CN112526836A - 电子照相感光体、处理盒及图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种残余电位得到抑制的电子照相感光体、处理盒及图像形成装置。电子照相感光体,其具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述pKa 3以下的酸性基且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有pKa 3以下的酸性基的第三结构单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子照相感光体、处理盒及图像形成装置。
背景技术
近年来,为了实现电子照相感光体的长寿命化,正在研究一种使表面层中含有氟系树脂粒子并减低表面层的表面能量的技术。
在专利文献1中公开有一种电子照相感光体,其在导电性支撑体上具有感光层,且所述电子照相感光体的特征在于,表面层含有氟系树脂粉体与氟系接枝聚合物。
在专利文献2中公开有一种电子照相感光体,其在导电性支撑体上至少具有感光层,并且表面层以使氟系接枝聚合物的含量相对于含氟树脂粒子而为0.5质量%以上且5.0质量%以下的方式含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,所述氟系接枝聚合物包含特定的结构单元,氟含量为10质量%以上且40质量%以下,重量平均分子量Mw为5万以上且20万以下,重量平均分子量Mw与数量平均分子量Mn的比[Mw/Mn]为1以上且8以下,且具有碳数1以上且6以下的全氟烷基。
在专利文献3中公开有一种电子照相感光体,其为具有支撑体及设置于所述支撑体上的感光层的电子照相感光体,且电子照相感光体的表面层含有氟系接枝聚合物及含氟原子树脂粒子,所述氟系接枝聚合物包含具有碳数4~6的全氟烷基的特定的重复结构单元。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开昭63-221355号公报
专利文献2:日本专利5544850号公报
专利文献3:日本专利4436456号公报
发明内容
发明所要解决的问题
从前,出于提高清洁性的目的而有时在电子照相感光体的表面层中调配含氟树脂粒子。并且,为了提高含氟树脂粒子的分散性,例如使用氟系接枝聚合物等分散剂。
但是,根据所使用的含氟树脂粒子及氟系接枝聚合物的组合,电子照相感光体表面的电位的绝对值不易因曝光而降低,其结果存在如下情况:电位残存于电子照相感光体的表面,由此成为残余电位。
因此,本发明的课题为提供一种电子照相感光体,与具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位得到抑制。
解决问题的技术手段
所述课题可通过以下的手段来解决。
<1>
一种电子照相感光体,其具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且
最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,
所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述pKa 3以下的酸性基且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有pKa 3以下的酸性基的第三结构单元。
<2>
根据<1>所述的电子照相感光体,其中所述pKa 3以下的酸性基包含酸性基(Ac),所述酸性基(Ac)为选自由磺酸基、磷酸基、膦酸基及氟化烷基羧酸基所组成的群组中的至少一种。
<3>
一种电子照相感光体,其具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且
最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,
所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述酸性基(Ac)且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有酸性基(Ac)的第三结构单元,所述酸性基(Ac)为选自由磺酸基、磷酸基、膦酸基及氟化烷基羧酸基所组成的群组中的至少一种。
<4>
根据<1>或<2>所述的电子照相感光体,其中每1g所述含氟树脂粒子中的所述pKa 3以下的酸性基的摩尔数为0.2μmol/g以上且5μmol/g以下。
<5>
根据<2>或<3>所述的电子照相感光体,其中每1g所述含氟树脂粒子中的所述酸性基(Ac)的摩尔数为0.2μmol/g以上且5μmol/g以下。
<6>
根据<1>至<5>中任一项所述的电子照相感光体,其中所述大分子单体包含选自由单末端具有自由基聚合性基的聚(甲基)丙烯酸酯及单末端具有自由基聚合性基的聚苯乙烯所组成的群组中的至少一种。
<7>
根据<1>至<6>中任一项所述的电子照相感光体,其中所述第一结构单元为下述通式(1)所表示的结构单元,所述第二结构单元为下述通式(2)所表示的结构单元,所述第三结构单元为下述通式(3)所表示的结构单元。
[化1]
通式(1)中,R1表示氢原子或烷基,Rf表示具有氟原子的有机基。
通式(2)中,n表示2以上的整数,q表示1以上的整数,R2及R3各自独立地表示氢原子或烷基,Y表示经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-NH-、-S-、-C(=O)-、将它们任意组合而获得的二价连结基或单键。Z表示下述通式(2A)或下述通式(2B)所表示的基。
通式(3)中,L表示经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-C(=O)-、-NR10-、-C6H4-、将它们任意组合而获得的二价连结基或单键,Q表示磺酸基、膦酸基、磷酸基或氟化烷基羧酸基,R6表示氢原子、卤素原子或烷基。R10表示氢原子或者经取代或未经取代的烷基。
[化2]
通式(2A)中,R4表示经取代或未经取代的烷基或者单或聚亚烷基氧基链,*表示与碳原子的键结位置。
通式(2B)中,Ra~Re各自独立地表示氢原子、碳数4以下的烷基或碳数4以下的烷氧基,*表示与碳原子的键结位置。
<8>
根据<1>至<7>中任一项所述的电子照相感光体,其中所述氟系接枝聚合物相对于所述含氟树脂粒子100质量份的含量为0.5质量份以上且10质量份以下。
<9>
根据<1>至<8>中任一项所述的电子照相感光体,其中所述含氟树脂粒子包含聚四氟乙烯。
<10>
根据<1>至<9>中任一项所述的电子照相感光体,其中所述含氟树脂粒子中的羧基的个数为每碳数106中为0个以上且30个以下。
<11>
根据<10>所述的电子照相感光体,其中所述含氟树脂粒子中的羧基的个数为每碳数106中为0个以上且20个以下。
<12>
根据<1>至<11>中任一项所述的电子照相感光体,其中全氟辛酸相对于所述含氟树脂粒子的质量的量为0ppb以上且25ppb以下。
<13>
根据<12>所述的电子照相感光体,其中全氟辛酸相对于所述含氟树脂粒子的质量的量为0ppb以上且20ppb以下。
<14>
根据<1>至<13>中任一项所述的电子照相感光体,其中所述最表面层含有空穴传输材料。
<15>
一种处理盒,其包括根据<1>至<14>中任一项所述的电子照相感光体,且
所述处理盒可拆装地设置于图像形成装置中。
<16>
一种图像形成装置,包括:
根据<1>至<14>中任一项所述的电子照相感光体;
带电机构,使所述电子照相感光体的表面带电;
静电潜像形成机构,在已带电的所述电子照相感光体的表面形成静电潜像;
显影机构,利用包含色粉的显影剂,对形成于所述电子照相感光体的表面的静电潜像进行显影而形成色粉图像;以及
转印机构,将所述色粉图像转印至记录介质的表面。
发明的效果
根据<1>或<2>的发明,提供一种电子照相感光体,与具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位得到抑制。
根据<3>的发明,提供一种电子照相感光体,与具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有不具有所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位得到抑制。
根据<4>的发明,提供一种电子照相感光体,与每1g含氟树脂粒子中的所述pKa3以下的酸性基的摩尔数未满0.2μmol/g的情况相比,残余电位得到抑制。
根据<5>的发明,提供一种电子照相感光体,与每1g含氟树脂粒子中的所述酸性基(Ac)的摩尔数未满0.2μmol/g的情况相比,残余电位得到抑制。
根据<6>、<7>、<9>或<14>的发明,提供一种电子照相感光体,与具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa3以下的酸性基及所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位得到抑制。
根据<8>的发明,提供一种电子照相感光体,与氟系接枝聚合物相对于含氟树脂粒子100质量份的含量未满0.5质量份的情况相比,残余电位得到抑制。
根据<10>的发明,提供一种电子照相感光体,即便含氟树脂粒子中的羧基的个数为每碳数106中为0个以上且30个以下,与最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基及所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位也得到抑制。
根据<11>的发明,提供一种电子照相感光体,即便含氟树脂粒子中的羧基的个数为每碳数106中为0个以上且20个以下,与最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基及所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位也得到抑制。
根据<12>的发明,提供一种电子照相感光体,即便全氟辛酸相对于含氟树脂粒子的质量的量为0ppb以上且25ppb以下,与最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基及所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位也得到抑制。
根据<13>的发明,提供一种电子照相感光体,即便全氟辛酸相对于含氟树脂粒子的质量的量为0ppb以上且20ppb以下,与最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基及所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的情况相比,残余电位也得到抑制。
根据<15>或<16>的发明,提供一种包括电子照相感光体的处理盒或图像形成装置,所述电子照相感光体与应用具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有含氟树脂粒子与不具有pKa 3以下的酸性基及所述酸性基(Ac)的氟系接枝聚合物的电子照相感光体的情况相比,残余电位得到抑制。
附图说明
图1是表示本实施方式的电子照相感光体的层构成的一例的示意剖面图。
图2是表示本实施方式的图像形成装置的一例的概略构成图。
图3是表示本实施方式的图像形成装置的另一例的概略构成图。
符号的说明
1:底涂层
2:电荷产生层
3:电荷传输层
4:导电性基体
7A、7:电子照相感光体
8:带电装置
9:曝光装置
11:显影装置
13:清洁装置
14:润滑剂
40:转印装置
50:中间转印体
100:图像形成装置
120:图像形成装置
131:清洁刮板
132:纤维状构件(辊状)
133:纤维状构件(平刷状)
300:处理盒
具体实施方式
以下,对作为本发明的一例的实施方式进行详细说明。
[电子照相感光体]
第一实施例的电子照相感光体具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述pKa3以下的酸性基且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有pKa 3以下的酸性基的第三结构单元。
以下,将电子照相感光体也简称为“感光体”。
第二实施例的感光体具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述酸性基(Ac)且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有酸性基(Ac)的第三结构单元,所述酸性基(Ac)为选自由磺酸基、磷酸基、膦酸基及氟化烷基羧酸基所组成的群组中的至少一种。
以下,将与第一实施例的感光体及第二实施例的感光体中的至少一者相符的感光体称为“本实施方式的感光体”来进行说明。此外,本实施方式的感光体也可为与第一实施例的感光体及第二实施例的感光体这两者相符的感光体。
另外,将与所述“pKa 3以下的酸性基”及所述“酸性基(Ac)”中的至少一者相符的酸性基也称为“特定酸性基”。
另外,将不具有特定酸性基且具有氟原子的第一结构单元也称为“第一结构单元”或“(a)第一结构单元”,将源自大分子单体的第二结构单元也称为“第二结构单元”或“(b)第二结构单元”,将具有特定酸性基的第三结构单元也称为“第三结构单元”或“(c)第三结构单元”。
另外,将至少包含(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元的氟系接枝聚合物也称为“特定氟系接枝聚合物”或“(A)特定氟系接枝聚合物”,将含氟树脂粒子也称为“(B)含氟树脂粒子”。
本实施方式的感光体通过所述构成而可抑制残余电位。其理由推测如下。
从前,出于提高清洁性的目的而在电子照相感光体的表面层中调配有含氟树脂粒子。并且,为了提高含氟树脂粒子的分散性而使用氟系接枝聚合物等分散剂。
但是,根据所使用的含氟树脂粒子及氟系接枝聚合物的组合,电子照相感光体表面的电位的绝对值不易因曝光而降低,其结果存在如下情况:电位残存于电子照相感光体的表面,由此成为残余电位。
相对于此,本实施方式的感光体中,最表面层含有(A)特定氟系接枝聚合物与(B)含氟树脂粒子。因此,通过(A)特定氟系接枝聚合物在(c)第三结构单元中具有所述特定酸性基而表现出离子性,最表面层整体的电阻降低,由此电位的绝对值容易因曝光而降低。其结果推测,本实施方式的感光体中,可抑制残余电位。
根据以上的理由推测,本实施方式中,可获得残余电位得到抑制的感光体。
此外,所述(A)特定氟系接枝聚合物包含不具有特定酸性基且具有氟原子的所述(a)第一结构单元与源自大分子单体的所述(b)第二结构单元,因此最表面层中的(B)含氟树脂粒子的分散性也变得良好。具体而言,用于形成最表面层的最表面层形成用涂布液中的(B)含氟树脂粒子的分散稳定性变得良好,且涂布最表面层形成用涂布液而获得的涂膜中的(B)含氟树脂粒子的分散性变得良好,由此可获得(B)含氟树脂粒子的分散性良好的最表面层。
因此,本实施方式中,可获得得到(B)含氟树脂粒子的分散性且可抑制残余电位的感光体。
尤其是,所述(A)特定氟系接枝聚合物除(a)第一结构单元及(b)第二结构单元以外,还包含(c)第三结构单元,由此(B)含氟树脂粒子的分散性进一步提高。其理由并不确定,但推测原因在于,(c)第三结构单元具有特定酸性基,由此在最表面层的形成过程中,涂布液中及涂膜中的(B)含氟树脂粒子的分散稳定性提高。
另外,本实施方式的感光体中,如上所述,感光体表面的电位的绝对值容易因曝光而降低。因此,容易获得曝光部与非曝光部的电位差(即,电位的对比度),且容易获得画质良好的图像。另外,由于感光体表面的电位的绝对值容易因曝光而降低,因此除图像形成初期的残余电位以外,长期进行图像形成时的残余电位的积蓄也被抑制。
进而,本实施方式中,(A)特定氟系接枝聚合物包含特定酸性基,因此在涂膜中,(A)特定氟系接枝聚合物吸附固定于(B)含氟树脂粒子的表面,由此不易引起特定酸性基在膜中的移动。因此,所获得的最表面层中的电阻的均匀性高,可抑制因感光体的使用而使表面磨损所导致的感光体电特性的经时变动。
以下,对本实施方式的感光体进行详细说明。
在本实施方式的感光体中,最表面层含有(A)特定氟系接枝聚合物与(B)含氟树脂粒子。
符合最表面层的有电荷传输层、保护层、单层型感光层等,最表面层中,根据其层种类而也可含有氟系接枝聚合物及含氟树脂粒子以外的其他成分。此外,关于其他成分,与感光体各层的构成一起进行说明。
此外,最表面层视需要也可含有(A)特定氟系接枝聚合物以外的氟系接枝聚合物。其中,(A)特定氟系接枝聚合物相对于最表面层中所含的氟系接枝聚合物整体的含有率优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,进而优选为90质量%以上。
<(A)特定氟系接枝聚合物>
首先,对(A)特定氟系接枝聚合物进行说明。
(A)特定氟系接枝聚合物例如是为了分散后述的(B)含氟树脂粒子而使用。
(A)特定氟系接枝聚合物至少包含所述(a)第一结构单元、所述(b)第二结构单元及所述(c)第三结构单元。(A)特定氟系接枝聚合物视需要也可还包含其他结构单元。其中,(A)特定氟系接枝聚合物中所含的所有结构单元中的(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元的合计含量优选为70质量%以上,更优选为85质量%以上,进而优选为90质量%以上。
(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元例如可通过已知的聚合法(链聚合、缩聚、加聚合)而获得,就原料获取、聚合法、组成比控制的选择范围等观点而言,优选为通过具有不饱和双键的化合物进行链聚合而获得的结构单元。
以下,分别对(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元进行说明。
-(a)第一结构单元-
(a)第一结构单元只要不具有特定酸性基且在结构单元中具有氟原子,则种类并无限制。氟原子可取代于任意的碳上,优选为取代于参与聚合反应的碳以外的碳上。进而,氟原子优选为自形成特定氟系接枝聚合物的主链的原子,根据情况经由连结基而以碳数6以下的全氟烷基的形式存在。
作为(a)第一结构单元,例如优选为下述通式(1)所表示的结构单元。
[化3]
通式(1)中,R1表示氢原子或烷基,Rf表示具有氟原子的有机基。
R1优选为氢原子或碳数1以上且6以下的烷基,更优选为氢原子、甲基、乙基或丙基,进而优选为氢原子或甲基,尤其优选为甲基。
所谓Rf所表示的具有氟原子的有机基表示以碳原子及氟原子为必需且可还包含氢原子、氧原子等的结构。作为具有氟原子的有机基中所含的氧原子,例如可列举以羟基的形式包含的氧原子、以醚键的形式包含的氧原子等。具有氟原子的有机基的优选方式是以碳原子及氟原子为必需且可还包含氢原子、醚键的氧原子(即“-O-”)的结构。
作为具有氟原子的有机基的具体例,例如可列举:氟化烷基、具有羟基的氟化烷基、氟化烷基氧基氟化亚烷基、聚(氟化亚烷基氧基)基等。
作为具有氟原子的有机基的总碳数,例如可列举15以下,优选为12以下。具有氟原子的有机基中所含的氟原子的数量优选为5以上且20以下,更优选为7以上且18以下。
(a)第一结构单元的化学式量优选为150以上且600以下,更优选为200以上且550以下,进而优选为250以上且500以下。
-(b)第二结构单元-
(b)第二结构单元为源自大分子单体的结构单元。
此处,所谓大分子单体是具有聚合性基的高分子量(例如分子量300以上)的聚合性单体。大分子单体例如具有重复结构所表示的聚合物链。作为大分子单体,例如可列举分子链的单末端具有聚合性的官能基的直链状高分子化合物。
通过使作为(b)第二结构单元的前体的大分子单体与作为所述(a)第一结构单元的前体的单体和作为所述(c)第三结构单元的前体的单体共聚而形成接枝(梳型)聚合物。
(b)第二结构单元只要具有重复结构所表示的聚合物链作为自特定氟系接枝聚合物的主链产生的接枝链,则种类并无限制。作为所述接枝链,例如可列举:聚(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚亚烷基氧基、聚硅氧烷等。
作为(b)第二结构单元,例如优选为下述通式(2)所表示的结构单元。
[化4]
通式(2)中,n表示2以上的整数,q表示1以上的整数,R2及R3各自独立地表示氢原子或烷基,Y表示经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-NH-、-S-、-C(=O)-、将它们任意组合而获得的二价连结基或单键。Z表示后述的通式(2A)或通式(2B)所表示的基。
通式(2)中的n只要是2以上的整数即可,优选为2以上且500以下的整数,更优选为2以上且200以下的整数,进而优选为10以上且100以下的整数。
通式(2)中的q只要是1以上的整数即可,优选为1以上且10以下,更优选为1以上且5以下。
通式(2)中的R2及R3各自独立地优选为氢原子或碳数1以上且6以下的烷基,更优选为氢原子、甲基、乙基或丙基,进而优选为氢原子或甲基。
通式(2)中的Y优选为经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-或将它们任意组合而获得的二价连结基,更优选为未经取代的亚烷基、羟基取代亚烷基、氰基取代亚烷基、烷基取代亚烷基、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-或将它们任意组合而获得的二价连结基,进而优选为未经取代的亚烷基、羟基取代亚烷基、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或将它们任意组合而获得的二价连结基。
所述经取代或未经取代的亚烷基的碳数例如可列举1以上且10以下,优选为1以上且5以下,更优选为1以上且3以下。
作为取代亚烷基中的取代基,例如可列举:碳数4以下的烷基、卤素原子、羟基、碳数4以下的低级烷氧基、酯基、氰基。
[化5]
通式(2A)中,R4表示经取代或未经取代的烷基或者单或聚亚烷基氧基链,*表示与碳原子的键结位置。
通式(2B)中,Ra~Re各自独立地表示氢原子、碳数4以下的烷基或碳数4以下的烷氧基,*表示与碳原子的键结位置。
作为通式(2A)中的R4所表示的取代烷基的取代基,例如可列举:卤素原子、羟基、碳数4以下的烷氧基、酯基等。
作为通式(2A)中的R4所表示的亚烷基氧基链,例如可列举亚乙基氧基链、亚丙基氧基链等。亚烷基氧基链的重复数例如可列举6以下,优选为4以下。作为亚烷基氧基链的末端基,例如可列举羟基或碳数4以下的烷氧基。
通式(2A)中的R4优选为碳数8以下的烷基或重复数为4以下的亚烷基氧基链,更优选为碳数4以下的烷基或重复数为2以下的亚乙基氧基链或亚丙基氧基链。
通式(2B)中的Ra~Re各自独立地优选为氢原子、甲基、乙基、正丙基或甲氧基,更优选为氢原子、甲基或甲氧基。
通式(2)中的Z优选为通式(2A)所表示的基。
(b)第二结构单元也可为所述通式(2)所表示的结构单元以外的结构单元。
例如,在(b)第二结构单元为链聚合型重复单元的情况下,(b)第二结构单元例如可为下述通式(2X)所表示的结构单元。所述情况下,(b)第二结构单元的化学式量例如为1000以上且30000以下,优选为2000以上且20000以下,更优选为3000以上且10000以下。
另外,作为(b)第二结构单元,例如也可列举下述通式(2Y)所表示的结构单元(即,乙烯基醚型结构单元)。
另外,例如,在(b)第二结构单元为缩聚型重复单元的情况下,(b)第二结构单元例如可为在二醇或二羧酸或二羧酸衍生物的侧链取代有下述通式(2C)所表示的结构的结构单元。
[化6]
通式(2X)及通式(2Y)中,R8与所述通式(2)中的R2为相同含义。
通式(2X)中,R9表示具有聚亚烷基氧基链或聚硅氧烷链的基。
通式(2Y)中,A表示下述通式(2C)所表示的结构。
[化7]
通式(2C)中,q、Y、R3、n及Z分别与通式(2)中的q、Y、R3、n及Z为相同含义,*表示对于氧原子的键结位置。
接着,对作为(b)第二结构单元的前体的大分子单体的合成方法进行说明。
关于作为(b)第二结构单元的前体的大分子单体,例如基于具有羧基、羟基等官能基的化合物而开始链聚合、缩聚等聚合,合成单末端具有羧基、羟基等官能基的聚合物,基于所述官能基而导入聚合性基,从而获得单末端具有聚合性基的大分子单体。
例如,在(b)第二结构单元为所述通式(2)所表示的结构单元的情况下,基于具有羧基、羟基等官能基的自由基聚合引发剂或链转移剂而开始(甲基)丙烯酸系化合物或苯乙烯系化合物的聚合,合成单末端具有羧基、羟基等官能基的(甲基)丙烯酸系聚合物或苯乙烯系聚合物,基于所述官能基而导入自由基聚合性基(例如(甲基)丙烯酸基等),从而获得相当于通式(2)所表示的结构单元的前体的大分子单体。详细的大分子单体的合成方法可列举日本专利特开昭58-164656、日本专利特开昭60-133007中所记载的方法。
(b)第二结构单元的化学式量优选为1000以上且30000以下,更优选为2000以上且20000以下,进而优选为3000以上且10000以下。
-(c)第三结构单元-
(c)第三结构单元只要是具有特定酸性基的结构单元,则种类并无限制。
特定酸性基的pKa可通过这些具有特定酸性基的模型化合物的文献值、使用滴定等已知的方法的测定等而得知。作为特定酸性基,可列举:磺酸基(甲磺酸:-2.6)、膦酸基(第一解离:1.5)、磷酸基(第一解离:2.12)、氟化烷基羧酸基(例如,三氟乙酸:-0.25、二氟乙酸:1.24、单氟乙酸:2.66)。此外,括弧内表示化合物的具体例或解离阶段及pKa的文献值。
作为(c)第三结构单元,例如优选为下述通式(3)所表示的结构单元。
[化8]
通式(3)中,L表示经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-C(=O)-、-NR10-、-C6H4-、将它们任意组合而获得的二价连结基或单键,Q表示磺酸基、膦酸基、磷酸基或氟化烷基羧酸基,R6表示氢原子、卤素原子或烷基。R10表示氢原子或者经取代或未经取代的烷基。
通式(3)中的L优选为经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-C(=O)O-、-C(=O)NR10-、-C6H4-、将它们任意组合而成的二价连结基或单键,更优选为经取代或未经取代的亚烷基、-C(=O)O-、-C(=O)NR10-、-C6H4-、将它们任意组合而成的二价连结基。尤其是,就聚合性的观点而言,所述-C(=O)O-、-C(=O)NR10-及-C6H4-优选为与式(3)中的碳原子C直接连结。
此外,通式(3)中的L所表示的取代亚烷基的取代基与通式(2)中的Y所表示的取代亚烷基的取代基相同。其中,通式(3)中的L所表示的取代亚烷基优选为不具有氟原子。
另外,所述R10所表示的取代烷基的取代基与通式(2A)中的R4所表示的取代烷基的取代基相同。
另外,在通式(3)中的L包含-C6H4-的情况下,可为邻位、间位、对位中的任一者,其中,优选为间位或对位。
作为通式(3)中的L的具体例,例如除单键以外,还可列举下述通式(L-1)~通式(L-3)所表示的连结基等。
[化9]
所述通式(L-1)~通式(L-3)中,LL1及LL2表示-O-或-NH-,RL1及RL2分别独立地表示氢原子或甲基,m表示1以上且5以下的整数,k表示0或1,p表示2以上且10以下的整数,1*表示与通式(3)的碳原子直接键结的键结位置,*2表示与通式(3)的Q直接键结的键结位置。
此外,通式(L-1)~通式(L-3)中,LL1及LL2优选为-O-,m优选为2以上且3以下的整数,p优选为4以上且6以下的整数。另外,在通式(3)的Q为磺酸基、膦酸基或磷酸基的情况下,通式(L-1)中的k优选为0,在通式(3)的Q为氟化烷基羧酸基的情况下,通式(L-1)中的k优选为1。
通式(3)中的Q所表示的磺酸基由-SO3H表示,膦酸基由-P(=O)(OH)r(OR11)2-r表示,磷酸基由-OP(=O)(OH)s(OR12)2-s表示,氟化烷基羧酸基由-(CFzH(2-z))y-CO2H表示。此处,r及s分别独立地表示1或2,z表示1或2,y表示1以上且5以下的整数(优选为1以上且3以下的整数)。R11及R12分别独立地与所述R10为相同含义。
通式(3)中的Q只要符合以上的条件,则并无限定,就材料获取性、分子设计的观点而言,适合的是磺酸基、磷酸基、氟化烷基羧酸基。
通式(3)中的R6优选为氢原子、氟或碳数1以上且6以下的烷基。
此外,在通式(3)中的Q所表示的氟化烷基羧酸基与通式(3)中的L所表示的基的亚烷基直接键结的情况下,将与氟原子键结的碳中的离羧基最远的碳设为Q所表示的基,将不具有氟原子且仅包含碳原子的亚烷基包含于L所表示的基中。
作为(c)第三结构单元中的通式(3)所表示的结构单元以外的结构单元,例如可列举在构成主链的一个碳原子上直接键结有氟原子及羧基这两者的结构单元。通过氟原子及羧基这两者直接键结于一个碳原子上,而羧基成为pKa 3以下的特定酸性基。
(c)第三结构单元的化学式量优选为80以上且600以下,更优选为90以上且550以下,进而优选为100以上且500以下。
-各结构单元的具体例-
以下表1~表2列举通式(1)所表示的结构单元的具体例,但并不限定于这些。
[化10]
[表1]
R<sup>1</sup> | Rf | |
式(1-1) | -H | -CH<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-2) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-3) | -H | -CH<sub>2</sub>C<sub>2</sub>F<sub>5</sub> |
式(1-4) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>C<sub>2</sub>F<sub>5</sub> |
式(1-5) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-6) | -H | -CH(CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub> |
式(1-7) | -CH<sub>3</sub> | -CH(CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub> |
式(1-8) | -H | -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-9) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-10) | -H | -CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>H |
式(1-11) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>H |
式(1-12) | -H | -CH<sub>2</sub>CH(OH)CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-13) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CH(OH)CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-14) | -H | -CH<sub>2</sub>CH(OH)CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>CF(CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub> |
式(1-15) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CH(OH)CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>CF(CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub> |
[化11]
[表2]
R<sup>1</sup> | Rf | |
式(1-16) | -H | -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-17) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-18) | -H | -CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CF<sub>2</sub>H |
式(1-19) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CF<sub>2</sub>H |
式(1-20) | -H | -CH<sub>2</sub>CH(OH)CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-21) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CH(OH)CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-22) | -H | -CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>6</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-23) | -H | -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>7</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-24) | -CH<sub>3</sub> | -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>(CF<sub>2</sub>)<sub>7</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-25) | -H | -CH<sub>2</sub>CF(CF<sub>3</sub>)-O-(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> |
式(1-26) | -H | -CH<sub>2</sub>CF(CF<sub>3</sub>)-O-CF<sub>2</sub>CF(CF<sub>3</sub>)-O-(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> |
以下列举通式(2)所表示的结构单元的具体例,但并不限定于这些。
此外,关于下述表中的Y所表示的连结基,是指左端部与接近主链的一侧的碳原子键结,右端部与远离主链的一侧的碳原子键结。
[化12]
[表3]
R<sup>2</sup> | q | Y | R<sup>3</sup> | Z | n | |
式(2-1) | -H | 2 | -O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 50 |
式(2-2) | -H | 2 | -NH-C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 50 |
式(2-3) | -CH<sub>3</sub> | 2 | -NH-C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 50 |
式(2-4) | -CH<sub>3</sub> | 2 | -O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-NH-C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 40 |
式(2-5) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-6) | -H | 2 | -C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 70 |
式(2-7) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-C(CH<sub>3</sub>)(CN)- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-8) | -H | 2 | -C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-NH-C(=O)-C(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-9) | -H | 2 | -O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 40 |
式(2-10) | -CH<sub>3</sub> | 2 | -O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 50 |
式(2-11) | -H | 2 | -C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 70 |
式(2-12) | -H | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-13) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 30 |
式(2-14) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-15) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-C<sub>2</sub>H<sub>5</sub> | 70 |
[化13]
[表4]
R<sup>2</sup> | q | Y | R<sup>3</sup> | Z | n | |
式(2-16) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -H | -CO<sub>2</sub>-nC<sub>4</sub>H<sub>9</sub> | 60 |
式(2-17) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 50 |
式(2-18) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -H | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-19) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 60 |
式(2-20) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 80 |
式(2-21) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -H | -CO<sub>2</sub>-nC<sub>4</sub>H<sub>9</sub> | 60 |
式(2-22) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-CH<sub>2</sub>-S- | -H | -C<sub>6</sub>H<sub>5</sub> | 60 |
式(2-23) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -H | -C<sub>6</sub>H<sub>5</sub> | 60 |
式(2-24) | -CH<sub>3</sub> | 1 | -CH(OH)-CH<sub>2</sub>-O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>-OCH<sub>3</sub> | 50 |
式(2-25) | -H | 4 | -O-C(=O)-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-S- | -CH<sub>3</sub> | -CO<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> | 70 |
以下列举通式(3)所表示的结构单元的具体例,但并不限于这些。
此外,关于下述表中的L所表示的连结基,是指左端部与构成主链的碳原子键结,右端部与通式(3)的Q所表示的基键结。
[化14]
[表5]
[化15]
[表6]
R<sup>6</sup> | L | Q | 酸性基种类 | |
式(3-16) | -CH<sub>3</sub> | -C(=O)-O-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-O-C(=O)- | -(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>-CO<sub>2</sub>H | 氟化烷基羧酸基 |
式(3-17) | -H | -C(=O)-O-CH<sub>2</sub>CH(CH<sub>3</sub>)-O-C(=O)- | -(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-CO<sub>2</sub>H | 氟化烷基羧酸基 |
式(3-18) | -CH<sub>3</sub> | -C(=O)-O-CH<sub>2</sub>CH(CH<sub>3</sub>)-O-C(=O)- | -(CF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-CO<sub>2</sub>H | 氟化烷基羧酸基 |
式(3-19) | -H | -C(=O)-O-CH<sub>2</sub>CH(CH<sub>3</sub>)-O-C(=O)- | -(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>-CO<sub>2</sub>H | 氟化烷基羧酸基 |
式(3-20) | -CH<sub>3</sub> | -C(=O)-O-CH<sub>2</sub>CH(CH<sub>3</sub>)-O-C(=O)- | -(CF<sub>2</sub>)<sub>3</sub>-CO<sub>2</sub>H | 氟化烷基羧酸基 |
接着,以下列举(a)第一结构单元中的作为通式(1)所表示的结构单元的具体例而列举的式(1-1)~式(1-26)以外的具体例。
[化16]
接着,列举(b)第二结构单元中的作为通式(2)所表示的结构单元的具体例而列举的式(2-1)~式(2-25)以外的具体例。
[化17]
接着,以下列举(c)第三结构单元中的作为通式(3)所表示的结构单元的具体例而列举的式(3-1)~式(3-20)以外的具体例。
[化18]
[化19]
-其他结构单元-
如上所述,(A)特定氟系接枝聚合物除(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元以外,也可还包含其他结构单元。在所述(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元分别为通式(1)所表示的结构单元、通式(2)所表示的结构单元及通式(3)所表示的结构单元的情况下,作为其他结构单元,例如可列举下述通式(4)所表示的结构单元。
[化20]
通式(4)中,R5表示氢原子或烷基,R7表示经取代或未经取代的烷基。
R5优选为氢原子或碳数1以上且6以下的烷基。
作为通式(4)中的R7所表示的取代烷基的取代基,可列举:羟基、烷氧基、芳基、酯基。
R7优选为碳数30以下的烷基、取代有羟基的烷基、取代有碳数10以下的烷氧基、芳基或酯基的烷基,更优选为碳数20以下的烷基、取代有碳数4以下的烷氧基、芳基或酯基的烷基。
-特定氟系接枝聚合物的合成及鉴定-
接着,对(A)特定氟系接枝聚合物的合成方法的一例进行说明。
在(A)特定氟系接枝聚合物包含通式(1)所表示的结构单元、通式(2)所表示的结构单元及通式(3)所表示的结构单元的情况下,例如分别可通过具有源自各结构单元的不饱和双键的化合物(具体而言,各结构单元的主链中的碳-碳键成为不饱和双键的化合物即作为各结构单元的前体的单体)的链聚合而合成。作为链聚合,可列举自由基聚合、阴离子聚合,分别可通过在自由基聚合引发剂、阴离子聚合引发剂的存在下,视需要进行加热来达成。
在(A)特定氟系接枝聚合物包含通式(1)~通式(3)所表示的结构单元以外的结构单元的情况下,例如在包含所述(a-1)~(a-3)、(b-1)~(b-3)、(c-1)~(c-6)所表示的结构单元时,可通过由乙烯基醚的阳离子聚合、或二醇与二羧酸或二羧酸的衍生物的缩聚引起的聚酯化而达成高分子量化。在阳离子聚合的情况下,可通过在阳离子聚合引发剂的存在下,视需要进行加热来达成;在缩聚的情况下,可通过在催化剂或缩合剂的存在下,视需要进行加热来达成。
另外,视需要也可采取如下方法:预先将(c)第三结构单元中的特定酸性基加以保护或中和而进行聚合,在高分子量化后,进行脱保护或恢复为酸性,由此生成特定酸性基。
氟系接枝聚合物所具有的构成单元的结构及含量例如可通过红外线吸收光谱(IR(Infrared)光谱)、核磁共振光谱(NMR(Nuclear Magnetic Resonance)光谱)等来进行分析。
此外,在自含有氟系接枝聚合物的最表面层测定氟系接枝聚合物的IR光谱、NMR光谱等的情况下,可如下所述那样采集作为测定试样的氟系接枝聚合物。
具体而言,将最表面层溶解于四氢呋喃等可溶性溶剂中,利用0.1μm目的过滤器过滤含氟树脂粒子。接着,在甲苯、二甲苯等芳香族烃;氟碳、全氟碳、氢氯氟碳、二氯甲烷、氯仿等卤素溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环戊酮等酮溶剂;这些的两种以上的混合溶剂中,将过滤而获得的含氟树脂粒子在100℃以下加热后,进行过滤、干燥,洗脱采集吸附于含氟树脂粒子的表面的氟系接枝聚合物。
-各结构单元的含量-
(A)特定氟系接枝聚合物中所含的(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元的数量分别为1以上的整数,优选为5以上且300以下的整数,更优选为10以上且200以下的整数。
另外,在(A)特定氟系接枝聚合物包含所述通式(1)所表示的结构单元、所述通式(2)所表示的结构单元及所述通式(3)所表示的结构单元的情况下,各结构单元的数量分别为1以上的整数,优选为5以上且300以下的整数,更优选为10以上且200以下的整数。
在将(A)特定氟系接枝聚合物中所含的(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元的合计摩尔设为100摩尔%的情况下,(a)第一结构单元的摩尔比优选为20摩尔%以上且95摩尔%以下,更优选为40摩尔%以上且90摩尔%以下。(c)第三结构单元的摩尔比优选为1摩尔%以上且30摩尔%以下,更优选为2摩尔%以上且20摩尔%以下。
另外,在(A)特定氟系接枝聚合物包含所述通式(1)所表示的结构单元、所述通式(2)所表示的结构单元及所述通式(3)所表示的结构单元的情况下,相对于所述通式(1)所表示的结构单元、所述通式(2)所表示的结构单元及所述通式(3)所表示的结构单元的合计摩尔数,所述通式(1)所表示的结构单元的含有率优选为20摩尔%以上且95摩尔%以下,更优选为40摩尔%以上且90摩尔%以下。另外,相对于所述通式(1)所表示的结构单元、所述通式(2)所表示的结构单元及所述通式(3)所表示的结构单元的合计摩尔数,所述通式(3)所表示的结构单元的含有率优选为1摩尔%以上且30摩尔%以下,更优选为2摩尔%以上且20摩尔%以下。
在(A)特定氟系接枝聚合物除(a)第一结构单元、(b)第二结构单元及(c)第三结构单元以外,还包含其他结构单元的情况下,在将(a)第一结构单元、(b)第二结构单元、(c)第三结构单元及其他结构单元的合计摩尔设为100摩尔%时,其他结构单元的摩尔比优选为30摩尔%以下,更优选为15摩尔%以下。
另外,在(A)特定氟系接枝聚合物包含所述通式(1)所表示的结构单元、所述通式(2)所表示的结构单元、所述通式(3)所表示的结构单元及作为其他结构单元的所述通式(4)所表示的结构单元的情况下,相对于所述通式(1)所表示的结构单元、所述通式(2)所表示的结构单元、所述通式(3)所表示的结构单元及所述通式(4)所表示的结构单元的合计摩尔数,所述通式(4)所表示的结构单元的含有率优选为30摩尔%以下,更优选为15摩尔%以下。
-特定氟系接枝聚合物的特性及具体例-
(A)特定氟系接枝聚合物的酸值优选为0.1mgKOH/g以上且50mgKOH/g以下,更优选为0.2mgKOH/g以上且30mgKOH/g以下,最优选为0.3mgKOH/g以上且20mgKOH/g以下。通过使(A)特定氟系接枝聚合物的酸值为所述范围,与低于所述范围的情况相比,容易获得曝光后的感光体电位的绝对值减低效果。另外,通过使(A)特定氟系接枝聚合物的酸值为所述范围,与高于所述范围的情况相比,不易引起感光体表面层的电阻变得过低而难以带电的情况,可抑制产生带电后的电位的暗衰减。
(A)特定氟系接枝聚合物的重量平均分子量Mw及数量平均分子量Mn是指通过凝胶渗透色谱法而测定的聚苯乙烯换算的值。
(A)特定氟系接枝聚合物的重量平均分子量Mw优选为4万以上且40万以下,更优选为5万以上且30万以下。Mw/Mn所表示的分子量分散度优选为1以上且8以下,更优选为1以上且6以下。
相对于(B)含氟树脂粒子100质量份,最表面层中的(A)特定氟系接枝聚合物的含量优选为0.5质量份以上且10质量份以下,更优选为1质量份以上且7质量份以下。
(A)特定氟系接枝聚合物中所含的特定酸性基的摩尔数优选为每1g(B)含氟树脂粒子中为0.2μmol/g以上且5μmol/g以下,更优选为0.3μmol/g以上且4μmol/g以下。
此外,(A)特定氟系接枝聚合物可单独使用一种,也可并用两种以上。在并用两种以上的(A)特定氟系接枝聚合物的情况下,所述含量及特定酸性基的摩尔数是指两种以上的(A)特定氟系接枝聚合物的合计。
以下表7~表8列举(A)特定氟系接枝聚合物的具体例,但并不限定于这些。
[化21]
[表7]
[化22]
[表8]
<(B)含氟树脂粒子>
作为(B)含氟树脂粒子,可列举:氟烯烃的均聚物的粒子;作为两种以上的共聚物的氟烯烃的一种或两种以上与非氟系的单体(即,不具有氟原子的单体)的共聚物的粒子。
作为氟烯烃,例如可列举:四氟乙烯(tetrafluoroethylene,TFE)、全氟乙烯基醚、六氟丙烯(hexafluoropropylene,HFP)、氯三氟乙烯(chlorotrifluoroethylene,CTFE)、二氯二氟乙烯等全氟烯烃;偏二氟乙烯(vinylidene fluoride,VdF)、三氟乙烯、氟乙烯等非全氟烯烃等。这些之中,优选为VdF、TFE、CTFE、HFP等。
另一方面,作为非氟系的单体,例如可列举:乙烯、丙烯、丁烯等烃(hydrocarbon)系烯烃;环己基乙烯基醚(cyclohexyl vinyl ether,CHVE)、乙基乙烯基醚(ethyl vinylether,EVE)、丁基乙烯基醚、甲基乙烯基醚等烷基乙烯基醚;聚氧乙烯烯丙基醚(polyoxyethylene allyl ether,POEAE)、乙基烯丙基醚等烯基乙烯基醚;乙烯基三甲氧基硅烷(VSi)、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷等具有反应性α,β-不饱和基的有机硅化合物;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等丙烯酸酯;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等甲基丙烯酸酯;乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、“拜奥瓦(beova)”(商品名,壳牌(Shell)公司制造的乙烯酯)等乙烯酯等。这些之中,优选为烷基乙烯基醚、烯丙基乙烯基醚、乙烯酯、具有反应性α,β-不饱和基的有机硅化合物。
这些之中,作为(B)含氟树脂粒子,优选为氟化率高的粒子,更优选为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)等的粒子,进而优选为PTFE、PVDF、FEP、PFA的粒子,尤其优选为PTFE、PVDF的粒子。
作为(B)含氟树脂粒子,可列举照射放射线而获得的粒子(在本说明书中也称为“放射线照射型含氟树脂粒子”)、通过聚合法而获得的粒子(在本说明书中也称为“聚合型含氟树脂粒子”)等。
所谓放射线照射型含氟树脂粒子(照射放射线而获得的含氟树脂粒子),表示在放射线聚合的同时粒状化的含氟树脂粒子、聚合后的含氟树脂因由放射线照射引起的分解而低分子量化且微粒化的含氟树脂粒子。
放射线照射型含氟树脂粒子通过空气中的放射线的照射而生成大量羧酸,因此还含有大量羧基。此外,推测引起所述羧酸的生成的原因在于,通过大气中的放射线照射而含氟树脂的主链发生分解,由此所产生的自由基与大气中的氧反应。
另一方面,所谓聚合型含氟树脂粒子(通过聚合法而获得的含氟树脂粒子),表示通过悬浮聚合法、乳化聚合法等,在聚合的同时粒状化,且未经放射线照射的含氟树脂粒子。
聚合型含氟树脂粒子是通过在碱性化合物的存在下进行聚合而制造,因此含有碱性化合物作为残留物。
此外,利用悬浮聚合法的含氟树脂粒子的制造,例如是在分散介质中,将聚合引发剂、催化剂等添加物与用来形成含氟树脂的单体一起悬浮后,一边使单体聚合,一边使聚合物粒子化的方法。
另外,利用乳化聚合法的含氟树脂粒子的制造,例如是在分散介质中,将聚合引发剂、催化剂等添加物与用来形成含氟树脂的单体一起,利用表面活性剂(即乳化剂)乳化后,一边使单体聚合,一边使聚合物粒子化的方法。
若含氟树脂粒子含有大量羧基,则显示出离子导电性,因此具有难以带电的性质。
因此,若使含有大量羧基的含氟树脂粒子含有于电子照相感光体的最表面层中,则在高温高湿环境下感光体的带电性降低,有时会产生色粉附着于非图像部的现象(以下也称为“灰雾”)。
除此之外,若含氟树脂粒子含有大量羧基,则存在分散性降低的倾向。推测其原因在于,特定氟系接枝聚合物的具有氟原子的结构单元与含氟树脂粒子的亲和性降低。
因此,若使含有大量羧基的含氟树脂粒子含有于电子照相感光体的最表面层中,则存在局部清洁性降低的倾向。
据此,(B)含氟树脂粒子优选为羧基的个数为每106个碳数中为0个以上且30个以下。
就抑制局部清洁性降低及抑制灰雾的观点而言,(B)含氟树脂粒子的羧基的个数更优选为每106个碳数中为0个以上且20个以下。
此处,作为(B)含氟树脂粒子的羧基,例如可列举源自含氟树脂粒子中所含的末端羧酸的羧基。
作为减低(B)含氟树脂粒子的羧基的个数的方法,可列举:1)在粒子制造的过程中不照射放射线的方法;2)在照射放射线时以不存在氧的条件或减低了氧浓度的条件(例如氮气等惰性气体中)进行的方法等。
(B)含氟树脂粒子的羧基的个数如日本专利特开平4-20507号公报等中记载那样,如下所述那样进行测定。
利用压制机将(B)含氟树脂粒子预成型,制作厚度0.1mm的膜。针对所制作的膜,测定红外吸收光谱。针对使氟气体与含氟树脂粒子接触而制作的羧酸末端完全氟化的含氟树脂粒子,也测定红外吸收光谱,根据两者的示差光谱,并利用下式来求出每106个碳数中的末端羧基的个数。
式:末端羧基的个数(每106个碳数中)=(l×K)/t
l:吸光度
K:修正系数
t:膜的厚度(mm)
此外,羧基的吸收波数设为3560cm-1,修正系数设为440。
在(B)含氟树脂粒子中,就抑制局部清洁性降低的观点而言,相对于(B)含氟树脂粒子,全氟辛酸(perfluorooctanoic acid)(以下也称为“PFOA”)的量优选为0ppb以上且25ppb以下,更优选为0ppb以上且20ppb以下,进而优选为0ppb以上且15ppb以下。此外,“ppb”是质量基准。
此处,含氟树脂粒子(尤其是聚四氟乙烯粒子、改性聚四氟乙烯粒子、全氟烷基醚/四氟乙烯共聚物粒子等含氟树脂粒子)的制造过程中,由于有时使用PFOA、或作为副产物而生成PFOA,因此大多在含氟树脂粒子中包含PFOA。
认为存在如下情况:若存在PFOA,则在表面层形成用涂布液的状态下,由于作为含氟分散剂的氟系接枝聚合物而呈含氟树脂粒子的分散性高的状态,另一方面,若涂布液的状态发生变化(具体而言,若在涂布液的涂布后,涂膜的干燥过程中涂膜中的成分浓度发生变化),则氟系接枝聚合物对含氟树脂粒子的附着状态发生变化。具体而言,认为由于PFOA而使氟系接枝聚合物的一部分自含氟树脂粒子脱离。因此,含氟树脂粒子的分散性降低,导致含氟树脂粒子的凝聚,由此,存在产生局部清洁性的降低的倾向。
作为减低PFOA的量的方法,可列举利用纯水、碱水、醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)、酮类(丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等)、酯类(乙酸乙酯等)、其他的通常的有机溶剂(甲苯、四氢呋喃等)等,对含氟树脂粒子进行充分清洗的方法。清洗可在室温下进行,但通过在加热下进行而有效率地减低PFOA。
PFOA的量是通过以下方法而测定的值。
-试样的前处理-
在自含有含氟树脂粒子的最表面层测定PFOA的量的情况下,将最表面层浸渍于溶剂(例如四氢呋喃)中,使含氟树脂粒子及除不溶于溶剂的物质以外的成分溶解于溶剂(例如四氢呋喃)中后,滴加至纯水中并将析出物过滤分离。收集此时所获得的含有PFOA的溶液。使再次过滤分离而获得的不溶物溶解于溶剂后,滴加至纯水中并将析出物过滤分离。反复进行5次收集此时所获得的含有PFOA的溶液的作业,将所有的作业中收集的水溶液作为完成前处理的水溶液。
在自含氟树脂粒子自身测定PFOA的量时,对含氟树脂粒子实施与层状物时同样的处理,获得完成前处理的水溶液。
-测定-
针对利用所述手段而获得的完成前处理的水溶液,依据《环境水、底质、生物中的全氟辛磺酸(PFOS)全氟辛酸(PFOA)的分析岩手县环境保健研究中心》中示出的方法,进行试样液的制备、测定。
(B)含氟树脂粒子的平均二次粒径并无特别限制,优选为0.2μm以上且4.5μm以下,更优选为0.2μm以上且4μm以下。平均二次粒径为0.2μm以上且4.5μm以下的含氟树脂粒子(尤其是PTFE粒子等含氟树脂粒子)存在含有大量PFOA的倾向。因此,平均二次粒径为0.2μm以上且4.5μm以下的含氟树脂粒子尤其存在分散性变低的倾向。但是,通过将PFOA的量控制为所述范围,即便为平均二次粒径为0.2μm以上且4.5μm以下的含氟树脂粒子,分散性也提高。
(B)含氟树脂粒子的平均一次粒径若为可获得所期望的感光体特性的范围,则可自由选择,并无特别限定,优选为0.05μm以上且1μm以下,进而优选为0.1μm以上且0.5μm以下。
若平均一次粒径为0.05μm以上,则可进一步抑制分散时的凝聚。另一方面,若平均一次粒径为1μm以下,则可进一步抑制画质缺陷。
(B)含氟树脂粒子的平均一次粒径及平均二次粒径是通过以下方法而测定的值。
利用扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM),以例如5000倍以上的倍率进行观察,测定含氟树脂粒子(一次粒子或一次粒子凝聚而成的二次粒子)的最大直径,并将对50个粒子进行最大直径的测定而得的平均值设为含氟树脂粒子的平均粒径(分别为平均一次粒径或平均二次粒径)。此外,使用日本电子制造的JSM-6700F作为SEM,观察加速电压5kV的二次电子图像。
(B)含氟树脂粒子的重量平均分子量若为可获得所期望的感光体特性的范围,则可自由选择,并无特别限定。
就分散稳定性的观点而言,(B)含氟树脂粒子的比表面积(布厄特(Brunauer-Emmett-Tellern,BET)比表面积)优选为5m2/g以上且15m2/g以下,更优选为7m2/g以上且13m2/g以下。
此外,比表面积是使用BET式比表面积测定器(岛津制作所制造:弗洛索卜(FlowSorb)II2300)并利用氮气置换法进行测定而得的值。
就分散稳定性的观点而言,(B)含氟树脂粒子的视密度(apparent density)优选为0.2g/ml以上且0.5g/ml以下,更优选为0.3g/ml以上且0.45g/ml以下。
此外,视密度是依据日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)K6891(1995年)而测定的值。
(B)含氟树脂粒子的熔融温度优选为300℃以上且340℃以下,更优选为325℃以上且335℃以下。
此外,熔融温度是依据JIS K6891(1995年)而测定的熔点。
相对于最表面层的总固体成分,(B)含氟树脂粒子的含量优选为1质量%以上且30质量%以下,更优选为3质量%以上且20质量%以下,进而优选为5质量%以上且15质量%以下。
此外,(B)含氟树脂粒子可单独使用一种,也可并用两种以上。在并用两种以上的(B)含氟树脂粒子的情况下,所述含量是指两种以上的(B)含氟树脂粒子的合计。
<空穴传输材料>
最表面层优选为至少含有(A)特定氟系接枝聚合物及(B)含氟树脂粒子,还含有空穴传输材料。通过最表面层含有空穴传输材料,残余电位的抑制效果进一步提高。
具体而言,首先,(A)特定氟系接枝聚合物中所存在的氟原子吸附于(B)含氟树脂粒子的表面,(A)特定氟系接枝聚合物中所存在的特定酸性基与空穴传输材料进行酸碱相互作用,由此经由(A)特定氟系接枝聚合物而(B)含氟树脂粒子与空穴传输材料的相容性提高。由此,用于形成最表面层的最表面层形成用涂布液中及最表面层形成用涂布液的涂膜中的(B)含氟树脂粒子的分散稳定性提高。另外,通过所述酸碱相互作用而表现出离子性,最表面层的电阻降低,曝光后的感光体电位容易降低。进而,所述特定酸性基固定于吸附于所述(B)含氟树脂粒子的(A)特定氟系接枝聚合物中,不易在最表面层内移动,因此最表面层的膜电阻的均匀性高,可抑制因使用而使最表面磨损所导致的电特性的经时变动。
此外,如上所述,符合最表面层的有电荷传输层、保护层、单层型感光层等。并且,在最表面层含有空穴传输材料的情况下,优选的空穴传输材料的种类及含量等根据最表面层的层种类而不同,因此与各层的构成一起进行说明。
以下,参照附图对本实施方式的电子照相感光体进行说明。
图1所示的电子照相感光体7A例如具有在导电性基体4上依序层叠有底涂层1、电荷产生层2及电荷传输层3的结构。电子照相感光体7A中,电荷产生层2及电荷传输层3构成感光层5。
此外,电子照相感光体7A也可为未设置底涂层1的层构成。
另外,电子照相感光体7A也可为具有电荷产生层2与电荷传输层3的功能一体化的单层型感光层的感光体。在具有单层型感光层的感光体的情况下,单层型感光层构成最表面层。
另外,电子照相感光体7A也可为在电荷传输层3上或单层型感光层上具有表面保护层的感光体。在具有表面保护层的感光体的情况下,表面保护层构成最表面层。
以下,对本实施方式的电子照相感光体的各层进行详细说明。此外,省略符号来说明。
(导电性基体)
作为导电性基体,例如可列举包含金属(铝、铜、锌、铬、镍、钼、钒、铟、金、铂等)或合金(不锈钢等)的金属板、金属鼓及金属带等。另外,作为导电性基体,例如还可列举将导电性化合物(例如导电性聚合物、氧化铟等)、金属(例如铝、钯、金等)或合金涂布、蒸镀或层压而成的纸、树脂膜、带等。此处,所谓“导电性”是指体积电阻率未满1013Ω·cm。
在将电子照相感光体用于激光打印机中的情况下,优选为对导电性基体的表面进行粗糙化,使得其中心线平均粗糙度Ra为0.04μm以上且0.5μm以下,以便抑制在照射激光光时所产生的干涉条纹。此外,在将非相干光用于光源中的情况下,并不特别需要用于防止干涉条纹的表面粗糙化,但其抑制由导电性基体的表面凹凸引起的缺陷的产生,因此适合更长寿命化。
作为表面粗糙化的方法,例如可列举:通过使研磨剂悬浮于水中并喷附于导电性基体上而进行的湿式珩磨(honing)、将导电性基体压接于旋转的磨石并连续进行磨削加工的无心磨削、阳极氧化处理等。
作为表面粗糙化的方法,还可列举如下方法:不对导电性基体的表面进行粗糙化,而使导电性或半导电性粉体分散于树脂中,在导电性基体的表面上形成层,并利用分散于所述层中的粒子进行表面粗糙化。
利用阳极氧化进行的表面粗糙化处理是通过将金属制(例如铝制)的导电性基体作为阳极并在电解质溶液中进行阳极氧化而在导电性基体的表面形成氧化膜。作为电解质溶液,例如可列举硫酸溶液、草酸溶液等。但是,通过阳极氧化而形成的多孔阳极氧化膜在维持原样的状态下有化学活性,且容易被污染,由环境引起的电阻变动也大。因此,优选为对多孔阳极氧化膜进行封孔处理:在加压水蒸气或沸水中(也可加入镍等金属盐),利用由水合反应引起的体积膨胀将氧化膜的微细孔堵塞,从而变为更稳定的水合氧化物。
阳极氧化膜的膜厚例如优选为0.3μm以上且15μm以下。若所述膜厚处于所述范围内,则存在发挥相对于注入而言的阻隔性的倾向,另外存在抑制因反复使用所引起的残余电位上升的倾向。
也可对导电性基体实施利用酸性处理液的处理或者勃姆石(boehmite)处理。
利用酸性处理液的处理例如以如下方式实施。首先,制备包含磷酸、铬酸及氢氟酸的酸性处理液。关于酸性处理液中的磷酸、铬酸及氢氟酸的调配比例,例如磷酸为10质量%以上且11质量%以下的范围、铬酸为3质量%以上且5质量%以下的范围、氢氟酸为0.5质量%以上且2质量%以下的范围,这些酸整体的浓度宜为13.5质量%以上且18质量%以下的范围。处理温度例如优选为42℃以上且48℃以下。被膜的膜厚优选为0.3μm以上且15μm以下。
关于勃姆石处理,例如是将所述导电性基体在90℃以上且100℃以下的纯水中浸渍5分钟至60分钟、或者使其与90℃以上且120℃以下的加热水蒸气接触5分钟至60分钟来进行。被膜的膜厚优选为0.1μm以上且5μm以下。也可进一步对其使用己二酸、硼酸、硼酸盐、磷酸盐、邻苯二甲酸盐、马来酸盐、苯甲酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐等被膜溶解性低的电解质溶液进行阳极氧化处理。
(底涂层)
底涂层例如为包含无机粒子与粘结树脂的层。
作为无机粒子,例如可列举粉体电阻(体积电阻率)102Ω·cm以上且1011Ω·cm以下的无机粒子。
这些之中,作为具有所述电阻值的无机粒子,例如宜为氧化锡粒子、氧化钛粒子、氧化锌粒子、氧化锆粒子等金属氧化物粒子,尤其优选为氧化锌粒子。
无机粒子的利用BET法所得的比表面积例如宜为10m2/g以上。
无机粒子的体积平均粒径例如宜为50nm以上且2000nm以下(优选为60nm以上且1000nm以下)。
相对于粘结树脂,无机粒子的含量例如优选为10质量%以上且80质量%以下,更优选为40质量%以上且80质量%以下。
无机粒子也可实施表面处理。关于无机粒子,也可将表面处理不同者或粒径不同者混合两种以上来使用。
作为表面处理剂,例如可列举:硅烷偶联剂、钛酸酯系偶联剂、铝系偶联剂、表面活性剂等。尤其优选为硅烷偶联剂,更优选为具有氨基的硅烷偶联剂。
作为具有氨基的硅烷偶联剂,例如可列举:3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等,但并不限定于这些。
硅烷偶联剂也可混合两种以上来使用。例如也可将具有氨基的硅烷偶联剂与其他硅烷偶联剂并用。作为所述其他硅烷偶联剂,例如可列举:乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等,但并不限定于这些。
利用表面处理剂的表面处理方法只要是已知的方法,则可为任意方法,可为干式法或湿式法中的任一者。
相对于无机粒子,表面处理剂的处理量例如优选为0.5质量%以上且10质量%以下。
此处,就提高电气特性的长期稳定性、载流子阻隔性的观点而言,宜为底涂层含有无机粒子及电子接受性化合物(受体化合物)。
作为电子接受性化合物,例如可列举:氯醌、溴醌等醌系化合物;四氰基醌二甲烷系化合物;2,4,7-三硝基芴酮、2,4,5,7-四硝基-9-芴酮等芴酮化合物;2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、2,5-双(4-萘基)-1,3,4-噁二唑、2,5-双(4-二乙基氨基苯基)-1,3,4-噁二唑等噁二唑系化合物;呫吨酮系化合物;噻吩化合物;3,3',5,5'-四-叔丁基联苯醌等联苯醌化合物;等电子传输性物质等。
尤其,作为电子接受性化合物,优选为具有蒽醌结构的化合物。作为具有蒽醌结构的化合物,例如优选为羟基蒽醌化合物、氨基蒽醌化合物、氨基羟基蒽醌化合物等,具体而言,例如优选为蒽醌、茜素(alizarin)、醌茜(quinizarin)、蒽绛酚(anthrarufin)、红紫素(purpurin)等。
电子接受性化合物可与无机粒子一同分散并包含于底涂层中,或者也可在附着于无机粒子表面的状态下包含于底涂层中。
作为使电子接受性化合物附着于无机粒子表面的方法,例如可列举干式法或湿式法。
干式法例如为如下方法:一面利用剪切力大的搅拌机等搅拌无机粒子,一面直接滴加电子接受性化合物或者滴加溶解于有机溶媒中的电子接受性化合物,并将其与干燥空气或氮气一同喷雾,从而将电子接受性化合物附着于无机粒子的表面。在电子接受性化合物的滴加或喷雾时,宜为在溶剂的沸点以下的温度下进行。也可在将电子接受性化合物滴加或喷雾后进一步在100℃以上进行焙烤。关于焙烤,只要为可获得电子照相特性的温度、时间,则无特别限制。
湿式法例如为如下方法:利用搅拌、超声波、砂磨机、磨碎机(attritor)、球磨机等将无机粒子分散于溶剂中,并且添加电子接受性化合物,进行搅拌或分散后,将溶剂去除,从而将电子接受性化合物附着于无机粒子的表面。关于溶剂去除方法,例如通过过滤或蒸馏将溶剂蒸馏去除。在去除溶剂之后,也可进一步在100℃以上进行焙烤。关于焙烤,只要为可获得电子照相特性的温度、时间,则无特别限定。湿式法中,也可在添加电子接受性化合物之前将无机粒子所含的水分去除,其例子可列举:一面在溶剂中对无机粒子进行搅拌加热一面去除水分的方法、使无机粒子与溶剂共沸而去除水分的方法。
此外,电子接受性化合物的附着可在对无机粒子实施利用表面处理剂的表面处理之前或之后进行,也可使电子接受性化合物的附着和利用表面处理剂的表面处理同时进行。
相对于无机粒子,电子接受性化合物的含量例如宜为0.01质量%以上且20质量%以下,优选为0.01质量%以上且10质量%以下。
作为用于底涂层的粘结树脂,例如可列举:缩醛树脂(例如聚乙烯缩丁醛等)、聚乙烯醇树脂、聚乙烯缩醛树脂、酪蛋白树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、明胶、聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、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、脲树脂、酚树脂、苯酚-甲醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂等已知的高分子化合物;锆螯合化合物;钛螯合化合物;铝螯合化合物;钛醇盐化合物;有机钛化合物;硅烷偶联剂等已知的材料。
作为用于底涂层的粘结树脂,例如还可列举:具有电荷传输性基的电荷传输性树脂、导电性树脂(例如聚苯胺等)等。
这些之中,作为用于底涂层的粘结树脂,适宜为不溶于上层的涂布溶剂的树脂,尤其适宜为脲树脂、酚树脂、苯酚-甲醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂等热硬化性树脂;利用选自由聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂及聚乙烯缩醛树脂所组成的群组中的至少一种树脂与硬化剂的反应而获得的树脂。
在将这些粘结树脂的两种以上组合使用的情况下,视需要对其混合比例进行设定。
为了提升电气特性、提升环境稳定性、提升画质,也可在底涂层中包含各种添加剂。
作为添加剂,可列举:多环缩合系、偶氮系等电子传输性颜料、锆螯合化合物、钛螯合化合物、铝螯合化合物、钛醇盐化合物、有机钛化合物、硅烷偶联剂等已知的材料。如上所述,硅烷偶联剂被用于无机粒子的表面处理,但也可作为添加剂进一步添加至底涂层中。
关于作为添加剂的硅烷偶联剂,例如可列举:乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等。
作为锆螯合化合物,例如可列举:锆丁醇盐、乙酰乙酸乙酯锆、三乙醇胺合锆、乙酰丙酮锆丁醇盐、乙酰乙酸乙酯锆丁醇盐、乙酸锆、草酸锆、乳酸锆、膦酸锆、辛酸锆、环烷酸锆、月桂酸锆、硬脂酸锆、异硬脂酸锆、甲基丙烯酸酯锆丁醇盐、硬脂酸酯锆丁醇盐、异硬脂酸酯锆丁醇盐等。
作为钛螯合化合物,例如可列举:钛酸四异丙基酯、钛酸四正丁基酯、钛酸丁基酯二聚体、钛酸四(2-乙基己基)酯、乙酰丙酮钛、聚乙酰丙酮钛、亚辛基乙醇酸钛、乳酸钛铵盐、乳酸钛、乳酸乙酯钛、三乙醇胺合钛、多羟基硬脂酸钛等。
作为铝螯合化合物,例如可列举:异丙醇铝、单丁氧基二异丙醇铝、丁醇铝、二乙酰乙酸乙酯二异丙醇铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝等。
这些添加剂可单独使用,或者也可作为多种化合物的混合物或缩聚物来使用。
底涂层的维氏硬度宜为35以上。
为了抑制云纹(moire)像,宜将底涂层的表面粗糙度(十点平均粗糙度)调整为所使用的曝光用激光波长λ的1/(4n)(n为上层的折射率)至1/2。
为了调整表面粗糙度,也可在底涂层中添加树脂粒子等。作为树脂粒子,可列举硅酮树脂粒子、交联型聚甲基丙烯酸甲酯树脂粒子等。另外,为了调整表面粗糙度,也可对底涂层的表面进行研磨。作为研磨方法,可列举:软皮(buff)研磨、喷砂处理、湿式珩磨、磨削处理等。
底涂层的形成并无特别限制,可利用众所周知的形成方法,例如通过如下方式进行:形成将所述成分加入至溶剂中所得的底涂层形成用涂布液的涂膜,对所述涂膜进行干燥,并视需要进行加热。
作为用于制备底涂层形成用涂布液的溶剂,可列举已知的有机溶剂,例如:醇系溶剂、芳香族烃溶剂、卤化烃溶剂、酮系溶剂、酮醇系溶剂、醚系溶剂、酯系溶剂等。
具体而言,这些溶剂例如可列举:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、苄醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丙酮、甲基乙基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、二噁烷、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、氯苯、甲苯等通常的有机溶剂。
作为制备底涂层形成用涂布液时的无机粒子的分散方法,例如可列举:辊磨机、球磨机、振动球磨机、磨碎机、砂磨机、胶体磨机、油漆搅拌器等已知的方法。
作为将底涂层形成用涂布液涂布于导电性基体上的方法,例如可列举:刮板涂布法、线棒涂布法、喷雾涂布法、浸渍涂布法、液滴涂布(bead coating)法、气刀涂布法、幕式涂布法等通常方法。
底涂层的膜厚例如设定于优选为15μm以上、更优选为20μm以上且50μm以下的范围内。
(中间层)
图示虽省略,但也可在底涂层和感光层之间进一步设置中间层。
中间层例如为包含树脂的层。作为用于中间层的树脂,例如可列举:缩醛树脂(例如聚乙烯缩丁醛等)、聚乙烯醇树脂、聚乙烯缩醛树脂、酪蛋白树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、明胶、聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、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、苯酚-甲醛树脂、三聚氰胺树脂等高分子化合物。
中间层也可为包含有机金属化合物的层。作为用于中间层的有机金属化合物,可列举含有锆、钛、铝、锰、硅等金属原子的有机金属化合物等。
这些用于中间层的化合物可单独使用,或者也可作为多种化合物的混合物或缩聚物来使用。
这些之中,中间层优选为包含含有锆原子或硅原子的有机金属化合物的层。
中间层的形成并无特别限制,可利用众所周知的形成方法,例如通过如下方式进行:形成将所述成分加入至溶剂中所得的中间层形成用涂布液的涂膜,对所述涂膜进行干燥,并视需要进行加热。
作为形成中间层的涂布方法,可使用浸渍涂布法、上推涂布法、线棒涂布法、喷雾涂布法、刮板涂布法、刮刀涂布(knife coating)法、幕式涂布法等通常方法。
中间层的膜厚例如优选为设定于0.1μm以上且3μm以下的范围内。此外,也可将中间层用作底涂层。
(电荷产生层)
电荷产生层例如为包含电荷产生材料与粘结树脂的层。另外,电荷产生层也可为电荷产生材料的蒸镀层。电荷产生材料的蒸镀层适合于使用发光二极管(Light EmittingDiode,LED)、有机电致发光(Electro-Luminescence,EL)图像阵列等非相干性光源的情形。
作为电荷产生材料,可列举:双偶氮、三偶氮等偶氮颜料;二溴蒽嵌蒽醌等稠环芳香族颜料;苝颜料;吡咯并吡咯颜料;酞菁颜料;氧化锌;三方晶系硒等。
这些之中,为了应对近红外区域的激光曝光,作为电荷产生材料,优选为使用金属酞菁颜料或无金属酞菁颜料。具体而言,例如更优选为:日本专利特开平5-263007号公报、日本专利特开平5-279591号公报等中所公开的羟基镓酞菁;日本专利特开平5-98181号公报等中所公开的氯镓酞菁;日本专利特开平5-140472号公报、日本专利特开平5-140473号公报等中所公开的二氯锡酞菁;日本专利特开平4-189873号公报等中所公开的氧钛酞菁。
另一方面,为了应对近紫外区域的激光曝光,作为电荷产生材料,优选为:二溴蒽嵌蒽醌等稠环芳香族颜料;硫靛系颜料;紫菜嗪化合物;氧化锌;三方晶系硒;日本专利特开2004-78147号公报、日本专利特开2005-181992号公报中所公开的双偶氮颜料等。
当使用在450nm以上且780nm以下存在发光的中心波长的LED、有机EL图像阵列等非相干性光源时,也可使用所述电荷产生材料,但就分辨率的观点而言,当在20μm以下的薄膜中使用感光层时,感光层中的电场强度变高,容易产生来自基体的电荷注入所引起的带电降低、被称为所谓黑点的图像缺陷。所述情况在使用三方晶系硒、酞菁颜料等容易在p-型半导体中产生暗电流的电荷产生材料时变得显著。
相对于此,在使用作为电荷产生材料的稠环芳香族颜料、苝颜料、偶氮颜料等的n-型半导体的情况下,难以产生暗电流,即便制成薄膜,也能抑制被称为黑点的图像缺陷。作为n-型电荷产生材料,例如可列举日本专利特开2012-155282号公报的段落[0288]~段落[0291]中所记载的化合物(CG-1)~化合物(CG-27),但并不限于此。
此外,n-型的判定可利用通常所使用的飞行时间(Time of Flight)法并根据流动的光电流的极性来判定,将相较于空穴而更容易使电子作为载流子流动者设为n-型。
作为用于电荷产生层的粘结树脂,可自广泛的绝缘性树脂中选择,另外,作为粘结树脂,也可自聚-N-乙烯基咔唑、聚乙烯基蒽、聚乙烯基芘、聚硅烷等有机光导电性聚合物中选择。
作为粘结树脂,例如可列举:聚乙烯缩丁醛树脂、聚芳酯树脂(双酚类与芳香族二元羧酸的缩聚物等)、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、苯氧基树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚乙烯基吡啶树脂、纤维素树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、酪蛋白、聚乙烯醇树脂、聚乙烯吡咯烷酮树脂等。此处,所谓“绝缘性”是指体积电阻率为1013Ω·cm以上。
这些粘结树脂可单独使用一种或混合使用两种以上。
此外,电荷产生材料与粘结树脂的调配比优选为以质量比计为10:1至1:10的范围内。
此外,在电荷产生层中也可包含众所周知的添加剂。
电荷产生层的形成并无特别限制,可利用众所周知的形成方法,例如通过如下方式进行:形成将所述成分加入至溶剂中所得的电荷产生层形成用涂布液的涂膜,对所述涂膜进行干燥,并视需要进行加热。此外,电荷产生层的形成也可通过电荷产生材料的蒸镀来进行。电荷产生层的利用蒸镀的形成尤其适合于利用稠环芳香族颜料、苝颜料作为电荷产生材料的情形。
作为用于制备电荷产生层形成用涂布液的溶剂,可列举:甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、苄醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丙酮、甲基乙基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、二噁烷、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、氯苯、甲苯等。这些溶剂单独使用一种或混合使用两种以上。
作为使粒子(例如电荷产生材料)分散于电荷产生层形成用涂布液中的方法,例如利用球磨机、振动球磨机、磨碎机、砂磨机、卧式砂磨机等介质分散机;或者搅拌、超声波分散机、辊磨机、高压均质机等无介质分散机。作为高压均质机,例如可列举:在高压状态下使分散液进行液-液碰撞或液-壁碰撞并分散的碰撞方式、或者在高压状态下使分散液贯穿微细流路并分散的贯穿方式等。
此外,当进行所述分散时,有效的是将电荷产生层形成用涂布液中的电荷产生材料的平均粒径设为0.5μm以下、优选为0.3μm以下、进而优选为0.15μm以下。
作为将电荷产生层形成用涂布液涂布于底涂层上(或中间层上)的方法,例如可列举:刮板涂布法、线棒涂布法、喷雾涂布法、浸渍涂布法、液滴涂布法、气刀涂布法、幕式涂布法等通常方法。
电荷产生层的膜厚例如设定于优选为0.1μm以上且5.0μm以下、更优选为0.2μm以上且2.0μm以下的范围内。
(电荷传输层)
电荷传输层例如为包含电荷传输材料与粘结树脂的层。电荷传输层也可为包含高分子电荷传输材料的层。
作为电荷传输材料,可列举:对苯醌、氯醌、溴醌、蒽醌等醌系化合物;四氰基醌二甲烷系化合物;2,4,7-三硝基芴酮等芴酮化合物;呫吨酮系化合物;二苯甲酮系化合物;氰基乙烯基系化合物;乙烯系化合物等电子传输性化合物。作为电荷传输材料,还可列举:三芳基胺系化合物、联苯胺系化合物、芳基烷烃系化合物、芳基取代乙烯系化合物、二苯乙烯系化合物、蒽系化合物、腙系化合物等空穴传输性化合物。这些电荷传输材料可单独使用一种或使用两种以上,但并不限定于这些。
作为电荷传输材料,就电荷迁移率的观点而言,优选为下述结构式(a-1)所表示的三芳基胺衍生物及下述结构式(a-2)所表示的联苯胺衍生物。
[化23]
结构式(a-1)中,ArT1、ArT2及ArT3各自独立地表示经取代或未经取代的芳基、-C6H4-C(RT4)=C(RT5)(RT6)、或-C6H4-CH=CH-CH=C(RT7)(RT8)。RT4、RT5、RT6、RT7及RT8各自独立地表示氢原子、经取代或未经取代的烷基、或者经取代或未经取代的芳基。
作为所述各基的取代基,可列举:卤素原子、碳数1以上且5以下的烷基、碳数1以上且5以下的烷氧基。另外,作为所述各基的取代基,还可列举经碳数1以上且3以下的烷基取代而成的取代氨基。
[化24]
结构式(a-2)中,RT91及RT92各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳数1以上且5以下的烷基、或者碳数1以上且5以下的烷氧基。RT101、RT102、RT111及RT112各自独立地表示卤素原子、碳数1以上且5以下的烷基、碳数1以上且5以下的烷氧基、经碳数1以上且2以下的烷基取代而成的氨基、经取代或未经取代的芳基、-C(RT12)=C(RT13)(RT14)、或-CH=CH-CH=C(RT15)(RT16),RT12、RT13、RT14、RT15及RT16各自独立地表示氢原子、经取代或未经取代的烷基、或者经取代或未经取代的芳基。Tm1、Tm2、Tn1及Tn2各自独立地表示0以上且2以下的整数。
作为所述各基的取代基,可列举:卤素原子、碳数1以上且5以下的烷基、碳数1以上且5以下的烷氧基。另外,作为所述各基的取代基,还可列举经碳数1以上且3以下的烷基取代而成的取代氨基。
此处,在结构式(a-1)所表示的三芳基胺衍生物及所述结构式(a-2)所表示的联苯胺衍生物中,就电荷迁移率的观点而言,尤其优选为具有“-C6H4-CH=CH-CH=C(RT7)(RT8)”的三芳基胺衍生物及具有“-CH=CH-CH=C(RT15)(RT16)”的联苯胺衍生物。
作为高分子电荷传输材料,可使用聚-N-乙烯基咔唑、聚硅烷等具有电荷传输性的已知者。尤其优选为日本专利特开平8-176293号公报、日本专利特开平8-208820号公报等中所公开的聚酯系的高分子电荷传输材料。此外,高分子电荷传输材料可单独使用,但也可与粘结树脂并用。
用于电荷传输层的粘结树脂可列举:聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚芳酯树脂、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐共聚物、硅酮树脂、硅酮醇酸树脂、苯酚-甲醛树脂、苯乙烯-醇酸树脂、聚-N-乙烯基咔唑、聚硅烷等。这些之中,作为粘结树脂,适宜为聚碳酸酯树脂或聚芳酯树脂。这些粘结树脂单独使用一种或使用两种以上。
此外,电荷传输材料与粘结树脂的调配比以质量比计优选为10:1至1:5。
此外,在电荷传输层中也可包含众所周知的添加剂。
电荷传输层的形成并无特别限制,可利用众所周知的形成方法,例如通过如下方式进行:形成将所述成分加入至溶剂中所得的电荷传输层形成用涂布液的涂膜,对所述涂膜进行干燥,并视需要进行加热。
作为用于制备电荷传输层形成用涂布液的溶剂,可列举:苯、甲苯、二甲苯、氯苯等芳香族烃类;丙酮、2-丁酮等酮类;二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷等卤化脂肪族烃类;四氢呋喃、乙醚等环状或直链状的醚类等通常的有机溶剂。这些溶剂单独使用或混合使用两种以上。
作为将电荷传输层形成用涂布液涂布于电荷产生层上时的涂布方法,可列举:刮板涂布法、线棒涂布法、喷雾涂布法、浸渍涂布法、液滴涂布法、气刀涂布法、幕式涂布法等通常方法。
电荷传输层的膜厚例如设定于优选为5μm以上且50μm以下、更优选为10μm以上且30μm以下的范围内。
(保护层)
保护层视需要而设置于感光层上。保护层例如是出于防止带电时的感光层的化学变化或进一步改善感光层的机械强度的目的而设置。
因此,保护层可应用包含硬化膜(交联膜)的层。作为这些层,例如可列举下述1)或2)所示的层。
1)包含含有在相同的分子内具有反应性基及电荷传输性骨架的含反应性基的电荷传输材料的组合物的硬化膜的层(即,包含所述含反应性基的电荷传输材料的聚合体或交联体的层)
2)包含含有非反应性的电荷传输材料、与不具有电荷传输性骨架而具有反应性基的含反应性基的非电荷传输材料的组合物的硬化膜的层(即,包含非反应性的电荷传输材料、与所述含反应性基的非电荷传输材料的聚合体或交联体的层)
作为含反应性基的电荷传输材料的反应性基,可列举:链聚合性基、环氧基、-OH、-OR[其中,R表示烷基]、-NH2、-SH、-COOH、-SiRQ1 3-Qn(ORQ2)Qn[其中,RQ1表示氢原子、烷基或者取代或未经取代的芳基,RQ2表示氢原子、烷基、三烷基硅烷基;Qn表示1~3的整数]等众所周知的反应性基。
作为链聚合性基,只要为可进行自由基聚合的官能基,则并无特别限定,例如为至少具有含有碳双键的基的官能基。具体而言,可列举含有选自乙烯基、乙烯基醚基、乙烯基硫醚基、乙烯基苯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基及这些的衍生物中的至少一个的基等。其中,就其反应性优异的方面而言,作为链聚合性基,优选为含有选自乙烯基、乙烯基苯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基及这些的衍生物中的至少一个的基。
作为含反应性基的电荷传输材料的电荷传输性骨架,只要为电子照相感光体中的已知的结构,则并无特别限定,例如可列举源自三芳基胺系化合物、联苯胺系化合物、腙系化合物等含氮的空穴传输性化合物的骨架且为与氮原子共轭的结构。这些之中,优选为三芳基胺骨架。
这些具有反应性基及电荷传输性骨架的含反应性基的电荷传输材料、非反应性的电荷传输材料、含反应性基的非电荷传输材料可自众所周知的材料中选择。
此外,在保护层中也可包含众所周知的添加剂。
保护层的形成并无特别限制,可利用众所周知的形成方法,例如通过如下方式进行:形成将所述成分加入至溶剂中所得的保护层形成用涂布液的涂膜,对所述涂膜进行干燥,并视需要进行加热等硬化处理。
作为用于制备保护层形成用涂布液的溶剂,可列举:甲苯、二甲苯等芳香族系溶剂;甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶剂;四氢呋喃、二噁烷等醚系溶剂;乙二醇单甲醚等溶纤剂系溶剂;异丙醇、丁醇等醇系溶剂等。这些溶剂可单独使用或混合使用两种以上。
此外,保护层形成用涂布液也可为无溶剂的涂布液。
作为将保护层形成用涂布液涂布于感光层(例如电荷传输层)上的方法,可列举:浸渍涂布法、上推涂布法、线棒涂布法、喷雾涂布法、刮板涂布法、刮刀涂布法、幕式涂布法等通常方法。
保护层的膜厚例如设定于优选为1μm以上且20μm以下、更优选为2μm以上且10μm以下的范围内。
(单层型感光层)
单层型感光层(电荷产生/电荷传输层)例如为包含电荷产生材料与电荷传输材料、以及视需要的粘结树脂及其他众所周知的添加剂的层。此外,这些材料与在电荷产生层及电荷传输层中所说明的材料相同。
并且,在单层型感光层中,相对于总固体成分,电荷产生材料的含量宜为0.1质量%以上且10质量%以下,优选为0.8质量%以上且5质量%以下。另外,在单层型感光层中,相对于总固体成分,电荷传输材料的含量宜为5质量%以上且50质量%以下。
单层型感光层的形成方法与电荷产生层或电荷传输层的形成方法相同。
单层型感光层的膜厚例如宜为5μm以上且50μm以下,优选为10μm以上且40μm以下。
<图像形成装置(及处理盒)>
本实施方式的图像形成装置包括:电子照相感光体;带电机构,使电子照相感光体的表面带电;静电潜像形成机构,在经带电的电子照相感光体的表面形成静电潜像;显影机构,利用包含色粉的显影剂,对形成于电子照相感光体的表面的静电潜像进行显影而形成色粉图像;及转印机构,将色粉图像转印至记录介质的表面。而且,作为电子照相感光体,可应用所述本实施方式的电子照相感光体。
本实施方式的图像形成装置可应用如下等众所周知的图像形成装置:包括定影机构的装置,所述定影机构将转印至记录介质的表面的色粉图像加以定影;将形成于电子照相感光体的表面的色粉图像直接转印至记录介质的直接转印方式的装置;将形成于电子照相感光体的表面的色粉图像一次转印至中间转印体的表面,并将转移至中间转印体的表面的色粉图像二次转印至记录介质的表面的中间转印方式的装置;包括清洁机构的装置,所述清洁机构在色粉图像的转印后,对带电前的电子照相感光体的表面进行清洁;包括除电机构的装置,所述除电机构在色粉图像的转印后且带电前,对电子照相感光体的表面照射除电光而进行除电;包括电子照相感光体加热构件的装置,所述电子照相感光体加热构件用于使电子照相感光体的温度上升并减低相对温度。
在中间转印方式的装置的情况下,转印机构例如可应用如下构成,所述构成包括:中间转印体,表面供色粉图像转印;一次转印机构,将形成于电子照相感光体的表面的色粉图像一次转印至中间转印体的表面;及二次转印机构,将转印至中间转印体的表面的色粉图像二次转印至记录介质的表面。
本实施方式的图像形成装置可为干式显影方式的图像形成装置、湿式显影方式(利用液体显影剂的显影方式)的图像形成装置的任一者。
此外,在本实施方式的图像形成装置中,例如,包括电子照相感光体的部分可为相对于图像形成装置可拆装地设置的盒(cartridge)结构(处理盒)。作为处理盒,例如可适宜地使用包括本实施方式的电子照相感光体的处理盒。此外,除电子照相感光体以外,在处理盒中也可包括例如选自由带电机构、静电潜像形成机构、显影机构、转印机构所组成的群组中的至少一个。
以下示出本实施方式的图像形成装置的一例,但并不限定于此。此外,对图中所示的主要部分进行说明,其他部分省略其说明。
图2是表示本实施方式的图像形成装置的一例的概略构成图。
如图2所示,本实施方式的图像形成装置100包括具备电子照相感光体7的处理盒300、曝光装置9(静电潜像形成机构的一例)、转印装置40(一次转印装置)及中间转印体50。此外,在图像形成装置100中,曝光装置9配置于可自处理盒300的开口部对电子照相感光体7进行曝光的位置,转印装置40介隔中间转印体50而配置于与电子照相感光体7相对向的位置,中间转印体50是以其一部分与电子照相感光体7接触的方式配置。虽未图示,但也具有将转印至中间转印体50的色粉图像转印至记录介质(例如纸张)的二次转印装置。此外,中间转印体50、转印装置40(一次转印装置)及二次转印装置(未图示)相当于转印机构的一例。
图2中的处理盒300在壳体内一体地支撑着电子照相感光体7、带电装置8(带电机构的一例)、显影装置11(显影机构的一例)及清洁装置13(清洁机构的一例)。清洁装置13具有清洁刮板(清洁构件的一例)131,清洁刮板131是以与电子照相感光体7的表面接触的方式配置。此外,清洁构件并非清洁刮板131的方式,也可为导电性或绝缘性的纤维状构件,可单独使用纤维状构件,或也可与清洁刮板131并用。
此外,图2中,作为图像形成装置,示出有包括将润滑剂14供给至电子照相感光体7的表面的纤维状构件132(辊状)及辅助清洁的纤维状构件133(平刷状)的例子,这些可视需要而配置。
以下,对本实施方式的图像形成装置的各构成进行说明。
-带电装置-
作为带电装置8,例如可利用使用导电性或半导电性的带电辊、带电刷、带电膜、带电橡胶刮板、带电管等的接触型带电器。另外,也可使用非接触方式的辊带电器、利用电晕放电的有栅格电极式(scorotron)带电器或无栅格电极式(corotron)带电器等其自身已知的带电器等。
-曝光装置-
作为曝光装置9,例如可列举将半导体激光光、发光二极管(LED)光、液晶快门光等光如所规定的像那样对电子照相感光体7表面进行曝光的光学系统设备等。光源的波长设为电子照相感光体的分光感度区域内。作为半导体激光的波长,主流是在780nm附近具有振荡波长的近红外。但是,并不限定于所述波长,也可利用600nm左右的振荡波长激光或作为蓝色激光的在400nm以上且450nm以下具有振荡波长的激光。另外,为了形成彩色图像,可输出多波束的类型的面发光型激光光源也有效。
-显影装置-
作为显影装置11,例如可列举使显影剂接触或非接触来进行显影的通常的显影装置。作为显影装置11,只要具有所述功能,则并无特别限制,可根据目的来选择。例如可列举具有如下功能的已知的显影器等:使用刷、辊等而使单组分系显影剂或双组分系显影剂附着于电子照相感光体7。其中,优选为使用将显影剂保持于表面的显影辊者。
用于显影装置11中的显影剂可为单独色粉的单组分系显影剂,也可为包含色粉与载体的双组分系显影剂。另外,显影剂可为磁性,也可为非磁性。这些显影剂可应用众所周知者。
-清洁装置-
清洁装置13可使用包括清洁刮板131的清洁刮板方式的装置。
此外,除清洁刮板方式以外,也可采用毛刷清洁方式、显影同时清洁方式。
-转印装置-
作为转印装置40,例如可列举:使用带、辊、膜、橡胶刮板等的接触型转印带电器、利用电晕放电的有栅格电极式转印带电器或无栅格电极式转印带电器等其自身已知的转印带电器。
-中间转印体-
作为中间转印体50,可使用包含赋予有半导电性的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯、橡胶等的带状者(中间转印带)。另外,作为中间转印体的实施例,除带状以外,也可使用滚筒状者。
图3是表示本实施方式的图像形成装置的另一例的概略构成图。
图3所示的图像形成装置120为搭载有四个处理盒300的串联(tandem)方式的多色图像形成装置。图像形成装置120成为如下构成:四个处理盒300分别并列配置于中间转印体50上,且针对一种颜色,使用一个电子照相感光体。此外,除为串联方式以外,图像形成装置120具有与图像形成装置100相同的构成。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明并不限定于以下的实施例。此外,只要无特别说明,则“份”或“%”为质量基准。
<(A)特定氟系接枝聚合物>
(合成例1)大分子单体(2-19)的合成[式(2-19)所表示的结构单元的前体的合成]
在具备搅拌机、回流冷却器、温度计及氮气吹入口的玻璃烧瓶中,在氮气导入下、在80℃以上且85℃以下的温度下,历时4小时连续地滴加乙酸丁酯105.5质量份、甲基丙烯酸甲酯100质量份、3-巯基丙酸1.75质量份及2,2'-偶氮双(异丁腈)1质量份的混合溶液而进行聚合。然后,在相同温度下加热2小时,然后在95℃下加热1小时而结束聚合。
继而,加入甲基丙烯酸缩水甘油酯3质量份、四正丁基溴化铵0.6质量份及对苯二酚单甲醚0.03质量份,在反应温度95℃下反应8小时。将反应液恢复至室温(25℃)后,投入至经搅拌的己烷700质量份中,使固体沉淀。在过滤而得的固体中加入甲醇200质量份,进行搅拌及清洗后,进行过滤及真空干燥,从而获得大分子单体(2-19)97质量份。由GPC测定所得的聚苯乙烯换算的重量平均分子量为11000,数量平均分子量为6000。此外,大分子单体(2-19)是作为通式(2)所表示的结构单元的具体例而列举的式(2-19)所表示的结构单元的前体。
以与作为式(2-19)所表示的结构单元的前体的大分子单体相同的方式合成作为式(2-1)~式(2-18)、式(2-20)~式(2-25)所表示的结构单元的前体的大分子单体。
(合成例2)特定氟系接枝聚合物(A-19)的合成
在具备搅拌机、回流冷却器、温度计及氮气吹入口的玻璃烧瓶中,在氮气导入下且在85℃下,历时4小时连续地滴加甲基异丁基酮100质量份、单体(1-16)[式(1-16)所表示的结构单元的前体]25.4质量份、大分子单体(2-19)73.0质量份、单体(3-3)[式(3-3)所表示的结构单元的前体]1.6质量份及2,2'-偶氮双(异丁腈)0.67质量份的混合溶液而进行聚合。然后,在相同温度下加热2小时,然后在95℃下加热1小时而结束聚合。将反应液恢复至室温(25℃)后,投入至经搅拌的己烷700质量份中,使固体沉淀。在过滤而得的固体中加入甲醇200质量份,进行搅拌及清洗后,进行过滤及真空干燥,从而获得特定氟系接枝聚合物(A-19)95质量份。由GPC测定所得的聚苯乙烯换算的重量平均分子量为150000,数量平均分子量为45000。测定酸值,结果为4.55mgKOH/g。
以与特定氟系接枝聚合物(A-19)相同的方式合成特定氟系接枝聚合物(A-1)~特定氟系接枝聚合物(A-18)、特定氟系接枝聚合物(A-20)~特定氟系接枝聚合物(A-22)。
<(B)含氟树脂粒子>
以如下方式制作含氟树脂粒子(B-1)。
在高压釜中装入去离子水3升及全氟辛酸铵3.0g,进而装入作为乳化稳定剂的石蜡(日本石油(股)制造)120g,对体系内利用氮置换3次,且利用四氟乙烯(TFE)置换2次而去除氧,然后,利用TFE使内压为1.0MPa,一边以250rpm搅拌一边将内温保持为70℃。接着,在体系内装入溶解有作为链转移剂的常压下为150cc量的乙烷及作为聚合引发剂的300mg过硫酸铵的20ml水溶液,开始反应。反应中,以将体系内的温度保持为70℃,且高压釜的内压始终保持为1.0±0.05MPa的方式连续地供给TFE。在添加引发剂后反应中消耗的TFE达到1000g时,停止TFE的供给及搅拌,结束反应。然后,通过离心分离而分离粒子,再添加甲醇400质量份,一边照射超声波,一边利用搅拌机以250rpm清洗10分钟,并过滤上清液。将此操作反复3次后,将过滤物在减压下且在60度下干燥17小时。
经过以上的工序而制造含氟树脂粒子(B-1)。
所获得的含氟树脂粒子(B-1)为平均一次粒径0.21μm、平均二次粒径5.0μm、BET比表面积10m2/g、视密度0.40g/ml、熔融温度328℃的PTFE粒子。
在所获得的含氟树脂粒子(B-1)中,每碳数106中的羧基的个数为7个,全氟辛酸相对于含氟树脂粒子整体的量以质量基准计而为5ppb。
作为含氟树脂粒子(B-2)~含氟树脂粒子(B-6),分别准备以下的含氟树脂粒子。
B-2:氟隆(Fluon)PTFE L172JE(旭硝子)、PTFE粒子、平均一次粒径0.3μm、熔融温度330℃
B-3:氟隆(Fluon)PTFE L173JE(旭硝子)、PTFE粒子、平均一次粒径0.3μm、熔融温度330℃
B-4:TLP 10F-1(三井科慕氟商品(Chemours-Mitsui Fluoroproducts))、PTFE粒子、平均一次粒径0.2μm
B-5:KTL-500F(喜多村)、PTFE粒子、平均一次粒径0.6μm
B-6:达尼昂(Dyneon)TF9201Z(3M)、PTFE粒子、平均一次粒径0.2μm
以如下方式制作含氟树脂粒子(B-7)。
将市售的均聚四氟乙烯精细粉末(homo-polytetrafluoroethylene finepowder)(依据美国材料试验学会(American Society for Testing Material,ASTM)D4895(2004)而测定的标准比重2.175)100质量份、作为添加剂的乙醇2.4质量份采集至阻隔尼龙制的袋中。然后,在室温下且在空气中照射150kGy的钴-60γ射线,获得低分子量聚四氟乙烯粉末。将所获得的粉末粉碎,从而获得含氟树脂粒子(B-7)。
所获得的含氟树脂粒子(B-7)为平均二次粒径3.5μm、熔融温度328℃的PTFE粒子。
在所获得的含氟树脂粒子(B-7)中,每碳数106中的羧基的个数为75个,全氟辛酸相对于含氟树脂粒子整体的量以质量基准计而为200ppb。
实施例1
将氧化锌(平均一次粒径70nm,帝化(Tayca)公司制造,比表面积值15m2/g)100质量份与甲醇500质量份搅拌混合,并添加作为硅烷偶联剂的KBM603(信越化学工业制造)1.25质量份,搅拌2小时。然后,通过减压蒸馏将甲醇蒸馏去除,并在120℃下进行3小时焙烤,从而获得硅烷偶联剂表面处理氧化锌粒子。
将实施所述表面处理而得的硅烷偶联剂表面处理氧化锌粒子60质量份、茜素0.6质量份、作为硬化剂的嵌段化异氰酸酯(苏米都(Sumidur)3173,住友拜耳聚氨酯(BayerUrethane)公司制造)13.5质量份、缩丁醛树脂(埃斯莱克(S-LEC)BM-1,积水化学工业制造)15质量份及甲基乙基酮85质量份混合而获得混合液。将所述混合液38质量份与甲基乙基酮25质量份混合,使用1mm的玻璃珠并利用砂磨机进行4小时的分散,从而获得分散液。在所获得的分散液中添加作为催化剂的二辛基锡二月桂酸酯0.005质量份、硅酮树脂粒子(托斯帕尔(Tospearl)145,迈图高新材料(Momentive Performance Materials)制造)4.0质量份,从而获得底涂层用涂布液。利用浸渍涂布法将所述涂布液涂布于直径30mm的铝基材上,在180℃下进行40分钟的干燥硬化,从而获得厚度25μm的底涂层。
接着,针对包含作为电荷产生材料的在相对于CuKα特性X射线的布拉格(Bragg)角(2θ±0.2°)的至少7.4°、16.6°、25.5°及28.3°处具有强绕射峰值的氯镓酞菁结晶15质量份、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(VMCH,NUC股份有限公司制造)10质量份及正丁醇300质量份的混合物,使用直径1mm的玻璃珠并利用砂磨机分散4小时,从而获得电荷产生层用涂布液。将所述电荷产生层用涂布液浸渍涂布于所述底涂层上,并进行干燥,从而获得厚度为0.2μm的电荷产生层。
接着,在使特定氟系接枝聚合物(A-3)0.04质量份溶解于甲苯2.40质量份而得的液中加入作为四氟乙烯树脂粒子的含氟树脂粒子(B-1)1.00质量份,在将液温保持为20℃的同时搅拌混合48小时,从而获得四氟乙烯树脂粒子悬浮液(A液)。
接着,将作为空穴传输材料的N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基联苯胺5.32质量份、双酚Z型聚碳酸酯树脂(粘度平均分子量:40,000)7.05质量份、作为抗氧化剂的2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚0.13质量份混合并混合溶解四氢呋喃24质量份及甲苯11质量份,从而获得B液。
在所述B液中加入所述A液,进行搅拌混合后,使用装配有具有微细流路的贯通式腔室的高压均质机(吉田机械兴行股份有限公司制造),反复进行4次升压至500kgf/cm2的分散处理,在所得的液中以成为5ppm(质量基准)的方式添加硅油(商品名:KP340信越化学工业制造),充分搅拌而获得电荷传输层形成用涂布液。
利用浸渍涂布法将所述电荷传输层形成用涂布液涂布于电荷产生层上,在135℃下干燥40分钟,形成膜厚为30μm的电荷传输层,从而获得电子照相感光体。
<电荷传输层形成用涂布液的评价>
(液中分散性的评价)
将所获得的电荷传输层形成用涂布液在45℃的恒温槽中保管1个月后,利用四氢呋喃稀释10倍,利用堀场制作所制造的LA920激光衍射散射式粒度分布测定装置来测定粒度分布。详细而言,基于粒度分布测定结果中的粒径0.3μm以下粒子比例值,依据下述评价基准来评价分散性。将结果示于表9中。
-评价基准-
A…0.3μm以下粒子比例为90个数%以上,分散性极其优异。
B…0.3μm以下粒子比例为75个数%以上且未满90个数%,分散性优异。
C…0.3μm以下粒子比例为60个数%以上且未满75个数%,分散性为实用上的容许范围内。
D…0.3μm以下粒子比例未满60个数%,分散性超出实用上的容许范围。
<电荷传输层的评价>
(膜中的粒子分散性)
针对在圆筒状基材上通过浸渍涂布法而形成的感光体,目视评价电荷传输层的表面的粒子分散均匀性。将结果示于表9中。
-评价基准-
A:在所有的位置看不到条纹
B:相对于圆筒(感光体)的轴向在端部5mm以内稍微看到条纹状缺陷
C:相对于圆筒(感光体)的轴向在端部10mm以内看到条纹状缺陷
D:相对于圆筒(感光体)的轴向在中央部、端部均看到条纹状缺陷
<使用感光体的图像形成评价>
将所获得的电子照相感光体装配于鼓盒,并搭载于安装有电位传感器的富士施乐(Fuji Xerox)公司制造的图像形成装置阿派奥斯珀(Apeos Port)C4300,在28℃/85%的环境下,利用A4纸输出1万张10%半色调图像。
(残余电位(1张)的评价)
对输出第1张后的电子照相感光体表面的残余电位进行测定,并按照以下基准进行评价。将结果示于表9中。
-评价基准-
A:残余电位的绝对值未满50V
B:残余电位的绝对值为50V以上且未满70V
C:残余电位的绝对值为70V以上且未满90V
D:残余电位的绝对值为90V以上
(残余电位差的评价)
分别对输出第1张后的电子照相感光体表面的残余电位及输出1万张后的电子照相感光体表面的残余电位进行测定,求出其绝对值的差(输出1万张后的残余电位的绝对值-输出1张后的残余电位的绝对值)并设为残余电位的绝对值的上升值,按照以下基准进行评价。将结果示于表9中。
-评价基准-
A:残余电位的绝对值的上升值未满5V
B:残余电位的绝对值的上升值为5V以上且未满10V
C:残余电位的绝对值的上升值为10V以上且未满20V
D:残余电位的绝对值的上升值为20V以上
(画质评价)
分别观察第1张及第1万张的输出图像,对图像缺陷进行评价。将结果示于表9中。
-评价基准-
A:无图像缺陷
B:利用放大镜观察时,稍微看到图像缺陷,但为实用上的容许范围内
C:目视看到图像缺陷
D:看到图像缺陷,且呈条纹状延伸
实施例2~实施例24
如表9~表10所示那样设定所使用的特定氟系接枝聚合物的种类、所使用的含氟树脂粒子的种类及特定氟系接枝聚合物相对于含氟树脂粒子1.00质量份的添加量(表中的“相对于粒子的质量比”),除此以外,以与实施例1相同的方式分别获得实施例2~实施例24的电子照相感光体。
另外,针对实施例2~实施例24,以与实施例1相同的方式分别进行电荷传输层形成用涂布液的评价、电荷传输层的评价及使用感光体的图像形成评价。将结果示于表9~表10中。
比较例1~比较例2
使用表10所示的氟系接枝聚合物来代替特定氟系接枝聚合物(A-19),除此以外,以与实施例6相同的方式分别获得比较例1~比较例2的电子照相感光体。
另外,针对比较例1~比较例2,以与实施例6相同的方式分别进行电荷传输层形成用涂布液的评价、电荷传输层的评价及使用感光体的图像形成评价。将结果示于表10中。
此外,表10所示的氟系接枝聚合物(CA-1)及氟系接枝聚合物(CA-2)分别为下述表11所示的氟系接枝聚合物(CA-1)及氟系接枝聚合物(CA-2)。
[表9]
[表10]
[表11]
此外,表9~表10中,“相对于粒子的酸基摩尔比”是指每1g含氟树脂粒子中的特定酸性基的摩尔数。
另外,表11中,“式(CA)”表示下述结构式(CA)所表示的结构单元。
[化25]
根据所述结果可知,与比较例相比,本实施例中,残余电位差(即,残余电位的绝对值的上升值)小,可抑制残余电位。
Claims (16)
1.一种电子照相感光体,其具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且
最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,
所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述pKa 3以下的酸性基且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有pKa 3以下的酸性基的第三结构单元。
2.根据权利要求1所述的电子照相感光体,其中所述pKa 3以下的酸性基包含酸性基Ac,所述酸性基Ac为选自由磺酸基、磷酸基、膦酸基及氟化烷基羧酸基所组成的群组中的至少一种。
3.一种电子照相感光体,其具有导电性基体及设置于所述导电性基体上的感光层,且
最表面层含有氟系接枝聚合物与含氟树脂粒子,
所述氟系接枝聚合物至少包含不具有下述酸性基Ac且具有氟原子的第一结构单元、源自大分子单体的第二结构单元及具有酸性基Ac的第三结构单元,所述酸性基Ac为选自由磺酸基、磷酸基、膦酸基及氟化烷基羧酸基所组成的群组中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的电子照相感光体,其中每1g所述含氟树脂粒子中的所述pKa 3以下的酸性基的摩尔数为0.2μmol/g以上且5μmol/g以下。
5.根据权利要求2或3所述的电子照相感光体,其中每1g所述含氟树脂粒子中的所述酸性基Ac的摩尔数为0.2μmol/g以上且5μmol/g以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子照相感光体,其中所述大分子单体包含选自由单末端具有自由基聚合性基的聚(甲基)丙烯酸酯及单末端具有自由基聚合性基的聚苯乙烯所组成的群组中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子照相感光体,其中所述第一结构单元为下述通式(1)所表示的结构单元,所述第二结构单元为下述通式(2)所表示的结构单元,所述第三结构单元为下述通式(3)所表示的结构单元;
通式(1)中,R1表示氢原子或烷基,Rf表示具有氟原子的有机基;通式(2)中,n表示2以上的整数,q表示1以上的整数,R2及R3各自独立地表示氢原子或烷基,Y表示经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-NH-、-S-、-C(=O)-、将它们任意组合而获得的二价连结基或单键;Z表示下述通式(2A)或下述通式(2B)所表示的基;通式(3)中,L表示经取代或未经取代的亚烷基、-O-、-C(=O)-、-NR10-、-C6H4-、将它们任意组合而获得的二价连结基或单键,Q表示磺酸基、膦酸基、磷酸基或氟化烷基羧酸基,R6表示氢原子、卤素原子或烷基;R10表示氢原子或者经取代或未经取代的烷基
通式(2A)中,R4表示经取代或未经取代的烷基或者单或聚亚烷基氧基链,*表示与碳原子的键结位置;通式(2B)中,Ra~Re各自独立地表示氢原子、碳数4以下的烷基或碳数4以下的烷氧基,*表示与碳原子的键结位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子照相感光体,其中所述氟系接枝聚合物相对于所述含氟树脂粒子100质量份的含量为0.5质量份以上且10质量份以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电子照相感光体,其中所述含氟树脂粒子包含聚四氟乙烯。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电子照相感光体,其中所述含氟树脂粒子中的羧基的个数为每碳数106中为0个以上且30个以下。
11.根据权利要求10所述的电子照相感光体,其中所述含氟树脂粒子中的羧基的个数为每碳数106中为0个以上且20个以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电子照相感光体,其中全氟辛酸相对于所述含氟树脂粒子的质量的量为0ppb以上且25ppb以下。
13.根据权利要求12所述的电子照相感光体,其中全氟辛酸相对于所述含氟树脂粒子的质量的量为0ppb以上且20ppb以下。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电子照相感光体,其中所述最表面层含有空穴传输材料。
15.一种处理盒,其包括如权利要求1至14中任一项所述的电子照相感光体,且
所述处理盒可拆装地设置于图像形成装置中。
16.一种图像形成装置,包括:
如权利要求1至14中任一项所述的电子照相感光体;
带电机构,使所述电子照相感光体的表面带电;
静电潜像形成机构,在已带电的所述电子照相感光体的表面形成静电潜像;
显影机构,利用包含色粉的显影剂,对形成于所述电子照相感光体的表面的静电潜像进行显影而形成色粉图像;以及
转印机构,将所述色粉图像转印至记录介质的表面。
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