JP7707594B2 - ポリアリレート樹脂、及び電子写真感光体 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態は、ポリアリレート樹脂に関する。第1実施形態のポリアリレート樹脂は、式(1)、(2)、及び(4)で表される繰り返し単位を有する。第1実施形態のポリアリレート樹脂は、式(3)で表される繰り返し単位を更に有し、且つ式(1)及び(3)で表される繰り返し単位の総数に対する、式(3)で表される繰り返し単位の含有率が、0%より大きく50%未満である。或いは、第1実施形態のポリアリレート樹脂は、式(3)で表される繰り返し単位を有さない。
本発明の第2実施形態は、感光体に関する。第2実施形態の感光体は、導電性基体と、感光層とを備える。感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。感光体は、例えば、単層型電子写真感光体(以下、単層型感光体と記載することがある)、又は積層型電子写真感光体(以下、積層型感光体と記載することがある)である。
以下、図1~図3を参照して、感光体の一例である積層型感光体1について説明する。図1~図3は、各々、積層型感光体1の部分断面図を示す。
次に、図4~図6を参照して、感光体の一例である単層型感光体10について説明する。図4~図6は、各々、単層型感光体10の部分断面図を示す。
バインダー樹脂は、第1実施形態で述べたポリアリレート樹脂(PA)を含む。溶剤への溶解性に優れるポリアリレート樹脂(PA)を使用することで、感光体の感光層を良好に形成できる。また、感光層がポリアリレート樹脂(PA)を含有することで、感光体の繰り返し感度特性及び耐摩耗性が向上する。
正孔輸送剤としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体、ジアミン誘導体(例えば、N,N,N’,N’-テトラフェニルベンジジン誘導体、N,N,N’,N’-テトラフェニルフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’-テトラフェニルナフチレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’-テトラフェニルフェナントリレンジアミン誘導体、及びジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体)、オキサジアゾール系化合物(例えば、2,5-ジ(4-メチルアミノフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール)、スチリル系化合物(例えば、9-(4-ジエチルアミノスチリル)アントラセン)、カルバゾール系化合物(例えば、ポリビニルカルバゾール)、有機ポリシラン化合物、ピラゾリン系化合物(例えば、1-フェニル-3-(p-ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン)、ヒドラゾン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、及びトリアゾール系化合物が挙げられる。感光層は、1種の正孔輸送剤のみを含有してもよく、2種以上の正孔輸送剤を含有してもよい。
電荷発生剤としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、無機光導電材料(例えば、セレン、セレン-テルル、セレン-ヒ素、硫化カドミウム、及びアモルファスシリコン)の粉末、ピリリウム顔料、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、及びキナクリドン系顔料が挙げられる。感光層は、1種の電荷発生剤のみを含有してもよく、2種以上の電荷発生剤を含有してもよい。
電荷発生層が含有するベース樹脂の例は、電荷輸送層が含有するその他のバインダー樹脂の例と同じである。
添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、1重項消光剤、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、ドナー、界面活性剤、可塑剤、増感剤、電子アクセプター化合物、及びレベリング剤が挙げられる。レベリング剤としては、シリコーンオイルが好ましく、ジメチルポリシロキサン構造を有するシリコーンオイルがより好ましい。
感光層を良好に形成し、感光体の繰り返し感度特性及び耐摩耗性を向上させるためには、正孔輸送剤及びバインダー樹脂の組み合わせが、表3に示す組み合わせNo.a-1~a-36、表4に示す組み合わせNo.b-1~b-72、及び表5に示す組み合わせNo.c-1~c-60の各々であることが好ましい。同じ理由から、正孔輸送剤及びバインダー樹脂の組み合わせが、表3に示す組み合わせNo.a-1~a-36、表4に示す組み合わせNo.b-1~b-72、及び表5に示す組み合わせNo.c-1~c-60の各々であり、電荷発生剤が、Y型チタニルフタロシアニンであることが好ましい。同じ理由から、正孔輸送剤及びバインダー樹脂の組み合わせが、表3に示す組み合わせNo.a-1~a-36、表4に示す組み合わせNo.b-1~b-72、及び表5に示す組み合わせNo.c-1~c-60の各々であり、電荷輸送層に含有される添加剤が、メタターフェニルであることがより好ましい。同じ理由から、正孔輸送剤及びバインダー樹脂の組み合わせが、表3に示す組み合わせNo.a-1~a-36、表4に示す組み合わせNo.b-1~b-72、及び表5に示す組み合わせNo.c-1~c-60の各々であり、電荷輸送層に含有される添加剤が、シリコーンオイル(より具体的には、ジメチルポリシロキサン構造を有するシリコーンオイル)であることがより好ましい。表3~表5中、「No.」は「組み合わせNo.」を示し、「HTM」は「正孔輸送剤」を示し、「樹脂」はバインダー樹脂である「ポリアリレート樹脂」を示す。表5におけるポリアリレート樹脂A~Jについては、実施例で詳述する。
導電性基体は、特に限定されず、少なくとも表面部が導電性を有する材料で構成されていればよい。導電性基体の一例としては、導電性を有する材料で構成される導電性基体が挙げられる。導電性基体の別の例としては、導電性を有する材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、及び真鍮が挙げられる。これらの導電性を有する材料のなかでも、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。
中間層(下引き層)は、例えば、無機粒子及び中間層に用いられる樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層が存在することにより、リーク発生を抑制し得る程度の絶縁状態を維持しつつ、感光体を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、抵抗の上昇を抑制できる。
感光体の製造方法として、積層型感光体の製造方法の一例、及び単層型感光体の製造方法の一例を説明する。
実施例に係るポリアリレート樹脂A~J、及び比較例に係るポリアリレート樹脂K~Oを、以下に示す方法により合成した。ポリアリレート樹脂A~Oの組成を、下記表6に示す。
モノマー:ポリアリレート樹脂の合成に使用したモノマー
形成単位:該当するモノマーから形成される繰り返し単位
樹脂:ポリアリレート樹脂
ビスフェノール添加率:ポリアリレート樹脂の合成において添加されたビスフェノールモノマーの総量(単位:モル)に対する該当するビスフェノールモノマーの量(単位:モル)の百分率(単位:%)
ジカルボン酸添加率:ポリアリレート樹脂の合成において添加されたジカルボン酸モノマーの総量(単位:モル)に対する該当するジカルボン酸モノマーの量(単位:モル)の百分率(単位:%)
分子量:粘度平均分子量
単位:繰り返し単位
TPC/IPC:モル比が1/1である化合物(TPC)及び(IPC)の混合物
TPC/IPC欄の17.5/17.5:化合物(TPC)の添加率が17.5%であり且つ化合物(IPC)の添加率が17.5%であること
DMP:2,6-ジメチルフェノール
PFH:1H,1H-パーフルオロ-1-ヘプタノール
反応容器として、温度計、三方コック、及び滴下ロートを備えた三口フラスコを用いた。反応容器に、モノマーである化合物(BisCZ)(41.0ミリモル)と、末端停止剤である2,6-ジメチルフェノール(0.413ミリモル)と、水酸化ナトリウム(98ミリモル)と、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド(0.384ミリモル)とを入れた。反応容器内の空気をアルゴンガスで置換した。反応容器の内容物に水(300mL)を加えた。反応容器の内容物を50℃で1時間攪拌した。反応容器の内容物を10℃まで冷却して、アルカリ性水溶液S-Aを得た。
表6に示すモノマーを、表6に示す添加率で使用したこと以外は、ポリアリレート樹脂Aの合成と同じ方法で、ポリアリレート樹脂B~Oの各々を合成した。なお、ビスフェノールモノマーの総量が41.0ミリモルとなり、且つ表6に示すビスフェノール添加率となるように、各ビスフェノールモノマーの添加量を設定した。例えば、ポリアリレート樹脂Hの合成において、化合物(BisCZ)の添加量は32.8ミリモル(=41.0×80/100)であり、化合物(DHPE)の添加量は8.2ミリモル(=41.0×20/100)であった。また、ジカルボン酸モノマーの総量が32.0ミリモルとなり、且つ表6に示すジカルボン酸添加率となるように、各ジカルボン酸モノマーの添加量を設定した。例えば、ポリアリレート樹脂Hの合成において、化合物(DPC)の添加量は11.2ミリモル(=32.0×35/100)であり、化合物(14NACC)の添加量は20.8ミリモル(=32.0×65/100)であった。
比較例に係るポリアリレート樹脂Pを準備した。ポリアリレート樹脂Pは、下記式(P)で表される。式(P)中のビスフェノール由来の繰り返し単位の右下に付された数字は、ポリアリレート樹脂Pに含まれるビスフェノール由来の繰り返し単位の総数に対する、該当するビスフェノール由来の繰り返し単位の含有率(単位:%)を示す。また、式(P)中のジカルボン酸由来の繰り返し単位の右下に付された数字は、ポリアリレート樹脂Pに含まれるジカルボン酸由来の繰り返し単位の総数に対する、該当するジカルボン酸由来の繰り返し単位の含有率(単位:%)を示す。ポリアリレート樹脂Pは、末端基として、2,6-ジメチルフェノール由来の末端基を有していた。ポリアリレート樹脂Pの粘度平均分子量は、54400であった。
ポリアリレート樹脂の粘度平均分子量を、JIS(日本産業規格)K7252-1:2016に従って測定した。測定された粘度平均分子量を、表6に示す。
(積層型感光体(A-1)の製造)
まず、中間層を形成した。表面処理された酸化チタン(テイカ株式会社製「試作品SMT-A」、数平均一次粒径10nm)を準備した。SMT-Aは、アルミナとシリカとを用いて酸化チタンを表面処理し、表面処理された酸化チタンを湿式分散しながらメチルハイドロジェンポリシロキサンを用いて更に表面処理したものであった。次いで、SMT-Aの2質量部と、ポリアミド樹脂(東レ株式会社製「アミラン(登録商標)CM8000」、ポリアミド6、ポリアミド12、ポリアミド66及びポリアミド610の四元共重合ポリアミド樹脂)1質量部と、メタノール10質量部と、ブタノール1質量部と、トルエン1質量部とを、ビーズミルを用いて5時間混合して、中間層用塗布液を得た。中間層用塗布液を、目開き5μmのフィルターを用いてろ過した。その後、ディップコート法により、導電性基体の表面に中間層用塗布液を塗布した。導電性基体としては、アルミニウム製のドラム状支持体を用いた。続いて、塗布した中間層用塗布液を130℃で30分間乾燥させて、導電性基体上に中間層(膜厚:1μm)を形成した。
表8に示す正孔輸送剤及びポリアリレート樹脂を使用したこと以外は、積層型感光体(A-1)の製造と同じ方法で、積層型感光体(A-2)~(A-15)及び(B-1)~(B-6)の各々を製造した。
温度22℃の環境下において、3gのポリアリレート樹脂と、ポリアリレート樹脂の濃度が15質量%となるような量のテトラヒドロフランとを、60分間攪拌し、評価液を得た。評価液を肉眼で確認し、下記基準に従って、溶剤であるテトラヒドロフランへのポリアリレート樹脂の溶解性を評価した。評価A又はBであるポリアリレート樹脂を、溶剤への溶解性が良好であると判定し、評価Cであるポリアリレート樹脂を、溶剤への溶解性が不良であると判定した。各ポリアリレート樹脂の評価結果を、表7に示す。
(溶剤への溶解性の評価基準)
A:テトラヒドロフランにポリアリレート樹脂が完全に溶解し、評価液の白濁及びゲル化は確認されなかった。
B:評価液の白濁が確認されたが、評価液のゲル化は確認されなかった。
C:評価液のゲル化が確認された。
温度25℃及び相対湿度50%RHの環境下で、感光体の帯電特性を評価した。詳しくは、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、帯電器に流れる帯電電流が-10μAであり、且つ感光体の回転速度が31rpmである条件で、感光体の表面を帯電させた。帯電後の感光体の表面電位を測定した。測定した表面電位を、感光体の帯電電位(V0、単位:-V)とした。各感光体の帯電電位を、表8に示す。帯電電位が-700V以上-650V以下であれば、実使用に十分な感光体の帯電特性を有していると判断される。
温度25℃及び相対湿度50%RHの環境下で、感光体の感度特性を評価した。詳しくは、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、感光体を回転させながら、感光体に対して帯電及び露光を繰り返した。帯電条件は、感光体の表面電位が-600Vになるような条件であった。また、露光条件は、バンドパスフィルターを用いて、ハロゲンランプの光から単色光(波長:780nm、露光量:0.8μJ/cm2)を取り出し、感光体の表面に照射する条件であった。感光体の10回転目において露光(単色光の照射)から80ミリ秒が経過した時点での感光体の表面電位を測定し、10回転目の露光後電位(VL、単位:-V)とした。また、感光体の1860回転目において露光(単色光の照射)から80ミリ秒が経過した時点での感光体の表面電位を測定し、1860回転目の露光後電位(VL、単位:-V)とした。各感光体の10回転目及び1860回転目の露光後電位を、表8に示す。10回転目の露光後電位から、下記基準に従って、感光体の初期の感度特性を評価した。また、1860回転目の露光後電位から、下記基準に従って、感光体の繰り返し感度特性を評価した。
(初期の感度特性の評価基準)
良好:10回転目の露光後電位の絶対値が、90V以下である。
不良:10回転目の露光後電位の絶対値が、90V超である。
(繰り返し感度特性の評価基準)
良好:1860回転目の露光後電位の絶対値が、120V以下である。
不良:1860回転目の露光後電位の絶対値が、120V超である。
上記<積層型感光体の製造>で調製した電荷輸送層用塗布液を、アルミパイプ(直径:78mm)に巻きつけたポリプロピレンシート(厚さ:0.3mm)に塗布した。オーブンを用いて塗布した電荷輸送層用塗布液を70分間乾燥させた。オーブンによる加熱条件は、開始温度60℃、最終到達温度130℃、且つ昇温速度1℃/分であった。乾燥させることにより、電荷輸送層(膜厚30μm)が形成されたポリプロピレンシートを作製した。続けて、ポリプロピレンシートから、電荷輸送層を剥離した。剥離した電荷輸送層をカード状部材(テーバー社製「S-36」)に貼り付けた。電荷輸送層を貼り付けたカード状部材の質量MAを測定した。次いで、ロータリーアブレージョンテスタ(株式会社東洋精機製作所)の回転台に、カード状部材を取り付けた。そして、カード状部材上の感光層に荷重500gfの摩耗輪(テーバー社製「CS-10」)を乗せた状態で、回転速度60rpmで1000回、回転台を回転させた。このようにして、回転台上の電荷輸送層を摩耗させた。摩耗後、電荷輸送層を貼り付けたカード状部材の質量MBを再び測定した。そして、摩耗前後の電荷輸送層の質量変化である摩耗減量(=MA-MB、単位:mg)を求めた。測定された摩耗減量を、表8に示す。摩耗減量から、下記基準に従って、感光体の耐摩耗性を評価した。
(耐摩耗性の評価基準)
良好:摩耗減量が、12.0mg以下である。
不良:摩耗減量が、12.0mg超である。
2 :導電性基体
3 :感光層
3a :電荷発生層
3b :電荷輸送層
3c :単層型感光層
10 :単層型感光体(単層型電子写真感光体)
Claims (11)
- 式(1)、(2)、及び(4)で表される繰り返し単位を有し、
式(3)で表される繰り返し単位を更に有し、且つ前記式(1)及び(3)で表される繰り返し単位の総数に対する、前記式(3)で表される繰り返し単位の含有率が、0%より大きく50%未満であり、
前記式(2)及び(4)で表される繰り返し単位の総数に対する、前記式(4)で表される繰り返し単位の含有率が、35%以上65%以下である、ポリアリレート樹脂。
(前記式(1)中、R1及びR2は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、Xは、式(X1)又は(X2)で表される二価の基を表し、
前記式(3)中、R5及びR6は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、Wは、単結合又は酸素原子を表す。)
(前記式(X1)中、tは、1以上3以下の整数を表し、*は、結合手を表し、
前記式(X2)中、R3及びR4は、各々独立に、水素原子、又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、*は、結合手を表す。) - 前記式(1)中、Xは、前記式(X1)で表される二価の基を表し、前記式(X1)中、tは2を表す、請求項1に記載のポリアリレート樹脂。
- 前記式(3)で表される繰り返し単位を有し、前記式(3)で表される繰り返し単位は、式(3-1)で表される繰り返し単位を含み、
前記式(1)で表される繰り返し単位は、式(1-1)で表される繰り返し単位を含む、請求項1又は2に記載のポリアリレート樹脂。
- 前記式(3)で表される繰り返し単位を有し、前記式(3)で表される繰り返し単位は、式(3-2)で表される繰り返し単位を含み、
前記式(1)で表される繰り返し単位は、式(1-1)で表される繰り返し単位を含む、請求項1又は2に記載のポリアリレート樹脂。
- 前記式(3)で表される繰り返し単位を有し、前記式(3)で表される繰り返し単位の前記含有率は、0%より大きく30%以下である、請求項1~4の何れか一項に記載のポリアリレート樹脂。
- 前記式(1)で表される繰り返し単位は、式(1-1)、(1-2)、又は(1-3)で表される繰り返し単位を含む、請求項1に記載のポリアリレート樹脂。
- 式(1)、(2)、及び(4)で表される繰り返し単位を有し、
前記式(3)で表される繰り返し単位を有さず、
前記式(1)で表される繰り返し単位は、前記式(1-1)で表される繰り返し単位を含み、
前記式(1)で表される繰り返し単位は、式(1-4)で表される繰り返し単位を更に含み、
前記式(2)及び(4)で表される繰り返し単位の総数に対する、前記式(4)で表される繰り返し単位の含有率が、35%以上65%以下である、ポリアリレート樹脂。
(前記式(1)中、R 1 及びR 2 は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、Xは、式(X1)又は(X2)で表される二価の基を表し、
前記式(3)中、R 5 及びR 6 は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、Wは、単結合又は酸素原子を表す。)
(前記式(X1)中、tは、1以上3以下の整数を表し、*は、結合手を表し、
前記式(X2)中、R 3 及びR 4 は、各々独立に、水素原子、又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、*は、結合手を表す。)
- 導電性基体と、感光層とを備え、
前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
前記バインダー樹脂は、請求項1~7の何れか一項に記載のポリアリレート樹脂を含む、電子写真感光体。 - 前記正孔輸送剤は、式(20)、(21)、又は(22)で表される化合物を含む、請求項8に記載の電子写真感光体。
(前記式(20)中、R21及びR22は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、R23~R29は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、炭素原子数1以上8以下のアルキル基で置換されてもよいフェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、R25~R29のうちの隣接する2つが結合して環を形成してもよく、a1及びa2は、各々独立に、0以上5以下の整数を表し、
前記式(21)中、R31~R36は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、又はフェニル基を表し、R37及びR38は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、又はフェニル基を表し、b1、b2、b3、及びb4は、各々独立に、0以上5以下の整数を表し、b5及びb6は、各々独立に、0以上4以下の整数を表し、d及びeは、各々独立に、0又は1を表し、
前記式(22)中、R41~R46は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、f1、f2、f4、及びf5は、各々独立に、0以上5以下の整数を表し、f3及びf6は、各々独立に、0以上4以下の整数を表す。) - 前記正孔輸送剤は、式(HTM-1)、(HTM-2)、(HTM-3)、(HTM-4)、(HTM-5)、又は(HTM-6)で表される化合物を含む、請求項8又は9に記載の電子写真感光体。
- 前記感光層は、前記電荷発生剤を含有する電荷発生層と、前記正孔輸送剤及び前記バインダー樹脂を含有する電荷輸送層とを含み、
前記電荷輸送層が一層であり且つ最表面層として備えられる、請求項8~10の何れか一項に記載の電子写真感光体。
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