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JP7337722B2 - 電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents

電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 Download PDF

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JP7337722B2 JP2020014150A JP2020014150A JP7337722B2 JP 7337722 B2 JP7337722 B2 JP 7337722B2 JP 2020014150 A JP2020014150 A JP 2020014150A JP 2020014150 A JP2020014150 A JP 2020014150A JP 7337722 B2 JP7337722 B2 JP 7337722B2
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Description

本発明は電子写真感光体、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび該電子写真感光体を有する電子写真画像形成装置に関する。
プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置（以下、「電子写真装置」とも称す。）に搭載される電子写真感光体として、有機光導電性物質（電荷発生物質）を含有する電子写真感光体が用いられている。近年、より長寿命な電子写真装置が求められており、画質および耐摩耗性（機械的耐久性）の向上や電位変動を抑制できる電子写真感光体の提供が望まれている。
電子写真装置に搭載される電子写真感光体は、画質や耐摩耗性の向上のために、これまで幅広い検討がなされてきた。その一例として、電子写真感光体の表面層に自己修復性の樹脂を含有させることで、耐摩耗性を向上させる検討がある。
特許文献１および２には、感光層または電子写真感光体の表面層がポリロタキサンを含有する電子写真感光体に関する技術が記載されている。
特開２０１２－１８１２４４号公報 特開２０１１－２４８２８８号公報
本発明者らの検討によると、特許文献１および２に記載の電子写真感光体では、感度が不十分な場合があることがわかった。また、低温低湿環境下での繰り返し使用において、耐摩耗性が不十分である場合があることがわかった。
したがって、本発明の目的は、高感度かつ、低温低湿環境下での繰り返し使用においても耐摩耗性に優れた電子写真感光体を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。
すなわち、本発明に係る電子写真感光体は、支持体および感光層を有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の表面層がポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含むことを特徴とする。
また、本発明の別の態様によれば、上記電子写真感光体と、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも１つの手段とを一体に支持し、電子写真画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジが提供される。
さらに、本発明の別の態様によれば、上記電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段とを有する電子写真画像形成装置が提供される。
本発明によれば、高感度かつ、低温低湿環境下での繰り返し使用においても耐摩耗性に優れた電子写真感光体を提供することができる。
また、本発明によれば、長期にわたって高品位な画像の形成に資するプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置を提供することができる。
電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジを有する電子写真画像形成装置の概略構成の一例を示す図である。 ポリロタキサンの構造を示す模式図である。
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る電子写真感光体（以下、「感光体」とも称す。）は、支持体および感光層を有する電子写真感光体であって、該電子写真感光体の表面層が、ポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含む。
特許文献１および２には、感光体の耐摩耗性を向上させるための技術として、感光体の表面層にポリロタキサンを含有させる方法が記載されている。しかしながら、本発明者らが検討したところ、特許文献１および２に記載の感光体では、感度が不十分な場合があることがわかった。また、繰り返し使用による耐久試験を実施したところ、特許文献１および２に記載の感光体では低温低湿環境下での繰り返し使用において耐摩耗性が不十分である場合があることがわかった。
上記従来技術で発生していた技術課題を解決するために、本発明者らは、感光体の表面層に含有するポリロタキサンの架橋方法、含有比率および材料種の検討を重ねた。検討の結果、上記本発明に係る電子写真感光体を用いることで、高感度かつ、低温低湿環境下での繰り返し使用においても耐摩耗性に優れた電子写真感光体が得られることを見出した。
本発明者らは、本発明に係る電子写真感光体が上記技術課題を解決できるメカニズムとして以下のように考えている。
特許文献１および２に記載の感光体で感度が不十分となる原因として、表面層に含まれるポリロタキサンを架橋した際に、前記表面層に含まれる電荷輸送物質同士が凝集したことが推測される。電荷輸送物質同士の凝集は電荷輸送の際のトラップとなり、感度の低下を招く場合がある。また、特許文献１および２に記載の感光体の表面層が電荷輸送物質を含まない場合は、表面層に電荷輸送機能がないため、表面層を薄膜化しても感度の低下は免れない。
一方、本発明に係る電子写真感光体では、表面層に含まれるポリロタキサンと電荷輸送物質とが結合している。本発明者らは、電荷輸送物質がポリロタキサンを含む重合体に組み込まれることで、表面層中の電荷輸送物質の均一性が向上し、感度向上に寄与すると考えている。
本発明に係る電子写真感光体において、以下で説明するように、ポリロタキサンを用いたことによる効果も、感度向上に大きく寄与していると考えている。ポリロタキサンが有する環状分子は、ポリロタキサンの鎖状分子上において結合によって拘束されているわけではなく、トポロジカルに拘束されているのみである。従って、環状分子は鎖状分子上を移動可能であり、鎖状分子上に存在する多数の環状分子の配置状態には自由度がある。環状分子の配置状態を決める要素として、周囲との化学的相互作用のみならず、鎖状分子上における環状分子の配置エントロピーも大きな影響を及ぼす。そのため、配置エントロピーを最小化するために、環状分子が鎖状分子上で均一に配置される方向に力が働く。この効果により、環状分子と結合している電荷輸送物質も鎖状分子上に均一に配置され、結果として電荷輸送物質が表面層内に均一に存在するようになると考えられる。電荷輸送物質が表面層内に均一に存在することで、電荷輸送物質が有する電荷輸送能を効果的に発揮させることが可能となる。
以上のように、本発明に係る電子写真感光体では、ポリロタキサンを含む重合体中に電荷輸送物質を組み込むことで、電荷輸送物質同士の凝集を防ぐことができる。さらに、ポリロタキサンの環状分子の可動性に由来する効果で、表面層中に電荷輸送物質を均一に配置することができる。これらにより、本発明に係る電子写真感光体では電荷輸送能が向上し、高い感度を得ることができると考えている。
また、重合体中に電荷輸送物質を組み込む別の効果として、重合体の重合密度の上昇が挙げられる。特許文献１および２に記載の電子写真感光体において耐摩耗性が不十分となる原因として、電荷輸送物質が重合体に取り込まれていないために重合密度が低いことが考えられる。本発明に係る電子写真感光体では電荷輸送物質がポリロタキサンと結合していることで、電荷輸送物質の含有量を増やしても重合密度が低下せず、高感度と耐摩耗性が両立した電子写真感光体を得ることができると考えている。
以上のメカニズムにより、本発明の効果を得ることが可能となる。
次に、本発明を実施するための電子写真感光体の具体的な形態について述べる。
［電子写真感光体］
本発明に係る電子写真感光体は、支持体および感光層を有する。
本発明に係る電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、乾燥させる方法が挙げられる。このとき、塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布、ロール塗布、ダイ塗布、ブレード塗布、カーテン塗布、ワイヤーバー塗布、リング塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性および生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
以下、支持体および各層について説明する。
＜支持体＞
本発明において、電子写真感光体は支持体を有する。本発明において、支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円筒状支持体であることが好ましい。また、支持体の表面に、陽極酸化などの電気化学的な処理や、ブラスト処理、切削処理などを施してもよい。
支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレスや、これらの合金などが挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製支持体であることが好ましい。
また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合または被覆するなどの処理によって、導電性を付与してもよい。
＜導電層＞
本発明において、支持体の上に、導電層を設けてもよい。導電層を設けることで、支持体表面の傷や凹凸を隠蔽することや、支持体表面における光の反射を制御することができる。
導電層は、導電性粒子と、樹脂と、を含有することが好ましい。
導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどが挙げられる。
金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ビスマスなどが挙げられる。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などが挙げられる。
これらの中でも、導電性粒子として、金属酸化物を用いることが好ましく、特に、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛を用いることがより好ましい。
導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の表面をシランカップリング剤などで処理したり、金属酸化物にリンやアルミニウムなどの元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
また、導電性粒子は、芯材粒子と、その粒子を被覆する被覆層とを有する積層構成としてもよい。芯材粒子としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。被覆層としては、酸化スズなどの金属酸化物が挙げられる。
また、導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その体積平均粒子径が、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。
また、導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子、酸化チタンなどの隠蔽剤などをさらに含有してもよい。
導電層の平均膜厚は、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上４０μｍ以下であることが特に好ましい。
導電層は、上述の各材料および溶剤を含有する導電層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。導電層用塗布液中で導電性粒子を分散させるための分散方法としては、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。
＜下引き層＞
本発明において、支持体または導電層の上に、下引き層を設けてもよい。下引き層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。
下引き層は、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層を形成してもよい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。
重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素－炭素二重結合基などが挙げられる。
また、下引き層は、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子などをさらに含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。
電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上述の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。
金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。
また、下引き層は、添加剤をさらに含有してもよい。
下引き層の平均膜厚は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以上３０μｍ以下であることが特に好ましい。
下引き層は、上述の各材料および溶剤を含有する下引き層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥および／または硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
＜感光層＞
電子写真感光体の感光層は、主に、（１）積層型感光層と、（２）単層型感光層とに分類される。（１）積層型感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、を有する。（２）単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する感光層を有する。
（１）積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
（１－１）電荷発生層
電荷発生層は、電荷発生物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層の全質量に対して、４０質量％以上８５質量％以下であることが好ましく、６０質量％以上８０質量％以下であることがより好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルブチラール樹脂がより好ましい。
また、電荷発生層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤をさらに含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、などが挙げられる。
電荷発生層の平均膜厚は、０．１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましく、０．１５μｍ以上０．４μｍ以下であることがより好ましい。
電荷発生層は、上述の各材料および溶剤を含有する電荷発生層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
（１－２）電荷輸送層
電荷輸送層は、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
電荷輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物が好ましい。
電子写真感光体が、後述の保護層を有しない場合は、電荷輸送層は本発明における表面層である。すなわち、電荷輸送層は、ポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含む。
電荷輸送層が表面層である場合に、表面層としての電荷輸送層が含有する好ましい電荷輸送物質については後述する。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有量は、電荷輸送層の全質量に対して、２０質量％以上であることが好ましい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。
電荷輸送物質と樹脂との含有量比（質量比）は、４：１０～２０：１０が好ましく、５：１０～１２：１０がより好ましい。
電荷輸送層は、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーとして、電荷輸送能を有する材料を用いてもよい。
また、電荷輸送層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
電荷輸送層の平均膜厚は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが特に好ましい。
電荷輸送層は、上述の各材料および溶剤を含有する電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤または芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
（２）単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂および溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、上記「（１）積層型感光層」における材料の例示と同様である。
電子写真感光体が、後述の保護層を有しない場合は、単層型感光層は本発明における表面層である。すなわち、単層型感光層は、ポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含む。
単層型感光層が表面層である場合に、表面層としての単層型感光層が含有する好ましい電荷輸送物質については後述する。
＜保護層＞
本発明において、感光層の上に、保護層を設けることが好ましい。保護層を設けることで、耐久性を向上することができる。
保護層は、電荷輸送物質を含有する。電荷輸送物質としては、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物が好ましい。
また、保護層は、導電性粒子および／または樹脂を含有することが好ましい。
電子写真感光体が保護層を有する場合、保護層は本発明における表面層である。すなわち、保護層は、ポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含む。
表面層としての保護層が含有する特に好ましい電荷輸送物質については後述する。
導電性粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
保護層は、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーとして、電荷輸送能を有する材料を用いてもよい。
保護層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤、などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
保護層の平均膜厚は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。
保護層は、上述の各材料および溶剤を含有する保護層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥および／または硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上述したように、本発明における表面層とは、感光体が保護層を有しない積層型感光層の場合は電荷輸送層が、単層型感光層の場合は単層型感光層が該当する。感光体が感光層上に保護層を有する場合は、保護層が表面層に該当する。
本発明に係る電子写真感光体が有する表面層について、以下にさらに詳述する。
［表面層］
表面層は、ポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含む。
表面層における電荷輸送物質の含有割合は、表面層の全質量に対して２０質量％以上であることが好ましい。また、表面層におけるポリロタキサンの含有割合は、表面層の全質量に対して１質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。表面層における電荷輸送物質およびポリロタキサンの含有割合を上記値の範囲内とすることで、電荷輸送物質とポリロタキサンを架橋したことによる感度および耐摩耗性を向上させる効果を高く得ることができる。
表面層が含有する電荷輸送物質として好適に用いることのできる化合物の例として式（ＣＴＭ－１）～式（ＣＴＭ－１６）で示される化合物が挙げられる。これらの中でも、式（ＣＴＭ－１）～式（ＣＴＭ－１４）で示される化合物を用いることがより好ましい。電荷輸送物質がトリアリールアミン骨格を有することで、より高感度な電子写真感光体を得ることができる。
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以下に、本発明で用いられるポリロタキサンについて詳細に説明する。
＜ポリロタキサン＞
ポリロタキサンとは、環状分子の環の内部を鎖状分子が貫通し、環状分子が鎖状分子を包接しており、環状分子が遊離しないように鎖状分子の両末端にブロック基を配置した分子をいう。ここで、包接とは、環状分子の環の内部を鎖状分子が貫通している状態をいう。
図２は、ポリロタキサンの構造を示す模式図である。図２において、鎖状分子１４は、環状分子１３の環の内部を貫通しており、環状分子１３は鎖状分子１４の上を移動可能である。また、鎖状分子１４の両端部にはブロック基１５が存在し、環状分子１３が鎖状分子１４から抜け出ることがない。
＜ポリロタキサンが有する鎖状分子＞
ポリロタキサンの一部を構成する鎖状分子は、環状分子に包接され、共有結合を介さずに環状分子と一体化することができる分子または物質であって、鎖状のものであれば、特に限定されない。なお、本発明において、「鎖状分子」とは、高分子を含めた分子、およびその他上記の要件を満たす全ての物質をいう。
また、本発明において、「鎖状分子」の「鎖状」は、実質的に「鎖状」であることを意味する。すなわち、回転子である環状分子が回転可能、もしくは鎖状分子を包接した状態で環状分子が摺動または移動可能であれば、鎖状分子は分岐鎖を有していてもよい。また、環状分子が鎖状分子を包接した状態で摺動または移動可能であれば、屈曲していても螺旋状であっても構わない。また、「鎖状」の長さは、鎖状分子を包接した状態で環状分子が摺動または移動可能であれば、その長さに特に制限はない。
鎖状分子の例としては、親水性ポリマー、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリビニルアルコールやポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリル酸、セルロース系樹脂（カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等）、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、ポリアミン、ポリエチレンイミン、カゼイン、ゼラチン、でんぷん等および／またはこれらの共重合体など；疎水性ポリマー、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、およびその他、オレフィン系単量体との共重合樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル－スチレン共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートや（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル－メチルアクリレート共重合樹脂などのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等；およびこれらの誘導体または変性体を挙げることができる。さらに、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。
中でも、ポリロタキサンが有する鎖状分子は、ポリエチレングリコールであることが好ましい。
鎖状分子は、その重量平均分子量が好ましくは１，０００以上１，０００，０００以下、より好ましくは３，０００以上５００，０００以下、さらに好ましくは５，０００以上３００，０００以下である。
鎖状分子の両末端は、後述するブロック基との反応を容易にするため、反応性官能基を有することが好ましい。反応性官能基は、用いるブロック基に依存するが、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基などを挙げることができる。
＜ポリロタキサンが有する環状分子＞
ポリロタキサンが有する環状分子としては、上記鎖状分子を包接可能であれば、どのような環状分子であっても用いることができる。
なお、本発明において、「環状分子」とは、環状構造を有する分子を含めた種々の環状物質をいう。「環状分子」とは、実質的に環状である分子または物質をいう。「実質的に環状である」とは、完全に閉環してはいないものをも含む意味であり、分子の一端と他端とが結合しておらず重なった螺旋構造等を有するものも含む。
環状分子としては特に制限はなく、例えば、種々のシクロデキストリン類（例えば、α－シクロデキストリン、β－シクロデキストリン、γ－シクロデキストリン、ジメチルシクロデキストリンおよびグルコシルシクロデキストリン、これらの誘導体または変性体など）、クラウンエーテル類、ベンゾクラウン類、ジベンゾクラウン類、およびジシクロヘキサノクラウン類、並びにこれらの誘導体または変性体を挙げることができる。
中でも、ポリロタキサンが有する環状分子は、置換または無置換のα－シクロデキストリンであることが好ましい。α－シクロデキストリンが有してもよい置換基に特に制限はなく、例えば、ヒドロキシアルキル基、カルボキシル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ポリカプロラクトン基、チオール基を挙げることができる。
上述のシクロデキストリン類およびクラウンエーテル類などは、その種類により環状分子の環の大きさが異なる。したがって、用いる鎖状分子の太さ、鎖状分子の親水性／疎水性またはイオン性などにより、用いる環状分子を選択することができる。
環状分子がシクロデキストリン類である場合、直鎖状分子が貫くことのできる環状分子の最大の個数に対する、直鎖状分子が貫いている環状分子の個数の割合（以下、包接率ともいう）は、０．０３以上０．６以下であることが好ましい。０．０３未満であると、ポリロタキサンの環状分子の可動性を活かしきれない場合があり、０．６を超えるとポリロタキサンの環状分子の可動性が低下し、耐久性向上および感度向上の効果が十分に得られない場合がある。
ポリロタキサンの鎖状分子と環状分子の組み合わせとしては、鎖状分子にポリエチレングリコール、環状分子にα－シクロデキストリンを用いることが好ましい。上記各物質は、環状分子が鎖状分子を包接する能力に優れ、機械的強度が高く、かつ本発明の効果を発現するのに適した材料である。
環状分子は、その環の外側に反応性官能基を有する。環状分子同士を結合する際、この反応性官能基を用いて容易に反応を行うことができる。反応性官能基としては、用いる架橋剤などにも依存するが、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、アルデヒド基を挙げることができる。また、以下に述べるブロック化反応の際にブロック基と反応しない基を用いることが好ましい。
＜鎖状分子が有するブロック基＞
ポリロタキサンは、環状分子からなる回転子と鎖状分子からなる軸の２種の分子からなり、かつ、該回転子が該軸から脱離できないように該軸の両末端にブロック基が配置されている。ここで、ブロック基は低分子量の官能基や高分子量の官能基を含めた様々な官能基を意味する。
これらのブロック基として、嵩高い基を用い、物理的に環状分子が鎖状分子から抜け出ないようにする方法が挙げられる。また、ブロック基としてイオン性を有する基を用い、ブロック基の持つイオン性と環状分子の持つイオン性とが反発しあうことによって、電気的に環状分子が鎖状分子から抜け出ないようにする方法も挙げられる。
具体的には、ブロック基として、２，４－ジニトロフェニル基、３，５－ジニトロフェニル基などのジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類およびピレン類、並びにこれらの誘導体または変性体を挙げることができる。
＜ポリロタキサンと電荷輸送物質との結合を含む重合物の調製方法＞
まず、環状分子および鎖状分子を混合して環状分子の環の内部を鎖状分子が貫通した擬ポリロタキサンを調製する。擬ポリロタキサンとは、鎖状分子の両末端をブロック基で封止していないポリロタキサン構造の分子のことである。
鎖状分子を貫通させる環状分子の量は、環状分子と鎖状分子の混合時間、鎖状分子の分子量等により制御することができる。なお、鎖状分子に環状分子を密に包接させすぎないことが望ましい。密に包接させないことにより、鎖状分子に対する環状分子の運動性の自由度が保持され、優れた柔軟性と復元性とを兼ね備えた表面層を得ることができる。
次いで、上記で得られた擬ポリロタキサンから環状分子が脱離しないように鎖状分子の両末端をブロック基でブロックしてポリロタキサンを調製する。
その後、得られたポリロタキサンと、電荷輸送物質とを含有する組成物を調製し、得られた組成物を重合させることで、ポリロタキサンと電荷輸送物質との結合を含む重合物を得る。このとき、組成物を調製する前に、ポリロタキサンが有する反応性官能基に、重合性官能基を適宜導入する操作を行ってもよい。重合する手段としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。
［プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置］
本発明に係るプロセスカートリッジは、これまで述べてきた電子写真感光体と、帯電手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも１つの手段とを一体に支持し、電子写真画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
また、本発明に係る電子写真画像形成装置は、これまで述べてきた電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段とを有することを特徴とする。
図１に、電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジを有する電子写真画像形成装置の概略構成の一例を示す。
１は円筒状の電子写真感光体であり、軸２を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。電子写真感光体１の表面は、帯電手段３により、正または負の所定電位に帯電される。なお、図においては、ローラ型帯電部材によるローラ帯電方式を示しているが、コロナ帯電方式、近接帯電方式、注入帯電方式などの帯電方式を採用してもよい。帯電された電子写真感光体１の表面には、露光手段（不図示）から露光光４が照射され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。電子写真感光体１の表面に形成された静電潜像は、現像手段５内に収容されたトナーで現像され、電子写真感光体１の表面にはトナー像が形成される。電子写真感光体１の表面に形成されたトナー像は、転写手段６により、転写材７に転写される。トナー像が転写された転写材７は、定着手段８へ搬送され、トナー像の定着処理を受け、電子写真画像形成装置の外へプリントアウトされる。電子写真画像形成装置は、転写後の電子写真感光体１の表面に残ったトナーなどの付着物を除去するための、クリーニング手段９を有していてもよい。また、クリーニング手段９を別途設けず、上記付着物を現像手段５などで除去する、所謂、クリーナーレスシステムを用いてもよい。電子写真画像形成装置は、電子写真感光体１の表面を、前露光手段（不図示）からの前露光光１０により除電処理する除電機構を有していてもよい。また、本発明に係るプロセスカートリッジ１１を電子写真画像形成装置本体に着脱するために、レールなどの案内手段１２を設けてもよい。
本発明の電子写真感光体は、レーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター、複写機、ファクシミリ、および、これらの複合機などに用いることができる。
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
＜合成例１：アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－１の合成＞
（鎖状分子両末端の活性化）
ポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧとも表記する；重量平均分子量２００００）１００ｇを塩化メチレン５００ｍＬに溶解し、溶液をアルゴン雰囲気下に置いた。この溶液に１，１－カルボニルジイミダゾール２０ｇを加え、アルゴン雰囲気下、室温で２４時間撹拌して反応させた。
上記により得られた反応物を、高速撹拌したジエチルエーテルに注いだ。１時間静置後、沈殿物を含む液を遠心分離にかけて沈殿物を取り出し、生成物９０ｇを得た。
得られた生成物を塩化メチレン５００ｍＬに溶解し、この溶液をエチレンジアミン５００ｍＬに３時間かけて滴下し、滴下後１時間攪拌した。得られた反応物をロータリーエバポレーターにかけて塩化メチレンを除去し、その後、水１リットルに溶解し、透析チューブ（分画分子量：８０００）に入れ、水中で７日間透析した。
得られた透析物をロータリーエバポレーターで乾燥し、さらにこの乾燥物を塩化メチレン５００ｍＬに溶解し、１リットルのジエチルエーテルに加えて再沈殿させた。沈殿物を含む液から、遠心分離により沈殿物を取り出し、温度４０℃で２時間真空乾燥して、ＰＥＧの両末端にアミノ基を導入した生成物を６８ｇ得た。
（擬ポリロタキサンの調製）
以下の化合物を、温度８０℃の水４０ｍＬに加え、攪拌混合して溶解させた。
・α―シクロデキストリン ３．５ｇ
・ＰＥＧの両末端にアミノ基を導入した生成物（重量平均分子量２００００） １４．０ｇ
得られた溶液を冷却し、温度５℃で１６時間静置し、生成した白いペースト状の沈殿を分取し、凍結乾燥処理を行って、水分を除去し、擬ポリロタキサンを調製した。
上記で得られた擬ポリロタキサン１３．７ｇと下記の化合物を、乾燥ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ） １０２．２ｍＬに溶解させた溶液と混合し、アルゴン封入下、温度５℃で２４時間反応させた。
・ジイソプロピルエチルアミン ２．６ｍＬ
・アダマンタン酢酸 ２．９ｇ
・１－ヒドロキシベンゾトリアゾール２．１ｇ
・ベンゾトリアゾール－１－イルオキシトリス（ジメチルアミノ）ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート（ＢＯＰ試薬）６．２ｇ
その後、混合物にメタノール７５ｍＬを加え、遠心分離を行った。さらに、メタノールとＤＭＦを等量混合した溶媒とメタノール１００ｍＬで各２回ずつ洗浄、遠心分離操作後、真空乾燥した。得られた固体を、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）７５ｍＬに溶解し、水５００ｍＬに滴下して沈殿を生じさせ、遠心分離を実施し、上澄みを除去した。さらに、水２００ｍＬ、メタノール２００ｍＬで洗浄、遠心分離後、真空乾燥し、ＰＥＧの両末端をアダマンタン基で封鎖したポリロタキサン（ＰＲ２０）５．０ｇを得た。
（ポリロタキサンの修飾（ｉ）ヒドロキシプロピル化）
上記で得られたＰＲ２０の５．０ｇを１ＮのＮａＯＨ水溶液７０ｍＬに溶解し、大過剰のプロピレンオキシド４５ｇを加えた。室温で２４時間攪拌した後、塩酸で中和した。この溶液を透析チューブ（分画分子量：１２，０００）にて４８時間、水道水流水下で透析した。さらに、５００ｍＬ精製水中で３時間の透析を２回行った。凍結乾燥を行い、得られた生成物（ＨＡＰＲ２０）の収量は４．９ｇであった。
（ポリロタキサンの修飾（ｉｉ）ポリカプロラクトン基の導入）
上記で得られたＨＡＰＲ２０の１．０ｇを三口フラスコに入れ、窒素をゆっくり流しながら、ε－カプロラクトン４．５ｇを導入した。１００℃、３０分間メカニカル撹拌機によって均一に撹拌した後、反応温度を１３０℃まで上げ、予め酢酸エチルで薄めた２－エチルヘキサン酸スズ（５０質量％溶液）０．０１６ｇを添加した。その後、５時間反応させ、反応生成物（ＨＡＰＲ２０－ｇ－ＰＣＬ）５．５ｇを得た。
（ポリロタキサンの修飾（ｉｉｉ）アクリロイルオキシ基の導入）
上記で得られたＨＡＰＲ２０－ｇ－ＰＣＬの５．５ｇを酢酸エチル２．５ｇに溶解させ、２－アクリロイルオキシエチルイソシアネートを０．４６ｇ滴下し、８０℃で４時間反応させた。赤外分光（ＩＲ）測定により、イソシアネート基のピーク（２２７０ｃｍ－１）が消費されたことを確認し、反応生成物（アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサン、ＡＯＰＲ２０－１）の７０質量％酢酸エチル溶液を得た。
＜合成例２：メタクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＭＯＰＲ２０の合成＞
合成例１で得られたＨＡＰＲ２０－ｇ－ＰＣＬの５．５ｇを酢酸エチル２．５ｇに溶解させ、２－メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを０．４６ｇ滴下し、８０℃で４時間反応させた。ＩＲ測定により、イソシアネート基のピーク（２２７０ｃｍ－１）が消費されたことを確認し、反応生成物（メタクリロイルオキシ基を有するポリロタキサン、ＭＯＰＲ２０）の７０質量％酢酸エチル溶液を得た。
＜合成例３：アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ０５の合成＞
合成例１において、両末端にアミノ基を有するポリエチレングリコールの重量平均分子量を５０００に変更した。それ以外は合成例１と同様にしてアクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ０５を得た。
＜合成例４：アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ３５の合成＞
合成例１において、両末端にアミノ基を有するポリエチレングリコールの重量平均分子量を３５０００に変更した。それ以外は合成例１と同様にしてアクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ３５を得た。
＜合成例５：アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－２の合成＞
合成例１において、鎖状分子をポリエチレングリコール（重量平均分子量２００００）からポリプロピレングリコール（以下、ＰＰＧとも表記する；重量平均分子量５０００）に、環状分子をα－シクロデキストリンからβ－シクロデキストリンにそれぞれ変更した。それ以外は合成例１と同様にしてアクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－２を得た。
＜合成例６：アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－３の合成＞
合成例５において、β－シクロデキストリンをγ－シクロデキストリンに変更した。それ以外は合成例５と同様にしてアクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－３を得た。
＜合成例７：アクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－４の合成＞
合成例６において、鎖状分子をポリプロピレングリコール（重量平均分子量５０００）から末端に水酸基を有するポリブタジエン（以下、ＰＢＤとも表記する；重量平均分子量２８００）に変更した。それ以外は合成例６と同様にしてアクリロイルオキシ基を有するポリロタキサンＡＯＰＲ２０－４を得た。
〔実施例１〕
＜電子写真感光体の製造＞
直径２４ｍｍ、長さ２５７ｍｍのアルミニウムシリンダー（ＪＩＳ－Ａ３００３、アルミニウム合金）を支持体（導電性支持体）とした。
次に、導電層に用いる材料として以下を用意した。
・金属酸化物粒子としての酸素欠損型酸化スズ（ＳｎＯ２）で被覆されている酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子（平均一次粒子径２３０ｎｍ）２１４部
・結着材料としてのフェノール樹脂（フェノール樹脂のモノマー／オリゴマー）（商品名：プライオーフェンＪ－３２５、大日本インキ化学工業（株）製、樹脂固形分：６０質量％）１３２部
・溶剤としての１－メトキシ－２－プロパノール９８部
これらを、直径０．８ｍｍのガラスビーズ４５０部を用いたサンドミルに入れ、回転数を２０００ｒｐｍ、分散処理時間を４．５時間、冷却水の設定温度を１８℃の条件で分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュ（目開き：１５０μｍ）でガラスビーズを取り除いた。得られた分散液に、表面粗し付与材としてのシリコーン樹脂粒子（商品名：トスパール１２０、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（株）製、平均粒径２μｍ）を添加した。シリコーン樹脂粒子の添加量は、ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して１０質量％となるようにした。また、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して０．０１質量％になるように、レベリング剤としてのシリコーンオイル（商品名：ＳＨ２８ＰＡ、東レ・ダウコーニング（株）製）を分散液に添加した。次に、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料と表面粗し付与材の合計質量（すなわち、固形分の質量）が分散液の質量に対して６７質量％になるように、メタノールと１－メトキシ－２－プロパノールの混合溶剤（質量比１：１）を分散液に添加した。その後、攪拌することによって、導電層用塗布液を調製した。この導電層用塗布液を支持体上に浸漬塗布し、これを１時間１４０℃で加熱することによって、膜厚が３０μｍの導電層を形成した。
次に、下引き層に用いる材料として以下を用意した。
・以下の式（Ｅ－１）で示す電子輸送物質３．１１部
・ブロックイソシアネート（商品名：ＳＢＢ－７０Ｐ、旭化成製）６．４９部
・スチレン－アクリル樹脂（商品名：ＵＣ－３９２０、東亞合成（株）製）０．４０部
・触媒としてのヘキサン酸亜鉛（ＩＩ）（三津和化学薬品（株）製）０．０５部
これらを、１－ブタノール４８部とアセトン２４部の混合溶媒に溶解した。この溶液にイソプロピルアルコールに分散されたシリカスラリー（製品名：ＩＰＡ－ＳＴ－ＵＰ、日産化学工業製、固形分濃度：１５質量％、粘度：９ｍＰａ・ｓ）１．８部を加え、１時間撹拌した。その後、テフロン（登録商標）製フィルター（製品名：ＰＦ０２０、ＡＤＶＡＮＴＥＣ製）を用いて加圧ろ過した。得られた下引き層用塗布液を導電層上に浸漬塗布し、これを４０分間１７０℃で加熱することによって、膜厚が０．７μｍの下引き層を形成した。
Figure 0007337722000017
次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折より得られるチャートにおいて、７．５°および２８．４°の位置にピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン１０部とポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＸ－１、積水化学工業社製）５部を用意した。これらをシクロヘキサノン２００部に添加し、直径０．９ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミル装置で６時間分散した。これにシクロヘキサノン１５０部と酢酸エチル３５０部をさらに加えて希釈して電荷発生層用塗布液を得た。得られた塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、９５℃で１０分間乾燥することにより、膜厚が０．２０μｍの電荷発生層を形成した。
なお、Ｘ線回折の測定は、次の条件で行ったものである。
［粉末Ｘ線回折測定］
使用測定機：理学電気（株）製、Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ－ＴＴＲＩＩ
Ｘ線管球：Ｃｕ
管電圧：５０ＫＶ
管電流：３００ｍＡ
スキャン方法：２θ／θスキャン
スキャン速度：４．０°／ｍｉｎ
サンプリング間隔：０．０２°
スタート角度（２θ）：５．０°
ストップ角度（２θ）：４０．０°
アタッチメント：標準試料ホルダー
フィルター：不使用
インシデントモノクロ：使用
カウンターモノクロメーター：不使用
発散スリット：開放
発散縦制限スリット：１０．００ｍｍ
散乱スリット：開放
受光スリット：開放
平板モノクロメーター：使用
カウンター：シンチレーションカウンター
次に、電荷輸送層に用いる材料として以下を用意した。
・式（ＣＴＭ－１）で示される電荷輸送物質１４部
・下記式（Ｍ－１）で示される反応性モノマー４部
・ＡＯＰＲ２０－１の７０質量％酢酸エチル溶液 ２．３部
・シロキサン変性アクリル化合物（ＢＹＫ－３５５０、ビックケミー・ジャパン（株）製）０．２部
・下記式（Ｉ）で示される化合物（１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン）１部
・ポリカーボネート（商品名：ユーピロンＺ４００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）９部
Figure 0007337722000018
Figure 0007337722000019
 これらを、２－プロパノール２０部／テトラヒドロフラン４０部の混合溶剤に溶解させることによって電荷輸送層用塗布液を調製した。
この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を６分間５０℃で乾燥させた。その後、大気中において、無電極ランプＨバルブ（ヘレウス株式会社製）を用いて、ランプ強度０．４Ｗ／ｃｍ２の条件で支持体（被照射体）を３００ｒｐｍの速度で回転させながら、紫外線を２．０秒間塗膜に照射した。次に、大気中において、塗膜の温度が２５℃になるまで自然冷却した後、塗膜の温度が１２０℃になる条件で１時間加熱処理を行い、膜厚１５μｍの電荷輸送層を形成した。このようにして、実施例１に係る電子写真感光体を作製した。
〔実施例２〕
実施例１と同様にして支持体上に導電層、下引き層および電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送層に用いる材料として以下を用意した。
・下記式（Ｃ－１）で示される電荷輸送物質６部
・下記式（Ｃ－２）で示される電荷輸送物質３部
・下記式（Ｃ－３）で示される電荷輸送物質１部
・ポリカーボネート（商品名：ユーピロンＺ４００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）１０部
・下記式（Ｃ－４）と下記式（Ｃ－５）の共重合ユニットを有するポリカーボネート樹脂０．０２部（ｘ／ｙ＝０．９５／０．０５：粘度平均分子量＝２００００）
Figure 0007337722000020
Figure 0007337722000021
Figure 0007337722000022
Figure 0007337722000023
Figure 0007337722000024
 これらを、オルトキシレン２５部／安息香酸メチル２５部／ジメトキシメタン２５部の混合溶剤に溶解させることによって電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を３０分間１２０℃で乾燥させることによって、膜厚が１２μｍの電荷輸送層を形成した。
次に、保護層に用いる材料として以下を用意した。
・式（ＣＴＭ－１）で示される電荷輸送物質１４部
・式（Ｍ－１）で示される化合物４部
・ＡＯＰＲ２０－１の７０質量％酢酸エチル溶液 １．５部
・シロキサン変性アクリル化合物（ＢＹＫ－３５５０、ビックケミー・ジャパン（株）製）０．２部
・式（Ｉ）で示される化合物（１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン）１部
これらを、２－プロパノール７２部／テトラヒドロフラン８部の混合溶剤に溶解させることによって保護層用塗布液を調製した。
この保護層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を６分間５０℃で乾燥させた。その後、大気中において、無電極ランプＨバルブ（ヘレウス株式会社製）を用いて、ランプ強度０．４Ｗ／ｃｍ２の条件で支持体（被照射体）を３００ｒｐｍの速度で回転させながら、紫外線を２．０秒間塗膜に照射した。次に、大気中において、塗膜の温度が２５℃になるまで自然冷却した後、塗膜の温度が１２０℃になる条件で１時間加熱処理を行い、膜厚３μｍの保護層を形成した。このようにして、実施例２に係る電子写真感光体を作製した。
〔実施例３〕
実施例２と同様にして支持体上に導電層、下引き層、電荷発生層および電荷輸送層を形成した。保護層用塗布液は、式（Ｉ）で示される化合物（１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン）１部を用いない以外は実施例２と同様にして調製した。
この保護層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を４分間３５℃で乾燥させた。その後、窒素雰囲気下にて、加速電圧５７ｋＶ、ビーム電流５．３ｍＡの条件で支持体（被照射体）と電子線照射窓の距離を２５ｍｍとし、支持体（被照射体）を３００ｒｐｍの速度で回転させながら、４．８秒間電子線を塗膜に照射した。なお、このときの電子線の吸収線量を測定したところ、２０ｋＧｙであった。その後、窒素雰囲気下にて、２５℃から１３７℃まで１０秒かけて昇温させ、塗膜の加熱を行った。電子線照射から、その後の加熱処理までの酸素濃度は１０ｐｐｍ以下であった。次に、大気中において、塗膜の温度が２５℃になるまで自然冷却し、塗膜の温度が１００℃になる条件で１０分間加熱処理を行い、膜厚３μｍの保護層を形成した。このようにして、実施例３に係る電子写真感光体を作製した。
〔実施例４～２１〕
実施例３において、保護層に用いたポリロタキサンの種類と含有量、電荷輸送物質の種類と含有量、および反応性モノマーの種類と含有量を表１に示すように変更した以外は、実施例３と同様に電子写真感光体を作製した。
表１中の反応性モノマー（Ｍ－２）は以下の式（Ｍ－２）で示される化合物である。
Figure 0007337722000025
〔実施例２２〕
実施例２と同様にして支持体上に導電層、下引き層、電荷発生層および電荷輸送層を形成した。
次に、保護層に用いる材料として以下を用意した。
・式（ＣＴＭ－８）で示される電荷輸送物質１４部
・下記式（Ｍ－３）で示される反応性モノマー４部
・ＨＡＰＲ２０－ｇ－ＰＣＬの７０質量％酢酸エチル溶液 １．５部
・シロキサン変性アクリル化合物（ＢＹＫ－３５５０、ビックケミー・ジャパン（株）製）０．２部
・イソシアヌレート化合物デュラネートＴＰＡ－１００ １．９３部
Figure 0007337722000026
 これらを、２－プロパノール７２部／テトラヒドロフラン８部の混合溶剤に溶解させることによって保護層用塗布液を調製した。
この保護層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布し、１２０℃で１時間乾燥することにより、膜厚が３μｍの保護層を形成した。このようにして、実施例２２に係る電子写真感光体を作製した。
〔実施例２３〕
実施例２２において、保護層に用いた電荷輸送物質を（ＣＴＭ－８）から（ＣＴＭ－１０）に変更した。それ以外は実施例２２と同様にして、実施例２３に係る電子写真感光体を作製した。
〔実施例２４〕
実施例２と同様にして支持体上に導電層、下引き層、電荷発生層および電荷輸送層を形成した。
次に、保護層に用いる材料として以下を用意した。
・式（ＣＴＭ－８）で示される電荷輸送物質１１部
・下記式（Ｍ－４）で示される反応性モノマー３部
・ＨＡＰＲ２０－ｇ－ＰＣＬの７０質量％酢酸エチル溶液 ６．０部
・シロキサン変性アクリル化合物（ＢＹＫ－３５５０、ビックケミー・ジャパン（株）製）０．２部
・ドデシルベンゼンスルホン酸 ０．０５部
Figure 0007337722000027
 これらを、２－プロパノール７２部／テトラヒドロフラン８部の混合溶剤に溶解させることによって保護層用塗布液を調製した。
この保護層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布し、１３５℃で１時間乾燥することにより、膜厚が３μｍの保護層を形成した。このようにして、実施例２４に係る電子写真感光体を作製した。
〔実施例２５〕
実施例２４において、保護層に用いた電荷輸送物質を（ＣＴＭ－８）から（ＣＴＭ－１０）に変更した。それ以外は実施例２４と同様にして、実施例２５に係る電子写真感光体を作製した。
〔比較例１〕
実施例１と同様にして支持体上に導電層、下引き層および電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送層に用いる材料として以下を用意した。
・下記式（ＣＴＭ－１７）で示される電荷輸送物質１４部
・式（Ｍ－３）で示される反応性モノマー４部
・ＨＡＰＲ２０－ｇ－ＰＣＬの７０質量％酢酸エチル溶液 ２．３部
・シロキサン変性アクリル化合物（ＢＹＫ－３５５０、ビックケミー・ジャパン（株）製）０．２部
・イソシアヌレート化合物デュラネートＴＰＡ－１００ １．９３部
・ポリカーボネート（商品名：ユーピロンＺ４００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）９部
Figure 0007337722000028
 これらを、２－プロパノール２０部／テトラヒドロフラン４０部の混合溶剤に溶解させることによって電荷輸送層用塗布液を調製した。
この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、１２０℃で１時間乾燥することにより、膜厚が１５μｍの電荷輸送層を形成した。このようにして、比較例１に係る電子写真感光体を作製した。
〔比較例２〕
実施例２２において、保護層に用いた電荷輸送物質を（ＣＴＭ－８）から（ＣＴＭ－１７）に変更した。それ以外は実施例２２と同様にして、比較例２に係る電子写真感光体を作製した。
〔比較例３〕
比較例２において、保護層に用いた反応性モノマー（Ｍ－３）の量を４部から１８部に変更し、電荷輸送物質（ＣＴＭ－１７）を用いなかった以外は比較例２と同様にして、比較例３に係る電子写真感光体を作製した。
〔比較例４〕
実施例２４において、保護層に用いた電荷輸送物質を（ＣＴＭ－８）から（ＣＴＭ－１７）に変更した。それ以外は実施例２４と同様にして、比較例４に係る電子写真感光体を作製した。
実施例１～２５および比較例１～４に係る電子写真感光体の表面層における、表面層の全質量に対する、ポリロタキサンの含有割合および電荷輸送物質の含有割合をそれぞれ表１に示す。
［評価］
＜評価：耐摩耗性＞
実施例１～２５および比較例１～４で作製した感光体を使用して、以下の条件で耐摩耗性を評価した。評価装置として、レーザービームプリンター（商品名ＨＰ ＬａｓｅｒＪｅｔ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｃｏｌｏｒ Ｍ５５３ｄｎ、ヒューレットパッカード社製）を用い、電子写真感光体の回転速度を３５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように駆動系を改造した。温度１５℃、相対湿度１０％の低温低湿環境下にて、カートリッジに作製した電子写真感光体を装着し、印字率１％のＡ４テストパターンを用いて、１万枚の連続通紙を行った。
膜厚測定には、分光干渉変位タイプ多層膜厚測定器（分光ユニット：ＳＩ－Ｔ８０、キーエンス社製）を用いた。円筒状の電子写真感光体の母線方向および周方向について１ｍｍ間隔の点で感光体の外表面から電荷発生層の該表面までの厚さを測定し、その平均を取ることで電荷輸送層と保護層を合わせた膜厚を求めた。連続通紙前後の膜厚の差分を削れ量（μｍ）として算出した。削れ量が０．２μｍ以下で本発明の効果が得られていると判断した。
＜評価：感度＞
実施例１～２５および比較例１～４で作製した感光体を使用して、以下の条件で感度を評価した。評価装置として上記レーザービームプリンターを用いて、露光光（画像露光光）の光量を０．３６μＪ／ｃｍ２に設定となるように改造した。次にプロセスカートリッジを改造し、現像位置に電位プローブ（ｍｏｄｅｌ６０００Ｂ－８：トレック・ジャパン製）を装着した。温度２３℃、相対湿度５０％の環境下において、電子写真感光体の母線方向の中央部における電位を表面電位計（ｍｏｄｅｌ３４４：トレック・ジャパン製）にてモニターした。暗部電位が－４５０Ｖになるように調整した上で、上記光量における明部電位を測定した。
明部電位が高ければ感度が良く、低ければ感度が悪いと評価できる。明部電位が－１００Ｖ以上で本発明の効果が得られていると判断した。
耐摩耗性および感度の評価結果を表１に示す。
Figure 0007337722000029
１ 電子写真感光体
２ 軸
３ 帯電手段
４ 露光光
５ 現像手段
６ 転写手段
７ 転写材
８ 定着手段
９ クリーニング手段
１０ 前露光光
１１ プロセスカートリッジ
１２ 案内手段
１３ 環状分子
１４ 鎖状分子
１５ ブロック基

Claims (8)

  1. 支持体および感光層を有する電子写真感光体であって、
    該電子写真感光体の表面層が、ポリロタキサンおよび電荷輸送物質を含有する組成物の重合物を有し、
    該重合物は、該ポリロタキサンと該電荷輸送物質との結合を含むことを特徴とする電子写真感光体。
  2. 前記ポリロタキサンが、環状分子および該環状分子の環の内部を貫通する鎖状分子を有し、該環状分子が、該鎖状分子を包接しており、該環状分子が遊離しないように該鎖状分子の両末端にブロック基が配置されており、該環状分子が、置換または無置換のα－シクロデキストリンである請求項１に記載の電子写真感光体。
  3. 前記鎖状分子が、ポリエチレングリコールである、請求項２に記載の電子写真感光体。
  4. 前記環状分子が、置換基を有するα－シクロデキストリンであり、該置換基が、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基からなる群より選択され、前記電荷輸送物質が、重合性官能基を有するモノマーであり、該重合性官能基が、アクリル基およびメタクリル基からなる群より選択され、該重合性官能基を有するモノマーが、電荷輸送能を有する、請求項２または３に記載の電子写真感光体。
  5. 前記電荷輸送物質が、トリアリールアミン骨格を有する請求項１～４のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  6. 前記電子写真感光体が、前記支持体、前記感光層および保護層を有し、該保護層が、前記表面層である、請求項１～５のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも１つの手段と、を一体に支持し、電子写真画像形成装置本体に着脱自在である、プロセスカートリッジ。
  8. 請求項１～６のいずれか一項に記載の電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段および転写手段と、を有する、電子写真画像形成装置。
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