(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-19
(45)【発行日】2024-02-28
(54)【発明の名称】電子写真感光体及びその製造方法、電子写真感光体カートリッジ並びに画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 5/147 20060101AFI20240220BHJP
G03G 5/06 20060101ALI20240220BHJP
G03G 5/05 20060101ALI20240220BHJP
G03G 5/07 20060101ALI20240220BHJP
【FI】
G03G5/147 502
G03G5/147 503
G03G5/06 312
G03G5/05 101
G03G5/05 104A
G03G5/07 101
(21)【出願番号】P 2021516110
(86)(22)【出願日】2020-04-20
(86)【国際出願番号】 JP2020017095
(87)【国際公開番号】W WO2020218259
(87)【国際公開日】2020-10-29
【審査請求日】2023-02-22
(31)【優先権主張番号】P 2019081060
(32)【優先日】2019-04-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】安藤 明
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 篤
【審査官】福田 由紀
(56)【参考文献】
【文献】特開昭63-015254(JP,A)
【文献】特開2004-126136(JP,A)
【文献】米国特許第04050934(US,A)
【文献】特開2007-011005(JP,A)
【文献】特開2020-033397(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 5/05-5/147
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
層構成を有する電子写真感光体であって、該層のうち少なくとも一方の最表層が、下記式(1)で表される構造及び電荷輸送能を有する部分構造を有する重合体を含有する、又は、下記式(1)で表される構造を有する重合体及び
連鎖重合性官能基を有する有機珪素化合物により表面処理された金属酸化物粒子を含有する、電子写真感光体。
【化1】
(式(1)中、Ar
11は
2価の芳香族基を表す。ただし、前記芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R
11~R
13はそれぞれ独立に
、下記式(2)で表される基である。R
14、R
15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R
16
は酸素原子であり、R
17は単結合である。n
12は2
である。n
11は1以上10以下の整数を表す。)
【化2】
(式(2)中、R
21は水素原子またはメチル基を表し、R
22、R
23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n
21は1以上10以下の整数を表す。*は前記式(1)におけるR
11~R
13が結合する炭素原子との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。)
【請求項2】
前記式(
1)における
Ar
11
が、ベンゼン、ナフタレン、又はアントラセンから誘導される基である、請求項
1に記載の電子写真感光体。
【請求項3】
前記式(
1)における
Ar
11
が、ベンゼンから誘導される基である、請求項
2に記載の電子写真感光体。
【請求項4】
層構成を有する電子写真感光体であって、該層のうち少なくとも一方の最表層が、下記式(1´)で表される構造を有する化合物と連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質との重合体を含有する、又は、下記式(1´)で表される構造を有する化合物の重合体及び
連鎖重合性官能基を有する有機珪素化合物により表面処理された金属酸化物粒子を含有する、電子写真感光体。
【化3】
(式(1´)中、Ar
11は
2価の芳香族基を表す。ただし、前記芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R
11、R
12、R
13はそれぞれ独立に
、下記式(2´)で表される基である。R
14、R
15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R
16
は酸素原子であり、R
17は単結合である。n
12は2
である。n
11は1以上10以下の整数を表す。)
【化4】
(式(2´)中、R
21は水素原子またはメチル基を表し、R
22、R
23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n
21は1以上10以下の整数を表す。*は上記式(1´)におけるR
11~R
13が結合する炭素原子との結合手を示す。)
【請求項5】
前記最表層が、前記式(1)で表される構造及び電荷輸送能を有する部分構造を有する重合体を含有する、請求項1乃至
3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
【請求項6】
前記最表層が、前記式(1´)で表される構造を有する化合物と連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質との重合体を含有する、請求項
4に記載の電子写真感光体。
【請求項7】
前記式(1)で表される構造及び電荷輸送能を有する部分構造を有する重合体における電荷輸送能を有する部分構造、又は、前記式(1´)で表される構造を有する化合物と連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質との重合体における電荷輸送能を有する部分構造が、トリアリールアミン構造である、請求項
5又は6に記載の電子写真感光体。
【請求項8】
前記トリアリールアミン構造に対する、前記式(1)で表される構造又は前記式(1´)で表される構造の含有比率(質量比)が、0.2以上4以下である、請求項
7に記載の電子写真感光体。
【請求項9】
前記電荷輸送能を有する部分構造が、下記式(4)で表される構造である、請求項
7又は8に記載の電子写真感光体。
【化5】
(式(4)中、Ar
41~Ar
43は芳香族基である。R
41~R
43はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、ベンジル基または下記式(5)で表される基である。n
41~n
43はそれぞれ独立して1以上の整数である。ただし、n
41が1の場合、R
41は下記式(5)で表される基であり、n
41が2以上の整数の場合、2以上存在するR
41はそれぞれ同一であっても異なってもよいが、少なくとも1つは下記式(5)で表される基である。n
42が2以上の整数の場合、2以上存在するR
42はそれぞれ同一であっても異なってもよく、n
43が2以上の整数の場合、2以上存在するR
43はそれぞれ同一であっても異なってもよい。)
【化6】
(式(5)中、R
51は水素原子またはメチル基を表し、R
52、R
53はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R
54は単結合または酸素原子を表し、n
51は0以上10以下の整数を表す。*は前記式(4)におけるAr
41~Ar
43との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。)
【請求項10】
前記最表層が、前記式(1)で表される構造を有する重合体及び
連鎖重合性官能基を有する有機珪素化合物により表面処理された金属酸化物粒子を含有する、請求項1乃至
3のいずれか1項に記載の電子写真感光体。
【請求項11】
前記最表層が、前記式(1´)で表される構造を有する化合物の重合体及び
連鎖重合性官能基を有する有機珪素化合物により表面処理された金属酸化物粒子を含有する、請求項
4に記載の電子写真感光体。
【請求項12】
前記式(1)又は前記式(1´)におけるAr
11が、ベンゼン、ナフタレン、又はアントラセンから誘導される基である、請求項1乃至
11に記載の電子写真感光体。
【請求項13】
前記式(1)又は前記式(1´)におけるAr
11が、ベンゼンから誘導される基である、請求項
12に記載の電子写真感光体。
【請求項14】
請求項1乃至
13のいずれか1項に記載の電子写真感光体を有する電子写真感光体カートリッジ。
【請求項15】
請求項1乃至
13のいずれか1項に記載の電子写真感光体を有する画像形成装置。
【請求項16】
層構成を有する電子写真感光体の製造方法であって、該層のうち少なくとも一方の最表層を、下記式(1´)で表される構造を有する化合物
と連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質とを重合させて形成する、
又は、下記式(1´)で表される構造を有する化合物と連鎖重合性官能基を有する有機珪素化合物により表面処理された金属酸化物粒子とを重合させて形成する、電子写真感光体の製造方法。
【化7】
(式(1´)中、Ar
11は
2価の芳香族基を表す。ただし、前記芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R
11、R
12、R
13はそれぞれ独立に
、下記式(2´)で表される基である。R
14、R
15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R
16
は酸素原子であり、R
17は単結合である。n
12は2
である。n
11は1以上10以下の整数を表す。)
【化8】
(式(2´)中、R
21は水素原子またはメチル基を表し、R
22、R
23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n
21は1以上10以下の整数を表す。*は上記式(1´)におけるR
11~R
13が結合する炭素原子との結合手を示す。)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機やプリンター等に用いられる電子写真感光体及びその製造方法、電子写真感光体カートリッジ並びに画像形成装置に関する。詳しくは、電気特性が良好で、且つ耐久性に優れた電子写真感光体及びその製造方法、該感光体を備えた電子写真感光体カートリッジ並びに該感光体を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子写真技術は、即時性、高品質の画像が得られること等から、複写機、各種プリンター等の分野で広く使われている。電子写真技術の中核となる電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)には、無公害で成膜が容易、製造が容易である等の利点を有する有機系の光導電物質を使用した感光体が使用されている。
【0003】
電子写真感光体は、電子写真プロセス、即ち、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電等のサイクルで繰返し使用されるため、その間の様々なストレスを受けて劣化する。このような劣化としては、例えば、帯電器として普通用いられるコロナ帯電器から発生する強酸化性のオゾンやNOxが感光層に与える化学的なダメージ、像露光で生成したキャリアー(電流)が感光層内を流れること、又は除電光及び外部からの光に起因する感光層組成物の分解等の化学的、電気的劣化がある。さらに、クリーニングブレード、磁気ブラシ等の摺擦、現像剤、紙との接触等による感光層表面の摩耗、傷の発生、膜の剥がれ等の機械的劣化がある。この機械的劣化による損傷は画像上に現れやすく、直接画像品質を損なうため感光体の寿命を制限する大きな要因となっている。
【0004】
感光体表面の耐摩耗特性、機械的強度を改良する技術として、感光体の最表層に、バインダー樹脂として硬化性樹脂を用いる方法が開示されている。このとき、最表層に電荷輸送能を付与するため、硬化性樹脂に加えて電荷輸送物質を用いる方法や、金属酸化物粒子を用いる方法が知られている(例えば特許文献1~3を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許出願公開第2015/099225号明細書
【文献】日本国特開2005-338222号公報
【文献】日本国特開2006-39483号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、硬化性樹脂と電荷輸送物質との相溶性が悪い場合や、金属酸化物粒子の分散性が悪い場合は、最表層が不均一になることで機械的強度を低下させたり、電気特性を悪化させたりする問題があった。
【0007】
本発明は上述の従来技術に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、機械的強度に優れ、かつ電気特性に優れた電子写真感光体及びその製造方法、並びに、該電子写真感光体を用いた電子写真感光体カートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記の目的を満足し得る電子写真感光体について鋭意研究したところ、最表層が特定の構造を有する重合体を含有することで、上記課題を解決できることを見いだし、本発明に至った。
【0009】
本発明の要旨は、以下の[1]~[12]に存する。
[1] 層構成を有する電子写真感光体であって、該層のうち少なくとも一方の最表層が、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び下記式(A)で表される構造を有する重合体を含有する電子写真感光体。
【0010】
【0011】
(式(A)中、R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または下記式(2)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2)で表される基である。***は任意の原子との結合手を示す。)
【0012】
【0013】
(式(2)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は前記式(A)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。)
【0014】
[2] 前記重合体が、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び下記式(A´)で表される構造を有する化合物が硬化してなる硬化物である、前記[1]に記載の電子写真感光体。
【0015】
【0016】
(式(A´)中、R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または下記式(2´)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2´)で表される基である。***は任意の原子との結合手を示す。)
【0017】
【0018】
(式(2´)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は前記式(A´)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。)
【0019】
[3] 層構成を有する電子写真感光体であって、該層のうち少なくとも一方の最表層が下記式(1)で表される構造を有する重合体を含有する電子写真感光体。
【0020】
【0021】
(式(1)中、Ar11は芳香族基を表す。ただし、前記芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、下記式(2)で表される基または下記式(3)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2)で表される基または下記式(3)で表される基である。R14、R15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R16、R17は単結合または酸素原子である。n12は1以上6以下の整数を表す。n11は1以上10以下の整数を表す。)
【0022】
【0023】
(式(2)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は前記式(1)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。)
【0024】
【0025】
(式(3)中、R31~R33はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または前記式(2)で表される基を表し、R31~R33の内少なくとも2つは前記式(2)で表される基を表す。R34~R37はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n31、n32はそれぞれ独立に、1以上10以下の整数を表す。*は前記式(1)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。)
【0026】
[4] 前記式(1)で表される構造が、下記式(1-A)で表される構造である、前記[3]に記載の電子写真感光体。
【0027】
【0028】
(式(1-A)中、Ar11’は2価の芳香族基を表す。ただし、前記2価の芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、前記式(2)で表される基または前記式(3)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは前記式(2)で表される基または前記式(3)で表される基である。R14、R15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表す。n11は1以上10以下の整数を表す。)
【0029】
[5] 前記重合体が、電荷輸送能を有する部分構造をさらに有する、前記[1]乃至[4]のいずれか1に記載の電子写真感光体。
[6] 前記電荷輸送能を有する部分構造が、トリアリールアミン構造である、前記[5]に記載の電子写真感光体。
[7] 前記トリアリールアミン構造に対する、前記芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造の含有比率(質量比)が、0.2以上4以下である、前記[6]に記載の電子写真感光体。
[8] 前記電荷輸送能を有する部分構造が、下記式(4)で表される構造である、前記[5]乃至[7]のいずれか1に記載の電子写真感光体。
【0030】
【0031】
(式(4)中、Ar41~Ar43は芳香族基である。R41~R43はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、ベンジル基または下記式(5)で表される基である。n41~n43はそれぞれ独立して1以上の整数である。ただし、n41が1の場合、R41は下記式(5)で表される基であり、n41が2以上の整数の場合、2以上存在するR41はそれぞれ同一であっても異なってもよいが、少なくとも1つは下記式(5)で表される基である。n42が2以上の整数の場合、2以上存在するR42はそれぞれ同一であっても異なってもよく、n43が2以上の整数の場合、2以上存在するR43はそれぞれ同一であっても異なってもよい。)
【0032】
【0033】
(式(5)中、R51は水素原子またはメチル基を表し、R52、R53はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R54は単結合または酸素原子を表し、n51は0以上10以下の整数を表す。*は前記式(4)におけるAr41~Ar43との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。)
【0034】
[9] 前記最表層が、さらに金属酸化物粒子を含有する、前記[1]乃至[8]のいずれか1に記載の電子写真感光体。
[10] 前記[1]乃至[9]のいずれか1に記載の電子写真感光体を有する電子写真感光体カートリッジ。
[11] 前記[1]乃至[9]のいずれか1に記載の電子写真感光体を有する画像形成装置。
[12] 層構成を有する電子写真感光体の製造方法であって、該層のうち少なくとも一方の最表層を、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び下記式(A´)で表される構造を有する化合物を重合させて形成する、電子写真感光体の製造方法。
【0035】
【0036】
(式(A´)中、R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または下記式(2´)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2´)で表される基である。***は任意の原子との結合手を示す。)
【0037】
【0038】
(式(2´)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は前記式(A´)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。)
【発明の効果】
【0039】
本発明によれば、機械的強度に優れ、かつ電気特性に優れた電子写真感光体、該電子写真感光体を用いた電子写真感光体カートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【
図1】
図1は、感光体表面のユニバーサル硬度を測定した際の、押込み深さに対する荷重変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、本発明を実施するための形態(以下、発明の実施の形態)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。
【0042】
<電子写真感光体>
本発明の電子写真感光体は、層構成を有し、該層のうち少なくとも一方の最表層が特定の構造を有する重合体を含有することを特徴とする。
【0043】
本発明の電子写真感光体は、一般的な電子写真感光体の層構成と同様の層構成をとることができる。一般的な電子写真感光体の層構成としては、導電性支持体上に少なくとも感光層を有するものが挙げられる。該感光層は、少なくとも1種の電荷発生物質を含有する電荷発生層と、少なくとも1種の電荷輸送物質を含有する電荷輸送層を積層した構成を有する積層型感光層、または、電荷発生物質と電荷輸送物質を同一の層内に有する単層型感光層のどちらでもよい。積層型感光層の場合、導電性支持体側から、電荷発生層、電荷輸送層の順番に積層した形態、または逆に、電荷輸送層、電荷発生層の順番に積層した形態のどちらでもよい。
本発明の感光体においては、導電性支持体を有する層構成である場合は、導電性支持体とは反対側が、上側又は表面側となり、導電性支持体側が、下側又は裏面側となる。よって、導電性支持体を有する層構成である場合は、導電性支持体とは反対側の面を最表層とする。
【0044】
以下、電子写真感光体を構成する各部について説明する。
【0045】
<導電性支持体>
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体を有していてもよい。
導電性支持体としては、その上に形成される層を支持し、導電性を示すものであれば、特に限定されない。導電性支持体としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の金属材料や、金属、カーボン、酸化錫などの導電性粉体を共存させて導電性を付与した樹脂材料や、アルミニウム、ニッケル、ITO(酸化インジウム酸化錫合金)等の導電性材料をその表面に蒸着または塗布した樹脂、ガラス、紙等を主として使用する。形態としては、ドラム状、シート状、ベルト状などのものが用いられる。金属材料の導電性支持体の上に、導電性・表面性などの制御のためや欠陥被覆のため、適当な抵抗値を持つ導電性材料を塗布したものでもよい。
【0046】
導電性支持体としてアルミニウム合金等の金属材料を用いる場合、金属材料に陽極酸化被膜を施してから用いてもよい。
例えば、クロム酸、硫酸、シュウ酸、ホウ酸、スルファミン酸等の酸性浴中で、金属材料を陽極酸化処理することにより、金属材料表面に陽極酸化被膜が形成される。
【0047】
金属材料に陽極酸化被膜を施す場合、封孔処理を行うことが好ましい。封孔処理は、公知の方法で行うことができる。例えば、主成分としてフッ化ニッケルを含有する水溶液中に上記金属材料を浸漬させる低温封孔処理、または、主成分として酢酸ニッケルを含有する水溶液中に上記金属材料を浸漬させる高温封孔処理を施すことが好ましい。
陽極酸化被膜の平均膜厚は、通常20μm以下、特に7μm以下とすることが好ましい。
【0048】
上記導電性支持体の表面は、平滑であってもよく、また特別な切削方法を用いたり、研磨処理を施したりすることにより、粗面化されていてもよい。また、支持体を構成する材料に適当な粒径の粒子を混合することによって、粗面化されたものであってもよい。
なお、上記導電性支持体と感光層との間には、接着性・ブロッキング性等の改善のために、後述する下引き層を設けてもよい。
【0049】
<感光層>
本発明の電子写真感光体は、感光層を有していてもよく、感光層には、以下に示す材料を用いてもよい。
【0050】
(電荷発生物質)
感光層に用いる電荷発生物質としては、例えば、セレン及びその合金、硫化カドミウム、その他無機系光導電材料;フタロシアニン顔料、アゾ顔料、キナクリドン顔料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、アントアントロン顔料、ベンズイミダゾール顔料などの有機顔料;などの各種光導電材料が使用できる。中でも、特に有機顔料が好ましく、更に、フタロシアニン顔料、アゾ顔料がより好ましい。
【0051】
特に、電荷発生物質としてフタロシアニン顔料を用いる場合、具体的には、無金属フタロシアニン、銅、インジウム、ガリウム、錫、チタン、亜鉛、バナジウム、シリコン、ゲルマニウム等の金属、またはその酸化物、ハロゲン化物等の配位したフタロシアニン類などが使用される。3価以上の金属原子への配位子の例としては、上に示した酸素原子、塩素原子の他、水酸基、アルコキシ基などが挙げられる。中でも、特に感度の高いX型、τ型無金属フタロシアニン、A型,B型,D型等のチタニルフタロシアニン、バナジルフタロシアニン、クロロインジウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン等が好適である。
【0052】
なお、ここで挙げたチタニルフタロシアニンの結晶型のうち、A型、B型についてはW.HellerらによってそれぞれI相、II相として示されており(Zeit.Kristallogr.159(1982)173)、A型は安定型として知られているものである。D型は、CuKα線を用いた粉末X線回折において、回折角2θ±0.2°が27.3°に明瞭なピークを示すことを特徴とする結晶型である。
【0053】
またアゾ顔料を使用する場合には、各種公知のビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料が好適に用いられる。好ましいアゾ顔料の例を下記に示す。
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
また、電荷発生物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。さらに、電荷発生物質を2種以上併用する場合、併用する電荷発生物質の混合は、それぞれを後から混合して用いてもよいし、合成、顔料化、結晶化等の電荷発生物質の製造・処理工程において混合して用いてもよい。このような処理としては、酸ペースト処理・磨砕処理・溶剤処理等が知られている。
【0058】
感光層中の電荷発生物質の粒子径は充分小さいことが望ましい。具体的には、通常、1μm以下が好ましく、より好ましくは0.5μm以下である。
【0059】
さらに、感光層中の電荷発生物質の量は、感度の観点から、通常0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。また、感度及び帯電性の観点から、通常50質量%以下が好ましく、より好ましくは20質量%以下とする。
【0060】
(電荷輸送物質)
電荷輸送物質は、主に正孔輸送能を有する正孔輸送物質と、主に電子輸送能を有する電子輸送物質に分類されるが、正孔輸送物質と電子輸送物質の何れか一方のみを用いてもよく、両方を併用してもよい。
【0061】
[正孔輸送物質]
正孔輸送物質としては、公知の材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体等の複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン誘導体、芳香族アミン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体及びエナミン誘導体並びにこれらの化合物の複数種が結合したもの、及びこれらの化合物からなる基を主鎖若しくは側鎖に有する重合体等の電子供与性物質等が挙げられる。これらの中でも、カルバゾール誘導体、芳香族アミン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体及びエナミン誘導体並びにこれらの化合物の複数種が結合したものが好ましい。
【0062】
以下に好ましい正孔輸送物質の構造を例示する。なお、本明細書において、化学式中「Me」とはメチル基を、「Et」とはエチル基を、「nC4H9」とはノルマルブチル基を、それぞれ意味する。
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
【0070】
上記の正孔輸送物質の中でも、電気特性の点から、HTM6、HTM7、HTM8、HTM9、HTM10、HTM12、HTM14、HTM25、HTM26、HTM34、HTM35、HTM37、HTM39、HTM40、HTM41、HTM42,HTM43、HTM48が好ましく、HTM6、HTM34、HTM39、HTM40、HTM41、HTM42、HTM43、HTM48で表される化合物がより好ましい。
【0071】
感光層中のバインダー樹脂と正孔輸送物質との割合は、同一層中のバインダー樹脂100質量部に対して、通常、正孔輸送物質を20質量部以上で使用する。残留電位低減の観点から30質量部以上が好ましく、繰り返し使用した際の安定性や電荷移動度の観点から40質量部以上がより好ましい。一方、同一層中のバインダー樹脂100質量部に対して、通常、正孔輸送物質を100質量部以下で使用する。正孔輸送物質とバインダー樹脂との相溶性の観点から80質量部以下が好ましい。
【0072】
[電子輸送物質]
電子輸送物質としては、公知の材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、2,4,7-トリニトロフルオレノン等の芳香族ニトロ化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、ジフェノキノン等のキノン化合物等の電子吸引性物質や、公知の環状ケトン化合物やペリレン顔料(ペリレン誘導体)が挙げられる。
特に、下記式(6)で表される化合物であることが好ましい。
【0073】
【0074】
(式(6)中、R61~R64はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基、又は置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルケニル基を表し、R61とR62同士、またはR63とR64同士は互いに結合して環状構造を形成してもよい。Xは分子量120以上250以下の有機残基を表す。)
【0075】
R61~R64はそれぞれ独立して水素原子、置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基、又は炭素数1以上20以下のアルケニル基を表す。
【0076】
置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及び環状アルキル基が挙げられ、電子輸送能力の面から直鎖アルキル基又は分岐アルキル基が好ましい。これらのアルキル基の炭素数としては、通常1以上、好ましくは4以上、通常20以下、原料の汎用性の面から15以下が好ましく、製造時の取り扱い性から10以下がより好ましく、5以下が更に好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、ヘキシル基、iso-プロピル基、tert-ブチル基、tert-アミル基、シクロヘキシル基及びシクロペンチル基が挙げられる。この中でも、メチル基、tert-ブチル基又はtert-アミル基が好ましく、塗布液に用いる有機溶剤への溶解性の面から、tert-ブチル基又はtert-アミル基がより好ましい。
【0077】
置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルケニル基としては、直鎖アルケニル基、分岐アルケニル基及び環状アルケニル基が挙げられる。これらのアルケニル基の炭素数としては、通常1以上、好ましくは4以上であり、通常20以下、感光体の光減衰特性の面から10以下が好ましい。具体的には、エテニル基、2-メチル-1-プロペニル基及びシクロヘキセニル基が挙げられる。
【0078】
前記置換基R61~R64は、R61とR62同士、またはR63とR64同士が互いに結合して環状構造を形成してもよい。電子移動度の観点から、R61とR62が共にアルケニル基である場合、互いに結合して芳香環を形成することが好ましく、R61とR62が共にエテニル基で、互いに結合し、ベンゼン環構造を有することがより好ましい。
【0079】
前記式(6)中、Xは分子量120以上250以下の有機残基を表し、感光体の光減衰特性の観点から、式(6)は下記式(7)~(10)のいずれか1つで表される化合物であることが好ましい。
【0080】
【0081】
(式(7)中、R71~R74はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基、又は置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルケニル基を表し、R71とR72同士、またはR73とR74同士は互いに結合して環状構造を形成してもよい。R75~R77はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。)
【0082】
【0083】
(式(8)中、R81~R84はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基、又は置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルケニル基を表し、R81とR82同士、またはR83とR84同士は互いに結合して環状構造を形成してもよい。R85~R88はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。)
【0084】
【0085】
(式(9)中、R91~R94はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基、又は置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルケニル基を表し、R91とR92同士、またはR93とR94同士は互いに結合して環状構造を形成してもよい。R95は水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、又はハロゲン原子を表す。)
【0086】
【0087】
(式(10)中、R101~R104はそれぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルキル基、又は置換されていてもよい炭素数1以上20以下のアルケニル基を表し、R101とR102同士、またはR103とR104同士は互いに結合して環状構造を形成してもよい。R105及びR106はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、又は炭素数6以上12以下のアリール基を表す。)
【0088】
R71~R74、R81~R84、R91~R94及びR101~R104の具体例は、上記R61~R64とそれぞれ同等のものが挙げられる。
【0089】
R75~R77、R85~R88、R95、R105及びR106における、炭素数1以上6以下のアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び環状アルキル基が挙げられる。これらのアルキル基の炭素数としては、通常1以上、通常6以下である。具体的には、メチル基、エチル基、ヘキシル基、iso-プロピル基、tert-ブチル基、tert-アミル基及びシクロヘキシル基が挙げられる。この中でも、電子輸送能力の面から、メチル基、tert-ブチル基又はtert-アミル基が好ましい。
【0090】
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素が挙げられ、電子輸送能力の面から、塩素が好ましい。
【0091】
炭素原子6以上12以下のアリール基の炭素数としては、通常6以上、通常12以下である。具体的には、フェニル基及びナフチル基が挙げられ、感光層の膜物性の観点から、フェニル基が好ましい。これらのアリール基は、さらに置換されていてもよい。
【0092】
式(6)は、前記式(7)~(10)の中でも、繰り返し画像形成した際の画質安定性の観点から、式(7)又は式(8)であることが好ましく、式(7)であることがより好ましい。また、式(6)で表される化合物を単独で用いてもよいし、構造の異なる式(6)で表される化合物を併用してもよく、その他の電子輸送物質と併用することもできる。
【0093】
以下に好ましい電子輸送物質の構造を例示する。
【0094】
【0095】
【0096】
上記の電子輸送物質の中でも、電気特性の点から、ET-2、ET-3、ET-4、ET-5、ET-6、ET-8、ET-10、ET-11、ET-12、ET-15、ET-16、ET-17で表される化合物が好ましく、ET-2、ET-3、ET-4、ET-5で表される化合物がより好ましい。
【0097】
感光層中のバインダー樹脂と電子輸送物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対して、光疲労抑制の観点から、通常、電子輸送物質を10質量部以上であり、20質量部以上がより好ましく、30質量部以上がより好ましい。一方、電気特性の安定性の観点から、通常、電子輸送物質を100質量部以下であり、80質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましい。
【0098】
(バインダー樹脂)
感光層に用いるバインダー樹脂としては、例えば、ブタジエン樹脂;スチレン樹脂;酢酸ビニル樹脂;塩化ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂;メタクリル酸エステル樹脂;ビニルアルコール樹脂;エチルビニルエーテル等のビニル化合物の重合体及び共重合体;ポリビニルブチラール樹脂;ポリビニルホルマール樹脂;部分変性ポリビニルアセタール樹脂;ポリアリレート樹脂;ポリアミド樹脂;ポリウレタン樹脂;セルロースエステル樹脂;シリコーン-アルキッド樹脂;ポリ-N-ビニルカルバゾール樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;ポリエステルカーボネート樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリイミド樹脂;フェノキシ樹脂;エポキシ樹脂;シリコーン樹脂;及びこれらの部分的架橋硬化物が挙げられる。また上記樹脂は珪素試薬等で修飾されていてもよい。またこれらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いることもできる。
【0099】
また、特にバインダー樹脂として、界面重合で得られた1種、または2種類以上のポリマーを含有することが好ましい。界面重合とは、互いに混ざり合わない2つ以上の溶媒(多くは、有機溶媒-水系)の界面で進行される重縮合反応を利用する重合法である。
例えば、ジカルボン酸塩化物を有機溶媒に、グリコール成分をアルカリ水等に溶かして、常温で両液を混合させて2相にわけ、その界面で重縮合反応を進ませて、ポリマーを生成させる。他の2成分の例としては、ホスゲンとグリコール水溶液等が挙げられる。また、ポリカーボネートオリゴマーを界面重合で縮合する場合のように、2成分をそれぞれ、2相に分けるのではなく、界面を重合の場として、利用する場合もある。
【0100】
上記界面重合により得られるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましく、特にポリカーボネート樹脂、またはポリアリレート樹脂が好ましい。また、特に芳香族ジオールを原料とするポリマーであることが好ましく、好ましい芳香族ジオール化合物としては、下記式(11)で表される化合物が挙げられる。
【0101】
【0102】
上記式(11)中、X111は下記の式のいずれかで表される連結基、または単結合を示す。
【0103】
【0104】
上記式中、R111及びR112は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、置換されていてもよいアリール基、またはハロゲン化アルキル基を示す。Zは、炭素数4~20の置換または非置換の炭素環を示す。
【0105】
式(11)中、Y111ないしY118は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、置換されていてもよいアリール基、または、ハロゲン化アルキル基を示す。
【0106】
さらに、下記構造式を有するビスフェノール、またはビフェノール成分が含有されるポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂が電子写真感光体の感度及び残留電位の点から好ましく、中でも移動度の面からポリカーボネート樹脂がより好ましい。
【0107】
本例示は、趣旨を明確にするために行うものであり、本発明の趣旨に反しない限り、例示される構造に限定されるものではない。
【0108】
【0109】
【0110】
また特に、本発明の効果を最大限に発揮するためには、下記構造を示すビスフェノール誘導体を含有するポリカーボネートが好ましい。
【0111】
【0112】
また、機械特性向上のためには、ポリエステル、特にポリアリレートを使用することが好ましく、この場合は、ビスフェノール成分として下記構造を有するものを用いることが好ましい。
【0113】
【0114】
また酸成分としては、下記構造を有するものを用いることが好ましい。
【0115】
【0116】
また、テレフタル酸とイソフタル酸を使用する際は、テレフタル酸のモル比が多い方が好ましく、下記構造を有するものを用いることが好ましい。
【0117】
【0118】
(その他の物質)
上記材料以外にも、感光層中には、成膜性、可撓性、塗布性、耐汚染性、耐ガス性、耐光性等を向上させるために周知の酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、電子吸引性化合物、レベリング剤、可視光遮光剤などの添加物を含有させてもよい。
また、感光層には塗布性を改善するための上記レベリング剤の他に、必要に応じて、増感剤、染料、顔料、界面活性剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。染料、顔料の例としては、各種の色素化合物、アゾ化合物(前記の電荷発生物質を除く)などが挙げられ、界面活性剤の例としては、シリコ-ンオイル、フッ素系化合物などが挙げられる。
感光層には、これらを適宜、1種単独で、または2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いることができる。特に、下記の酸化防止剤及び電子吸引性化合物が含有されていることが好ましい。
【0119】
[酸化防止剤]
酸化防止剤は、本発明の電子写真感光体の酸化を防止するために用いられる安定剤の一種である。
【0120】
酸化防止剤は、ラジカル補足剤としての機能があるものであればよく、具体的には、フェノール誘導体、アミン化合物、ホスホン酸エステル、硫黄化合物、ビタミン、ビタミン誘導体等が挙げられる。
【0121】
この中でも、フェノール誘導体、アミン化合物、ビタミン等が好ましい。また、嵩高い置換基をヒドロキシ基近辺に有する、ヒンダードフェノール、またはトリアルキルアミン誘導体等がより好ましい。
【0122】
またさらに、ヒドロキシ基のo位にt-ブチル基を有するアリール化合物誘導体、及びヒドロキシ基のo位にt-ブチル基を2つ有するアリール化合物誘導体が特に好ましい。
【0123】
また、該酸化防止剤の分子量が大きすぎると、酸化防止能が低下する場合があり、分子量1500以下、特には分子量1000以下の化合物が好ましい。また下限は通常100以上、好ましくは150以上であり、更に好ましくは200以上である。
【0124】
本発明に使用できる酸化防止剤としては、プラスチック、ゴム、石油、油脂類の酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤として公知の材料すべてを用いることができる。本発明においては、酸化防止剤を1種または2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いることができる。
【0125】
特に好ましくは、ヒンダードフェノール類が好ましい。なお、ヒンダードフェノールとは、嵩高い置換基をヒドロキシ基近辺に有する、フェノール類を示す。
ヒンダードフェノール類の中でも、特に、ジブチルヒドロキシトルエン、オクタデシル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート(Octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)、または1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-ベンゼン(1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzene)が好ましい。
【0126】
これらの化合物はゴム、プラスチック、油脂類等の酸化防止剤として知られており、市販品として手に入るものもある。
【0127】
上記酸化防止剤の使用量は、特に制限されないが、感光層中のバインダー樹脂100質量部当り0.1質量部以上、好ましくは1質量部以上である。また良好な電気特性および耐刷性を得るため、好ましくは25質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。
【0128】
[電子吸引性化合物]
また、本発明の電子写真感光体中には電子吸引性化合物を有してもよい。
電子吸引性化合物の例として具体的には、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物、有機シアノ化合物、ニトロ化合物、芳香族ハロゲン誘導体等が挙げられ、好ましくは、スルホン酸エステル化合物、有機シアノ化合物であり、特に好ましくはスルホン酸エステル化合物である。上記電子吸引性化合物は1種のみを単独で用いてもよく、また2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。
【0129】
また電子吸引性化合物の電子吸引能力は、LUMOの値(以下、適宜LUMOcalとする。)で予見することが可能であると解される。本発明においては、上記の中でも特に、PM3パラメーターを使った半経験的分子軌道計算を用いた構造最適化による(以下これを単に、半経験的分子軌道計算による、と記載する場合がある。)LUMOcalの値が-0.5以下-5.0eV以上である化合物が好ましく用いられる。LUMOcalの絶対値を0.5eV以上とすることで電子吸引性の効果がより期待でき、5.0eV以下とすることでより良好な帯電が得られる。LUMOcalの絶対値は、より好ましくは、1.0eV以上であり、さらに好ましくは、1.1eV以上であり、特に好ましくは、1.2eV以上である。上記絶対値は、4.5eV以下がより好ましく、さらに好ましくは、4.0eV以下であり、特に好ましくは、3.5eV以下である。
【0130】
上記LUMOcalの絶対値が上記範囲内とされる化合物としては、以下の化合物があげられる。
【0131】
【0132】
本発明における電子写真感光体に用いられる上記電子吸引性化合物の量は、特に制限されないが、上記電子吸引性化合物が感光層に使用される場合、感光層に含まれるバインダー樹脂100質量部当り0.01質量部以上が好ましく、より好ましくは0.05質量部以上である。また良好な電気特性を得るため、通常50質量部以下が好ましく、より好ましくは40質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下である。
【0133】
(感光層の形成方法)
次に、感光層の形成方法について説明する。上記感光層の形成方法は特に限定されないが、例えば、電荷輸送物質、バインダー樹脂、及びその他の物質を溶媒(または分散媒)に溶解(または分散)した塗布液中に上記電荷発生物質を分散させ、導電性支持体上(後述する下引き層等の中間層を設ける場合は、これらの中間層上)に塗布することにより形成することができる。
【0134】
以下、感光層の形成に用いられる溶媒または分散媒、及び塗布方法を説明する。
【0135】
[溶媒または分散媒]
感光層の形成に用いられる溶媒または分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2-メトキシエタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類;ギ酸メチル、酢酸エチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、テトラクロロエタン、1,2-ジクロロプロパン、トリクロロエチレン等の塩素化炭化水素類;n-ブチルアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン等の含窒素化合物類;アセトニトリル、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤類等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意の比率及び組み合わせで併用して用いてもよい。
【0136】
[塗布方法]
感光層を形成するための塗布液の塗布方法としては、例えば、スプレー塗布法、スパイラル塗布法、リング塗布法、浸漬塗布法等が挙げられる。
【0137】
スプレー塗布法としては、例えば、エアスプレー、エアレススプレー、静電エアスプレー、静電エアレススプレー、回転霧化式静電スプレー、ホットスプレー、ホットエアレススプレー等がある。
【0138】
浸漬塗布法では、塗布液または分散液の全固形分濃度を好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上とする。また好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下とする。
【0139】
また、塗布液または分散液の粘度を好ましくは50mPa・s以上、より好ましくは100mPa・s以上とする。また、好ましくは700mPa・s以下、より好ましくは500mPa・s以下とする。これにより膜厚の均一性に優れた感光層とすることができる。
【0140】
上記塗布法により塗布膜を形成した後、塗膜を乾燥させるが、必要且つ充分な乾燥が行われる様に乾燥温度時間を調整することが好ましい。
乾燥温度は、残留溶媒抑制の観点から、通常100℃以上、好ましくは110℃以上、より好ましくは120℃以上である。また、気泡の発生防止、電気特性の観点から、通常250℃以下、好ましくは170℃以下、さらに好ましくは140℃以下であり、段階的に温度を変更してもよい。
乾燥方法としては、熱風乾燥機、蒸気乾燥機、赤外線乾燥機および遠赤外線乾燥機等を用いることができる。
【0141】
また、最表層を設けるにあたって、感光層の塗布後は室温での風乾のみを実施し、最表層塗布後に上記方法での熱乾燥を実施してもよい。
【0142】
感光層の厚みは使用される材料などにより適宜最適な厚みが選択されるが、寿命の観点より、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上が特に好ましい。また、電気特性の観点より、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下が特に好ましい。
【0143】
<最表層>
次に、本発明の感光体の最表層について説明する。本発明で使用される感光体の少なくとも一方の最表層は、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び下記式(A)で表される構造を有する重合体を含有する。
【0144】
【0145】
(式(A)中、R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または下記式(2)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2)で表される基である。***は任意の原子との結合手を示す。
【0146】
【0147】
(式(2)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は上記式(A)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。)
【0148】
本発明で使用される別の実施形態に係る少なくとも一方の最表層は、下記式(1)で表される構造を有する重合体を含有する。
【0149】
【0150】
式(1)中、Ar11は芳香族基を表す。ただし、前記芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R11、R12、R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、下記式(2)で表される基または下記式(3)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2)で表される基または下記式(3)で表される基である。R14、R15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R16、R17は単結合または酸素原子である。n12は1以上6以下の整数を表す。n11は1以上10以下の整数を表す。
【0151】
【0152】
式(2)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は上記式(1)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。
【0153】
【0154】
式(3)中、R31、R32、R33はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または上記式(2)で表される基を表し、R31~R33の内少なくとも2つは上記式(2)で表される基を表す。R34~R37はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n31、n32はそれぞれ独立に、1以上10以下の整数を表す。*は上記式(1)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。
【0155】
式(1)中、Ar11の芳香族基の炭素数としては、通常6以上、通常20以下であり、溶解性の観点から10以下が好ましい。具体的には、ベンゼン、ナフタレンまたはアントラセンから誘導される基が挙げられる。これらの中でも、ベンゼンから誘導される基が好ましい。
【0156】
Ar11の芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基及びハロゲン原子からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基が挙げられる。前記アルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基等が挙げられる。前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。これらの中では、電気特性および溶解性の観点からメチル基、tert-ブチル基、メトキシ基、塩素原子が好ましく、メチル基、tert-ブチル基またはメトキシ基がより好ましい。
【0157】
式(1)及び式(A)中、R11、R12、R13の炭化水素基として、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基が挙げられる。脂肪族炭化水素基の炭素数に特に制限はないが、アルキル基は通常1以上、アルケニル基及びアルキニル基は通常2以上である。
一方、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基ともに、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、特に好ましくは6以下である。上記炭素数の範囲とすることで、高い溶媒親和性が得られる。
【0158】
脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、i-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、ネオペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1,2-ジメチルプロピル基、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-ペンチニル基、2-ペンチニル基、3-ペンチニル基、4-ペンチニル基が挙げられる。この中でも、メチル基、エチル基が好ましい。
【0159】
芳香族炭化水素基としては、アリール基及びアラルキル基が挙げられる。芳香族炭化水素基の炭素数に特に制限はないが、通常6以上であり、一方、通常20以下、好ましくは12以下である。上記範囲とすることで、溶解性及び電気特性に優れる。
【0160】
芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、n-プロピルフェニル基、i-プロピルフェニル基、n-ブチルフェニル基、sec-ブチルフェニル基、i-ブチルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、ナフチル基、アントレセン基、ビフェニル基及びピレン基が挙げられる。
【0161】
R11、R12、R13のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基及びフェノキシ基が挙げられる。
【0162】
式(A)中、R11、R12、R13の内、少なくとも2つは式(2)で表される基であり、反応後の膜強度の観点から、R11、R12、R13いずれも式(2)で表される基であることが好ましい。
また、式(1)中、R11、R12、R13の内、少なくとも2つは式(2)で表される基または式(3)で表される基であり、反応後の膜強度の観点からR11、R12、R13いずれも式(2)で表される基、または、R11、R12、R13いずれも式(3)で表される基であることが好ましい。
【0163】
式(1)中、R14、R15としては、上記R11~R13と同等のものが挙げられる。R14、R15は、溶媒溶解性の観点から水素原子が好ましい。
R16、R17は単結合、酸素原子であり、電気特性の観点から、R16が酸素原子、R17が単結合であることが好ましい。
【0164】
式(1)中、n12は、1以上6以下の整数であり、通常1以上、好ましくは2以上、通常6以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下であり、溶解性および反応後の膜強度の観点から、2が最も好ましい。
【0165】
式(2)中、R22、R23はそれぞれ独立して、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表すが、それらの具体例としては、上記R11~R13の水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基とそれぞれ同等のものが挙げられる。
【0166】
式(1)中、n11は、1以上10以下の整数であり、通常1以上、通常10以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下であり、溶媒溶解性の観点から1が最も好ましい。
式(2)中、n21は、1以上10以下の整数であり、通常1以上、通常10以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下であり、溶媒溶解性の観点から1が最も好ましい。
【0167】
式(3)中、R31、R32、R33は、上記R11~R13と同等のものが挙げられる。
R34、R35、R36、R37は、上記R14、R15と同等のものが挙げられる。
n31、n32は、上記n21と同等のものが挙げられる。
【0168】
式(1)で表される構造は下記式(1-A)で表される構造であることが好ましい。
【0169】
【0170】
式(1-A)中、Ar11’は2価の芳香族基を表す。ただし、前記2価の芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R11、R12、R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、上記式(2)で表される基または上記式(3)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは上記式(2)で表される基または上記式(3)で表される基である。R14、R15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表す。n11は、1以上10以下の整数を表す。
【0171】
式(1-A)中、Ar11’、R11、R12、R13、R14、R15、n11は、上記式(1)におけるAr11、R11、R12、R13、R14、R15、n11とそれぞれ同等なものが挙げられる。
【0172】
また、式(1)で表される構造は下記式(1-B)で表される構造であることがさらに好ましい。
【0173】
【0174】
式(1-B)中、R11、R12、R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、上記式(2)で表される基または上記式(3)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは上記式(2)で表される基または上記式(3)で表される基である。
式(1-B)中、R11~R13は、上記式(1)のR11~R13とそれぞれ同等なものが挙げられる。
【0175】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体、又は、前記式(1)で表される構造を有する重合体を含有することで、機械的強度に優れ、かつ電気特性が良好な感光体を得ることができる。また、前記2つの重合体の特徴は、芳香族基ないしAr11を有すること、及び、式(2)で表される構造を複数個有することである。
【0176】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体の原料に特に制限はないが、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び下記式(A´)で表される構造を有する化合物を重合して得ることが好ましい。
【0177】
【0178】
(式(A´)中、R11~R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基または下記式(2´)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2´)で表される基である。***は任意の原子との結合手を示す。)
【0179】
【0180】
(式(2)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は上記式(A´)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。)
【0181】
前記式(1)で表される構造を有する重合体の原料に特に制限はないが、下記式(1´)で表される構造を有する化合物を重合して得ることが好ましい。
【0182】
【0183】
式(1´)中、Ar11は芳香族基を表す。ただし、前記芳香族基は、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルエステル基及びアリールエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R11、R12、R13はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、下記式(2´)で表される基または下記式(3´)で表される基であり、R11~R13の内少なくとも2つは下記式(2´)で表される基または下記式(3´)で表される基である。R14、R15はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R16、R17は単結合または酸素原子である。n12は1以上6以下の整数を表す。n11は1以上10以下の整数を表す。
【0184】
【0185】
式(2´)中、R21は水素原子またはメチル基を表し、R22、R23はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n21は1以上10以下の整数を表す。*は上記式(1´)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。
【0186】
【0187】
式(3´)中、R31、R32、R33はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基、メチロール基、または上記式(2´)で表される基を表し、R31~R33の内少なくとも2つは上記式(2´)で表される基を表す。R34~R37は、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、n31、n32はそれぞれ独立して、1以上10以下の整数を表す。*は上記式(1´)におけるR11~R13が結合する炭素原子との結合手を示す。
【0188】
式(2´)は、連鎖重合性官能基であるアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する。したがって、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び上記式(A´)で表される構造を有する化合物、及び、式(1´)で表される構造を有する化合物は、アクリロイル基またはメタクリロイル基を複数個有している。このことから、重合反応による分子間架橋が高密度で起こり、機械的強度に優れた硬化膜が形成されると考えられる。
【0189】
また、芳香族基ないしAr11を有することで、最表層に後述する連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質を用いた場合、芳香族基ないしAr11のπ電子が該電荷輸送物質と相互作用することにより、該電荷輸送物質との相溶性が向上する。この結果、相分離などの最表層の不均一化による機械的強度の低下を抑制するとともに、最表層内の電荷輸送が円滑になり、電気特性が改善する効果が得られるものと推察される。一方、最表層内に後述する金属酸化物粒子を含有させた場合には、芳香族基ないしAr11のπ電子が金属酸化物粒子表面と相互作用することで、分散性が向上する結果、最表層内の電荷輸送が円滑になり、電気特性が改善する効果が得られるものと推察される。
【0190】
上述の効果は、共役結合の広がりの観点から、芳香族基の一部に水素原子が付加した環状アルケニル基や、すべてに水素原子が付加した環状アルキル基よりも、Ar11のような芳香族基を有する方が優れていると考えられる。また、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合することで、すなわち、Ar11と、R11~R13を連結する部位が-R16-CO-R17-という構造を有することで、低吸水性で環境依存性に優れ、電気特性に優れた感光体を得ることができる。
【0191】
以下に、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び下記式(A´)で表される構造を有する化合物、及び、式(1´)で表される構造を有する化合物を例示する。
【0192】
【0193】
【0194】
【0195】
【0196】
【0197】
これらの中でも、溶解性および電気特性の観点から以下の構造が好ましい。
【0198】
【0199】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体や、式(1)で表される構造を有する重合体は、最表層の機械的強度と電荷輸送性を向上させる観点から、電荷輸送能を有する部分構造をさらに有することが好ましい。
【0200】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造とさらに電荷輸送能を有する部分構造を有する重合体、並びに、前記式(1)で表される構造及び電荷輸送能を有する部分構造を有する重合体の原料に特に制限はないが、前記式(1´)で表される構造を有する化合物と、連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質を重合して得ることが好ましい。
【0201】
連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質の連鎖重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基及びエポキシ基が挙げられる。この中でも硬化性の観点から、アクリロイル基またはメタクリロイル基が好ましい。
連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質の電荷輸送物質部分の構造、すなわち重合体の電荷輸送能を有する部分構造としては、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾフラン誘導体等の複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン誘導体、芳香族アミン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体及びエナミン誘導体並びにこれらの化合物の複数種が結合したもの、及びこれらの化合物からなる基を主鎖若しくは側鎖に有する重合体等の電子供与性物質が挙げられる。これらの中でも、電気特性の観点から、カルバゾール誘導体、芳香族アミン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体及びエナミン誘導体並びにこれらの化合物の複数種が結合したものが好ましい。
【0202】
前記電荷輸送能を有する部分構造としては、トリアリールアミン構造が好ましく、下記式(4)で表される構造がより好ましい。
【0203】
【0204】
式(4)中、Ar41~Ar43は芳香族基である。R41~R43はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、ベンジル基または下記式(5)で表される基である。n41~n43はそれぞれ独立して1以上の整数である。ただし、n41が1の場合、R41は式(5)で表される基であり、n41が2以上の整数の場合、2以上存在するR41はそれぞれ同一であっても異なってもよいが少なくとも1つは式(5)で表される基である。n42が2以上の整数の場合、2以上存在するR42はそれぞれ同一であっても異なってもよく、n43が2以上の整数の場合、2以上存在するR43はそれぞれ同一であっても異なってもよい。
【0205】
【0206】
式(5)中、R51は水素原子またはメチル基を表し、R52、R53はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R54は単結合または酸素原子を表し、n51は0以上10以下の整数を表す。*は上記式(4)におけるAr41~Ar43との結合手を示し、**は任意の原子との結合手を示す。
【0207】
式(4)中、Ar41~Ar43は芳香族基であり、1価の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナトレニル基、ピレン基、ビフェニル基及びフルオレン基が挙げられる。この中でも、溶解性や光硬化性の観点から、フェニル基が好ましい。2価の芳香族基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フェナントリレン基、ピレニレン基及びビフェニレン基が挙げられる。この中でも、溶解性や光硬化性の観点から、フェニレン基が好ましい。
【0208】
R41~R43はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、ベンジル基または前記式(5)である。このうち、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基の炭素数は、通常1以上、一方通常10以下、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、更に好ましくは4以下である。
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、シクロヘキソキシ基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基またはナフチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、クロロアルキル基、フルオロアルキル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。より好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
【0209】
n41~n43はそれぞれ独立して1以上の整数であり、通常1以上、通常5以下、好ましくは3以下であり、1が最も好ましい。ただし、n41が1の場合、R41は式(5)で表される基であり、n41が2以上の整数の場合、2以上存在するR41はそれぞれ同一であっても異なってもよいが少なくとも1つは式(5)で表される基である。n42が2以上の整数の場合、2以上存在するR42はそれぞれ同一であっても異なってもよく、n43が2以上の整数の場合、2以上存在するR43はそれぞれ同一であっても異なってもよい。硬化膜の強度の観点から、n41~n43が1であり、R41が式(5)で表される基であり、かつR42とR43のどちらか一方が式(5)で表される基である場合、または、n41~n43が1であり、R41~R43が式(5)で表される基である場合が好ましく、溶解性の観点から、n41~n43が1であり、R41が式(5)で表される基、かつR42とR43のどちらか一方が式(5)で表される基である場合がより好ましい。
【0210】
R52、R53は、上記R22、R23とそれぞれ同等のものが挙げられる。
n51は0以上10以下の整数であり、通常0以上、通常10以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下であり、更に好ましくは3以下である。
【0211】
前記式(1)で表される構造及び前記式(4)で表される構造を有する重合体の原料に特に制限はないが、前記式(1´)で表される構造を有する化合物と、下記式(4´)で表される構造を有する化合物を重合して得ることが好ましい。
【0212】
【0213】
式(4´)中、Ar41~Ar43は芳香族基である。R41~R43はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、ベンジル基または下記式(5´)で表される基である。n41~n43はそれぞれ独立して1以上の整数である。ただし、n41が1の場合、R41は式(5´)で表される基であり、n41が2以上の整数の場合、2以上存在するR41はそれぞれ同一であっても異なってもよいが少なくとも1つは式(5´)で表される基である。n42が2以上の整数の場合、2以上存在するR42はそれぞれ同一であっても異なってもよく、n43が2以上の整数の場合、2以上存在するR43はそれぞれ同一であっても異なってもよい。
【0214】
【0215】
式(5´)中、R51は水素原子またはメチル基を表し、R52、R53はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基またはアルコキシ基を表し、R54は単結合または酸素原子を表し、n51は0以上10以下の整数を表す。*は式(4´)におけるAr41~Ar43との結合手を示す。
【0216】
以下に、式(4´)で表される構造を有する化合物を例示する。
【0217】
【0218】
上記の化合物の中でも、電気特性の点から、式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)、式(4-4)、式(4-6)、式(4-7)で表される化合物が好ましく、式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)で表される化合物がより好ましい。
【0219】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体において、電荷輸送能を有する部分構造が、トリアリールアミン構造である場合、トリアリールアミン構造に対する、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造の含有比率(質量比)は0.2以上4以下が好ましく、0.4以上がより好ましく、また、2以下がより好ましい。
【0220】
前記式(1)で表される構造及び前記式(4)で表される構造を有する重合体において、式(4)で表される構造に対する式(1)で表される構造の含有比率(質量比)を[1]/[4]とすると、[1]/[4]は通常0.2以上、好ましくは0.4以上、通常4以下、好ましくは2以下である。
【0221】
式(1´)で表される構造を有する化合物は、対応する酸クロライドとアルコールとのエステル化、カーボネート化反応により合成することができる。または、対応するカルボン酸とアルコールとを酸性条件化における脱水エステル化反応によっても合成することができる。電気特性の観点から、酸クロライドとアルコールとのエステル化反応により製造されることが好ましい。
【0222】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体や、式(1)で表される構造を有する重合体は、最表層の機械的強度の調整の観点から、他の部分構造をさらに有してもよい。かかる重合体の原料に特に制限はないが、例えば、前記式(1´)で表される構造を有する化合物と、連鎖重合性官能基を有する化合物を重合して得ることが好ましい。
【0223】
連鎖重合性官能基を有する化合物の連鎖重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、エポキシ基が挙げられる。連鎖重合性官能基を有する化合物としては、公知の材料であれば特に限定はされないが、硬化性の観点から、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマーが好ましい。
【0224】
以下に好ましい連鎖重合性官能基を有する化合物を例示する。
トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート、HPA変性トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、HPA変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ECH変性グリセロールトリアクリレート、EO変性グリセロールトリアクリレート、PO変性グリセロールトリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、EO変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、PO変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、2,2,5,5,-テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、PO変性ビスフェノールAジアクリレート、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、デカンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、EO変性ビスフェノールAジメタクリレート、PO変性ビスフェノールAジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、デカンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート等が挙げられる。ここで、EOとはエチレンオキシド、POとはプロピレンオキシドを意味する。
【0225】
アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するオリゴマー、ポリマーとしては、公知のウレタンアクリレート、エステルアクリレート、アクリルアクリレート、エポキシアクリレート等を使用できる。
ウレタンアクリレートとしては、「EBECRYL(登録商標)8301」、「EBECRYL1290」、「EBECRYL1830」、「KRM8200」(以上、ダイセル・オルネクス株式会社製)、「UV1700B」、「UV7640B」、「UV7605B」、「UV6300B」、「UV7550B」(以上、三菱ケミカル株式会社製)等が挙げられる。
エステルアクリレートとしては、「M-7100」、「M-7300K」、「M-8030」、「M-8060」、「M-8100」、「M-8530」、「M-8560」、「M-9050」(以上、東亞合成株式会社製)等が挙げられる。
アクリルアクリレートとしては、「8BR-600」、「8BR-930MB」、「8KX―078」、「8KX-089」、「8KX-168」(以上、大成ファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
これらは、単独又は2種類以上を併用しても差し支えない。
【0226】
本発明に係る電子写真感光体の少なくとも一方の最表層は、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体や、式(1)で表される構造を有する重合体の他に、電荷輸送能を付与する目的で、電荷輸送物質や金属酸化物粒子を含有させてもよい。また、重合反応を促進するため、重合開始剤を含有させてもよい。また、電子写真感光体表面の摩擦抵抗や摩耗を軽減する目的で、最表層にフッ素系樹脂、シリコーン樹脂等を含んでもよく、これらの樹脂からなる粒子や酸化アルミニウム等の無機化合物の粒子を含有させてもよい。
【0227】
以下に最表層に含有されていてもよい材料(電荷輸送物質、金属酸化物粒子、重合開始剤)について詳述する。なお、これらの材料は、最表層を形成するための原料として用いられるものを含む。
【0228】
(電荷輸送物質)
最表層に含有させる電荷輸送物質は、前記感光層に用いられる電荷輸送物質と同様のものを用いることができる。
【0229】
本発明に係る電子写真感光体の少なくとも一方の最表層中での電荷輸送物質の使用量は特に限定されないが、電気特性の観点から、バインダー樹脂100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは30質量部以上、特に好ましくは50質量部以上である。また、表面抵抗を良好に保持する観点から、好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下、特に好ましくは150質量部以下である。ここで言う電荷輸送物質には、前記した「連鎖重合性官能基を有する電荷輸送物質」および後述する金属酸化物粒子は含まないものとする。
【0230】
(金属酸化物粒子)
最表層には、電荷輸送能を付与する観点及び機械的強度を向上させる観点から、金属酸化物粒子を含有させてもよい。
【0231】
金属酸化物粒子としては、通常、電子写真感光体に使用可能な如何なる金属酸化物粒子も使用することができる。
金属酸化物粒子として、より具体的には、酸化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の1種の金属元素を含む金属酸化物粒子、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の複数の金属元素を含む金属酸化物粒子が挙げられる。これらの中でもバンドギャップが2~4eVの金属酸化物粒子が好ましい。
金属酸化物粒子は、一種類の粒子のみを用いてもよいし、複数の種類の粒子を混合して用いてもよい。これらの金属酸化物粒子の中でも、酸化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化珪素、および酸化亜鉛が好ましく、より好ましくは酸化チタンおよび酸化スズである。特には酸化チタンが好ましい。
【0232】
酸化チタン粒子の結晶型としては、ルチル、アナターゼ、ブルッカイト、アモルファスのいずれも用いることができる。また、これらの結晶状態の異なるものから、複数の結晶状態のものが含まれていてもよい。
【0233】
金属酸化物粒子は、その表面に種々の表面処理を行ってもよい。例えば、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化珪素等の無機物、またはステアリン酸、ポリオール、有機珪素化合物等の有機物による処理を施していてもよい。特に、酸化チタン粒子を用いる場合には、有機珪素化合物により表面処理されていることが好ましい。
有機珪素化合物としては、ジメチルポリシロキサン、メチル水素ポリシロキサン等のシリコーンオイル、メチルジメトキシシラン、ジフェニルジジメトキシシラン等のオルガノシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシラザン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤等が挙げられる。特に、最表層の機械的強度を向上させる観点から、連鎖重合性官能基を有する、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランが好ましい。
なお、これらの表面処理された粒子の最表面はこのような処理剤で処理されているが、該処理のその前に酸化アルミニウム、酸化珪素または酸化ジルコニウム等の処理剤などで処理されていても構わない。
【0234】
使用する金属酸化物粒子は、通常、平均一次粒子径が500nm以下のものが好ましく用いられ、より好ましくは100nm以下、さらに好ましくは50nmのものが用いられ、また、より好ましくは1nm以上、さらに好ましくは5nm以上のものが用いられる。この平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(Transmission electron microscope 以下、TEMとも称する)により直接観察される粒子の径の算術平均値によって求めることが可能である。
【0235】
本発明に係る金属酸化物粒子のうち、酸化チタン粒子の具体的な商品名としては、表面処理を施していない超微粒子酸化チタン「TTO-55(N)」、「TTO-51(N)」、Al2O3被覆を施した超微粒子酸化チタン「TTO-55(A)」、「TTO-55(B)」、ステアリン酸で表面処理を施した超微粒子酸化チタン「TTO-55(C)」、Al2O3とオルガノシロキサンで表面処理を施した超微粒子酸化チタン「TTO-55(S)」、高純度酸化チタン「C-EL」、硫酸法酸化チタン「R-550」、「R-580」、「R-630」、「R-670」、「R-680」、「R-780」、「A-100」、「A-220」、「W-10」、塩素法酸化チタン「CR-50」、「CR-58」、「CR-60」、「CR-60-2」、「CR-67」、導電性酸化チタン「ET-300W」(以上、石原産業株式会社製)や、「R-60」、「A-110」、「A-150」などの酸化チタンをはじめ、Al2O3被覆を施した「SR-1」、「R-GL」、「R-5N」、「R-5N-2」、「R-52N」、「RK-1」、「A-SP」、SiO2、Al2O3被覆を施した「R-GX」、「R-7E」、ZnO、SiO2、Al2O3被覆を施した「R-650」、ZrO2、Al2O3被覆を施した「R-61N」(以上、堺化学工業株式会社製)、また、SiO2、Al2O3で表面処理された「TR-700」、ZnO、SiO2、Al2O3で表面処理された「TR-840」、「TA-500」の他、「TA-100」、「TA-200」、「TA-300」など表面未処理の酸化チタン、Al2O3で表面処理を施した「TA-400」(以上、富士チタン工業株式会社製)、表面処理を施していない「MT-150W」、「MT-500B」、SiO2、Al2O3で表面処理された「MT-100SA」、「MT-500SA」、SiO2、Al2O3とオルガノシロキサンで表面処理された「MT-100SAS」、「MT-500SAS」(テイカ株式会社製)等が挙げられる。
また、酸化アルミニウム粒子の具体的な商品名としては、「Aluminium Oxide C」(日本アエロジル社製)等が挙げられる。
【0236】
また、酸化珪素粒子の具体的な商品名としては、「200CF」、「R972」(日本アエロジル社製)、「KEP-30」(日本触媒株式会社製)等が挙げられる。
【0237】
また、酸化スズ粒子の具体的な商品名としては、「SN-100P」、「SN-100D」(石原産業株式会社製)、「SnO2」(CIKナノテック株式会社製)、「S-2000」、リンドープ酸化スズ「SP-2」、アンチモンドープ酸化スズ「T-1」、インジウムドープ酸化スズ「E-ITO」(三菱マテリアル株式会社製)等が挙げられる。
【0238】
酸化亜鉛粒子の具体的な商品名としては「MZ-305S」(テイカ株式会社製)が挙げられるが、本発明において使用可能な金属酸化物粒子は、これらに限定されるものではない。
【0239】
本発明に係る電子写真感光体の少なくとも一方の最表層中での金属酸化物粒子の含有量は特に限定されないが、電気特性の観点から、バインダー樹脂100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上、特に好ましくは30質量部以上である。また、表面抵抗を良好に保持する観点から、好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下、特に好ましくは100質量部以下である。
【0240】
(重合開始剤)
重合開始剤には、熱重合開始剤、光重合開始剤等が含まれる。
熱重合開始剤としては、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、t-ブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化物系化合物、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’-アゾビス(イソ酪酸メチル)、2,2’-アゾビス(イソブチルアミジン塩酸塩)、4,4’-アゾビス-4-シアノ吉草酸などのアゾ系化合物が挙げられる。
【0241】
光重合開始剤は、ラジカル発生機構の違いにより、直接開裂型と水素引き抜き型に分類できる。直接開裂型の光重合開始剤は、光エネルギーを吸収すると、分子内の共有結合の一部が開裂することでラジカルを発生する。一方、水素引き抜き型の光重合開始剤は、光エネルギーを吸収することで励起状態となった分子が、水素供与体から水素を引き抜くことでラジカルを発生する。
【0242】
直接開裂型の光重合開始剤としては、アセトフェノン、2-ベンゾイル-2-プロパノール、1-ベンゾイルシクロヘキサノール、2,2-ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2-メチル-4’-(メチルチオ)-2-モルフォリノプロピオフェノンなどのアセトフェノン系またはケタール系化合物、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、O-トシルベンゾインなどのベンゾインエーテル系化合物、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド、リチウムフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフォネートなどのアシルフォスフィンオキサイド系化合物が挙げられる。
【0243】
水素引き抜き型の光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、4-ベンゾイル安息香酸、2-ベンゾイル安息香酸、2-ベンゾイル安息香酸メチル、ベンゾイルぎ酸メチル、ベンジル、p-アニシル、2-ベンゾイルナフタレン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、1,4-ジベンゾイルベンゼンなどのベンゾフェノン系化合物、2-エチルアントラキノン、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アントラキノン系またはチオキサントン系化合物等が挙げられる。その他の光重合開始剤としては、カンファーキノン、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、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。
【0244】
光重合開始剤は、効率的に光エネルギーを吸収してラジカルを発生させるために、光照射に用いられる光源の波長領域に、吸収波長を有することが好ましい。一方、最表層に含まれる化合物の内、光重合開始剤以外の成分が、この波長領域に吸収を持つ場合、光重合開始剤が十分な光エネルギーを吸収できず、ラジカル発生効率が低下する場合がある。一般的なバインダー樹脂や電荷輸送物質、金属酸化物粒子は、紫外域(UV)に吸収波長を有するため、光照射に用いる光源が紫外光(UV)である場合には特に、この効果が顕著である。このような不具合を防止する観点から、光重合開始剤の中でも比較的長波長側に吸収波長を有する、アシルフォスフィンオキサイド系化合物を含有することが好ましい。また、アシルフォスフィンオキサイド系化合物は、自己開裂により吸収波長領域が低波長側に変化する、フォトブリーチ効果を有するため、最表層内部まで光を透過させることができ、内部硬化性が良好である点からも好ましい。この場合、最表層表面の硬化性を補う観点から、水素引き抜き型開始剤を併用することがさらに好ましい。アシルフォスフィンオキサイド系化合物に対する水素引き抜き型開始剤の含有割合は特に限定されるものではないが、表面硬化性を補う観点から、アシルフォスフィンオキサイド系化合物1質量部に対し、0.1質量部以上が好ましく、内部硬化性を維持する観点から、5質量部以下が好ましい。
【0245】
また、光重合促進効果を有するものを単独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。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。
【0246】
これらの重合開始剤は1種又は2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の含有量は、最表層を形成する原料の組成として、ラジカル重合性を有する総含有物100質量部に対し、0.5~40質量部であり、好ましくは1~20質量部である。なお、重合開始剤は、最表層を形成する過程で消費される。
【0247】
(最表層の形成方法)
次に、最表層の形成方法について説明する。上記最表層の形成方法は特に限定されないが、例えば、バインダー樹脂、電荷輸送物質、金属酸化物粒子、及びその他の物質を溶媒に溶解した塗布液または分散媒に分散した塗布液を塗布することにより形成することができる。
【0248】
芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体を含有する最表層を形成する場合、芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び前記式(A´)で表される構造を有する化合物を重合させて形成する。
【0249】
以下、最表層の形成に用いられる溶媒または分散媒、及び塗布方法を説明する。
【0250】
[最表層形成用塗布液に用いる溶媒]
最表層形成用塗布液に用いる有機溶媒としては、本発明に係る物質を溶解することができる有機溶媒であれば、どのようなものでも使用することができる。
具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、2-メトキシエタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類;ギ酸メチル、酢酸エチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、テトラクロロエタン、1,2-ジクロロプロパン、トリクロロエチレン等の塩素化炭化水素類;n-ブチルアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン等の含窒素化合物類;アセトニトリル、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤類等が挙げられる。これらの中から任意の組み合わせ及び任意の割合の混合溶媒を用いることもできる。
また、単独では本発明に係る最表層用の物質を溶解しない有機溶媒であっても、例えば、上記の有機溶媒との混合溶媒とすることで溶解可能であれば、使用することができる。
一般に、混合溶媒を用いた方が塗布ムラを少なくすることができる。後述の塗布方法において浸漬塗布法を用いる場合、下層を溶解しない溶媒を選択することが好ましい。この観点から、感光層に好適に用いられるポリカーボネート、ポリアリレートへの溶解性が低い、アルコール類を含有させることが好ましい。
【0251】
最表層形成用塗布液に用いる有機溶媒と、固形分の量比は、最表層形成用塗布液の塗布方法により異なり、適用する塗布方法において均一な塗膜が形成されるように適宜変更して用いればよい。
【0252】
[塗布方法]
最表層を形成するための塗布液の塗布方法は特に限定されず、例えば、スプレー塗布法、スパイラル塗布法、リング塗布法、浸漬塗布法等が挙げられる。
【0253】
上記塗布法により塗布膜を形成した後、塗膜を乾燥させるが、必要且つ充分な乾燥が得られれば温度、時間は問わない。ただし、感光層塗布後に風乾のみで最表層の塗布を行った場合は、前述の感光層の[塗布方法]に記載の方法で、充分な乾燥を行うことが好ましい。
最表層の厚みは使用される材料などにより適宜最適な厚みが選択されるが、寿命の観点より、0.1μm以上が好ましく、0.2μm以上がより好ましく、0.5μm以上が特に好ましい。電気特性の観点より、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が特に好ましい。
【0254】
[最表層の硬化方法]
該最表層は、かかる塗工液を塗布後、外部からエネルギーを与え硬化させて形成するものである。このとき用いられる外部エネルギーとしては熱、光、放射線がある。熱のエネルギーを加える方法としては、空気、窒素などの気体、蒸気、あるいは各種熱媒体、赤外線、電磁波を用い塗工表面側あるいは支持体側から加熱することによって行なわれる。
加熱温度は100℃以上、170℃以下が好ましく、前記下限温度以上では、充分な反応速度となり、完全に反応が進行する。前記上限温度以下では、反応が均一に進行し最表層中に大きな歪みが発生するのを抑制できる。硬化反応を均一に進めるために、100℃未満の比較的低温で加熱後、さらに100℃以上に加温し反応を完結させる方法も有効である。
【0255】
光のエネルギーとしては主に紫外光(UV)に発光波長をもつ高圧水銀灯やメタルハライドランプ、無電極ランプバルブ、発光ダイオードなどのUV照射光源が利用できるが、連鎖重合性化合物や光重合開始剤の吸収波長に合わせ可視光光源の選択も可能である。
光照射量は、硬化性の観点から100mJ/cm2以上が好ましく、500mJ/cm2以上がさらに好ましく、1000mJ/cm2以上が特に好ましい。また、電気特性の観点から、20000mJ/cm2以下が好ましく、10000mJ/cm2以下がさらに好ましく、5000mJ/cm2以下が特に好ましい。
【0256】
放射線のエネルギーとしては電子線(EB)を用いるものが挙げられる。
【0257】
これらのエネルギーの中で、反応速度制御の容易さ、装置の簡便さ、ポッドライフの長さの観点から、光のエネルギーを用いたものが好ましい。
【0258】
該最表層を硬化した後、残留応力の緩和、残留ラジカルの緩和、電気特性改良の観点から、加熱工程を加えてもよい。加熱温度としては、好ましくは60℃以上、より好ましくは100℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下である。
【0259】
<下引き層>
本発明の電子写真感光体は、上記感光層と導電性支持体との間に下引き層を有していてもよい。
【0260】
下引き層としては、例えば、樹脂、樹脂に有機顔料や金属酸化物等の粒子を分散したもの等が用いられる。
下引き層に用いる有機顔料の例としては、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、キナクリドン顔料、インジゴ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、アントアントロン顔料、ベンズイミダゾール顔料などが挙げられる。中でも、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、具体的には、前述した電荷発生物質として用いる場合のフタロシアニン顔料やアゾ顔料が挙げられる。
【0261】
下引き層に用いる金属酸化物粒子の例としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の1種の金属元素を含む金属酸化物粒子、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の複数の金属元素を含む金属酸化物粒子が挙げられる。下引き層には、上記1種類の粒子のみを用いてもよく、複数の種類の粒子を任意の比率及び組み合わせで混合して用いてもよい。
【0262】
上記金属酸化物粒子の中でも、酸化チタンおよび酸化アルミニウムが好ましく、特に酸化チタンが好ましい。なお、酸化チタン粒子は、例えば、その表面が酸化錫、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化珪素等の無機物、またはステアリン酸、ポリオール、シリコーン等の有機物等によって処理されていてもよい。また酸化チタン粒子の結晶型としては、ルチル、アナターゼ、ブルッカイト、アモルファスのいずれも用いることができる。また複数の結晶状態のものが含まれていてもよい。
【0263】
下引き層に用いられる金属酸化物粒子の粒径としては、特に限定されないが、下引き層の特性、および下引き層を形成するための溶液の安定性の面から、平均一次粒径として10nm以上であることが好ましく、また100nm以下が好ましく、より好ましくは50nm以下である。
【0264】
ここで、下引き層は粒子をバインダー樹脂に分散した形で形成することが望ましい。下引き層に用いられる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、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールや、アセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、変性エーテル系ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、カゼインや、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ヒドロキシ変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、カルボキシル変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸共重合体等の塩化ビニル-酢酸ビニル系共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-アルキッド樹脂、シリコーン-アルキッド樹脂、フェノール-ホルミアルデヒド樹脂等の絶縁性樹脂や、ポリ-N-ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルペリレン等の有機光導電性ポリマーの中から選択し、用いることができるが、これらポリマーに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよく、硬化剤とともに硬化した形でも使用してもよい。なかでも、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールや、アセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルブチラール樹脂当のポリビニルアセタール系樹脂や、アルコール可溶性の共重合ポリアミド、変性ポリアミド等が良好な分散性及び塗布性を示すことから好ましい。
【0265】
上記バインダー樹脂に対する粒子の混合比は任意に選べるが、10質量%から500質量%の範囲で使用することが、分散液の安定性及び塗布性の面で好ましい。
また下引き層の膜厚は、任意に選ぶことができるが、電子写真感光体の特性、および上記分散液の塗布性から通常0.1μm以上、20μm以下とすることが好ましい。また下引き層には、公知の酸化防止剤等を含んでいてもよい。
【0266】
<その他の層>
また本発明の電子写真感光体は、上述した導電性支持体、感光層、最表層及び下引き層以外に必要に応じて適宜他の層を有していてもよい。
【0267】
<電子写真感光体カートリッジ>
本発明に係る電子写真感光体カートリッジは、上記電子写真感光体を有する。電子写真感光体カートリッジのその他の構成は、従来公知のものを公知の方法で用いることができる。例えば、電子写真感光体、並びに、前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置、帯電した前記電子写真感光体を露光させて静電潜像を形成する露光装置、及び、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置よりなる群から選ばれる少なくとも1の装置を備える。
【0268】
<画像形成装置>
本発明に係る画像形成装置は、上記電子写真感光体を有する。画像形成装置のその他の構成は、従来公知のものを公知の方法で用いることができる。例えば、電子写真感光体、前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置、帯電した前記電子写真感光体を露光させて静電潜像を形成する露光装置、及び、前記電子写真感光体上に形成された前記静電潜像を現像する現像装置を備える。
【実施例】
【0269】
以下、実施例を示して本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を詳細に説明するために示すものであり、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下に示した実施例に限定されるものではなく任意に変形して実施することができる。また、以下の実施例、及び比較例中の「部」の記載は、特に指定しない限り「質量部」を示す。
【0270】
[製造例1:化合物(1-1)の製造]
200mL4つ口反応容器にイソフタル酸クロライド(東京化成工業(株)製、5.00g)とペンタエリスリトールトリアクリレート(トリエステル57%)(新中村化学工業(株)製「NKエステル A-TMM-3LM-N」、22.04g)を秤取り、トルエン(90mL)に溶解させた。続いて、トリエチルアミン(7.48g)とトルエン(10mL)との混合溶液を0~5℃へ冷却した反応容器内へ20分かけて滴下した。反応温度を室温とし5時間攪拌を続けた後、0.1規定塩酸(80mL)を添加し、酸洗浄を行った。有機層を分離し、この有機層を0.1規定塩酸(80mL)にて洗浄を2回行い、さらに、脱塩水(80mL)にて洗浄を2回行った。その後、分離した有機層に4-メトキシフェノール1mgを添加し濃縮することにより化合物(1-1)を主とする反応物を得た。
【0271】
<積層型感光体の作製>
以下の手順により、積層型感光体を作製した。
【0272】
(下引き層の形成)
平均一次粒子径40nmのルチル型酸化チタン(石原産業社製「TTO55N」)と、該酸化チタンに対して3質量%のメチルジメトキシシラン(東芝シリコーン社製「TSL8117」)とを、ヘンシェルミキサーにて混合して得られた表面処理酸化チタンを、メタノール/1-プロパノールの質量比が7/3の混合溶媒中でボールミルにより分散させることにより、表面処理酸化チタンの分散スラリーとした。該分散スラリーと、メタノール/1-プロパノール/トルエンの混合溶媒及び、ε-カプロラクタム/ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン/ヘキサメチレンジアミン/デカメチレンジカルボン酸/オクタデカメチレンジカルボン酸の組成モル比率が、60%/15%/5%/15%/5%からなる共重合ポリアミドのペレットとを加熱しながら撹拌、混合してポリアミドペレットを溶解させた後、超音波分散処理を行なうことにより、メタノール/1-プロパノール/トルエンの質量比が7/1/2で、表面処理酸化チタン/共重合ポリアミドを質量比3/1で含有する、固形分濃度18.0%の下引き層用塗布液を作製した。この塗布液を、厚さ0.3mmのアルミ板上に、乾燥後の膜厚が1.5μmになるようにワイヤーバーで塗布、風乾して下引き層を設けた。
【0273】
(電荷発生層の形成)
電荷発生物質として、CuKα線を用いた粉末X線回折において、回折角2θ±0.2°が27.3°に明瞭なピークを示すD型チタニルフタロシアニン20部と、1,2-ジメトキシエタン280部を混合し、サンドグラインドミルで2時間粉砕して微粒化分散処理を行った。続いて、ポリビニルブチラール(電気化学工業(株)製、商品名「デンカブチラール」#6000C)の2.5% 1,2-ジメトキシエタン溶液400部と、170部の1,2-ジメトキシエタンを混合して電荷発生層用塗布液を作製した。この塗布液を、前記下引き層上に、乾燥後の膜厚が0.4μmとなるようにワイヤーバーで塗布、風乾して電荷発生層を形成した。
【0274】
(電荷輸送層の形成)
前述のHTM39で表される電荷輸送物質を43部、下記構造のバインダー樹脂1を100部、下記構造の酸化防止剤1を8部、下記構造の電子吸引性化合物1を0.07部、レベリング剤としてシリコーンオイル(信越シリコーン社製「KF-96」)0.06部をテトラヒドロフラン(以下適宜THFと略)とトルエン(以下適宜TLと略)の混合溶媒(THF 80質量%、TL 20質量%)389部に混合し、電荷輸送層用塗布液を作製した。この塗布液を、上記電荷発生層上に、乾燥後の膜厚が約20μmになるようにバーコーターで塗布し、125℃で20分間乾燥させ、電荷輸送層を形成した。
【0275】
【0276】
[実施例1]
<最表層の形成>
製造例1で得られた反応物を100部、式(4-3)で表される化合物(以下、化合物(4-3)と称する。)を100部、光重合開始剤として、ベンゾフェノンを1部、ベンゾイルぎ酸メチルを1部、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイドを1部、レべリング剤(DIC株式会社製「メガファックF-563」)を0.1部を、イソプロパノール(以下適宜IPAと略)とTHFの混合溶媒(IPA 80質量%、THF 20質量%)1800部と混合し、最表層用塗布液を作製した。この塗布液を、上記積層型感光体上に、硬化後の膜厚が約3μmになるようにワイヤーバーで塗布し、90℃で10分間乾燥させた。この塗膜の表面側から、無電極ランプバルブ(Dバルブ)を搭載したUV光照射装置(ヘレウス株式会社製)を用いて、光量8000mJ/cm2となるようにUV光を照射した。さらに、125℃で30分間加熱した後、25℃まで放冷し、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0277】
[実施例2]
UV光の光量を4000mJ/cm2とした以外は、実施例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0278】
[実施例3]
最表層の膜厚を6μmとした以外は、実施例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0279】
[実施例4]
化合物(4-3)の代わりに、式(4-2)で表される化合物(以下、化合物(4-2)と称する。)を用い、最表層の膜厚を6μmとした以外は、実施例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0280】
[実施例5]
製造例1で得られた反応物を100部、粒子に対し7質量%の3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン粒子(石原産業株式会社製「TTO55N」)を74部、光重合開始剤として、ベンゾフェノンを1部、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイドを2部を、メタノール、1-プロパノール、トルエンの混合溶媒(メタノール 70質量%、1-プロパノール 10質量%、トルエン 20質量%)880部と混合し、最表層用塗布液を作製した。この塗布液を、上記積層型感光体上に、硬化後の膜厚が約3μmになるようにワイヤーバーで塗布した。この塗膜の表面側から、メタルハライドランプを搭載したUV光照射装置を用いて、光量4000mJ/cm2となるようにUV光を照射した。さらに、125℃で30分間加熱した後、25℃まで放冷し、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0281】
[比較例1]
製造例1で得られた反応物の代わりに、特許文献1(米国特許出願公開第2015/099225号明細書)の実施例2-4に記載のEBECRYL(登録商標)8301に相当する構造を有する、EBECRYL1290(ダイセル・オルネクス株式会社)を用い、最表層の膜厚を6μmとした以外は、実施例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0282】
[比較例2]
UV光の光量を4000mJ/cm2とした以外は、比較例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0283】
[比較例3]
EBECRYL1290(ダイセル・オルネクス株式会社)の代わりに、ウレタンアクリレートであるUV6300B(三菱ケミカル株式会社)を用いた以外は、比較例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0284】
[比較例4]
EBECRYL1290(ダイセル・オルネクス株式会社)の代わりに、エステルアクリレートであるM-9050(東亞合成株式会社)を用い、最表層の膜厚を3μmとした以外は、比較例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0285】
[比較例5]
化合物(4-3)の代わりに化合物(4-2)を用いた以外は、比較例1と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0286】
[比較例6]
化合物(4-3)の代わりに化合物(4-2)を用いた以外は、比較例3と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0287】
[比較例7]
製造例1で得られた反応物の代わりに、ウレタンアクリレートであるUV6300B(三菱ケミカル株式会社)を用いた以外は、実施例5と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0288】
<単層型感光体の作製>
以下の手順により、単層型感光体を作製した。
【0289】
(接着層の形成)
CuKα線を用いた粉末X線回折において、回折角2θ±0.2°が27.3°に明瞭なピークを示すD型チタニルフタロシアニン20部と、1,2-ジメトキシエタン280部を混合し、サンドグラインドミルで2時間粉砕して微粒化分散処理を行った。続いて、ポリビニルブチラール(電気化学工業(株)製、商品名「デンカブチラール」#6000C)の2.5%1,2-ジメトキシエタン溶液400部と、170部の1,2-ジメトキシエタンを混合して接着層用塗布液を作製した。この塗布液を、厚さ0.3mmのアルミ板上に、乾燥後の膜厚が0.4μmとなるようにワイヤーバーで塗布、風乾して接着層を形成した。
【0290】
(単層型感光層の形成)
CuKα線を用いた粉末X線回折において、回折角2θ±0.2°が27.3°に明瞭なピークを示すD型チタニルフタロシアニンを4.5部、下記構造のペリレン顔料1を4.5部、前述のHTM48で表される正孔輸送物質を70部、ET-2で表される電子輸送物質を50部、前述のバインダー樹脂1を100部、ブチラール樹脂を4.5部、下記構造の低分子化合物1を10部、レベリング剤としてシリコーンオイル(信越シリコーン社製「KF-96」)を0.05部をテトラヒドロフラン(以下適宜THFと略)とトルエン(以下適宜TLと略)の混合溶媒(THF 60質量%、TL 40質量%)974部と混合し、単層型感光層用塗布液を作製した。この塗布液を、上記接着層上に、乾燥後の膜厚が約20μmになるようにバーコーターで塗布し、125℃で20分間乾燥させ、単層型感光層を形成した。
【0291】
【0292】
[実施例6]
製造例1で得られた反応物を100部、粒子に対し7質量%の3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン粒子を74部(石原産業株式会社製「TTO55N」)、光重合開始剤として、ベンゾフェノンを1部、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイドを2部を、メタノール、1-プロパノール、トルエンの混合溶媒(メタノール 70質量%、1-プロパノール 10質量%、トルエン 20質量%)880部と混合し、最表層用塗布液を作製した。この塗布液を、上記単層型感光体上に、硬化後の膜厚が約3μmになるようにワイヤーバーで塗布した。この塗膜の表面側から、メタルハライドランプを搭載したUV光照射装置を用いて、光量4000mJ/cm2となるようにUV光を照射した。さらに、125℃で30分間加熱した後、25℃まで放冷し、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0293】
[比較例8]
製造例1で得られた反応物の代わりに、ウレタンアクリレートであるUV6300B(三菱ケミカル株式会社)を用いた以外は、実施例6と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0294】
[比較例9]
UV6300B(三菱ケミカル株式会社製)の代わりに、ウレタンアクリレートであるCN975(Arkema社製)を用いた以外は、比較例6と同様にして、最表層を形成し、電子写真感光体を得た。
【0295】
<電気特性試験>
川口電気社製EPA8200を使用し、実施例、比較例で得られた電子写真感光体を、コロトロン帯電器に30μAの電流を印可して帯電させた。この時、実施例6および比較例8については正極性に、それ以外については負極性に帯電させた。帯電させた感光体に、ハロゲンランプの光に780nm単色光フィルターを通して55nwの単色光とした光を10秒間照射した。この時の表面電位を残留電位Vrとした。また、測定1回目のVrと、測定6回目のVrの差を、ΔVrとした。測定環境は、温度25℃、相対湿度50%で行なった。Vrの絶対値が小さい方が、残留電位が小さく良好な感光体であることを示し、ΔVrの絶対値が小さい方が、繰り返し使用による残留電位の変化が小さく、良好な感光体であることを示す。
結果を表(1)、表(2)および表(3)に示す。
【0296】
<感光体の表面硬度、弾性変形率測定>
感光体表面のユニバーサル硬度及び弾性変形率を、Fischer社製微小硬度計FISCHERSCOPE HM2000を用いて、温度25℃、相対湿度50%の環境下で測定した。測定には対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いた。測定条件は以下の通りに設定して行い、圧子にかかる荷重とその荷重下における押し込み深さとを連続的に読み取り、それぞれY軸、X軸にプロットした
図1に示すようなプロファイルを取得した。圧子に負荷をかけることで、
図1中のAからBへ移行し、負荷を除くことで
図1中のBからCへ移行する。
【0297】
・測定条件
最大押込み加重 1mN
負荷所要時間 10秒
除荷所要時間 10秒
【0298】
ユニバーサル硬度は、その時の押込み深さから以下の式により定義される値である。
ユニバーサル硬度(N/mm2)=試験荷重(N)/試験荷重下でのビッカース圧子の表面積(mm2)
【0299】
弾性変形率は下記式により定義される値であり、押し込みに要した全仕事量に対して、除荷の際に膜が弾性によって行う仕事の割合である。
弾性変形率(%)=(We/Wt)×100
【0300】
上記式中、Wtは全仕事量(nJ)を表し、
図1中のA-B-D-Aで囲まれる面積を示す。Weは弾性変形仕事量(nJ)を表し、同図中のC-B-D-Cで囲まれる面積を示す。弾性変形率が大きいほど、負荷に対する変形が残留しにくく、弾性変形率が100の場合には変形が残らないことを意味する。
【0301】
【0302】
【0303】
【0304】
<測定結果>
表(1)~(3)に示した結果から、最表層が芳香族基に少なくとも1つのカルボニル基が結合した構造及び式(A)で表される構造を有する重合体、又は、最表層が式(1)で表される構造を有する重合体を含有する実施例において、残留電位VrおよびΔVr(測定1回目と6回目のVrの差)が小さく、電気特性が良好であることが分かる。また、硬度及び弾性変形率が高く、機械的強度に優れていることが分かる。
【0305】
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2019年4月22日出願の日本特許出願(特願2019-081060)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。