JP2017227756A - 電子写真感光体、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
Description
第一実施形態は、電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある)に関する。以下、図1を参照して、感光体の構造について説明する。図1は、本実施形態に係る感光体1の一例を示す概略断面図である。
1)感光体の表面を帯電する帯電工程、
2)感光体の表面に静電潜像を形成する露光工程、
3)静電潜像をトナー像として現像する現像工程、
4)形成されたトナー像を、感光体から記録媒体へ転写する転写工程、及び
5)記録媒体に転写されたトナー像を定着する工程。
導電性基体は、感光体の導電性基体として用いることができる限り、特に限定されない。導電性基体は、少なくとも表面部が導電性を有する材料で形成されていればよい。導電性基体としては、例えば、導電性を有する材料で形成される導電性基体が挙げられる。導電性基体の別の例としては、導電性を有する材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、又はインジウムが挙げられる。これらの導電性を有する材料を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上の組合せとしては、例えば、合金(より具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、又は真鍮等)が挙げられる。これらの導電性を有する材料の中でも、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
電子輸送剤は、2種以上の化合物を含む。2種類以上の化合物の一方は、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)である。ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)は、一般式(1)で表される。
(R1とR2とが互いに異なる場合)
一般式(1)中、R1とR2とが互いに異なる場合、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)は、例えば、反応式(R−1)で表す反応式、反応式(R−2)で表す反応式、及び反応式(R−3)で表す反応式(以下、それぞれ反応(R−1)、反応(R−2)及び反応(R−3)と記載することがある)にしたがって又はこれに準ずる方法によって製造される。ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)の製造方法は、例えば、反応(R−1)と、反応(R−2)と、反応(R−3)とを含む。
一般式(1)中、R1とR2とが互いに同一である場合、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)は一段階で合成することもできる。かかる場合、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)は、例えば、反応式(R−4)で表す反応式(以下、反応(R−4)と記載することがある)にしたがって又はこれに準ずる方法によって製造される。一般式(1)中、R1とR2とが互いに同一である場合、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1)の製造方法は、例えば、反応(R−4)を含む。なお、便宜上、反応式(R−4)では、一般式(1)中のR2をR1に置き換えて示している。
作用電極:グラッシーカーボン
対極:白金
参照電極:銀/硝酸銀(0.1moL/L、AgNO3−アセトニトリル溶液)
試料溶液電解質:過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(0.1moL)
測定物質:電子受容化合物(0.001moL)
溶剤:ジクロロメタン(1L)
正孔輸送剤としては、例えば、含窒素環式化合物又は縮合多環式化合物を使用することができる。含窒素環式化合物及び縮合多環式化合物としては、例えば、ジアミン誘導体(より具体的には、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルナフチレンジアミン誘導体、又はN,N,N’,N’−テトラフェニルフェナントリレンジアミン誘導体等)、オキサジアゾール系化合物(より具体的には、2,5−ジ(4−メチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等)、スチリル化合物(より具体的には、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等)、カルバゾール化合物(より具体的には、ポリビニルカルバゾール等)、有機ポリシラン化合物、ピラゾリン系化合物(より具体的には、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等)、ヒドラゾン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、又はトリアゾール系化合物が挙げられる。これらの正孔輸送剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの正孔輸送剤のうち、一般式(HTM1)、一般式(HTM3)、又は一般式(HTM5)で表される正孔輸送剤(以下、それぞれ正孔輸送剤(HTM1)、正孔輸送剤(HTM3)、及び正孔輸送剤(HTM5)と記載することがある)が好ましい。
電荷発生剤は、感光体用の電荷発生剤である限り、特に限定されない。電荷発生剤としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、無機光導電材料(より具体的には、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム、又はアモルファスシリコン等)の粉末、ピリリウム顔料、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、又はキナクリドン系顔料が挙げられる。電荷発生剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
CuKα特性X線回折スペクトルの測定方法の一例について説明する。試料(チタニルフタロシアニン)をX線回折装置(例えば、株式会社リガク製「RINT(登録商標)1100」)のサンプルホルダーに充填して、X線管球Cu、管電圧40kV、管電流30mA、かつCuKα特性X線の波長1.542Åの条件で、X線回折スペクトルを測定する。測定範囲(2θ)は、例えば3°以上40°以下(スタート角3°、ストップ角40°)であり、走査速度は、例えば10°/分である。
バインダー樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、スチレン−アクリロニトリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、アクリル酸系樹脂、スチレン−アクリル酸樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂又はポリエーテル樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂又はメラミン樹脂が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ−アクリル酸系樹脂(より具体的には、エポキシ化合物のアクリル酸誘導体付加物等)又はウレタン−アクリル酸系樹脂(ウレタン化合物のアクリル酸誘導体付加物)が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
感光体の感光層は、必要に応じて、各種の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば、劣化防止剤(より具体的には、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、消光剤、又は紫外線吸収剤等)、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、ドナー、界面活性剤、可塑剤、増感剤、又はレベリング剤が挙げられる。
中間層(下引き層)は、例えば、無機粒子及び樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層が存在することにより、リーク発生を抑制し得る程度の絶縁状態を維持しつつ、感光体を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、抵抗の上昇が抑えられると考えられる。
感光体は、例えば、以下のように製造される。感光体は、感光層用塗布液を導電性基体上に塗布し、乾燥することによって製造される。感光層用塗布液は、電子輸送剤と、正孔輸送剤と、電荷発生剤と、バインダー樹脂と、必要に応じて添加される各種添加剤とを、溶剤に溶解又は分散させることにより製造される。
第二実施形態は画像形成装置に関する。以下、図2を参照して第二実施形態に係る画像形成装置の一態様について説明する。図2は、第二実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。第二実施形態に係る画像形成装置100は、像担持体と、帯電部42と、露光部44と、現像部46と、転写部48とを備える。像担持体は、第一実施形態に係る感光体1である。帯電部42は、像担持体の表面と接触しながら直流電圧を印加して像担持体の表面を帯電する。帯電部42の帯電極性は、正極性である。露光部44は、帯電された像担持体の表面を露光して、像担持体の表面に静電潜像を形成する。現像部46は、静電潜像をトナー像として現像する。転写部48は、トナー像を像担持体から転写体へ転写する。以上、第二実施形態に係る画像形成装置の概要を記載した。
第三実施形態はプロセスカートリッジに関する。第三実施形態に係るプロセスカートリッジは、第一実施形態に係る感光体1を備える。引き続き、図2を参照して、第三実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。プロセスカートリッジは、ユニット化された像担持体を備える。プロセスカートリッジは、像担持体に加えて、帯電部42、露光部44、現像部46、及び転写部48からなる群より選択される少なくとも1つをユニット化した構成が採用される。プロセスカートリッジは、例えば、画像形成ユニット40a〜40dの各々に相当する。プロセスカートリッジには、クリーニング装置(不図示)及び除電器(不図示)の一方又は両方が更に備えられてもよい。プロセスカートリッジは、画像形成装置100に対して着脱自在に設計される。そのため、プロセスカートリッジは取り扱いが容易であり、像担持体の感度特性等が劣化した場合に、像担持体を含めて容易かつ迅速に交換することができる。
感光体の感光層を形成するための材料として、以下の電子輸送剤、正孔輸送剤、電荷発生剤、及びバインダー樹脂を準備した。
電子輸送剤として第一実施形態で説明した電子輸送剤(ETM−13)、電子輸送剤(ETM−14)、電子輸送剤(ETM−15)、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1)(電子輸送剤(ETM−1))、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−2)(電子輸送剤(ETM−17))、及びナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−5)(電子輸送剤(ETM−18))を準備した。更に、電子輸送剤(ETM−2)、電子輸送剤(ETM−3)、電子輸送剤(ETM−6)、電子輸送剤(ETM−8)、及び電子輸送剤(ETM−16)を準備した。電子輸送剤(ETM−2)は化学式(ETM−2)で表される。電子輸送剤(ETM−3)は化学式(ETM−3)で表される。電子輸送剤(ETM−6)は化学式(ETM−6)で表される。電子輸送剤(ETM−8)化学式(ETM−8)で表される。電子輸送剤(ETM−16)は化学式(ETM−16)で表される。
反応式(r−4)で表される反応(以下、反応(r−4)と記載することがある)にしたがってナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1)を製造した。
以下の点を変更した以外は、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1)の製造と同様の方法で、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−5)を製造した。なお、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−5)の製造において使用される各原料は、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1)の製造において対応する原料のモル数と同じモル数で添加した。
反応式(r’−1)、(r’−2)及び(r’−3)で表される反応(以下、それぞれ反応(r'−1)、反応(r’−2)、及び反応(r'−3)と記載することがある)にしたがってナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−2)を製造した。
ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1):1H−NMR(300MHz,CDCl3) δ=8.70(d, 4H), 7.62−7.75(m, 8H), 7.36−7.55(m, 8H).
第一実施形態で説明した正孔輸送剤(HTM−1)、正孔輸送剤(HTM−3)、及び正孔輸送剤(HTM−5)を準備した。
第一実施形態で説明した電荷発生剤(CGM−1)及び電荷発生剤(CGM−2)を準備した。電荷発生剤(CGM−1)は、化学式(CGM−1)で表される無金属フタロシアニン(X型無金属フタロシアニン)であった。また、電荷発生剤(CGM−1)の結晶構造はX型であった。
バインダー樹脂としてポリカーボネート樹脂(Resin−1)(帝人株式会社製「パンライト(登録商標)TS−2050」、粘度平均分子量50,000)、ポリカーボネート樹脂(Resin−2)(粘度平均分子量50,000)及びポリカーボネート樹脂(Resin−3)(粘度平均分子量50,000)を準備した。
感光層を形成するための材料を用いて、感光体(A−1)〜(A−11)及び感光体(B−1)〜(B−7)を製造した。
容器内に、電荷発生剤としての化合物(CGM−1)5質量部と、正孔輸送剤(HTM−3)50質量部と、電子輸送剤(ETM−1、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1))20質量部及び電子輸送剤(ETM−13)20質量部と、バインダー樹脂としてのポリカーボネート樹脂(Resin−1)100質量部と、溶剤としてのテトラヒドロフラン800質量部とを投入した。容器の内容物を、ボールミルを用いて24時間混合して、溶剤に材料を分散させた。これにより、感光層用塗布液を得た。感光層用塗布液を、導電性基体としてのアルミニウム製のドラム状支持体上に、ディップコート法を用いて塗布した。塗布した感光層用塗布液を、120℃で40分間熱風乾燥させた。これにより、導電性基体上に、感光層(膜厚30μm)を形成した。その結果、感光体(A−1)が得られた。
以下の点を変更した以外は、感光体(A−1)の製造と同様の方法で、感光体(A−2)〜(A−11)及び感光体(B−1)〜(B−7)をそれぞれ製造した。感光体(A−1)の製造に用いた電荷発生剤としての化合物(CGM−1)を、表3に示す種類の電荷発生剤に変更した。感光体(A−1)の製造に用いた電子輸送剤(ETM−1、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体(1−1))20質量部及び電子輸送剤(ETM−13)20質量部を、表3に示す種類及び含有量の電子輸送剤に変更した。なお、表3に感光体(A−1)〜(A−11)及び感光体(B−1)〜(B−7)の構成を示す。表3中、CGM、HTM、及びETMは、それぞれ電荷発生剤、正孔輸送剤、及び電子輸送剤を示す。表3中、CGM欄のCGM−1及びCGM−2は、それぞれ電荷発生剤(CGM−1)及び(CGM−2)を示す。HTM欄のHTM−1、HTM−3、及びHTM−5は、それぞれ正孔輸送剤(HTM−1)、正孔輸送剤(HTM−3)、及び正孔輸送剤(HTM−5)を示す。ETM欄のETM−1〜ETM−3、ETM−6、ETM−8、及びETM−13〜ETM−18は、それぞれ電子輸送剤(ETM−1)〜(ETM−3)、電子輸送剤(ETM−6)、電子輸送剤(ETM−8)、電子輸送剤(ETM−13)〜(ETM−18)を示す。
(画像不良の評価)
実施例1〜11の感光体(A−1)〜(A−11)、及び比較例1〜7の感光体(B−1)〜(B−7)の何れかを画像形成装置(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」)に装着した。この画像形成装置は、直流電圧を印加する接触方式の帯電ローラーを帯電部として備える。帯電ローラーは、帯電性スリーブを感光体に接触させて、感光体表面を帯電する。帯電性スリーブは、エピクロルヒドリン樹脂に導電性カーボンを分散させた帯電性ゴムから構成される。また、この画像形成装置は、中間転写方式を採用する。画像形成装置の感光体の動作を安定化させるために、アルファベットの画像を1時間印刷した。続いて、下記操作により評価用画像を作成した。
評価A:画像76に対応する画像ゴーストが観察されなかった。
評価B:画像76に対応する画像ゴーストがわずかに観察された。
評価C:画像76に対応する画像ゴーストが観察された。評価用サンプルにおいて観測された画像ゴーストと、画像ゴーストが観測されなかった非画像部とのコントラストが低かった。
2 導電性基体
3 感光層
Claims (11)
- 導電性基体と、感光層とを備える電子写真感光体であって、
前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
前記感光層は、単層型感光層であり、
前記電子輸送剤は、2種類以上の化合物を含み、
2種類以上の前記化合物の一方は、一般式(1)で表されるナフタレンテトラカルボジイミド誘導体であり、
前記電子輸送剤の還元電位差の絶対値の最大値が0.05Vより大きい、電子写真感光体。
R1及びR2は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基とフェニルカルボニル基との何れかを有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基、炭素原子数7以上20以下のアラルキル基、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、及び炭素原子数3以上10以下のシクロアルキル基からなる群より選択される基を表し、
前記基は、1以上のハロゲン原子で置換されてもよく、
R1及びR2のうち少なくとも一方が1以上のハロゲン原子を有する。 - 前記一般式(1)中、
R1及びR2のうちの一方は、1以上のハロゲン原子を有する炭素原子数7以上9以下のアラルキル基、又はフェニルカルボニル基及びハロゲン原子を各々1つ有する炭素原子数6以上14以下のアリール基を表す、請求項1に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(1)中、
R1とR2とは互いに同一である、請求項1又は2に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(1)中、
R1とR2とは互いに異なり、
R1及びR2のうちの他方は、1以上のアルキル基を有する炭素原子数6以上14以下のアリール基を表す、請求項1又は2に記載の電子写真感光体。 - 前記電荷発生剤は、X型無金属フタロシアニン又はY型チタニルフタロシアニンを含む、請求項1〜5の何れか一項に記載の電子写真感光体。
- 前記正孔輸送剤は、一般式(HTM1)、一般式(HTM3)、又は一般式(HTM5)で表される化合物を含む、請求項1〜6の何れか一項に記載の電子写真感光体。
Q8、Q10、Q11、Q12、Q13、及びQ14は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、又はフェニル基を表し、
Q9及びQ15は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、又はフェニル基を表し、
bは、0以上5以下の整数を表し、
bが2以上5以下の整数を表す場合、同一のフェニル基に結合する複数のQ9は、互いに同一でも異なっていてもよく、
cは、0以上4以下の整数を表し、
cが2以上4以下の整数を表す場合、同一のフェニル基に結合する複数のQ15は、互いに同一でも異なっていてもよく、
kは、0又は1を表し、
前記一般式(HTM3)中、
Q1は、水素原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基で置換されてもよいフェニル基を表し、
Q2は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、又はフェニル基を表し、
Q3、Q4、Q5、Q6、及びQ7は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、又はフェニル基で表し、
Q3、Q4、Q5、Q6、及びQ7のうちの隣接した二つが互いに結合して環を形成してもよく、
aは、0以上5以下の整数を表し、
aが2以上5以下の整数を表す場合、同一のフェニル基に結合する複数のQ2は、互いに同一でも異なっていてもよく、
前記一般式(HTM5)中、
Q16、Q17、Q18、及びQ19は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上3以下のアルキル基、炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基、又は炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
Q16、Q17、Q18、及びQ19のうち少なくとも1つは、炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基を表し、
アリール基は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基又は炭素原子数1以上3以下のアルコキシ基を有してもよい。 - 画像形成装置に像担持体として備えられ、
前記像担持体は帯電部を備え、
前記帯電部は、前記像担持体の表面と接触しながら直流電圧を印加して前記像担持体の前記表面を帯電する、請求項1〜7の何れか一項に記載の電子写真感光体。 - 像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電部と、
帯電した前記像担持体の前記表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像部と、
前記像担持体の前記表面から転写体に前記トナー像を転写する転写部と
を備え、
前記像担持体は、請求項1〜8の何れか一項に記載の電子写真感光体であり
、
前記帯電部の帯電極性が正極性であり、
前記帯電部は、前記像担持体の前記表面と接触しながら直流電圧を印加して前記像担持体の前記表面を帯電する、画像形成装置。 - 前記転写体は、記録媒体である、請求項9に記載の画像形成装置。
- 請求項1〜8の何れか一項に記載の電子写真感光体を備える、プロセスカートリッジ。
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