射线至少在7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°和28.3°的布拉格角(2θ±0.2°)处具有明显衍射峰的羟基镓酞菁晶体;以及对于CuKα特征性X射线至少在9.6°、24.1°和27.2°的布拉格角(2θ±0.2°)处具有明显衍射峰的钛氧基酞菁晶体。电荷产生性材料的其他实例包括:苯醌颜料、苝颜料、靛青颜料、二苯并咪唑颜料、蒽酮颜料和喹吖啶酮颜料。另外,这些电荷产生性材料可以单独使用,或者使用两种以上类型的混合物。
电荷产生层中包含的粘合剂树脂的实例包括:双酚A型和双酚Z型聚碳酸酯树脂、丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂、聚芳酯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚砜树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚酰胺树脂和聚(N-乙烯基咔唑)树脂。这些粘合剂树脂可以单独使用或两种以上混合使用。
优选的是,电荷产生性材料与粘合剂树脂的混合比为例如10:1~1:10。
在形成电荷产生层时,使用了通过在溶剂中添加上述成分而获得的电荷产生层形成用涂布液。
在电荷产生层形成用涂布液中分散颗粒(如电荷产生性材料的颗粒)的方法包括下述方法:使用诸如球磨机、振动球磨机、磨碎机、砂磨机或卧式砂磨机等有介质分散机的方法,或使用诸如搅拌机、超声分散机、辊磨机或高压均化机等无介质分散机的方法。高压均化机的实例包括:通过液液碰撞或液壁碰撞而使分散液在高压状态下分散的碰撞型;和使分散液在高压状态下通过精细流路而分散的穿透型。
在底涂层上涂布电荷产生层形成用涂布液的方法的实例包括:浸涂法、上推涂布法、线棒涂布法、喷涂法、刮涂法、刮刀涂布法和幕涂法。
将电荷产生层的厚度设定为优选0.01μm~5μm,更优选为0.05μm~2.0μm。
电荷输送层
电荷输送层包含电荷输送性材料,并可选地还包含粘合剂树脂。
电荷输送性材料的实例包括:空穴输送性材料,如噁二唑衍生物(如2,5-双(对二乙基氨基苯基)-1,3,4-噁二唑)、吡唑啉衍生物(如1,3,5-三苯基吡唑啉和1-[吡啶基-(2)]-3-(对二乙基氨基苯乙烯基)-5-(对二乙基氨基苯乙烯基)吡唑啉)、芳香族叔胺化合物(如三苯基胺、N,N′-双(3,4-二甲基苯基)联苯-4-胺、三(对甲基苯基)胺基-4-胺和二苯基苯胺)、芳香族叔二胺化合物(如N,N′-双(3-甲基苯基)-N,N′-二苯基联苯胺)、1,2,4-三嗪衍生物(如3-(4′-二甲基氨基苯基)-5,6-二(4′-甲氧基苯基)-1,2,4-三嗪)、腙衍生物(如4-二乙基氨基苯甲醛-1,1-二苯基腙)、喹唑啉衍生物(如2-苯基-4-苯乙烯基喹唑啉)、苯并呋喃衍生物(如6-羟基-2,3-二(对甲氧基苯基)苯并呋喃)、α-茋衍生物(如对(2,2-二苯基乙烯基)-N,N-二苯基苯胺)、烯胺衍生物、咔唑衍生物(如N-乙基咔唑)和聚(N-乙烯基咔唑)及其衍生物;电子输送性材料,如醌化合物(如氯醌和溴蒽醌)、四氰基对苯二醌二甲烷化合物、芴酮化合物(如2,4,7-三硝基芴酮和2,4,5,7-四硝基-9-芴酮)、氧杂蒽酮化合物和噻吩化合物;和其主链或侧链中具有源自任一上述化合物的基团的聚合物。电荷输送性材料可以单独使用,或两种以上组合使用。
电荷输送层中包含的粘合剂树脂的实例包括:绝缘性树脂,如双酚A型和双酚Z型聚碳酸酯树脂、丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂、聚芳酯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚砜树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚酰胺树脂和氯橡胶;和有机光电导性聚合物,如聚乙烯咔唑、聚乙烯蒽和聚乙烯芘。这些粘合剂树脂可以单独使用,或两种以上混合使用。
优选的是,电荷输送性材料与粘合剂树脂的混合比为例如10:1~1:5。
使用通过在溶剂中添加上述成分而获得电荷输送层形成用涂布液来形成电荷输送层。
在电荷输送层形成用涂布液中分散颗粒(如氟树脂颗粒)的方法的实例包括下述方法:使用诸如球磨机、振动球磨机、磨碎机、砂磨机或卧式砂磨机等有介质分散机的方法,或使用诸如搅拌机、超声分散机、辊磨机或高压均化机等无介质分散机的方法。高压均化机的实例包括:通过液液碰撞或液壁碰撞而使分散液在高压状态下分散的碰撞型;和使分散液在高压状态下通过精细流路而分散的穿透型。
在电荷产生层上涂布电荷输送层形成用涂布液的方法包括公知的方法,如浸涂法、上推涂布法、线棒涂布法、喷涂法、刮涂法、刮刀涂布法和幕涂法。
将电荷输送层的厚度设定为优选5μm~50μm,更优选为10μm~40μm。
表面保护层
首先将描述表面保护层的特性。
表面保护层(形成最外表面的层)的弹性变形率为0.35%~0.47%,优选为0.37%~0.45%,更优选为0.4%~0.44%。
在弹性变形率大于或等于0.35%时,抑制了形成在导电性基体上的层的脱落。同时,当弹性变形率小于或等于0.47%时,抑制了形成在导电性基体上的层的脱落,同时抑制了因弹性变形率过高而引起的图像缺陷。
表面保护层(形成最外表面的层)的弹性变形率是按如下方法测量的值。
首先,利用刀具或类似工具从感光体上切取表面保护层(形成最外表面的层),从而得到厚度与该层相同的测量样品。
接下来,使Berkovich压头(三角锥形金刚石压头,棱间角:115°,尖端曲率半径:0.1μm以下)以0.3mN的压力垂直下压测量样品表面。然后,使施加在压头上的压力再次归为0mN。根据下述表达式,使用当以0.3mN的压力下压压头时获得的压痕深度和释放压力后测得的压头位移来计算出弹性变形率。该测量在22℃和55%RH的测量环境下进行。
表达式:ED=(D–M)/D
在该表达式中,ED表示弹性变形率(%),M表示释放压力后压头的位移(m),且D表示压痕深度(m)。在这种情况中,将金刚石压头安装在超显微硬度计(由ShimadzuCorporation制造,“DUH-201”)上,由压头的位移获得压痕深度,而且利用压头中包含的负荷元件来获得压痕负荷。
接下来,将描述表面保护层的构造。
表面保护层是由包含反应性电荷输送性材料的组合物的固化膜构成的。也就是说,表面保护层由包含反应性电荷输送性材料的聚合物(或交联材料)的固化膜构成。
满足上述范围内的弹性变形率的表面保护层(形成最外表面的层)的构造的实例包括:1)使用下述组合物的固化膜的构造:所述组合物包含具有-OH基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料和具有-OCH3基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料(包含具有-OH基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料和具有-OCH3基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料的聚合物或交联材料的构造);2)使用下述组合物的固化膜的构造:所述组合物包含反应性电荷输送性材料和选自三聚氰二胺化合物和三聚氰胺化合物中的至少一种(包含反应性电荷输送性材料和选自三聚氰二胺化合物和三聚氰胺化合物中的至少一种的聚合物或交联材料的构造);和3)使用下述组合物的固化膜的构造:所述组合物包含反应性电荷输送性材料和具有官能团的树脂(包含反应性电荷输送性材料和具有官能团的树脂的聚合物或交联材料的构造)。
从抑制形成在导电性基体上的层的脱落方面来看,具有-OCH3基的反应性电荷输送性材料的含量(涂布液中的固形物浓度)是具有-OH基的反应性电荷输送性材料的例如0.1倍~3.0倍。该含量可以是0.2倍~1.5倍或0.3倍~1.0倍。
从抑制形成在导电性基体上的层的脱落方面来看,相对于除了氟树脂颗粒和含氟化烷基的共聚物以外的全部固形物的含量,具有-OCH3基的反应性电荷输送性材料的含量(涂布液中的固形物浓度)为例如10重量%~70重量%。该含量可以是20重量%~50重量%或25重量%~45重量%。
同时,从抑制形成在导电性基体上的层的脱落方面来看,相对于除了氟树脂颗粒和含氟化烷基的共聚物以外的全部固形物的含量,具有-OH基的反应性电荷输送性材料的含量(涂布液中的固形物浓度)为例如30重量%~90重量%。该含量可以是40重量%~75量%或45重量%~60重量%。
现将描述反应性电荷输送性材料。
反应性电荷输送性材料的实例包括具有-OH基、-OCH3基、-NH2基、-SH基或-COOH基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料。另外,反应性电荷输送性材料的其他实例包括包含具有不饱和双键(如乙烯基)的基团作为反应性官能团的公知的反应性电荷输送性材料。
如上所述,从抑制形成在导电性基体上的层的脱落方面来看,优选的是组合使用具有-OH基的反应性电荷输送性材料和具有-OCH3基的反应性电荷输送性材料作为上述反应性电荷输送性材料。
优选的是,反应性电荷输送性材料是具有至少两种(优选三种)反应性官能团的电荷输送性材料。这样,通过增加电荷输送性材料中包含的反应性官能团的个数,使交联密度增大,可以获得具有更高强度的固化膜(交联膜),容易调节表面保护层的弹性变形率,并且容易抑制形成在导电性基体上的层的脱落。
优选的是,反应性电荷输送性材料是由下式(I)表示的化合物。
F-((-R13-X)n1(R14)n2-Y)n3 式(I)
在式(I)中,F表示源于具有电荷输送能力的化合物的有机基团(电荷输送骨架);R13和R14各自独立地表示具有1~5个碳原子的直链或支化的亚烷基,n1表示0或1,n2表示0或1;n3表示1~4的整数;X表示氧原子、NH或硫原子;Y表示反应性官能团。
在式(I)中,关于由F表示的源于具有电荷输送能力的化合物的有机基团,所述具有电荷输送能力的化合物的优选实例包括芳基胺衍生物。芳基胺衍生物的优选实例包括三苯基胺衍生物和四苯基联苯胺衍生物。
优选的是,由式(I)表示的化合物是下式(II)表示的化合物。由式(II)表示的化合物特别具有优异的电荷流动性和氧化稳定性等。
在式(II)中,Ar1~Ar4可以彼此相同或不同,并各自独立地表示具有取代基或不具有取代基的芳基;Ar5表示具有取代基或不具有取代基的芳基,或具有取代基或不具有取代基的亚芳基;D表示-(-R13-X)n1(R14)n2-Y;各个c各自独立地表示0或1;k表示0或1;D的总数为1~4。另外,R13和R14各自独立地表示具有1~5个碳原子的直链或支化的亚烷基;n1表示0或1;n2表示0或1;X表示氧原子、NH或硫原子;Y表示反应性官能团。
在具有取代基的芳基和具有取代基的亚芳基中,D以外的取代基的实例包括:具有1~4个碳原子的烷基、具有1~4个碳原子的烷氧基或具有取代基或不具有取代基的具有6~10个碳原子的芳基。
式(II)中D所表示的“-(-R13-X)n1(R14)n2-Y”与式(I)中的相同,R13和R14各自表示具有1~5个碳原子的直链或支化的亚烷基。另外,优选的是n1表示1。另外,优选的是n2表示1。另外,优选的是X表示氧原子。
式(II)中D的总数相当于式(I)中的n3,其优选为2~4,更优选为3或4。
另外,在式(I)或式(II)中,当一个分子中D的总数为2~4、优选为3或4时,交联密度增大,并可以获得具有更高强度的交联膜,特别而言,在使用刮板部件除去杂质时,会减小电子照相感光体的转动扭矩,由此抑制了刮板部件的磨损和电子照相感光体的磨损。其细节并不清楚。不过,如上所述,据认为原因如下:通过增加反应性官能团的个数,获得了具有较高交联密度的固化膜,抑制了电子照相感光体顶表面上的分子运动,由此弱化了与刮板部件的表面分子的相互作用。
优选的是,式(II)中的Ar1~Ar4表示由下式(1)~(7)中任一式表示的化合物。示出了具有“-(D)c”的式(1)~(7),“-(D)c”可分别与各Ar1~Ar4连接。
在式(1)~(7)中,R15表示选自由氢原子、具有1~4个碳原子的烷基、取代有含1~4个碳原子的烷基的或取代有含1~4个碳原子的烷氧基的苯基、不具有取代基的苯基和具有7~10个碳原子的芳烷基组成的组的一种;R16~R18各自独立地表示选自由氢原子、具有1~4个碳原子的烷基、具有1~4个碳原子的烷氧基、取代有含1~4个碳原子的烷氧基的苯基、不具有取代基的苯基、具有7~10个碳原子的芳烷基和卤原子组成的组的一种;Ar表示具有取代基或不具有取代基的亚芳基;D和c与式(II)中的“D”和“c”相同;s表示0或1;t表示1~3的整数。
在这种情况中,优选的是,式(7)中的Ar表示下式(8)或(9)所示的化合物。
在式(8)和式(9)中,R19和R20各自独立地表示选自由氢原子、具有1~4个碳原子的烷基、具有1~4个碳原子的烷氧基、取代有含1~4个碳原子的烷氧基的苯基、不具有取代基的苯基、具有7~10个碳原子的芳烷基和卤原子组成的组的一种;t表示1~3的整数。
另外,优选的是,式(7)中的Z’表示由下式(10)~(17)中任一式所示的化合物。
在式(10)~(17)中,R21和R22各自独立地表示选自由氢原子、具有1~4个碳原子的烷基、具有1~4个碳原子的烷氧基、取代有含1~4个碳原子的烷氧基的苯基、不具有取代基的苯基、具有7~10个碳原子的芳烷基和卤原子组成的组的一种;W表示二价基团;q和r各自独立地表示1~10的整数;t各自独立地表示1~3的整数。
优选的是,式(16)和(17)中的W表示由下式(18)~(26)中任一式所示的二价基团。不过,式(25)中的u表示0~3的整数。
另外,在式(II)中,当k表示0时,Ar5表示在上文说明Ar1~Ar4时作为实例描述的式(1)~(7)中的芳基;当k表示1时,Ar5表示从式(1)~(7)的芳基中除去一个氢原子后得到的亚芳基。
由式(I)表示的化合物的特定实例包括下述化合物。不过,由式(I)表示的化合物并不限于此。
相对于该层中除氟树脂颗粒和含氟化烷基的共聚物外的全部成分(固形物),反应性电荷输送性材料的含量(涂布液中的固形物浓度)为例如大于或等于80重量%、优选大于或等于90重量%、更优选大于或等于95重量%。当该固形物浓度小于90重量%时,电特性可能变差。只要其他添加剂有效地发挥作用,反应性电荷输送性材料的含量上限就不受限制,优选的是该上限含量较高。
接下来,将描述三聚氰二胺化合物。
三聚氰二胺化合物是具有三聚氰二胺骨架(结构)的化合物,其实例包括乙酰胍胺、苯并胍胺、甲酰缩胍胺、立体胍胺(steroguanamine)、螺状胍胺和环己基胍胺。
特别优选的是,三聚氰二胺化合物是由式(A)表示的化合物及其聚合物中的至少一种。此处所述的聚合物表示使用式(A)所示的化合物作为结构单元而聚合成的低聚物。该聚合物的聚合度为例如2~200(优选为2~100)。对于由式(A)表示的化合物,可以单独使用一种,或者两种以上组合使用。特别是,对于由式(A)表示的化合物,在使用两种以上的混合物或者使用以该混合物为结构单元的聚合物(低聚物)时,提高了在溶剂中的溶解性。
在式(A)中,R1表示:具有1~10个碳原子的直链或支化的烷基,具有取代基或不具有取代基的具有6~10个碳原子的苯基,或具有取代基或不具有取代基的具有4~10个碳原子的脂环族烃基。R2~R5各自独立地表示氢原子、-CH2-OH或-CH2-O-R6。R6表示具有1~10个碳原子的直链或支化的烷基。
在式(A)中,由R1表示的烷基中所包含的碳原子的个数为1~10,优选为1~8,更优选为1~5。另外,该烷基可以是直链的或支化的。
在式(A)中,由R1表示的苯基中所包含的碳原子的个数为6~10,优选为6~8。该苯基上取代的取代基的实例包括甲基、乙基和丙基。
在式(A)中,由R1表示的脂环族烃基中所包含的碳原子的个数为4~10,优选为5~8。该脂环族烃基上取代的取代基的实例包括甲基、乙基和丙基。
在式(A)中,在由R2~R5表示的“-CH2-O-R6”中,由R6表示的烷基中所包含的碳原子的个数为1~10,优选为1~8,更优选为1~6。另外,该烷基可以是直链的或支化的。其优选实例包括甲基、乙基和丁基。
特别优选的是,由式(A)表示的化合物是这样一种化合物:其中R1表示具有取代基或不具有取代基的具有6~10个碳原子的苯基,且R2~R5各自独立地表示由-CH2-O-R6表示的基团。另外,优选的是R6表示选自甲基和正丁基中的一种。
由式(A)表示的化合物可根据公知方法(如Jikken Kagaku Koza第4版,TheChemical Society of Japan,第28卷,第430页中描述的方法)使用例如三聚氰二胺和甲醛进行合成。
下面,将示出作为由式(A)表示的化合物的特定实例的示例性化合物(A)-1~(A)-42,但是示例性实施方式并不限于此。另外,以下的特定实例是单体,不过还可以是以该单体为结构单元的聚合物(低聚物)。在以下的示例性化合物中,“Me”表示甲基,“Bu”表示丁基,“Ph”表示苯基。
由式(A)表示的化合物的市售商品的实例包括:SUPER BECKAMINE(R)L-148-55、SUPER BECKAMINE(R)13-535、SUPER BECKAMINE(R)L-145-60和SUPER BECKAMINE(R)TD-126(以上均由DIC Corporation制造);以及NIKALAC BL-60和NIKALAC BX-4000(二者均由Nippon Carbide Industries Co.,Inc.制造)。
另外,在合成了由式(A)表示的化合物(包括聚合物)或购买了其市售商品后,为了消除残留的催化剂的作用,可以将该化合物溶解在诸如甲苯、二甲苯或乙酸乙酯等合适的溶剂中,并用蒸馏水或离子交换水等洗涤,或者可以使用离子交换树脂处理。
接下来,将描述三聚氰胺化合物。
特别优选的是,三聚氰胺化合物是由式(B)表示的化合物及其聚合物中的至少一种,是具有三聚氰胺骨架(结构)的化合物。与式(A)的情况相似,此处所述的聚合物表示使用式(B)所示的化合物作为结构单元而聚合成的低聚物。该聚合物的聚合度为例如2~200(优选为2~100)。对于由式(B)表示的化合物,可以单独使用一种,或者两种以上组合使用。由式(B)表示的化合物可以与由式(A)表示的化合物或其聚合物组合使用。特别是,对于由式(B)表示的化合物,在使用两种以上的混合物或者使用以该混合物为结构单元的聚合物(低聚物)时,提高了在溶剂中的溶解性。
在式(B)中,R6~R11各自独立地表示氢原子、-CH2-OH、-CH2-O-R12或-O-R12,其中R12表示具有1~5个碳原子的可以带有支链的烷基。该烷基的实例包括甲基、乙基和丁基。
由式(B)表示的化合物可根据公知方法(如与Jikken Kagaku Koza第4版,第28卷,第430页中描述的三聚氰胺树脂的合成方法相同的合成方法)使用例如三聚氰胺和甲醛进行合成。
下面,将示出作为由式(B)表示的化合物的特定实例的示例性化合物(B)-1~(B)-8,但是示例性实施方式并不限于此。另外,以下的特定实例是单体,不过还可以是以该单体为结构单元的聚合物(低聚物)。
由式(B)表示的化合物的市售商品的实例包括:SUPER MELAMI第90号(由NOFCorporation制造),SUPER BECKAMINE(R)TD-139-60(由DIC Corporation制造),UBAN2020(由Mitsui Chemicals Inc.制造),SUMITEX RESIN M-3(由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造),以及NIKALAC MW-30(由Nippon Carbide Industries Co.,Inc.制造)。
另外,在合成了由式(B)表示的化合物(包括聚合物)或购买了其市售商品后,为了消除残留的催化剂的作用,可以将该化合物溶解在诸如甲苯、二甲苯或乙酸乙酯等合适的溶剂中,并用蒸馏水或离子交换水等洗涤,或者可以使用离子交换树脂处理。
相对于该层中除氟树脂颗粒和含氟化烷基的共聚物外的全部成分(固形物),选自三聚氰二胺化合物(由式(A)表示的化合物)和三聚氰胺化合物(由式(B)表示的化合物)中的至少一种化合物的含量(涂布液中的固形物浓度)为例如优选0.1重量%~5重量%,更优选为1重量%~3重量%。当该固形物浓度小于0.1重量%时,难以使膜致密,因而难以获得足够的强度。当该固形物浓度大于5重量%时,电特性和对鬼影(因图像历史而引起的浓度不均匀)的耐性会变差。
下面将更详细描述表面保护层。
例如,表面保护层中可以添加氟树脂颗粒。
对氟树脂颗粒没有特别限制,但其实例包括以下物质的颗粒:聚四氟乙烯、全氟烷氧基氟树脂、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚二氯二氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。
对于这些氟树脂颗粒,可以单独使用一种,或两种以上组合使用。
优选的是,形成氟树脂颗粒的氟树脂的重均分子量为例如3,000~5,000,000。
氟树脂颗粒的平均一次粒径为例如优选0.01μm~10μm,更优选为0.05μm~2.0μm。
在这种情况中,氟树脂颗粒的平均一次粒径是通过以下方法获得的值:用同一溶剂将测量溶液稀释为分散有氟树脂颗粒的分散液,在折射率为1.35时使用激光衍射粒径分析仪LA-700(由HORIBA Ltd.制造)对该测量溶液进行测量。
氟树脂颗粒的市售商品的实例包括LUBRON系列(由DAIKIN INDUSTRIES Ltd.制造)、Teflon(注册商标)系列(由E.I.du Pont de Nemours and Company制造)和Dyneon系列(由Sumitomo3M Ltd.制造)。
相对于该层中全部成分(以固形物计),氟树脂颗粒的含量为例如优选1重量%~30重量%,更优选为2重量%~20重量%。
接下来,将描述含氟化烷基的共聚物。
优选的是,含氟化烷基的共聚物具有由以下结构式(A)和(B)表示的重复单元。
含氟化烷基的共聚物是用作氟树脂颗粒分散剂的物质,不过也可以使用其他氟树脂颗粒分散剂来代替含氟化烷基的共聚物。
在结构式(A)和(B)中,R1、R2、R3和R4各自独立地表示氢原子或烷基。
X表示亚烷基链、取代有卤素的亚烷基链、-S-、-O-、-NH-或单键。
Y表示亚烷基链、取代有卤素的亚烷基链、-(CzH2z-1(OH))-或单键。
Q表示-O-或-NH-。
l、m和n各自独立地表示1以上的整数。
p、q、r和s各自独立地表示0或1以上的整数。
t表示1~7的整数。
z表示1以上的整数。
作为由R1、R2、R3和R4表示的基团,优选的是氢原子、甲基或乙基,更优选的是甲基。
优选的是,由X和Y表示的亚烷基链(不具有取代基的亚烷基链和取代有卤素的亚烷基链)是具有1~10个碳原子的亚烷基链。
在由Y表示的-(CzH2z-1(OH))-中,优选的是,z表示1~10的整数。
优选的是,p、q、r和s各自独立地表示0或1~10的整数。
在含氟化烷基的共聚物中,结构式(A)与结构式(B)的含量比,即l:m,优选为1:9~9:1,更优选为3:7~7:3。
在结构式(A)和(B)中,由R1、R2、R3和R4表示的烷基的实例包括甲基、乙基和丙基。作为R1、R2、R3和R4,优选的是氢原子和甲基,更优选的是甲基。
含氟化烷基的共聚物可还包含由结构式(C)表示的重复单元。结构式(A)和结构式(B)的总含量与结构式(C)的含量的比率,即(l+m):z,优选为10:0~7:3,更优选为9:1~7:3。
在结构式(C)中,R5和R6表示氢原子或烷基。z表示1以上的整数。
作为由R5和R6表示的基团,优选的是氢原子、甲基和乙基,更优选的是甲基。
含氟化烷基的共聚物的市售商品的实例包括GF-300和GF-400(由TOAGOSEI CO.,LTD.制造)、SURFLON系列(由AGC SEIMI CHEMICAL CO.,LTD.制造)、FTERGENT系列(由NEOSCOMPANY LIMITED制造)、PF系列(由KITAMURA CHEMICALS CO.,LTD.制造)、MEGAFACE系列(由DIC Corporation制造)和FC系列(由3M Company制造)。
对于含氟化烷基的共聚物,可以单独使用一种,或两种以上组合使用。
含氟化烷基的共聚物的重均分子量优选为2,000~250,000,更优选为3,000~150,000。
使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量含氟化烷基的共聚物的重均分子量。
相对于氟树脂颗粒的重量,含氟化烷基的共聚物的含量为例如优选0.5重量%~10重量%,更优选为1重量%~7重量%。
下面将更详细描述表面保护层。
优选的是,为了抑制由充电设备中产生的诸如臭氧等氧化性气体引起的劣化,在表面保护层中添加抗氧化剂。
抗氧化剂的实例包括公知的抗氧化剂,例如受阻酚类抗氧化剂、芳香族胺类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂、有机硫类抗氧化剂、亚磷酸盐类抗氧化剂、二硫代氨基甲酸盐类抗氧化剂、硫脲类抗氧化剂和苯并咪唑类抗氧化剂。
在表面保护层中,反应性电荷输送性材料(例如由式(I)表示的化合物)可以与酚树脂、尿素树脂或醇酸树脂等组合使用。另外,为了提高强度,还有效的是使在单个分子中具有多个官能团的化合物(例如如螺缩醛胍胺树脂(例如如由Ajinomoto Fine TechnoCo.,Inc.制造的“CTU-胍胺”))与交联材料中的材料共聚。
为了有效抑制由放电气体引起的氧化作用,可以将诸如酚树脂等另一种热固性树脂加入并混合在表面保护层中,以使放电气体不过量地吸附在表面保护层上。
优选的是在表面保护层中添加表面活性剂。对表面活性剂没有特别限制,只要其包含氟原子并包含氧化烯烃结构和硅酮结构中的至少一种结构即可,但是,优选表面活性剂具有多种上述结构,这是因为与电荷输送性有机化合物的亲和性和相容性较高,可改善表面保护层形成用涂布液的层形成性,并可抑制表面保护层的皱褶和不平。
在表面保护层中,可使用偶联剂或氟化合物,以调节层的成膜性、柔韧性、润滑性和附着力等。作为此类化合物,使用多种硅烷偶联剂和市售的硅酮硬涂剂。
为了实现对放电气体的耐性、机械强度、抗刮擦性、颗粒分散性、粘度控制、转矩减小、磨损量控制和贮存期延长(层形成用涂布液的贮藏性的提高)等,可以在表面保护层中添加可溶于醇的树脂。
在这种情况中,可溶于醇的树脂是指其1重量%以上可溶于具有5个以下碳原子的醇中的树脂。可溶于醇的树脂的实例包括聚乙烯醇缩醛树脂和聚乙烯基苯酚树脂。
为了降低残余电势或增加强度,可以在表面保护层中加入多种颗粒。这些颗粒的实例包括含硅颗粒。含硅颗粒包含硅原子作为构成元素,其具体实例包括胶体二氧化硅颗粒和硅酮颗粒。
为了同一目的,可以在表面保护层中加入油,例如硅油。
可以在表面保护层中添加金属、金属氧化物或炭黑等。
优选的是,表面保护层是固化层(交联层),其中,使用酸催化剂使反应性电荷输送性材料与可选的选自三聚氰二胺化合物和三聚氰胺化合物中的至少一种发生了聚合(交联)。所述酸催化剂的实例包括:脂肪族羧酸,如乙酸、氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、草酸、马来酸、丙二酸和乳酸;芳香族羧酸,如苯甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸和偏苯三甲酸;和脂肪族和芳香族磺酸,如甲磺酸、月桂基磺酸、苯磺酸、月桂基苯磺酸和萘磺酸。其中,优选含硫的物质。
在这种情况中,相对于该层中除了氟树脂颗粒和含氟化烷基的共聚物之外的全部成分(以固形物计),催化剂的含量优选为0.1重量%~50重量%,更优选为10重量%~30重量%。当该含量小于上述范围时,催化活性可能过低;当该含量大于上述范围时,耐光性可能变差。耐光性涉及的是这样一种现象:当感光层暴露于从外部(例如室内照明)发出的光时,暴露部分的浓度将降低。尽管原因尚不清楚,但据认为发生了与日本特开平5-099737号公报中公开的光学记忆效果相同的现象。
具有上述构造的表面保护层是使用混有上述成分的表面保护层形成用涂布液形成的。表面保护层形成用涂布液可以不使用溶剂来制备,可选地,也可以使用溶剂来制备。作为此类溶剂,可使用一种溶剂或两种以上溶剂的混合物,其中,其沸点优选小于或等于100℃。作为溶剂,特别优选的是具有至少一个羟基的溶剂(如醇)。
另外,当利用上述成分的反应来形成涂布液时,尽管可以将这些成分简单地进行混合并溶解在溶剂中,不过可以在室温(如25℃)~100℃下、优选在30℃~80℃下对其加热10分钟~100小时、优选1小时~50小时。另外,此时优选的是向其施加超声波。结果,可以推进部分反应,由此可以获得缺陷较少且厚度不均匀性较低的层。
表面保护层形成用涂布液用公知方法来涂布,如刮涂法、线棒涂布法、喷涂法、浸涂法、珠涂法、气刀涂布法或幕涂法,并可选地在例如100℃~170℃的温度下进行加热从而使涂布液固化。结果,获得了保护性表面层。
如上所述,已经描述了功能分离型电子照相感光体的实例。不过,例如当形成图3所示的单层型感光层(电荷产生和电荷输送层)时,电荷产生性材料的含量优选为约10重量%~约85重量%,更优选为20重量%~50重量%。另外,电荷输送性材料的含量优选为5重量%~50重量%。
单层型感光层的形成方法与电荷产生层或电荷输送层的形成方法相同。单层型感光层的厚度优选为约5μm~约50μm,更优选为10μm~40μm。
本示例性实施方式的电子照相感光体可以不包括表面保护层。在这种结构中,例如,可在与形成最外表面的层对应的电荷输送层或单层型感光层中添加上述表面保护层中所使用的反应性电荷输送性材料、三聚氰二胺化合物和三聚氰胺化合物,从而将弹性变形率调节至前述范围内。
图像形成装置和处理盒
本发明示例性实施方式的图像形成装置包括:本示例性实施方式的电子照相感光体,使电子照相感光体充电的充电单元,在充电的电子照相感光体上形成静电潜像的静电潜像形成单元,容纳有包含色调剂的显影剂、并使用该显影剂使形成在电子照相感光体上的静电潜像显影以形成色调剂图像的显影单元,和将色调剂图像转移到转印介质上的转印单元。
图4是示出了本发明示例性实施方式的图像形成装置的构造的示意图。
如图4所示,本示例性实施方式的图像形成装置101设置有:例如,沿箭头A所示的顺时针方向转动的电子照相感光体10,设置在电子照相感光体10上方且面对电子照相感光体10并且使电子照相感光体10表面充电的充电设备20(充电单元的实例),使经充电设备20充电的电子照相感光体10的表面曝光以形成静电潜像的曝光设备30(静电潜像形成单元的实例),使显影剂中包含的色调剂附着在使用曝光设备30形成的静电潜像上以在电子照相感光体10的表面上形成色调剂图像的显影设备40(显影单元的实例),使记录纸P(转印介质)带有极性与色调剂的带电极性不同的电荷从而将电子照相感光体10上的色调剂图像转印到记录纸P上的转印设备50,以及对电子照相感光体10的表面进行清洁的清洁设备70(色调剂去除单元的实例)。另外,还设置了定影设备60以在输送表面上形成有色调剂图像的记录纸P的同时使色调剂图像定影。
下面将详细描述本示例性实施方式的图像形成装置101中的主要构成部件。
充电设备
充电设备20的实例包括使用导电性充电辊、充电刷、充电膜、充电橡胶刮板和充电管等的接触型充电单元。另外,充电设备20的实例还包括已知的充电单元,如非接触型辊充电单元和使用电晕放电的格栅电晕管充电单元和电晕管充电单元。优选接触型充电单元作为充电设备20。
曝光设备
曝光设备30的实例包括使用诸如半导体激光、LED光或液晶光栅光等光以图像形式对电子照相感光体10的表面进行曝光的光学器材。光源的波长优选处于电子照相感光体10的光谱灵敏区内。对于半导体激光的波长,可优选使用例如振荡波长约为780nm的近红外激光。不过,波长不限于此,还可以使用振荡波长为约600nm的激光,或作为蓝色激光的振荡波长为400nm~450nm的激光。另外,作为曝光设备30,还有效的是使用例如输出多波束以形成彩色图像的表面发射型激光光源。
显影单元
显影设备40的构造的实例包括下述构造:将排列在显影区中与电子照相感光体10相对的显影辊41设置在容纳有由色调剂和载体构成的双组份显影剂的容器中。对显影设备40没有特别限制,只要其用双组份显影剂进行显影即可,并且使用已知的构造。
此处,将描述显影设备40中使用的显影剂。
显影剂可以是由色调剂构成的单组份显影剂,还可以是包含色调剂和载体的双组份显影剂。
例如,色调剂包含:含有粘合剂树脂、着色剂和必要时的其他添加剂(如防粘剂)的色调剂颗粒;和必要时的外添剂。
色调剂颗粒的平均形状系数(由以下表达式表示的形状系数的数均值:形状系数=(ML2/A)×(π/4)×100,其中ML表示颗粒的最大长度,A表示颗粒的投影面积)优选为100~150,更优选为105~145,进一步优选为110~140。另外,色调剂的体积平均粒径优选为3μm~12μm,更优选为3.5μm~10μm,进一步优选为4μm~9μm。
尽管对色调剂颗粒的制造方法没有特别限制,但是使用通过以下方法制得的色调剂颗粒:例如,捏合粉碎法,其中,加入粘合剂树脂、着色剂、防粘剂和必要时的电荷控制剂等,并对所得混合物进行捏合、粉碎和分级;利用机械冲击力或热能来改变用捏合粉碎法获得的颗粒的形状的方法;乳液聚合聚集法,其中,对粘合剂树脂的聚合性单体进行乳液聚合,对形成的分散液以及着色剂、防粘剂和必要时的电荷控制剂等的分散液进行混合、聚集和热熔化,以获得色调剂颗粒;悬浮聚合法,其中,将用于获得粘合剂树脂的聚合性单体与着色剂、防粘剂和必要时的电荷控制剂的溶液悬浮于水性溶剂中,并进行聚合;溶解悬浮法,其中,将粘合剂树脂与着色剂、防粘剂和必要时的电荷控制剂的溶液悬浮在水性溶剂中,并进行造粒。
另外,可使用已知方法,例如下述制造方法:将用上述方法之一获得的色调剂颗粒用作核心,从而通过进一步使聚集的颗粒附着在色调剂颗粒上并通过加热使其聚结来获得核-壳结构。作为色调剂制造方法,从控制形状和粒径分布的角度考虑,优选的是悬浮聚合法、乳液聚合聚集法和溶解悬浮法(这些方法全部都使用水性溶剂来制造色调剂颗粒),特别优选的是乳液聚合聚集法。
使用亨舍尔混合机、V型共混机或类似设备将上述色调剂颗粒和上述外添剂混合来制造色调剂。另外,当用湿法制造色调剂颗粒时,可以用湿法从外部添加外添剂。
另外,当将色调剂用于双组份显影剂时,将色调剂与载体的混合比设定为已知比率。对载体没有特别限制。但是,载体优选的实例包括磁性颗粒表面被覆树脂的载体。
转印设备
转印设备50的实例包括公知的转印充电单元,例如使用带、辊、膜和橡胶刮板的接触型转印充电单元,和使用电晕放电的格栅电晕管转印充电单元和电晕管转印充电单元。
清洁设备
清洁设备70包括例如外壳71、清洁刮板72和沿电子照相感光体10的转动方向排列在清洁刮板72的下游的清洁刷73。另外,例如,可将固态润滑剂74设置成与清洁刷73接触。
下面将描述本示例性实施方式的图像形成装置101的运行。首先,当电子照相感光体10沿箭头A所示的方向转动时,充电设备20将同时对其充以负电。
使用曝光设备30对表面已经被充电设备20充以负电的电子照相感光体10进行曝光,并在其表面上形成潜像。
当电子照相感光体10上的已经形成潜像的部分逼近显影设备40时,显影设备40(显影辊41)使色调剂附着在所述潜像上,以形成色调剂图像。
当其上形成有色调剂图像的电子照相感光体10进一步沿箭头A的方向转动时,转印设备50将色调剂图像转印到记录纸P上。结果,在记录纸P上形成了色调剂图像。
定影设备60使色调剂图像定影在其上形成有图像的记录纸P上。
本示例性实施方式的图像形成装置101可设置有例如图5所示的在外壳11中一体化容纳了电子照相感光体10、充电设备20、曝光设备30、显影设备40和清洁设备70的处理盒101A。该处理盒101A一体化容纳了多个部件,并可拆卸地安装在图像形成装置101中。
处理盒101A的构造不限于此。只要处理盒101A至少设置有电子照相感光体10,就可以使用任何构造。例如,还可以使用以下构造:其中,处理盒101A设置有选自充电设备20、曝光设备30、显影设备40、转印设备50和清洁设备70中的至少一种。
本示例性实施方式的图像形成装置101不限于上述构造。例如,图像形成装置101可设置有第一擦除设备,其校整残余色调剂的极性以使得容易用清洁刷除去残余色调剂,并且该第一擦除设备放置在电子照相感光体10周围,并且位于转印设备50沿电子照相感光体10的转动方向的下游和清洁设备70沿电子照相感光体10的转动方向的上游。图像形成装置101还可以设置有第二擦除设备,其擦除电子照相感光体10表面上的电荷,并且其放置在清洁设备70沿电子照相感光体的转动方向的下游和充电设备20沿电子照相感光体的转动方向的上游。
另外,本示例性实施方式的图像形成装置101不限于上述构造。例如,可以使用已知构造,例如:中间转印型图像形成装置,其中,形成在电子照相感光体10的色调剂图像被先转印到中间转印部件上而后再转印到记录纸P上;或串联型图像形成装置。
实施例
现将使用下列实施例和比较例来详细描述示例性实施方式,但示例性实施方式并不限于这些实施例。
下文中,除非另外说明,否则“份”表示“重量份”,“%”表示“重量%”。
导电性基体的制备
基体1
制备由1070铝(纯度=99.5%)构成的熔渣(“1070”是指根据JIS H4000(1999)的合金等级号),然后在220℃下将该熔渣均一化10小时。接下来,通过冲压加工将均一化的熔渣成型为圆筒形状。结果,获得了外径为42mm且厚度为0.7mm的圆筒形坯料。接下来,对圆筒形坯料进行4次变薄拉延加工。结果,获得了外径为40mm且厚度为0.55mm的圆筒形坯料。但是,在变薄拉延加工后未进行退火处理。
将通过上述过程获得的坯料设定为基体1。
基体2~基体8
使用与基体1相同的制备方法制备各基体2~8,不同之处在于按表1所示改变了加工条件。
实施例1
感光体1
底涂层的形成
将100重量份氧化锌颗粒(平均粒径为70nm,比表面积为15m2/g,由TaycaCorporation制造)与500重量份甲苯搅拌混合。向其中加入1.25重量份硅烷偶联剂(KBM603,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd制造),然后搅拌2小时。随后,通过减压蒸馏除去甲苯,然后在120℃下焙烧3小时。结果,获得了表面经硅烷偶联剂处理过的氧化锌颗粒。
将100重量份表面经处理的氧化锌颗粒添加到500重量份四氢呋喃中,然后进行搅拌混合。向其中加入通过将1重量份茜素溶解在50重量份四氢呋喃中而获得的溶液,然后在50℃下搅拌5小时。随后,通过减压过滤分离出添加有茜素的氧化锌颗粒,然后在60℃下进行减压干燥。结果,获得了添加有茜素的氧化锌颗粒。
将60重量份所获得的添加有茜素的氧化锌颗粒、13.5重量份固化剂(受阻异氰酸酯SUMIDUR3173,由Sumitomo-Bayer Urethane Co.,Ltd.制造)和15重量份缩丁醛树脂(S-LEC BM-1,由Sekisui Chemical Co.,Ltd.制造)溶解在85重量份甲乙酮中以制得溶液。将38重量份所获得的溶液与25重量份甲乙酮混合,然后使用砂磨机和直径为1mm的玻璃珠分散2小时。结果获得分散液。
将0.005重量份作为催化剂的二月桂酸二辛基锡和40重量份硅酮树脂颗粒(TOSPEARL145,由GE Toshiba Silicones Co.,Ltd.制造)添加到如上获得的分散液中,然后在170℃下干燥固化40分钟。结果,获得了底涂层形成用涂布液。
使用浸涂法在基体1上浸涂该涂布液。结果,获得了厚度为20μm的底涂层。
电荷产生层的形成
接下来,将1重量份氯化镓酞菁晶体(对于CuKα特征性X射线,其至少在7.4°、16.6°、25.5°和28.3°的布拉格角(2θ±0.2°)处具有明显衍射峰)和1重量份聚乙烯醇缩丁醛树脂(商品名:S-LEC BM-S,由Sekisui Chemical Co.,Ltd.制造)添加到100重量份乙酸丁酯中,然后使用玻璃珠和涂料振荡机分散1小时。将所获得的涂布液浸涂在底涂层的表面上,然后在100℃下加热干燥10分钟。结果,形成了厚度为0.2μm的电荷产生层。
电荷输送层的形成
将2.1重量份由下式表示的化合物1和2.9重量份由结构式1表示的高分子化合物(粘度平均分子量:39,000)溶解在10重量份四氢呋喃和5重量份甲苯中。结果,制得了涂布液。将所获得的该涂布液浸涂在电荷产生层表面上,然后在135℃下加热干燥35分钟。结果,形成了厚度为24μm的电荷输送层。
表面保护层的形成
将10重量份作为聚四氟乙烯树脂颗粒的LUBRON L-2(由DAIKIN INDUSTRIES Ltd.制造,平均一次粒径为0.2μm)和0.5重量份包含由结构式2表示的重复单元的含氟化烷基的共聚物(重均分子量:50,000,l3:m3=1:1,s3=1,n3=60)添加到40重量份混合溶剂(环戊酮:环戊醇=7:3)中,然后进行混合搅拌。使用配备有具有流路的穿透型腔室的高压均化机(由Yoshida Kikai Co.,Ltd.制造,YSNM-1500AR)在最高达700kgf/cm2的增压下将所获得的溶液分散5次。结果,制得了聚四氟乙烯树脂颗粒分散液(A)。
接下来,将55重量份示例性化合物(I-8)和40重量份示例性化合物(I-26)(作为反应性电荷输送性材料)、4重量份作为另一树脂的苯并胍胺树脂(示例性化合物(A)-17,NIKALAC BL-60,由Sanwa Chemical Co.,Ltd.制造)、1重量份二甲基聚硅氧烷(GLANOL450,由Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.制造)和0.1重量份NACURE5225(由King Industries Inc.制造)溶解在混合溶剂(环戊酮:环戊醇=7:3)中,然后在40℃下搅拌6小时。结果,制得溶液(B)。
进而,使110重量份聚四氟乙烯树脂颗粒分散液(A)和100重量份溶液(B)相互混合,以制得表面保护层形成用涂布液。
用喷墨涂布法将所获得的表面保护层形成用涂布液涂布在电荷输送层上,然后在155℃下干燥35分钟。结果,形成了厚度为6μm的表面保护层。
通过上述过程,制得了电子照相感光体。将该电子照相感光体设定为感光体1。
实施例2~7和比较例1~5
感光体2~12
以与实施例1的感光体1相同的制备方法制备实施例2~7和比较例1~5的感光体2~12,不同之处在于:按表1所示改变了所使用的导电性基体和用于表面保护层的反应性电荷输送性材料和另一树脂。
评价
导电性基体和表面保护层的特性
根据上文所述的方法测量了各实施例和比较例中制得的感光体中的导电性基体的厚度和杨氏模量。另外,还测量了导电性基体的外径和长度。
还根据上文所述的方法测量了各实施例和比较例中制得的感光体中的表面保护层的弹性变形率。
感光体评价
图像品质评价
将各实施例和比较例中制得的感光体安装到图像形成装置(由富士施乐株式会社制造,DocuCentre-II 7500,已对其进行改装从而以150张/分钟形成图像)的处理盒(CRU=用户可替换单元)中。
在使处理盒从1.5m的高度落下后,将处理盒安装到图像形成装置中,并进行图像形成测试。
在图像形成测试中,在高温高湿(28℃、80%RH)环境中在单色模式和150张/分钟的速率的条件下,在A4纸上打印15,000张图像浓度为5%的图像(两通两断型(2on-2 off)细线条图像(即重复形成2实线点和2空位点而得到的线条图像))。通过目视观察评价第14,800张打印图像的图像品质。
评价标准如下。
A:两通两断型线条对完全得到解析;
B:两通两断型线条对未得到清晰解析;
C:两通两断型线条对未得到解析。
对裂纹和脱落的评价
评价图像品质后,从图像形成装置中移除感光体。然后,通过目视观察来评价形成在导电性基体(外周表面)上的层的裂纹和脱落状态。
评价标准如下。
裂纹
A:未观察到裂纹;
B:目视观察到裂纹。
脱落
A:未观察到脱落;
B:目视观察到脱落。
表1和2示出了导电性基体的详情以及实施例和比较例的详情的总览。
表1
表2
从上述结果可以发现,在裂纹和脱落评价和图像品质评价中,与比较例相比,实施例显示出优异的结果。
下面将描述表中的细节。
反应性电荷输送性材料
·(I-8):示例性化合物(I-8)
·(I-26):示例性化合物(I-26)
另一树脂
·(A)-1:苯并胍胺树脂(NIKALAC BL-60,由Sanwa Chemical Co.,Ltd.制造)
提供对本发明的实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。

Claims (14)

1.一种电子照相感光体,所述电子照相感光体包括:
圆筒状导电性基体,所述导电性基体的厚度为0.4mm~0.6mm且杨氏模量为20GPa~80GPa;和
设置在所述导电性基体上的感光层,
其中,形成最外表面的层的弹性变形率为0.35%~0.47%。
2.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,所述导电性基体的杨氏模量是30GPa~70GPa。
3.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,所述导电性基体的杨氏模量是30GPa~50GPa。
4.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,所述导电性基体的厚度是0.5mm~0.6mm。
5.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,所述导电性基体是铝基体。
6.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,形成最外表面的所述层的弹性变形率是0.37%~0.45%。
7.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,形成最外表面的所述层的弹性变形率是0.4%~0.44%。
8.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,形成最外表面的所述层包含组合物的固化膜,所述组合物包含具有-OH基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料和具有-OCH3基作为反应性官能团的反应性电荷输送性材料。
9.如权利要求8所述的电子照相感光体,
其中,在所述组合物中,具有-OCH3基作为反应性官能团的所述反应性电荷输送性材料的含量是具有-OH基的所述反应性电荷输送性材料的含量的0.1倍~3.0倍。
10.如权利要求8所述的电子照相感光体,
其中,在所述组合物中,具有-OCH3基作为反应性官能团的所述反应性电荷输送性材料的含量是具有-OH基的所述反应性电荷输送性材料的含量的0.3倍~1.0倍。
11.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,形成最外表面的所述层是设置在所述感光层上的表面保护层。
12.如权利要求1所述的电子照相感光体,
其中,所述感光层包括电荷产生层和形成在所述电荷产生层上的电荷输送层,并且
形成最外表面的所述层是所述电荷输送层。
13.一种处理盒,所述处理盒能够从图像形成装置上拆卸下来,所述处理盒包括:
权利要求1~12中任一项所述的电子照相感光体。
14.一种图像形成装置,所述图像形成装置包括:
权利要求1~12中任一项所述的电子照相感光体;
使所述电子照相感光体充电的充电单元;
在经充电的电子照相感光体上形成静电潜像的静电潜像形成单元;
容纳有包含色调剂的显影剂并使用所述显影剂使形成在所述电子照相感光体上的所述静电潜像显影以形成色调剂图像的显影单元;和
将所述色调剂图像转印到转印介质上的转印单元。
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