JP2016200819A - 帯電部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
Description
該表面層は、
下記構造式(a1)で示される構造を有するポリメタロキサンを含み、
該ポリメタロキサン中のM1と、下記構造式(a2)で示される構成単位中の炭素原子とが、下記構造式(a3)で示される連結基によって結合している帯電部材が提供される:
M1はTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeのいずれかの金属原子を示し、sは、0以上、(k−2)以下の整数を示し、
M1が、Al、Ga、Inの場合、k=3、
M1が、Ti、Zr、Hf、Geの場合、k=4、
M1が、Nb、Ta、Wの場合、k=5、
M1が、Vの場合、k=3または5であり、
L1は、下記式(b)で表される構造を有する配位子または式(c)で表される構造を有する配位子を表す。
X1は、下記式(1)〜(4)で表されるいずれかの構造を表し、
Y1は、M1に配位する部位を有する基を表し、
A1は、M1、X1、およびY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
記号「**」はM1に結合または配位する部位を表す。)
Zは置換もしくは無置換のフェニレン基を示し、但し、置換されている場合の置換基は、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、
記号「*1」は、構造式(a2)中の記号「*1」との結合位置を表し、
記号「*2」は、構造式(a1)中のM1との結合位置を表す。)。
該表面層は、
・フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と
・下記式(d)で表される構造を有する金属アルコキシド
との反応物を含み、
該反応物がアモルファス状である帯電部材が提供される:
M2は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeからなる群より選ばれる金属原子を表し、
pは0以上の整数を表し、但し、(q−p)は2以上であり、
M2がAl、Ga、Inの場合、q=3、
M2がTi、Zr、Hf、Geの場合、q=4、
M2がNb、Ta、Wの場合、q=5、
M2がVの場合、q=3または5であり、
R2は、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
L2は、下記式(e)で表される構造を有する配位子または式(f)で表される構造を有する配位子を表す。)
X2は、下記式(10)〜(13)で表されるいずれかの構造を表し、
Y2は、M2に配位する部位を有する基を表し、
A2は、M2、X2、およびY2と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
記号「**」はM2に結合または配位する部位を表す。)
M1はTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeのいずれかの金属原子を示し、sは、0以上、(k−2)以下の整数を示し、
M1が、Al、Ga、Inの場合、k=3、
M1が、Ti、Zr、Hf、Geの場合、k=4、
M1が、Nb、Ta、Wの場合、k=5、
M1が、Vの場合、k=3または5である。
Zは置換もしくは無置換のフェニレン基を示し、但し、置換されている場合の置換基は、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、
記号「*1」は、構造式(a2)中の記号「*1」との結合位置を表し、
記号「*2」は、構造式(a1)中のM1との結合位置を表す。
以下、帯電部材の具体例として、ローラ形状の帯電部材(以下、「帯電ローラ」と称す場合がある。)によって、本発明を詳細に説明する。なお、帯電部材の形状は、特に限定されるものではなく、ローラ形状の他、板状の如き形状であってもよい。
表面層は、下記構造式(a1)で示される構造を有するポリメタロキサンを含み、該ポリメタロキサンは、該ポリメタロキサン中の金属原子M1と、下記構造式(a2)で示される構成単位中の炭素原子とが、下記構造式(a3)で示される連結基によって結合している:
M1はTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeのいずれかの金属原子を示し、sは、0以上、(k−2)以下の整数を示し、
M1が、Al、Ga、Inの場合、k=3、
M1が、Ti、Zr、Hf、Geの場合、k=4、
M1が、Nb、Ta、Wの場合、k=5、
M1が、Vの場合、k=3または5であり、
L1は、式(b)で表される構造を有する配位子または式(c)で表される構造を有する配位子を表す。
Zは置換もしくは無置換のフェニレン基を示し、但し、置換されている場合の置換基は、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、
記号「*1」は、構造式(a2)中の記号「*1」との結合位置を表し、
記号「*2」は、構造式(a1)中のM1との結合位置を表す。
〈式(b)で表される構造を有する配位子〉
X1が式(2)〜(4)で表される配位子である場合、X1、A1、および、Y1の組み合わせは、以下であることが好ましい。
式(b)中における配位子L1を形成し得る化合物(以下「配位子用化合物」と称す)の具体的な例を、表1〜4に示す。これらの中からいくつか取り上げ、具体的に説明する。
支持体としては、感光体との当接に十分な剛性を持つ必要があり、金属材料が好ましく用いられる。金属材料としては、具体的には、鉄、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルが挙げられる。また、フィラーで強化された樹脂性の支持体を用いることも可能である。
弾性層を構成する材料としては、従来から帯電部材の弾性層として用いられているゴムや熱可塑性エラストマーの如き弾性体を1種または2種以上用いることができる。
・フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と
・下記式(d)で表される構造を有する化合物と、を反応させることによって得られるものである。すなわち、本発明に係るポリメタロキサンは、フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と、下記式(d)で表される構造を有する金属アルコキシドとの反応物とも定義し得る。なお、粒子状の酸化チタンをバインダー樹脂中に含んでなる表面層との差異は、本発明に係る表面層は、粒子状の酸化チタンが存在していれば観察される結晶構造が観察されないことである。すなわち、本発明に係る、フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と、式(d)で表される構造を有する化合物との反応物はアモルファス状である。なお、当該反応物がアモルファル状であることは、例えば、X線回折装置(XRD)による結晶構造解析を行うことで確認することができる。詳細な分析方法、分析条件は、実施例にて詳述する。
本発明に係る表面層は、例えば、下記工程(i)〜(iii)を経て形成される。
(i)表面層の形成用のコーティング液の調製工程、
(ii)該コーティング液の塗膜の形成工程、および、
(iii)該塗膜の乾燥工程。
コーティング液は、例えば、下記のステップ1〜ステップ2によって調製することができる。
ステップ1は、コーティング液を構成する原料の溶液の調製工程である。
ステップ2は、ステップ1で調製した重合体溶液、および、ステップ1で調製した金属アルコキシド溶液を混合してコーティング液を得る工程である。
上記(i)で調製したコーティング液の塗膜の形成方法は、特に限定はなく、一般的に用いられる方法を選択することができる。具体的には、ロールコーターを用いた塗布、浸漬塗布、リング塗布が挙げられる。
コーティング液の塗膜を乾燥させることによって、本発明に係る表面層を形成する。乾燥のために、塗膜を加熱してもよい。
図2に、本発明の帯電部材を有する電子写真装置の一例を、図3に本発明の帯電部材を有するプロセスカートリッジの一例を示す。感光体4は、回転ドラム型の像担持体である。この感光体4は、図中の矢印が示す時計回りに所定の周速度で回転駆動する。
〔コーティング液E1〕
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
200mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.0g、ポリビニルフェノール1.01gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、エタノール15.1g、チタンイソプロポキシド0.39gを入れ、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、o−アニス酸0.42g、エタノール34.2gを入れ、撹拌してo−アニス酸のエタノール溶液を調製した。
先に調製したチタンイソプロポキシドのエタノール溶液と、o−アニス酸のエタノール溶液を加えて撹拌し、混合した。ここで調製された溶液中では、チタンイソプロポキシドの加水分解、縮合反応によるチタノキサン結合の形成と、o−アニス酸のチタン原子への配位による錯体の形成とが生じているものと考えられる。
100mLのガラス製容器に、STEP1で調製したポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液35.0g、STEP1で調製した金属錯体溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E1を調製した。
200mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.0g、ポリビニルフェノール1.01gを入れ、撹拌してコーティング液C1を調製した。
<金属アルコキシドの溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、エタノール15.1g、チタンイソプロポキシド0.39gを入れ、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、o−アニス酸0.42g、エタノール34.2gを入れ、撹拌してo−アニス酸のエタノール溶液を調製した。
先に調製したチタンイソプロポキシドのエタノール溶液に、o−アニス酸のエタノール溶液を加え、良く撹拌してコーティング液C2を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、ポリビニルフェノール0.45g、ジメトキシエタン44.6gを秤量し、撹拌してポリビニルフェノールのジメトキシエタン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、2−ブタノール48.3g、チタンイソプロポキシド1.78gを秤量し、撹拌してチタンイソプロポキシドの2−ブタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、先に調製したポリビニルフェノールのジメトキシエタン溶液45.0g、チタンイソプロポキシドの2−ブタノール溶液5.0gを入れ、撹拌してコーティング液E2を調製した。
100mLのガラス製容器に、2−ブタノール48.3g、チタンイソプロポキシド1.78gを秤量し、撹拌してコーティング液C3を調製した。
100mLのガラス製容器に、ポリビニルフェノール0.45g、ジメトキシエタン44.6g、およびルチル型酸化チタンCR−EL(石原産業製)を0.051g秤量し、良く撹拌してコーティング液C4を調製した。
STEP1
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
ポリビニルフェノールの量を1.00gに変えた以外は、コーティング液E1の調製におけるSTEP1中のフェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製と同様にしてフェノール性水酸基を有する化合物溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、イソプロピルアルコール48.3g、チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトネート1.78gを秤量し、撹拌してチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトネートのイソプロピルアルコール溶液を調製した。なお、チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトネートは、チタン原子に対してアセチルアセトンが配位してなる化合物である。よって、ここで調製される溶液は、金属アルコキシド溶液であり、かつ、金属錯体溶液である。
<コーティング液の調製>
金属錯体溶液として、上記チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトネートのイソプロピルアルコール溶液を用い、また、フェノール性水酸基を有する化合物溶液との量的関係を、表7の「STEP2」の欄に記載した通りとした以外は、コーティング液E1と同様にして、コーティング液E3を調製した。
100mLのガラス製容器に、イソプロピルアルコール48.3g、チタンジイソプロポキシドビスアセチルアセトネート1.78gを秤量し、撹拌してコーティング液C5を調製した。
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
フェノール性水酸基を有する化合物として、表6における記号「P2」、「P3」および「P4」を、表7に示した量で用い、また、コーティング液E7のみ、メチルイソブチルケトンの量を99.0gから99.1gに変更した以外は、コーティング液E1に係るフェノール性水酸基を有する化合物溶液と同様にしてフェノール性水酸基を有する化合物の溶液を調製した。
エタノールの量を15.1gから15.0gに変更した以外は、コーティング液E1に係る金属錯体溶液の調製と同様にして金属錯体溶液を調製した。
得られたフェノール性水酸基を有する化合物の溶液を用い、また、得られた金属錯体溶液を用いた以外は、コーティング液E1と同様にしてコーティング液E7〜E9を調製した。
フェノール性水酸基を有する化合物として、表6における記号「P2」、「P3」および「P4」を、表8に示した量で用い、また、コーティング液C6のみ、メチルイソブチルケトンの量を99.0gから99.1gに変更した以外は、コーティング液C1と同様にしてコーティング液C6〜C8を調製した。
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
フェノール性水酸基を有する化合物として、表6における記号「P5」および「P6」を表7に示した量で用い、また、コーティング液E10のみ、メチルイソブチルケトンの量を99.0gから99.1gに変更した以外は、コーティング液E1に係るフェノール性水酸基を有する化合物溶液と同様にしてフェノール性水酸基を有する化合物のメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
金属アルコキシド溶液の調製の際のエタノールの量を15.1gから15.0gに変更し、配位子用化合物溶液の調製の際のエタノールの量を34.2gから34.3gに変更した以外は、コーティング液E1に係る金属錯体溶液の調製と同様にして金属錯体溶液を調製した。
得られたフェノール性水酸基を有する化合物のメチルイソブチルケトン溶液と得られた金属錯体溶液とを用い、また、金属錯体溶液とフェノール性水酸基を有する化合物溶液との量的関係を、表7の「STEP2」の欄に記載した通りとした以外はコーティング液E1と同様にしてコーティング液E10およびE11を調製した。
フェノール性水酸基を有する化合物として表6における記号「P5」および「P6」を表8に示した量で用い、また、コーティング液C10のみ、メチルイソブチルケトンの量を99.0gから99.1gに変更した以外は、コーティング液コーティング液C1と同様にしてコーティング液C9およびC10を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、ポリビニルフェノール0.45g、2−ブタノール44.6gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールの2−ブタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、タンタルテトラエトキシアセチルアセトネート0.74g、2−ブタノール49.3gを入れ、撹拌してタンタルテトラエトキシドアセチルアセテートの2−ブタノール溶液を調製した。なお、タンタルテトラエトキシアセチルアセトネートは、タンタル原子に対してアセチルアセトンが配位してなる化合物である。よって、ここで調製される溶液は、金属アルコキシド溶液であり、かつ、金属錯体溶液である。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記で調製したポリビニルフェノールの2−ブタノール溶液35.0g、タンタルテトラエトキシアセチルアセトネートの2−ブタノール溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E12を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、ポリビニルフェノール0.44g、2−ブタノール44.5gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールの2−ブタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、アルミニウムジ(sec−ブトキシド)エチルアセトアセテート1.34g、2−ブタノール48.6gを入れし、撹拌してアルミニウムジ(sec−ブトキシド)エチルアセトアセテートの2−ブタノール溶液を調製した。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記で調製したポリビニルフェノールの2−ブタノール溶液35.0g、アルミニウムジ(sec−ブトキシド)エチルアセトアセテートの2−ブタノール溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E13を調製した。
100mLのガラス製容器に、タンタルテトラエトキシアセチルアセトネート0.73g、2−ブタノール49.3gを入れ、撹拌してコーティング液C11を調製した。
100mLのガラス製容器に、アルミニウムジ(s−ブトキシド)エチルアセトアセテート1.33g、2−ブタノール48.6gを入れ、撹拌してコーティング液C12を調製した。
STEP1
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
ポリビニルフェノールの量を1.00gに変えた以外は、コーティング液E1の調製におけるSTEP1中のフェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製と同様にしてフェノール性水酸基を有する化合物溶液を調製した。
コーティング液E1の調製のSTEP1におけるチタンイソプロポキシドのエタノール溶液の調製に用いるチタンイソプロポキシドおよび溶媒の量を表7に記載の通りとした。それ以外は、コーティング液E1の調製における金属アルコキシドの溶液の調製と同様にして3種の金属アルコキシド溶液を調製した。
コーティング液E1の調製のSTEP1の配位子用化合物の溶液の調製における配位子用化合物および溶媒の量を表7に記載の通りとした。それ以外は、コーティング液E1の調製における配位子用化合物の調製と同様にして配位子用化合物溶液を調製した。
上記3種の金属アルコキシド溶液と、上記配位子用化合物溶液とを用いた以外は、コーティング液E1の調製のSTEP1における金属錯体溶液の調製と同様にして3種の金属錯体溶液を調製した。
<コーティング液の調製>
上記フェノール性水酸基を有する化合物溶液および上記で調製した3種の金属錯体溶液を、表7の「STEP2」の欄に記載した量で混合した以外は、コーティング液E1と同様にして、コーティング液E14〜E16を調製した。
STEP1
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
ポリビニルフェノールの量を1.00gに変えた以外は、コーティング液E1の調製におけるSTEP1中のフェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製と同様にしてフェノール性水酸基を有する化合物溶液を調製した。
コーティング液E1の調製のSTEP1におけるチタンイソプロポキシドのエタノール溶液の調製に用いるチタンイソプロポキシドおよび溶媒の量を表7に記載の通りとした。それ以外は、コーティング液E1の調製における金属アルコキシドの溶液の調製と同様にして金属アルコキシド溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、グアヤコールおよびエタノールを表7に記載の量、入れ、撹拌してグアヤコールのエタノール溶液を調製した。
上記金属アルコキシド溶液および配位子用化合物溶液を混合して金属錯体溶液を調製した。
上記フェノール性水酸基を有する化合物溶液および上記で調製した金属錯体溶液を、表7の「STEP2」の欄に記載した量で混合した以外は、コーティング液E1と同様にして、コーティング液E17〜20を調製した。
<金属アルコキシド溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、エタノール15.0g、チタンイソプロポキシド0.46gを秤量し、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、グアヤコール0.41g、エタノール34.2gを入れ、撹拌してグアヤコールのエタノール溶液を調製した。
上記で調製したチタンイソプロポキシドのエタノール溶液と、グアヤコールのエタノール溶液とを混合、撹拌してコーティング液C13としての金属錯体溶液を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.0g、ポリビニルフェノール1.00gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、エタノール15.1g、チタンイソプロポキシド0.39gを入れ、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLの容器に、o−アニス酸0.42g、エタノール34.1g、およびイオン交換水0.049gを入れ、撹拌してo−アニス酸のエタノール水溶液を調製した。
上記金属アルコキシド溶液および上記配位子用化合物水溶液を混合して、チタン原子にo−アニス酸が配位してなる金属錯体の水溶液を調製した。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記で調製したポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液35.0g、金属錯体水溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E21を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.1g、ポリビニルフェノール1.01gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、エタノール15.0g、チタンイソプロポキシド0.35gを入れ、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLの容器に、キナルジン酸0.43g、エタノール34.2g、およびイオン交換水0.044gを入れ、撹拌してキナルジン酸のエタノール溶液を調製した。
上記金属アルコキシド溶液に上記配位子用化合物水溶液を加えて撹拌し、金属錯体水溶液を調製した。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記のポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液35.0g、金属錯体水溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E22を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.1g、ポリビニルフェノール1.00gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、エタノール15.0g、チタンイソプロポキシド0.39gを入れ、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLのガラス容器に、2−アセチルピロール0.42g、エタノール34.1gを入れ、撹拌して2−アセチルピロールのエタノール溶液を調製した。
上記金属アルコキシド溶液に、上記2−アセチルピロールのエタノール溶液を加え、撹拌、混合して金属錯体溶液を調製した。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記ポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液35.0g、金属錯体溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E23を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.0g、ポリビニルフェノール1.00gを入れ、撹拌してポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、エタノール15.1g、チタンイソプロポキシド0.53gを入れ、撹拌してチタンイソプロポキシドのエタノール溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、N,N−ジメチルグリシン0.39g、エタノール34.1gを入れ、撹拌してN,N−ジメチルグリシンのエタノール溶液を調製した。
上記金属アルコキシド溶液に、上記配位子用化合物溶液を加えて撹拌混合し、金属錯体溶液を調製した。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記ポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液35.0g、金属錯体溶液15.0gを入れ、撹拌してコーティング液E24を調製した。
(STEP1)
<フェノール性水酸基を有する化合物溶液の調製>
100mLのガラス製容器に、メチルイソブチルケトン99.1g、ポリビニルフェノール1.01gを秤量し、撹拌してポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液を調製した。
100mLのガラス製容器に、エタノール50.0g、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシド0.39gを秤量し、撹拌してペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシドのエタノール溶液を調製した。なお、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシドは、チタン原子に対してペンタメチルシクロペンタジエニル基が配位してなる化合物である。よって、ここで調製される溶液は、金属アルコキシド溶液であり、かつ、金属錯体溶液である。
<コーティング液の調製>
100mLのガラス製容器に、上記で調製したポリビニルフェノールのメチルイソブチルケトン溶液45.0g、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキシドのエタノール溶液5.0gを入れ、撹拌してコーティング液E25を調製した。
各コーティング液から形成されるポリメタロキサンの構造を以下の方法で解析した。
(1)重合体のフェノール性水酸基とメタロキサン中の金属原子との結合の有無:固体NMR
(2)ポリメタロキサン中のメタロキサン結合の有無:固体NMR
(3)ポリメタロキサン中の金属原子の有無:EDAX、
(4)メタロキサン構造中の金属原子への配位子の配位の有無:固体NMR
(5)ポリメタロキサンの結晶構造解析:XRD
以下、分析方法を詳細に説明する。
エタノールで脱脂したアルミニウム製のシート上に、コーティング液E2およびコーティング液C4を各々滴下した。次いで、該シートを300rpmで2秒間回転させて成膜した。次いで、常温常湿(温度23℃、相対湿度50%)の環境下で60分間乾燥させ、更に熱風循環乾燥炉に入れ、温度80℃で60分間乾燥させた。得られた膜を、該シートからはく離し、粉砕して測定用の試料とした。
酸素17標識水(50atom%)を用いて17Oを導入したコーティング液E2を作製して、核磁気共鳴装置(商品名:AVANCE500型NMR;ブルカー(Bruker Corporation)社製)を用いて溶液17ONMRを測定し、NMR解析を行った。
エタノールで脱脂したアルミニウム製のシート上に、コーティング液E2およびコーティング液C4を各々滴下した、次いで、該シートを300rpmで2秒間回転させて成膜した。次いで、常温常湿(温度23℃、相対湿度50%)の環境下で60分間乾燥させ、更に熱風循環乾燥炉に入れ、温度80℃で60分間乾燥させた。得られた膜を、該シートからはく離し、粉砕して測定用の試料とした。
〔導電性弾性ローラ1の作製〕
下記表9に示した材料を6L加圧ニーダー(商品名:TD6−15MDX、トーシン社製)にて、充填率70体積%、ブレード回転数30rpmで24分混合して、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物174質量部に対して、加硫促進剤としてのテトラベンジルチウラムジスルフィド[商品名:サンセラーTBzTD、三新化学工業(株)製]4.5部、加硫剤としての硫黄1.2部を加えた。そして、ロール径12インチのオープンロールで、前ロール回転数8rpm、後ロール回転数10rpm、ロール間隙2mmで、左右の切り返しを合計20回実施した。その後、ロール間隙を0.5mmとして薄通し10回を行い、導電性弾性層用の「混練物1」を得た。
導電性弾性層ローラ1上にコーティング液E1を、吐出量0.120ml/s(リング部のスピード:85mm/s)でリング塗布した。これを常温、常圧で放置して乾燥させた後に、254nmの波長の紫外線を積算光量が9000mJ/cm2になるようにこのローラに照射し、表面層を形成した。紫外線の照射には低圧水銀ランプ[(ハリソン東芝ライティング(株)(新社名)東芝ライテック株式会社)製]を用いた。以上のようにして帯電部材E1を作製した。
レーザープリンタ(商品名:HPColorLaserJetCP4525、HP社製)用のシアンカートリッジに装着されている帯電ローラを先に作製した帯電部材E1に置き換えた。レーザープリンタ(商品名:HPColorLaserJetCP4525、HP社製、感光体の電荷輸送層の膜厚21μm)に上記のカートリッジをセットして、A4サイズの用紙にハーフトーン画像を形成した。なお、電子写真画像の形成に際して、前露光は行わず、また、帯電電圧を−1141V、転写電圧を2575Vに設定した。この設定は、異常放電がより発生しやすい環境を作り出すためのものである。また、電子写真画像の出力は、低温低湿環境(温度15℃、湿度10%)の下で行った。
A:異常放電なし
B:異常放電あり
コーティング液E2〜25、コーティング液C1〜C13を用いたこと以外は実施例1と同様にして、帯電部材E2〜22、帯電部材C1〜13を作製し評価に供した。評価結果は、表10にまとめて記載した。
配位子用化合物のo−アニス酸およびキナルジン酸は電子親和力が高いため、これらを用いて作製した重合体は、特にHOMOが浅いと考えられる。これらの配位子用化合物を用いて作製した帯電部材をより異常放電が起こりやすい厳しい条件で評価するために、上記実施例における異常放電の評価において感光体の電荷輸送層がより厚い(27.5μm)感光体を用いて評価を行った。
2 弾性層
3 表面層
4 感光体
5 帯電ローラ
6 現像ローラ
8 転写ローラ
11 露光光
14 クリーニング装置
Claims (19)
- 支持体および表面層を有する帯電部材であって、
該表面層は、
構造式(a1)で示される構造を有するポリメタロキサンを含み、
該ポリメタロキサン中のM1と、構造式(a2)で示される構成単位中の炭素原子とが、構造式(a3)で示される連結基によって結合していることを特徴とする帯電部材:
[構造式(a1)において、
M1はTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeのいずれかの金属原子を示し、sは、0以上、(k−2)以下の整数を示し、
M1が、Al、Ga、Inの場合、k=3、
M1が、Ti、Zr、Hf、Geの場合、k=4、
M1が、Nb、Ta、Wの場合、k=5、
M1が、Vの場合、k=3または5であり、
L1は、下記式(b)で表される構造を有する配位子または式(c)で表される構造を有する配位子を表す。
(式(b)中、
X1は、下記式(1)〜(4)で表されるいずれかの構造を表し、
Y1は、M1に配位する部位を有する基を表し、
A1は、M1、X1、およびY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
記号「**」はM1に結合または配位する部位を表す。)
式(1)〜(4)中、記号「**」はM1との結合部位を表し、記号「***」はA1との結合部位を表す。
式(c)中、R11〜R15は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはトリメチルシリル基を表し、記号「****」はM1との配位部位を表す。
構造式(a2)中、R1〜R3は各々独立に水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を示し、記号「*1」は、構造式(a3)のZとの結合部位を示す。
構造式(a3)中、
Zは置換もしくは無置換のフェニレン基を示し、但し、置換されている場合の置換基は、ハロゲン原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、
記号「*1」は、構造式(a2)中の記号「*1」との結合位置を表し、
記号「*2」は、構造式(a1)中のM1との結合位置を表す。)。 - 前記A1は、結合、アルキレン基、アルケニレン基、または、置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環およびイソキノリン環からなる群より選ばれるいずれかの環を含む原子団である請求項1または2に記載の帯電部材。
- 前記Y1は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、カルボニル基、アルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、チオカルボニル基、置換もしくは未置換のアミノ基、置換もしくは未置換のイミノ基、置換もしくは未置換の脂肪族の複素環骨格を有する基、または、置換もしくは未置換の芳香族の複素環骨格を有する基である請求項1〜3のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記A1は、結合、アルキレン基、または、置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環およびイソキノリン環からなる群より選ばれるいずれかの環を含む原子団である請求項1〜4のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記構造式(a1)中の「s」が、1以上(k−2)以下の整数である請求項1〜5のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記A1、M1、X1およびY1によって形成される環が5員環または6員環である請求項1〜6のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記X1が前記式(1)で表される構造である場合、L1が下記式(5)〜(9)のいずれかで表される構造を有する配位子である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の帯電部材。
(式(5)〜(8)中、R101〜104は、それぞれ独立して、水素原子、メトキシ基、または、エトキシ基であり、Y11〜Y14は、それぞれ独立して、メトキシ基、エトキシ基、ホルミル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、メチルエチルアミド基、メチルチオ基、エチルチオ基、チオカルボニル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、未置換のイミノ基、メタンイミノ基、エタンイミノ基、ピリジン骨格を有する基、キノリン骨格を有する基、または、イソキノリン骨格を有する基であり、記号「**」はM1との結合部位を表す。)
(式(9)中、R105は、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基、または、ベンジル基であり、R106は、水素原子、または、炭素数1〜4のアルキル基であり、R107は、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、または、ベンジル基であり、記号「**」はM1との結合部位を表す。)。 - 前記X1が前記式(2)〜(4)のいずれかで表される構造である場合、
前記A1が、結合、メチレン基、エチレン基、または、トリメチレン基であり、
前記X1が、下記式(2a)〜(2c)、(3)および(4)のいずれかで表される構造であり、
前記Y1が、メトキシ基、エトキシ基、ホルミル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、メチルエチルアミド基、メチルチオ基、エチルチオ基、チオカルボニル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、未置換のイミノ基、メタンイミノ基、エタンイミノ基、ピリジン骨格を有する基、キノリン骨格を有する基、または、イソキノリン骨格を有する基である、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の帯電部材。
(式(2a)〜(2c)、(3)および(4)中、記号「**」はM1との結合部位を表し、記号「***」はA1との結合部位を表す。) - 前記構造式(a2)で示される構成単位を有する重合体が、ビニルフェノールを構成単位として有する重合体またはノボラック型フェノール樹脂である請求項1〜9のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 支持体および表面層を有する帯電部材であって、
該表面層は、
・フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と
・下記式(d)で表される構造を有する金属アルコキシド
との反応物を含み、
該反応物がアモルファス状であることを特徴とする帯電部材。
(式(d)中、
M2は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeからなる群より選ばれる金属原子を表し、
pは0以上の整数を表し、但し、(q−p)は2以上であり、
M2がAl、Ga、Inの場合、q=3、
M2がTi、Zr、Hf、Geの場合、q=4、
M2がNb、Ta、Wの場合、q=5、
M2がVの場合、q=3または5であり、
R2は、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
L2は、下記式(e)で表される構造を有する配位子または式(f)で表される構造を有する配位子を表す。)
(式(e)中、
X2は、下記式(10)〜(13)で表されるいずれかの構造を表し、
Y2は、M2に配位する部位を有する基を表し、
A2は、M2、X2、およびY2と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
記号「**」はM2に結合または配位する部位を表す。)
(式(10)〜(13)中、記号「**」はM2との結合部位を表し、記号「***」はA2との結合部位を表す。)
(式(f)中、R21〜R25は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはトリメチルシリル基を表し、記号「****」はM2との配位部位を表す。)。 - 前記A2は、結合、アルキレン基、アルケニレン基、置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環およびイソキノリン環からなる群より選ばれるいずれかの環を含む原子団である請求項11に記載の帯電部材。
- 前記Y2は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、カルボニル基、アルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、チオカルボニル基、置換もしくは未置換のアミノ基、置換もしくは未置換のイミノ基、置換もしくは未置換の脂肪族の複素環骨格を有する基、または、置換もしくは未置換の芳香族の複素環骨格を有する基である請求項11または12に記載の帯電部材。
- 前記A2は、結合、アルキレン基、または、置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環およびイソキノリン環からなる群より選ばれるいずれかの環を含む原子団である請求項11〜13のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記式(d)中の「p」が、1以上の整数である請求項11〜14のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記A2、M2、X2およびY2によって形成される環は5員環または6員環である請求項11〜15のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体が、ビニルフェノールを構成単位として有する重合体またはノボラック型フェノール樹脂である請求項11〜16のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、該帯電部材が請求項1〜17のいずれか一項に記載の帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材とを有する電子写真装置であって、該帯電部材が請求項1〜17のいずれか一項に記載の帯電部材であることを特徴とする電子写真装置。
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