JP4103810B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いる電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関し、更に詳しくは、複写機やプリンターの分野で用いられる電子写真方式の画像形成に用いる電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
電子写真感光体はセレン系感光体、アモルファスシリコン感光体のような無機感光体に比して素材の選択の幅が広いこと、環境適性に優れていること、生産コストが安いこと等の大きなメリットがあり、近年無機感光体に代わって有機感光体の主流となっている。
一方、近年の電子写真方式の画像形成方法は、パソコンのハードコピー用のプリンターとして、また通常の複写機においても画像処理の容易さや複合機への展開の容易さから、LEDやレーザを像露光光源とするデジタル方式の画像形成方式が急激に浸透してきた。更に、デジタル画像の精細化を進めて、高画質の電子写真画像を作製する技術が開発されている。例えば、スポット面積の小さいレーザ光で像露光を行い、ドット潜像の密度を上げて、高精細の潜像を形成し、該潜像を小粒径トナーで現像し、高画質の電子写真画像を作製する技術が公開されている。(特許文献1)
このような高画質のデジタル画像の形成に際しては、高感度で且つ温室度環境の変化に対して安定な特性を有する有機感光体が要求される。
従来、前記のような有機感光体の要求を満たすために、有機感光体は、感光層を電荷発生層と電荷輸送層に機能分離した層構成にし、該電荷輸送層に、分子量500前後の低分子量の電荷輸送物質を多量に含有させた構成にしていた。しかしながら、このような構成の電荷輸送層では、膜質が低下し、表面層の電荷輸送層が異物で汚染されやすい。即ち、感光体周辺に配置された現像手段、転写手段、クリーニング手段等により、感光体表面が紙粉やトナー組成物で汚染されやすく、その結果、ブラックスポット(苺状の斑点画像)や、黒ポチ等の周期性の画像欠陥が発生しやすい。又、露光工程から現像工程間の時間が短い高速の複写機や低温低湿環境等で、十分な感度が得られず、その結果、ドット画像が忠実に再現されず、細線が切断された画像が発生したりしやすい。
このような課題を解決する方法として、大分子量の電荷輸送物質を用いることが報告されている。例えば、ビススチリルの化学構造を有する分子量1000以上の電荷輸送物質を含有する有機感光体が報告されている(特許文献2)。しかしながら、これらの電荷輸送物質を電荷輸送層に含有させると、電荷輸送層のバインダー樹脂との相溶性が不十分となりやすく、電荷輸送物質が均一に分散されず、感度が十分にでないと同時に電荷輸送層にクラック等の破断傷が発生しやすい。又、分子量3000〜5000の化合物の電荷輸送物質を用いた感光体も報告されているが(特許文献3、4)、この化合物は末端基が封鎖されていないため、残電上昇が起こりやすく、又、バインダー樹脂との相溶性も十分に解決されていない。
又、前記低分子量の電荷輸送物質を用いた場合に発生しやすい黒ポチ等の画像欠陥を防止する為に、導電性支持体上の中間層に酸化チタン顔料を含有するさせることが提案されている(特許文献6)。その結果黒ポチの画像欠陥の防止や、残留電位の上昇は改善されるが、感光体表面の汚染されやすい特性の改善は見られず、ブラックスポットが発生しやすい現象は改善されていない。
又、感光体表面の汚染を防止するために、表面層にフッ素系樹脂粒子を含有させた有機感光体が提案されている(特許文献5)。しかしながら、フッ素系樹脂粒子を含有させた有機感光体は、画像ボケが発生しやすい。又表面層の機械的強度も低下させやすく、前記クリーニング手段等との接触摩擦により、感光体表面が減耗しやすく、必ずしも良好な電子写真画像を提供し得ていない。
特開2001−255685号公報 特開平3−149560号公報 特開平10−310635号公報 特開平5−25102号公報 特開昭63−65449号公報 特開平11−327188号公報
本発明は前記のような課題を解決するために提案されたものであり、その目的とするところは、電子写真画像を形成する際に、高速複写や低温低湿環境下で発生しやすい、感度の低下に原因する画像不良、即ち、反転現像で、べた黒画像部の電位変動による画像濃度の低下や文字細り等の発生による鮮鋭性の低下を防止することであり、又、電子写真感光体の表面汚染により発生しやすいブラックスポットや、黒ポチ等の周期性の画像欠陥を防止し、又、クラック等の破断傷等の発生を起こさず、高濃度、高解像性の鮮明な電子写真画像が安定して得られる電子写真感光体、及び該電子写真感光体を用いたプロセスカートリッジ、画像形成方法、画像形成装置を提供することにある。
本発明者等は鋭意検討の結果、本発明の前記課題を解決するために電子写真感光体を構成する導電性支持体上の中間層、電荷発生層、電荷輸送層等の各要素について詳細に検討した結果、前記電荷輸送層に、同一の化学構造単位を有し、分子量が異なる化合物の混合物を電荷輸送物質として用いることにより、大分子量の電荷輸送物質を用いても、バインダー樹脂との相溶性が改善され、且つ高速プロセスでしかも低温低湿環境下での感度の高速応答性が改善され、且つ無機粒子を含有する中間層と組み合わせることにより、感度の高速応答性を維持したまま、感光体表面が汚染されにくく、ブラックスポット、黒ポチ等の周期性画像欠陥等の発生が防止され、クラック等の破断傷等の発生を起こさず、高濃度、高解像力の鮮明な画像が安定して得られることを見出し、本発明を完成した。
本発明の目的は、下記構成のいずれかを採ることにより達成される。
(請求項1)
導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び下記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有することを特徴とする電子写真感光体。
一般式(1)
X−(CTM基)n−Y
上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜1の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜1の整数)を示す。
(請求項2)
導電性支持体上に中間層、電荷発生物質を有する電荷発生層、電荷輸送層を有する電荷輸送層を積層した電子写真感光体において、前記中間層が無機粒子を含有し、電荷輸送層が、前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有することを特徴とする電子写真感光体。
(請求項3)
一般式(1)のa+bが下記の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
30%≦a+b≦99%
(請求項
一般式(1)のCTM基、X、Yが下記一般式Aの化学構造を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
前記一般式A中、Ar1は1価の置換又は無置換の芳香族基を示し、Ar2は2価の置換、無置換の芳香族基を示し、R1〜R3は水素原子、1価の置換、無置換の芳香族基を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基を示す。但し、複数のAr1、R1、R2、R3は互いに異なっていてもよい。p、qは各々0又は1の整数を表す。
(請求項
一般式(1)のCTM基、X、Yが下記一般式Bの化学構造を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
前記一般式B中、Ar1は2価の置換、無置換の芳香族基、2価のフラン基、又は記一般式(2)を示し、R1〜R3は水素原子を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基を示し、Bは1価の置換又は無置換の芳香族基を示す。但し、複数のB、R1、R2、R3は互いに異なっていてもよい。mは各々0又は1の整数を表す。
Figure 0004103810
一般式(2)中、Yは単結合、酸素原子、硫黄原子、−CH=CH−、又は−C(R 4 )(R 5 )−であり、R 4 、R 5 は互いに結合していてもよい。
(請求項
前記Aのトリアリールアミン基を含有する2価の基が、下記一般式(4)の基であることを特徴とする請求項又はに記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
一般式(4)中、Ar3は置換又は無置換の1価の芳香族基を表す。
(請求項
前記Ar3が、下記一般式(5)の基であることを特徴とする請求項に記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
一般式(5)中、R31、R32、R33、R34、R35は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。但し、R31及びR35の内、少なくとも1つは炭素数1〜4のアルキル基である。
(請求項
前記Aのトリアリールアミン基を含有する2価の基が、下記一般式(6)の基であることを特徴とする請求項又はに記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
一般式(6)中、X2は単結合、置換又は無置換のアルキレン基、置換又は無置換の2価の芳香族基、Ar4、Ar5は置換又は無置換の1価の芳香族基を示す。
(請求項
前記Bが下記一般式(7)で表される基であることを特徴とする請求項に記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
一般式(7)中、R41、R42、R43、R44、R45、R51、R52、R53、R54、R55は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。ただし、R41、R45、R51、R55のうち少なくともひとつは炭素数1〜4のアルキル基である。
(請求項10
一般式(1)のCTM基、X、Yが下記一般式Cの化学構造を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
Figure 0004103810
前記一般式C中、Ar1は1価の置換、無置換の芳香族基、Ar2は2価の置換、無置換の芳香族基、2価の複素環基、又は下記一般式(8)を示し、Rは1価の置換、無置換の芳香族基を示す。但し、複数のAr1、Ar2、Rは互いに異なっていてもよい。
Figure 0004103810
一般式(8)中、Yは酸素原子である。但しR1、R2は水素原子である。
(請求項1
前記無機粒子の数平均一次粒径dnが5nm〜200nmであることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(請求項1
前記無機粒子が酸化チタン、酸化アルミニウム及び酸化亜鉛から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(請求項1
前記無機粒子が疎水化表面処理を施されていることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
(請求項1
前記無機粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項1又は1に記載の電子写真感光体。
(請求項1
導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有する電子写真感光体上を一様に帯電する帯電手段、帯電された電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段、該電子写真感光体上の静電潜像を顕像化する現像手段、該電子写真感光体上に顕像化されたトナー像を転写材上に転写する転写手段、転写後の該電子写真感光体上の電荷を除去する除電手段及び転写後の該電子写真感光体上の残留するトナーを除去するクリーニング手段の少なくとも1つの手段とが一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に装着可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
一般式(1)
X−(CTM基) n −Y
上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜11の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜11の整数)を示す。
(請求項1
電子写真感光体上を一様に帯電する帯電手段、帯電された電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段、該電子写真感光体上の静電潜像を顕像化する現像手段、該電子写真感光体上に顕像化されたトナー像を転写材上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、該電子写真感光体が導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有することを特徴とする画像形成装置。
一般式(1)
X−(CTM基) n −Y
上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜11の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜11の整数)を示す。
(請求項17
請求項1に記載の画像形成装置を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
本発明の電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置を用いることにより、高速且つ低温低湿環境で発生しやすい感度の高速応答性が不十分なために発生する画像不良(文字細り)と高温高湿で発生しやすいブラックスポット、周期性の画像欠陥等の各種画像欠陥を防止し、画像濃度、鮮鋭性が良好な電子写真画像を提供することができる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の電子写真感光体は導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び下記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有することを特徴とする。
一般式(1)
X−(CTM基)n−Y
上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜1の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜1の整数)を示す。
又、本発明に用いられる電子写真感光体は、導電性支持体上に中間層、電荷発生物質を有する電荷発生層、電荷輸送層を有する電荷輸送層を積層した電子写真感光体において、前記中間層が無機粒子を含有し、電荷輸送層が、前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有することを特徴とする。
本発明の電子写真感光体は、前記構成を有することにより、高速複写や低温低湿環境下で発生しやすい、感度の低下に原因する文字細り等の鮮鋭性低下を防止でき、前記したブラックスポットや、転写ヌケ等の周期性の画像欠陥の発生もなく、クラック等の破断傷等の発生も起こさず、高濃度、高解像力の鮮明な電子写真画像を作製することができる。
本発明で、前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有するとは、前記一般式(1)の化合物で且つCTM基、即ち電荷輸送性基の連鎖構造の数が異なる化合物が混在し(=nを基準とした分布を持つ化合物が混在すること)、該混在化合物(混合化合物)の中で、存在比が最大成分の化合物の組成比(存在比)をa、2位の成分の化合物の組成比(存在比)をbとすると、a+bが99%以下であり、該混合化合物はnが異なる前記一般式(1)の化合物を少なくとも3種以上含有していることを意味する。このような混合化合物を電荷輸送物質として用いることにより、電荷輸送性が顕著に改善され、高速対応性、低温低湿下等での感度不良を克服でき、溶媒や、バインダー樹脂との相溶性が著しく改善され、且つ無機粒子を含有する表面層と組み合わせることにより、感度の高速応答性を維持したまま、前記したブラックスポット、転写ヌケ等の周期性画像欠陥等の発生が防止され、クラック等の破断傷等の発生を起こさず、高濃度、高解像力の鮮明な画像を作製できる電子写真感光体が得られる。
前記一般式(1)のCTM基、即ち電荷輸送性基とは、その化学構造基が電子或いは正孔のドリフト移動度を有する性質を示す基であり、又別の定義としてはTime−Of−Flight法などの電荷輸送性能を検知できる公知の方法により電荷輸送に起因する検出電流が得られる基として定義できる。
前記CTM基がそれ自身単独で存在しえない場合は、該CTM基の両端に水素原子を付加した一般式(H(CTM基)H)の化合物が電荷輸送性化合物であればよい。
前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物の具体例としては種々の化学構造が考えられるが、本発明では、これら混合化合物が一連の合成法で製造でき、且つ前記本発明の目的を達成できる混合化合物(電荷輸送物質)として、以下に記す一般式A、一般式B、一般式Cの混合化合物を例示する。
一般式Aの混合化合物は下記の化学構造を有する。
Figure 0004103810
前記一般式A中、Ar1は1価の置換又は無置換の芳香族基を示し、Ar2は2価の置換、無置換の芳香族基、2価のフラン基又はチオフェン基又は下記一般式(2)を示し、R1〜R3は水素原子、置換、無置換のアルキル基、1価の置換、無置換の芳香族基を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基又は下記一般式(3)の基を示す。但し、Ar1とR1は互いに結合して環を形成してもよい。又、複数のAr1、R1、R2、R3は互いに異なっていてもよい。p、qは各々0又は1の整数を表す。
Figure 0004103810
一般式(2)中、Yは単結合、酸素原子、硫黄原子、−CH=CH−、又は−C(R4)(R5)−であり、R4、R5は互いに結合していてもよい。
Figure 0004103810
一般式(3)中、X1は単結合、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表し、R6は置換、無置換のアルキル基、置換、無置換の芳香族基を示す。
一般式Bの混合化合物は下記の化学構造を有する。
Figure 0004103810
前記一般式B中、Ar1は2価の置換、無置換の芳香族基、2価のフラン基又はチオフェン基、又は前記一般式(2)を示し、R1〜R3は水素原子、置換、無置換のアルキル基、1価の置換、無置換の芳香族基を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基又は前記一般式(3)の基を示し、Bは1価の置換又は無置換の芳香族基を示す。但し、複数のB、R1、R2、R3は互いに異なっていてもよい。mは各々0又は1の整数を表す。
前記一般式A及び一般式Bにおいて、トリアリールアミン基を含有する2価の基とは、窒素原子の3価の結合基がそれぞれ、芳香族環と結合した構造を有し、且つ基全体として2価の連結基を有する基を意味する。
前記一般式A及び一般式BのAr1の1価の置換又は無置換の芳香族基としては、置換又は無置換のフェニル基、ナフチル基等が好ましく、置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、ハロゲン原子等が好ましい。
Ar2の2価の置換、無置換の芳香族基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等が好ましく、置換基としては、アルキル基が好ましい。又、2価のフラン基、2価のチオフェン基も好ましい。
1〜R3は水素原子、ハロゲン原子、置換、無置換のアルキル基、アルコキシ基、1価の置換、無置換の芳香族基を示すが、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、無置換のフェニル基、ハロゲン又は炭素数1〜4のアルキル基を有するフェニル基等が好ましい。
Aの2価の基としては、前記一般式(3)の基の他に、トリアリールアミン基を含有する2価の基として前記一般式(4)又は一般式(6)の基が好ましい。
一般式(3)中のR6は置換、無置換のアルキル基、置換、無置換の芳香族基を示すが、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等が挙げられる。
一般式(4)中のAr3は置換又は無置換の1価の芳香族基であるが、好ましくは無置換のフェニル基、炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基で置換されたフェニル基が挙げられる。
一般式(6)中のAr4、Ar5は置換又は無置換の1価の芳香族基を示すが、好ましくは無置換のフェニル基、炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基で置換されたフェニル基が挙げられる。
以下に、前記一般式A及び一般式Bの代表的な化学構造を下記に挙げるが、本発明は下記のそれぞれの化学構造で、nが異なる化合物の混合物(混合化合物)を電荷輸送物質として用いることである。又、下記化学構造が同じでも、一般式Aのp又はq、或いは一般式Bのmが異なれば、別の混合化合物である。例えば、下記化学構造No.1Aでもp又はqが0と1では別の混合化合物である。又、p又はqが同じでも分布が違えば別の混合化合物である。
一般式Aの具体例
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
以上の化合物例は、前記一般式A中の複数のAr1、R1、R2、R3が同一の化学構造例であるが、本発明では、これら複数のAr1、R1、R2、R3が同一でないものも含まれる。例えば、下記のような一般式A′の化学構造例も本発明の一般式(1)の化学構造例として挙げられる。
Figure 0004103810
一般式A′中、Ar1、Ar1′は1価の置換又は無置換の芳香族基を示し、Ar2は2価の置換、無置換の芳香族基、フラン基又はチオフェン基又は前記一般式(2)を示し、R1〜R3、R1′〜R3′は水素原子、置換、無置換のアルキル基、1価の置換、無置換の芳香族基を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基又は前記一般式(3)の基を示す。但し、Ar1とR1、Ar1′とR1′は互いに結合して環を形成してもよい。p、qは各々0又は1の整数を表す。
前記一般式A′の代表的な化合物の化学構造を下記に挙げる。本発明は各々の化学構造で、nを基準とした分布を持ち且つ最大成分の化合物の組成比をa、2位の成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を電荷輸送物質として用いることである。
Figure 0004103810
Figure 0004103810
以下に、本発明の前記混合化合物(一般式A)の合成例を記載する。
以下の合成例では、原材料等を化合物合成の機構(スキーム)中に付した番号を用いて説明する。
合成例(1);化合物(例示化学構造21A(p=q=0))の合成
Figure 0004103810
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、4(カリウム−tert−ブトキシド):1.68g(0.015mol)及びテトラヒドロフラン(以下THF)20mlを入れ、窒素を導入しながら撹拌した。
1の化合物:2.06g(0.006mol)、2の化合物:1.13g(0.003mol)及び3の化合物:1.92g(0.0063mol)をTHF20mlに溶解して4(カリウム−tert−ブトキシド)/THF混合液に内温45℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下終了後、内温45〜50℃を保ちながら5時間反応した。
別の200mlビーカーに撹拌機を装着し、メタノール20mlを入れ撹拌した。これに前記5時間反応した反応液を注いだ後、水20mlを更に注いで、約30分撹拌しろ過を行った。メタノール/水=1/1約40mlにて洗浄し、50〜60℃にて一晩乾燥し、粗結晶を得た。
この粗結晶をトルエン30mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)3gを加えて、約30分撹拌しろ過した。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、ロ液及び洗液を濃縮乾固した。これに酢酸エチル10mlを加え溶解し、メタノール60mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造21A(p=q=0)の化合物を2.54g得た。高速液体クロマトグラフィー及び質量分析結果、得られた化合物は、nが0〜4の混合物であり、その組成比(高速液体クロマトグラフィーの面積比)はn=0/1/2/3/4=25.4/48.8/18.1/6.3/1.4であった。
尚、高速液体クロマトグラフィーの測定条件は下記で行なった。
測定器:島津LC6A(島津製作所製)
カラム:CLC−ODS(島津製作所製)
検出波長:290nm
移動相:メタノール/テトラヒドロフラン=3/1の混合溶媒
移動相の流速:約1ml/min
尚、本発明の混合化合物の組成比は上記液体クロマトグラフィーによる組成分離後の各成分の面積比(%表示の面積比、合計組成比100%)で定義する。前記測定条件の内、測定器、カラム、移動相等は混合化合物の分離が明確にでき、且つ本発明と同様の結果が得られるものであれば、他に変更してもよい。
合成例(2);化合物(例示化学構造21A(p=1、q=0))の合成
Figure 0004103810
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、4(カリウム−tert−ブトキシド):1.68g(0.015mol)及びTHF20mlを入れ、窒素を導入しながら撹拌した。
1の化合物:2.06g(0.006mol)、2の化合物:1.13g(0.003mol)及び3の化合物:2.08g(0.0063mol)をTHF20mlに溶解して4(カリウム−tert−ブトキシド)/THF混合液に内温45℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下終了後、内温45〜50℃を保ちながら5時間反応した。
別に200mlビーカーに撹拌機を装着し、メタノール20mlを入れ撹拌した。これに前記5時間反応した反応液を注いだ後、水20mlを更に注いで、約30分撹拌しろ過を行った。メタノール/水=1/1約40mlにて洗浄し、50〜60℃にて一晩乾燥し、粗結晶を得た。
この粗結晶をトルエン30mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)3gを加えて、約30分撹拌しろ過した。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、ロ液及び洗液を濃縮乾固した。これに酢酸エチル10mlを加え溶解し、メタノール60mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造21A(p=1、q=0)の化合物を2.75g得た。前記と同様の高速液体クロマトグラフィー及び質量分析結果、得られた化合物は、nが0〜4の混合物であり、その組成比(高速液体クロマトグラフィーの面積比)はn=0/1/2/3/4=33.4/46.8/15.0/4.0/0.8であった。
合成例(3);化合物(例示化学構造14A(p=1、q=0))の合成
Figure 0004103810
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、4(カリウム−tert−ブトキシド):1.68g(0.015mol)及びTHF20mlを入れ、窒素を導入しながら撹拌した。
1の化合物:1.89g(0.006mol)、2の化合物:1.13g(0.003mol)及び3の化合物:1.60g(0.0063mol)をTHF20mlに溶解して4(カリウム−tert−ブトキシド)/THF混合液に内温45℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下終了後、内温45〜50℃を保ちながら5時間反応した。
別に200mlビーカーに撹拌機を装着し、メタノール20mlを入れ撹拌した。これに前記5時間反応した反応液を注いだ後、水20mlを更に注いで、約30分撹拌しろ過を行った。メタノール/水=1/1約40mlにて洗浄し、50〜60℃にて一晩乾燥し、粗結晶を得た。
この粗結晶をトルエン30mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)3gを加えて、約30分撹拌しろ過した。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、ロ液及び洗液を濃縮乾固した。これに酢酸エチル10mlを加え溶解し、メタノール60mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造14A(p=1、q=0)の化合物を2.32g得た。前記と同様の高速液体クロマトグラフィー及び質量分析結果、得られた化合物は、nが0〜4の混合物であり、その組成比(高速液体クロマトグラフィーの面積比)はn=0/1/2/3/4=30.1/45.4/16.7/6.0/1.8であった。
一般式Bの具体例
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
以上の化合物例は、前記一般式B中の複数のB、R1、R2、R3が同一の化合物例であるが、本発明では、これら複数のB、R1、R2、R3が同一でないものも含まれる。例えば、下記のような一般式B′の化合物も本発明の一般式Bの化合物として挙げられる。
Figure 0004103810
一般式B′中、Ar1は2価の置換、無置換の芳香族基、フラン基又はチオフェン基を示し、R1〜R3、R1′〜R3′は水素原子、置換、無置換のアルキル基、1価の置換、無置換の芳香族基を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基又は前記一般式(3)の基を示し、B、B′は1価の置換又は無置換の芳香族基を示す。mは各々0又は1の整数を表す。
前記一般式B′の代表的な化合物の化学構造を下記に挙げる。本発明は各々の化学構造で、nを基準とした分布を持ち且つ最大成分の化合物の組成比をa、2位の成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を電荷輸送物質として用いることである。
Figure 0004103810
以下に、本発明の前記混合化合物(一般式B)の合成例を記載する。
合成例(4);化合物(例示化学構造12B(m=0))の合成
Figure 0004103810
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、4(カリウム−tert−ブトキシド):1.96g(0.075mol)及びテトラヒドロフラン(以下THF)20mlを入れ、窒素を導入しながら撹拌した。
1の化合物:1.0g(0.003mol)、2の化合物:2.65g(0.007mol)及び3の化合物:2.52g(0.008mol)をTHF20mlに溶解して前記4(カリウム−tert−ブトキシ)/THF混合液に内温45℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下終了後、内温45〜50℃を保ちながら5時間反応した。
別に、200mlビーカーに撹拌機を装着し、メタノール20mlを入れ撹拌した。これに前記5時間反応した反応液を注いだ後、水20mlを更に注いで、約30分撹拌しろ過を行った。メタノール/水=1/1約40mlにて洗浄し、50〜60℃にて一晩乾燥し、粗結晶を得た。
この粗結晶をトルエン30mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)3gを加えて、約30分撹拌しろ過を行った。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、ロ液及び洗液を濃縮乾固した。これに酢酸エチル10mlを加え溶解し、メタノール60mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造12B(m=0)の化合物を3.20g得た。
合成例1Aと同様の高速液体クロマトグラフィー及び質量分析の結果、得られた化合物はn=0〜5の混合物であり、組成比(高速液体クロマトグラフィーの面積比)はn=0/1/2/3/4=24.3/44.4/21.5/7.2/2.3/0.3であった。
尚、高速液体クロマトグラフィーの測定条件は下記で行なった。
合成例(5);化合物(例示化学構造11B(m=0))の合成
Figure 0004103810
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、4(カリウム−tert−ブトキシド):1.96g(0.075mol)及びTHF20mlを入れ、窒素を導入しながら撹拌した。
1の化合物:1.0g(0.003mol)、2の化合物:2.46g(0.007mol)及び3の化合物:2.41g(0.008mol)をTHF20mlに溶解して4(カリウム−tert−ブトキシド)/THF混合液に内温45℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下終了後、内温45〜50℃を保ちながら5時間反応した。
別に、200mlビーカーに撹拌機を装着し、メタノール20mlを入れ撹拌した。これに反応液を注いだ後、水20mlを更に注いで、約30分撹拌しろ過を行った。メタノール/水=1/1約40mlにて洗浄し、50〜60℃にて一晩乾燥しし、粗結晶を得た。
この粗結晶をトルエン30mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)3gを加えて、約30分撹拌しろ過した。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、ロ液及び洗液を濃縮乾固した。これに酢酸エチル10mlを加え溶解し、メタノール60mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造11B(m=0)の化合物を3.35g得た。
前記と同様の高速液体クロマトグラフィー及び質量分析の結果、得られた化合物はn=0〜4の混合物であり、組成比(高速液体クロマトグラフィーの面積比)はn=0/1/2/3/4=32.5/45.0/16.5/6.2/1.6であった。
一般式Cの混合化合物は下記の化学構造を有する。
Figure 0004103810
一般式C中、Ar1は1価の置換、無置換の芳香族基、Ar2は2価の置換、無置換の芳香族基、2価の複素環基、又は前記一般式(8)を示し、Rは置換、無置換のアルキル基、1価の置換、無置換の芳香族基を示す。但し、複数のAr1、Ar2、Rは互いに異なっていてもよい。
又、前記一般式(8)中、Yは酸素原子、硫黄原子、−CH=CH−、又は−CH2−CH2−である。但しR1、R2は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。
一般式C中、Ar1は1価の置換、無置換の芳香族基であるが、好ましくは無置換のフェニル基、炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基で置換されたフェニル基が挙げられる。
又、Ar2の2価の置換、無置換の芳香族基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等が好ましく、置換基としては、アルキル基が好ましい。Ar2の2価の複素環基としては、2価のフラン基、2価のチオフェン基等が好ましい。
一般式Cの具体例
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
以下に、本発明の前記混合化合物(一般式C)の合成例を記載する。
合成例(6);化合物(例示化学構造17C)の合成
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、2,4−ジメチルアニリン:4.08g(0.04mol)、ヨードベンゼン:4.08g(0.02mol)、m−ジヨードベンゼン:9.9g(0.03mol)、銅粉1.27g(0.02mol)、炭酸カリウム11.04g(0.08mol)を入れ、窒素を導入しながら190℃にて30時間反応させた。
反応液を約60℃まで冷却した後THF200mlを加えて撹拌し、濾過した。濾液を濃縮してトルエン100mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)10gを加えて、約30分撹拌しろ過を行った。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、濾液及び洗液を濃縮乾固した。これにTHF20mlを加え溶解し、メタノール120mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造17Cの化合物を5.15g得た。
高速液体クロマトグラフィー及び質量分析の結果、得られた化合物はn=0/1/2/3/4/5/6/7=2.7/9.0/24.3/34.2/20.1/7.8/1.7/0.2であった。また、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)より求めた重量平均分子量(ポリスチレン換算)Mwは910であった。
合成例(7);化合物(例示化学構造53C)の合成
100mlの4頭フラスコに窒素導入管、冷却管、温度計、撹拌機を装着し、3,4−ジメチルアニリン:6.05g(0.05mol)、ヨードビフェニル:5.60g(0.02mol)、ビス(4−ブロモフェニル)エーテル:13.11g(0.04mol)、銅粉1.59g(0.025mol)、炭酸カリウム13.8g(0.1mol)を入れ、窒素を導入しながら190℃にて30時間反応させた。反応液を約60℃まで冷却した後THF200mlを加えて撹拌し、濾過した。濾液を濃縮してトルエン100mlに溶解し、ワコーゲルB−0(和光純薬)10gを加えて、約30分撹拌しろ過を行った。トルエン30mlにてワコーゲルB−0を洗浄し、濾液及び洗液を濃縮乾固した。これにTHF20mlを加え溶解し、メタノール120mlに滴下して再沈精製を行い、濾別乾燥して例示化学構造53Cの化合物を10.56g得た。
高速液体クロマトグラフィー及び質量分析の結果、得られた化合物はn=0/1/2/3/4/5/6/7/8=0.9/3.4/12.0/22.8/31.3/19.9/6.9/2.5/0.3であった。また、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)より求めた重量平均分子量(ポリスチレン換算)Mwは1684であった。
本発明の前記一般式(1)の構造において、nを基準とした分布を持つ化合物を有し、該化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位の成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有するが、該a+bは、30%〜99%が好ましく、45%〜90%がより好ましい。a+bが30%未満では、nの分布が広がりすぎ、分子量が大きくなりやすく、溶媒やバインダー樹脂との溶解性、相溶性が劣化しやすい。一方、99%より大きい場合も、低分子量の比率が低下した場合は同様に溶媒やバインダー樹脂との溶解性、相溶性が劣化しやすい。
又、前記一般式において、nは0〜10であるが、nが11以上の成分を含有していてもよい。即ち、nが0〜10の間に、最大成分と2位の成分が存在し、a+bが99%以下であればよい。
本発明の前記混合化合物の分子量は平均分子量が650〜2500が好ましく、800〜2300がより好ましい。該平均分子量はポリスチレン換算の重量平均分子量で表し、平均分子量が2500を超えると溶媒溶解性が低下し、電荷輸送層のバインダー樹脂との相溶性が劣化し、その結果電荷輸送物質の分散性が低下し、感度や均一帯電性等の電子写真特性が著しく低下する。一方、650未満でも、無機粒子を含有する表面層と組み合わせると、感度低下が発生しやすく、特に高速応答性が低下しやすい。
また本発明の電荷輸送層には、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、チオエーテル又はホスファイト部分構造を持つ酸化防止剤を添加することができ、環境変動時の電位安定性・画質の向上に効果的である。
ヒンダードフェノール構造を持つ酸化防止剤としては、例えば特開平1−118137号(P7〜P14)記載の化合物が挙げられるが本発明はこれに限定されるものではない。
ヒンダードアミン構造を持つ酸化防止剤としては、例えば特開平1−118138号(P7〜P9)記載の化合物も挙げられるが本発明はこれに限定されるものではない。
以下に代表的な酸化防止剤の化合物例を挙げる。
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
又、製品化されている酸化防止剤としては以下のような化合物、例えば「イルガノックス1076」、「イルガノックス1010」、「イルガノックス1098」、「イルガノックス245」、「イルガノックス1330」、「イルガノックス3114」、「イルガノックス1076」、「3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシビフェニル」以上ヒンダードフェノール系、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS2626」、「サノールLS770」、「サノールLS744」、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」以上ヒンダードアミン系、「スミライザーTPS」、「スミライザーTP−D」以上チオエーテル系、「マーク2112」、「マークPEP−8」、「マークPEP−24G」、「マークPEP−36」、「マーク329K」、「マークHP−10」以上ホスファイト系が挙げられる。これらの中で特にヒンダードフェノール、ヒンダードアミン系酸化防止剤が好ましい。酸化防止剤の添加量としては表面層固形分の総質量100部に対し、0.1〜10質量部を用いることが好ましい。
次に、本発明の中間層について記載する。
中間層
本発明においては導電性支持体と感光層の間に、無機粒子を含有する中間層を設ける。本発明では該無機粒子を含有する中間層と前記した一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する電荷輸送層を組み合わせることにより、感度の高速応答性を改善し、且つブラックスポット、黒ポチ等の周期性画像欠陥等の発生が防止され、クラック等の破断傷等の発生を防止した高濃度、高解像力の電子写真画像を達成する電子写真感光体を開発することができた。
本発明の中間層に用いられる無機粒子としては無機酸化物が好ましい。例えば、酸化セリウム、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタンなどの酸化物粒子が挙げられる。これらの中でも、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al23)、酸化ジルコニウム(ZrO2)が好ましく、特に酸化チタンが特に好ましく用いられる。
無機粒子は数平均一次粒子径が5〜400nmの範囲の微粒子が好ましい。特に、10nm〜200nmが好ましい。数平均一次粒子径とは、微粒子を透過型電子顕微鏡観察によって10000倍に拡大し、ランダムに100個の粒子を一次粒子として観察し、画像解析によってフェレ方向平均径としての測定値である。
前記酸化チタンでは、結晶型としては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型及びアモルファス型等があるが、中でもアナターゼ形酸化チタン顔料が本発明の無機粒子として最も好ましい。
又、前記無機粒子はその表面を疎水化処理することが好ましい。即ち、無機粒子の表面に存在する水酸基等の反応性基をカップリング剤等と反応させ疎水化する方が好ましい。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、或いはアルミニウムカップリング剤等が好ましい。
チタンカップリング剤としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリアシルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等が用いられる。
アルミニウムカップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等が用いられる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等が用いられる。
又、酸化チタンでは、前記疎水化処理に先立ち、アルミナ、シリカ、及びジルコニアから選ばれる少なくとも1種類以上の表面処理(一次処理)を行うことが好ましい。
尚、アルミナ処理、シリカ処理、ジルコニア処理とは酸化チタン粒子の表面にアルミナ、シリカ、或いはジルコニアを析出させる処理を云い、これらの表面に析出したアルミナ、シリカ、ジルコニアにはアルミナ、シリカ、ジルコニアの水和物も含まれる。
この様に、酸化チタン粒子の表面処理は前記一次処理とその後の反応性基をカップリング剤等を用いた二次処理の少なくとも2回以上の表面処理を行うことにより、酸化チタン粒子の表面処理が均一に行われ、該表面処理された酸化チタン粒子は分散性が良好で、かつ黒ポチ等の画像欠陥を発生させない良好な感光体を得ることができるのである。
なお、前述のアルミナ及びシリカの処理は同時に行っても良いが、特にアルミナ処理を最初に行い、次いでシリカ処理を行うことが好ましい。また、アルミナとシリカの処理をそれぞれ行う場合のアルミナ及びシリカの処理量は、アルミナよりもシリカの多いものが好ましい。
前記酸化チタンのアルミナ、シリカ、及びジルコニア等の金属酸化物による表面処理は以下のような湿式法で行うことができる。即ち、酸化チタン粒子(数平均一次粒子径:50nm)を50〜350g/Lの濃度で水中に分散させて水性スラリーとし、これに水溶性のケイ酸塩又は水溶性のアルミニウム化合物を添加する。その後、アルカリ又は酸を添加して中和し、酸化チタン粒子の表面にシリカ、又はアルミナを析出させる。続いて濾過、洗浄、乾燥を行い目的の表面処理酸化チタンを得る。前記水溶性のケイ酸塩としてケイ酸ナトリウムを使用した場合には、硫酸、硝酸、塩酸等の酸で中和することができる。一方、水溶性のアルミニウム化合物として硫酸アルミニウムを用いたときは水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリで中和することができる。
なお、上記表面処理の金属酸化物の量は、前記表面処理時の仕込量にて酸化チタン粒子100質量部に対して、0.1〜50質量部、更に好ましくは1〜10質量部の金属酸化物が用いられる。
一方、上記無機粒子を分散させる中間層のバインダー樹脂としては、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂並びに、これらの樹脂の繰り返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂が挙げられる。これら中間層樹脂の中でも、繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さくできる樹脂としてはポリアミド樹脂が最も好ましい。中でも、下記一般式(1)で示される繰り返し単位構造を有するポリアミドが好ましい。
Figure 0004103810
一般式(1)中、Y1は2価のアルキル置換されたシクロアルカンを含む基、Z1はメチレン基、mは1〜3、nは3〜20を示す。
上記一般式(1)中、Y1の2価のアルキル置換されたシクロアルカンを含む基は下記化学構造が好ましい。即ち、Y1が下記化学構造を有するポリアミド樹脂は、温湿度変化に対する電荷ブロッキング耐性の変化が少なく、黒ポチ改善効果が著しい。
Figure 0004103810
上記化学構造において、Aは単結合、炭素数1〜4のアルキレン基を示し、R4は置換基で、アルキル基を示し、pは1〜5の自然数を示す。但し、複数のR4は同一でも、異なっていても良い。
本発明のポリアミド樹脂の具体例としては下記のような例が挙げられる。
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
Figure 0004103810
上記具体例の中でも、一般式(1)のアルキル置換されたシクロアルカン基を含む繰り返し単位構造を有するN−1〜N−5、N−9、N−12、N−13のポリアミド樹脂が特に好ましい。
又、本発明のポリアミド樹脂の分子量は数平均分子量で5,000〜80,000が好ましく、10,000〜60,000がより好ましい。数平均分子量が5,000以下だと中間層の膜厚の均一性が劣化し、本発明の効果が十分に発揮されにくい。一方、80,000より大きいと、樹脂の溶媒溶解性が低下しやすく、中間層中に凝集樹脂が発生しやすく、黒ポチ等の画像欠陥が発生しやすい。
本発明のポリアミド樹脂はその一部が既に市販されており、例えばダイセル・デグサ(株)社製のベスタメルトX1010、X4685等の商品名で販売されて、一般的なポリアミドの合成法で作製することができる。
又、中間層中の無機粒子の含有量は中間層固形分全体の10〜70質量%が好ましい。無機粒子の含有量が10質量%未満では、導電性支持体からの電荷注入防止が十分でなく、70質量%を超えると、無機粒子の中間層内における分散性等が悪くなり、電子写真特性を劣化させ、その結果残留電位上昇や帯電電位の低下を招いてしまう。
又、これら無機粒子を含有する中間層の膜厚は0.1〜20.0μmが好ましく、0.3〜10.0μmがより好ましい。
以上、前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有した電荷輸送層、及び無機粒子を含有する中間層について説明したが、これら以外の電子写真感光体の層構成特に有機感光体の層構成について下記に記載する。
本発明で、有機感光体とは電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能及び電荷輸送機能の少なくとも一方の機能を有機化合物に持たせて構成された電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質又は有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能を高分子錯体で構成した感光体等公知の有機電子写真感光体を全て含有する。
以下に本発明に好ましく用いられる有機感光体の構成について記載する。
導電性支持体
感光体に用いられる導電性支持体としてはシート状、円筒状のどちらを用いても良いが、画像形成装置をコンパクトに設計するためには円筒状導電性支持体の方が好ましい。
円筒状導電性支持体とは回転することによりエンドレスに画像を形成できるに必要な円筒状の支持体を意味し、真直度で0.1mm以下、振れ0.1mm以下の範囲にある導電性の支持体が好ましい。この真直度及び振れの範囲を超えると、良好な画像形成が困難になる。
導電性の材料としてはアルミニウム、ニッケルなどの金属ドラム、又はアルミニウム、酸化錫、酸化インジュウムなどを蒸着したプラスチックドラム、又は導電性物質を塗布した紙・プラスチックドラムを使用することができる。導電性支持体としては常温で比抵抗103Ωcm以下が好ましい。
本発明で用いられる導電性支持体は、その表面に封孔処理されたアルマイト膜が形成されたものを用いても良い。アルマイト処理は、通常例えばクロム酸、硫酸、シュウ酸、リン酸、硼酸、スルファミン酸等の酸性浴中で行われるが、硫酸中での陽極酸化処理が最も好ましい結果を与える。硫酸中での陽極酸化処理の場合、硫酸濃度は100〜200g/L、アルミニウムイオン濃度は1〜10g/L、液温は20℃前後、印加電圧は約20Vで行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。又、陽極酸化被膜の平均膜厚は、通常20μm以下、特に10μm以下が好ましい。
中間層
前記した無機粒子を含有する中間層を用いる。
感光層
本発明の感光体の感光層構成は前記中間層上に電荷発生機能と電荷輸送機能を1つの層に持たせた単層構造の感光層構成でも良いが、より好ましくは感光層の機能を電荷発生層(CGL)と電荷輸送層(CTL)に分離した構成をとるのがよい。機能を分離した構成を取ることにより繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さく制御でき、その他の電子写真特性を目的に合わせて制御しやすい。負帯電用の感光体では中間層の上に電荷発生層(CGL)、その上に電荷輸送層(CTL)の構成を取ることが好ましい。正帯電用の感光体では前記層構成の順が負帯電用感光体の場合の逆となる。本発明の最も好ましい感光層構成は前記機能分離構造を有する負帯電感光体構成である。
以下に機能分離負帯電感光体の感光層構成について説明する。
電荷発生層
電荷発生層には電荷発生物質(CGM)を含有する。その他の物質としては必要によりバインダー樹脂、その他添加剤を含有しても良い。
電荷発生物質(CGM)としては公知の電荷発生物質(CGM)を用いることができる。例えばフタロシアニン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、アズレニウム顔料などを用いることができる。これらの中で繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできるCGMは複数の分子間で安定な凝集構造をとりうる結晶構造を有するものであり、具体的には特定の結晶構造を有するフタロシアニン顔料、ペリレン顔料のCGMが挙げられる。例えばCu−Kα線に対するブラッグ角2θが27.2°に最大ピークを有するチタニルフタロシアニン、同2θが12.4に最大ピークを有するベンズイミダゾールペリレン等のCGMは繰り返し使用に伴う劣化がほとんどなく、残留電位増加小さくすることができる。
電荷発生層にCGMの分散媒としてバインダーを用いる場合、バインダーとしては公知の樹脂を用いることができるが、最も好ましい樹脂としてはホルマール樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂と電荷発生物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し20〜600質量部が好ましい。これらの樹脂を用いることにより、繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできる。電荷発生層の膜厚は0.01μm〜2μmが好ましい。
電荷輸送層
電荷輸送層には電荷輸送物質(CTM)及びCTMを分散し製膜するバインダー樹脂を含有する。その他の物質としては必要により酸化防止剤等の添加剤を含有しても良い。
電荷輸送物質(CTM)としては、前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を用いる。又、該混合化合物と共に、例えばトリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物などを併用して用いることができる。これら電荷輸送物質は通常、適当なバインダー樹脂中に溶解して層形成が行われる。
電荷輸送層(CTL)に用いられる樹脂としては、例えばポリスチレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂並びに、これらの樹脂の繰り返し単位構造のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂。又これらの絶縁性樹脂の他、ポリ−N−ビニルカルバゾール等の高分子有機半導体が挙げられる。
これらCTLのバインダーとして最も好ましいものはポリカーボネート樹脂である。ポリカーボネート樹脂はCTMの分散性、電子写真特性を良好にすることにおいて、最も好ましい。バインダー樹脂と電荷輸送物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し10〜200質量部が好ましい。
又、電荷輸送層には前記した酸化防止剤を含有させることが好ましい。該酸化防止剤とは、その代表的なものは電子写真感光体中ないしは電子写真感光体表面に存在する自動酸化性物質に対して、光、熱、放電等の条件下で酸素の作用を防止ないし、抑制する性質を有する物質である。
電荷輸送層は2層以上の層構成にして、表面の電荷輸送層に本発明の表面層の構成を持たせてもよい。又、電荷輸送層の膜厚は10〜40μmが好ましい。
上記では本発明の最も好ましい感光体の層構成を例示したが、本発明では上記以外の感光体層構成でも良い。例えば、前記電荷輸送層の上に、保護層を設けてもよい。
感光層、中間層等の層形成に用いられる溶媒又は分散媒としては、n−ブチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、イソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルスルホキシド、メチルセロソルブ等が挙げられる。本発明はこれらに限定されるものではないが、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン等が好ましく用いられる。また、これらの溶媒は単独或いは2種以上の混合溶媒として用いることもできる。
又、これらの各層の塗布溶液は塗布工程に入る前に、塗布溶液中の異物や凝集物を除去するために、金属フィルター、メンブランフィルター等で濾過することが好ましい。例えば、日本ポール社製のプリーツタイプ(HDC)、デプスタイプ(プロファイル)、セミデプスタイプ(プロファイルスター)等を塗布液の特性に応じて選択し、濾過をすることが好ましい。
次に有機電子写真感光体を製造するための塗布加工方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、円形量規制型塗布等の塗布加工法が用いられるが、感光層の上層側の塗布加工は下層の膜を極力溶解させないため、又、均一塗布加工を達成するためスプレー塗布又は円形量規制型(円形スライドホッパ型がその代表例)塗布等の塗布加工方法を用いるのが好ましい。前記円形量規制型塗布については例えば特開昭58−189061号公報に詳細に記載されている。
次に、本発明の電子写真感光体を用いた画像形成方法及び画像形成装置の説明をする。
図1は本発明の画像形成方法の1例としての画像形成装置の断面構成図である。
図1に於いて50は像担持体である感光体ドラム(感光体)で、有機感光層をドラム上に塗布した感光体で、接地されて時計方向に駆動回転される。52はスコロトロンの帯電器(帯電手段)で、感光体ドラム50周面に対し一様な帯電をコロナ放電によって与えられる。この帯電器52による帯電に先だって、前画像形成での感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いた帯電前露光部51による露光を行って感光体周面の除電をしてもよい。
感光体への一様帯電の後、像露光手段としての像露光器53により画像信号に基づいた像露光が行われる。この図の像露光器53は図示しないレーザダイオードを露光光源とする。回転するポリゴンミラー531、fθレンズ等を経て反射ミラー532により光路を曲げられた光により感光体ドラム上の走査がなされ、静電潜像が形成される。
ここで反転現像プロセスとは帯電器52により、感光体表面を一様に帯電し、像露光が行われた領域、即ち感光体の露光部電位(露光部領域)を現像工程(手段)により、顕像化する画像形成方法である。一方未露光部電位は現像スリーブ541に印加される現像バイアス電位により現像されない。
その静電潜像は次いで現像手段としての現像器54で現像される。感光体ドラム50周縁にはトナーとキャリアとから成る現像剤を内蔵した現像器54が設けられていて、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ541によって現像が行われる。現像器54内部は現像剤攪拌搬送部材544、543、搬送量規制部材542等から構成されており、現像剤は攪拌、搬送されて現像スリーブに供給されるが、その供給量は該搬送量規制部材542により制御される。該現像剤の搬送量は適用される電子写真感光体の線速及び現像剤比重によっても異なるが、一般的には20〜200mg/cm2の範囲である。
現像剤は、例えば前述のフェライトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、前述のスチレンアクリル系樹脂を主材料としてカーボンブラック等の着色剤と荷電制御剤と低分子量ポリオレフィンからなる着色粒子に、シリカ、酸化チタン等を外添したトナーとからなるもので、現像剤は搬送量規制部材によって層厚を規制されて現像域へと搬送され、現像が行われる。この時通常は感光体ドラム50と現像スリーブ541の間に直流バイアス、必要に応じて交流バイアス電圧をかけて現像が行われる。また、現像剤は感光体に対して接触あるいは非接触の状態で現像される。感光体の電位測定は電位センサー547を図1のように現像位置上部に設けて行う。
記録紙Pは画像形成後、転写のタイミングの整った時点で給紙ローラー57の回転作動により転写域へと給紙される。
転写域においては転写のタイミングに同期して感光体ドラム50の周面に転写電極(転写手段:転写器)58が作動し、給紙された記録紙Pにトナーと反対極性の帯電を与えてトナーを転写する。
次いで記録紙Pは分離電極(分離器)59によって除電がなされ、感光体ドラム50の周面により分離して定着装置60に搬送され、熱ローラー601と圧着ローラー602の加熱、加圧によってトナーを溶着したのち排紙ローラー61を介して装置外部に排出される。なお前記の転写電極58及び分離電極59は記録紙Pの通過後、一次作動を中止し、次なるトナー像の形成に備える。図1では転写電極58にコロトロンの転写帯電極を用いている。転写電極の設定条件としては、感光体のプロセススピード(周速)等により異なり一概に規定することはできないが、例えば、転写電流としては+100〜+400μA、転写電圧としては+500〜+2000Vを設定値とすることができる。
一方記録紙Pを分離した後の感光体ドラム50は、クリーニング器(クリーニング手段)62のブレード621の圧接により残留トナーを除去・清掃し、再び帯電前露光部51による除電と帯電器52による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。
尚、70は感光体、帯電器、転写器、分離器及びクリーニング器が一体化されている着脱可能なプロセスカートリッジである。
本発明の電子写真感光体は電子写真複写機、レーザプリンター、LEDプリンター及び液晶シャッター式プリンター等の電子写真装置一般に適応するが、更に、電子写真技術を応用したディスプレー、記録、軽印刷、製版及びファクシミリ等の装置にも幅広く適用することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。但し、下記文中の「部」は「質量部」を示す。
実施例1
下記のごとくして、一般式Aの混合化合物を含有した感光体を作製した。
感光体1Aの作製
〈中間層A〉
バインダー:前記N−1の化学構造のポリアミド樹脂 60部
無機粒子:酸化チタン(シリカ・アルミナ処理、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン処理の表面処理を施した数平均一次粒径(=dn)35nmの酸化チタン)
180部
t−プロパノール 1600部
1−ブタノール 400部
上記成分を混合溶解して中間層塗布液を調製した。この塗布液をの円筒状アルミニウム基体上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後、膜厚1.0μmの中間層を形成した。
〈電荷発生層〉
チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトルで、ブラッグ角2θの最大ピークが27.3°の顔料) 60部
シリコーン樹脂溶液
(KR5240、15%キシレン−ブタノール溶液:信越化学社製) 700部
2−ブタノン 2000部
上記成分を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
〈電荷輸送層〉
電荷輸送物質(合成例(1)の化合物) 150部
バインダー樹脂:ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(サノールLS2626:三共社製) 1.7部
テトラヒドロフラン(沸点:64.5℃) 2200部
上記成分を混合溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃60分間乾燥して、膜厚19μmの電荷輸送層を形成し、感光体1Aを作製した。
感光体2A〜14Aの作製
感光体1Aにおいて、電荷発生物質、電荷輸送層の電荷輸送物質の化合物、化合物の量、膜厚、及び中間層を表1のように変更した以外は同様にして感光体2A〜14Aを作製した。但し、中間層B〜Jは、中間層Aの処方の無機粒子及びバインダーを表2に記載のように変更して作製した。
感光体15Aの作製
感光体1Aの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(1)の化合物)を、公知の方法で別途合成した化合物21A(p=0、q=0)のn=0のみの成分(成分純度は99%より大)の電荷輸送物質に代えた以外は同様にして感光体15Aを作製した。
感光体16Aの作製
感光体1の作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(1)の化合物)を、合成例(1)の化合物を液体クロマトグラフィーで各成分を分離し、化合物21A(p=0、q=0)のn=3のみの成分(成分純度は99%より大)の電荷輸送物質に代えた以外は同様にして感光体16Aを作製したが、電荷輸送物質がバインダー樹脂と相溶せず析出して、評価できる感光体が得られなかった。
感光体17Aの作製
感光体1において、電荷輸送層の電荷輸送物質(1)の化合物を、合成例(1)の化合物を液体クロマトグラフィーで各成分を分離し、化合物21A(p=0、q=0)のn=1とn=2の組成比がそれぞれ50%の混合化合物の電荷輸送物質に代えた以外は同様にして感光体17Aを作製した。
感光体18Aの作製
感光体1Aにおいて、中間層Aから無機粒子を除いた他は同様にして中間層J(無機粒子を含有しない)を有する感光体18Aを作製した。
Figure 0004103810
表1中、Yはチタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトルで、ブラッグ角2θの最大ピークが27.3°の顔料)
Zはベンズイミダゾールペリレン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトルで、ブラッグ角2θの最大ピークが12.4°の顔料)を示す。
(a+b)は、本発明の混合化合物の最大成分の化合物の組成比aと2位成分の化合物の組成比bの和(%表示)を示す。
又、電荷輸送物質の連鎖構造nの分布(組成比)は高速液体クロマトグラフィーの面積比より求めた。平均分子量Mwはゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)より求めた重量平均分子量(ポリスチレン換算)を示す。
Figure 0004103810
評価
以上のようにして得た感光体1A〜18Aを各々コニカ(株)製の反転現像方式デジタル複写機「Konica7085」(スコロトロン帯電器、半導体レーザ像露光器(波長680nm)、反転現像手段を有するA4紙85枚/分機)に搭載し、下記評価項目について評価した。評価は、評価項目毎に、環境条件(温湿度条件)を変えて行なった。評価は、基本的に画素率が7%の文字画像、ハーフトーン画像、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像をA4で1枚間欠モードにて1万枚の複写を行い、評価した。評価結果を表3に示す。
評価条件
ラインスピード;420mm/秒
像露光から現像位置までの到達時間;0.108秒
帯電条件
帯電器;スコロトロン帯電器(負帯電)
帯電電位;−700V〜−750V
露光条件
べた黒画像電位を−100Vにする露光量に設定。
露光ビーム;レーザは680nmの半導体レーザを使用
現像条件
現像剤は、フェライトをコアとして絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアとスチレンアクリル系樹脂を主材料としてカーボンブラックの着色剤と荷電制御剤と低分子量ポリオレフィンからなる重合法で作製した体積平均粒径5.3μmの着色粒子に、シリカ、酸化チタンを外添したトナーの現像剤を使用した。
転写条件
転写極;コロナ帯電方式(正帯電)
分離条件
分離爪ユニットの分離手段を用いた
クリーニング条件
クリーニング部に硬度70°、反発弾性65%、厚さ2(mm)、自由長9mmのクリーニングブレードをカウンター方向に線圧18(g/cm)となるように重り荷重方式で当接した。
評価項目及び評価方法
低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性(べた黒画像部の電位変化)
低温低湿(10℃20%RH)環境下で、画素率が7%の文字画像、ハーフトーン画像、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像をA4で1枚間欠モードにて1万枚の複写を行い、初期と1万枚後の現像位置でのべた黒画像部の電位変化(|ΔV|)を評価した。|ΔV|が小さい方が低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性が優れている。
◎;べた黒画像部の電位変化|ΔV|が50V未満(良好)
○;べた黒画像部の電位変化|ΔV|が50V〜150V(実用上問題なし)
×;べた黒画像部の電位変化|ΔV|が150Vより大きい(実用上問題有り)
文字細り(低温低湿(10℃20%RH)の環境下)
0.1mm、0.2mm幅の線画像が印刷されたオリジナル画像を複写し、評価した。
◎;複写画像の線幅がオリジナル画像の線幅の75%以上で再現されている(良好)
○;複写画像の線幅がオリジナル画像の線幅の40%〜74%で再現されている(実用上問題ないレベル)
×;複写画像の線幅がオリジナル画像の線幅の39%以下、又は線幅が切断されている(実用上問題となるレベル)
ブラックスポット(高温高湿(30℃80%RH))
ハーフトーン画像上のブラックスポット(苺状のスポット画像)の発生状況を下記の基準で判定した。
◎;感光体上にブラックスポットの発生核がみられず、ハーフトーン画像にもブラックスポットの発生なし(良好)
○;感光体上にブラックスポットの発生核がみられるが、ハーフトーン画像にはブラックスポットの発生なし(実用上問題なし)
×;感光体上にブラックスポットの発生核がみられ、ハーフトーン画像にもブラックスポットが発生している(実用上問題有り)
周期性の画像欠陥(高温高湿(30℃80%RH)
周期性が感光体の周期と一致し、目視できる白ヌケ、黒ポチ、筋状の画像欠陥が、A4サイズ当たり何個あるかで判定した。
◎;0.4mm以上の画像欠陥の頻度:全ての複写画像が5個/A4以下(良好)
○;0.4mm以上の画像欠陥の頻度:6個/A4以上、10個/A4以下が1枚以上発生(実用上問題なし)
×;0.4mm以上の画像欠陥の頻度:11個/A4以上が1枚以上発生(実用上問題有り)
クラック
上記デジタル複写機Konica7085を30℃、80%RHの環境下で、感光体を搭載したまま、電源をoffにし、2日間放置した。感光体周辺の部材はこの間動作を停止しているだけの状態、即ち、クリーニングブレード、現像剤搬送体等の部材は、感光体に当接したままにした。その後、感光体の表面を観察し、クラックの発生の有無を観察した。又、画像評価も行い、クラック発生に伴う筋状の画像欠陥の発生の有無も評価した。
◎;100本の感光体を評価し、クラックの発生も、筋状の画像欠陥の発生もなし(良好))
○;100本の感光体を評価し、微細なクラックの発生はあるが、筋状の画像欠陥の発生はない(実用上問題ないレベル)
×;100本の感光体を評価し、クラックの発生と筋状の画像欠陥の発生が見られる(実用上問題となるレベル)
画像濃度(低温低湿(10℃20%RH))
べた黒部の画像濃度はマクベス社製RD−918を使用し反射濃度で測定した。相対濃度(複写していないA4紙の濃度を0.00とする)で評価した。
◎;1.2以上(良好)
○;1.2未満〜0.8(実用上問題ないレベル)
×;0.8未満(実用上問題となるレベル)
鮮鋭性
画像の鮮鋭性は、低温低湿(10℃20%RH)、高温高湿(30℃80%RH)の両環境において画像を出し、文字潰れで評価した。3ポイント、5ポイントの文字画像を形成し、下記の判断基準で評価した。
◎;3ポイント、5ポイントとも明瞭であり、容易に判読可能
○;3ポイントは一部判読不能、5ポイントは明瞭であり、容易に判読可能
×;3ポイントは殆ど判読不能、5ポイントも一部あるいは全部が判読不能
Figure 0004103810
表3より、本発明の一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を電荷輸送物質として用い、中間層が無機粒子を含有する感光体1A〜14Aは、低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性(べた黒画像部の電位変化が小さい)が優れ、このため低温低湿下の文字細りもなく、しかも、ブッラクスポット、周期性画像欠陥、クラック等の発生もなく、画像濃度、鮮鋭性に優れた特性を示している。一方、n=0の低分子量の化合物のみを用いた感光体15Aは低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性が劣り、文字細りを発生しており、画像濃度、鮮鋭性が低下している。又、n=3の高分子量の化合物のみを用いた感光体16Aの場合は、バインダー樹脂との溶解不良で、感度等もほとんどなく、評価に値しなかった。又、化合物21A(p=0、q=0)のn=1とn=2の組成比をそれぞれ50%の混合化合物を電荷輸送物質として用いた感光体17Aも電荷輸送物質のバインダー樹脂との溶解性が不十分なため、べた黒画像部の電位変化が大きく、クラックも発生し、画像濃度、鮮鋭性が低下している。又、中間層が無機粒子を含有しない本発明外の感光体18Aもべた黒画像部の電位変化が大きく、周期性画像欠陥も発生し、画像濃度、鮮鋭性も低下している。
実施例2
下記のごとくして、一般式Bの混合化合物を含有した感光体を作製した。
感光体1Bの作製
〈中間層〉
バインダー:前記N−1の化学構造のポリアミド樹脂 60部
無機粒子:酸化チタン(シリカ処理、アルミナ処理、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン処理の表面処理を施した数平均一次粒径(=dn)35nmの酸化チタン)
180部
t−プロパノール 1600部
1−ブタノール 400部
上記成分を混合溶解して中間層塗布液を調製した。この塗布液をの円筒状アルミニウム基体上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後、膜厚3.0μmの中間層を形成した。
〈電荷発生層〉
チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトルで、ブラッグ角2θの最大ピークが27.3°の顔料) 60部
シリコーン樹脂溶液
(KR5240、15%キシレン−ブタノール溶液:信越化学社製) 700部
2−ブタノン 2000部
上記成分を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
〈電荷輸送層〉
電荷輸送物質(合成例(4)の化合物) 150部
バインダー樹脂:ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(サノールLS2626:三共社製) 1.7部
テトラヒドロフラン(沸点:64.5℃) 2200部
上記成分を混合溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃60分間乾燥して、膜厚19μmの電荷輸送層を形成し、感光体1Bを作製した。
感光体2B〜14Bの作製
感光体1Bにおいて、電荷発生物質、電荷輸送層の電荷輸送物質の化合物、化合物の量、膜厚、及び中間層を表1のように変更した以外は同様にして感光体2B〜14Bを作製した。但し、中間層B〜Jは、中間層Aの処方の無機粒子及びバインダーを前記表2に記載のように変更して作製した。
感光体15Bの作製
感光体1Bの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(5)の化合物)を、公知の方法で別途合成した化合物11B(m=0)のn=0のみの成分(成分純度は99%より大)の電荷輸送物質に代えた以外は同様にして感光体15Bを作製した。
感光体16Bの作製
感光体1Bの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(5)の化合物)を、合成例(5)の化合物を液体クロマトグラフィーで各成分を分離し、化合物11B(m=0)のn=3のみの成分(成分純度は99%より大)の電荷輸送物質に代えた以外は同様にして感光体16Bを作製したが、電荷輸送物質がバインダー樹脂と相溶せず析出して、評価できる感光体が得られなかった。
感光体17Bの作製
感光体1Bの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(5)の化合物)を、合成例(5)の化合物を液体クロマトグラフィーで各成分を分離し、化合物11B(m=0)のn=2とn=3の組成比がそれぞれ50%の混合化合物の電荷輸送物質に代えて用いた以外は同様にして感光体17Bを作製した。
感光体18Bの作製
感光体1Bにおいて、中間層Aから無機粒子を除いた他は同様にして中間層J(無機粒子を含有しない)を有する感光体18Bを作製した。
Figure 0004103810
表中、Y及びZは表1と同じ。
(a+b)も表1に同じ。
又、電荷輸送物質の連鎖構造nの分布(組成比)は高速液体クロマトグラフィーの面積比より求めた。平均分子量Mwはゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)より求めた重量平均分子量(ポリスチレン換算)を示す。
評価
以上のようにして得た感光体1B〜18Bを各々コニカ(株)製の反転現像方式デジタル複写機「Konica7085」(スコロトロン帯電器、半導体レーザ像露光器(波長680nm)、反転現像手段を有するA4紙85枚/分機)に搭載し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表5に示す。
Figure 0004103810
表5より、本発明の一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を電荷輸送物質として用い、中間層が無機粒子を含有する感光体1B〜14Bは、低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性(べた黒画像部の電位変化が小さい)が優れ、このため低温低湿下の文字細りもなく、しかも、ブッラクスポット、周期性画像欠陥、クラック等の発生もなく、画像濃度、鮮鋭性に優れた特性を示している。一方、n=0の低分子量の化合物のみを用いた感光体15Bは低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性が劣り、文字細りを発生しており、画像濃度、鮮鋭性が低下している。又、n=3の高分子量の化合物のみを用いた感光体16Bの場合は、バインダー樹脂との溶解不良で、感度等もほとんどなく、評価に値しなかった。又、化合物11B(m=0)のn=2とn=3の組成比をそれぞれ50%の混合化合物を電荷輸送物質として用いた感光体17Bも電荷輸送物質のバインダー樹脂との溶解性が不十分なため、べた黒画像部の電位変化が大きく、クラックも発生し、画像濃度、鮮鋭性が低下している。又、中間層が無機粒子を含有しない本発明外の感光体18Bもべた黒画像部の電位変化が大きく、周期性画像欠陥も発生し、画像濃度、鮮鋭性も低下している。
実施例3
下記のごとくして、一般式Cの混合化合物を含有した感光体を作製した。
感光体1Cの作製
〈中間層〉
バインダー:前記N−1の化学構造のポリアミド樹脂 60部
無機粒子:酸化チタン(シリカ・アルミナ処理、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン処理の表面処理を施した数平均一次粒径(=dn)35nmの酸化チタン)
180部
t−プロパノール 1600部
1−ブタノール 400部
上記成分を混合溶解して中間層塗布液を調製した。この塗布液をの円筒状アルミニウム基体上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後、膜厚7.0μmの中間層を形成した。
〈電荷発生層〉
チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトルで、ブラッグ角2θの最大ピークが27.3°の顔料) 60部
シリコーン樹脂溶液
(KR5240、15%キシレン−ブタノール溶液:信越化学社製) 700部
2−ブタノン 2000部
上記成分を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥後、膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
〈電荷輸送層〉
電荷輸送物質(合成例(6)の化合物) 150部
バインダー樹脂:ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(サノールLS2626:三共社製) 1.7部
テトラヒドロフラン(沸点:64.5℃) 2200部
上記成分を混合溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃60分間乾燥して、膜厚19μmの電荷輸送層を形成し、感光体1Cを作製した。
感光体2Cの作製
感光体1Cにおいて、電荷輸送層の電荷輸送物質の化合物を合成例(6)の化合物から合成例(7)の化合物に変更した以外は同様にして感光体2Cを作製した。
感光体3C〜10Cの作製
感光体1Cの作製において、電荷発生物質、電荷輸送層の電荷輸送物質の化合物、化合物の量、膜厚及び中間層を表6のように変更した以外は同様にして感光体3C〜10Cを作製した。但し、中間層B〜Jは前記表2同じ。
感光体11Cの作製
感光体1Cの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(6)の化合物)を、公知の方法で別途合成した化合物、化学構造17Cのn=0のみの成分(成分純度は99%より大)の電荷輸送物質に代えて用いた以外は同様にして感光体11Cを作製した。
感光体12Cの作製
感光体1Cの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(6)の化合物)を、合成例(6)の化合物をカラムクロマトグラフィーで各成分を分離し、化学構造17Cのn=5のみの成分(成分純度は99%より大)の電荷輸送物質に代えて用いた以外は同様にして感光体12Cを作製したが、電荷輸送物質がバインダー樹脂と相溶せず析出して、評価できる感光体が得られなかった。
感光体13Cの作製
感光体1Cの作製において、電荷輸送層の電荷輸送物質(合成例(6)の化合物)を、合成例(6)の化合物を液体クロマトグラフィーで各成分を分離し、化学構造17Cのn=4とn=5の組成比がそれぞれ50%の混合化合物の電荷輸送物質に代えて用いた以外は同様にして感光体13Cを作製した。
感光体14Cの作製
感光体1Cにおいて、中間層Aから無機粒子を除いた他は同様にして中間層J(無機粒子を含有しない)を有する感光体14Cを作製した。
Figure 0004103810
表中、Y及びZは表1と同じ。
(a+b)も表1に同じ。
又、電荷輸送物質の連鎖構造nの分布(組成比)は高速液体クロマトグラフィーの面積比より求めた。平均分子量Mwはゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)より求めた重量平均分子量(ポリスチレン換算)を示す。
評価
以上のようにして得た感光体1C〜14Cを各々コニカ(株)製の反転現像方式デジタル複写機「Konica7085」(スコロトロン帯電器、半導体レーザ像露光器(波長680nm)、反転現像手段を有するA4紙85枚/分機)に搭載し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表7に示す。
Figure 0004103810
表7より、本発明の一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を電荷輸送物質として用い、中間層が無機粒子を含有する感光体1C〜10Cは、低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性(べた黒画像部の電位変化が小さい)が優れ、このため低温低湿下の文字細りもなく、しかも、ブッラクスポット、周期性画像欠陥、クラック等の発生もなく、画像濃度、鮮鋭性に優れた特性を示している。一方、n=1の低分子量の化合物のみを用いた感光体11Cは低温低湿(10℃20%RH)環境下での高速応答性が劣り、文字細りを発生しており、画像濃度、鮮鋭性も低下している。又、n=5高分子量の化合物のみを用いた感光体12Cの場合は、バインダー樹脂との溶解不良で、感度等もほとんどなく、評価に値しなかった。又、化学構造17Cのn=4とn=5の組成比をそれぞれ50%の混合化合物を電荷輸送物質として用いた感光体13Cも電荷輸送物質のバインダー樹脂との溶解性が不十分なため、べた黒画像部の電位変化が大きく、クラックも発生し、画像濃度、鮮鋭性も低下している。又、中間層が無機粒子を含有しない本発明外の感光体14Cもべた黒画像部の電位変化が大きく、周期性画像欠陥も発生し、画像濃度、鮮鋭性が低下している。
本発明の画像形成方法の1例としての画像形成装置の断面構成図である。
符号の説明
50 感光体ドラム(感光体)
51 帯電前露光部
52 帯電器
53 像露光器
54 現像器
541 現像スリーブ
543、544 現像剤攪拌搬送部材
547 電位センサー
57 給紙ローラー
58 転写電極
59 分離電極(分離器)
60 定着装置
61 排紙ローラー
62 クリーニング器
70 プロセスカートリッジ

Claims (17)

  1. 導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び下記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有することを特徴とする電子写真感光体。
    一般式(1)
    X−(CTM基)n−Y
    上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜11の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜11の整数)を示す。
  2. 導電性支持体上に中間層、電荷発生物質を有する電荷発生層、電荷輸送層を有する電荷輸送層を積層した電子写真感光体において、前記中間層が無機粒子を含有し、電荷輸送層が、前記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有することを特徴とする電子写真感光体。
  3. 一般式(1)のa+bが下記の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
    30%≦a+b≦99%
  4. 一般式(1)のCTM基、X、Yが下記一般式Aの化学構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    前記一般式A中、Ar 1 は1価の置換又は無置換の芳香族基を示し、Ar 2 は2価の置換、無置換の芳香族基を示し、R 1 〜R 3 は水素原子、1価の置換、無置換の芳香族基を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基を示す。但し、複数のAr 1 、R 1 、R 2 、R 3 は互いに異なっていてもよい。p、qは各々0又は1の整数を表す。
  5. 一般式(1)のCTM基、X、Yが下記一般式Bの化学構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    前記一般式B中、Ar 1 は2価の置換、無置換の芳香族基、2価のフラン基、又は下記一般式(2)を示し、R 1 〜R 3 は水素原子を示し、Aはトリアリールアミン基を含有する2価の基を示し、Bは1価の置換又は無置換の芳香族基を示す。但し、複数のB、R 1 、R 2 、R 3 は互いに異なっていてもよい。mは各々0又は1の整数を表す。
    Figure 0004103810
    一般式(2)中、Yは単結合、酸素原子、硫黄原子、−CH=CH−、又は−C(R 4 )(R 5 )−であり、R 4 、R 5 は互いに結合していてもよい。
  6. 前記Aのトリアリールアミン基を含有する2価の基が、下記一般式(4)の基であることを特徴とする請求項4又は5に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    一般式(4)中、Ar 3 は置換又は無置換の1価の芳香族基を表す。
  7. 前記Ar 3 が、下記一般式(5)の基であることを特徴とする請求項6に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    一般式(5)中、R 31 、R 32 、R 33 、R 34 、R 35 は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。但し、R 31 及びR 35 の内、少なくとも1つは炭素数1〜4のアルキル基である。
  8. 前記Aのトリアリールアミン基を含有する2価の基が、下記一般式(6)の基であることを特徴とする請求項4又は5に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    一般式(6)中、X 2 は単結合、置換又は無置換のアルキレン基、置換又は無置換の2価の芳香族基、Ar 4 、Ar 5 は置換又は無置換の1価の芳香族基を示す。
  9. 前記Bが下記一般式(7)で表される基であることを特徴とする請求項5に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    一般式(7)中、R 41 、R 42 、R 43 、R 44 、R 45 、R 51 、R 52 、R 53 、R 54 、R 55 は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。ただし、R 41 、R 45 、R 51 、R 55 のうち少なくともひとつは炭素数1〜4のアルキル基である。
  10. 一般式(1)のCTM基、X、Yが下記一般式Cの化学構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
    Figure 0004103810
    前記一般式C中、Ar 1 は1価の置換、無置換の芳香族基、Ar 2 は2価の置換、無置換の芳香族基、2価の複素環基、又は下記一般式(8)を示し、Rは1価の置換、無置換の芳香族基を示す。但し、複数のAr 1 、Ar 2 、Rは互いに異なっていてもよい。
    Figure 0004103810
    一般式(8)中、Yは酸素原子である。但しR 1 、R 2 は水素原子である。
  11. 前記無機粒子の数平均一次粒径dnが5nm〜200nmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  12. 前記無機粒子が酸化チタン、酸化アルミニウム及び酸化亜鉛から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  13. 前記無機粒子が疎水化表面処理を施されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
  14. 前記無機粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項12又は13に記載の電子写真感光体。
  15. 導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び下記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有する電子写真感光体上を一様に帯電する帯電手段、帯電された電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段、該電子写真感光体上の静電潜像を顕像化する現像手段、該電子写真感光体上に顕像化されたトナー像を転写材上に転写する転写手段、転写後の該電子写真感光体上の電荷を除去する除電手段及び転写後の該電子写真感光体上の残留するトナーを除去するクリーニング手段の少なくとも1つの手段とが一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に装着可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
    一般式(1)
    X−(CTM基) n −Y
    上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜11の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜11の整数)を示す。
  16. 電子写真感光体上を一様に帯電する帯電手段、帯電された電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段、該電子写真感光体上の静電潜像を顕像化する現像手段、該電子写真感光体上に顕像化されたトナー像を転写材上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、該電子写真感光体が導電性支持体上に無機粒子を含有する中間層及び下記一般式(1)の化学構造を有し、nを基準とした分布を持つ混合化合物の最大成分の化合物の組成比をa、2位成分の化合物の組成比をbとすると、a+bが99%以下の混合化合物を含有する感光層を有することを特徴とする画像形成装置。
    一般式(1)
    X−(CTM基) n −Y
    上記一般式(1)中、CTM基は、電荷輸送性基であり、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。又、nは0〜11の整数(但し、X及びYが共に水素原子又はハロゲン原子の場合はnは1〜11の整数)を示す。
  17. 請求項16に記載の画像形成装置を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
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