JP6627815B2 - 電子写真感光体及び画像形成装置 - Google Patents
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- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Description
本発明の第一実施形態に係る電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある。)の構造を説明する。図1及び図2は、第一実施形態の一例である感光体1の構造を示す部分断面図である。図1に示すように、感光体1は、導電性基体2と、感光層3とを備える。感光層3は、図1に示すように導電性基体2上に直接的に設けられてもよい。また、図2に示すように、感光体1は、例えば、導電性基体2と、中間層4(例えば下引き層)と、感光層3とを備えてもよい。図2に示す例では、感光層3は、導電性基体2上に中間層4を介して間接的に設けられている。また、感光層3は、導電性基体2側から順次設けられた電荷発生層3a及び電荷輸送層3bを有する。
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。導電性基体としては、少なくとも表面部が導電性を有する材料で構成される導電性基体を用いることができる。導電性基体の一例としては、導電性を有する材料(導電性材料)で構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、導電性材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性材料としては、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、及びインジウムが挙げられる。これらの導電性材料のうち、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。二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、真鍮等)が挙げられる。これらの導電性材料の中でも、アルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。
〔電荷発生層〕
電荷発生層は、電荷発生剤を含有する。電荷発生層は、必要に応じて、電荷発生層用バインダー樹脂(以下、ベース樹脂と記載することがある。)及び各種添加剤を含有してもよい。
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、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、ピラゾリン系顔料及びキナクリドン系顔料が挙げられる。電荷発生剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ベース樹脂は、電荷発生層用の樹脂である限り、特に限定されない。ベース樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び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、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、アクリル酸共重合体、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、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、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂及びポリエス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、メラミン樹脂、及びその他の架橋性の熱硬化性樹脂が挙げられる。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(エポキシ化合物のアクリル酸付加物)、及びウレタン−アクリル酸系共重合体(ウレタン化合物のアクリル酸付加物)が挙げられる。ベース樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂が好適に使用される。ベース樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
電荷輸送層は、電荷輸送剤と、バインダー樹脂と、露光波長の光を吸収する色素とを含む。電荷輸送剤としては、例えば正孔輸送剤が挙げられる。電荷輸送層は、必要に応じて、電子アクセプター化合物及び各種添加剤を含有してもよい。
電荷輸送剤が正孔輸送剤である場合、正孔輸送剤としては、例えば、含窒素環式化合物、及び縮合多環式化合物が挙げられる。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、トリフェニルアミン誘導体;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、ジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体、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);スチリル系化合物(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);カルバゾール系化合物(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;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、一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
バインダー樹脂は、下記一般式(1)で表される繰返し単位を有するポリアリレート樹脂(以下、ポリアリレート樹脂(1)と記載することがある。)を含む。電荷輸送層は、ポリアリレート樹脂(1)の一種又は二種以上を含むことができる。
電荷輸送層は、露光波長の光を吸収する色素として、下記一般式(2)又は一般式(3)で表される色素(以下、色素Aと記載することがある。)を含む。露光波長は、用いる画像形成装置に応じて適宜選択されるが、例えば700nm以上850nm以下の範囲である。
電荷輸送層は、必要に応じて、電子アクセプター化合物を含有してもよい。これにより、電荷輸送剤の電荷輸送能が向上する傾向がある。
電荷輸送層は、必要に応じて、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、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、及びレベリング剤が挙げられる。
第一実施形態に係る感光体は、中間層(例えば、下引き層)を有してもよい。中間層は、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。中間層を介在させると、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、電気抵抗の上昇を抑えることができる。
本実施形態の感光体の製造方法は、感光層形成工程を備える方法であれば特に限定されない。感光層形成工程は、例えば、電荷発生層形成工程と電荷輸送層形成工程とを備える。
以下、第二実施形態に係る画像形成装置について説明する。第二実施形態に係る画像形成装置は、像担持体と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部とを備える。前記像担持体は、上述の第一実施形態に係る感光体である。前記帯電部は、前記像担持体の表面を帯電させる。前記露光部は、帯電された前記像担持体の前記表面を露光して、前記像担持体の前記表面に静電潜像を形成する。前記現像部は、前記静電潜像をトナー像として現像する。前記転写部は、前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写する。
感光体を製造するための材料として、以下の正孔輸送剤、バインダー樹脂、及び色素を準備した。
下記化学式(HTM−1)で表される正孔輸送剤(HTM−1)を準備した。
第一実施形態で説明したポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−6)に加えて、ポリカーボネート樹脂(R−7)を準備した。ポリカーボネート樹脂(R−7)は、下記化学式(R−7)で表される繰返し単位を有するポリカーボネート樹脂である。
以下に、ポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−6)の合成方法を説明する。
温度計、三方コック、及び滴下ロートを備えた容量1Lの三口フラスコを反応容器として用いた。反応容器に1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)シクロヘキサン12.2g(41.3ミリモル)と、t−ブチルフェノール0.06g(0.41ミリモル)と、水酸化ナトリウム3.9g(98ミリモル)と、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド0.12g(0.38ミリモル)とを投入した。次いで、反応容器内をアルゴン置換した。その後、水600mLを更に反応容器に投入した。反応容器の内温を20℃に維持し、反応容器の内容物を1時間攪拌した。次いで、反応容器の内容物を冷却し、反応容器の内温を10℃まで降温させた。このようにしてアルカリ性水溶液を調製した。
4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジクロリド及び2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリドをポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−6)の出発物質であるハロゲン化アリーロイルに変更した以外は、ポリアリレート樹脂(R−1)と同様にして、それぞれポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−6)を合成した。ポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−6)の合成におけるハロゲン化アリーロイルの合計物質量は、ポリアリレート樹脂(R−1)の合成におけるハロゲン化アリーロイルの合計物質量と同様であった。なお、ポリアリレート樹脂(R−2)〜(R−6)の粘度平均分子量は、それぞれ45,500、51,200、50,100、46,800及び49,500であった。
第一実施形態で説明した色素(D−1)〜(D−7)に加えて、色素(D−8)を準備した。色素(D−8)は、下記化学式(D−8)で表される色素である。
[実施例1]
以下、実施例1に係る感光体の製造方法について説明する。
まず、表面処理された酸化チタン(テイカ株式会社製「試作品SMT−A」、平均一次粒径10nm)を準備した。詳しくは、アルミナとシリカとを用いて酸化チタンを表面処理し、更に、表面処理された酸化チタンを湿式分散しながらメチルハイドロジェンポリシロキサンを用いて表面処理したものを準備した。この表面処理された酸化チタン(2質量部)と、ポリアミド樹脂であるアミラン(登録商標)(東レ株式会社製「CM8000」)(1質量部)とを、溶剤に添加した。アミランは、ポリアミド6、ポリアミド12、ポリアミド66、及びポリアミド610の四元共重合ポリアミド樹脂である。また、溶剤としては、メタノール(10質量部)と、ブタノール(1質量部)と、トルエン(1質量部)とを含む溶剤を用いた。ビーズミルを用いて、これらを5時間混合し、溶剤中に材料を分散させた。この分散液を、目開き5μmのフィルターを用いてろ過した。これにより、中間層用塗布液を調製した。
Y型チタニルフタロシアニン(1.5質量部)と、ベース樹脂としてのポリビニルアセタール樹脂(積水化学工業株式会社製「エスレックBX−5」)(1質量部)とを、溶剤に添加した。溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(40質量部)と、テトラヒドロフラン(40質量部)とを含む溶剤を用いた。ビーズミルを用いて、これらを12時間混合し、溶剤中に材料を分散させた。この分散液を、目開き3μmのフィルターを用いてろ過した。これにより、電荷発生層用塗布液を調製した。得られた電荷発生層用塗布液を、上述のようにして形成された中間層上にディップコート法を用いて塗布し、50℃で5分間乾燥させた。これにより、中間層上に電荷発生層(膜厚0.3μm)を形成した。
正孔輸送剤(HTM−1)50.00質量部と、添加剤としてのヒンダードフェノール系酸化防止剤(BASF株式会社製「イルガノックス(登録商標)1010」)2.00質量部と、電子アクセプター化合物としての3,3’,5,5’−テトラ−tert−ブチル−4,4’−ジフェノキノン2.00質量部と、バインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(R−1)100.00質量部と、色素(D−1)0.20質量部とを、溶剤に添加した。溶剤としては、テトラヒドロフラン350.00質量部と、トルエン350.00質量部とを含む溶剤を用いた。超音波分散器を用いて、これらの材料を溶剤中に2分間分散させて、電荷輸送層用塗布液を調製した。
実施例2〜14及び比較例1〜3に係る感光体として、以下の点を変更した以外は実施例1と同様の方法で、CT15感光体及びCT30感光体をそれぞれ製造した。
実施例1に係る感光体の製造に用いたバインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(R−1)を、表1に示す樹脂に変更した。実施例1に係る感光体の製造に用いた色素(D−1)及び含有量を、表1に示す色素及び含有量に変更した。なお、表1中、欄「樹脂」のR−1〜R−7は、それぞれポリアリレート樹脂(R−1)〜(R−6)、及びポリカーボネート樹脂(R−7)を示す。欄「色素」の「種類」のD−1〜D−8は、それぞれ色素(D−1)〜(D−8)を示す。欄「色素」の「含有量」は、それぞれ使用した樹脂100.00質量部に対する色素の質量部数を示す。
[電荷輸送層の透過率]
各実施例1〜14及び比較例1〜3に係るCT30感光体の電荷輸送層について、以下の方法で露光波長(780nm)の光に対する透過率を測定した。各実施例1〜14及び比較例1〜3の感光体の電荷輸送層を形成する際に用いた電荷輸送層用塗布液を準備した。各電荷輸送層用塗布液をオーバーヘッドプロジェクターシート(OHPシート)に塗布した後、120℃で40分間乾燥させて膜厚30μmの電荷輸送層を形成した。得られた電荷輸送層について、波長780nmの光の透過率を分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製「C−3000」)により測定した。結果を表2に示す。
(繰り返し特性)
各実施例1〜14及び比較例1〜3に係るCT30感光体に対して、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、回転速度31rpm及び帯電電位−600Vの条件で帯電させた。次いで、単色光(波長:780nm、露光量:0.5μJ/cm2)をハロゲンランプの光からバンドパスフィルターを用いて取り出し、感光体の表面に照射した。単色光(露光光)を照射した後から66.7ミリ秒後に感光体の表面電位を測定した。得られた表面電位を初期電位(VL0)とした。次いで、単色光(波長:660nm、露光量:5μJ/cm2)を感光体の表面に照射して除電した。このような帯電−露光−除電を繰り返し、感光体を5,000回転させた。次いで、同条件で帯電及び露光し、露光光を照射した後から66.7ミリ秒後の感光体の表面電位を測定した。得られた表面電位を5,000回転後の電位(VL5,000)とした。表面電位の測定は、何れも温度30℃及び相対湿度85%で行った。得られたVL0及びVL5,000から下記数式(1)を用いて、ΔVLを算出した。結果を表2に示す。なお、ΔVLの値が小さいほど、高温高湿環境における露光後の表面電位の繰り返し安定性(繰り返し特性)が優れることを示す。
ΔVL=|VL0−VL5,000|・・・(1)
各実施例1〜14及び比較例1〜3に係るCT30感光体に対して、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、回転速度31rpm及び帯電電位−600Vの条件で帯電させた。次いで、単色光(波長:780nm、露光量:0.05μJ/cm2)をハロゲンランプの光からバンドパスフィルターを用いて取り出し、感光体の表面に照射した。単色光の照射終了後、66.7ミリ秒が経過した後の表面電位を測定した。次いで、露光量を0.05μJ/cm2から1.00μJ/cm2まで段階的に増加させて、露光量毎に同様の方法で表面電位を測定した。表面電位の測定は、何れも温度23℃及び相対湿度50%で行った。次いで、得られた表面電位を露光量に対して最小二乗法により線形近似し、一次関数を得た。この一次関数を用いて表面電位が−300Vとなるときの露光量を算出した。得られた露光量をCT30感光体のE1/2(単位:μJ/cm2)とした。同様の方法で、各実施例1〜14及び比較例1〜3に係るCT15感光体について、表面電位が−300Vとなるときの露光量を算出し、得られた露光量をCT15感光体のE1/2(単位:μJ/cm2)とした。次いで、CT15感光体のE1/2をCT30感光体のE1/2で除して、CT30感光体及びCT15感光体のE1/2の比(CT15/CT30)を算出した。結果を表2に示す。なお、E1/2の比(CT15/CT30)の値が小さいほど、感光層の厚み減少に伴う電気特性の低下を抑制できていることを示す。
各実施例1〜14及び比較例1〜3の感光体の電荷輸送層を形成する際に用いた電荷輸送層用塗布液を準備した。各電荷輸送層用塗布液を、アルミパイプ(直径:78mm)に巻きつけたポリプロピレンシート(厚さ0.3mm)に塗布した。これを、120℃で40分間乾燥し、膜厚30μmの電荷輸送層が形成された摩耗評価試験用シートを作製した。
2 導電性基体
3 感光層
3a 電荷発生層
3b 電荷輸送層
4 中間層
Claims (14)
- 導電性基体と、前記導電性基体上に直接的又は間接的に設けられた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、前記導電性基体側から順次設けられた電荷発生層及び電荷輸送層を有し、
前記電荷発生層は、電荷発生剤を含み、
前記電荷輸送層は、電荷輸送剤と、バインダー樹脂と、露光波長の光を吸収する色素とを含み、
前記バインダー樹脂は、下記一般式(1)で表される繰返し単位を有するポリアリレート樹脂を含み、
前記色素は、下記一般式(2)又は一般式(3)で表されるフタロシアニン化合物であり、
前記電荷輸送層の厚さは、5μm以上50μm以下である、電子写真感光体。
v及びwは、3を表し、
r、s、t及びuは、各々独立に、0以上の数を表し、
r+s+t+u=100であり、
r+t=s+uであり、
r/(r+t)は、0.30以上0.70以下であり、
s/(s+u)は、0.30以上0.70以下であり、
X及びYは、各々独立に、下記化学式(1−1)、化学式(1−2)、化学式(1−3)、又は化学式(1−4)で表される二価の基であり、かつ互いに異なる。)
Gは、硫黄原子又は酸素原子を表し、
R1は、置換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、又は置換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、
R2、R3及びR4は、各々独立に、水素原子、置換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、置換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、置換基を有してもよい炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、置換基を有してもよいフェノキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上6以下のチオアルキル基、置換基を有してもよいチオフェニル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数2以上6以下のジアルキルアミノ基を表し、
Mは、配位子を有してもよい金属原子を表す。)
Qは、硫黄原子又は酸素原子を表し、
R5は、置換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、又は置換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、
R6、R7及びR8は、各々独立に、水素原子、置換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、置換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、置換基を有してもよい炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、置換基を有してもよいフェノキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上6以下のチオアルキル基、置換基を有してもよいチオフェニル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数2以上6以下のジアルキルアミノ基を表す。) - 前記一般式(1)中、X及びYは、各々独立に、前記化学式(1−1)、化学式(1−2)、又は化学式(1−4)で表される二価の基である、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(1)中、
Xは、前記化学式(1−4)で表される二価の基であり、
Yは、前記化学式(1−1)又は化学式(1−2)で表される二価の基である、請求項2に記載の電子写真感光体。 - 前記色素は、前記一般式(2)で表されるフタロシアニン化合物であり、
前記一般式(2)中、
R1は、置換基を有してもよいフェニル基を表し、
R2及びR3は、各々独立に、水素原子、又は置換基を有してもよいフェノキシ基を表し、
R4は、置換基を有してもよいチオフェニル基、又は置換基を有してもよいジメチルアミノ基を表し、
Mは、配位子を有してもよい銅原子、配位子を有してもよい亜鉛原子、又は配位子を有してもよい鉛原子を表す、請求項1〜4の何れか一項に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(2)中、Mは、配位子を有してもよい銅原子を表す、請求項5に記載の電子写真感光体。
- 前記一般式(2)中、
Gは、酸素原子を表し、
R1は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよいフェニル基を表し、
R2及びR3は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよいフェノキシ基を表し、
R4は、ジメチルアミノ基を表す、請求項6に記載の電子写真感光体。 - 前記色素は、前記一般式(3)で表されるフタロシアニン化合物であり、
前記一般式(3)中、
R5は、置換基を有してもよいフェニル基を表し、
R6及びR7は、各々独立に、水素原子、又は置換基を有してもよいフェノキシ基を表し、
R8は、置換基を有してもよいチオフェニル基、又は置換基を有してもよいジメチルアミノ基を表す、請求項1〜4の何れか一項に記載の電子写真感光体。 - 前記一般式(3)中、
Qは、酸素原子を表し、
R5は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよいフェニル基を表し、
R6及びR7は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を有してもよいフェノキシ基を表し、
R8は、ジメチルアミノ基を表す、請求項8に記載の電子写真感光体。 - 前記色素の含有量は、前記バインダー樹脂100.00質量部に対して、0.05質量部以上3.00質量部以下である、請求項1〜10の何れか一項に記載の電子写真感光体。
- 前記電荷輸送層の前記露光波長の光に対する透過率は、5%以上80%未満である、請求項1〜11の何れか一項に記載の電子写真感光体。
- 前記露光波長は、700nm以上850nm以下である、請求項1〜12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させる帯電部と、
帯電された前記像担持体の前記表面を露光して、前記像担持体の前記表面に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、
前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写する転写部と
を備える画像形成装置であって、
前記像担持体は、請求項1〜13の何れか一項に記載の電子写真感光体である、画像形成装置。
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