説明

電子写真感光体、画像形成装置およびプロセスカートリッジ

【課題】残留電位の蓄積が抑制された電子写真感光体の提供。
【解決手段】基材と、該基材上に、電荷輸送性構造および連鎖重合性官能基を有し且つ該連鎖重合性官能基に対しモル比で等量のC=O結合を有する連鎖重合性モノマーとチオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有するチオール化合物との重合体を含み、グロー放電発光分析法により測定される硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり、且つフーリエ変換赤外分光全反射法により内部反射エレメントがGe、入射角が45度の条件で求められる下記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層と、を有する電子写真感光体。
式(1) A=S1/S2
(式(1)中、S1はSH結合に基づくピーク(2500cm−1以上2600cm−1以下)のピーク面積を、S2はC=O結合に基づくピーク(1640cm−1以上1750cm−1以下)のピーク面積を表す。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真感光体、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【0002】
いわゆるゼログラフィー方式の画像形成装置において、電子写真感光体は、その表面を帯電手段により帯電させ、帯電後に像露光によって選択的に除電することにより静電潜像を形成させるための部材として用いられており、現在では、有機電子写真感光体が主流となっている。
【0003】
例えば、特許文献1には、特定の構造を有する電荷移動性単量体とバインダー樹脂を含有させ、熱あるいは光のエネルギーによって該電荷移動性単量体を重合させた硬化膜を用いた電子写真感光体が提案されている。
また、特許文献2には、光エネルギー照射手段を用いて表面に架橋膜を作製した電子写真感光体が提案されている。
また、特許文献3には、電荷輸送性構造を有する化合物と電荷輸送性構造を有しないラジカル重合性モノマーと連鎖移動剤からなり、光エネルギー照射手段によって架橋膜を有する電子写真感光体が提案されている。
また、特許文献4には、放射線照射および加熱処理により電子写真感光体の表面に保護膜を形成させる方法が提案されている。
また、特許文献5には、加熱処理による電子写真感光体の保護層の形成において、例えば脱水縮合型の重合により形成する方法が提案されている。
【0004】
ところで、アクリル、メタクリル基等の連鎖重合性反応基の重合反応に着目すると、触媒である重合開始剤、および必要に応じて反応率、重合度等を制御するための連鎖移動剤を添加することが提案されている(例えば非特許文献1、特許文献6乃至8参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平7−72640号公報
【特許文献2】特開2006−10757号公報
【特許文献3】特開2007−322483号公報
【特許文献4】特開2004−12986号公報
【特許文献5】特開2007−264214号公報
【特許文献6】特開2000−169531号公報
【特許文献7】特開平9−302011号公報
【特許文献8】特開2007−322483号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】蒲池幹治、遠藤剛監修、「ラジカル重合ハンドブック 基礎から新展開まで」、エヌ・ティー・エス、1999年8月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、残留電位の蓄積が抑制された電子写真感光体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
基材と、
該基材上に、電荷輸送性構造および連鎖重合性官能基を有し且つ該連鎖重合性官能基に対しモル比で等量のC=O結合を有する連鎖重合性モノマーとチオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有するチオール化合物との重合体を含み、グロー放電発光分析法により測定される硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり、且つフーリエ変換赤外分光全反射法により内部反射エレメントがGe、入射角が45度の条件で求められる下記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層と、
を有する電子写真感光体である。
式(1) A=S1/S2
(式(1)中、S1はSH結合に基づくピーク(2500cm−1以上2600cm−1以下)のピーク面積を、S2はC=O結合に基づくピーク(1640cm−1以上1750cm−1以下)のピーク面積を表す。)
【0009】
請求項2に係る発明は、
前記連鎖重合性モノマーが1分子内に2個以上の連鎖重合性官能基を有する請求項1に記載の電子写真感光体である。
【0010】
請求項3に係る発明は、
前記チオール化合物が1分子内に2個以上のチオール基を有する請求項1または請求項2に記載の電子写真感光体である。
【0011】
請求項4に係る発明は、
前記重合体は加熱によって重合されたものである請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電子写真感光体である。
【0012】
請求項5に係る発明は、
請求項1に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電する帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置である。
【0013】
請求項6に係る発明は、
請求項1に記載の電子写真感光体を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【0014】
請求項1に係る発明によれば、硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり且つ前記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層を備えない場合に比べ、残留電位の蓄積が抑制された電子写真感光体が提供される。
【0015】
請求項2に係る発明によれば、連鎖重合性モノマーが1分子内に2個以上の連鎖重合性官能基を有しない場合に比べ、残留電位の蓄積が抑制された電子写真感光体が提供される。
【0016】
請求項3に係る発明によれば、チオール化合物が1分子内に2個以上のチオール基を有しない場合に比べ、残留電位の蓄積が抑制された電子写真感光体が提供される。
【0017】
請求項4に係る発明によれば、重合体が加熱によって重合されたものでない場合に比べ、残留電位の蓄積が抑制された電子写真感光体が提供される。
【0018】
請求項5に係る発明によれば、硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり且つ前記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層を備えた電子写真感光体を用いない場合に比べ、画像濃度ムラの発生が抑制された画像形成装置が提供される。
【0019】
請求項6に係る発明によれば、硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり且つ前記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層を備えた電子写真感光体を用いない場合に比べ、画像濃度ムラの発生が抑制されたプロセスカートリッジが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。
【図2】他の本実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。
【図3】他の本実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。
【図4】他の本実施形態に係る電子写真感光体を示す概略部分断面図である。
【図5】本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図6】他の本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
[電子写真感光体]
本実施形態に係る電子写真感光体(以下単に「感光体」とも称す)は、基材と、該基材上に、電荷輸送性構造および連鎖重合性官能基を有し且つ該連鎖重合性官能基に対しモル比で等量のC=O結合を有する連鎖重合性モノマーとチオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有するチオール化合物との重合体を含み、グロー放電発光分析法により測定される硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり、且つフーリエ変換赤外分光全反射法により内部反射エレメントがGe、入射角が45度の条件で求められる下記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層と、を有する。
式(1) A=S1/S2
(式(1)中、S1はSH結合に基づくピーク(2500cm−1以上2600cm−1以下)のピーク面積を、S2はC=O結合に基づくピーク(1640cm−1以上1750cm−1以下)のピーク面積を表す。)
【0022】
ラジカル重合反応という化学的に過激な条件下では、その反応制御の困難さから、ラジカル反応特有の副反応(前記電荷輸送性モノマーへのラジカル種による攻撃)の結果、重合体の劣化が進行し、感光体が最表面層にこの重合体を含む場合には電気特性が劣る傾向となる。尚、上記重合体を構成するモノマーとしてチオール基(SH基)を有する化合物(チオール化合物)を共重合させることで電気特性を良化し得ることが知られているが、本発明者らの検討の結果、上記チオール化合物の添加量を増やすほど、残留電位が蓄積しやすい傾向にあることが判明した。画像形成装置に適用した感光体において繰り返し使用により残留電位が蓄積した場合、画像濃度ムラを起こしやすい傾向にある。
【0023】
これに対し本発明者らは、感光体の最表面層におけるフーリエ変換赤外分光全反射法により求められるSH結合に基づくピーク面積およびC=O結合に基づくピーク面積の比と、感光体における残留電位の蓄積と、の間に関係があることを見出した。すなわち、硫黄元素(S)をグロー放電発光分析法により測定される含有量として5質量%以上10質量%以下の範囲で含む最表面層を備えた感光体であっても、該最表面層のフーリエ変換赤外分光全反射法により求めたSH結合に基づくピーク面積とC=O結合に基づくピーク面積との比(前記式(1)で表されるA値)を0.05以下とすることで、残留電位の蓄積が抑制され、その結果良好な電気特性と繰り返し使用による画像濃度ムラの抑制とを両立し得る。
【0024】
残留電位の蓄積が抑制され、繰り返し使用によっても画質に優れた画像が得られた理由は必ずしも明確ではないが、以下のように推察される。
本実施形態における連鎖重合性モノマーでは、連鎖重合性官能基とC=O結合はモル比1:1の割合で存在しているため、この連鎖重合性モノマーを重合させた感光体の最表面層中では、C=O結合の量は硬化膜中の架橋点を表す指標となると考えられる。一方、架橋点が多いほど、多くのチオール化合物を添加する必要があると考えられるが、添加量を増やすほど、反応しないチオール化合物の量は増えると考えられる。尚、感光体の最表面層中に存在する未反応のSH基は、電荷をトラップする性質があると考えられる。よって、この未反応のSH基が最表面層中に多く存在すると、未反応のSH基が電荷をトラップしてその電荷が蓄積され、残留電位が生じるものと考えられ、結果として繰り返し使用による画像濃度ムラが発生するものと思われる。尚、高湿である程特にこの画像濃度ムラを起こしやすい傾向にある。
【0025】
これに対し、最表面層における硫黄元素(S)の含有量が5質量%以上10質量%以下で且つ前記A値が0.05以下であることで、最表面層では重合反応したS元素が含まれ良好な電気特性が保たれる一方で、未反応のSH基の量が低減され、未反応のSH基による電荷の蓄積が抑制されており、繰り返しの帯電による残留電位の蓄積が抑制され、画像濃度ムラが抑制されるものと思料される。
尚、本実施形態に係る感光体であれば、湿度がより高い条件下であっても繰り返しの帯電による残留電位の蓄積が安定して抑制され、環境依存性が向上される。
【0026】
−A値−
本実施形態において、フーリエ変換赤外分光全反射法により求められる前記式(1)で表されるA値は前述の通り0.05以下であり、更には0.03以下であることが好ましく、0.02以下であることが特に好ましい。
A値が上記範囲であることにより、感光体における残留電位の蓄積が抑制され、画像を形成する際の繰り返し使用による画像濃度ムラが抑制される。
【0027】
−フーリエ変換赤外分光全反射法−
フーリエ変換赤外分光全反射法により測定されるピークの波数は、分子の他の部分の影響を受けるため必ずしも一定ではないが、C=O結合に基づくピークは1640cm−1以上1750cm−1以下の範囲に見られ、SH結合に基づくピークは2500cm−1以上2600cm−1以下の範囲に見られる。
尚、複数の官能基を有する電荷輸送性化合物や、電荷輸送性構造を有さず且つ重合性官能基を有する単量体、オリゴマー、ポリマー等を混合させて重合および硬化させた場合に、ピークが分かれることがある。この場合のピーク面積とは各々の積算面積を表す。
【0028】
ここで、感光体の最表面層におけるフーリエ変換赤外分光全反射法(以下「FT=IR−ATR法」とも称す/FT−IR=Fourier Transform Infrared Spectrometer,ATR=Attenuated Total Ref Inctance)による測定について以下に説明する。
【0029】
FT=IR法は、内部反射エレメント(以下「IRE」とも称す/IRE=Internal Reflection Element)と呼ばれる試料より高い屈折率を有する結晶に試料を密着させ、臨界角以上の入射角で赤外光を結晶に侵入させることにより、試料と結晶との界面で試料側にわずかに入り込み、全反射することを利用した方法である。
ATR法において、試料側に入り込む深さ(検出深度)を決めるのは、IREの屈折率および光路の入射角である。前記式(1)におけるA値は、内部反射エレメント(IRE)がGe(屈折率4.0)、入射角が45度の条件で測定されることにより、より表面側の領域の重合度が計算される。
【0030】
ATR法の測定においては、分光計のノイズレベルを小さくすることが重要であり、そのためには高感度の分光計を用いること、スキャン回数を増やすことが重要である。
用いる赤外分光計としては、高い波数精度および測光精度を持つFT=IRを用いる。スキャン回数は、ノイズの影響を低減し正確な測定を行う観点から32回以上がより好ましい。
尚、ATR法の測定時における感光体の形状としては、IREとの接触が保たれればどんな形状のものでもよい。
【0031】
−硫黄元素の含有量−
本実施形態において、グロー放電発光分析法により測定される硫黄元素の含有量は前述の通り5質量%以上10質量%以下であり、更に6質量%以上10質量%以下であることが好ましく、7質量%以上10質量%以下であることが特に好ましい。
硫黄元素の含有量が上記範囲であることにより、良好な電気特性が得られる。
【0032】
−グロー放電発光分析法−
最表面層における硫黄元素(S)の含有量は、グロー放電発光分析法により測定される。本実施形態においては、測定装置としてHORIBA製作所製のマーカス型高周波グロー放電発光分析装置(GD−Profiler2)を用いて測定を行う。
【0033】
−達成法−
最表面層における前記A値を前述の範囲に制御する達成法としては、特に限定されるものではないが、例えば重合に用いる重合開始剤の種類や添加量を調整する方法が挙げられる。具体的には、熱によってラジカルを発生させる重合開始剤を用いることが好ましく、更にはアゾ系開始剤を用いることが好ましい。また、開始剤の添加量としては電荷輸送性モノマー100質量部に対して5質量部以上8質量部以下の範囲とすることが好ましい。
尚、重合開始剤の詳細については後述する。
【0034】
また、前記A値を前述の範囲に制御する達成法として、1分子内に2個以上の連鎖重合性官能基を有する電荷輸送性モノマーを用いることが好ましい。2個以上の連鎖重合性官能基を有することで、連鎖重合性官能基が1個の場合に比べ、重合反応に寄与する官能基が増え未反応SH基がより低減されるものと推察される。
【0035】
また、前記A値を前述の範囲に制御する達成法として、1分子内に2個以上のチオール基を有するチオール化合物を用いることが好ましい。2個以上のチオール基を有することで、チオール基が1個の場合に比べ、重合反応がそこで終結せずにより重合鎖が長い重合体が形成されるため、未反応SH基がより低減されるものと推察される。
【0036】
最表面層における前記硫黄元素の含有量を前述の範囲に制御する達成法としては、例えば用いるチオール化合物の種類や添加量を調整する方法が挙げられる。
【0037】
ついで、本実施形態に係る感光体の構成について説明する。
【0038】
本実施形態に係る感光体は、具体的には例えば、導電性の基材と、該導電性基材上に設けられた感光層と、必要に応じて感光層上に設けられた保護層と、を有し、導電性基材上に設けられた層のうち、導電性基材から外側へ最も遠い位置に設けられる最表面層が前述の要件を満たす。
そして、最表面層は、特に保護層として機能する層、または、電荷輸送層として機能する層として設けることがよい。
【0039】
最表面層が保護層として機能する層の場合、導電性基材上に、感光層、および最表面層として保護層を有し、該保護層が前述の要件を満たす構成である形態が挙げられる。
一方、最表面層が電荷輸送層として機能する層の場合、導電性基材上に、電荷発生層、および最表面層として電荷輸送層を有し、該電荷輸送層が前述の要件を満たす構成である形態が挙げられる。
【0040】
以下、本実施形態に係る感光体について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面中、同一または相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
図1は、本実施形態に係る感光体を示す概略部分断面図である。図2乃至図4はそれぞれ他の本実施形態に係る感光体を示す概略部分断面図である。
【0041】
図1に示す感光体7Aは、いわゆる機能分離型感光体(または積層型感光体)であり、導電性基材4上に下引層1が設けられ、その上に電荷発生層2、および電荷輸送層3が順次形成された構造を有するものである。感光体7Aにおいては、電荷発生層2および電荷輸送層3により感光層が構成されている。
【0042】
図2に示す感光体7Bは、導電性基材4上に下引層1が設けられ、その上に単層型感光層6が形成された構造を有するものである。つまり、図2に示す感光体7Cは、電荷発生材料と電荷輸送性材料とを同一の層(単層型感光層6(電荷発生/電荷輸送層))に含有するものである。
【0043】
図3に示す感光体7Cは、図1に示す感光体7Aに保護層5を設けたもの、つまり、導電性基材4上に下引層1が設けられ、その上に電荷発生層2、電荷輸送層3、および保護層5が順次形成された構造を有するものである。
【0044】
図4に示す感光体7Dは、図2に示す感光体7Bに保護層5を設けたもの、つまり、導電性基材4上に下引層1が設けられ、その上に単層型感光層6、および保護層5が順次形成された構造を有するものである。
【0045】
そして、図1に示す感光体7Aにおいては、電荷輸送層3が、導電性基材4から最も遠い側に配置される最表面層となっており、当該最表面層が、前述の要件を満たす構成となっている。
図2に示す感光体7Bにおいては、単層型感光層6が、導電性基材4から最も遠い側に配置される最表面層となっており、当該最表面層が、前述の要件を満たす構成となっている。
図3乃至図4に示す感光体7C乃至7Dにおいては、保護層5が、導電性基材4から最も遠い側に配置される最表面層となっており、当該最表面層が、前述の要件を満たす構成となっている。
なお、図1乃至図4に示す感光体において、下引層1は設けてもよいし、設けなくてもよい。
【0046】
以下、代表例として図1に示す感光体7Aに基づいて、各要素について説明する。
【0047】
(基材)
導電性の基材としては、特に制限はなく、例えば、金属製の円筒状の基材が代表的なものとして挙げられるが、その他、例えば、導電性膜(例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類、およびアルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)等の膜)を設けた樹脂フィルム、導電性付与剤を塗布若しくは含浸させた紙、または導電性付与剤を塗布若しくは含浸させた樹脂フィルム等も挙げられる。基材の形状は円筒状に限られず、シート状、プレート状としてもよい。
なお、導電性基材は、その導電部が例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を持つものがよい。
【0048】
導電性基材として金属製の筒状体を用いる場合、表面は素管のままであってもよいし、予め鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、ウエットホーニングなどの処理が行われていてもよい。
【0049】
(下引層)
下引層は、導電性基材の表面における光反射の防止、導電性基材から感光層への不要なキャリアの流入の防止などの目的で、必要に応じて設けられる。
【0050】
下引層は、例えば、結着樹脂と、必要に応じてその他添加物とを含んで構成される。
下引層に含まれる結着樹脂としては、例えば、公知の樹脂(例えばポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等)、導電性樹脂(例えば電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等)などが挙げられる。これらの中でも、結着樹脂としては、上層の塗布溶剤に不溶な樹脂がよく、具体的には、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などがよい。
なお、導電性樹脂は、例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を持つものがよい。
【0051】
下引層には、例えば、珪素化合物、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物等の金属化合物等を含有してもよい。
【0052】
金属化合物と結着樹脂との比率は、特に制限されず、目的とする感光体特性を得られる範囲で設定される。
【0053】
下引層には、例えば、表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子を添加してもよい。樹脂粒子としては、例えば、シリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂粒子等が挙げられる。なお、表面粗さ調整のために下引層を形成後、その表面を研磨してもよい。研磨方法としては、例えば、バフ研磨、サンドブラスト処理、ウエットホーニング、研削処理等が用いられる。
【0054】
ここで、下引層の構成として、例えば、結着樹脂と導電性粒子とを少なくとも含有する構成が挙げられる。
なお、導電性粒子は、例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を有するものがよい。
【0055】
導電性粒子としては、例えば、金属粒子(アルミニウム、銅、ニッケル、銀などの粒子)、導電性金属酸化物粒子(酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛などの粒子)、導電性物質粒子(カーボンファイバ、カーボンブラック、グラファイト粉末の粒子)等が挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物粒子がよい。導電性粒子は、2種以上混合して用いてもよい。
また、導電性粒子は、例えば、疎水化処理剤(例えばカップリング剤)等により表面処理を施して、抵抗調整して用いてもよい。
導電性粒子の含有量は、例えば、結着樹脂の質量に対して、10質量%以上80質量%以下の範囲、40質量%以上80質量%以下の範囲が挙げられる。
【0056】
下引層の形成の際には、例えば、上記成分を溶媒に加えた下引層形成用塗布液が使用される。
また、下引層形成用塗布液中に粒子を分散させる方法としては、例えば、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。ここで、高圧ホモジナイザーとしては、例えば、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
【0057】
下引層形成用塗布液を導電性基材上に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
【0058】
下引層の膜厚は、例えば、15μm以上の範囲、20μm以上50μm以下の範囲が挙げられる。
【0059】
ここで、図示は省略するが、例えば、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。中間層に用いられる結着樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などの高分子樹脂化合物が挙げられ、その他に、例えば、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素原子などを含有する有機金属化合物なども挙げられる。これらの化合物は、単独に、または複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。中でも、ジルコニウムまたはケイ素を含有する有機金属化合物を用いると、その他の結着樹脂を用いる場合に比べて、残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ない感光体が得られ易くなる。
【0060】
中間層の形成の際には、例えば、上記成分を溶媒に加えた中間層形成用塗布液が使用される。
中間層を形成する塗布方法としては、例えば、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
【0061】
なお、中間層は上層の塗布性改善の他に、例えば、電気的なブロッキング層の役割も果たすが、膜厚が大きすぎる場合には電気的な障壁が強くなりすぎて減感や繰り返しによる電位の上昇を引き起こすことがある。
したがって、中間層を形成する場合には、例えば、厚みを0.1μm以上3μm以下の範囲にすることがよい。また、この場合の中間層を下引層として使用してもよい。
【0062】
(電荷発生層)
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂中とを含んで構成される。
電荷発生層を構成する電荷発生材料としては、例えば、無金属フタロシアニン、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、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられ、特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜および28.3゜に強い回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜および28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜および28.3゜に強い回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜および27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶が挙げられる。その他、電荷発生材料としては、例えば、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。また、これらの電荷発生材料は、単独または2種以上を混合して用いてもよい。
【0063】
電荷発生層を構成する結着樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂(例えばビスフェノールAタイプ、ビスフェノールZタイプ等)、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等が挙げられる。これらの結着樹脂は、単独または2種以上混合して用いてもよい。
なお、電荷発生材料と結着樹脂の配合比(電荷発生材料:結着樹脂)は、例えば、質量基準で10:1乃至1:10の範囲が挙げられる。
【0064】
電荷発生層の形成の際には、例えば、上記成分を溶剤に加えた電荷発生層形成用塗布液が使用される。
【0065】
電荷発生層形成用塗布液中に粒子(例えば電荷発生材料)を分散させる方法としては、例えば、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、例えば、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
【0066】
電荷発生層形成用塗布液を下引層上に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
【0067】
電荷発生層の膜厚は、例えば、0.01μm以上5μm以下の範囲、0.05μm以上2.0μm以下の範囲が挙げられる。
【0068】
(電荷輸送層)
本実施形態における最表面層(図1においては電荷輸送層3)は、前述の通り、電荷輸送性構造および連鎖重合性官能基を有し且つ該連鎖重合性官能基に対しモル比で等量のC=O結合を有する連鎖重合性モノマー(電荷輸送性モノマー)と、チオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有するチオール化合物と、の重合体を含み、グロー放電発光分析法により測定される硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり、且つフーリエ変換赤外分光全反射法により内部反射エレメントがGe、入射角が45度の条件で求められる前述の式(1)で表されるA値が0.05以下である。
上記範囲のA値を持つ最表面層は、加熱処理によりラジカル重合を生じさせて硬化した硬化膜であることが好ましい。尚、ラジカル重合を生じさせる硬化方法には、加熱処理による方法以外に、熱電子線照射、光照射による方法もあるが、より効率的に前記範囲のA値を持つ硬化膜を形成する観点から、加熱処理により重合する方法が好ましい。
【0069】
以下、電荷輸送層を構成する各材料について説明する。
【0070】
−連鎖重合性モノマー−
電荷輸送性構造および連鎖重合性官能基を有し且つ該連鎖重合性官能基に対しモル比で等量のC=O結合を有する連鎖重合性モノマー(以下、特定の電荷輸送性材料とも称する)について説明する。
ここで、特定の電荷輸送性材料における電荷輸送性構造としては、例えば、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの含窒素の正孔輸送性化合物に由来する骨格であって、窒素原子と共役している構造が電荷輸送性構造であるものが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン骨格がよい。
一方、特定の電荷輸送性材料における連鎖重合性官能基としては、例えば、不飽和二重結合を含有する基が挙げられ、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基から選択される少なくも一つを含有する基等が挙げられる。
【0071】
特定の電荷輸送性材料としては、一分子内に連鎖重合性官能基を2つ以上(特に4以上)持つ化合物であることがよい。2つ以上の連鎖重合性官能基を有することで、連鎖重合性官能基が1個の場合に比べ、重合反応に寄与する官能基が増え未反応SH基がより低減されるものと推察される。
この連鎖重合性官能基の数は、20以下の範囲、10以下の範囲が挙げられる。
【0072】
特定の電荷輸送性材料として具体的には、例えば、下記一般式(A)で表される化合物が挙げられる。
【0073】
【化1】

【0074】
一般式(A)中、Ar乃至Arは、それぞれ独立に、置換若しくは未置換のアリール基を表し、Arは置換若しくは未置換のアリール基、または置換若しくは未置換のアリーレン基を表し、Dは、末端に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基からなる群より選択される少なくとも1つの連鎖重合性官能基を含有し且つその一部にC=O結合を前記連鎖重合性官能基に対しモル比で等量有している基を表し、c1乃至c5はそれぞれ独立に0、1または2を表し、kは0または1を表し、Dの総数は1以上である。
【0075】
ここで、一般式(A)で表される化合物としては、Dが−(CH−(O−CH−CH−O−CO−C(R’)=CH(但し、R’は水素原子、またはメチル基を表し、dは1以上5以下の整数、eは0または1を表す)を表し、Dの総数が4以上を表す化合物がよい。
【0076】
ここで、Dで表される基の末端は、メタクリロイル基(上記R’がメチル基(−CH)を表す)であることがよい。
【0077】
一般式(A)において、Ar乃至Arは、それぞれ独立に、置換若しくは未置換のアリール基を表す。Ar乃至Arは、それぞれ、同一でもあってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、置換アリール基における置換基としては、Dで表される基以外のものとして、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数6以上10以下の置換若しくは未置換のアリール基等が挙げられる。
Ar乃至Arとしては、下記式(1)乃至(7)のうちのいずれか一つであることがよい。なお、下記式(1)乃至(7)は、Ar乃至Arの各々に連結され得る「−(D)C1」乃至「−(D)C4」を総括的に表した「−(D)」と共に表す。
【0078】
【化2】

【0079】
式(1)乃至(7)中、Rは、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルキル基若しくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、および炭素数7以上10以下のアラルキル基からなる群より選ばれる1種を表す。R乃至Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表す。Arは置換または未置換のアリーレン基を表し、Dは一般式(A)におけるDと同義の基を表し、cは1または2を表し、sは0または1を表し、tは0以上3以下の整数を表す。
【0080】
ここで、式(7)中のArとしては、下記構造式(8)または(9)で表されるものがよい。
【0081】
【化3】

【0082】
式(8)および(9)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、t’は0以上3以下の整数を表す。
【0083】
また、式(7)中、Z’は2価の有機連結基を表すが、下記式(10)乃至(17)のうちのいずれか一つで表されるものがよい。また、sは0または1を表す。
【0084】
【化4】



【0085】
式(10)乃至(17)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Wは2価の基を表し、qおよびrはそれぞれ独立に1以上10以下の整数を表し、t”は0以上3以下の整数を表す。
【0086】
式(16)乃至(17)中のWとしては、下記(18)乃至(26)で表される2価の基のうちのいずれか一つであることがよい。但し、式(25)中、uは0以上3以下の整数を表す。
【0087】
【化5】

【0088】
また、一般式(A)中、Arは、kが0の時は置換若しくは未置換のアリール基であり、このアリール基としては、Ar乃至Arの説明で例示されたアリール基と同義のものが挙げられる。また、Arは、kが1の時は置換若しくは未置換のアリーレン基であり、このアリーレン基としては、Ar乃至Arの説明で例示されたアリール基から目的とする位置の水素原子を1つ除いたアリーレン基が挙げられる。
【0089】
以下、特定の電荷輸送性材料の具体例を示す。なお、特定の電荷輸送性材料は、これらにより何ら限定されるものではない。
【0090】
まず、1つの連鎖重合性官能基を持つ特定の電荷輸送性材料の具体例を示すが、これらに限られるものではない。
【0091】
【化6】

【0092】
【化7】

【0093】
【化8】

【0094】
【化9】

【0095】
以下に、2つの連鎖重合性官能基を持つ特定の電荷輸送性材料の具体例を示すが、これらに限られるものではない。
【0096】
【化10】

【0097】
【化11】

【0098】
【化12】

【0099】
【化13】

【0100】
【化14】

【0101】
【化15】

【0102】
【化16】

【0103】
【化17】

【0104】
【化18】

【0105】
次に、3つの連鎖重合性官能基を持つ特定の電荷輸送性材料の具体例を示すが、これらに限られるものではない。
【0106】
【化19】

【0107】
【化20】

【0108】
【化21】

【0109】
【化22】

【0110】
【化23】

【0111】
以下、4つの連鎖重合性官能基を持つ特定の電荷輸送性材料の具体例を示すが、これに限定されるわけではない。
【0112】
【化24】

【0113】
【化25】

【0114】
【化26】

【0115】
【化27】

【0116】
【化28】



【0117】
【化29】

【0118】
【化30】

【0119】
【化31】

【0120】
以下、5つの連鎖重合性官能基を持つ特定の電荷輸送性材料の具体例を示す、これに限定されるわけではない。
【0121】
【化32】

【0122】
以下、6つの連鎖重合性官能基を持つ特定の電荷輸送性材料を示すが、これに限定されるわけではない。
【0123】
【化33】

【0124】
【化34】

【0125】
特定の電荷輸送性材料は、例えば、以下のようにして合成される。
即ち、特定の電荷輸送性材料は、例えば、前駆体であるアルコールを、対応するメタクリル酸、またはメタクリル酸ハロゲン化物と縮合させて合成する。特定の電荷輸送性材料は、例えば、前駆体であるアルコールがベンジルアルコール構造の場合、アルコールと、ヒドロキシエチルメタクリレート等の水酸基を有するメタクリル酸誘導体と、の脱水エーテル化などにより合成してもよい。
【0126】
本実施形態で用いる化合物iv−4および化合物iv−17の合成経路を一例として以下に示す。
【0127】
【化35】

【0128】
【化36】

【0129】
他の特定の電荷輸送性材料は、例えば、上述した化合物iv−4の合成経路、および化合物iv−17合成経路に準じて合成される。
【0130】
本実施形態において、特定の電荷輸送性材料としては、前述のように、連鎖重合性官能基を2つ以上含む化合物を用いることがよく、特に4つ以上含む化合物が用いられることがよい。
また、特定の電荷輸送性材料として、連鎖重合性官能基が4つ以上である化合物と、連鎖重合性官能基を1乃至3つ含む化合物と、を併用してもよい。
特定の電荷輸送性材料として、連鎖重合性官能基が4つ以上である化合物と、連鎖重合性官能基を1乃至3つ含む化合物と、を併用する場合、特定の電荷輸送性材料の総含有量に対して、連鎖重合性官能基が4つ以上である化合物の含有量を5質量%以上とすることがよく、特に20質量%以上とすることがよい。
【0131】
特定の電荷輸送性材料の総含有量は、最表面層を形成する材料の全固形分質量に対して、例えば、30質量%以上95質量%以下の範囲、30質量%以上75質量%以下の範囲、30質量%以上50質量%以下の範囲が挙げられる。
【0132】
−チオール化合物−
チオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有するチオール化合物について説明する。
チオール化合物とは、一つの分子内にチオール基(SH基)を有し、一つの分子内において、水素−硫黄結合の開裂反応により硫黄ラジカルを発生しうる化合物である。良好な耐摩耗性を得ると共に、未反応SH基を低減するという観点から、SH基を2以上有する化合物が望ましい。これはSHが2以上あることで、ポリマーの架橋構造を形成し得るためであり、また2個以上のチオール基を有することで、チオール基が1個の場合に比べ、重合反応がそこで終結せずにより重合鎖が長い重合体が形成され、未反応SH基がより低減されるものと推察される。尚、一分子内に電荷輸送性骨格を有する化合物であってもよい。
【0133】
・チオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有し且つ電荷輸送性骨格を有しない化合物
チオール基を1つ含有する化合物としては、例えば、チオ安息香酸、チオグリコール酸、チオグリコール酸アンモニウム、チオグリコール酸モノエタノールアミン、β−メルカプトプロピオン酸、メチル−3−メルカプトプロピオネート、2−エチルヘキシル−3−メルカプトプロピオネート、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート、メトキシブチル−3−メルカプトプロピオネート、ステアリル−3−メルカプトプロピオネート等が挙げられる。
チオール基を2つ含有する化合物としては、例えば、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、テトラエチレングリコール−ビス(3−メルカプトプロピオネート)などのオリゴマー化合物が挙げられる。
チオール基を3つ含有する化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート等が挙げられる。
チオール基を4つ含有する化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)等が挙げられる。
チオール基を6つ含有する化合物としては、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)等が挙げられる。
【0134】
中でもチオール基を3以上含有する化合物が好ましく、具体的にはトリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)が挙げられ、さらに好ましくはチオール基を4つ以上含有する化合物が好ましく、具体的にはペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)が挙げられる。
さらに、第2級チオールであることが好ましく、具体的には1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)が挙げられる。
【0135】
・チオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有し且つ電荷輸送性骨格を有する化合物
チオール基を有し且つ電荷輸送性骨格を有する化合物としては、下記一般式(I)で表すものが好ましい。
F−[(G)a1−(X)a2−Y−SH] 一般式(I)
(式(I)中、Fは電荷輸送性化合物から誘導される有機基を、Gは炭素数1以上5以下の2価の有機基を、Xは−CO−O−、および−O−CO−から選ばれる基を、Yは炭素数1以上5以下の2価の有機基を、a1およびa2はそれぞれ独立に0または1を、bは1以上6以下の整数を表す。)
【0136】
Gとしては、置換もしくは未置換の炭素数1以上5以下のアルキレン基(直鎖状、分枝鎖状、環状のものを含む)、置換もしくは未置換の炭素数1以上5以下のアルキレン基と−O−とを組合わせた有機基等が好ましいものとして挙げられる。これらの中でも、直鎖状且つ未置換であり炭素数1以上5以下のアルキレン基、直鎖状且つ未置換であり炭素数1以上5以下のアルキレン基と−O−とを組合わせた有機基がより好ましい。
【0137】
より具体的には、−CH−、−C−、−C−、−C−、−C10−、−O−C−O−、−CH−O−C−O−等が好ましいものとして挙げられる。
【0138】
Yとしては、置換もしくは未置換の炭素数1以上5以下のアルキレン基(直鎖状、分枝鎖状、環状のものを含む)等が好ましいものとして挙げられる。尚、上記置換基としては、例えば−CH、−C、等が挙げられる。
これらの中でも、直鎖状または分枝鎖状であり、−CHで置換されているかまたは未置換であり、且つ炭素数1以上5以下のアルキレン基がより好ましい。
【0139】
より具体的には、−CH−、−C−、−CH(CH)−CH−、−CH(CH)−等が好ましいものとして挙げられる。
【0140】
Fは、電荷輸送性を有する構造を示し、具体的には、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、アゾベンゼン系化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物、キノン系化合物、フルオレノン系化合物、などが用いられる。
【0141】
これらのうち、アリールアミン骨格を有するものが、電荷輸送性が高いため好ましく、特に一般式(I)で示されるチオール基含有電荷輸送材料の中でも、下記一般式(II)で表されるものが最も好ましい。
【0142】
【化37】

【0143】
(式(II)中、Dは−(G)a1−(X)a2−Y−SHで表される結合基を、Ar乃至Arはそれぞれ独立に置換または未置換のアリール基を、Arは置換若しくは未置換のアリール基または置換若しくは未置換のアリーレン基を、Gは炭素数1以上5以下の2価の有機基を、Xは−CO−O−、および−O−CO−から選ばれる基を、Yは炭素数1以上5以下の2価の有機基を、a1およびa2はそれぞれ独立に0または1を表す。Ar乃至Arのうちの1個以上4個以下は−(G)a1−(X)a2−Y−SHで表される結合基と結合し得る結合手を有し、c1乃至c5はそれぞれ独立に0以上2以下の整数を、kは0または1を表す。)
【0144】
一般式(II)において、Ar、Ar、ArおよびArは、それぞれ独立に、置換若しくは未置換のアリール基を示し、Ar、Ar、ArおよびArは、それぞれ、同一でもあってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、置換アリール基における置換基としては、−D(即ち−(G)a1−(X)a2−Y−SHで表される結合基)以外のものとして、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数6以上10以下のアリール基等が挙げられ、且つこれらのアルキル基、アルコキシ基、アリール基は置換、未置換の何れであってもよい。
【0145】
Ar、Ar、ArおよびArとしては、下記式(1)乃至(7)のうちのいずれかであることが望ましい。なお、下記式(1)乃至(7)は、Ar、Ar、ArおよびArの各々に連結され得る「−(D)C1」乃至「−(D)C4」を総括的に示した「−(D)」と共に示す。
【0146】
【化38】

【0147】
上記式(1)乃至(7)中、Rは、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルキル基若しくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、および炭素数7以上10以下のアラルキル基からなる群より選ばれる1種を表し、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Arは置換または未置換のアリーレン基を表し、Dは−(G)a1−(X)a2−Y−SHで表される結合基を表し、cは0、1または2を表し、sは0または1を表し、tは0以上3以下の整数を表し、Z’は2価の有機連結基を示す。
【0148】
ここで、式(7)中のArとしては、下記構造式(8)または(9)で表されるものが望ましい。
【0149】
【化39】

【0150】
上記式(8)および(9)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、t’はそれぞれ0以上3以下の整数を表す。
【0151】
また、前記式(7)中、Z’は、下記式(10)乃至(17)のうちのいずれかで表されるものが望ましい。また、sはそれぞれ0または1を表す。
【0152】
【化40】



【0153】
上記式(10)乃至(17)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基若しくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、およびハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Wは2価の基を表し、qおよびrはそれぞれ独立に1以上10以下の整数を表し、t”はそれぞれ0以上3以下の整数を表す。
【0154】
前記式(16)乃至(17)中のWとしては、下記(18)乃至(26)で表される2価の基のうちのいずれかであることが望ましい。但し、式(25)中、uは0以上3以下の整数を表す。
【0155】
【化41】

【0156】
また、一般式(II)中、Arは、kが0のときは置換若しくは未置換のアリール基であり、このアリール基としては、Ar乃至Arの説明で例示されたアリール基が挙げられる。また、kが1のとき、Arは置換若しくは未置換のアリーレン基であり、このアリーレン基としては、Ar乃至Arの説明で例示されたアリール基から水素原子を1つ除いたアリーレン基が挙げられる。
【0157】
一般式(II)における−D(即ち−(G)a1−(X)a2−Y−SHで表される結合基)における、GおよびYとしては、一般式(I)の説明において例示された各基が挙げられる。
【0158】
上記一般式(II)中、c1乃至c5は各々独立に0、1または2を表し、Dの総数は1以上である。得られる硬化膜の強度を高め、繰り返し使用後の画質の低下を抑える観点からは、Dの総数は2以上であることが好適であり、4以上であることが更に好適である。
【0159】
ここで、一般式(I)で示されるチオール基含有電荷輸送材料の具体例を下記に例示するが、これに限られるものではない。尚、一般式(I)で示される化合物の例を示す以下の表では、F−(G)a1−と−(X)a2−との接続部を「*」で、−(X)a2−と−Y−SHとの接続部を「#」で表す。
【0160】
【化42】

【0161】
【化43】

【0162】
【化44】

【0163】
【化45】

【0164】
【化46】

【0165】
【化47】

【0166】
【化48】

【0167】
ここで、SH基を3つ以上含む化合物が用いられることが好ましく、4つ以上含む化合物が用いられることがより望ましい。
【0168】
次いで、合成法について説明する。
一般式(I)で示されるチオール基含有電荷輸送材料は、通常のエステル化反応で合成される。
例えば、特開平9−31039号公報などに記載されたエステル基を含有するアリールアミン化合物を含チオールアルコールとエステル交換反応を行う方法や、エステル基を含有するアリールアミン化合物を加水分解によりフリーのカルボン酸とした後に、含チオールアルコール、あるいは含チオール炭化水素の塩素化物、臭素化物またはヨウ素化物などでエステル化する方法等により合成される。また、エステル基を含有するアリールアミン化合物をリチウムアルミニウムハイドライド、水素化ホウ素ナトリウムなどで対応するアルコールに還元した後に、含チオールカルボン酸化合物と反応させることで合成される。
【0169】
また、下記一般式(i)で示されるアルコールと、下記一般式(ii)で示されるカルボン酸、あるいは下記一般式(iii)で示されるカルボン酸と、下記一般式(iv)で示されるアルコールを、硫酸、p−トルエンスルホン酸などの酸触媒を用いてエステル化することにより合成される。また、カルボン酸の代わりに対応するカルボン酸クロライドを用いてもよい。
【0170】
F−[(G)a1−OH] 一般式(i)
HOOC−Y−SH 一般式(ii)
F−[(G)a1−COOH] 一般式(iii)
HO−Y−SH 一般式(iv)
(式中、Fは電荷輸送性化合物から誘導される有機基を、Gは炭素数1以上5以下の2価の有機基を、Yは炭素数1以上5以下の2価の有機基を示し、a1は0または1を、bは1以下6以下の整数を表わす。)
【0171】
また、下記一般式(v)で示されるアルコールと、下記一般式(vi)で示されるアルコールまたはハロゲン化物、あるいは下記一般式(vii)で示されるアルコールまたはハロゲン化物と、下記一般式(viii)で示されるアルコールからXがエーテル結合である化合物が合成される。
【0172】
F−[(G)a1−OH] 一般式(v)
J−Y−SH 一般式(vi)
F−[(G)a1−J] 一般式(vii)
HO−Y−SH 一般式(viii)
(式中、Fは電荷輸送性化合物から誘導される有機基を、Gは炭素数1以上5以下の2価の有機基を、Yは炭素数1以上5以下の2価の有機基を示し、a1は0または1を、bは1以下6以下の整数を、Jは水酸基、または塩素、臭素もしくはヨウ素を表す。)
【0173】
エステル交換は、たとえば、実験化学講座、第4版、28巻、P.217などに記載されたように、過剰量の含チオールアルコールと、チタン、スズ、亜鉛などの有機金属化合物を用いて加熱することで行われる。
【0174】
含チオールアルコールは、アリールアミン化合物のエステル基に対し1当量以上、好ましくは、1.2当量以上、より好ましくは1.5当量以上加えることが好ましい。
硫酸、リン酸などの無機酸、チタンアルコキシド、カルシウム、コバルトなどの酢酸塩あるいは炭酸塩、亜鉛や鉛の酸化物を触媒として加えてもよい。触媒は、アリールアミン化合物1質量部に対して、1/10000質量部以上1質量部以下、好ましくは1/1000質量部以上1/2質量部以下で用いることが好ましい。
【0175】
反応は、反応温度100℃以上300℃以下で行うことが好ましく、更に好ましくは脱離するアルコールの沸点以上で行う。
【0176】
アリールアミン化合物のエステル基としては、エステル交換反応を促進するため、メタノール、エタノールなどの低沸点アルコールとのエステルが好ましい。
反応は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス中で行うことが好ましく、またp−シメン、1−クロロナフタレンなどの高沸点溶剤を用いて反応させてもよい。
【0177】
アリールアミン化合物カルボン酸は、アリールアミン化合物のエステル基を、たとえば、実験化学講座、第4版、20巻、P.51などに記載されたように、NaOH、KCOなどの塩基性触媒、あるいはリン酸、硫酸などの酸性触媒を用いる加水分解により行われる。この際、溶剤としては、種々のものが使用されるが、メタノール、エタノール、エチレングリコールなどのアルコール系を用いるか、これに水を混合して用いることが好ましい。さらに、溶解性が低い場合には、塩化メチレン、クロロホルム、トルエン、ジメチルスルホキシド、エーテル、テトラヒドロフランなどを加えてもよい。
溶剤量に特に制限はないが、エステル基を含有するアリールアミン化合物1質量部に対して1質量部以上100質量部以下、好ましくは2質量部以上50質量部以下で用いることが好ましい。
反応温度は、室温(20℃)以上溶剤の沸点以下で設定され、反応速度の問題上、50℃以上が好ましい。
触媒の量については特に制限はないが、エステル基を含有するアリールアミン化合物1質量部に対して0.001質量部以上1質量部以下、好ましくは0.01質量部以上0.5質量部以下で用いることが好ましい。
加水分解反応後、塩基性触媒で加水分解を行った場合には、生成した塩を塩酸などの酸で中和し、遊離させる。さらに、水洗した後、乾燥して使用するか、必要によっては、メタノール、エタノール、トルエン、酢酸エチル、アセトンなど、適当な溶剤により、再結晶を行った後、乾燥して使用してもよい。
【0178】
アリールアミン化合物カルボン酸に対し、含チオールアルコールを1当量以上、好ましくは1.2当量以上、より好ましくは1.5当量以上加えることが好ましい。
硫酸、リン酸などの無機酸、p−トルエンスルホン酸などの有機酸を触媒として脱水、エステル化により合成する。触媒は、アリールアミン化合物の1質量部に対して、1/10000質量部以上1質量部以下、好ましくは1/1000質量部以上1/2質量部以下で用いることが好ましい。
【0179】
反応は、重合中に生成する水を除去するために、水と共沸し得る溶剤を用いることが好ましい。トルエン、クロロベンゼン、1−クロロナフタレンなどが有効であり、アリールアミン化合物カルボン酸1質量部に対して、1質量部以上100質量部以下、好ましくは2質量部以上50質量部以下の範囲で用いることが好ましい。
反応温度は自由に設定されるが、重合中に生成する水を除去するために、溶剤の沸点で反応させることが好ましい。反応終了後、反応液を水にあけ、トルエン、ヘキサン、酢酸エチルなどの溶剤で抽出、水洗し、さらに活性炭、シリカゲル、多孔質アルミナ、活性白土などの吸着剤を用いて精製を行ってもよい。
【0180】
また、Cl,Br,I等のハロゲン基を有する含チオール炭化水素を、アリールアミン化合物カルボン酸の酸基に対し1等量以上5等量以下、好ましくは1.1等量以上3等量以下と、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、トリメチルアミン、DBU、水素化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基と、をN−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤などの有機溶剤中で反応させ合成する。
塩基はカルボン酸に対し、1等量以上3等量以下、好ましくは1等量以上2等量以下で使用することが好ましい。使用する非プロトン性の有機溶媒はカルボン酸誘導体に対し1質量部以上50質量部以下、好ましくは1.5質量部以上30質量部以下で用いることが好ましい。
反応温度は、0℃以上溶剤の沸点以下で自由に設定されるが、0℃以上150℃以下が好ましい。反応終了後、反応液を水にあけ、トルエン、ヘキサン、酢酸エチルなどの溶剤で抽出、水洗し、さらに活性炭、シリカゲル、多孔質アルミナ、活性白土などの吸着剤を用いて精製を行ってもよい。
【0181】
また、アリールアミン化合物のエステル基を、たとえば、実験化学講座、第4版、20巻、P.10などに記載されたように、水素化リチウムアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウムなどを用いて対応するアルコールに還元し、含チオールカルボン酸とエステル化して合成してもよい。
【0182】
チオール化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0183】
チオール化合物の含有量は、連鎖重合性官能基とSH基との全体に対するSH基の割合が官能基数で10%以上の仕込み比が望ましい。
チオール化合物は、連鎖重合性モノマー100質量部に対して、例えば0.1質量部以上30質量部以下の範囲が好ましく、1質量部以上15質量部以下の範囲がより好ましく、2質量部以上10質量部以下の範囲が特に好ましい。
【0184】
−その他添加剤:重合開始剤−
次に、最表面層における他の添加剤について説明する。
最表面層には、例えば、公知のラジカルを発生させる重合開始剤を添加してもよい。つまり、チオール基を有する化合物(チオール化合物)と共に、重合開始剤を併用してもよい。その際、重合開始剤としては、熱によるラジカルを発生させる重合開始剤が本実施形態の目的を達する上で望ましい。
【0185】
熱によってラジカルを発生させる重合開始剤としては、例えば、V−30(10時間半減期温度:104℃)、V−40(同:88℃)、V−59(同:67℃)、V−601(同:66℃)、V−65(同:51℃)、V−70(同:30℃)、VF−096(同:96℃)、Vam−110(同:111℃)、Vam−111(同:111℃)(以上、和光純薬工業(株)製)、OTazo−15(同:61℃)、OTazo−30、AIBM(同:65℃)、AMBN(同:67℃)、ADVN(同:52℃)、ACVA(同:68℃)(以上、大塚化学(株)製)等のアゾ系開始剤;、
パーテトラA、パーヘキサHC、パーヘキサC、パーヘキサV、パーヘキサ22、パーヘキサMC、パーブチルH,パークミルH、パークミルP、パーメンタH、パーオクタH、パーブチルC、パーブチルD、パーヘキシルD、パーロイル IB、パーロイル 355、パーロイル L、パーロイル SA、ナイパー BW、ナイパー BMT−K40/M、パーロイル IPP、パーロイル NPP、パーロイル TCP、パーロイル OPP、パーロイル SBP、パークミル ND、パーオクタ ND、パーヘキシル ND、パーブチル ND、パーブチル NHP、パーヘキシル PV、パーブチル PV、パーヘキサ 250、パーオクタ O、パーヘキシル O、パーブチル O、パーブチル L、パーブチル 355、パーヘキシル I、パーブチル I、パーブチル E、パーヘキサ 25Z、パーブチル A、パーへヘキシル Z、パーブチル ZT、パーブチル Z(以上、日油化学(株)製)、カヤケタール AM−C55、トリゴノックス 36−C75、ラウロックス、パーカドックス L−W75、パーカドックス CH−50L、トリゴノックス TMBH、カヤクメン H、カヤブチル H−70、ペルカドックス BC−FF、カヤヘキサ AD、パーカドックス 14、カヤブチル C、カヤブチル D、カヤヘキサ YD−E85、パーカドックス 12−XL25、パーカドックス 12−EB20、トリゴノックス 22−N70、トリゴノックス 22−70E、トリゴノックス D−T50、トリゴノックス 423−C70、カヤエステル CND−C70、カヤエステル CND−W50、トリゴノックス 23−C70、トリゴノックス 23−W50N、トリゴノックス 257−C70、カヤエステル P−70、カヤエステル TMPO−70、トリゴノックス 121、カヤエステル O、カヤエステル HTP−65W、カヤエステル AN、トリゴノックス 42、トリゴノックス F−C50、カヤブチル B、カヤカルボン EH−C70、カヤカルボン EH−W60、カヤカルボン I−20、カヤカルボン BIC−75、トリゴノックス 117、カヤレン 6−70(以上、化薬アクゾ(株)製)、ルペロックスLP(同:64℃)、ルペロックス610(同:37℃)、ルペロックス188(同:38℃)、ルペロックス844(同:44℃)、ルペロックス259(同:46℃)、ルペロックス10(同:48℃)、ルペロックス701(同:53℃)、ルペロックス11(同:58℃)、ルペロックス26(同:77℃)、ルペロックス80(同:82℃)、ルペロックス7(同:102℃)、ルペロックス270(同:102℃)、ルペロックスP(同:104℃)、ルペロックス546(同:46℃)、ルペロックス554(同:55℃)、ルペロックス575(同:75℃)、ルペロックスTANPO(同:96℃)、ルペロックス555(同:100℃)、ルペロックス570(同:96℃)、ルペロックスTAP(同:100℃)、ルペロックスTBIC(同:99℃)、ルペロックスTBEC(同:100℃)、ルペロックスJW(同:100℃)、ルペロックスTAIC(同:96℃)、ルペロックスTAEC(同:99℃)、ルペロックスDC(同:117℃)、ルペロックス101(同:120℃)、ルペロックスF(同:116℃)、ルペロックスDI(同:129℃)、ルペロックス130(同:131℃)、ルペロックス220(同:107℃)、ルペロックス230(同:109℃)、ルペロックス233(同:114℃)、ルペロックス531(同:93℃)(以上、アルケマ吉富(株)製)等が挙げられる。
重合開始剤は、1種を単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
【0186】
尚、最表面層におけるA値を前述の範囲に制御する観点から、上記重合開始剤として熱によってラジカルを発生させる重合開始剤を用いることが好ましく、更にはアゾ系開始剤を用いること好ましい。
また、開始剤の添加量としては電荷輸送性構造を有する連鎖重合性モノマー100質量部に対して5質量部以上8質量部以下の範囲とすることが好ましく、更には6質量部以上8質量部以下がより好ましい。
【0187】
−その他添加剤:各種化合物・樹脂−
最表面層には、例えば、連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物、連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物、およびバインダー樹脂から選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
【0188】
・連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物
連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物としては、公知のものであれば特に限定されるものではない。当該化合物としては、例えば、p-ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7-トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物など公知の正孔輸送性化合物が挙げられる。
【0189】
連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物としては、電荷移動度の観点から、例えば、下記構造式(a−1)で表されるトリアリールアミン誘導体、および下記構造式(a−2)で表されるベンジジン誘導体がよい。
【0190】
【化49】

【0191】
構造式(a−1)中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。lは1または2を表す。ArおよびArは、各々独立に、置換若しくは未置換のアリール基、−C−C(R10)=C(R11)(R12)、または−C−CH=CH−CH=C(R13)(R14)を表す。R10乃至R14は各々独立に水素原子、置換若しくは未置換のアルキル基、または置換若しくは未置換のアリール基を表す。
ここで、上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、または炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基が挙げられる。
【0192】
【化50】

【0193】
構造式(a−2)中、R15およびR15’は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、または炭素数1以上5以下のアルコキシ基を表す。R16、R16’、R17、およびR17’は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、炭素数1以上2以下のアルキル基で置換されたアミノ基、置換若しくは未置換のアリール基、−C(R18)=C(R19)(R20)、または−CH=CH−CH=C(R21)(R22)を表す。R18乃至R22は各々独立に水素原子、置換若しくは未置換のアルキル基、または置換若しくは未置換のアリール基を表す。mおよびnは各々独立に0以上2以下の整数を表す。
【0194】
ここで、構造式(a−1)で表されるトリアリールアミン誘導体、および構造式(a−2)で表されるベンジジン誘導体のうち、特に、「−C−CH=CH−CH=C(R13)(R14)」を有するトリアリールアミン誘導体、および「−CH=CH−CH=C(R21)(R22)」を有するベンジジン誘導体がよい。
【0195】
また、連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物としては、例えば、反応性を有さない公知の非架橋型高分子電荷輸送性材料(例えばポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等)も挙げられる。この公知の非架橋型高分子電荷輸送性材料の中でも、特に、特開平8−176293号公報、特開平8−208820号公報等に開示されているポリエステル系高分子電荷輸送性材料は、高い電荷輸送性を有するものである。
【0196】
連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物は、1種を単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性構造を持つ化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、特定の電荷輸送性材料100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上100質量部以下の範囲、1質量部以上50質量部以下の範囲、3質量部以上30質量部以下の範囲が挙げられる。
【0197】
・連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物
連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物としては、例えば、炭素不飽和結合を有し、連鎖重合性があるものであり、かつ電荷輸送性構造を有しない有機化合物が挙げられる。当該化合物としては、例えば、スチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、ブタジエン等の汎用樹脂の原料として用いられるものが挙げられる。
その他、連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物としては、例えば、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、ヒドロキシエチルo−フェニルフェノールアクリレート、o−フェニルフェノールグリシジルエーテルアクリレート等の一官能の化合物;、
例えば、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、2−n−ブチル−2−エチル−1,3‐プロパンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジオキサ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、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、トリシクロデカンメタノールジアクリレート、トリシクロデカンメタノールジメタクリレート等の二官能の化合物;、
例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、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アクリレート、トリメチロールプロパンEO付加トリアクリレート、グリセリンPO付加トリアクリレート、トリスアクロイルオキシエチルフォスフェート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化イソシアヌルトリアクリレート等の三官能の化合物;が挙げられる。
【0198】
連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物としては、例えば、イソシアヌル酸骨格を有する多官能アクリレートとしては、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリメタクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリメタクリレート、ビス(アクリロキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性アクリレート、ビス(アクリロキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性メタクリレート、ビス(メタアクリロキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性アクリレート、ビス(メタアクリロキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性メタアクリレートも挙げられる。
【0199】
連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物は、1種を単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性構造を持たない化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、特定の電荷輸送性材料100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上100質量部以下の範囲、0.1質量部以上50質量部以下の範囲、1質量部以上30質量部以下の範囲が挙げられる。
【0200】
・バインダー樹脂
バインダー樹脂としては、公知のバインダー樹脂が挙げられる。バインダー樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、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、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、シリコーン樹脂、シリコーンアルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等が挙げられる。
【0201】
バインダー樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。
バインダー樹脂の含有量は、特定の電荷輸送性材料100質量部に対して、例えば、1質量部以上1000質量部以下の範囲、5質量部以上500質量部以下の範囲、10質量部以上100質量部以下の範囲が挙げられる。
【0202】
−その他添加剤−
最表面層には、例えば、カップリング剤、ハードコート剤、含フッ素化合物を添加してもよい。これらの添加剤として具体的には、例えば、各種シランカップリング剤、および市販のシリコーン系ハードコート剤が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシ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、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等が用いられる。
また、市販のハードコート剤としては、例えば、KP−85、X−40−9740、X−8239(以上、信越シリコーン社製)、AY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)等が用いられる。
最表面層には、例えば、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトシキシラン等の含フッ素化合物を加えてもよい。更に、特開2001−166510号公報などに開示されている反応性の含フッ素化合物などを混合してもよい。
シランカップリング剤の含有量は特に限定されないが、含フッ素化合物の含有量は、フッ素を含まない化合物に対して質量で0.25倍以下とすることがよい。
【0203】
また、最表面層には、アルコールに溶解する樹脂を加えてもよい。
【0204】
また、最表面層には、酸化防止剤を添加することがよい。酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系またはヒンダードアミン系がよく、有機イオウ系酸化防止剤、フォスファイト系酸化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系酸化防止剤、チオウレア系酸化防止剤、ベンズイミダゾール系酸化防止剤、などの公知の酸化防止剤を用いてもよい。酸化防止剤の含有量としては、最表面層中の全固形分質量に対して、例えば、20質量%以下の範囲、10質量%以下の範囲が挙げられる。
【0205】
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、「イルガノックス1076」、「イルガノックス1010」、「イルガノックス1098」、「イルガノックス245」、「イルガノックス1330」、「イルガノックス3114」、「イルガノックス1076」(以上、チバ・ジャパン社製)、「3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシビフェニル」等が挙げられる。
ヒンダードアミン系酸化防止剤としては、例えば、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS770」、「サノールLS744」(以上三共ライフテック社製)、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」(以上、チバ・ジャパン社製)、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」(以上、アデカ社製)が挙げられ、チオエーテル系として「スミライザ−TPS」、「スミライザーTP−D」(以上、住友化学社製)が挙げられ、ホスファイト系として「マーク2112」、「マークPEP−8」、「マークPEP−24G」、「マークPEP−36」、「マーク329K」、「マークHP−10」(以上、アデカ社製)等が挙げられる。
【0206】
また、最表面層には、各種粒子を添加してもよい。
粒子の一例として、例えば、ケイ素含有粒子が挙げられる。ケイ素含有粒子とは、例えば、構成元素にケイ素を含む粒子であり、具体的には、例えば、コロイダルシリカおよびシリコーン粒子等が挙げられる。ケイ素含有粒子として用いられるコロイダルシリカは、例えば、平均粒径1nm以上100nm以下(特に10nm以上30nm以下)のシリカを、酸性若しくはアルカリ性の水分散液、アルコール、ケトン、またはエステル等の有機溶媒中に分散させたものから選ばれ、一般に市販されているものを使用してもよい。
コロイダルシリカの含有量は、特に限定されるものではないが、最表面層の全固形分質量に対して、例えば、0.1質量%以上50質量%以下の範囲、0.1質量%以上30質量%以下の範囲が挙げられる。
【0207】
ケイ素含有粒子として用いられるシリコーン粒子は、例えば、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム粒子、シリコーン表面処理シリカ粒子から選ばれ、一般に市販されているものが使用される。これらのシリコーン粒子は、例えば、球状で、その平均粒径が1nm以上500nm以下(特に10nm以上100nm以下)の粒子であることがよい。
シリコーン粒子の含有量は、最表面層の全固形分質量に対して、例えば、0.1質量%以上30質量%以下の範囲、0.5質量%以上10質量%以下の範囲が挙げられる。
【0208】
また、その他の粒子としては、例えば、四フッ化エチレン、三フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のフッ素系粒子や“第8回ポリマー材料フォーラム講演予稿集 p89-90”に示される如く、フッ素樹脂と水酸基を有するモノマーを共重合させた樹脂からなる粒子、ZnO−Al、SnO−Sb、In−SnO、ZnO−TIO、ZnO−TIO、MgO−Al、FeO−TIO、TIO、SnO、In、ZnO、MgO等の半導電性金属酸化物(ここで、半導電性金属酸化物は、例えば、体積抵抗率が10Ωcm以上1010Ωcm以下であるものがよい。)が挙げられる。
【0209】
また、最表面層には、シリコーンオイル等のオイルを添加してもよい。シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル;アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル;ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン等の環状ジメチルシクロシロキサン類;1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン等の環状メチルフェニルシクロシロキサン類;ヘキサフェニルシクロトリシロキサン等の環状フェニルシクロシロキサン類;(3,3,3−トリフルオロプロピル)メチルシクロトリシロキサン等のフッ素含有シクロシロキサン類;メチルヒドロシロキサン混合物、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、フェニルヒドロシクロシロキサン等のヒドロシリル基含有シクロシロキサン類;ペンタビニルペンタメチルシクロペンタシロキサン等のビニル基含有シクロシロキサン類等が挙げられる。
【0210】
また、最表面層には、金属、金属酸化物およびカーボンブラック等を添加してもよい。金属としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、銀およびステンレス等、またはこれらの金属を樹脂粒子の表面に蒸着したもの等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、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、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズおよびアンチモンをドープした酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらは単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上を組み合わせて用いる場合は、単に混合しても、固溶体や融着の形にしてもよい。導電性粒子の平均粒径は、例えば、0.3μm以下の範囲、0.1μm以下の範囲が挙げられる。
【0211】
−電荷輸送層の形成方法−
電荷輸送層の形成方法について説明する。
まず、前述した組成物を含む電荷輸送層形成用塗布液を、電荷発生層の上に、塗布する。上記電荷輸送層形成用塗布液は、例えば、上記各材料を混合し、溶媒によって溶液化することによって得られる。また、上記電荷輸送層形成用塗布液は、各種粒子を添加してスラリー状の塗布液とすることがよい。ここで、各種粒子を添加してスラリー状の塗布液を得る方法としては、例えば、攪拌翼による攪拌法、湿式分散法(例えばジェットミル、ビーズミル等)等を利用する方法が挙げられる。
また、塗布方法としては、例えば、リング塗布法、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法等が挙げられる。
【0212】
次に、形成した塗膜を加熱処理により硬化することで、硬化膜を形成し、これを電荷輸送層とする。
加熱処理の方法としては、例えば、熱風式乾燥炉等の公知の加熱処理装置によって行う方法が挙げられる。
加熱処理、つまり熱による硬化において、反応温度としては、例えば、30℃以上180℃以下の範囲が挙げられ、80℃以上170℃以下の範囲が好ましく、100℃以上160℃以下の範囲がより好ましい。
また、反応時間としては、反応温度によって選択されるが、例えば、5分以上1000分以下の範囲が挙げられ、15分以上500分以下の範囲が好ましく、30分以上120分以下の範囲がより好ましい。
なお、加熱処理、つまり熱による硬化は、重合開始剤から発生したラジカルが失活することなく、連鎖重合性官能基の重合反応(連鎖重合反応)に寄与させるため、例えば、真空または不活性ガス雰囲気下(例えば酸素濃度が1ppm以上5%以下の範囲、5ppm以上3%以下の範囲、または10ppm以上500ppm以下の範囲の雰囲気下)で行うことがよい。
【0213】
電荷輸送層の膜厚は、例えば、5μm以上50μm以下の範囲が挙げられ、10μm以上40μm以下の範囲が好ましい。
【0214】
以上、感光体として機能分離型の例を説明したが、図2に示す感光体の層構成の場合、その層構成において最表面に位置する単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)が該最表面層となり、この単層型感光層に上記最表面層の硬化膜からなる層が適用される。この場合、上記最表面層には、電荷発生材料が含まれ、その含有量は、全固形分質量に対して、例えば、10質量%以上85質量%以下の範囲が挙げられ、20質量%以上50質量%以下の範囲が好ましい。単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)の膜厚は、例えば、5μm以上50μm以下の範囲が挙げられ、10μm以上40μm以下の範囲が好ましい。
【0215】
また、本実施形態では、上記最表面層の硬化膜からなる最表面層が電荷輸送層である形態を説明したが、図3および図4に示す感光体の如く保護層を有する層構成の場合には、その層構成において最表面に位置する保護層が該最表面層となり、この保護層に上記最表面層の硬化膜からなる層が適用される。保護層の膜厚は、例えば、1μm以上15μm以下の範囲が挙げられ、3μm以上10μm以下の範囲が好ましい。
なお、保護層を有する場合の電荷輸送層、単層型感光層の構成は、周知の構成が採用される。
【0216】
[画像形成装置/プロセスカートリッジ]
図5は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置101は、図5に示すように、例えば、矢印aで示すように、時計回り方向に回転する感光体10(上記本実施形態に係る感光体)と、感光体10の上方に、感光体10に相対して設けられ、感光体10の表面を帯電する帯電装置20と、帯電装置20により帯電した感光体10の表面に露光して、静電潜像を形成する露光装置30(潜像形成装置の一例)と、トナーを含む現像剤を収容し、現像剤により、感光体10に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置40と、感光体10に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、感光体10の表面に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体50と、感光体10の表面をクリーニングするクリーニング装置70とを備える。
【0217】
帯電装置20、露光装置30、現像装置40、中間転写体50、潤滑剤供給装置60およびクリーニング装置70は、感光体10を囲む円周上に、時計周り方向に配設されている。なお、本実施形態では、クリーニング装置70内部に、潤滑剤供給装置60が配置された形態を説明するが、これに限られるわけではなく、クリーニング装置70とは別途、潤滑剤供給装置60を配置した形態であってもよい。無論、潤滑剤供給装置60を設けない形態であってもよい。
【0218】
中間転写体50は、内側から、支持ロール50A、50B、背面ロール50C、および駆動ロール50Dによって張力を付与されつつ保持されるとともに、駆動ロール50Dの回転に伴い矢印bの方向に駆動される。中間転写体50の内側における感光体10に相対する位置には、中間転写体50をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて中間転写体50の外側の面に感光体10上のトナーを吸着させる一次転写装置51が設けられている。中間転写体50の下方における外側には、記録紙P(被転写体の一例)をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて、中間転写体50に形成されたトナー像を記録紙P上に転写する二次転写装置52が背面ロール50Cに対向して設けられている。なお、これら、感光体10に形成されたトナー像を記録紙Pへ転写するための部材が転写装置の一例に相当する。
【0219】
中間転写体50の下方には、さらに、二次転写装置52に記録紙Pを供給する記録紙供給装置53と、二次転写装置52においてトナー像が形成された記録紙Pを搬送しつつ、トナー像を定着させる定着装置80とが設けられている。
【0220】
記録紙供給装置53は、1対の搬送ロール53Aと、搬送ロール53Aで搬送される記録紙Pを二次転写装置52に向かって誘導する誘導板53Bと、を備える。一方、定着装置80は、二次転写装置52によってトナー像が転写された記録紙Pを加熱・加圧することにより、トナー像の定着を行う1対の熱ロールである定着ロール81と、定着ロール81に向かって記録紙Pを搬送する搬送回転体82とを有する。
【0221】
記録紙Pは、記録紙供給装置53と二次転写装置52と定着装置80とにより、矢印cで示す方向に搬送される。
【0222】
中間転写体50には、さらに、二次転写装置52において記録紙Pにトナー像を転写した後に中間転写体50に残ったトナーを除去するクリーニングブレードを有する中間転写体クリーニング装置54が設けられている。
【0223】
以下、本実施形態に係る画像形成装置101における主な構成部材の詳細について説明する。
【0224】
−帯電装置−
帯電装置20としては、例えば、導電性の帯電ロール、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が挙げられる。また、帯電装置20としては、例えば、非接触方式のロール帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も挙げられる。帯電装置20としては、接触型帯電器がよい。
【0225】
−露光装置−
露光装置30としては、例えば、感光体10表面に、半導体レーザー光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザー光の波長としては、例えば、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザー光や青色レーザー光として400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザー光も利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
【0226】
−現像装置−
現像装置40は、例えば、現像領域で感光体10に対向して配置されており、例えば、トナーおよびキャリアからなる2成分現像剤を収容する現像容器41(現像装置本体)と、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47と、を有している。現像容器41は、現像容器本体41Aとその上端を塞ぐ現像容器カバー41Bとを有している。
【0227】
現像容器本体41Aは、例えば、その内側に、現像ロール42を収容する現像ロール室42Aを有しており、現像ロール室42Aに隣接して、第1攪拌室43Aと第1攪拌室43Aに隣接する第2攪拌室44Aとを有している。また、現像ロール室42A内には、例えば、現像容器カバー41Bが現像容器本体41Aに装着された時に現像ロール42表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材45が設けられている。
【0228】
第1攪拌室43Aと第2攪拌室44Aとの間は例えば仕切り壁41Cにより仕切られており、図示しないが、第1攪拌室43Aおよび第2攪拌室44Aは仕切り壁41Cの長手方向(現像装置長手方向)両端部に開口部が設けられて通じており、第1攪拌室43Aおよび第2攪拌室44Aによって循環攪拌室(43A+44A)を構成している。
【0229】
そして、現像ロール室42Aには、感光体10と対向するように現像ロール42が配置されている。現像ロール42は、図示しないが磁性を有する磁性ロール(固定磁石)の外側にスリーブを設けたものである。第1攪拌室43Aの現像剤は磁性ロールの磁力によって現像ロール42の表面上に吸着されて、現像領域に搬送される。また、現像ロール42はそのロール軸が現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。ここで、現像ロール42と感光体10とは、逆方向に回転し、対向部において、現像ロール42の表面上に吸着された現像剤は、感光体10の進行方向と同方向から現像領域に搬送するようにしている。
【0230】
また、現像ロール42のスリーブには、不図示のバイアス電源が接続され、現像バイアスが印加されるようになっている(本実施形態では、現像領域に交番電界が印加されるように、直流成分(AC)に交流成分(DC)を重畳したバイアスを印加)。
【0231】
第1攪拌室43Aおよび第2攪拌室44Aには現像剤を攪拌しながら搬送する第1攪拌部材43(攪拌・搬送部材)および第2攪拌部材44(攪拌・搬送部材)が配置されている。第1攪拌部材43は、現像ロール42の軸方向に伸びる第1回転軸と、回転軸の外周に螺旋状に固定された攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。また、第2攪拌部材44も、第2回転軸および攪拌搬送羽根(突起部)で構成されている。なお、攪拌部材は現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。そして、第1攪拌部材43および第2攪拌部材44は、その回転によって、第1攪拌室43Aおよび第2攪拌室44Aの中の現像剤は互いに逆方向に搬送されるように配設されている。
【0232】
そして、第2攪拌室44Aの長手方向一端側には、補給用トナーおよび補給用キャリアを含む補給用現像剤を第2攪拌室44Aへ供給するための補給搬送路46の一端が連結されており、補給搬送路46の他端には、補給用現像剤を収容している補給用現像剤収納容器47が連結されている。
【0233】
このように現像装置40は、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47から補給搬送路46を経て補給用現像剤を現像装置40(第2攪拌室44A)へ供給する。
【0234】
ここで、現像装置40に使用される現像剤について説明する。
現像剤は、例えば、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤が採用される。
【0235】
まず、トナーについて説明する。
トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、および必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含んで構成される。
【0236】
トナー粒子は、平均形状係数(形状係数=(ML/A)×(π/4)×100で表される形状係数の個数平均、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が例えば100以上150以下の範囲、105以上145以下の範囲、110以上140以下の範囲であることがよい。さらに、トナー粒子は、体積平均粒子径が例えば3μm以上12μm以下の範囲、3.5μm以上10μm以下の範囲、4μm以上9μm以下の範囲であることがよい。
【0237】
トナー粒子は、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤および離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤および離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤および離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤および離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナー粒子が使用される。
【0238】
また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法等、公知の方法が使用される。なお、トナーの製造方法としては、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法がよく、特に乳化重合凝集法がよい。
【0239】
そして、トナーは、例えば、上記トナー粒子および上記外添剤をヘンシェルミキサーまたはVブレンダー等で混合することによって製造される。また、トナー粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添してもよい。
【0240】
一方、キャリアとしては例えば、鉄粉、ガラスビーズ、フェライト粉、ニッケル粉またはそれ等の表面に樹脂を被覆したものが使用される。また、キャリアとトナーとの混合割合は、特に制限はなく、周知の範囲で設定される。
【0241】
−転写装置−
一次転写装置51、および二次転写装置52としては、例えば、ベルト、ロール、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
【0242】
中間転写体50としては、導電剤を含んだポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等のベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外に円筒状のものが用いられる。
【0243】
−クリーニング装置−
クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように配設されるクリーニングブレード72と、クリーニングブレード72の感光体10回転方向下流側に配置される潤滑剤供給装置60と、を含んで構成されている。
なお、クリーニングブレード72は、筐体71の端部で支持された形態であってもよし、別途、支持部材(ホルダー)により支持される形態であってもよいが、本実施形態では、筐体71の端部で支持された形態を示している。
【0244】
まず、クリーニングブレード72について説明する。
クリーニングブレード72を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらの中で、ウレタンゴムがよい。
ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されない。例えば、ポリオール(例えばポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどのポリエステルポリオール等)とイソシアネート(例えばジフェニルメタンジイソシアネート等)とからなるウレタンプレポリマーが挙げられる。また、ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの架橋剤を原料とするものよい。
【0245】
次に、潤滑剤供給装置60について説明する。
潤滑剤供給装置60は、例えば、クリーニング装置70の内部であって、クリーニングブレード72よりも感光体10の回転方向上流側に設けられている。
【0246】
潤滑剤供給装置60としては、例えば、感光体10と接触して配置される回転ブラシ61と、回転ブラシ61に接触して配置される固形状の潤滑剤62と、で構成されている。潤滑剤供給装置60では、固形状の潤滑剤62と接触した状態で回転ブラシ61を回転させることで、回転ブラシ61に潤滑剤62が付着すると共に、その付着した潤滑剤62が感光体10の表面に供給され、当該潤滑剤62の皮膜が形成される。
【0247】
なお、潤滑剤供給装置60は、上記形態に限られず、例えば、回転ブラシ61に代わりにゴムロールを採用した形態であってもよい。
【0248】
次に、本実施形態に係る画像形成装置101の動作について説明する。まず、感光体10が矢印aで示される方向に沿って回転すると同時に、帯電装置20により負に帯電する。
【0249】
帯電装置20によって表面が負に帯電した感光体10は、露光装置30により露光され、表面に潜像が形成される。
【0250】
感光体10における潜像の形成された部分が現像装置40に近づくと、現像装置40(現像ロール42)により、潜像にトナーが付着し、トナー像が形成される。
【0251】
トナー像が形成された感光体10が矢印aに方向にさらに回転すると、トナー像は中間転写体50の外側の面に転写する。
【0252】
トナー像が中間転写体50に転写されたら、記録紙供給装置53により、二次転写装置52に記録紙Pが供給され、中間転写体50に転写されたトナー像が二次転写装置52により、記録紙P上に転写される。これにより、記録紙Pにトナー像が形成される。
【0253】
画像が形成された記録紙Pは、定着装置80でトナー像が定着される。
【0254】
ここで、トナー像が中間転写体50に転写された後、感光体10は、転写後、潤滑剤供給装置60により潤滑剤62が感光体10の表面へ供給されて、当該感光体10の表面に潤滑剤62の皮膜が形成される。その後、クリーニング装置70のクリーニングブレード72により、表面に残ったトナーや放電生成物が除去される。そして、クリーニング装置70において、転写残のトナーや放電生成物が除去された感光体10は、帯電装置20により、再び帯電せられ、露光装置30において露光されて潜像が形成される。
【0255】
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、例えば、図6に示すように、筐体11内に、感光体10、帯電装置20、現像装置40、潤滑剤供給装置60、およびクリーニング装置70を一体に収容させたプロセスカートリッジ101Aを備えた形態であってもよい。このプロセスカートリッジ101Aは、複数の部材を一体的に収容し、画像形成装置101に脱着させるものである。なお、図6に示す画像形成装置101では、現像装置40には、補給用現像剤収納容器47を設けない形態が示されている。
プロセスカートリッジ101Aの構成は、これに限られず、例えば、少なくとも、感光体10を備えていればよく、その他、例えば、帯電装置20、露光装置30、現像装置40、一次転写装置51、潤滑剤供給装置60およびクリーング装置70から選択される少なくとも一つを備えていてもよい。
【0256】
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、上記構成に限られず、例えば、感光体10の周囲であって、一次転写装置51よりも感光体10の回転方向下流側でクリーニング装置70よりも感光体の回転方向上流側に、残留したトナーの極性を揃え、クリーニングブラシで除去しやすくするための第1除電装置を設けた形態であってもよいし、クリーニング装置70よりも感光体の回転方向下流側で帯電装置20よりも感光体の回転方向上流側に、感光体10の表面を除電する第2除電装置を設けた形態であってもよい。
【0257】
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、上記構成に限れず、周知の構成、例えば、感光体10に形成したトナー像を直接、記録紙Pに転写する方式を採用してもよいし、タンデム方式の画像形成装置を採用してもよい。
【実施例】
【0258】
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0259】
尚、以下に示す実施例および比較例では各材料として以下の材料を用いた。
[連鎖重合性モノマー]
・(a−1):(i−8)で表される化合物
・(a−2):(ii−21)で表される化合物
・(a−3):(ii−10)で表される化合物
・(a−4):(iv−17)で表される化合物
[チオール化合物]
・(b−1):カレンズMT−BD1(昭和電工(株)製/1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン/SH基2つ,C=O結合2つ含)
・(b−2):ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)(丸善石油化学(株)製/SH基4つ,C=O結合4つ含)
・(b−3):(29)で表される化合物(SH基4つ,C=O結合4つ含)
[重合開始剤]
・(c−1):V−59(和光純薬工業(株)製)
・(c−2):VE−73(和光純薬工業(株)製)
・(c−3):OTazo−15(大塚化学(株)製)
・(c−4):パーヘキシルZ(日油(株)製)
[連鎖重合性反応基を持たず且つ電荷輸送性骨格を持つ化合物]
・(d−1):N,N’−ジフェニル-N,N’−ビス(3-メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン
[連鎖重合性反応基を持ち且つ電荷輸送性骨格を持たない化合物]
・(e−1):t−ブチルアクリレート(和光純薬(株)製)
・(e−2):エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(新中村化学工業(株)製)
・(e−3):トリメチロールプロパントリアクリレート(日本化薬(株)製)
[バインダー樹脂]
・(f−1):PCZ−400(ビスフェノール(Z)ポリカーボネート、三菱ガス化学(株)製)
【0260】
[実施例1]
(電子写真感光体の作製)
−下引層の作製−
酸化亜鉛:(平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m/g)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM503:信越化学社製)1.3質量部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間焼き付けを行い、シランカップリング剤表面処理酸化亜鉛を得た。
表面処理を施した酸化亜鉛110質量部を500質量部のテトラヒドロフランと攪拌混合し、アリザリン0.6質量部を50質量部のテトラヒドロフランに溶解させた溶液を添加し、50℃にて5時間攪拌した。その後、減圧ろ過にてアリザリンを付与させた酸化亜鉛をろ別し、さらに60℃で減圧乾燥を行いアリザリン付与酸化亜鉛を得た。
このアリザリン付与酸化亜鉛60質量部と硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):13.5質量部とブチラール樹脂(エスレックBM−1、積水化学社製)15質量部とをメチルエチルケトン85質量部に溶解した溶液38質量部とメチルエチルケトン:25質量部とを混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散を行い分散液を得た。
得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート:0.005質量部、シリコーン樹脂粒子(トスパール145、GE東芝シリコーン社製):40質量部を添加し、下引層形成用塗布液を得た。
導電性基体として直径30mm、長さ340mm、肉厚1mmの円筒状アルミニウム基体を準備し、得られた下引層形成用塗布液を浸漬塗布法にて、円筒状アルミニウム基体上に塗布し、170℃、40分の乾燥硬化を行い厚さ18μmの下引層を得た。
【0261】
−電荷発生層の作製−
電荷発生物質としてのCukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン15質量部、結着樹脂としての塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製)10質量部、及びn−酢酸ブチル200質量部からなる混合物を、直径1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて4時間分散した。得られた分散液にn−酢酸ブチル175質量部、及びメチルエチルケトン180質量部を添加し、攪拌して電荷発生層形成用塗布液を得た。
得られた電荷発生層形成用塗布液を先に円筒状アルミニウム基体に形成した下引層上に浸漬塗布し、常温(25℃)で乾燥して、膜厚が0.2μmの電荷発生層を形成した。
【0262】
−電荷輸送層の作製−
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)40質量部、N,N−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン10質量部、及びビスフェノールZポリカーボネート樹脂(PC(Z):粘度平均分子量:6万)55質量部をクロルベンゼン800質量部に加えて溶解し、電荷輸送層形成用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布し、130℃、45分の乾燥を行って膜厚が25μmの電荷輸送層を形成した。
【0263】
−最表面層形成用塗布液の作製−
電荷輸送性構造を有する連鎖重合性モノマー(a−1)(前述の(i−8)で表される化合物)100質量部とSH基を有するチオール化合物(b−1)(カレンズMT−BD1/昭和電工(株)製)30質量部とを、シクロペンチルメチルエーテル(安定剤含有、関東化学(株)製)とトルエン(関東化学(株)製)の質量比50:50の混合溶媒315質量部に溶解させた。その後、得られた溶液に、重合開始剤(c−1)(V−59/和光純薬工業(株)製)6質量部を加えて溶解させ、最表面層形成用の塗布液を作製した。
【0264】
−最表面層の作製−
得られた最表面層形成用塗布液を、先に円筒状アルミニウム基体上に形成した電荷輸送層上にリング塗布法によって、突き上げ速度150mm/minで塗布した。その後、酸素濃度計を有する窒素乾燥機にて、酸素濃度200ppm以下の状態で、温度160±5℃、時間60分の硬化反応を実施し、最表面層を形成した。このとき膜厚は10μmであった。
【0265】
以上のようにして、電子写真感光体を作製した。
【0266】
[実施例2乃至19、比較例1乃至19]
実施例1に記載の方法により円筒状アルミニウム基体に下引層、電荷発生層、電荷輸送層を形成した。その後、表1乃至表2に従って最表面層形成用塗布液の組成を変更した以外は、実施例1に記載の方法により最表面層を形成し、電子写真感光体を作製した。
【0267】
[評価1/硫黄元素含有量の測定]
各例で得られた電子写真感光体の最表面層から試料を採取し、グロー放電発光分析法により最表面層の硫黄元素の含有量を以下の条件で測定した。
(測定条件)
測定装置:GD−Profiler2(HORIBA製作所製のマーカス型高周波グロー放電発光分析装置)を用い、出力30W、ガス圧力600Paとし、パージ用ガスとして窒素ガス、スパッタ用ガスとしてアルゴンガスを用いる測定条件にて、硫黄元素の含有量を求めた。結果を表3乃至表4に示す。
【0268】
[評価2/A値の算出]
各例で得られた電子写真感光体の最表面層から試料を採取し、フーリエ変換赤外分光全反射法(FT−IR−ATR法)により最表面層の赤外分光スペクトルを以下の条件で測定した。
(測定条件)
装置:FT/IR−420(日本分光(株)製)、付属装置:ATR装置IRE:Ge入射角:45度、積算回数:320、得られたスペクトルよりSH結合に基づくピークのピーク面積(S1)およびC=O結合に基づくピークのピーク面積(S2)を求め、A値を算出した。結果を表3乃至表4に示す。
【0269】
[評価3]
各例で得られた電子写真感光体を、富士ゼロックス社製DocuCentre Color 450に装着し、28℃、85%RHの環境下において、A4紙に、画像濃度100%のベタ塗り画像部分および画像濃度20%のハーフトーン画像部分を有する印刷画像を連続して5000枚印刷した。
100枚目の初期、5000枚目の経時での印刷画像について、下記画像評価テストを行った。また、電子写真感光体の耐傷付性の評価も行った。結果を表3乃至表4に示す。
なお、画像形成テストには、富士ゼロックス製P紙(A4サイズ、横送り)を用いた。
【0270】
−初期画像濃度ムラ評価−
初期画像濃度ムラ評価は、100枚目の印刷画像のベタ塗り画像部分を用いて目視にて観察し、以下の基準で判断した。
A:画像濃度ムラの発生なし。
B:部分的に画像濃度ムラの発生あり。
C:画質上問題となる画像濃度ムラ発生。
【0271】
−初期解像度評価−
初期解像度評価は、100枚目の印刷画像のハーフトーン画像部分を用い、光学顕微鏡(倍率100倍)を用いて5箇所を観察し、以下の基準で判断した。
A:網点が観察された。
B:網点の一部が現像されていない。
C:網点が現像されていない。
【0272】
−経時後画像濃度ムラ評価−
経時後画像濃度ムラ評価は、5000枚目の印刷画像のベタ塗り画像部分を用いて目視にて観察し、以下の基準で判断した。
A:画像濃度ムラの発生なし。
B:部分的に画像濃度ムラの発生あり。
C:画質上問題となる画像濃度ムラ発生。
【0273】
−経時後解像度評価−
経時後解像度評価は、5000枚目の印刷画像のハーフトーン画像部分を用い、光学顕微鏡(倍率100倍)を用いて5箇所を観察し、以下の基準で判断した。
A:網点が観察された。
B:網点の一部が現像されていない。
C:網点が現像されていない。
【0274】
−耐傷付性評価−
5000枚印刷後の電子写真感光体表面を目視にて観察し、以下の基準で判断した。
A:傷の発生がない。
B:ごく一部に傷が発生した。
C:一部に傷が発生した。
D:全体的に傷発生した。
【0275】
−繰返しによる残留電位差(ΔRp)−
繰返し適性を確認するために、高温高湿(30℃、85%RH)環境下にて、A4サイズ、カラーで1ドットラインの像を含むエリアカバレッジ5%の画像をもとに50,000枚の印刷試験を行った。該印刷試験の初期(10枚プリント後)と50,000枚プリント後との電子写真感光体について、除電した後の残留電位(VRp)を表面電位計(トレック社製、トレック334)を用いて、測定対象の領域(電子写真感光体の表面から1mm離れた位置)に表面電位プローブを設けて測定し、初期の残留電位と50,000枚プリント後の残留電位との差(ΔRp)を算出した。
A:25V未満
B:25V以上50V未満
C:50V以上
【0276】
【表1】

【0277】
【表2】

【0278】
【表3】

【0279】
【表4】

【符号の説明】
【0280】
1 下引層、2 電荷発生層、3 電荷輸送層、4 導電性基材、5 保護層、6 単層型感光層、7A、7B、7C、7D 電子写真感光体、10 電子写真感光体、20 帯電装置、30 露光装置、40 現像装置、41 現像容器、41A 現像容器本体、41B 現像容器カバー、41C 仕切り壁、42 現像ロール、42A 現像ロール室、43 攪拌部材、43A 攪拌室、44 攪拌部材、44A 攪拌室、45 層厚規制部材、46 補給搬送路、47 補給用現像剤収納容器、50 中間転写体、50A 支持ロール、50B 支持ロール、50C 背面ロール、50D 駆動ロール、51 一次転写装置、52 二次転写装置、53 記録紙供給装置、53A 搬送ロール、53B 誘導板、54 中間転写体クリーニング装置、70 クリーニング装置、71 筐体、72 クリーニングブレード、80 定着装置、81 定着ロール、82 搬送回転体、101 画像形成装置、101A プロセスカートリッジ、

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、
該基材上に、電荷輸送性構造および連鎖重合性官能基を有し且つ該連鎖重合性官能基に対しモル比で等量のC=O結合を有する連鎖重合性モノマーとチオール基および該チオール基に対しモル比で等量のC=O結合を有するチオール化合物との重合体を含み、グロー放電発光分析法により測定される硫黄元素の含有量が5質量%以上10質量%以下であり、且つフーリエ変換赤外分光全反射法により内部反射エレメントがGe、入射角が45度の条件で求められる下記式(1)で表されるA値が0.05以下である最表面層と、
を有する電子写真感光体。
式(1) A=S1/S2
(式(1)中、S1はSH結合に基づくピーク(2500cm−1以上2600cm−1以下)のピーク面積を、S2はC=O結合に基づくピーク(1640cm−1以上1750cm−1以下)のピーク面積を表す。)
【請求項2】
前記連鎖重合性モノマーが1分子内に2個以上の連鎖重合性官能基を有する請求項1に記載の電子写真感光体。
【請求項3】
前記チオール化合物が1分子内に2個以上のチオール基を有する請求項1または請求項2に記載の電子写真感光体。
【請求項4】
前記重合体は加熱によって重合されたものである請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電子写真感光体。
【請求項5】
請求項1に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電する帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
【請求項6】
請求項1に記載の電子写真感光体を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−73023(P2013−73023A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−212031(P2011−212031)
【出願日】平成23年9月28日(2011.9.28)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】