JP2001265019A - 電子写真用感光体 - Google Patents
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Abstract
膜削れが少なくかつフィルミングが発生しにくい、長期
にわたる繰り返し特性の安定な感光体を提供する。 【解決手段】 導電性基体上に電荷発生物質、電荷輸送
物質および結着樹脂を含有する感光層を有する感光体に
おいて、前記結着樹脂の分子量分布の幅を表し、z平均
分子量Mzと重量平均分子量Mwとの比で表される分散
度d1(d1=Mz/Mw)の値が、ポリスチレン標準換
算値において1.6以上である。
Description
(以下、単に「感光体」とも称する)に関し、詳しくは
導電性基体上に電荷発生物質、電荷輸送物質および結着
樹脂(バインダー樹脂)を含有する感光層を設けた電子
写真方式のプリンター、複写機などに用いられる電子写
真用感光体に関する。
導電機能を有する感光体層を積層した構造をとる。電荷
の発生や輸送を担う機能成分として有機化合物を含有す
るいわゆる有機電子写真用感光体、とりわけ電荷発生
層、正孔輸送層などの機能層を積層してなる積層型有機
電子写真用感光体は、材料の選択性が高く機能設計が容
易であり、塗工法による生産性が高く、安全性に優れて
いるなどの利点から、複写機をはじめとして各種プリン
ターへの応用が近年活発に研究されている。特に、トリ
フェニルアミン骨格を有するジスチリル系化合物を正孔
輸送物質として、ポリカーボネートを正孔輸送層バイン
ダーとして用いた系では、その高い正孔移動度から、応
答性に優れた感光体が期待できる。
件下で長時間使用すると、像露光時に発生する転写やト
ナー剥離時に加えられるブレードによる機械的ストレス
によって、摩耗してしまうという問題があった。
性を有する電荷発生物質や電荷輸送物質の発明と、優れ
た機械的強度や相溶性を発揮する樹脂の発明とによっ
て、高感度化、高耐刷化の発展が著しい。しかし、無機
のSe,Te系感光体やアモルファスSi感光体に比較
すると、未だ耐刷性の点では劣っていた。
(Mv)の大きいポリカーボネートを用いることで耐刷
性を向上させるなどの試みが種々なされている。その中
でも、例えばビスフェノールA型のポリカーボネートの
使用が特開昭62−160458号公報に、またビスフ
ェノールZ型のポリカーボネート樹脂の使用が特開平5
−165230号公報に、夫々報告されているが、膜削
れ量や、トナーが感光体表面に付着することによるフィ
ルミングの発生の抑制等に関して、未だ要求性能を満足
し得る技術は確立されていないというのが現状であっ
た。
は、上述の現状に鑑みて、有機電子写真用感光体の利点
を保ちながら、膜削れが少なくかつフィルミングが発生
しにくい、長期にわたる繰り返し特性の安定な感光体を
提供することにある。
に、本発明の電子写真用感光体は、導電性基体上に電荷
発生物質、電荷輸送物質および結着樹脂を含有する感光
層を有する感光体において、前記結着樹脂の分子量分布
の幅を表し、z平均分子量Mzと重量平均分子量Mwと
の比で表される分散度d1(d1=Mz/Mw)の値が、
ポリスチレン標準換算値において1.6以上であること
を特徴とするものである。
導電性基体上に電荷発生物質、電荷輸送物質および結着
樹脂を含有する感光層を有する感光体において、前記結
着樹脂の分子量分布の幅を表し、重量平均分子量Mwと
数平均分子量Mnとの比で表される多分散度d2(d2=
Mw/Mn)の値が、ポリスチレン標準換算値において
2以上であることを特徴とするものである。
ポリカーボネート樹脂を使用することが好ましい。
検討した結果、感光層の耐摩耗性を向上させ、かつ、フ
ィルミングの発生を抑えるためには、結着樹脂として使
用する高分子樹脂の分子量に幅をもたせて、ポリマー主
鎖が互いに絡み合って形成する重なりを大きくすればよ
いと考えるに至った。
であり、分子量の平均値はその計算法によって異なる値
が得られる。即ち、z平均からとったz平均分子量M
z、分子の重さの総量で平均をとった重量平均分子量M
w、および単純に算術的平均をとった数平均分子量Mn
である。分子量分布に幅のある分子からなる集合体で
は、これらのうちの2つの平均分子量、z平均分子量と
重量平均分子量との差、または重量平均分子量と数平均
分子量との差が大きくなる。このうち、z平均分子量M
zおよび重量平均分子量Mwの2つの平均分子量の比M
z/Mwは、分散度(d1)と呼ばれ、分子量分布の幅
を表す一つの指標となる。また一方、重量平均分子量M
wおよび数平均分子量Mnの2つの平均分子量の比Mw
/Mnは、多分散度(polydispersity)
(d2)と呼ばれ、分子量分布の幅を表すもう一つの指
標となる。従って、分散度d1または多分散度d2を指標
として用いることにより、結着樹脂として使用する高分
子樹脂の分子量分布の幅を考慮することが可能となる。
量Mwおよび数平均分子量Mnは、SEC(サイズ排除
クロマトグラフィー)クロマトグラムから、以下の実際
の計算式により求めることができる。 式中、wは試料の重量、Mは分子量、Nは分子数、Hは
クロマトグラムの高さであり、iはi番目の保持容量を
示している。
の耐刷性(膜削れ、耐フィルミング)および塗工性を鑑
みながら検討した結果、感光層中の結着樹脂における分
子量分布の幅を表すz平均分子量Mzと重量平均分子量
Mwとの比、分散度d1(d1=Mz/Mw)の値が、ポ
リスチレン標準換算値において1.6以上である感光
体、もしくは重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnと
の比、多分散度d2(d2=Mw/Mn)の値が、ポリス
チレン標準換算値において2以上である感光体によっ
て、優れた耐刷性および感度特性が得られるという新た
な事実を見出し、本発明を完成するに至った。とりわ
け、樹脂に各種ポリカーボネートを使用する時にこの効
果が顕著であることも検討の過程において見出された。
ることにより、上記の点に加え、塗工性の点でも利点が
生まれる。すなわち、数平均分子量の大きい樹脂を単独
で使用した場合、粘度が高すぎることや、溶剤を多量に
使用するために乾燥時に気化熱により感光体ドラムが露
点以下に下がり結露することなどの不都合を生じる原因
となり、耐久性と塗工性とがトレード・オフの関係にあ
ったが、分子量にある値以上の幅を持たせることによっ
てこれも解決が可能となった。
って繰り返し使用した場合でも優れた電子写真特性を維
持するものであり、特に画像信頼性や繰り返し安定性に
優れている。さらにこの感光体は、電子写真用複写機以
外にも、レーザープリンター、電子写真方式製版システ
ム等の電子写真応用分野においても利用できる。
装置による長期の使用を経ても電位特性あるいは感度特
性の経時変化はないことが確認されており、像露光時に
発生する光疲労、帯電、転写ローラーやトナー剥離時に
接触するブレードなどにより加えられる機械的ストレス
や熱などの疲労による膜削れやフィルミングの発生を抑
制することができる。
具体的構成について、図面を参照しながら説明する。図
1に示す所謂負帯電積層型感光体は、支持体1と、電荷
発生層2および電荷輸送層3からなる感光層6より構成
されてなる。図2に示す所謂正帯電積層型感光体は、支
持体1と、電荷輸送層3および電荷発生層2からなる感
光層6と、保護層4とにより構成されてなる。図3に示
す所謂正帯電単層型感光体は、支持体1と、単層型の感
光層5と、保護層4とにより構成されてなる。尚、保護
層4は設けても設けなくてもよく、また、支持体と機能
層との間には、必要に応じて中間層(図示せず)を形成
することもできる。以下、本発明を、負帯電型の積層型
感光体に適用した場合について詳述する。
アルミニウム蒸着のフィルム等の導電性基体単独か、ま
たは該導電性基体の表面をアルマイト化したもの、ある
いは樹脂皮膜などにより表面修飾を施したものを用いる
ことができる。
皮膜の材料としては、カゼイン、ポリビニルアルコー
ル、ナイロン、ポリアミド、メラミン、セルロースなど
の絶縁性高分子、あるいはポリチオフェン、ポリピロー
ル、ポリアニリンなどの導電性高分子、あるいはこれら
高分子に金属酸化物粉末、低分子化合物等を含有せしめ
たもの等が挙げられる。
より構成される。電荷発生物質としては、具体例として
下記の化学式(I−1)〜(I−18)に示すような、
各種フタロシアニン化合物、アゾ化合物およびこれらの
誘導体等を用いることができる。
カーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタ
ン、エポキシ、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセ
タール、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹
脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル
樹脂、ホルマール樹脂、セルロース樹脂、またはこれら
の共重合体、およびこれらのハロゲン化物、シアノエチ
ル化合物等を、単独で、または混合して用いることがで
きる。
とにより構成される。電荷輸送物質としては、具体例と
して下記の化学式(II−1)〜(II−12)に示すよう
な、各種ヒドラゾン系化合物およびアミン系化合物を、
単独で、または適宜組み合わせて用いることができる。
して下記の化学式(III−1)〜(III−8)に示す各種
ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、ポ
リフェニレンエーテルアクリル樹脂などを用いることが
でき、好適にはポリカーボネートを用いるが、これらに
限定されるものではない。
用いる結着樹脂は、その分子量分布の幅を表す分散度d
1の値が、ポリスチレン標準換算値において1.6以上
となるように調整するか、もしくは、多分散度d2の値
が、ポリスチレン標準換算値において2以上になるよう
に調整して使用する。尚、特に好ましい結果を得ること
ができるのは、分散度d1の値が1.6〜2.5の範囲
にあるように調整した樹脂、もしくは多分散度d2の値
が、2.0〜3.0の範囲にあるように調整した樹脂を
使用して感光体を作製した場合である。
樹脂は、エステル交換反応による溶融重縮合や、ジカル
ボン酸クロリドとアルカリ塩との界面縮合といった既知
の手法で合成して、種々の分散度をもつ分子量分布を有
するポリカーボネート樹脂として得ることができる。
しては、例えば、具体例として下記の化学式(IV−1)
〜(IV−45)に示すような化合物を用いることができ
る。尚、単層型の場合の感光層5は、電荷発生物質、電
荷輸送物質および結着樹脂を含有し、この結着樹脂の分
子量分布の幅を表す分散度d1または多分散度d2の値が
前述の条件を満たしていればよく、上述の積層型の場合
と同様の材料を用いて形成することができる。
本実施例は本発明の請求範囲を限定するものではない。
尚、本実施例においては、導電性基体として、アルミニ
ウム製の肉厚1mm、長さ310mm、外径60mmの
円筒基体を洗浄、乾燥したものを用いた。
製CM8000)10重量部をメタノール45重量部と
塩化メチレン45重量部とを混合した溶剤に溶解して調
製した樹脂皮膜塗布液を、上述のアルミニウム円筒基体
表面上にディッピング塗布し、その後、90℃で30分
間乾燥して、樹脂皮膜厚0.1μmの中間層を形成し
た。
学(株)製 エスレックKS−1)1重量部と、電荷発
生物質としての前記式(I−17)のビスアゾ化合物1
重量部とを、メチルエチルケトン150重量部と混合
し、ボールミルで48時間分散処理を行った。これによ
り得られた塗布液を前述の中間層上にディッピング塗布
し、その後、90℃で30分間乾燥して、樹脂皮膜厚
0.2μmの電荷発生層を形成した。
7)のジアミン化合物100重量部と結着樹脂としての
前記式(III−2)のビスフェノールZ型ポリカーボネ
ート(Mw=58847,Mz=97215,Mn=2
8224,Mz/Mw=1.652,Mw/Mn=2.
085)100重量部とを混合したものと、前記式(IV
−9)のヒンダードフェノール系化合物5重量部とを、
ジクロロメタン700重量部に溶解し、電荷輸送塗布液
を調整した。これを前述と同様の方法で電荷発生層上に
塗布後、90℃で30分間乾燥して、膜厚20μmの電
荷輸送層を作製した。
スフェノールZ型ポリカーボネート(Mw=9070
3,Mz=166894,Mn=42031,Mz/M
w=1.840,Mw/Mn=2.157)100重量
部に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製
した。
スフェノールZ型ポリカーボネート(Mw=12577
5,Mz=408768,Mn=53361,Mz/M
w=3.250,Mw/Mn=2.375)100重量
部に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製
した。
スフェノールA型ポリカーボネート(Mw=5565
9,Mz=90724,Mn=24354,Mz/Mw
=1.630,Mw/Mn=2.285)100重量部
に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製し
た。
スフェノールA型ポリカーボネート(Mw=11852
7,Mz=256374,Mn=47354,Mz/M
w=2.163,Mw/Mn=2.503)100重量
部に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製
した。
ソフォロン型ポリカーボネート(Mw=64030,M
z=114166,Mn=31950,Mz/Mw=
1.783,Mw/Mn=2.004)100重量部に
代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製し
た。
スフェノールC型ポリカーボネート(Mw=8894
5,Mz=167306,Mn=33794,Mz/M
w=1.881,Mw/Mn=2.632)100重量
部に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製
した。
リカーボネート(Mw=118908,Mz=1931
07,Mn=37987,Mz/Mw=1.624,M
w/Mn=3.130)100重量部に代えた以外は、
実施例1と同様にして感光体を作製した。
重合ポリカーボネート(Mw=107046,Mz=2
76285,Mn=35072,Mz/Mw=2.58
1,Mw/Mn=3.052)100重量部に代えた以
外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
重合ポリカーボネート(Mw=68212,Mz=12
1758,Mn=31404,Mz/Mw=1.78
5,Mw/Mn=2.017)100重量部に代えた以
外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
重合ポリカーボネート(Mw=156578,Mz=3
67958,Mn=41423,Mz/Mw=2.35
0,Mw/Mn=3.800)100重量部に代えた以
外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
金属フタロシアニン化合物に代えた以外は、実施例1と
同様にして感光体を作製した。
ビスアゾ化合物に代えた以外は、実施例1と同様にして
感光体を作製した。
ブタジエン化合物に代えた以外は、実施例1と同様にし
て感光体を作製した。
のスチリル化合物に代えた以外は、実施例1と同様にし
て感光体を作製した。
−30)の化合物に代えた以外は、実施例1と同様にし
て感光体を作製した。
−37)の化合物に代えた以外は、実施例1と同様にし
て感光体を作製した。
スフェノールZ型ポリカーボネート(Mw=4068
6,Mz=62290,Mn=22548,Mz/Mw
=1.531,Mw/Mn=1.804)100重量部
に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製し
た。
スフェノールZ型ポリカーボネート(Mw=6084
5,Mz=93580,Mn=38028,Mz/Mw
=1.538,Mw/Mn=1.600)100重量部
に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製し
た。
スフェノールZ型ポリカーボネート(Mw=9356
2,Mz=135010,Mn=53259,Mz/M
w=1.443,Mw/Mn=1.757)100重量
部に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製
した。
スフェノールA型ポリカーボネート(Mw=5283
1,Mz=80673,Mn=32542,Mz/Mw
=1.527,Mw/Mn=1.623)100重量部
に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製し
た。
スフェノールA型ポリカーボネート(Mw=8615
8,Mz=132597,Mn=47223,Mz/M
w=1.539,Mw/Mn=1.825)100重量
部に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製
した。
ソフォロン型ポリカーボネート(Mw=55705,M
z=82332,Mn=31232,Mz/Mw=1.
478,Mw/Mn=1.783)100重量部に代え
た以外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
スフェノールC型ポリカーボネート(Mw=5478
9,Mz=83772,Mn=33129,Mz/Mw
=1.529,Mw/Mn=1.654)100重量部
に代えた以外は、実施例1と同様にして感光体を作製し
た。
リカーボネート(Mw=60612,Mz=8903
9,Mn=34524,Mz/Mw=1.469,Mw
/Mn=1.756)100重量部に代えた以外は、実
施例1と同様にして感光体を作製した。
重合ポリカーボネート(Mw=80106,Mz=12
6728,Mn=45283,Mz/Mw=1.58
2,Mw/Mn=1.769)100重量部に代えた以
外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
重合ポリカーボネート(Mw=78943,Mz=11
9362,Mn=42580,Mz/Mw=1.51
2,Mw/Mn=1.854)100重量部に代えた以
外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
重合ポリカーボネート(Mw=85191,Mz=13
2983,Mn=45242,Mz/Mw=1.56
1,Mw/Mn=1.883)100重量部に代えた以
外は、実施例1と同様にして感光体を作製した。
液中のポリカーボネートの分散度及び多分散度と、感光
体の電子写真特性(膜削れ量、耐フィルミング性、ドラ
ムの曇り発生具合)とについて、比較を行った。
ては、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法を用い
た。測定は、CT層0.02gをTHF(テトラヒドロ
フラン)5mlに溶解させた溶液を100μl注入して
行った。流速は毎分1mlとし、カラム温度を40℃に
設定した。GPCとカラムには、夫々Waters社製
のものを使用し、標準試料のポリスチレンには、TOS
OH社製のTSK standardを使用した。測定
結果を以下の表1〜表5に示す。
見は、結着樹脂における分子量分布の幅を表す指標とし
てのz平均分子量Mzと重量平均分子量Mwとの比、即
ち、分散度Mz/Mwの値がポリスチレン標準換算値に
おいて1.6以上になるように調整した樹脂か、また
は、同じく結着樹脂における分子量分布の幅を表す他の
指標としての重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnと
の比、即ち、多分散度Mw/Mnの値がポリスチレン標
準換算値において2以上になるように調整した樹脂を使
用した感光体において、優れた耐刷性が得られるという
ことである。
ボネート、あるいは多分散度Mw/Mnが2以上のポリ
カーボネートを使用した実施例の電子写真用感光体は、
膜削れや、フィルミング発生、ドラムの塗布乾燥時の曇
り等が少なく、バランスのとれた特性を有する電子写真
用感光体と言える。
z/Mwが1.6より小さい場合、あるいは、多分散度
Mw/Mnが2より小さい場合には、分子量の小さいポ
リカーボネートでは削れ易くなるという問題を生じ、ま
た分子量の大きいものは、削れにくい反面、塗布するの
に溶剤が多く必要となり、塗布加工面において、乾燥時
にドラム表面に水滴による曇りが生じるなどの不具合が
発生する。また、膜削れやフィルミングも発生しやすく
バランスが悪い。
分布に一定値以上の幅を持たせたポリカーボネート樹
脂、すなわち分散度Mz/Mwの値がポリスチレン標準
換算値において1.6以上のポリカーボネート、もしく
は多分散度Mw/Mnが2以上のポリカーボネートを使
用することにより、そのポリカーボネート樹脂の種類
や、電荷発生物質、電荷輸送物質、酸化防止剤の種類を
問わず、耐摩耗性に優れた、フィルミング発生の少ない
長寿命の感光体となっていることがわかる。
時においても耐摩耗性や耐フィルミング性を保持でき、
かつ塗工性に優れた電子写真用感光体が提供された。
を示す模式的断面図である。
体を示す模式的断面図である。
感光体を示す模式的断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 導電性基体上に電荷発生物質、電荷輸送
物質および結着樹脂を含有する感光層を有する感光体に
おいて、前記結着樹脂の分子量分布の幅を表し、z平均
分子量Mzと重量平均分子量Mwとの比で表される分散
度d1(d1=Mz/Mw)の値が、ポリスチレン標準換
算値において1.6以上であることを特徴とする電子写
真用感光体。 - 【請求項2】 導電性基体上に電荷発生物質、電荷輸送
物質および結着樹脂を含有する感光層を有する感光体に
おいて、前記結着樹脂の分子量分布の幅を表し、重量平
均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比で表される多分
散度d2(d2=Mw/Mn)の値が、ポリスチレン標準
換算値において2以上であることを特徴とする電子写真
用感光体。 - 【請求項3】 前記結着樹脂として、ポリカーボネート
樹脂を使用する請求項1又は2記載の電子写真用感光
体。
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