JP6569609B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本実施形態は電子写真感光体(以下、感光体と記載する)に関する。本実施形態の感光体は、形成画像におけるいわゆる先端白抜けの発生を抑制することができる。先端白抜けとは、用紙に黒色のソリッド画像を印刷した場合に、黒色のソリッド画像内の印刷方向における先端側の領域が白くなる画像不良である。形成画像における先端白抜けは、高速で画像を形成する場合に発生し易い。高速で画像を形成する場合には、強い転写電流を感光体へ印加する転写条件に設定されることが多いからである。
導電性基体は、その表面にアルマイト層を有する。導電性基体がアルマイト層を有することで、転写電流の印加による感光体の表面電位の低下を抑制することができる。その結果、形成画像における先端白抜けの発生を抑制することができる。
感光層は、電荷発生剤と電子輸送剤と正孔輸送剤とを含有する。電子輸送剤の合計含有量は、正孔輸送剤の合計含有量よりも多い。電子輸送剤の合計含有量が正孔輸送剤の合計含有量よりも多いことで、転写電流を印加した後の感光体の表面電位の低下を抑制することができる。その結果、形成画像における先端白抜けの発生を抑制することができる。形成画像における先端白抜けの発生を好適に抑制するためには、正孔輸送剤の合計含有量に対する電子輸送剤の合計含有量の比率(以下、含有比率と記載することがある)が、1.00より大きく1.50以下であることが好ましく、1.20以上1.50以下であることがより好ましい。含有比率は、計算式「含有比率=電子輸送剤の合計含有量/正孔輸送剤の合計含有量」から算出される。含有比率が1.00より大きいとき、電子輸送剤の合計含有量が正孔輸送剤の合計含有量よりも多くなる。
電子輸送剤の例としては、キノン化合物、ジイミド化合物、ヒドラゾン化合物、マロノニトリル系化合物、チオピラン系化合物、トリニトロチオキサントン系化合物、3,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン系化合物、ジニトロアントラセン系化合物、ジニトロアクリジン系化合物、テトラシアノエチレン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、又はジブロモ無水マレイン酸が挙げられる。キノン系化合物としては、例えば、ジフェノキノン系化合物、アゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、ニトロアントラキノン系化合物、又はジニトロアントラキノン系化合物が挙げられる。電子輸送剤の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。
化合物(1)及び化合物(2);
化合物(1)及び条件(3−1)を満たす化合物(3);
化合物(1)及び条件(3−2)を満たす化合物(3);
化合物(1)及び化合物(4);又は
化合物(1)及び化合物(5)。
化合物(E−1)及び化合物(E−2);
化合物(E−1)及び化合物(E−3);
化合物(E−1)及び化合物(E−4);
化合物(E−1)及び化合物(E−5);
化合物(E−1)及び化合物(E−6);
化合物(E−1)及び化合物(E−7);
化合物(E−1)及び化合物(E−8);
化合物(E−1)及び化合物(E−9);又は
化合物(E−1)及び化合物(E−10)。
感光層は、例えば正孔輸送剤を含有する。正孔輸送剤としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体、ジアミン誘導体(例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン誘導体、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、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、又はジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体)、オキサジアゾール系化合物(例えば、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)、スチリル系化合物(例えば、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン)、カルバゾール系化合物(例えば、ポリビニルカルバゾール)、有機ポリシラン化合物、ピラゾリン系化合物(例えば、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン)、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。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。
感光層は、電荷発生剤を含有する。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(例えば、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)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。
(a)DSCによる熱特性において、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃以下の範囲にピーク(例えば、1つのピーク)を有する。
(b)DSCによる熱特性において、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上400℃以下の範囲にピークを有しない。
(c)DSCによる熱特性において、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃未満の範囲にピークを有さず、270℃以上400℃以下の範囲にピーク(例えば、1つのピーク)を有する。
感光層は、バインダー樹脂を含有してもよい。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−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル酸重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、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−酢酸ビニル共重合体、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、エポキシ化合物のアクリル酸付加物又はウレタン化合物のアクリル酸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。
中間層(下引き層)は、例えば、無機粒子及び中間層に用いられる樹脂(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、電荷発生剤、電子輸送剤、正孔輸送剤及び必要に応じて添加される成分(例えば、バインダー樹脂及び各種添加剤)を、溶剤に溶解又は分散させることにより製造される。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る感光体10を備える画像形成装置100について説明する。図2は画像形成装置100の構成の一例を示す図であり、この画像形成装置100は本実施形態に係る感光体10を備える。図2に示す画像形成装置100は、直接転写方式を採用する。なお、中間転写方式を採用する画像形成装置100については、図3を参照して後述する。
次に、図2及び図3を引き続き参照して、本実施形態の感光体10を備え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、画像形成用のカートリッジである。プロセスカートリッジは、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は、ユニット化された感光体10を備える。プロセスカートリッジは、感光体10に加えて、帯電部42、露光部44、現像部46及び転写部48(又は一次転写部54)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には、クリーニング部(不図示)及び除電部(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には、除電レス方式が採用されていてもよい。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、感光体10の感度特性等が劣化した場合に、感光体10を含めて容易かつ迅速に交換することができる。
電荷発生剤として、チタニルフタロシアニンを準備した。チタニルフタロシアニンは、実施形態で述べた化学式(C−1)で表される化合物であった。また、このチタニルフタロシアニンは、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)の27.2°に主ピークを有し、26.2℃にピークを有していなかった。このチタニルフタロシアニンは、DSCによる熱特性において、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃未満の範囲にピークを有さず、270℃以上400℃以下の範囲に1つのピークを有していた。
正孔輸送剤として、実施形態で述べた化合物(H−1)、(H−2)、(H−3)、(H−6)及び(H−7)を準備した。
バインダー樹脂として、一般式(R−2)で表されるポリカーボネート樹脂を準備した。実施例で使用した一般式(R−2)で表されるポリカーボネート樹脂は、一般式(R−2)中のx2が0.60であり、y2が0.40である樹脂であった。実施例で使用した一般式(R−2)で表されるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、50,000であった。
電子輸送剤として、実施形態で述べた化合物(E−1)〜(E−10)を準備した。電子輸送剤として、化合物(E−1)〜(E−10)のうちの2種を選択して使用した。使用した2種の電子輸送剤の各々を、第一電子輸送剤及び第二輸送剤と記載する。
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)に従って化合物(E−8)を製造した。
以下の点を変更した以外は、化合物(E−8)の製造と同様の方法で、化合物(E−10)を製造した。化合物(E−10)の製造では、反応(r−4)で使用した化合物(1G)(4.64g、20ミリモル)を化合物(5G)(3.80g、20ミリモル)に変更した。なお、化合物(5G)は、下記化学式(5G)で表される。その結果、化合物(E−8)の代わりに、化合物(E−10)を得た。化合物(E−10)の収量は3.98gであり、反応(r−4)における化合物(F)からの化合物(E−10)の収率は65モル%であった。
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)に従って化合物(E−9)を製造した。
化合物(E−8):1H−NMR(300MHz,CDCl3) δ=8.70(d, 4H), 7.62−7.75(m, 8H), 7.36−7.55(m, 8H).
感光層を形成するための材料を用いて、感光体(A−1)〜(A−19)及び(B−1)〜(B−11)を製造した。
容器内に、電荷発生剤3質量部、正孔輸送剤としての化合物(H−1)50質量部、第一電子輸送剤としての化合物(E−1)30質量部、第二電子輸送剤としての化合物(E−4)30質量部、バインダー樹脂100質量部及び溶剤としてのテトラヒドロフラン800質量部を投入した。容器の内容物を、ボールミルを用いて50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。
下記(1)〜(7)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−19)及び(B−1)〜(B−11)の各々を製造した。
(1)第一電子輸送剤の種類を、感光体(A−1)の製造における化合物(E−1)から、表1及び表2に示す種類の第一電子輸送剤に変更した。
(2)第一電子輸送剤の添加量(含有量)を、感光体(A−1)の製造における30質量部から、表1及び表2に示す第一電子輸送剤の添加量(含有量)に変更した。
(3)第二電子輸送剤の種類を、感光体(A−1)の製造における化合物(E−4)から、表1及び表2に示す種類の第二電子輸送剤に変更した。
(4)第二電子輸送剤の添加量(含有量)を、感光体(A−1)の製造における30質量部から、表1及び表2に示す第二電子輸送剤の添加量(含有量)に変更した。
(5)正孔輸送剤の種類を、感光体(A−1)の製造における化合物(H−1)から、表1及び表2に示す種類の正孔輸送剤に変更した。
(6)正孔輸送剤の添加量(含有量)を、感光体(A−1)の製造における50質量部から、表1及び表2に示す正孔輸送剤の添加量(含有量)に変更した。
(7)感光体(B−1)〜(B−5)及び(B−11)の製造においては、表面(周面)にアルマイト層を有していない導電性基体を使用した。つまり、アルマイト処理を行っていないアルミニウム製のドラム状支持体(直径30mm、全長238.5mm)を使用した。
製造した感光体(A−1)〜(A−19)及び(B−1)〜(B−11)の各々に対して、画像評価を行った。感光体を画像評価のための評価機に搭載した。評価機として、モノクロプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−1300D」)の改造機を使用した。改造した点は、FS−1300Dのクリーニングブレードを取り外した点であった。また、この評価機は、除電レスシステムを備えていた。この評価機の転写部が印加する転写電流を、−15μAに設定した。転写電流は感光体の回転速度140mm/秒の条件で印加した。
(画像評価基準)
◎(特に良好):光学顕微鏡観察でも肉眼観察でも先端白抜けが確認されなかった。
○(良好):光学顕微鏡観察ではわずかに先端白抜けが確認されたが、肉眼観察では先端白抜けが確認されなかった。
△(普通):肉眼観察で、わずかに先端白抜けが確認された。
×(不良):肉眼観察で、明らかな先端白抜けが確認された。
製造した感光体(A−1)〜(A−19)及び(B−1)〜(B−11)の各々に対して、転写後電位を評価した。転写後電位の評価は、温度23℃及び相対湿度50%RHの環境下で行った。まず、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)に感光体をセットした。ドラム感度試験機の条件を、グリッド電圧670V、流れ込み電流150μA、露光量0.3μJ/cm2、転写電流−15μA及び周速125rpmに設定した。感光体を39周回転させて、帯電、露光及び転写を繰り返した。詳しくは、感光体が1周回転する間に、感光体に対して帯電、露光及び転写のプロセスを行った。このプロセスを39回繰り返した。39周目において感光体に転写電流が印加された後に、40周目の感光体の表面電位を、感光体が1周する間連続して測定した。測定された表面電位の平均値を、転写後電位(Vt、単位:V)とした。得られた転写後電位から、下記の転写後電位の評価基準に従って、転写後電位を評価した。なお、転写後電位が大きな値であるほど、感光体に転写電流が印加された後に感光体の表面電位が低下し難くいことを示す。また、転写後電位が大きな値であるほど、形成画像に先端白抜けが発生し難い傾向がある。
(転写後電位の評価基準)
○(良好):Vtが0V以上であった。
△(普通):Vtが−300V以上0V未満であった。
×(不良):Vtが−300V未満であった。
感光体(A−1)について、転写電流を−15μAから−20μA又は−25μAに変更した以外は、−15μAでの画像評価と同様の方法で、画像評価を行った。また、感光体(A−1)について、転写電流を−15μAから−20μA又は−25μAに変更した以外は、−15μAでの転写後電位の評価と同様の方法で、転写後電位の評価を行った。転写電流が−15μA、−20μA及び−25μAのときの画像評価の結果、測定された転写後電位Vt、及び転写後電位の評価の結果を、表3に示す。表3中の第一ETM、第二ETM、HTM、Vt及び含有比率は、各々、表1及び表2中の第一ETM、第二ETM、HTM、Vt及び含有比率と同義である。
12 :導電性基体
12s :導電性基体の表面
14 :感光層
42 :帯電部
44 :露光部
46 :現像部
48 :転写部
100 :画像形成装置
P :記録媒体
Claims (13)
- 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、
前記導電性基体の表面は、アルマイト層を有し、
前記感光層は、単層であり、電荷発生剤と電子輸送剤と正孔輸送剤とを含有し、
前記電子輸送剤の合計含有量は、前記正孔輸送剤の合計含有量よりも多く、
前記電子輸送剤は、下記一般式(1)、(2)、(3)、(4)及び(5)で表される化合物のうちの2種を含む、電子写真感光体。
前記一般式(2)中、Wは、−CO−O−又は−CO−を表し、
前記一般式(3)中、R 6 及びR 7 は、各々独立して、
炭素原子数1以上6以下のアルキル基を少なくとも1つ有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基、
フェニルカルボニル基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6以下のアルコキシ基を有してもよい炭素原子数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、選択される前記基は1つ以上のハロゲン原子で置換されてもよい。 - 前記正孔輸送剤の合計含有量に対する前記電子輸送剤の合計含有量の比率は、1.00より大きく1.50以下である、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(1)中、R1及びR2は、各々独立して、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
前記一般式(2)中、R3、R4及びR5は、各々独立して、水素原子、炭素原子数6以上14以下のアリール基を有してもよい炭素原子数1以上6以下のアルキル基、又はニトロ基を有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、Wは、−CO−O−又は−CO−を表し、
前記一般式(4)中、R8、R9、R10及びR11は、各々独立して、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
前記一般式(5)中、R12及びR13は、各々独立して、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、R14は、ハロゲン原子又はニトロ基を表し、
前記一般式(3)中、R6及びR7は、下記条件(3−1)又は(3−2)を満たす、請求項1又は2に記載の電子写真感光体。
(3−1)R6及びR7は、各々独立して、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を少なくとも1つ有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基を表す。
(3−2)R6及びR7は、各々独立して、
炭素原子数1以上6以下のアルキル基を少なくとも1つ有してもよい炭素原子数6以上14以下のアリール基、
フェニルカルボニル基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、選択される前記基は1つ以上のハロゲン原子で置換されてもよく、R6及びR7のうち少なくとも一方が1つ以上のハロゲン原子を有する。 - 2種の前記電子輸送剤のうちの1種は、R6及びR7が前記条件(3−2)を満たす前記一般式(3)で表される化合物である、請求項3に記載の電子写真感光体。
- 2種の前記電子輸送剤のうちの1種は、前記化学式(E−8)、(E−9)又は(E−10)で表される化合物である、請求項5に記載の電子写真感光体。
- 前記アルマイト層の厚さは、2μm以上15μm以下である、請求項1〜6の何れか一項に記載の電子写真感光体。
- 請求項1〜7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。
- 請求項1〜7の何れか一項に記載の電子写真感光体と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部とを備える画像形成装置であって、
前記帯電部は、前記電子写真感光体の表面を帯電し、
前記露光部は、帯電された前記電子写真感光体の前記表面を露光して、前記電子写真感光体の前記表面に静電潜像を形成し、
前記現像部は、前記静電潜像をトナー像として現像し、
前記転写部は、前記電子写真感光体から被転写体へ前記トナー像を転写する、画像形成装置。 - 前記転写部によって前記電子写真感光体から前記被転写体に前記トナー像が転写された前記電子写真感光体の前記表面の領域は、除電されることなく前記帯電部によって再び帯電される、請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記転写部が印加する転写電流は、−25μA以上−5μA以下である、請求項9又は10に記載の画像形成装置。
- 前記転写電流は、感光体の回転速度が140mm/秒である条件下で印加される、請求項11に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部は、前記電子写真感光体の前記表面を正極性に帯電する、請求項9〜12の何れか一項に記載の画像形成装置。
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