JP6176268B2 - 電子写真感光体及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記バインダーを用いた有機感光体の耐摩耗性の改良は十分でなかった。
すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段により解決される。
前記表面保護層が、光硬化性の架橋性モノマーの重合物である架橋硬化樹脂と、複数の立体異性体の混合物からなる電荷輸送物質と、を含有し、
前記電荷輸送物質の全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体が、当該全立体異性体に対して30質量%超60質量%以下含有されており、
前記電荷輸送物質が、下記構造の化合物T1、T11、T12、T20、T50、T61、T105のいずれかで、
前記化合物T1、T11、T12、T61は、cis−cis体の質量比が1.0、cis−trans体の質量比が1.1又は2.1の値、trans−trans体の質量比が1.0又は1.1の値をとる化合物T1−1、T1−2、T11−1、T11−2、T12−1、T12−2、T61−1、T61−2のいずれかであり、
前記化合物T20は、cis−cis体の質量比が1.0、1.5、1.7のいずれかの値、cis−trans体の質量比が1.0、1.1、3.0のいずれかの値、trans−trans体の質量比が1.0、1.1、2.8、3.0のいずれかの値をとる化合物T20−2〜−6のいずれかであり、
前記化合物T50は、cis−cis体の質量比が1.0、1.1、1.5のいずれかの値、cis−trans体の質量比が1.0、1.1、2.2、3.0のいずれかの値、trans−trans体の質量比が1.0、1.1、1.7、2.8、3.0のいずれかの値をとる化合物T50−1〜−6のいずれかであり、
前記化合物T105は、cis体の質量比が1.0、trans体の質量比が1.1のものである、ことを特徴とする電子写真感光体。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
すなわち、電子写真感光体の表面保護層に電荷輸送物質を含有させた場合、電荷輸送物質と硬化性モノマーとの相溶性が十分でないと、表面保護層にクラックが発生する場合がある。例えば、電荷輸送物質が溶媒・モノマーに溶解し、塗膜形成時に凝集物が生成しない場合であっても、電荷輸送物質と架橋性モノマーの相溶性が十分ではない場合は、塗膜形成過程で電荷輸送物質が僅かに結晶化し、そこで架橋反応が阻害され、局所的に架橋密度が低下する。その結果、架橋密度が不均一となり、表面保護層の架橋密度が低い部分に応力が集中することで、表面保護層にクラックを生じさせる。
このような現象は、特に、耐久性を向上させるため表面保護層に光硬化性樹脂が含有される場合に顕著であり、電荷輸送物質と光硬化性の架橋性モノマーとのより高いレベルの相溶性が求められる。
クラック耐性を向上させるためには、架橋性モノマーの架橋反応を阻害しないことが重要であり、その手段の一つに、電荷輸送物質の結晶性を低減する方法が挙げられる。ここで、電荷輸送物質として用いられる化合物の立体異性体の種類が単一であると電荷輸送物質の結晶性が増大する。このため、本発明のように、電荷輸送物質を複数種の立体異性体の混合物とすることで、電荷輸送物質の結晶化を抑制することができ、クラック耐性が良好で高強度な表面保護層を得ることができる。更に、電荷輸送物質の立体異性体の含有率を所定範囲に調整することで更に性能を向上させることが可能である。
本発明においては、前記電荷輸送物質の全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体が、当該全立体異性体に対して30質量%超60質量%以下含有されていることが好ましい。これにより、電子写真感光体の電位安定性を向上させることができる。
また、本発明においては、前記電荷輸送物質が、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。これにより、電子写真感光体の電位安定性を向上させることができる。
また、本発明においては、前記電荷輸送物質の全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体が、当該全立体異性体に対して45〜55質量%含有されていることが好ましい。これにより、電子写真感光体の転写メモリー抑制効果を向上させることができる。
また、本発明においては、前記架橋性モノマーが、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有することが好ましい。これにより、少ない光量又は短い時間で硬化させることが可能である。
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に、少なくとも有機物で構成された感光層と、表面保護層と、をこの順に備える電子写真感光体であって、表面保護層が、光硬化性の架橋性モノマーと、複数の立体異性体の混合物からなる電荷輸送物質と、を含有する。感光層は、電荷発生層と電荷輸送層とから構成され、導電性支持体上に電荷発生層が設けられ、当該電荷発生層上に電荷輸送層が設けられる。また、導電性支持体と電荷発生層との間には中間層が設けられていることが好ましい。
以下、本発明の電子写真感光体を構成する各層及びその材料等について詳細に説明する。
(1)光硬化性の架橋性モノマー
本発明に係る光硬化性の架橋性モノマーは、紫外線や電子線等の活性線照射により重合(硬化)して、ポリスチレン、ポリアクリレート等、一般に感光体のバインダー樹脂として用いられる樹脂となるモノマーが好適である。特に、例えば、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタアクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、N−ビニルピロリドン系モノマー等が好ましい。
本発明に係る表面保護層は、複数の立体異性体の混合物からなる電荷輸送物質を含有する。
このように電荷輸送物質が複数種の立体異性体の混合物からなることで、表面保護層形成中に電荷輸送物質が結晶化することを抑制することができる。これにより、上記架橋性モノマーの架橋反応が阻害されず、均一な架橋構造が形成されて、クラック耐性に優れた高強度な表面保護層とすることができる。
本発明に係る電荷輸送物質としては、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。電荷輸送物質として下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いることで、電子写真感光体の転写メモリー抑制効果及び電位安定性を向上させることができる。
本発明に係る電荷輸送物質として、上記一般式(1)で表される構造を有する化合物以外に、以下に示す化合物を用いることができるが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
本発明に係る表面保護層には、金属酸化物粒子が含有されていることが好ましい。表面保護層に金属酸化物粒子が含有されていることで、表面保護層の電荷輸送性が損なわれることなく強固な表面保護層を形成することができる。
表面保護層に含有される金属酸化物粒子としては、遷移金属も含めたいずれかの金属酸化物粒子で記載すると、例えば、シリカ(酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化ジルコニウム、酸化スズ、チタニア(酸化チタン)、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化バナジウム等の金属酸化物粒子が例示されるが、中でも、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛が好ましく、特に酸化スズが好ましい。
上記金属酸化物粒子の数平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡(日本電子製)により10000倍の拡大写真を撮影し、ランダムに300個の粒子をスキャナーにより取り込んだ写真画像(凝集粒子は除いた)を自動画像処理解析装置LUZEX AP((株)ニレコ)ソフトウエアバージョン Ver.1.32を使用して数平均一次粒径を算出した。
本発明に係る表面保護層は、上記した光硬化性の架橋性モノマー、電荷輸送物質及び重合開始剤等を溶媒中で混合した組成物を作製し、当該組成物を後述する電荷輸送層の上に塗布した後、乾燥、硬化させて形成することができる。表面保護層は、架橋性モノマー間の反応等が進行することで形成される。
当該質量%は、表面保護層の質量、表面保護層の樹脂層成分を分解し、電荷輸送物質を取り出して検出した質量等から検証することができる。
本発明に係る導電性支持体は、導電性を有するものであればいずれのものでも良く、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレス等の金属をドラム又はシート状に成形したもの、アルミニウムや銅等の金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化スズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又はバインダー樹脂とともに塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙等が挙げられる。
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体と感光層の中間にバリアー機能と接着機能を持つ中間層を備えていても良い。種々の故障を防止する観点から、中間層を備える構成が好ましい。
本発明に係る感光層を構成する電荷発生層は、電荷発生物質とバインダー樹脂を含有し、電荷発生物質をバインダー樹脂溶液中に分散、塗布して形成したものが好ましい。
なお、電荷発生層用の塗布液を塗布前に濾過して異物や凝集物を除去することで画像欠陥の発生を防ぐことができる。また、電荷発生物質としての上記顔料を真空蒸着することによって電荷発生層を形成することもできる。
本発明に係る感光層を構成する電荷輸送層は、電荷輸送物質(CTM)とバインダー樹脂を含有し、電荷輸送物質をバインダー樹脂溶液中に溶解、塗布して形成される。
次に、本発明の接触帯電方式を用いた画像形成装置について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の概略構成図である。
まず、上記した例示化合物T20を以下のようにして合成した。
測定機:島津LC6A(島津製作所製)
カラム:CLC−SIL(島津製作所製)
検出波長:290nm
移動相:n−ヘキサン/ジオキサン=10〜500/1
移動相の流速:約1ml/min
サンプル(電荷輸送物質T20−1)
溶媒:n−ヘキサン/ジオキサン=10/1
サンプル(電荷輸送物質T20−1):3mg/溶媒10ml
また、各電荷輸送物質T20−1〜T20−8について、各電荷輸送物質T20−1〜T20−8に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
まず、上記した例示化合物T50を以下のようにして合成した。
また、各電荷輸送物質T50−1〜T50−8について、各電荷輸送物質T50−1〜T50−8に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
まず、上記した例示化合物T105を以下のようにして調製した。
また、電荷輸送物質T105−1に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
上記例示化合物T105の調製において、2,4-dimethyl-N,N-diphenylanilineを下記構造式で表されるアミン化合物1に変更し、ホスホネート化合物1を下記構造式で表されるホスホネート化合物3に変更し、ホスホネート化合物2を下記構造式で表されるホスホネート化合物4に変更した以外は同様の方法で、例示化合物T1を調製した。
また、各電荷輸送物質T1−1、T1−2について、各電荷輸送物質T1−1、T1−2に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
上記例示化合物T105の調製において、2,4-dimethyl-N,N-diphenylanilineを下記構造式で表されるアミン化合物2に変更し、ホスホネート化合物1を下記構造式で表されるホスホネート化合物5に変更し、ホスホネート化合物2を下記構造式で表されるホスホネート化合物6に変更した以外は同様の方法で、例示化合物T11を調製した。
また、各電荷輸送物質T11−1、T11−2について、各電荷輸送物質T11−1、T11−2に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
上記例示化合物T105の調製において、2,4-dimethyl-N,N-diphenylanilineを下記構造式で表されるアミン化合物3に変更し、ホスホネート化合物1を下記構造式で表されるホスホネート化合物7に変更し、ホスホネート化合物2を下記構造式で表されるホスホネート化合物8に変更した以外は同様の方法で、例示化合物T12を調製した。
また、各電荷輸送物質T12−1、T12−2について、各電荷輸送物質T12−1、T12−2に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
上記例示化合物T105の調製において、2,4-dimethyl-N,N-diphenylanilineを下記構造式で表されるアミン化合物4に変更し、ホスホネート化合物1を上記ホスホネート化合物3に変更し、ホスホネート化合物2を上記ホスホネート化合物4に変更した以外は同様の方法で、例示化合物T61を調製した。
また、各電荷輸送物質T61−1、T61−2について、各電荷輸送物質T61−1、T61−2に含有される全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体の、当該全立体異性体に対する含有量(質量%)を算出した。その値を表1に示す。
(導電性支持体の準備)
直径60mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し導電性支持体を用意した。
下記組成の分散液を同じ溶媒にて2倍に希釈し、一夜静置後に濾過(フィルター;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルターを使用。)し、中間層塗布液を調製した。
ポリアミド樹脂CM8000(東レ社製) 1質量部
酸化チタンSMT500SAS(テイカ社製) 3質量部
メタノール 10質量部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
調製した中間層塗布液を上記導電性支持体上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥層厚2μmの中間層を形成した。
電荷発生物質:Y−TiPh(チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で、少なくとも27.3°の位置に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料) 20質量部
ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製) 10質量部
酢酸t−ブチル 700質量部
4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 300質量部
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。調製した電荷発生層塗布液を上記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥層厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送物質:4,4′−ジメチル−4″−(β−フェニルスチリル)トリフェニルアミン 225質量部
バインダー:ポリカーボネートZ(Z300:三菱ガス化学社製) 300質量部
酸化防止剤(Irganox1010:BASFジャパン社製) 6質量部
テトラヒドロフラン 1600質量部
トルエン 400質量部
シリコーンオイル(KF−54:信越化学社製) 1質量部
上記成分を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。調製した電荷輸送層塗布液を上記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥層厚20μmの電荷輸送層を形成した。
SnO2微粒子 1250質量部
例示化合物Mc−1(SR350:サートマー社製) 900質量部
重合開始剤(イルガキュア−819:BASFジャパン社製) 70質量部
電荷輸送物質T20−1 130質量部
酸化防止剤(Sumilizer−GS:住友化学社製) 70質量部
2−ブタノール 2000質量部
THF 250質量部
シリコーンオイル(KF−96:信越化学社製) 1質量部
上記成分を混合撹拌し、十分に溶解・分散し、表面保護層塗布液を調製した。調製した表面保護層塗布液を電荷輸送層上に円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布した。塗布後、キセノンランプを用いて紫外線を1分間照射して、乾燥層厚2.0μmの表面保護層を形成した。
以上のようにして、電子写真感光体1を作製した。
電子写真感光体1の作製において、表面保護層の材料である電荷輸送物質T20−1を、電荷輸送物質T20−2〜T20−8、T50−1〜T50−8、T105−1、T1−1、T1−2、T11−1、T11−2、T12−1、T12−2、T61−1、T61−2にそれぞれ変更した以外は同様にして、電子写真感光体2〜25を作製した。
上記作製した各電子写真感光体1〜25について、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
表面保護層形成直後に、各電子写真感光体表面を顕微鏡観察してクラックの有無を目視により確認し、以下の基準に従って評価した。
○:クラックなし
×:クラックあり
23℃/50%RH環境で、画像比率6%の文字画像をA4横送りで各30万枚両面連続でプリントを行う耐久試験を行った。耐久試験後に、べた黒とべた白の混在した画像を10枚連続して印刷し、続いて均一なハーフトーン画像を印刷し、当該ハーフトーン画像中に前記べた黒とべた白の履歴が現れているか否かを目視により確認した。確認結果を以下の基準に従って評価した。
◎:発生なし(良好)
○:僅かに発生(実用上問題なし)
×:発生(実用上問題あり)
初期の帯電電位を600±50Vに調整した上で上記耐久試験を行い、初期と5万枚印刷後の露光部電位の変化量(ΔV)を求め、以下の基準に従って評価した。
◎:ΔVが50V未満(良好)
○:ΔVが50〜100V(実用上問題なし)
×:ΔVが100Vより大きい(実用上問題あり)
表1に記載の結果から明らかなように、電荷輸送物質が立体異性体の混合物からなる本発明の電子写真感光体1〜7、9〜15、17〜25は、比較例の電子写真感光体8、16と比較してクラック耐性に優れていることが分かる。したがって、本発明によればクラック耐性に優れた電子写真感光体を提供することが可能となる。
一方、表1には示していないが、最も多く含有されている立体異性体の含有量が30質量%以下である場合、表面保護層形成用の溶媒への電荷輸送物質の溶解性が低下し、表面保護層を形成することが困難になる。これは、最も多く含有されている立体異性体の含有量が30質量%以下であると、電荷輸送物質を構成する立体異性体の種類が多く、そのような化合物は分子量が大きいと考えられるため、表面保護層形成用の溶媒に対する溶解性が低下するものと考えられる。
したがって、最も多く含有されている立体異性体の含有量が30質量%超60質量%以下であることで、電子写真感光体の電位安定性を向上させることができる。
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
7 中間転写体
P 画像支持体
Claims (4)
- 導電性支持体上に、少なくとも有機物で構成された感光層と、表面保護層と、を備える電子写真感光体であって、
前記表面保護層が、光硬化性の架橋性モノマーの重合物である架橋硬化樹脂と、複数の立体異性体の混合物からなる電荷輸送物質と、を含有し、
前記電荷輸送物質の全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体が、当該全立体異性体に対して30質量%超60質量%以下含有されており、
前記電荷輸送物質が、下記構造の化合物T1、T11、T12、T20、T50、T61、T105のいずれかで、
前記化合物T1、T11、T12、T61は、cis−cis体の質量比が1.0、cis−trans体の質量比が1.1又は2.1の値、trans−trans体の質量比が1.0又は1.1の値をとる化合物T1−1、T1−2、T11−1、T11−2、T12−1、T12−2、T61−1、T61−2のいずれかであり、
前記化合物T20は、cis−cis体の質量比が1.0、1.5、1.7のいずれかの値、cis−trans体の質量比が1.0、1.1、3.0のいずれかの値、trans−trans体の質量比が1.0、1.1、2.8、3.0のいずれかの値をとる化合物T20−2〜−6のいずれかであり、
前記化合物T50は、cis−cis体の質量比が1.0、1.1、1.5のいずれかの値、cis−trans体の質量比が1.0、1.1、2.2、3.0のいずれかの値、trans−trans体の質量比が1.0、1.1、1.7、2.8、3.0のいずれかの値をとる化合物T50−1〜−6のいずれかであり、
前記化合物T105は、cis体の質量比が1.0、trans体の質量比が1.1のものである、ことを特徴とする電子写真感光体。
- 前記電荷輸送物質の全立体異性体のうち最も多く含有されている立体異性体が、当該全立体異性体に対して45〜55質量%含有されていることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記架橋性モノマーが、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子写真感光体。
- 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電子写真感光体の周辺に、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
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