JP2024070042A - 電子写真感光体、該電子写真感光体を有する電子写真装置、及び該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ - Google Patents

電子写真感光体、該電子写真感光体を有する電子写真装置、及び該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ Download PDF

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尚浩 高橋
Naohiro Takahashi
浩一 中田
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Abstract

【課題】表面層に硬化性樹脂を含有させることで耐久性を向上させた電子写真感光体において、ゴースト現象を抑制することが可能であり、かつ高い安定性を有する電子写真感光体を提供する。【解決手段】支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体であって、該第二の正孔輸送層が、該第二の正孔輸送層を形成するための組成物に特定の比率で含有される式(1)で表される正孔輸送性化合物と、式(2)で表される正孔輸送性化合物と、を共重合させた硬化膜であり、式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値CTM1HOMOと、式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとが、特定の関係式(II)を満たす、ことを特徴とする電子写真感光体。【選択図】なし

Description

本発明は電子写真感光体、電子写真感光体を有する及び電子写真装置、及び電子写真感光体を有するプロセスカートリッジに関する。
電子写真感光体の表面層には、帯電、露光、現像、転写、クリーニングといった一連の電子写真プロセスによるストレスが繰り返し付与されるため、耐久性及び安定な電気特性が要求される。
耐久性を向上させる手段としては、電子写真感光体の表面層に硬化性樹脂を含有させる方法が挙げられる。しかしながら、耐久性の高い表面層を設けると、前回の画像出力時の露光部と非露光部との電位差が次回の画像出力時に影響を与え、画像濃度差として現れるいわゆるゴースト現象が顕著になる場合があるという課題がある。通常は電子写真プロセスの各サイクル終了後に光照射などを行う除電工程を設けることで対策を行っている。
一方で近年、電子写真プロセスの簡略化や低コスト化の要望が高く、既存のモジュールなどを省略できる設計が要求されている。このため、除電工程を設けない場合においてもゴースト画像を抑制可能な電子写真感光体が求められている。
特許文献1には、電子写真感光体の表面層の材料構成を工夫することでゴースト現象を抑制したことが述べられている。
特開2018-101136号公報
しかし、特許文献1に記載の電子写真感光体は、表面層に硬化性樹脂を含有させることで耐久性を向上させた構成に関するものではない。
そこで本発明の目的は、表面層に硬化性樹脂を含有させることで耐久性を向上させた電子写真感光体において、ゴースト現象を抑制することが可能であり、かつ安定な電気特性を有する電子写真感光体を提供することである。また、本発明の別の目的は、該電子写真感光体を有する電子写真装置、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ、及び該電子写真感光体の製造方法を提供することである。
すなわち、本発明の一態様に係る電子写真感光体は、
支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体であって、
該第二の正孔輸送層が、該第二の正孔輸送層を形成するための組成物に含有される
下記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
下記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
を重合させた硬化膜であり、
該組成物中の該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、
該組成物中の該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
ことを特徴とする。
Figure 2024070042000001
(式(1)中、
11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
nは0又は1であり、
15は、炭素数1以上4以下のアルキル基、又はフェニル基を示し、
11は、0以上5以下の整数を示し、x11が2以上であるとき、複数のR15は、互いに同じであっても異なっていてもよく、
16は、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基を示し、
12は、0以上4以下の整数を示し、x12が2以上であるとき、複数のR16は、互いに同じであっても異なっていてもよい)
Figure 2024070042000002
(式(2)中、
21及びR22は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
25及びR28は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、又はフェニル基を示し、
21及びx24は、それぞれ独立に、0以上5以下の整数を示し、x21及びx24がそれぞれ2以上であるとき、複数のR25同士及び複数のR28同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、
26及びR27は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、
22及びx23は、0以上4以下の整数を示し、x22及びx23がそれぞれ2以上であるとき、複数のR26同士及び複数のR27同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
また、本発明の別の態様に係る電子写真装置は、上記電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段、及び転写手段を有する、ことを特徴とする。
また、本発明の別の態様に係る電子写真感光体は、上記の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段と、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在である、ことを特徴とする。
また、本発明の別の態様に係る電子写真感光体の製造方法は、
支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体の製造方法であって、
上記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
上記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
を含有する正孔輸送層用塗布液の塗膜を形成する工程と、
該塗膜に含有される該式(1)で表される正孔輸送性化合物と該式(2)で表される正孔輸送性化合物とを共重合させて該第二の正孔輸送層を形成する工程と、
を有し、
該正孔輸送層用塗布液中の、該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
ことを特徴とする。
本発明によれば、表面層に硬化性樹脂を含有させることで耐久性を向上させた電子写真感光体において、ゴースト現象を抑制することが可能であり、かつ高い安定性を有する電子写真感光体を提供することができる。また、本発明によれば、上記電子写真感光体を有する電子写真装置、上記電子写真感光体を有するプロセスカートリッジ、及び上記電子写真感光体の製造方法を提供することができる。
電子写真感光体を有するプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。 電子写真感光体を有する電子写真装置の一例を示す概略図である。 電子写真感光体の表面を圧接形状転写加工する装置の例を示す概略図である。 圧着加工に用いるスタンパモールド型の一例を示す概略図である。 実施例で用いたゴースト現象評価用の画像を示す図である。 図5に示すゴースト現象評価用の画像中における「1ドット桂馬パターンのハーフトーン画像」を示す図である。
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。ただし、本開示の範囲はこの形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を損ねない範囲で、以下で説明する形態を変更したものも本発明に含まれる。
本発明は、電子写真感光体の表面層が連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を含有する表面層として耐久性が向上された構成のものに適用される。
表面層に架橋構造を有する電子写真感光体では、その下層との間で界面が形成されるために、層間での電荷の輸送が完全に行われず、ゴースト画像が発生する場合がある。通常、電子写真プロセスの終了後に電子写真感光体に対し、除電工程を設けることで、一旦電子写真感光体上の露光部と非露光部との間の電位差を解消することで改善している。通常、除電工程では、除電光を照射して電子写真感光体の全面に均一な露光を行う。
上記のとおり、昨今のプロセス簡略化の要求により、高耐久な電子写真感光体でありながら、除電プロセスを省略してもゴースト現象の発生を抑制することが可能な電子写真感光体が要求されている。
本発明者などは鋭意検討した結果、表面層を主に構成する連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物に加えて、特定の物性値の違いを有する同様の正孔輸送性化合物を、特定の割合で表面層の構成に含めることで、かかる課題を改善できることを見出した。
具体的には、本発明に係る電子写真感光体は、
支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層を有する電子写真感光体であって、
該第二の正孔輸送層が、該第二の正孔輸送層を形成するための組成物に含有される
下記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
下記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
を共重合させた硬化膜であり、
該組成物中の該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、
該組成物中の該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
ことを特徴とする。
Figure 2024070042000003
(式(1)中、R11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
nは0又は1であり、
15は、炭素数1以上4以下のアルキル基、又はフェニル基を示し、
11は、0以上5以下の整数を示し、
16は、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基を示し、
12は、0以上4以下の整数を示し、x12が2以上であるとき、複数のR16は、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2024070042000004
(式(2)中、
21及びR22は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
25及びR28は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、又はフェニル基を示し、
21及びx24は、それぞれ独立に、0以上5以下の整数を示し、x21及びx24がそれぞれ2以上であるとき、複数のR25同士及び複数のR28同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、
26及びR27は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、
22及びx23は、それぞれ独立に、0以上4以下の整数を示し、22及びx23がそれぞれ2以上であるとき、複数のR26同士及び複数のR27同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
除電工程を設けない場合、露光-現像-転写などの一連のプロセス内において、前回のプロセスで発生した電子写真感光体の表面における露光部と非露光部との間の電位差が、次回のプロセスに持ち越される場合がある。ゴースト現象は、この露光部と非露光部との間の電位差が次回のプロセスにおける画像出力時に画像濃度ムラとして出力されることで引き起こされる。
本発明では、表面層を主に構成する正孔輸送性化合物に対して、最高被占軌道(HOMO)が僅かに異なるエネルギー値を有する別の正孔輸送性化合物を、適度な比率で表面層に含有させている。これにより、上記の露光部と非露光部との間で電位差が生じにくくなり、その結果ゴースト現象を抑制することができると考えられる。
本発明によるゴースト画像抑制の正確なメカニズムはわかっていないが、次のように本発明者らは考えている。
表面層を主に構成する正孔輸送性化合物に対し、正孔輸送準位が僅かに異なるエネルギー値を有する他の正孔輸送性化合物を表面層の構成に含有させることにより、第二の正孔輸送層中で、正孔移動の適度な遅延が生じる。その結果、現像時に電位ムラによる濃度差が均質化されると考えられる。
正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値計算法は、化学構造を基にした分子軌道計算などで算出することができる。計算に用いるアプリケーションとしては、ガウシアン社製ガウシアン16、又はウェーブファンクション社製スパルタン16などの計算化学ソフトウエアを挙げることができる。
計算する化合物の構造を入力し、半経験的分子軌道法などを用いて構造最適化を行い、密度汎関数法を用いてエネルギー計算を行うことで数値を決定することができる。
上記CTM1HOMOと上記CTM2HOMOとは、下記関係式(II)’で表される関係を満たすことがより好ましい。
0.15(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.25(eV) ・・・(II)’
上記CTM1HOMOと上記CTM2HOMOとの差が0.15(eV)以上であれば、本発明の効果をより高く得ることができる。また、上記CTM1HOMOと上記CTM2HOMOとの差が0.25(eV)以下であれば、表面層の正孔輸送性を高く維持することができ、電子写真感光体の電位変動をより効果的に抑制することができる。
上記W1と上記W2とは、下記関係式(I)’で表される関係を満たすことが好ましく、下記関係式(I)’’で表される関係を満たすことがより好ましい。
0.1≦W2/(W1+W2)×100≦2.0 ・・・(I)’
0.2≦W2/(W1+W2)×100≦1.0 ・・・(I)’’
W2/(W1+W2)×100が0.2以上であれば、本発明の効果をより高く得ることができる。また、W2/(W1+W2)×100が1.0以下であれば、表面層の電荷輸送性を高く維持することができ、電子写真感光体を低温低湿環境下で繰り返し使用したときの電位変動を効果的に抑制することができる。
次に、本発明に係る電子写真感光体の全体的な構成について説明する。
<電子写真感光体>
本発明に係る電子写真感光体は、支持体上に、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び第二の正孔輸送層をこの順に有する。必要に応じて、電荷発生層と支持体との間に導電層や下引き層を設けてもよい。なお、本発明においては、電荷発生層と第一の正孔輸送層と第二の正孔輸送層とを併せて感光層と呼ぶ。
<支持体>
本発明で用いられる支持体としては、導電性を有する材料からなる、導電性支持体であることが好ましい。支持体の材質としては、例えば、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、スズ、アンチモン、インジウム、クロム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属又は合金が挙げられる。また、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム-酸化スズ合金などを真空蒸着によって形成した被膜を有する金属製支持体や樹脂製支持体を用いることもできる。また、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン粒子、銀粒子などの導電性粒子をプラスチックや紙に含浸してなる支持体や、導電性樹脂を含有する支持体を用いることもできる。
支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状、又は板状などが挙げられ、中でも円筒状であることが好ましい。
支持体の表面は、レーザー光の散乱による干渉縞の抑制、支持体表面の欠陥の改良、支持体の導電性の改良などの観点から、切削処理、粗面化処理、アルマイト処理などの処理を施してもよい。
<導電層>
支持体と、後述の下引き層又は電荷発生層との間には、レーザーなどの散乱による干渉縞の抑制、抵抗制御あるいは支持体の傷の被覆を目的として、導電層を設けてもよい。
導電層は、カーボンブラック、導電性顔料、電気抵抗調節顔料などを結着樹脂とともに分散処理することによって得られる導電層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。導電層用塗布液には、加熱、紫外線照射、放射線照射などにより硬化重合する化合物を添加してもよい。導電性顔料や電気抵抗調節顔料を分散させてなる導電層は、その表面が粗面化される傾向にある。
導電層の膜厚は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.5μm以上40μm以下であることがより好ましく、さらには1μm以上30μm以下であることがより好ましい。
導電層に用いられる結着樹脂としては、以下のものが挙げられる。スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンなどのビニル化合物の重合体及び共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂、及びイソシアネート樹脂など。
導電性顔料及び電気抵抗調節顔料としては、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、銀、ステンレスなどの金属(合金)の粒子や、これらをプラスチックの粒子の表面に蒸着したものが挙げられる。また、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズなどの金属酸化物の粒子でもよい。これらは、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。
<下引き層>
支持体又は導電層と電荷発生層との間には、電荷発生層の接着性の改良、支持体からの正孔注入性の改良、電荷発生層の電気的破壊に対する保護などを目的として、下引き層(中間層)を設けてもよい。
下引き層は、結着樹脂を溶剤に溶解させることによって得られる下引き層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。
下引き層に用いられる結着樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリビニルアルコール樹脂、ポリ-N-ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド樹脂、エチルセルロース、エチレン-アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド樹脂、N-メトキシメチル化6ナイロン樹脂、共重合ナイロン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、及びポリエステル樹脂など。
下引き層には、さらに、金属酸化物粒子を含有させてもよい。金属酸化物粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムを含有する粒子が挙げられる。また、金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子の表面がシランカップリング剤などの表面処理剤で処理されている金属酸化物粒子であってもよい。
下引き層の膜厚は、0.05μm以上30μm以下であることが好ましく、1μm以上25μm以下であることがより好ましい。下引き層には、さらに、有機樹脂微粒子及びレベリング剤を含有させてもよい。
<電荷発生層>
次に電荷発生層について説明する。電荷発生層は、電荷発生物質を結着樹脂及び溶剤とともに分散処理することによって得られた電荷発生層用塗布液を塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を乾燥させることによって形成することができる。また、電荷発生層は、電荷発生物質の蒸着膜としてもよい。
電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては、以下のものが挙げられる。アゾ顔料、フタロシアニン顔料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、スクワリリウム色素、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、トリフェニルメタン色素、キナクリドン顔料、アズレニウム塩顔料、シアニン染料、アントアントロン顔料、ピラントロン顔料、キサンテン色素、キノンイミン色素、スチリル色素など。これら電荷発生物質は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。これら電荷発生物質の中でも、優れた感度を得ることができるという観点から、フタロシアニン顔料やアゾ顔料が好ましく、特にフタロシアニン顔料が好ましい。
フタロシアニン顔料の中でも、特にオキシチタニウムフタロシアニンあるいはクロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニンが優れた電荷発生効率を示す。さらに、ヒドロキシガリウムフタロシアニンの中でも、より優れた感度を得ることができるという観点から、以下のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶がより好ましい。
CuKα特性X線回折におけるブラッグ角2θが7.4°±0.3°及び28.2°±0.3°にピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶。
電荷発生層に用いられる結着樹脂としては、例えば、以下のものが挙げられる。スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンなどのビニル化合物の重合体や、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂など。
電荷発生物質と、結着樹脂との質量比は、1:0.3~1:4(電荷発生物質:結着樹脂)の範囲であることが好ましい。
電荷発生層の膜厚は、0.05μm以上1μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。
<第一の正孔輸送層>
次に、第一の正孔輸送層について説明する。第一の正孔輸送層は、正孔輸送物質と結着樹脂とを溶剤に混合した正孔輸送層用塗布液の塗膜を形成し、この塗膜を乾燥させることによって形成することができる。以下に、正孔輸送層に用いられる正孔輸送物質及び結着樹脂について説明する。
正孔輸送物質としては、以下のものが挙げられる。カルバゾール化合物、ヒドラゾン化合物、N,N-ジアルキルアニリン化合物、ジフェニルアミン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物、スチルベン化合物など。
結着樹脂としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。また、硬化型フェノール樹脂、硬化型ウレタン樹脂、硬化型メラミン樹脂、硬化型エポキシ樹脂、硬化型アクリル樹脂、硬化型メタクリル樹脂などの硬化性樹脂を用いることもできる。
第一の正孔輸送層用塗布液に用いられる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、脂肪族ハロゲン化炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
第一の正孔輸送層の膜厚は、1μm以上100μm以下であることが好ましく、3μm以上50μm以下であることがより好ましく、5μm以上40μm以下であることがさらに好ましい。
<第二の正孔輸送層>
先に述べた通り、第二の正孔輸送層は、該第二の正孔輸送層を形成するための組成物(第二の正孔輸送層用塗布液)に含有される式(1)で表される正孔輸送性化合物と、式(2)で表される正孔輸送性化合物とを共重合させた硬化膜である。また、式(1)で表される正孔輸送性化合物及び式(2)で表される正孔輸送性化合物について、上記関係式(I)及び上記関係式(II)が成り立つ。
第二の正孔輸送層用塗布液中に、式(1)で表される正孔輸送性化合物及び式(2)で表される正孔輸送性化合物の少なくともいずれかが2種類以上含有されている場合、関係式(II)及び(II)’の計算は次の通りに行う。すなわち、それぞれの正孔輸送性化合物についての単独でのCTM1HOMO又はCTM2HOMOの値について、質量比を加味して加重平均を行う。そして、複数種の式(1)で表される正孔輸送性化合物から得られた加重平均値を関係式(II)及び(II)’に適用するCTM1HOMOとする。また、複数種の式(2)で表される正孔輸送性化合物から得られた加重平均値を関係式(II)及び(II)’に適用するCTM2HOMOとする。
式(1)で表される化合物について説明する。
式(1)中のR11及びR12としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などが挙げられる。
式(1)中のR15及びR16における炭素数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基などが挙げられる。また、式(1)中のR16における炭素数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基が挙げられる。
式(1)中のnは1であることが好ましい。
式(1)で表される正孔輸送性化合物の化合物例として例示化合物(1-1)~(1-42)を以下に示す。ただし、式(1)で表される正孔輸送性化合物は、以下の例に限られるものではない。
Figure 2024070042000005
Figure 2024070042000006
Figure 2024070042000007
Figure 2024070042000008
Figure 2024070042000009
Figure 2024070042000010
Figure 2024070042000011
Figure 2024070042000012
次に、式(2)の化合物について説明する。
式(2)中のR21及びR22としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などが挙げられる。式(2)中のR25、R26、R27、及びR28における炭素数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基などが挙げられる。また、式(2)中のR25及びR28における炭素数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基が挙げられる。
式(2)で表される正孔輸送性化合物の化合物例として例示化合物(2-1)~(2-24)を以下に示す。ただし、式(2)で表される正孔輸送性化合物は、以下の例に限られるものではない。
Figure 2024070042000013
Figure 2024070042000014
Figure 2024070042000015
Figure 2024070042000016
本発明に用いられる正孔輸送性化合物の代表的な合成例を以下に示す。
<合成例1>
式(2)で表される正孔輸送性化合物の例示化合物(2-6)の合成例を示す。
Figure 2024070042000017
反応式(1)で示すように、アミン化合物のアセチル保護をおこなった。
反応容器に、アミン化合物198部とトルエン282部加え、アミン化合物が溶解するまで攪拌した。続いて反応容器に無水酢酸214部を2時間かけて添加した。滴下終了後、トルエンを濃縮し、得られた固体をメタノールで洗浄することで粗生成物を得た。収量は257部、収率は91.1%であった。
Figure 2024070042000018
続いて、反応式(2)で示すように、ヨード体とアミン化合物とを用いて、ジアリールアミン体の合成を行った。反応容器に、ヨード体の206部と、反応式(2)中のアミン体100部、o-ジクロロベンゼン100部を混合し、炭酸カリウム147部、銅粉22.5部を加えて、内温約210℃にして反応を行った。約24時間撹拌を行い反応した。反応後、濾過、トルエン洗浄、濃縮を行い粗生成物を得た。
Figure 2024070042000019
反応式(3)で示すように、得られた中間体の加水分解を行い、酢酸エステル構造をヒドロキシ基に変換した。2-メトキシエタノール244部、ナトリウムメトキシド153部を混合し、内温80℃に加熱、撹拌して、3時間反応して加水分解を行った。反応後、反応混合物から酢酸エチルで抽出後、有機層を水洗、食塩水洗浄、脱水、濃縮を行った。シリカゲルクロマトグラフィーで精製してジヒドロキシ中間体を得た。収量は83.8部、収率(2段階)は58.2%であった。
Figure 2024070042000020
続いて、反応式(4)で示すように、ヨード体とアミン化合物とを用いて、トリアリールアミン体の合成を行った。反応容器に、ヨード体の150部と、反応式(4)中のアミン体80.0部、o-ジクロロベンゼン80.0部を混合し、炭酸カリウム81.6部、銅粉12.5部を加えて、内温約210℃にして反応を行った。約24時間撹拌を行い反応した。反応後、濾過、トルエン洗浄、濃縮を行い粗生成物を得た。
Figure 2024070042000021
反応式(5)に示すように、得られた中間体の加水分解を行い酢酸エステル構造をヒドロキシ基に変換した。テトラヒドラフラン100部、メタノール100部、24%水酸化ナトリウム水溶液73部を混合し、内温60℃に加熱、撹拌して、1時間反応して加水分解を行った。反応後、反応混合物から酢酸エチルで抽出後、有機層を水洗、食塩水洗浄、脱水、濃縮を行った。シリカゲルクロマトグラフィーで精製してジヒドロキシ中間体を得た。収量は84.7部、収率(2段階)は63.8%であった。
Figure 2024070042000022
上記反応により得られたジヒドロキシ中間体の30部、トルエン202部、4-メトキシフェノール0.1部を混合し、アクリル酸7.7部を反応容器に投入した。p-トルエンスルホン酸一水和物0.8部を添加して112℃還流条件で6時間加熱し、反応式(6)に示すようにアクリル化反応を行った。
反応後、冷却し10%水酸化ナトリウム水溶液を投入して中和し、酢酸エチルで抽出を行った。水洗浄、脱水、濃縮を行い粗生成物を得た。
続いて、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を得た。収量は27.9部、収率は80.2%であった。
得られた化合物の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)測定結果は、溶出時間14.5分(メタノール/水=90/10展開溶媒、吸収波長300nmで検出)であった。また、液体クロマトグラフィー-マススペクトロメトリー(LC-MS)の結果はm/zが783.4(イオン化法:APCI [M+1] 1H付加体)であった。
さらに、得られた正孔輸送性化合物を含有させる溶媒種及び溶媒量を調整することで例示化合物(2-6)のワニスを得た。
以上で述べた例と同様にして、式(2)で示される他の正孔輸送性化合物を合成することができる。
第二の正孔輸送層は、以下の工程を有する方法により形成することができる。1つは、式(1)で表される正孔輸送性化合物と、式(2)で表される正孔輸送性化合物と、を含有する第二の正孔輸送層用塗布液の塗膜を形成する工程である。また、もう1つは、上記塗膜に含有される式(1)で表される正孔輸送性化合物と式(2)で表される正孔輸送性化合物とを共重合させて第二の正孔輸送層を形成する工程である。
式(1)で表される正孔輸送性化合物及び式(2)で表される正孔輸送性化合物が有する連鎖重合性官能基を重合反応させる手段としては、以下のものを用いることができる。すなわち、紫外線、電子線、熱などのエネルギーを付与する手段、あるいは、重合開始剤などの補助剤、酸、アルカリ、錯体などの化合物を共存させる手段を用いることができる。これらの中でも、放射線によりエネルギーを付与する手段を用いることが好ましく、放射線の中では電子線が特に好ましい。
電子線を用いて重合させると3次元網目構造が得られ、耐摩耗性が向上するため好ましい。また、短時間でかつ効率的な重合反応となるため、生産性も高くなる。電子線を照射する場合、加速器としては、例えば、スキャニング型、エレクトロカーテン型、ブロードビーム型、パルス型、ラミナー型などが挙げられる。
電子線を用いる場合、電子線の加速電圧は、重合効率を損なわずに電子線による材料特性劣化を抑制できるという観点から、150kV以下であることが好ましい。また、第二の正孔輸送層を形成するための組成物(第二の正孔輸送層用塗布液)の塗膜の表面での電子線吸収線量は、1kGy以上50kGy以下であることが好ましく、5kGy以上10kGy以下であることがより好ましい。
また、電子線を用いて式(1)で表される正孔輸送性化合物及び式(2)で表される正孔輸送性化合物を重合させる場合、酸素による重合阻害作用を抑制する目的で、不活性ガス雰囲気で電子線を照射した後、不活性ガス雰囲気で加熱することが好ましい。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが挙げられる。
第二の正孔輸送層用塗布液に用いられる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、脂肪族ハロゲン化炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などを用いることができる。
第二の正孔輸送層の膜厚は、0.1μm以上15μm以下であることが好ましい。
本発明に係る電子写真感光体の各層には、各種添加剤を添加することが可能である。添加剤としては、具体的には有機顔料、有機染料、塗膜表面調整剤、電子輸送剤、オイル、ワックス、酸化防止剤、光吸収剤、重合開始剤、ラジカル失活剤、有機樹脂微粒子、無機粒子などが挙げられる。
電子写真感光体の各層の表面には、研磨シート、形状転写型部材、ガラスビーズ、ジルコニアビーズなど用いて表面加工を施してもよい。また、塗布液の構成材料を使って表面に凹凸を形成させてもよい。
上記各層の塗布液を塗布する際には、例えば、浸漬塗布法、スプレー塗布法、円形量規制型(リング)塗布法、スピン塗布法、ローラ塗布法、マイヤーバー塗布法、ブレード塗布法のような公知の如何なる塗布方法も用いることができる
次に、本発明に係る電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成プロセスについて説明する。
<プロセスカートリッジ及び画像形成プロセス>
本発明に係るプロセスカートリッジは、上記で説明した本発明に係る電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段からなる群から選択される少なくとも1つの手段と、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在である。以下で説明する図1に記載の構成例では、電子写真感光体1と、帯電手段2、現像手段4、及びクリーニング手段8とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ9としている。
図1に本発明に係るプロセスカートリッジの構成の一例を示す。図1において、円筒状の電子写真感光体1は、矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。回転駆動される電子写真感光体1の周面は、帯電手段2により、正又は負の所定電位に均一に帯電される。次いで、帯電された電子写真感光体1の周面は、スリット露光やレーザービーム走査露光などの露光手段(不図示)から出力される露光光(画像露光光)3を受ける。こうして電子写真感光体1の周面に、目的の画像に対応した静電潜像が順次形成されていく。帯電手段(帯電ローラなど)2に印加する電圧は、直流成分に交流成分を重畳した電圧、又は直流成分のみの電圧のどちらを用いてもよい。
電子写真感光体1の周面に形成された静電潜像は、現像手段4の現像剤に含まれるトナーにより現像されてトナー像となる。次いで、電子写真感光体1の周面に形成担持されているトナー像が、転写手段(転写ローラなど)5からの転写バイアスによって、転写材(紙や中間転写体など)6に順次転写されていく。転写材6は電子写真感光体1の回転と同期して給送される。
トナー像転写後の電子写真感光体1の表面は、前露光手段(不図示)からの前露光光7により除電処理された後、クリーニング手段8によって転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、電子写真感光体1は、画像形成に繰り返し使用される。なお、前露光手段はクリーニング工程の先でも後でもよい。本発明に係るプロセスカートリッジにおいては、前露光手段は必要ではない。
次に、本発明に係る電子写真感光体を備えた電子写真装置について説明する。
本発明に係る電子写真装置は、電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段、及び転写手段を有する。
図2に本発明に係る電子写真装置の構成の一例を示す。
イエロー色用のプロセスカートリッジ17、マゼンタ色用のプロセスカートリッジ18、シアン色用のプロセスカートリッジ19、ブラック色用のプロセスカートリッジ20が、中間転写体10に沿って並置されている。図2に示すとおり、電子写真感光体の径や構成材料、現像剤、帯電方式、及びその他の手段は、各色で必ずしも統一する必要はない。例えば、図2に示す電子写真装置では、電子写真感光体の径がカラー色(イエロー、マゼンタ、シアン)よりもブラック色の方が大きい。また、カラー色の帯電方式が直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加する方式を採用しているのに対して、ブラック色ではコロナ放電を用いる方式を採用している。
画像形成動作が始まると、上述の画像形成プロセスに従って、中間転写体10に各色のトナー像が順次重ねられていく。並行して、転写紙11が給紙トレイ13から送り出され、給紙経路12に沿って搬送され、中間転写体の回転動作とタイミングを合わせて、二次転写手段14へと給送される。二次転写手段14からの転写バイアスによって、中間転写体10上のトナー像が転写紙11に転写される。転写紙11上に転写されたトナー像は、給紙経路12に沿って搬送され、定着手段15によって転写紙上に定着され、排紙部16から排紙される。
本発明に係る電子写真装置としては、複写機やレーザービームプリンターなどが挙げられる。
以下、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は「質量部」を意味する。また、電子写真感光体を以下単に「感光体」ともいう。
<電子写真感光体の作製>
〔実施例1〕
外径30.0mm、長さ357.5mm、肉厚0.7mmの円筒状アルミニウムシリンダーを支持体(導電性支持体)とした。
次に、酸化亜鉛粒子(比表面積:19m/g、粉体抵抗率:4.7×10Ω・cm)10部をトルエン50部と撹拌混合し、これにシランカップリング剤0.08部を添加し、6時間攪拌した。その後、トルエンを減圧留去して、130℃で6時間加熱乾燥し、表面処理された酸化亜鉛粒子を得た。シランカップリング剤として、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン(商品名:KBM602、信越化学工業(株)製)を用いた。
次に、ポリビニルブチラール樹脂(重量平均分子量:40000、商品名:BM-1、積水化学工業(株)製)15部及びブロック化イソシアネート(商品名:デュラネートTPA-B80E、旭化成ケミカルズ(株)製)15部を用意した。
これらをメチルエチルケトン73.5部と1-ブタノール73.5部との混合溶液に溶解させた。この溶液に前記表面処理された酸化亜鉛粒子80.8部、及び2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン(和光純薬工業(株)製)0.8部を加え、これを直径0.8mmのガラスビーズを用いたサンドミル装置で23±3℃雰囲気下で3時間分散した。
一方で、以下の材料を用意した。
・シリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レダウコーニング(株)製):0.01部
・架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(商品名:TECHPOLYMER SSX-102、積水化成品工業(株)製、平均一次粒径2.5μm)5.6部
分散後の溶液に、上記の材料を加えて攪拌し、下引き層用塗布液を調製した。
この下引き層用塗布液を上記支持体上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を40分間160℃で乾燥させて、膜厚が18μmの下引き層を形成した。
次に、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角2θ±0.2の7.4°及び28.2°にピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶(電荷発生物質)を2部用意した。さらに、下記式(A)で表されるカリックスアレーン化合物0.02部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX-1、積水化学工業(株)製)1部、及び、シクロヘキサノン60部を用意した。これらを、直径1mmガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、4時間分散処理した。その後、酢酸エチル70部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を15分間90℃で乾燥させることによって、膜厚0.18μmの電荷発生層を形成した。
Figure 2024070042000023
次に、以下のように材料を用意した。
・下記式(B)で表される化合物:6部
・下記式(C)で表される化合物:3部
・下記式(D)で表される化合物:1部
・ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製):10部
これらを、o-キシレン35部、ジメトキシメタン35部、及び安息香酸メチル30部の混合溶剤に溶解させることによって、第一の正孔輸送層用塗布液を調製した。この第一の正孔輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を110℃で50分間乾燥させることによって、膜厚18μmの第一の正孔輸送層を形成した。
Figure 2024070042000024
次に、下記式(F1)で表される繰り返し構造単位及び下記式(F2)で表される繰り返し構造単位を有するフッ素原子含有アクリル樹脂(重量平均分子量:83,000、共重合比(F1)/(F2)=1/1(モル比))1.5部を用意した。
Figure 2024070042000025
上記フッ素原子含有アクリル樹脂を、1-プロパノール45部及びゼオローラ(登録商標)H(日本ゼオン(株)製)45部の混合溶媒に溶解した。その後、フッ化エチレン樹脂粉体(商品名:ルブロンL-2、ダイキン工業(株)製)30部を添加し、高圧分散機(商品名:マイクロフルイダイザーM-110EH、米Microfluidics(株)製)で分散して、フッ化エチレン樹脂分散液を得た。
次に、以下の材料を用意した。
例示化合物No.1-3:9.90部
例示化合物No.2-6:0.10部
上記フッ化エチレン樹脂分散液:16.60部
1-プロパノール:7.20部
ゼオローラH(環状HFC c-C):7.20部
これらを混合後、撹拌して均一に分散させて第二の正孔輸送層用塗布液を調製した。
この第二の正孔輸送層用塗布液を上記電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を10分間50℃で乾燥させ、以下の条件で電子線照射と加熱とによる重合硬化処理を行った。
酸素濃度50ppm以下の雰囲気にて、アルミニウムシリンダーを300rpmの速度で回転させながら、電子線照射装置を用いて、照射距離30mm、加速電圧70kV、ビーム電流8mA、照射時間3.0秒の条件で電子線照射した。電子線照射後、酸素濃度50ppm以下の状態を維持して、第二の正孔輸送層塗膜の表面を24秒間かけて135℃に到達させた。
次に、上記アルミニウムシリンダーを大気雰囲気に取り出し、さらに12分間100℃で加熱することによって、膜厚5μmの第二の正孔輸送層を形成した。
第二の正孔輸送層に用いた正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値の計算は次のようにして行った。
計算化学アプリケーションとして、ウェーブファンクション社製スパルタン16を用いた。化学構造を入力しコンフォメーションを調整した後、半経験的分子軌道法(PM3)を用いて構造最適化を行った。次に、各分子構造の密度汎関数法計算をして、エネルギー値の計算を行った。基底関数としてB3LYP 6-31G*を用いた。
表1に、第二の正孔輸送層の形成に用いた式(1)で表される正孔輸送性化合物及び式(2)で表される正孔輸送性化合物の種類及び量を示す。さらに、W2/(W1+W2)×100で求められる値、並びに関係式(II)及び(II)’に係るCTM1HOMO、CTM2HOMO、及びこれらの差についても表1に示す。
次に、圧接形状転写加工装置に型部材(モールド)を設置し、作製した凹部形成前の電子写真感光体に対して表面加工を行った。
図3は、電子写真感光体の表面を圧接形状転写加工する装置の例を示す概略図である。
図3に示すように、該装置は、モールド型22、加圧部材23、及び支持部材24を有する。
図4は、実施例及び比較例で用いたモールドを示す図である。
図3に示す圧接形状転写加工装置に、図4に示すモールドを設置し、作製した凹部形成前の電子写真感光体21に対して表面加工を行った。
図4(a)はモールドの概略を示す上面図である。図4(b)はモールドの凸部の電子写真感光体21の軸方向の概略断面図(図4(a)のS-S’断面における断面図)である。図4(c)はモールドの凸部の電子写真感光体21の周方向の断面図(図4(a)のT-T’断面の断面図)である。
図4に示されるモールドは、最大幅X:50μm、最大長さY:75μm、面積率56%、高さH:4μmの凸部を有する。
最大幅Xとは、モールド上の凸部を上から見たときの電子写真感光体21の軸方向の最大幅である。
最大長さYとは、モールド上の凸部を上から見たときの電子写真感光体21の周方向の最大長さである。
面積率とは、モールドを上から見たときに表面全体に占める凸部の面積の比率である。
加工時には、電子写真感光体21の表面の温度が120℃になるように電子写真感光体21及びモールドの温度を制御した。そして、7.0MPaの圧力で電子写真感光体21をモールドに押し付けながら、電子写真感光体21を周方向に回転させて、電子写真感光体21の表面層(周面)の全面に凹部を形成した。このようにして、電子写真感光体21を製造した。
得られた電子写真感光体21の表面を、レーザー顕微鏡(商品名:X-100、(株)キーエンス製)で50倍レンズにより拡大観察し、電子写真感光体21の表面に設けられた凹部の観察を行った。観察時には、電子写真感光体21の長手方向に傾きが無いように、また、周方向については、電子写真感光体21の円弧の頂点にピントが合うように、調整を行った。拡大観察を行った画像を画像連結アプリケーションによって連結して一辺500μmの正方形領域を得た。そして、得られた結果については、付属の画像解析ソフトにより、画像処理高さデータを選択し、フィルタタイプメディアンでフィルタ処理を行った。
前記観察の結果、凹部の深さは2μm、開口部の軸方向の幅は50μm、開口部の周方向の長さは75μm、面積は140000μmであった。なお、面積とは、電子写真感光体21の表面を上から見たときの凹部の面積であり、凹部の開口部の総面積を意味する。
以上のようにして実施例1に係る感光体を作製した。
〔実施例2~6、比較例2〕
実施例1と同じ正孔輸送性化合物を用い、使用量を表1に示すように変更して第二の正孔輸送層を形成した。それ以外は実施例1と同様にして感光体を作製した。
〔実施例7~12〕
実施例1において、第二の正孔輸送層を形成に用いる正孔輸送性化合物の種類を表1に示すように変更した。それ以外は実施例1と同様にして感光体を作製した。
〔比較例1〕
実施例1において、第二の正孔輸送層を形成に用いる正孔輸送性化合物として表1に示す式(1)で表される例示化合物を用い、式(2)で表される正孔輸送性化合物を用いなかった。それ以外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
Figure 2024070042000026
<ゴースト現象抑制効果の評価>
実施例1~12及び比較例1、2に係る各感光体を使用して、ゴースト現象の抑制効果を次のようにして評価した。
電子写真装置には、キヤノン(株)製の複写機、商品名iR-ADVC5560の改造機を使用した。改造点は、画像出力時の除電光を発光させないように設定したことである。ブラック色用のプロセスカートリッジに、電子写真感光体を装着し、そのプロセスカートリッジをブラックのプロセスカートリッジのステーションに装着して画像を出力した。
評価は温度23℃、相対湿度50%環境下で行った。まず、A4サイズの普通紙で、5,000枚のフルカラー画像(各色印字率1%の文字画像)の出力を行った。その後、ベタ白画像1枚、ゴースト現象評価用画像5枚、ベタ黒画像1枚、ゴースト現象評価用画像5枚の順に連続して画像出力を行った。
ゴースト現象評価用画像は、図5に示すように、画像の先頭部に、「白画像51」中に四角の「ベタ画像52」を出力した後、図6に示す「1ドット桂馬パターンのハーフトーン画像53」を作成したものである。なお、図5中、「ゴースト部54」は、「ベタ画像52」に起因するゴースト現象が出現し得る部分である。
ゴースト現象の評価は、1ドット桂馬パターンのハーフトーン画像の画像濃度と、ゴースト部の画像濃度との濃度差を測定することで行った。分光濃度計(商品名:X-Rite504/508、X-Rite社製)を用いて、1枚のゴースト現象評価用画像中で濃度差を10点測定した。この操作をゴースト現象評価用画像10枚すべてで行い、合計100点の平均値を算出し、マクベス濃度差を評価した。
結果を表2に示す。
<低温低湿環境下における繰り返し使用時の電位変動評価>
実施例1~12、比較例1、2に係る感光体を使用して、以下の条件で低温低湿環境下における感光体の繰り返し使用時の電位変動を評価した。
電子写真装置には、キヤノン(株)製の複写機、商品名iR-ADVC5560の改造機を使用した。改造点は、帯電ローラから感光体に帯電する電位、及び、像露光レーザーパワーの調節ができるようにしたことである。電子写真装置及び電子写真感光体を低温低湿環境として温度15℃相対湿度10%の環境に48時間以上静置した後に、電子写真感光体を電子写真装置のシアン色のカートリッジに装着した。
電子写真感光体の表面電位は、評価装置から、現像用カートリッジを抜き取り、その位置に電位測定装置を挿入し、測定を行った。電位測定装置は、現像用カートリッジの現像位置に電位測定プローブを配置する構成である。電子写真感光体に対する電位測定プローブの位置は、円筒状電子写真感光体の軸方向の中央であり、電子写真感光体の表面からのギャップを3mmとした。
帯電ローラの交流成分を1500Vpp、1500Hzとし、初期暗部電位(VDa)が-700Vになるように調整し、レーザー露光照射による像露光で耐久前の初期明部電位(VLa)が、-200Vになるように調整し、設定値を記録した。これらの操作を評価する各電子写真感光体において同様に行った。
画像濃度1%になる帯画像を印刷し、連続で1000枚の通紙を行った。耐久終了後、速やかに上記電位測定装置を用いて1000枚通紙後の明部電位(VLb)の測定を行った。
そして、上記通紙前の初期明部電位(VLa)と通紙後の明部電位(VLb)との間の変動量を確認し、これを、明部電位変動ΔVL(ab)とした。
結果を表2に示す。
Figure 2024070042000027
本発明の実施形態に係る開示は、以下の構成及び方法を含む。
(構成1)
支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体であって、
該第二の正孔輸送層が、該第二の正孔輸送層を形成するための組成物に含有される
下記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
下記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
を共重合させた硬化膜であり、
該組成物中の該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、
該組成物中の該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
ことを特徴とする電子写真感光体。
Figure 2024070042000028
(式(1)中、
11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
nは、0又は1であり、
15は、炭素数1以上4以下のアルキル基又はフェニル基を示し、
11は、0以上5以下の整数を示し、x11が2以上であるとき、複数のR15は、互いに同じであっても異なっていてもよく、
16は、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基を示し、
12は、0以上4以下の整数を示し、x12が2以上であるとき、複数のR16は、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2024070042000029
(式(2)中、
21及びR22は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
25及びR28は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、又はフェニル基を示し、
21及びx24は、それぞれ独立に、0以上5以下の整数を示し、x21及びx24がそれぞれ2以上であるとき、複数のR25同士及び複数のR28同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、
26及びR27は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、
22及びx23は、それぞれ独立に、0以上4以下の整数を示し、x22及びx23がそれぞれ2以上であるとき、複数のR26同士及び複数のR27同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
(構成2)
前記CTM1HOMOと前記CTM2HOMOとが、下記関係式(II)’で表される関係を満たす、構成1に記載の電子写真感光体。
0.15(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.25(eV) ・・・(II)’
(構成3)
前記W1と前記W2とが、下記関係式(I)’で表される関係を満たす、構成1又は2に記載の電子写真感光体。
0.1≦W2/(W1+W2)×100≦2.0 ・・・(I)’
(構成4)
前記W1と前記W2とが、下記関係式(I)’’で表される関係を満たす、構成3に記載の電子写真感光体。
0.2≦W2/(W1+W2)×100≦1.0 ・・・(I)’’
(構成5)
前記式(1)中のnが1である、構成1~4のいずれかに記載の電子写真感光体。
(構成6)
構成1~5のいずれかに記載の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段、及び転写手段を有する、ことを特徴とする電子写真装置。
(構成7)
構成1~5のいずれかに記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段と、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在である、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
(方法1)
支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体の製造方法であって、
下記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
下記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
を含有する正孔輸送層用塗布液の塗膜を形成する工程と、
該塗膜に含有される該式(1)で表される正孔輸送性化合物と該式(2)で表される正孔輸送性化合物とを共重合させて該第二の正孔輸送層を形成する工程と、
を有し、
該正孔輸送層用塗布液中の、該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
ことを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
Figure 2024070042000030
(式(1)中、
11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
nは、0又は1であり、
15は、炭素数1以上4以下のアルキル基又はフェニル基を示し、
11は、0以上5以下の整数を示し、x11が2以上であるとき、複数のR15は、互いに同じであっても異なっていてもよく、
16は、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基を示し、
12は、0以上4以下の整数を示し、x12が2以上であるとき、複数のR16は、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
Figure 2024070042000031
(式(2)中、
21及びR22は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
25及びR28は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、又はフェニル基を示し、
21及びx24は、それぞれ独立に、0以上5以下の整数を示し、x21及びx24がそれぞれ2以上であるとき、複数のR25同士及び複数のR28同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、
26及びR27は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、
22及びx23は、それぞれ独立に、0以上4以下の整数を示し、x22及びx23がそれぞれ2以上であるとき、複数のR26同士及び複数のR27同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
1‥‥電子写真感光体
2‥‥帯電手段
3‥‥露光光
4‥‥現像手段
5‥‥転写手段
6‥‥転写材
7‥‥前露光光
8‥‥クリーニング手段
9‥‥プロセスカートリッジ
10‥‥中間転写体
11‥‥転写紙
12‥‥給紙経路
13‥‥給紙トレイ
14‥‥二次転写手段
15‥‥定着手段
16‥‥排紙部
17‥‥イエロー色用のプロセスカートリッジ
18‥‥マゼンタ色用のプロセスカートリッジ
19‥‥シアン色用のプロセスカートリッジ
20‥‥ブラック色用のプロセスカートリッジ

Claims (8)

  1. 支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体であって、
    該第二の正孔輸送層が、該第二の正孔輸送層を形成するための組成物に含有される
    下記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
    下記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
    を共重合させた硬化膜であり、
    該組成物中の該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、
    該組成物中の該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
    該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
    0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
    該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
    該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
    該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
    0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
    ことを特徴とする電子写真感光体。
    Figure 2024070042000032
    (式(1)中、
    11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
    13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
    nは、0又は1であり、
    15は、炭素数1以上4以下のアルキル基又はフェニル基を示し、
    11は、0以上5以下の整数を示し、x11が2以上であるとき、複数のR15は、互いに同じであっても異なっていてもよく、
    16は、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基を示し、
    12は、0以上4以下の整数を示し、x12が2以上であるとき、複数のR16は、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
    Figure 2024070042000033
    (式(2)中、
    21及びR22は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
    23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
    25及びR28は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、又はフェニル基を示し、
    21及びx24は、それぞれ独立に、0以上5以下の整数を示し、x21及びx24がそれぞれ2以上であるとき、複数のR25同士及び複数のR28同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、
    26及びR27は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、
    22及びx23は、それぞれ独立に、0以上4以下の整数を示し、x22及びx23がそれぞれ2以上であるとき、複数のR26同士及び複数のR27同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
  2. 前記CTM1HOMOと前記CTM2HOMOとが、下記関係式(II)’で表される関係を満たす、請求項1に記載の電子写真感光体。
    0.15(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.25(eV) ・・・(II)’
  3. 前記W1と前記W2とが、下記関係式(I)’で表される関係を満たす、請求項1に記載の電子写真感光体。
    0.1≦W2/(W1+W2)×100≦2.0 ・・・(I)’
  4. 前記W1と前記W2とが、下記関係式(I)’’で表される関係を満たす、請求項3に記載の電子写真感光体。
    0.2≦W2/(W1+W2)×100≦1.0 ・・・(I)’’
  5. 前記式(1)中のnが1である、請求項1に記載の電子写真感光体。
  6. 請求項1~5のいずれか1項に記載の電子写真感光体、並びに、帯電手段、露光手段、現像手段、及び転写手段を有する、ことを特徴とする電子写真装置。
  7. 請求項1~5のいずれか1項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段と、を一体に支持し、電子写真装置の本体に着脱自在である、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 支持体、電荷発生層、第一の正孔輸送層、及び表面層としての第二の正孔輸送層をこの順に有する電子写真感光体の製造方法であって、
    下記式(1)で表される正孔輸送性化合物と、
    下記式(2)で表される正孔輸送性化合物と、
    を含有する正孔輸送層用塗布液の塗膜を形成する工程と、
    該塗膜に含有される該式(1)で表される正孔輸送性化合物と該式(2)で表される正孔輸送性化合物とを共重合させて該第二の正孔輸送層を形成する工程と、
    を有し、
    該正孔輸送層用塗布液中の、該式(1)で表される正孔輸送性化合物の質量をW1とし、該式(2)で表される正孔輸送性化合物の質量をW2としたとき、
    該W1と該W2とが、下記関係式(I)で表される関係を満たし、
    0.05≦W2/(W1+W2)×100≦5.0 ・・・(I)
    該式(1)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(1)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM1HOMOとし、
    該式(2)で表される正孔輸送性化合物の構造最適化後の密度汎関数法B3LYP/6-31G*によるエネルギー計算の結果得られる該式(2)で表される正孔輸送性化合物の最高被占軌道のエネルギー値をCTM2HOMOとしたとき、
    該CTM1HOMOと該CTM2HOMOとが、下記関係式(II)で表される関係を満たす、
    0.05(eV)≦|CTM2HOMO-CTM1HOMO|≦0.30(eV) ・・・(II)
    ことを特徴とする電子写真感光体の製造方法。
    Figure 2024070042000034
    (式(1)中、
    11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
    13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
    nは、0又は1であり、
    15は、炭素数1以上4以下のアルキル基又はフェニル基を示し、
    11は、0以上5以下の整数を示し、x11が2以上であるとき、複数のR15は、互いに同じであっても異なっていてもよく、
    16は、炭素数1以上4以下のアルキル基又は炭素数1以上4以下のアルコキシ基を示し、
    12は、0以上4以下の整数を示し、x12が2以上であるとき、複数のR16は、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
    Figure 2024070042000035
    (式(2)中、
    21及びR22は、それぞれ独立に、炭素数2以上6以下のアルキレン基を示し、
    23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、
    25及びR28は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、又はフェニル基を示し、
    21及びx24は、それぞれ独立に、0以上5以下の整数を示し、x21及びx24がそれぞれ2以上であるとき、複数のR25同士及び複数のR28同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、
    26及びR27は、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、
    22及びx23は、それぞれ独立に、0以上4以下の整数を示し、x22及びx23がそれぞれ2以上であるとき、複数のR26同士及び複数のR27同士は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
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