JP7293851B2 - 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
本発明の第1実施形態の電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある)は、導電性基体と単層の感光層とを備える。感光層は、電荷発生剤と、ポリエステル樹脂(以下、ポリエステル樹脂(PE)と記載することがある)と、正孔輸送剤と、電子輸送剤とを含有する。ポリエステル樹脂(PE)は、下記一般式(1)で表される第1繰り返し単位と、下記一般式(2)で表される第2繰り返し単位とを有する。感光層におけるポリエステル樹脂(PE)の含有割合は、0.3質量%以上7.0質量%以下である。以下、第1繰り返し単位~第2繰り返し単位を、それぞれ繰り返し単位(1)~繰り返し単位(2)と記載することがある。
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。導電性基体は、少なくとも表面部が導電性を有する材料で構成されていればよい。導電性基体の一例としては、導電性を有する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、導電性を有する材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性を有する材料としては、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、インジウム及びこれらを含む合金(例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼及び真鍮)が挙げられる。これらの導電性を有する材料のなかでも、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
感光層は、電荷発生剤と、ポリエステル樹脂(PE)と、正孔輸送剤と、電子輸送剤とを含有する。ポリエステル樹脂(PE)は、感光層のバインダー樹脂として機能する。感光層は、後述するポリアリレート樹脂を更に含有することが好ましい。ポリアリレート樹脂は、ポリエステル樹脂(PE)と共に感光層のバインダー樹脂として機能する。感光層は、必要に応じて、ポリエステル樹脂(PE)及びポリアリレート樹脂以外のバインダー樹脂(以下、「他のバインダー樹脂」と記載することがある)、又は添加剤を更に含有してもよい。感光層の厚さは、感光層としての機能を十分に発現できる限り、特に限定されない。感光層の厚さとしては、5μm以上100μm以下が好ましく、10μm以上50μm以下がより好ましい。
感光層が含有する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、ピラゾリン系顔料及びキナクリドン系顔料が挙げられる。
ポリエステル樹脂(PE)は、繰り返し単位(1)と、繰り返し単位(2)とを有する。ポリエステル樹脂(PE)において、繰り返し単位(1)及び繰り返し単位(2)は、例えば、交互に並んでいる。この場合、ポリエステル樹脂(PE)が有する繰り返し単位(1)及び繰り返し単位(2)のそれぞれの物質量は、略同一であることが好ましい。具体的には、ポリエステル樹脂(PE)が有する繰り返し単位(1)の物質量に対する繰り返し単位(2)の物質量の比率(繰り返し単位(2)/繰り返し単位(1))は、49/51以上51/49以下が好ましい。
繰り返し単位(1)は、一般式(1)で表される。一般式(1)中、Xにおける第1置換基としては、例えば、炭素原子数1以上4以下のアルキル基が挙げられる。Xにおける第1置換基の個数としては、0個以上2個以下が好ましく、0個がより好ましい。Xで表されるフェニレン基としては、無置換のフェニレン基が好ましい。繰り返し単位(1)としては、下記化学式(1-1)又は(1-2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位(1-1)又は(1-2)と記載することがある)が好ましい。
繰り返し単位(2)は、一般式(2)で表される。一般式(2)中、Yで表される炭素原子数1以上8以下の2価の脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数1以上8以下の2価の飽和炭化水素基、炭素原子数2以上8以下の2価の不飽和炭化水素基、炭素原子数3以上8以下の2価の脂環式炭化水素基、及び炭素原子数6以上8以下の2価の芳香族炭化水素基が挙げられ、これらの中で炭素原子数1以上8以下の2価の飽和炭化水素基が好ましい。炭素原子数1以上8以下の2価の飽和炭化水素基としては、炭素原子数1以上8以下のアルカンジイル基、炭素原子数2以上8以下のアルケンジイル基及び炭素原子数2以上8以下のアルキンジイル基が挙げられ、これらの中で炭素原子数1以上8以下のアルカンジイル基が好ましい。炭素原子数1以上8以下のアルカンジイル基としては、例えば、上述の炭素原子数1以上8以下のアルキル基として例示した基から1個の水素原子を除いた基が挙げられる。具体的な炭素原子数1以上8以下のアルカンジイル基としては、例えば、エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、及びペンタンジイル基が挙げられる。
繰り返し単位(1-1)、(1-2)、(2-1)及び(2-2)の第1の組み合わせ、
繰り返し単位(1-1)、(1-2)、(2-1)及び(2-3)の第2の組み合わせ、又は
繰り返し単位(1-1)、(1-2)、(2-1)及び(2-4)の第3の組み合わせが好ましく、これらの中で第1の組み合わせがより好ましい。
感光層は、ポリアリレート樹脂を更に含有することが好ましい。ポリアリレート樹脂としては、下記一般式(3)で表される第3繰り返し単位と、下記一般式(4)で表される第4繰り返し単位とを有する樹脂(以下、ポリアリレート樹脂(PA)と記載することがある)が好ましい。以下、第3繰り返し単位~第4繰り返し単位を、それぞれ繰り返し単位(3)~繰り返し単位(4)と記載することがある。
繰り返し単位(3)は、一般式(3)で表される。一般式(3)中、R1及びR2は、互いに同一であることが好ましい。R1及びR2は、各々、メチル基を表すことが好ましい。
繰り返し単位(4)は、一般式(4)で表される。繰り返し単位(4)としては、下記化学式(4-1)、化学式(4-2)又は化学式(4-3)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位(4-1)~(4-3)と記載することがある)が挙げられる。
繰り返し単位(3-2)と、繰り返し単位(4-1)と、繰り返し単位(4-3)とを有するか、
繰り返し単位(3-1)と、繰り返し単位(4-1)と、繰り返し単位(4-3)とを有するか、又は
繰り返し単位(3-2)と、繰り返し単位(4-1)と、繰り返し単位(4-2)とを有することが好ましい。
他の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、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂(PA)以外の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(PE)以外のポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂及び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、尿素樹脂及び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及びウレタン化合物のアクリル酸付加物が挙げられる。
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及びトリアゾール系化合物が挙げられる。
電子輸送剤としては、例えば、キノン系化合物、ジイミド系化合物、ヒドラゾン系化合物、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、無水マレイン酸及び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及びジニトロアントラキノン系化合物が挙げられる。
感光層が含有してもよい添加剤としては、例えば、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、1重項消光剤又は紫外線吸収剤)、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、アクセプター(例えば、電子アクセプター)、ドナー、界面活性剤、可塑剤、増感剤及びレベリング剤が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール(例えば、ジ(tert-ブチル)p-クレゾール)、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン及びこれらの誘導体が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、有機硫黄化合物及び有機燐化合物も挙げられる。レベリング剤としては、例えば、ジメチルシリコーンオイルが挙げられる。増感剤としては、例えば、メタターフェニルが挙げられる。
感光層が含有する正孔輸送剤、ポリアリレート樹脂(PA)、電子輸送剤及びポリエスエル樹脂(PE)の組み合わせとしては、下記表1に示す組み合わせ(k-1)~(k-11)が好ましい。感光層が含有する電荷発生剤、正孔輸送剤、ポリアリレート樹脂(PA)、電子輸送剤及びポリエスエル樹脂(PE)の組み合わせとしては、組み合わせ(k-1)~(k-11)の成分と、Y型チタニルフタロシアニンとの組み合わせが好ましい。
中間層(下引き層)は、例えば、無機粒子及び樹脂(中間層用樹脂)を含有する。感光体は、中間層を備えることにより、リーク電流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。
本発明の感光体の製造方法の一例を説明する。感光体の製造方法は、感光層用塗布液を導電性基体上に塗布し、乾燥させる工程を備える。感光層用塗布液は、電荷発生剤、バインダー樹脂、正孔輸送剤、電子輸送剤及び必要に応じて添加される成分(例えば、添加剤)と、溶剤とを含有する。バインダー樹脂は、ポリエステル樹脂(PE)を含む。
本発明の第2実施形態の画像形成装置は、像担持体と、像担持体の表面を正極性に帯電させる帯電部と、帯電された像担持体の表面を露光して、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、静電潜像をトナー像として現像する現像部と、トナー像を像担持体から被転写体へ転写する転写部とを備える。像担持体は、第1実施形態の感光体である。転写部は、像担持体の表面と被転写体とを接触させながらトナー像を像担持体から被転写体へ転写する。
本発明の第3実施形態のプロセスカートリッジは、第1実施形態の感光体を備える。プロセスカートリッジが像担持体として備える感光体は、第1実施形態で述べた通り、高温下での感光層の耐電圧性と、感度とに優れる。
電荷発生剤として、第1実施形態で述べた化学式(CGM-1)で表され、かつ結晶構造がY型であるY型チタニルフタロシアニンを準備した。
ポリエステル樹脂として、第1実施形態で述べたポリエステル樹脂(PE-a)~(PE-c)と、下記化学式(Z)で表される繰り返し単位を有するポリエステル樹脂(Z)とを準備した。各ポリエステル樹脂は、第1実施形態に記載のエステル交換反応により合成した。
・ポリエステル樹脂(PE-a):22,000
・ポリエステル樹脂(PE-b):22,500
・ポリエステル樹脂(PE-c):21,300
・ポリエステル樹脂(Z):24,200
ポリアリレート樹脂として、以下の方法により、第1実施形態で述べたポリアリレート樹脂(PA-1)~(PA-3)を合成した。各ポリアリレート樹脂の粘度平均分子量は、以下の通りであった。
・ポリアリレート樹脂(PA-1):60,800
・ポリアリレート樹脂(PA-2):58,700
・ポリアリレート樹脂(PA-3):61,800
三口フラスコを反応容器として用いた。この反応容器は、温度計と、三方コックと、滴下ロート200mLとを備えた容量1Lの三口フラスコである。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12.24g(41.28ミリモル)と、t-ブチルフェノール0.062g(0.413ミリモル)と、水酸化ナトリウム3.92g(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0.120g(0.384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300mLを更に反応容器に投入した。反応容器の内温を50℃に昇温させた。反応容器の内温を50℃に保持して反応容器内の内容物を1時間攪拌した。その後、反応容器の内温を10℃に冷却した。その結果、アルカリ性水溶液を得た。
繰り返し単位(3)を構成するための芳香族ジオールの種類と、繰り返し単位(4)を構成するための芳香族ジカルボン酸ジクロライドの種類とを変更した以外は、ポリアリレート樹脂(PA-1)の合成と同様の方法により、ポリアリレート樹脂(PA-2)~(PA-3)を合成した。
正孔輸送剤として、第1実施形態で述べた正孔輸送剤(H-1)及び(H-2)を準備した。
電子輸送剤として、第1実施形態で述べた電子輸送剤(E-1)~(E-3)を準備した。
[感光体(A-1)の製造]
容器内に、電荷発生剤としてのY型チタニルフタロシアニン2質量部と、正孔輸送剤(H-1)50質量部と、電子輸送剤(E-1)30質量部と、ポリアリレート樹脂(PA-1)100質量部と、ポリエステル樹脂(PE-a)0.9質量部と、溶剤としてのテトラヒドロフラン600質量部とを投入した。容器の内容物を、ボールミルを用いて12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。感光層用塗布液を、導電性基体(アルミニウム製のドラム状支持体、直径30mm、全長238.5mm)上に、ブレードコート法を用いて塗布した。塗布した感光層用塗布液を、120℃で80分間熱風乾燥させた。これにより、導電性基体上に、単層の感光層(膜厚30μm)を形成した。その結果、感光体(A-1)を得た。
以下の点を変更した以外は、感光体(A-1)の製造と同様の方法により、感光体(A-2)~(A-11)及び(B-1)~(B-4)を製造した。感光体(A-2)~(A-11)及び(B-1)~(B-4)の製造では、正孔輸送剤の種類と、ポリアリレート樹脂の種類と、電子輸送剤の種類と、ポリエステル樹脂の種類及び添加量とを、下記表2に示す通りとした。
以下の方法により、各感光体について、耐電圧性、画像不良及び感度を評価した。評価結果を下記表3に示す。
耐電圧性(詳しくは、高温下での感光層の耐電圧性)の評価は、温度23℃、湿度50%RHの環境下で行った。まず、感光体の導電性基体(ドラム状支持体)の内面にヒーターを取り付け、感光体の温度を55℃に保持した。次に、針状の電極を感光体の表面から1mmの位置に配設し、電極に直流電圧を印加した。電極に印加する電圧は、感光層の絶縁破壊が生じるまで一定速度(+300V/秒)で増大させた。そして、感光層の絶縁破壊が生じた時点で電極に印加していた電圧を耐電圧性の評価値とした。耐電圧性は、評価値が8kV以上の場合を良好、評価値が8kV未満の場合を不良と判断できる。
画像不良(詳しくは、ドット状の画像不良)の評価は、温度32.5℃、湿度80%RHの高温高湿環境下で行った。まず、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」)に対して、現像方式を非接触現像方式から接触現像方式に変更する改造と、帯電部をスコロトロン帯電器から帯電ローラーに変更する改造とを行った。得られた改造機を評価機として用いた。評価機の情報を以下に示す。
線速:168mm/秒
帯電部:帯電ローラー
感光体の帯電極性:正帯電
現像方式:接触現像方式
転写方式:直接転写方式
抑制できている:ドット状の画像不良が15個以下
抑制できていない:ドット状の画像不良が15個超
感度特性の評価は、温度23℃及び湿度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)を用いて、感光体の表面を+750Vに帯電させた。次いで、バンドパスフィルターを用いて、ハロゲンランプの白色光から単色光(波長780nm、半値幅20nm、光エネルギー0.7μJ/cm2)を取り出した。取り出された単色光を、感光体の表面に照射した。照射が終了してから50ミリ秒経過した時の感光体の表面電位を測定した。測定された表面電位を、露光後電位[+V]とした。露光後電位は、その値が小さいほど、感光体の感度が優れていることを示す。感光体の感度は、露光後電位が+140V以下である場合を良好、露光後電位が+140V超である場合を不良と判断できる。
2 導電性基体
3 感光層
4 中間層
5 保護層
30 像担持体
40a 第1画像形成ユニット
40b 第2画像形成ユニット
40c 第3画像形成ユニット
40d 第4画像形成ユニット
42 帯電部
44 露光部
46 現像部
48 転写部
50 転写ベルト
52 クリーニングブレード
54 定着部
100 画像形成装置
P 記録媒体
Claims (13)
- 導電性基体と単層の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、電荷発生剤と、バインダー樹脂と、正孔輸送剤と、電子輸送剤とを含有し、
前記バインダー樹脂は、ポリエステル樹脂を含み、
前記ポリエステル樹脂は、下記一般式(1)で表される第1繰り返し単位と、下記一般式(2)で表される第2繰り返し単位とを有し、
前記感光層における前記ポリエステル樹脂の含有割合は、1.0質量%以上3.0質量%以下であり、
前記バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂を更に含み、
前記ポリアリレート樹脂は、下記一般式(3)で表される第3繰り返し単位と、下記一般式(4)で表される第4繰り返し単位とを有し、
前記感光層における前記ポリアリレート樹脂の含有割合は、40質量%以上60質量%以下である、電子写真感光体。
前記一般式(2)中、Yは、第2置換基で置換されていてもよい炭素原子数1以上8以下の2価の脂肪族炭化水素基を表し、前記第2置換基は、フェニル基又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基である。)
R 1 及びR 2 は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、
Wは、下記一般式(W1)、下記一般式(W2)又は下記化学式(W3)で表される2価の基を表し、
前記一般式(4)中、
Arは、下記化学式(Ar-1)、下記化学式(Ar-2)又は下記化学式(Ar-3)で表される2価の基を表す。)
R 3 は、水素原子、又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
R 4 は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
tは、1以上3以下の整数を表し、
*は、各々、結合手を表す。)
- 前記ポリエステル樹脂は、前記化学式(1-1)で表される繰り返し単位と、前記化学式(1-2)で表される繰り返し単位と、前記化学式(2-1)で表される繰り返し単位と、前記化学式(2-2)で表される繰り返し単位とを有する、請求項2に記載の電子写真感光体。
- 前記電子輸送剤は、下記一般式(11)、(12)又は(13)で表される化合物を含む、請求項1~4の何れか一項に記載の電子写真感光体。
RE1及びRE2は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、
2つのRE1は、互いに同一でも異なっていてもよく、
2つのRE2は、互いに同一でも異なっていてもよく、
前記一般式(12)中、
RE3及びRE4は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、
RE5は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、
nは、0以上4以下の整数を表し、
nが2以上の整数を表す場合、複数のRE5は、互いに同一でも異なっていてもよく、
前記一般式(13)中、
RE6及びRE7は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、又は水素原子を表し、
RE8は、ハロゲン原子、水素原子又はニトロ基を表す。) - 前記正孔輸送剤は、下記一般式(21)又は(22)で表される化合物を含む、請求項1~6の何れか一項に記載の電子写真感光体。
Q1、Q2、Q3及びQ4は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、
m1~m4は、各々独立に、0以上2以下の整数を表し、
前記一般式(22)中、
Q5、Q6及びQ7は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、
s及びtは、各々独立に、1以上3以下の整数を表し、
p及びrは、各々独立に、0又は1を表し、
qは、0以上2以下の整数を表す。) - 請求項1~8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。
- 像担持体と、
前記像担持体の表面を正極性に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1~8の何れか一項に記載の電子写真感光体であり、
前記転写部は、前記像担持体の前記表面と前記被転写体とを接触させながら前記トナー像を前記像担持体から前記被転写体へ転写する、画像形成装置。 - 前記被転写体は、記録媒体である、請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記現像部は、前記像担持体の前記表面と接触しながら、前記静電潜像を前記トナー像として現像する、請求項10又は11に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部は、帯電ローラーである、請求項10~12の何れか一項に記載の画像形成装置。
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