JP6642134B2 - 電子写真感光体、画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体、画像形成方法および画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成プロセスに用いられる電子写真感光体およびこれを備える画像形成装置、並びにこれを用いた画像形成方法に関する。
電子写真方式の複写機やプリンターなどの画像形成装置を構成する電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)においては、長寿命であることや、形成される画像の画質安定性が求められている。感光体においては、感光体表面の摩耗に伴って感光体の寿命が決定される。
近年、耐摩耗性、耐傷性などの耐久性に優れて長寿命化が図られる感光体として、導電性支持体上に感光層が積層され、さらに当該感光層上に、反応性有機基が結合された金属酸化物微粒子が当該反応性有機基による結合基を介して重合性単量体の硬化物中に結合されてなる表面層が積層された感光体が開発されている(特許文献1)。
しかしながら、金属酸化物微粒子は、その表面に有機物(反応性有機基による結合基)が存在するために導電性が低く、従って表面層にこのような金属酸化物微粒子が導入されると露光後の残留電位のキャンセルが阻害されて画像メモリが発生するなど、当該表面層の耐メモリ性が低くなってしまう、という問題がある。
このような耐メモリ性の問題を解決するために、表面層中に電荷輸送物質を含有させる方法が知られているが、このような感光体においては耐メモリ性の改善に一定の効果は得られるものの、電荷輸送物質は表面層中において可塑剤として働くために耐久性が低下してしまう、という別の問題が生じる。
耐久性および耐メモリ性を両立して得るために、電荷輸送物質としてp型半導体微粒子を用いることにより、高い耐久性を確保しながら耐メモリ性を得る方法が提案されている(特許文献2)。
一方、将来的に画像形成装置の高速化をより一層進めることが求められると考えられるが、上記のp型半導体微粒子を用いた表面層を有する感光体をこのような高速機に搭載しても、耐メモリ性が十分に得られるとは言えず、また、耐メモリ性を向上させるためにp型半導体微粒子の量を増加すると、カブリの発生と言う新たな品質不良が発生してしまう。
このように、高速化された画像形成装置に搭載する感光体として、高い耐久性および優れた耐メモリ性を両立して得ることは極めて難しい。
特開2010−107962号公報 特開2013−130603号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、長期間にわたって繰り返し使用した場合にも高い耐久性および優れた耐メモリ性を両立して得られる電子写真感光体およびこれを備える画像形成装置、並びにこれを用いた画像形成方法を提供することにある。
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体上に、中間層、感光層および表面層がこの順に積層されてなる電子写真感光体であって、
表面層が、重合性単量体、電子輸送剤と、反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子と含有する組成物の硬化物からなり、
前記電子輸送剤が、下記一般式(1)または一般式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体、下記一般式(3)または一般式(4)で表されるキノン誘導体、下記一般式(5)で表されるフルオレン誘導体、下記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸ジイミド誘導体、および、下記一般式(7)〜一般式(9)で表されるシロール誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることを特徴とする。
〔一般式(1)中、R 1 およびR 2 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基であり、Ar 1 は、置換基を有していてもよいアリーレン基である。
一般式(2)中、R 3 およびR 4 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
一般式(3)中、R 5 〜R 8 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
一般式(4)中、R 9 〜R 16 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
一般式(5)中、R 17 およびR 18 は、各々独立に、水素原子、ニトリル基および置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基からなる群より選択される基であって、少なくともいずれか一方が、ニトリル基または置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基であり、R 19 〜R 26 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基からなる群より選択される基であり、Zは、炭素原子または窒素原子である。
一般式(6)中、R 27 およびR 28 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、Xは、上記式(x1)〜式(x5)で表される4価の基のいずれかであって、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいC6〜C18アリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基からなる群より選択される少なくとも1つの置換基を有していてもよい
一般式(7)中、R 29 およびR 30 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、これらは互いに連結して環構造を有してもいてもよく、R 31 〜R 40 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基であり、R 41 およびR 42 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子からなる群より選択される基である。
一般式(8)中、R 43 およびR 44 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、置換基を有していてもよいC6〜C18アリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、これらは互いに連結して環構造を有してもいてもよく、R 45 およびR 46 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基およびヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択される基であり、Q 1 〜Q 6 は、各々独立に、炭素原子または窒素原子である。
一般式(9)中、R 47 〜R 50 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基およびヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択される基であり、Q 7 〜Q 12 は、各々独立に、炭素原子または窒素原子である。〕
本発明の電子写真感光体においては、前記n型金属酸化物微粒子が、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウムおよび酸化インジウムスズよりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることが好ましい。
本発明の電子写真感光体においては、前記表面層の厚みが1〜10μmであることが好ましい。
本発明の電子写真感光体においては、前記反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子における反応性有機基が、不飽和二重結合を有する基であることが好ましい。
本発明の電子写真感光体においては、前記重合性単量体が、不飽和二重結合を有する基を有するものであることが好ましい。
本発明の画像形成方法は、上記の電子写真感光体を、負に帯電させる帯電方式で用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上記の電子写真感光体を備えることを特徴とする。
本発明の電子写真感光体によれば、重合性単量体の硬化物中に電子輸送剤と、反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子とが含有されてなるものであることにより、長期間にわたって繰り返し使用した場合にも高い耐久性および優れた耐メモリ性を両立して得られる。
本発明の電子写真感光体の層構成の一例を示す部分断面図である。 本発明の画像形成装置の一例における構成を示す説明用断面図である。
以下、本発明について具体的に説明する。
〔感光体〕
本発明の感光体は、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段を備える画像形成装置に搭載される感光体であって、導電性支持体上に中間層、感光層および表面層がこの順に積層されてなる有機感光体である。
本発明において、有機感光体とは、感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能および電荷輸送機能の少なくとも一方の機能が有機化合物により発揮されて構成されるものをいい、公知の有機電荷発生物質または有機電荷輸送物質から構成される有機感光層を有する感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能とが高分子錯体により構成される有機感光層を有するものなど公知の有機感光体全てを含むものをいう。
感光体は、例えば、図1に示されるように、導電性支持体1a上に、中間層1b、電荷発生層1c、電荷輸送層1dおよび表面層1eがこの順に積層されてなるものであり、電荷発生層1cおよび電荷輸送層1dから感光層1fが構成されている。
〔表面層1e〕
本発明の感光体を構成する表面層1eは、重合性単量体の硬化物であるバインダー樹脂(以下、「表面層用バインダー樹脂」ともいう。)中に、電子輸送剤と、反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子(以下、「特定のn型金属酸化物微粒子」ともいう。)1eAが含有されてなる。
以上のような感光体によれば、基本的に、表面層1eが重合性単量体の硬化物により構成されていることにより、基本的に高い膜硬度が得られ、また、当該表面層1eにn型金属酸化物微粒子が含有されていることにより、フィラー効果が得られてより一層高い膜硬度が得られることにより、高い耐久性が得られる。
そして、この感光体によれば、長期間にわたって繰り返し使用した場合にも残留電位のバラつきの程度が小さく抑制されるので、優れた耐メモリ性を得られる。これは、表面層1eに電子輸送剤と反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子とが含有されていることにより、当該表面層1eにおいて高い電子輸送性が発揮されるので露光後の残留電位を電荷輸送層1dの方向に移動させることができ、電荷発生層1c由来のホール(正孔)によって容易にこの露光後の残留電位(負電荷)をキャンセルすることができるためと推測される。
また、本発明の感光体においては、静電潜像が表面層1eと感光層1fとの境界領域において形成されるために、表面層1eの表面に傷が付いてもこれに起因する画像不良が発生し難く、その結果、長期間にわたって優れた画像安定性を得ることができる。
〔特定のn型金属酸化物微粒子1eA〕
本発明に係る特定のn型金属酸化物微粒子1eAは、その表面に反応性有機基が導入されたものであり、具体的には、原料となる未処理のn型金属酸化物微粒子(以下、「原料n型金属酸化物微粒子」ともいう。)を、反応性有機基を有する表面処理剤によって表面処理したものである。
〔原料n型金属酸化物微粒子〕
原料n型金属酸化物微粒子は、電荷を輸送するキャリアが電子である半導体粒子であって、耐メモリ性などの画質安定性に寄与するものである。
原料n型金属酸化物微粒子は、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウムおよび酸化インジウムスズ(ITO)よりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることが好ましく、得られる表面層1eの硬度、導電性、光透過性の観点から、酸化スズを用いることが特に好ましい。これらの原料n型金属酸化物微粒子は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
原料n型金属酸化物微粒子としては、気相法、塩素法、硫酸法、プラズマ法、電解法などの一般的な方法で作製されたものを用いることができる。
〔原料n型金属酸化物微粒子の表面処理〕
原料n型金属酸化物微粒子の表面処理に用いる表面処理剤としては、反応性有機基を有するシランカップリング剤やチタンカップリング剤が挙げられる。反応性有機基は、不飽和二重結合を有する基であることが好ましく、具体的には、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることが好ましい。
反応性有機基を有するシランカップリング剤を用いることにより、特定のn型金属酸化物微粒子1eAが反応性有機基を有するものとなり、このような特定のn型金属酸化物微粒子1eAを、重合性単量体の硬化物である表面層用バインダー樹脂を形成する際に当該重合性化合物と共に重合反応させることにより、当該重合性化合物と化学的に結合するために強固に固定され、その結果、高い耐久性を有する表面層1eを形成することができる。
アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するシランカップリング剤としては、下記に記すような公知の化合物が例示される。
S−1:CH2 =CHSi(CH3 )(OCH3 2
S−2:CH2 =CHSi(OCH3 3
S−3:CH2 =CHSiCl3
S−4:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(OCH3 2
S−5:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(OCH3 3
S−6:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(OC2 5 )(OCH3 2
S−7:CH2 =CHCOO(CH2 3 Si(OCH3 3
S−8:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )Cl2
S−9:CH2 =CHCOO(CH2 2 SiCl3
S−10:CH2 =CHCOO(CH2 3 Si(CH3 )Cl2
S−11:CH2 =CHCOO(CH2 3 SiCl3
S−12:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 Si(CH3 )(OCH3 2
S−13:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 Si(OCH3 3
S−14:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(CH3 )(OCH3 2
S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(OCH3 3
S−16:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 Si(CH3 )Cl2
S−17:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 2 SiCl3
S−18:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(CH3 )Cl2
S−19:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 SiCl3
S−20:CH2 =CHSi(C2 5 )(OCH3 2
S−21:CH2 =C(CH3 )Si(OCH3 3
S−22:CH2 =C(CH3 )Si(OC2 5 3
S−23:CH2 =CHSi(OCH3 3
S−24:CH2 =C(CH3 )Si(CH3 )(OCH3 2
S−25:CH2 =CHSi(CH3 )Cl2
S−26:CH2 =CHCOOSi(OCH3 3
S−27:CH2 =CHCOOSi(OC2 5 3
S−28:CH2 =C(CH3 )COOSi(OCH3 3
S−29:CH2 =C(CH3 )COOSi(OC2 5 3
S−30:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 3 Si(OC2 5 3
S−31:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 2 (OCH3
S−32:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(OCOCH3 2
S−33:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(ONHCH3 2
S−34:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH3 )(OC6 5 2
S−35:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(C1021)(OCH3 2
S−36:CH2 =CHCOO(CH2 2 Si(CH2 6 5 )(OCH3 2
表面処理剤としては、上記S−1からS−36以外にも、ラジカル重合反応を行うことができる反応性有機基を有するシラン化合物を用いることができる。これらの表面処理剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、表面処理剤の使用量は、特に制限されないが、原料n型金属酸化物微粒子100質量部に対して0.1〜100質量部であることが好ましい。
特定のn型金属酸化物微粒子1eAの数平均一次粒径は、1〜300nmであることが好ましく、より好ましくは3〜100nmである。
特定のn型金属酸化物微粒子1eAの数平均一次粒径が1nm未満である場合は、十分な耐摩耗性が得られないおそれがあり、また、特定のn型金属酸化物微粒子1eAの数平均一次粒径が300nmを超える場合は、当該微粒子によって特定の書き込み光が散乱されるおそれや、当該微粒子によって光硬化が阻害されて十分な耐摩耗性が得られないおそれがあり、その結果、長期間にわたって使用することができなくなる傾向がある。
特定のn型金属酸化物微粒子1eAの数平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡「JSM−7500F」(日本電子社製)により10万倍の拡大写真を撮影し、当該写真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)について、自動画像処理解析装置「LUZEX(登録商標) AP(ソフトウェアバージョン Ver.1.32)」(ニレコ社製)を使用して当該特定のn型金属酸化物微粒子1eAについて2値化処理し、特定のn型金属酸化物微粒子1eAの任意の100個についての水平方向フェレ径を算出し、その平均値を数平均一次粒径とする。ここで水平方向フェレ径とは、特定のn型金属酸化物微粒子1eAの画像を2値化処理したときの外接長方形のx軸に平行な辺の長さをいう。
特定のn型金属酸化物微粒子1eAは、表面層用バインダー樹脂100質量部に対して10〜200質量部の割合で含有されることが好ましく、より好ましくは50〜120質量部である。
特定のn型金属酸化物微粒子1eAの含有割合が上記範囲であることによって、表面層1eに適度な電子輸送性が得られると共に表面層1eの硬度を適切に調整することができる。
〔電子輸送剤〕
電子輸送剤としては、上記一般式(1)または一般式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体、上記一般式(3)または一般式(4)で表されるキノン誘導体、上記一般式(5)で表されるフルオレン誘導体、上記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸ジイミド誘導体、および、上記一般式(7)〜一般式(9)で表されるシロール誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることが好ましい。これらの電子輸送剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
上記一般式(1)中、R1 およびR2 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−ORb (ただし、Rb は1価の有機基)などの−C(=O)−Ra (ただし、Ra は1価の有機基)からなる群より選択される基であり、Ar1 は、置換基を有していてもよいアリーレン基である。
上記一般式(2)中、R3 およびR4 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−ORb (ただし、Rb は1価の有機基)などの−C(=O)−Ra (ただし、Ra は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
上記一般式(3)中、R5 〜R8 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−ORb (ただし、Rb は1価の有機基)などの−C(=O)−Ra (ただし、Ra は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
上記一般式(4)中、R9 〜R16は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−ORb (ただし、Rb は1価の有機基)などの−C(=O)−Ra (ただし、Ra は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
上記一般式(5)中、R17およびR18は、各々独立に、水素原子、ニトリル基および置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基からなる群より選択される基であって、少なくともいずれか一方が、ニトリル基または置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基であり、R19〜R26は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基からなる群より選択される基であり、Zは、炭素原子または窒素原子である。
上記一般式(6)中、R27およびR28は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、Xは、上記式(x1)〜式(x5)で表される4価の基のいずれかであって、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいC6〜C18アリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基からなる群より選択される少なくとも1つの置換基を有していてもよい
上記一般式(7)中、R29およびR30は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、これらは互いに連結して環構造を有してもいてもよく、R31〜R40は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−ORb (ただし、Rb は1価の有機基)などの−C(=O)−Ra (ただし、Ra は1価の有機基)からなる群より選択される基であり、R41およびR42は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子からなる群より選択される基である。
上記一般式(8)中、R43およびR44は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、置換基を有していてもよいC6〜C18アリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、これらは互いに連結して環構造を有してもいてもよく、R45およびR46は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基およびヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択される基であり、Q1 〜Q6 は、各々独立に、炭素原子または窒素原子である。
上記一般式(9)中、R47〜R50は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基およびヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択される基であり、Q7 〜Q12は、各々独立に、炭素原子または窒素原子である。
上記一般式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体としては、下記式(ETM101)および式(ETM102)などを例示することができ、上記一般式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体としては、下記式(ETM103)および式(ETM104)などを例示することができ、上記一般式(3)で表されるキノン誘導体としては、下記式(ETM201)などを例示することができ、上記一般式(4)で表されるキノン誘導体としては、下記式(ETM202)などを例示することができ、上記一般式(5)で表されるフルオレン誘導体としては、下記式(ETM301)などを例示することができ、上記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸ジイミド誘導体としては、下記式(ETM401)〜式(ETM405)などを例示することができ、上記一般式(7)で表されるシロール誘導体としては、下記式(ETM501)などを例示することができ、上記一般式(8)で表されるシロール誘導体としては、下記式(ETM502)などを例示することができ、上記一般式(9)で表されるシロール誘導体としては、下記式(ETM503)などを例示することができる。
上記一般式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体は、例えば「Synthesis,1986,#5,p.411−413,Rekkas」や、「J.Org.Chem.,2009,74(16),pp6410−6413,Tomoya Mukaiら」などの文献に開示される方法によって合成することができる。
具体的には、上記式(ETM101)で表される化合物は、4−tert−ブチルベンゾニトリルを出発原料とし、シアノ基をテトラゾール基に変換した後、これと3−シアノベンゾニトリルクロライドとをカップリングし、得られた物質のシアノ基を同様にテトラゾール基に変換し、その後、これと1−ナフトイルクロリドとをカップリングさせることにより合成することができる。
また、上記式(ETM102)で表される化合物は、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸ジクロライド10質量部と4−エトキシベンゾヒドラジド13.9質量部を無水ピリジン中で反応させ、反応混合物を純水に投入して沈澱を濾過し、この沈澱を希塩酸、純水で洗った後、メタノール/エタノール混合溶媒で再結晶化し、得られた針状結晶15質量部を、オキシ塩化リン812質量部中で還流反応させた後、オキシ塩化リンを留去させ、その後、反応生成物を水、メタノールでよく洗い、次いでこれをエタノール/トルエン混合溶媒で再結晶化することにより合成することができる。
上記式(ETM103)で表される化合物(2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール)や上記式(ETM104)で表される化合物(2−(4−tert−ブチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,3,4−オキサジアゾール)は、市販品として入手することができる。
上記式(ETM201)で表される化合物は、「Archiv der Pharmazie,1991,vol.324,#8p.491−495. Wurm et al.」に従って合成することができる。
また、上記式(ETM202)で表される化合物(3,3‘,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン)は、市販品として入手することができる。
上記式(ETM301)で表される化合物は、ニンヒドリン100質量部、ベンジルケトン118質量部をエタノールに添加し、還流するまで加熱し、還流している反応液に、水酸化カリウム9.5質量部を溶解させたメタノール溶液を1時間かけて滴下し、滴下後、還流撹拌を1時間行い、放冷して結晶を析出させ、結晶を濾別してメタノールで洗浄した後、アセトニトリルで再結晶化する。得られた結晶130質量部、アセチレンジカルボン酸ジメチル82.9質量部をフラスコに入れ、外温を160℃に設定し、反応液を加熱し、内温が130℃以上になってから2時間加熱撹拌した後、放冷し、析出した結晶を濾別し、得られた粗結晶にエタノールおよびトルエンを加えて再結晶化する。得られた結晶155質量部、マロノニトリル45.7質量部をTHFに加え、外温−10℃で冷却した後、内温0℃±5℃で、四塩化炭素に溶解させた四塩化チタン328質量部を滴下し、そのままの温度で30分間撹拌した後、ピリジン274質量部を添加し、室温までゆっくり戻し、更に加熱して還流させ、還流状態で8時間反応後、室温に戻してから純水に反応液を添加し、更にトルエンを加えて、分液にてトルエン層を抽出し、トルエン層を希塩酸で洗浄後、水層のpHが中性になるまで水洗を行った後、減圧蒸留にてトルエン層を濃縮し、トルエン−エタノール混合溶液を加えて再結晶化し、得られた結晶を濾別し、再度、再結晶化することにより、合成することができる。
上記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸ジイミド誘導体は、例えば「Monatshefte fuer Chemie,1914,vol.35」などの文献に開示される方法によって合成することができる。一般的には、テトラカルボン酸二無水物とアニリン誘導体とを、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒中において加熱撹拌して反応させた後、再結晶化し、その後、カラムクロマトグラフィーなどで精製、乾燥することによって、合成することができる。また例えば、上記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸ジイミド誘導体における基Xがナフタレン環であるものは、特開2001−265031号公報や「J.Am.Chem.Soc.,120323(1)(1998)」、「Journal of Organic Chemistry,2007,vol.72、#19 p.7287−7293」などに開示される方法によって合成することができる。具体的には、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体と1,1−二置換ヒドラジン誘導体と、置換アミン誘導体とを溶媒の存在下、あるいは無溶媒下で、同時もしくは順次反応させることによって、合成することができる。
具体的には、上記式(ETM401)で表される化合物は、ピロメリット酸二無水物300質量部と2−(トリフルオロメチル)アニリン560質量部とをジメチルホルムアミド中において3時間還流下で加熱し、冷却した後、反応混合物を濾過し、沈殿をジメチルホルムアミドで洗浄し、更にエーテルで洗浄し、乾燥し、得られた生成物を精製することにより、合成することができる。
また、上記式(ETM402)で表される化合物は、上記の上記式(ETM401)で表される化合物の合成工程においてピロメリト酸二無水物の代わりに3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いると共に、2−(トリフルオロメチル)アニリン560質量部の代わりに2,6−ジメチルアニリン310質量部を用いたこと以外は同様の方法によって、合成することができる。
また、上記式(ETM403)で表される化合物は、上記の上記式(ETM401)で表される化合物の合成工程において2−(トリフルオロメチル)アニリン560質量部の代わりに1,2−ジメチルプロピルアミン300質量部を用いたこと以外は同様の方法によって、合成することができる。
また、上記式(ETM404)で表される化合物は、上記の上記式(ETM401)で表される化合物の合成工程においてピロメリト酸二無水物の代わりにナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物を用いると共に、2−(トリフルオロメチル)アニリン560質量部の代わりに4−アミノシクロヘキサンカルボン酸ペンチル600質量部を用いたこと以外は同様の方法によって、合成することができる。
また、上記式(ETM405)で表される化合物は、上記の上記式(ETM401)で表される化合物の合成工程においてピロメリト酸二無水物の代わりにペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物を用いると共に、2−(トリフルオロメチル)アニリン560質量部の代わりに1−ヘキシルヘプチルアミン390質量部を用いたこと以外は同様の方法によって、合成することができる。
上記一般式(7)〜一般式(9)で表されるシロール誘導体は、例えば(a)Science 1998,282,913頁−915頁、(b)J.Org.Chem.,2002,VOL.67,9392頁−9396頁、(c)J.Org.Chem.,2006,VOL.71,7826頁−7834頁、(d)J.Am.Chem.Soc.,VOL.124,No.1,2002,49頁−57頁、(e)WO2006/002731号公報、15頁、(f)J.C.S.,[Section]B,Pysical Organic 1996,733頁−735頁、(g)Chem. Lett.,1982,1195頁〜1198頁などの文献に開示される方法によって合成することができる。
具体的には、上記式(ETM501)で表される化合物は、「Chemistry−A European Journal,2000,vol.6,#9 p.1683−1692,Yamaguchi,Shigehiro et al.」に従って合成することができる。
また、上記式(ETM502)で表される化合物は、以下の通りに合成することができる。すなわち、特開2013−20996号公報に開示される方法に従って合成した3−(2−ブロモフェニル)ピリジン23.4質量部を酢酸に溶解し、30%過酸化水素113.4質量部を加え、95℃で5時間加熱撹拌し、反応液を減圧下で90%程度濃縮し、残渣に1%重曹水を加え、酢酸エチルで有機層を抽出し、飽和食塩水で有機層を3回洗浄し、有機層を減圧下で濃縮し、残渣にクロロホルムを加え、オキシ臭化リン43.0質量部を加え、加熱還流を3時間行い、溶媒および過剰のオキシ臭化リンを減圧下で留去し、残渣をトルエンにて再結晶化する。得られた結晶25.0質量部を脱水エーテルに溶解し、内温を−75℃に冷却し、次いで1.6Mのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液75.1質量部を内温−70℃以下に保ちながらゆっくりと添加した後、2時間同温度下で撹拌し、その後、ジクロロジフェニルシラン21.2質量部を脱水エーテルに溶解した溶液を内温−65℃以下に保ちながらゆっくりと加えた。同温度で3時間撹拌した後、成り行きで室温まで加温し、さらに2時間撹拌を行った。反応終了後、溶媒を減圧下で留去し、残渣をメチレンクロリドーエタノール混合溶媒で再結晶化する。得られた結晶20.0質量部を酢酸に溶解し、30%過酸化水素67.6質量部を加え、95℃で5時間加熱撹拌し、反応液を減圧下で90%程度濃縮し、残渣に1%重曹水を加え、酢酸エチルで有機層を抽出し、飽和食塩水で有機層を3回洗浄し、有機層を減圧下で濃縮し、残渣にクロロホルムを加え、オキシ臭化リン25.6質量部を加え、加熱還流を3時間行い、溶媒および過剰のオキシ臭化リンを減圧下で留去し、残渣をトルエンにて再結晶化する。得られた結晶23.0質量部をジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解し、カルバゾール34.1質量部、ヨウ化銅23.3質量部、炭酸カリウム16.9質量部、L−proline1.3質量部を加え、窒素気流下、内温150℃で6時間加熱撹拌を行い、反応終了後、溶媒を減圧下で留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒=ヘプタン:メチレンクロリド=9:1)にて精製する。これにより、上記式(ETM502)で表される化合物を合成することができる。
また、上記式(ETM503)で表される化合物は、特開2013−20996号公報において合成例7として開示される方法に従って合成することができる。
電子輸送剤としては、上記一般式(1)〜一般式(9)で表される化合物に限定されず、例えば、下記式(ETM−A)で表される化合物等を用いることもできる。
下記式(ETM−A)で表される化合物は、特許第4807838号公報に開示される方法に従って合成することができる。
電子輸送剤は、表面層用バインダー樹脂100質量部に対して0.1〜50質量部の割合で含有されることが好ましく、より好ましくは1〜10質量部である。
電子輸送剤の含有割合が上記範囲であることによって、表面層1eに適度な電子輸送性が得られる。
〔表面層用バインダー樹脂〕
表面層用バインダー樹脂は、重合性単量体の硬化物であって、特に、高い膜強度が得られることから、光硬化性樹脂であることがより好ましい。
表面層用バインダー樹脂としては、例えば、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、アクリル樹脂、メラミン樹脂などを用いることができる。熱可塑性樹脂を用いる場合は、ポリカーボネート樹脂であることが好ましい。
また、光硬化性樹脂を用いる場合は、架橋性の重合性化合物、具体的には2個以上のラジカル重合性官能基を有する化合物(以下、「多官能ラジカル重合性化合物」ともいう。)の、紫外線や電子線などの活性線の照射による重合反応物である硬化物であることが好ましい。ラジカル重合性官能基は、不飽和二重結合を含有するものとされる。
表面層用バインダー樹脂として挙げた上記のものは、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
〔多官能ラジカル重合性化合物〕
多官能ラジカル重合性化合物としては、少ない光量あるいは短い時間での硬化が可能であることから、ラジカル重合性官能基としてアクリロイル基(CH2 =CHCO−)またはメタクリロイル基(CH2 =CCH3 CO−)を2個以上有するアクリル系モノマーまたはこれらのオリゴマーであることが特に好ましい。従って、硬化物としてはアクリル系モノマーまたはそのオリゴマーにより形成されるアクリル樹脂であることが好ましい。
これらの多官能ラジカル重合性化合物としては、例えば以下の化合物を例示することができる。
ただし、上記の例示化合物M1〜M15を示す化学式において、Rはアクリロイル基(CH2 =CHCO−)を示し、R’はメタクリロイル基(CH2 =CCH3 CO−)を示す。
表面層1eには、上述のような表面層用バインダー樹脂、並びにn型金属酸化物微粒子および電子輸送剤の他に、必要に応じて滑剤粒子や各種の酸化防止剤などが含有されていてもよい。
〔滑剤粒子〕
滑剤粒子としては、例えばフッ素原子含有樹脂粒子が挙げられる。フッ素原子含有樹脂粒子としては、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂などが挙げられ、これらの共重合体を用いることもできる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中では特に四フッ化エチレン樹脂およびフッ化ビニリデン樹脂を用いることが好ましい。
表面層1eの層厚は、0.1〜15.0μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜10μmの範囲であり、特に好ましくは3〜5μmの範囲である。
表面層1eの層厚が過大である場合は、感光体の長手方向あるいは周方向に対して膜厚が均一ではない、いわゆる膜厚ムラが生じやすくなり、得られる画像に画像不良が発生してしまうことや、得られる画像の鮮鋭性が劣化することなどの問題が生じるおそれがある。また、電荷発生層からのホール(正孔)が直上位置の電子をキャンセルすることができずに直上から少しずれた位置の電子をキャンセルするおそれもあり、得られる画像にボケが生じたり、細線再現性が低くなってしまうことがある。一方、表面層1eの層厚が過小である場合は、感光体の寿命が低下してしまうことや耐摩耗性が低くなってしまうおそれがある。
表面層1eのユニバーサル硬さ(HU)は、150N/mm2 以上であればよく、耐摩耗性を向上させる観点から、200N/mm2 以上350N/mm2 以下であることが好ましい。
表面層1eのユニバーサル硬さが上記の範囲であることにより、感光体に適度な耐摩耗性が得られる。
本発明において、表面層1eのユニバーサル硬さは、「FISCHERSCOPE HM2000S」(フィッシャーインスツルメンツ社製)により測定される値である。
具体的には、「FISCHERSCOPE HM2000S」により試験荷重下でダイヤモンド四角錐のビッカーズ圧子に荷重Fをかけて感光体表面を押し込んだときの、押し込み深さhおよび荷重Fから下記式(HU)により求める。
式(HU):HU(ユニバーサル硬さ)=F/(26.45×h2
なお、表面層1eのユニバーサル硬さは、表面層1eを形成する際の硬化処理条件(活性線の照射時間や活性線種)や重合性化合物の種類によって制御することができる。
〔表面層の形成〕
表面層1eは、多官能ラジカル重合性化合物、特定のn型金属酸化物微粒子1eAおよび電子輸送剤並びに必要に応じて公知の樹脂、重合開始剤、滑剤粒子、酸化防止剤などを溶媒に添加して調製した塗布液を、公知の方法により電荷輸送層1dの表面に塗布して塗布膜を形成し、硬化処理することにより、作製することができる。
〔重合開始剤〕
多官能ラジカル重合性化合物を重合反応させる方法としては、電子線開裂反応を利用する方法や、ラジカル重合開始剤の存在下で光や熱を利用する方法などを採用することができる。
多官能ラジカル重合性化合物の重合反応を開始させるラジカル重合開始剤としては、熱重合開始剤や光重合開始剤などが挙げられ、これらを併用することもできる。
熱重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルアゾビスバレロニリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)などのアゾ化合物;過酸化ベンゾイル(BPO)、ジ−tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイルなどの過酸化物などが挙げられる。
光重合開始剤としては、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1(「イルガキュアー369」(BASFジャパン社製))、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムなどのアセトフェノン系またはケタール系光重合開始剤;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル系光重合開始剤;ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼンなどのベンゾフェノン系光重合開始剤;2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントンなどのチオキサントン系光重合開始剤などが挙げられる。
その他の光重合開始剤としては、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド(「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製))、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物などが挙げられる。また、光重合促進効果を有するものを単独で、または上記光重合開始剤と併用して用いることもできる。光重合促進効果を有するものとしては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどが挙げられる。
重合開始剤としては、光重合開始剤を用いることが好ましく、アルキルフェノン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物を用いることがより好ましく、α−ヒドロキシアセトフェノン構造、あるいはアシルフォスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を用いることがさらに好ましい。
これらの重合開始剤は、1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
重合開始剤の使用割合は、多官能ラジカル重合性化合物100質量部に対して0.1〜40質量部であり、好ましくは0.5〜20質量部である。
〔溶媒〕
表面層1eの形成に使用される溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、ベンジルアルコール、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、酢酸エチル、酢酸ブチル、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジンおよびジエチルアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらは、1種単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
硬化処理においては、塗布膜に活性線を照射してラジカルを発生して重合し、かつ分子間および分子内で架橋反応による架橋結合を形成して硬化し、表面層用バインダー樹脂を生成することが好ましい。活性線としては、紫外線、可視光などの光や電子線を用いることが好ましく、使い易さなどの観点から、紫外線を利用することが特に好ましい。
紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、フラッシュ(パルス)キセノン、紫外線LEDなどを用いることができる。照射条件は、それぞれのランプによって異なるが、活性線の照射量は、通常1〜20mJ/cm2 、好ましくは5〜15mJ/cm2 である。光源の出力電圧は、好ましくは0.1〜5kWであり、特に好ましくは、0.5〜3kWである。
電子線源としては、例えばカーテンビーム方式の電子線照射装置を好ましく用いることができる。電子線を照射の際の加速電圧は、100〜300kVであることが好ましい。吸収線量としては0.005Gy〜100kGy(0.5〜10Mrad)であることが好ましい。
活性線の照射時間は、活性線の必要照射量が得られる時間であればよく、具体的には0.1秒間〜10分間が好ましく、硬化効率または作業効率の観点から1秒間〜5分間がより好ましい。
塗布膜は、活性線の照射前後および活性線の照射中に乾燥処理してもよい。乾燥処理を行うタイミングは、活性線の照射条件と組み合わせて適宜選択することができる。表面層1eの乾燥条件は、塗布液に使用する溶媒の種類や表面層1eの膜厚などにより適宜選択することができる。また、乾燥温度は、室温〜180℃が好ましく、80〜140℃が特に好ましい。また、乾燥時間は、1〜200分間が好ましく、5〜100分間が特に好ましい。このような乾燥条件で塗布膜を乾燥することにより、表面層1eに含有される溶媒量を20ppmから75ppmの範囲に制御することができる。
以下、表面層1e以外の感光体の構成について説明する。
〔導電性支持体1a〕
導電性支持体1aは、導電性を有するものであればよく、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属をドラムまたはシート状に成形したもの、アルミニウムや銅など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、酸化スズなどをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独またはバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルムおよび紙などが挙げられる。
〔中間層1b〕
中間層1bは、導電性支持体1aと感光層1fとの間にバリアー機能と接着機能とを付与するものである。種々の故障防止などの観点から、このような中間層1bを設けることが好ましい。
このような中間層1bは、例えば、バインダー樹脂(以下、「中間層用バインダー樹脂」ともいう。)および必要に応じて導電性粒子や金属酸化物粒子が含有されてなるものである。
中間層用バインダー樹脂としては、例えば、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンなどが挙げられる。これらのなかでもアルコール可溶性のポリアミド樹脂が好ましい。
中間層1bには、抵抗調整の目的で各種の導電性粒子や金属酸化物粒子を含有させることができる。例えば、アルミナ、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、酸化ビスマスなどの各種金属酸化物粒子を用いることができる。スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズおよび酸化ジルコニウムなどの超微粒子を用いることができる。
このような金属酸化物粒子の数平均一次粒径は、0.3μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以下である。
金属酸化物粒子は1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を混合した場合には、固溶体または融着の形をとってもよい。
導電性粒子または金属酸化物粒子の含有割合は、中間層用バインダー樹脂100質量部に対して20〜400質量部であることが好ましく、より好ましくは50〜200質量部である。
以上のような中間層1bは、例えば、中間層用バインダー樹脂を公知の溶媒に溶解し、必要に応じて導電性粒子または金属酸化物粒子を分散させて中間層形成用塗布液を調製し、この中間層形成用塗布液を導電性支持体1aの表面に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥することにより形成することができる。
中間層形成用塗布液における中間層用バインダー樹脂の濃度は、中間層1bの層厚や塗布方法に応じて適宜選択することができる。
中間層1bの形成に用いられる溶媒としては、特に限定されず公知の種々の有機溶媒を用いることができるが、中間層用バインダー樹脂として好ましいとされるポリアミド樹脂に対して良好な溶解性と塗布性能を発現させることから、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノールなどの炭素数2〜4のアルコール類を用いることが好ましい。また、保存性や、導電性粒子または金属酸化物粒子の分散性を向上させるために、前記の溶媒に対して助溶剤を併用することができる。助溶媒としては、例えばメタノール、ベンジルアルコール、トルエン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフランなどが好ましく挙げられる。これらの溶媒および助溶媒は、それぞれ1種単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。
導電性粒子や金属酸化物粒子の分散手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドグラインダーおよびホモミキサーなどを用いることができる。
中間層形成用塗布液の塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、浸漬塗布法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、円形量規制型塗布法(円形スライドホッパー塗布法)などが挙げられる。
塗布膜の乾燥方法は、溶媒の種類や形成する中間層1bの膜厚に応じて公知の乾燥方法を適宜に選択することができ、特に熱乾燥することが好ましい。
中間層1bの層厚は、0.1〜15μmであることが好ましく、0.3〜10μmであることがより好ましい。
〔電荷発生層1c〕
電荷発生層1cは、電荷発生物質およびバインダー樹脂(以下、「電荷発生層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
電荷発生物質としては、例えば、スーダンレッド、ダイアンブルーなどのアゾ原料、ピレンキノン、アントアントロンなどのキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ顔料、ピランスロン、ジフタロイルピレンなどの多環キノン顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、多環キノン顔料、チタニルフタロシアニン顔料が好ましい。これらの電荷発生物質は1種単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生層用バインダー樹脂としては、公知の樹脂を用いることができ、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、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内2個以上を含む共重合体樹脂(例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂)、ポリ−ビニルカルバゾール樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。
電荷発生層用バインダー樹脂と電荷発生物質との混合割合は、電荷発生層用バインダー樹脂100質量部に対して電荷発生物質が1〜600質量部とされることが好ましく、さらに好ましくは50〜500質量部である。電荷発生層用バインダー樹脂と電荷発生物質との混合割合が上記の範囲にあることにより、後述する電荷発生層形成用塗布液に高い分散安定性が得られ、かつ、形成された感光体において電気抵抗が低く抑制されて繰り返し使用に伴う残留電位の増加を極めて抑制することができる。
以上のような電荷発生層1cは、例えば、電荷発生物質を、公知の溶媒で溶解した電荷発生層用バインダー樹脂中に添加して分散させて電荷発生層形成用塗布液を調製し、この電荷発生層形成用塗布液を中間層1bの表面に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥することにより形成することができる。
電荷発生層1cの形成に用いられる溶媒としては、電荷発生層用バインダー樹脂を溶解させることができるものを用いればよく、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソランなどのエーテル系溶媒、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸t−ブチルなどのエステル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香属溶媒などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
電荷発生物質の分散手段としては、中間層形成用塗布液における導電性粒子や金属酸化物粒子の分散手段と同じ方法を挙げることができる。
また、電荷発生層形成用塗布液の塗布方法としては、中間層形成用塗布液の塗布方法として挙げた方法と同じ方法を挙げることができる。
電荷発生層1cの層厚は、電荷発生物質の特性、電荷発生層用バインダー樹脂の特性や含有割合などによっても異なるが、好ましくは0.01〜5μm、より好ましくは0.05〜3μmである。
〔電荷輸送層1d〕
電荷輸送層1dは、電荷輸送物質およびバインダー樹脂(以下、「電荷輸送層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
電荷輸送層1dの電荷輸送物質としては、電荷を輸送する物質として、例えば、カルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリ−1−ビニルピレンおよびポリ−9−ビニルアントラセンなどが挙げられる。これらは1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
電荷輸送層用バインダー樹脂は、公知の樹脂を用いることができ、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂などが挙げられるが、ポリカーボネート樹脂が好ましい。さらにはBPA(ビスフェノールA)型、BPZ(ビスフェノールZ)型、ジメチルBPA型、BPA−ジメチルBPA共重合体型のポリカーボネート樹脂などが耐クラック、耐磨耗性、帯電特性の点で好ましい。
電荷輸送層1d中の電荷輸送物質の含有割合は、電荷輸送層用バインダー樹脂100質量部に対して10〜500質量部であることが好ましく、より好ましくは20〜100質量部である。
電荷輸送層1d中には、酸化防止剤、電子導電剤、安定剤、シリコーンオイルなどが添加されていてもよい。酸化防止剤については特開2000−305291号公報、電子導電剤は特開昭50−137543号公報、同58−76483号公報などに開示されているものが好ましい。
電荷輸送層1dの層厚は、電荷輸送物質の特性、電荷輸送層用バインダー樹脂の特性および含有割合などによって異なるが、5〜40μmであることが好ましく、より好ましくは10〜30μmである。
以上のような電荷輸送層1dは、例えば、電荷輸送物質(CTM)を、公知の溶媒で溶解した電荷輸送層用バインダー樹脂中に添加して分散させて電荷輸送層形成用塗布液を調製し、この電荷輸送層形成用塗布液を電荷発生層1cの表面に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥することにより形成することができる。
電荷輸送層1dの形成において用いられる溶媒としては、電荷発生層1cの形成に用いられる溶媒と同じものを挙げることができる。
また、電荷輸送層形成用塗布液の塗布方法としても、電荷発生層形成用塗布液の塗布方法として挙げた方法と同じ方法を挙げることができる。
〔画像形成装置〕
本発明の画像形成装置は、上記の感光体を備えるものである。
具体的には、例えば当該感光体の表面を負に帯電させる帯電手段と、帯電手段により帯電された感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、感光体にトナーを供給して静電潜像をトナーによって現像してトナー像を形成する現像手段と、感光体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段とを備える。
図2は、本発明の画像形成装置の一例における構成を示す説明用断面図である。
この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、4組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y,10M,10C,10Bkと、中間転写体ユニット70と、給紙手段21および定着手段24とからなる。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
4組の画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkは、感光体1Y,1M,1C,1Bkを中心に、帯電手段2Y,2M,2C,2Bkと、露光手段3Y,3M,3C,3Bkと、回転する現像手段4Y,4M,4C,4Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Bk、および、感光体1Y,1M,1C,1Bkをクリーニングするクリーニング手段6Y,6M,6C,6Bkより構成されている。
本発明に係る画像形成装置は、感光体1Y,1M,1C,1Bkとして、各々上記の本発明の感光体を用いる。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkは、感光体1Y,1M,1C,1Bkに形成するトナー像の色がそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色と異なるだけで同じ構成であり、画像形成ユニット10Yを例にして詳細に説明する。
画像形成ユニット10Yは、像形成体である感光体1Yの周囲に、帯電手段2Y,露光手段3Y,現像手段4Y,クリーニング手段6Yを配置し、感光体1Y上にイエロー(Y)のトナー像を形成するものである。
帯電手段2Yは、感光体1Y表面の表面を一様に負極性に帯電させる手段である。帯電手段2Yとしては、例えばコロナ放電型の帯電器が用いられる。
露光手段3Yは、帯電手段2Yによって一様な電位を与えられた感光体1Y上に、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段であって、この露光手段3Yとしては、感光体1Yの軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいは、レーザー光学系などが用いられる。
現像手段4Yは、例えば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および感光体とこの現像スリーブとの間に直流および/または交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置よりなるものである。
クリーニング手段6Yは、感光体1Y表面に残存したトナーを除去する手段である。この例のクリーニング手段6Yは、クリーニングブレードと、当該クリーニングブレードの上流側に設けられたブラシローラとにより構成される。
この図2の画像形成装置においては、画像形成ユニット10Yのうち、感光体1Y、帯電手段2Y、現像手段4Yおよびクリーニング手段6Yが一体に支持されてプロセスカートリッジとして備えられており、このプロセスカートリッジはレールなどの案内手段を介して画像形成装置の本体Aに対して着脱自在に構成されていてもよい。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkは、垂直方向に縦列配置されており、感光体1Y,1M,1C,1Bkの図示左側方には中間転写体ユニット70が配置されている。中間転写体ユニット70は、複数のローラ71,72,73,74によって巻回され、回動可能に支持された半導電性の無端ベルト状の中間転写体77と、二次転写手段としての二次転写ローラ5bと、クリーニング手段6bとからなる。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Bkと、中間転写体ユニット70とは、筐体80に収納されており、筐体80は、支持レール82L、82Rを介して画像形成装置の本体Aから引き出し可能に構成されている。
定着手段24は、例えば、内部に加熱源を備えた加熱ローラと、この加熱ローラに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラとにより構成されてなる熱ローラ定着方式のものが挙げられる。
なお、図2においては、本発明に係る画像形成装置をカラーのレーザプリンタとして示したが、モノクロのレーザプリンタやコピーとして構成されていてもよい。また、本発明に係る画像形成装置においては、露光光源として、レーザー以外の光源、例えばLED光源を用いることもできる。
〔画像形成方法〕
本発明の画像形成方法は、上記の本発明の感光体を、負に帯電させる帯電方式で用いる方法である。
本発明の画像形成方法においては、具体的には上記のような画像形成装置を用いて、以下のように画像形成が行われる。すなわち、まず、帯電手段2Y,2M,2C,2Bkにより感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に放電して負に帯電させる(帯電工程)。次いで、露光手段3Y,3M,3C,3Bkで、感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面を画像信号に基づいて露光し、静電潜像を形成する(露光工程)。次いで、現像手段4Y,4M,4C,4Bkで、感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面にトナーを付与して現像し、トナー像を形成する(現像工程)。
次いで、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Bkを、回動する中間転写体77と当接させる。それにより、感光体1Y,1M,1C,1Bk上にそれぞれ形成した各色のトナー像を、回動する中間転写体77上に逐次転写させて、カラートナー像を形成する(一次転写工程)。画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは、常時、感光体1Bkに当接する。一方、他の一次転写ローラ5Y,5M,5Cは、カラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y,1M,1Cに当接する。
そして、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Bkと中間転写体77とを分離させた後、感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に残存したトナーを、クリーニング手段6Y,6M,6C,6Bkで除去する(クリーニング工程)。その後、次の画像形成プロセスに備えて、必要に応じて感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面を除電手段(不図示)によって除電する。このとき、電子輸送剤および特定のn型金属酸化物微粒子1eAによって感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面に残留した負電荷が電荷輸送層1d側に移動されやすくなり、電荷発生層1cにおいて発生したホールと速やかに結合することによって、感光体1Y,1M,1C,1Bkの表面の負電荷がキャンセルされる。
一方、給紙カセット20内に収容された転写材P(例えば普通紙、透明シートなどの最終画像を担持する支持体)が給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A,22B,22C,22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5bに搬送され、二次転写ローラ5bが中間転写体77に当接されることによって当該転写材P上にカラートナー像が一括転写される。カラートナー像が転写された転写材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。二次転写ローラ5bは、二次転写が行われるときのみ中間転写体77に当接される。
二次転写ローラ5bにより転写材Pにカラートナー像を転写した後、転写材Pを曲率分離した中間転写体77は、クリーニング手段6bにより残留トナーが除去される。
〔トナーおよび現像剤〕
本発明に係る画像形成装置に用いられるトナーは、特に限定されないが、結着樹脂および着色剤が含有されるトナー粒子よりなり、当該トナー粒子には、所望により離型剤などの他の成分が含有されていてもよい。
トナーとしては、粉砕トナーおよび重合トナーのいずれを用いることもできるが、本発明に係る画像形成装置においては、高い画質の画像が得られる観点から、重合トナーを用いることが好ましい。
トナーの平均粒径は、体積基準のメジアン径で2〜8μmであることが好ましい。この範囲とすることにより、解像度を高くすることができる。
また、トナー粒子には、外添剤として、平均粒径10〜300nm程度のシリカおよびチタニアなどの無機微粒子、0.2〜3μm程度の研磨剤を適宜量、外部添加することができる。
トナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄などの強磁性金属、強磁性金属とアルミニウムおよび鉛などの合金、フェライトおよびマグネタイトなどの強磁性金属の化合物などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライトが好ましい。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔n型金属酸化物微粒子の作製例1〕
数平均一次粒径20nmの「酸化スズ(SnO2 )」100質量部、表面処理剤として3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン「KBM−503」(信越化学工業社製)30質量部、メチルエチルケトン1000質量部を湿式サンドミル(径0.5mmのアルミナビーズ)に入れ、30℃にて6時間混合、その後、メチルエチルケトンとアルミナビーズを濾別し、60℃にて乾燥し、n型金属酸化物微粒子〔1〕を作製した。
〔n型金属酸化物微粒子の作製例2〜5〕
n型金属酸化物微粒子の作製例1において、酸化スズ(SnO2 )の代わりに、それぞれ、TiO2 、In2 3 、酸化インジウムスズ(ITO)、ZnOを用いたこと以外は同様にして、n型金属酸化物微粒子〔2〕〜〔5〕を作製した。
〔n型金属酸化物微粒子の作製例6〕
n型金属酸化物微粒子の作製例1において、表面処理剤として「KBM−503」の代わりに「KBM−5103」を用いたこと以外は同様にして、n型金属酸化物微粒子〔6〕を作製した。
〔実施例1:感光体の作製例1〕
(1)導電性支持体の作製
ドラム状のアルミニウム支持体(外径80mm)の表面を切削加工して導電性支持体〔1〕を作製した。
(2)中間層の形成
中間層用バインダー樹脂:下記式(N−1)で表されるポリアミド樹脂(N−1)100質量部を、エタノール/n−プロピルアルコール/テトラヒドロフラン(体積比45/20/35)の混合溶媒1700質量部に加えて、20℃で撹拌混合した。この溶液に、金属酸化物微粒子〔1〕(数平均一次粒径が35nmのルチル型酸化チタン「MT−500SA」(テイカ社製)を表面処理剤:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン「KBM−503」(信越化学工業社製)で表面処理したもの)97質量部および金属酸化物微粒子〔2〕(数平均一次粒径が35nmのルチル型酸化チタン「MT−500SA」(テイカ社製)を表面処理剤:メチルハイドロジェンポリシロキサン(MHPS):1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン(信越化学工業社製)で表面処理したもの)226質量部を添加し、ビーズミルにより、ミル滞留時間5時間として分散させた。そして、この溶液を一昼夜静置した後、ろ過することにより、中間層形成用塗布液を得た。ろ過は、ろ過フィルターとして、公称濾過精度が5μmのリジメッシュフィルタ(日本ポール社製)を用いて、50kPaの圧力下で行った。このようにして得られた中間層形成用塗布液を、洗浄した導電性支持体〔1〕の外周面に浸漬塗布法で塗布し、120℃で30分間乾燥することにより、乾燥膜厚2μmの中間層〔1〕を形成した。
(3)電荷発生層の形成
(3−1)電荷発生物質の合成
1,3−ジイミノイソインドリンとチタニウムテトラ−n−ブトキシドとから粗チタニルフタロシアニンを合成し、得られた粗チタニルフタロシアニンを硫酸に溶解させた溶液を、水に注入して結晶を析出させた。この溶液を濾過した後、得られた結晶を水で十分に洗浄して、ウエットペースト品を得た。次いで、ウエットペースト品を冷凍庫にて凍結させ、再度解凍した後、濾過および乾燥することにより、無定型チタニルフタロシアニンを得た。
得られた無定型チタニルフタロシアニンと、(2R,3R)−2,3−ブタンジオールとを、無定型チタニルフタロシアニンに対する(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの当量比が0.6となるように、オルトジクロロベンゼン(ODB)中にて混合した。得られた混合物を、60〜70℃で6時間加熱撹拌し、得られた溶液を一夜静置した後、メタノールをさらに添加して結晶を析出させた。この溶液を濾過した後、得られた結晶をメタノールで洗浄することにより、(2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニンを含有する顔料よりなる電荷発生物質〔CG−1〕を得た。
電荷発生物質〔CG−1〕のX線回折スペクトルを測定した結果、8.3°、24.7°、25.1°、26.5°にピークが確認された。得られた電荷発生物質〔CG−1〕は、チタニルフタロシアニンと(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と、チタニルフタロシアニン(非付加体)との混合物であると推定される。
(3−2)電荷発生層の形成
下記原料を混合し、循環式超音波ホモジナイザー「RUS−600TCVP」(株式会社日本精機製作所製、19.5kHz,600W)を用いて循環流量40L/Hで0.5時間分散し、電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を調製した。
・電荷発生物質〔CG−1〕 24質量部
・電荷発生層用バインダー樹脂:ポリビニルブチラール樹脂「エスレックBL−1」(積
水化学社製) 12質量部
・溶媒:メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=4/1(V/V) 400質量部
上記中間層〔1〕上に、この電荷発生層形成用塗布液〔1〕を浸漬塗布法により塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥し、層厚0.5μmの電荷輸送層〔1〕を形成した。
(4)電荷輸送層の形成
下記原料を混合して溶解し、電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を調製した。
・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
・電荷輸送層用バインダー樹脂:ポリカーボネート樹脂「Z300」(三菱ガス化学社製
) 300質量部
・酸化防止剤:「Irganox1010」(日本チバガイギー社製) 6質量部
・溶媒:テトラヒドロフラン 1600質量部
・溶媒:トルエン 400質量部
・レベリング剤:シリコーンオイル「KF−54」(信越化学社製) 1質量部
上記電荷発生層〔1〕上に、この電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を浸漬コーティング法により塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥し、層厚20μmの電荷輸送層〔1〕を形成した。
(5)表面層の形成
・n型金属酸化物微粒子〔1〕 100質量部
・電子輸送剤:上記式(ETM101)で表される化合物 10質量部
・重合性化合物:トリメチロールプロパントリメタクリレート(サートマー社製)
100質量部
・重合開始剤:「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製) 15質量部
・溶媒:2−ブタノール 500質量部
からなる塗布液組成物を混合撹拌して十分に溶解・分散し、表面層形成用塗布液〔1〕を調製した。
この表面層形成用塗布液〔1〕を、円形スライドホッパー塗布機を用いて電荷輸送層〔1〕上に塗布した後、キセノンランプを用いて紫外線を1分間照射することにより、乾燥膜厚2.0μmの表面層〔1〕を形成し、これにより、感光体〔1〕を作製した。
〔実施例2〜15:感光体の作製例2〜15〕
感光体の作製例1における表面層の形成工程において、電子輸送剤の種類をそれぞれ表1に示されるように変更したこと以外は同様にして、感光体〔2〕〜〔15〕を作製した。
〔実施例16,17:感光体の作製例16,17〕
感光体の作製例9における表面層の形成工程において、n型金属酸化物微粒子の種類を表1に示されるように変更したこと以外は同様にして、感光体〔16〕,〔17〕を作製した。
〔実施例18,19:感光体の作製例18,19〕
感光体の作製例10における表面層の形成工程において、n型金属酸化物微粒子の種類を表1に示されるように変更したこと以外は同様にして、感光体〔18〕,〔19〕を作製した。
〔実施例20,21:感光体の作製例20,21〕
感光体の作製例11における表面層の形成工程において、n型金属酸化物微粒子の種類を表1に示されるように変更すると共に、重合性化合物としてトリメチロールプロパントリアクリレートを用いたこと以外は同様にして、感光体〔20〕,〔21〕を作製した。
〔実施例22:感光体の作製例22〕
感光体の作製例1における表面層の形成工程において、電子輸送剤として上記式(ETM101)で表される化合物10質量部の代わりに、上記式(ETM101)で表される化合物5質量部および上記式(ETM103)で表される化合物5質量部を用いたこと以外は同様にして、感光体〔22〕を作製した。
〔実施例23:感光体の作製例23〕
感光体の作製例1における表面層の形成工程において、n型金属酸化物微粒子〔1〕100質量部の代わりに、n型金属酸化物微粒子〔1〕75質量部およびn型金属酸化物微粒子〔5〕25質量部を用いたこと以外は同様にして、感光体〔23〕を作製した。
〔比較例1:感光体の作製例24〕
感光体の作製例1における表面層の形成工程において、電子輸送剤を加えなかったこと以外は同様にして、感光体〔24〕を作製した。
〔比較例2:感光体の作製例25〕
感光体の作製例1における表面層の形成工程において、n型金属酸化物微粒子を加えなかったこと以外は同様にして、感光体〔25〕を作製した。
〔比較例3:感光体の作製例26〕
感光体の作製例1において、表面層の形成工程を以下の通りに行ったこと以外は同様にして、感光体〔26〕を作製した。
(5)表面層の形成
・疎水化処理のみを施したAl2 3 よりなる金属酸化物微粒子〔7〕 100質量部
・電子輸送剤:上記式(ETM−A)で表される化合物 10質量部
・表面層用バインダー樹脂:ポリカーボネート樹脂「Z−300」(東レ社製)
100質量部
・溶媒:2−ブタノール 500質量部
からなる塗布液組成物を混合撹拌して十分に溶解・分散し、表面層形成用塗布液〔2〕を調製した。
この表面層形成用塗布液〔2〕を、円形スライドホッパー塗布機を用いて電荷輸送層〔1〕上に塗布した後、120℃で70分間乾燥することにより、乾燥膜厚2.0μmの表面層〔2〕を形成し、これにより、感光体〔26〕を作製した。
〔比較例4:感光体の作製例27〕
感光体の作製例26における表面層の形成工程において、電子輸送剤として上記式(ETM−A)で表される化合物の代わりに、上記式(ETM403)で表される化合物を用いたこと以外は同様にして、感光体〔27〕を作製した。
〔比較例5:感光体の作製例28〕
感光体の作製例23における表面層の形成工程において、電子輸送剤を加えなかったこと以外は同様にして、感光体〔28〕を作製した。
以上の感光体〔1〕〜〔29〕について、硬度(ユニバーサル硬さ)を測定した。また、画像形成装置「bizhub PRO C8000」(コニカミノルタ社製)を、プリント速度を120枚/分に改造した評価機にそれぞれ搭載して評価を行った。
(1)硬度(ユニバーサル硬さ)の評価
「FISCHERSCOPE HM2000S」(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて表面硬度(ユニバーサル硬さ値)を測定した。測定条件は2mN、および10秒間感光体表面へ荷重をかけ、5秒のクリープ時間後に2mN、および10秒間かけて初期状態に戻した。結果を表2に示す。膜硬度の値が150N/mm2 以上であれば、感光体の耐久性として問題はない。
(2)ΔViの評価
まず、温度10℃、相対湿度20%RHの低温低湿環境下で、ブラックの位置において、画像面積比率6%の文字画像をA4横送りで各1000枚両面連続プリントを行った。次に、内部搭載パターンNo.53/Dot1(規則性を有するドット状に形成された露光パターンの代表的なもの)を転写材「PODグロスコート」(A3サイズ、100g/m2 )(王子製紙社製)上に濃度指示値255にて100枚連続で印字した。この100枚のうちの1枚目の露光後電位と100枚目の露光後電位の差ΔVi1を算出した。次いで、環境条件は変更せず同条件で画像面積比率6%の文字画像をA4横送りで50万枚連続で印字する耐久試験を行った後、再び、内部搭載パターンNo.53/Dot1の画像を100枚連続で印字した。この100枚のうちの1枚目の露光後電位と100枚目の露光後電位の差ΔVi2を算出した。ΔVi1およびΔVi2から、下記の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
露光後電位は、「CYNTHIA59」(ジェンテック社製)を用いて、温度10℃、相対湿度20%RHの環境下で測定した。表面電位の変動の測定は、感光体を130rpmで回転させながら、グリッド電圧−800V、露光量0.5μJ/cm2 の条件で、帯電と露光を繰り返して行った。
−評価基準−
A:耐久試験の前後(ΔVi1およびΔVi2)とも20V以下(合格)
B:耐久試験の前(ΔVi1)は20V以下であるが耐久試験の後(ΔVi2)は20Vより大きく45V以下(合格)
C:耐久試験の前(ΔVi1)が20Vより大きく40V以下、または、耐久試験の前(ΔVi1)は20V以下かつ耐久試験の後(ΔVi2)は45Vより大きい(不合格)
D:耐久試験の前(ΔVi1)が40Vより大きい(不合格)
(3)画像メモリの評価
まず、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、画像面積比率6%の文字画像をA4横送りで各1000枚両面連続プリントを行った(初期)。その後、同条件の画像を各50万枚両面連続プリントした(耐久後)。この初期および耐久後に、それぞれ、ベタ黒像およびベタ白像が混在した画像を10枚連続してプリントし、続いて均一なハーフトーン画像をプリントし、このハーフトーン画像中におけるベタ黒像およびベタ白像の履歴の発生、すなわちメモリの発生を目視で観察し、以下の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
−評価基準−
R5:ハーフトーン画像においてメモリが観察されない(合格)
R4:軽微なメモリが稀に観察されるが実用上問題ないレベル(合格)
R3:軽微なメモリが観察されるが実用上問題ないレベル(合格)
R2:明確なメモリが稀に観察され、実用上問題となるレベル(不合格)
R1:明確なメモリが観察される(不合格)
(4)ドット再現性の評価
まず、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、画像面積比率6%の文字画像をA4横送りで各1000枚両面連続プリントを行った(初期)。その後、同条件の画像を各50万枚両面連続プリントした(耐久後)。この初期および耐久後に、それぞれ、内部搭載パターンNo.53/Dot1(規則性を有するドット状に形成された露光パターンの代表的なもの)をA3/PODグロスコート紙(100g/m2 、王子製紙社製)にて濃度指示値100で印字し、ドットの形成状態を100倍の拡大鏡を用いて観察し、以下の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
−評価基準−
R5:正常にドットが形成されている(合格)
R4:ドットが多少細っているが実用上問題なし(合格)
R3:ドットが細っているが実用上問題なし(合格)
R2:ドットがほとんど形成されておらず、実用上問題がある(不合格)
R1:ドットが形成されておらず、実用上問題がある(不合格)
(5)カブリの評価
まず、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、画像面積比率6%の文字画像をA4横送りで各1000枚両面連続プリントを行った(初期)。その後、同条件の画像を各50万枚両面連続プリントした(耐久後)。この初期および耐久後に、それぞれ、画像が形成されていない転写材「PODグロスコート」(A3サイズ、100g/m2 )(王子製紙社製)を、ブラックの位置まで搬送し、グリッド電圧−800V、現像バイアス−650Vの条件で、無地画像(白ベタ画像)を形成し、得られた転写材上のカブリの有無を目視で観察した。同様に、グリッド電圧−800V、現像バイアス−650Vの条件で、黄色ベタ画像を形成し、得られた転写材上のカブリの有無を目視で観察した。そして、以下の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
−評価基準−
R5:白ベタ画像および黄ベタ画像のいずれにおいてもカブリが観察されない(合格)
R4:白ベタ画像および黄ベタ画像のいずれか一方において、拡大すると僅かにカブリが観察されるが、実用上問題ないレベル(合格)
R3:白ベタ画像および黄ベタ画像のいずれにおいても拡大するとカブリが観察されるが、実用上問題ないレベル(合格)
R2:白ベタ画像および黄ベタ画像のいずれか一方において、目視で僅かにカブリが観察される(不合格)
R1:白ベタ画像および黄ベタ画像のいずれか一方において、カブリが目立って観察される(不合格)
1a 導電性支持体
1b 中間層
1c 電荷発生層
1d 電荷輸送層
1e 表面層
1eA 特定のn型金属酸化物微粒子
1f 感光層
1Y,1M,1C,1Bk 感光体
2Y,2M,2C,2Bk 帯電手段
3Y,3M,3C,3Bk 露光手段
4Y,4M,4C,4Bk 現像手段
5Y,5M,5C,5Bk 一次転写ローラ
5b 二次転写ローラ
6Y,6M,6C,6Bk,6b クリーニング手段
10Y,10M,10C,10Bk 画像形成ユニット
20 給紙カセット
21 給紙手段
22A,22B,22C,22D 中間ローラ
23 レジストローラ
24 定着手段
25 排紙ローラ
26 排紙トレイ
70 中間転写体ユニット
71,72,73,74 ローラ
77 中間転写体
80 筐体
82L,82R 支持レール
A 本体
SC 原稿画像読み取り装置
P 転写材

Claims (8)

  1. 導電性支持体上に、中間層、感光層および表面層がこの順に積層されてなる電子写真感光体であって、
    表面層が、重合性単量体、電子輸送剤と、反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子と含有する組成物の硬化物からなり、
    前記電子輸送剤が、下記一般式(1)または一般式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体、下記一般式(3)または一般式(4)で表されるキノン誘導体、下記一般式(5)で表されるフルオレン誘導体、下記一般式(6)で表されるテトラカルボン酸ジイミド誘導体、および、下記一般式(7)〜一般式(9)で表されるシロール誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることを特徴とする電子写真感光体。
    〔一般式(1)中、R 1 およびR 2 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基であり、Ar 1 は、置換基を有していてもよいアリーレン基である。
    一般式(2)中、R 3 およびR 4 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
    一般式(3)中、R 5 〜R 8 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
    一般式(4)中、R 9 〜R 16 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基である。
    一般式(5)中、R 17 およびR 18 は、各々独立に、水素原子、ニトリル基および置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基からなる群より選択される基であって、少なくともいずれか一方が、ニトリル基または置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基であり、R 19 〜R 26 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基からなる群より選択される基であり、Zは、炭素原子または窒素原子である。
    一般式(6)中、R 27 およびR 28 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、Xは、上記式(x1)〜式(x5)で表される4価の基のいずれかであって、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいC6〜C18アリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基からなる群より選択される少なくとも1つの置換基を有していてもよい
    一般式(7)中、R 29 およびR 30 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、これらは互いに連結して環構造を有してもいてもよく、R 31 〜R 40 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基、−C(=O)−R a (ただし、R a は1価の有機基)からなる群より選択される基であり、R 41 およびR 42 は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子からなる群より選択される基である。
    一般式(8)中、R 43 およびR 44 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、置換基を有していてもよいC6〜C18アリール基、シアノ基およびニトロ基からなる群より選択される基であり、これらは互いに連結して環構造を有してもいてもよく、R 45 およびR 46 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基およびヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択される基であり、Q 1 〜Q 6 は、各々独立に、炭素原子または窒素原子である。
    一般式(9)中、R 47 〜R 50 は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアリール基、シアノ基およびニトロ基およびヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択される基であり、Q 7 〜Q 12 は、各々独立に、炭素原子または窒素原子である。〕
  2. 前記n型金属酸化物微粒子が、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウムおよび酸化インジウムスズよりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記表面層の厚みが1〜10μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子写真感光体。
  4. 前記反応性有機基が結合されたn型金属酸化物微粒子における反応性有機基が、不飽和二重結合を有する基であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電子写真感光体。
  5. 前記重合性単量体が、不飽和二重結合を有する基を有するものであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電子写真感光体。
  6. 前記電子輸送剤が、下記の式(ETM101)、式(ETM102)、式(ETM103)、式(ETM104)、式(ETM201)、式(ETM202)、式(ETM301)、式(ETM401)、式(ETM402)、式(ETM403)、式(ETM404)、式(ETM405)、式(ETM501)、式(ETM502)および式(ETM503)よりなる群から選ばれる少なくとも1つよりなることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電子写真感光体。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電子写真感光体を、負に帯電させる帯電方式で用いることを特徴とする画像形成方法。
  8. 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電子写真感光体を備えることを特徴とする画像形成装置。
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