CN100561360C - 电子照相的光电导体和成像装置 - Google Patents
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Abstract
使用由下列通式(1)代表的、分子中具有三个二苯乙烯结构或丁二烯结构的电荷传输物质作为有机光电导材料。电子照相光电导体1通过使布置在导电载体11上的光敏层14包含该有机光电导材料而制备,以便将该光电导体布置到成像装置上。
Description
发明背景
技术领域
本发明涉及一种使用有机光电导材料的电子照相光电导体,以及成像装置。
相关领域的说明
近年来,已经广泛地研究并发展有机光电导材料,在复印机领域中,除了用于电子照相光电导体(在下文中,有些情况下简称为光电导体)之外,还已经应用于静电记录元件、传感器材料、有机电致发光(Electro Luminescent:EL)元件。
通常,除了复印机领域外,利用有机光电导材料的电子照相光电导体已经用于其中使用照相技术的印刷材料、幻灯片、缩微胶片等领域。电子照相光电导体还用于高速印刷机,其中使用激光器、发光二极管(Light Emitting Diode:LED)、阴极射线管(Cathode Ray Tube:CRT)等作为光源。
因此,对于有机光电导材料和利用有机光电导材料的电子照相光电导体的要求变得更高并且更广泛。
通常,无机光导体已经用作电子照相光电导体,其包括的光敏层主要包含无机光电导材料例如硒、氧化锌、镉等。
然而,尽管无机光导体具有一定程度作为光电导体的基本性能,但是无机光导体有例如难以形成光敏层、低塑性、高成本等问题。
此外,通常,无机光电导材料是高毒性的,并在生产和处理中具有很大的限制。
另一方面,除了光敏层容易形成薄膜和优异的柔性外,利用有机光电导材料的有机光电导材料具有优点,例如重量轻、半透明性高、易于用合适的敏化方法设计成对宽范围波长具有精细灵敏度的光电导体。因此,有机光电导体倾向于逐渐发展成为电子照相光电导体的主力。
尽管早年有机光电导体具有例如敏感性和耐用性的缺点,但通过研制功能分离型电子照相光电导体,其中电荷产生功能和电荷传输功能分别分派给不同的物质,这些缺点已经明显改善。
功能分离型光电导体具有的优点为,用于电荷产生功能的电荷产生物质和用于电荷传输功能的电荷传输物质选择的材料宽,而且生产具有所需特性的电子照相光电导体相对容易。
至于用于这种功能分离型光电导体的电荷产生物质,已经研究许多种物质,例如酞菁颜料、方酸菁着色物质、偶氮颜料、苝颜料、多环醌颜料、花菁着色物质、方酸染料和吡喃鎓型着色剂,并且已经提出多种具有高耐光性和高电荷产生能力的材料。
另一方面,至于电荷传输物质,已知吡唑啉化合物(例如参考日本专利No.Sho 52-4188)、腙化合物(例如参考日本专利申请公开No.Sho54-150128,日本专利No.Sho 55-42380和日本专利申请公开No.Sho55-52063)、三苯胺化合物(例如参考日本专利No.Sho 58-32372和日本专利申请公开No.Sho 54-151955)、二苯乙烯化合物(例如参考日本专利申请公开No.Sho 58-198043和日本专利申请公开No.Hei 2-190862)等。
电荷传输物质的要求包括:
(1)对光和热稳定;
(2)对活性物质例如臭氧、氧化氮(NOx)和在光电导体表面充电时通过电晕放电产生的硝酸稳定;
(3)电荷传输能力高;
(4)与有机溶剂和粘合剂具有高相容性;和
(5)容易以低成本生产。
然而,电荷传输物质满足一些要求,但是不能以高水平满足全部要求。
五个要求中,特别需要第(3)项“电荷传输能力高”。这是因为需要电荷传输能力高的电荷传输物质,在用将要成为光电导体表面层的粘合剂树脂分散电荷传输物质为形成电荷传输层的情况下,获得充分的光响应。
当光电导体用于复印机、激光打印机等的电路板上时,光电导体的部分表面层不可避免地被接触到例如清洁铲、充电辊等的元件而刮伤。因此,为了复印机和激光打印机的高耐用性,需要光电导体有耐接触元件的强表面层,即表面层难以被接触的元件刮擦而磨损并且印刷耐用性高。
如果为了改善表面层的加强度和耐用性,增加作为光电导体表面层的电荷传输层中粘合剂树脂的含量百分比,则电荷传输层的光响应降低。这是因为电荷传输层中电荷传输物质的比例降低。即,由于粘合剂树脂含量的百分比增加,电荷传输层中电荷传输物质被稀释,并且由于电荷传输层的电荷传输能力降低,电荷传输层的光响应变差。
当电荷传输层的光响应差时,剩余电势升高,并且光电导体在表面电势没有充分衰减的状态下被重复使用。因此,曝光没有充分消除要除去的表面电荷,导致不合需要的结果,例如图像品质的早期变坏。
因此,为了获得充分的光响应,需要电荷传输能力高的电荷传输物质。
近来,由于小型化和电子照相装置例如数字复印机和打印机的高速度发展,要求光电导体具有高灵敏度作为相应于对高速度的需要的光电导体特性。此外,要求光电导体在低温环境中保持灵敏度,并通过控制多种条件下的特性变化确保高度可靠性。
因此,日益要求电荷传输物质具有高电荷传输能力。此外,在高速过程中,因为从曝光到显影的时间变短,要求光电导体光响应优异。然而,如上所述,因为光响应取决于电荷传输物质的电荷传输能力,考虑到该目的,要求电荷传输物质具有甚至更高的电荷传输能力。
通常,对于研制满足要求的电荷传输物质,已经在分子水平设计了多种形式,并提出包含腙结构和苯乙烯基结构的化合物作为具有更加优异能力的化合物,以极大地扩展基本结构中的共轭体系(例如参考日本专利申请公开No.Hei 5-66587)。然而,如果这些化合物用于低温环境,灵敏度降低,为了充分的电荷传输能力必需进行改进,并且光电导体的能力不足。
发明概述
因此,本发明目的是,通过研制具有例如高充电电势、高灵敏度、充分的光响应和高Hale传输能力的特性,并甚至在低温环境或高速过程中能够高度可靠地保持这些特性的电荷传输物质,提供由于增加粘合剂树脂量而具有高耐用性的电子照相光电导体,以及成像装置。
本发明的发明人深入地进行多种研究,因此发现具有高充电电势、高灵敏度、充分光响应和高hale传输能力的光敏层可以通过令光敏层包含电荷传输物质作为有机光电导材料,电荷传输物质并通过在分子中包含三个二苯乙烯结构或丁二烯结构具有扩展共轭体系形成的结构而获得。此外,本发明人完成了包括含有电荷传输物质的光敏层的电子照相光电导体,并研制了成像装置电荷传输物质。
因此,本发明提供了一种电子照相光电导体,具有包含导电材料的导电载体;以及包含在导电载体上提供的电荷产生物质和包含电荷传输物质作为电荷传输材料的光敏层,其中电荷传输物质用通式(1)表示:
其中Ar1和Ar2各自独立代表可具有取代基的亚芳基,R1代表可以具有取代基的烷基或烷氧基,R2代表可具有取代基的氢原子、烷基或烷氧基,n和m代表1或2。
此外,本发明提供了一种电子照相光电导体,其中用下列通式(2)表示作为通式(1)具体实例的电荷传输物质;
其中R1、R2、n和m具有与上述通式(1)中相同的含义,
其中上述通式(1)中每个Ar1和Ar2代表亚苯基:
此外,本发明提供了一种电子照相光电导体,其中用下列通式(3)表示作为通式(1)另一个具体实例的电荷传输物质:
其中R1、R2、n和m具有与上述通式(1)中相同的含义,其中上述通式(1)中Ar1和Ar2的一个是亚苯基,另一个是亚萘基。
根据本发明,电荷传输物质可以用作电荷传输材料,其具有通过包含由上述通式(1)、特别是上述通式(2)、更特别是上述通式(3)代表的结构形成的扩展共轭体系的结构,即分子中有三个二苯乙烯结构或丁二烯结构。通过令光敏层包含这些电荷传输物质作为有机光电导材料,可以获得具有例如高充电电势、高灵敏度、充分光响应和高hale传输能力的特性的光敏层。
电子照相光电导体通过利用具有高hale传输能力,由于增加粘合剂树脂量而具有高耐用性,并甚至在低温环境或高速过程中具有保持特性的高可靠性,这样的电子照相光电导体和成像装置可以得到。此外,如果该电荷传输物质用作传感器材料、EL元件、静电记录元件等,可以获得具有优异响应的装置。
附图说明
图1是部分截面图,表示本发明第一实施方式的电子照相光电导体1的简化结构;
图2是部分截面图,表示本发明第二实施方式电子照相光电导体2的简化结构;
图3是部分截面图,表示本发明第三实施方式电子照相光电导体3的简化结构;
图4是图解本发明成像装置实施方式的简化成像装置100结构的侧面图。
优选实施例的说明
本发明特征为电子照相光电导体包含具有高hale传输能力的电荷传输物质作为有机光电导材料,其用任何下列通式(1)、(2)和(3)如上所述表示:
其中电荷传输物质在分子中具有三个二苯乙烯结构或丁二烯结构,并具有扩展共轭体系形成的结构。
任选具有定义为上述通式(1)包括的Ar1和Ar2的取代基的亚芳基实例可以是对亚苯基、甲基对亚苯基、间亚苯基、1,4-亚萘基、2,6-亚萘基、亚联苯基等。
此外,上述通式(1)中Ar1和Ar2可以相互独立代表相同基团,选自亚芳基,例如对亚苯基、1,4-亚萘基等。此外,Ar1和Ar2可以是相互不同的,并可以代表选自上述亚芳基的两种不同的基团,使得Ar1和Ar2的一个可以代表对亚苯基,另一个可以代表1,4-亚萘基。
任选具有定义为上述通式(1)至(3)包括的R1或R2的取代基的烷基实例可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、2-氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1-甲氧基乙基等。
类似地,任选具有定义为上述通式(1)至(3)包括的R1或R2的取代基的烷氧基实例可以是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、2-氟乙氧基等。
在本发明中,光敏层中包含的上述通式(1)代表的电荷传输物质是新化合物,并能按照下文所述制备。
例如,根据日本专利No.3580426或日本专利申请公开No.2000-112157中描述的方法合成、由下列通式(4)代表的双二苯乙烯或双丁二烯化合物:
其中Ar1、Ar2、R1和n具有与上述通式(1)相同的含义。
然后,上述通式(4)代表的化合物通过Vilsmeier反应甲酰化,以产生由通式(5)代表的醛化合物:
其中Ar1、Ar2、R1和n具有与上述通式(1)中相同的含义。
然后,下列通式(I)代表的电荷传输物质;
其中Ar1、Ar2、R1、R2、n和m如上述限定,可以通过以本领域熟练技术人员已知的碱性条件的Wittig-Horner反应,由上述通式(5)代表的醛化合物与下列通式(6)代表的Wittig试剂反应而制备。
其中R2和m具有与上述通式(1)中相同的含义,R3代表可以具有取代基的烷基或芳基。
Vilsmeier反应,举例,可以如下进行。
首先,将氧氯化磷和N,N-二甲基甲酰胺、氧氯化磷和N-甲基-N-苯基甲酰胺、或氧氯化磷和N,N-二苯基甲酰胺加入至溶剂例如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1,2-二氯乙烷等,根据已知方法制备Vilsmeier反应剂。
然后,将1.0当量由上述通式(4)代表的双芪或双丁二烯化合物加入至1.0至1.3当量制备好的Vilsmeier反应剂中,并在60至110℃搅拌2至8小时。然后,利用1至8当量氢氧化钠或氢氧化钾水溶液等进行碱性水解。
通过碱性水解,可以产生高产率的由上述通式(5)代表的醛化合物。
Wittig反应,举例,可以如下进行。
可以通过在适当的溶剂中,于室温或30至60℃下搅拌1.0当量由上述通式(5)代表的醛化合物、1.0至1.2当量由上述通式(6)代表的Wittig试剂、和1.0至1.5当量金属醇盐2至8小时,产生高产率的由上述通式(1)代表的电荷传输物质。
用于上述Wittig-Horner反应的溶剂可以是甲苯、二甲苯、二乙醚、四氢呋喃(THF)、乙二醇二甲基醚、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜(DMSO)等。
此外,所包括的上述金属醇盐可以是叔丁醇钾、乙醇钠、甲醇钠等。
由上述方法制备的电荷传输物质的实例列于以下表1中。
因为由该方法制备的任何电荷传输物质是由具有三个二苯乙烯结构或丁二烯结构的扩展共轭体系形成,该电荷传输物质具有高电荷输送能力。通过利用具有该高电荷输送能力的本发明电荷传输物质作为有机光电导材料,可以获得具有充电电势高、灵敏度高、光响应充分、耐用性高和甚至在低温环境或高速过程中保持特性的可靠性高的电子照相光电导体。
此外,本发明提供了一种电子照相光电导体作为电荷产生物质,特征为包含有酞菁氧钛作为电荷产生物质,其在Cu-Ka特征性X射线衍射(波长:1.54)中,在布拉格角(Bragg angle)(2θ±0.2°)具有至少27.2°的衍射峰。
在Cu-Ka特征性X射线衍射(波长:1.54)中以布拉格角(2θ±0.2°)具有至少27.2°衍射峰的酞菁氧钛具有高电荷产生效率和电荷注入效率。如上述电荷产生物质可以通过光吸收产生大量电荷,并能够有效地将产生的电荷注入电荷传输物质,而在电荷产生物质中没有积聚产生电荷。
此外,光敏层包含由上述通式(1)至(3)代表的具有高电荷输送能力的电荷传输物质,作为有机光电导材料。
因此,通过光吸收由电荷产生物质产生的电荷,因为电荷有效地注入电荷传输物质并有效地传输,可以获得具有高灵敏度和高分辨率的电子照相光电导体电荷传输物质。
此外,本发明提供了一种电子照相光电导体,特征为包含电荷产生层和电荷传输层的层状结构,其中电荷产生层中光敏层包含电荷产生物质,电荷传输层中光敏层包含电荷传输物质。
结果,通过将电荷产生功能和电荷传输功能分别分派给不同的层,对于电荷产生功能和电荷传输功能可以分别选择适当的材料。因此,可以获得重复使用时具有改善的稳定性的、具有更高灵敏度和更高耐用性的电子照相光电导体。
此外,本发明提供了一种电子照相光电导体,特征为电荷传输层进一步包含粘合剂树脂,电荷传输物质(A)和粘合剂树脂(B)之间的重量比A/B为10/12至10/30。
本发明光敏层可以保持作为有机光电导材料的优异的光响应,即使在电荷传输层中加入更高比例的粘合剂树脂,因为所含的本发明的电荷传输物质比传统的电荷传输物质的电荷输送能力高。
因此,通过改善印刷耐用性而不降低光响应和优异的有机光电导材料本身的耐磨性的倍增作用,可以进一步改善电子照相光电导体的耐用性。
此外,本发明提供了一种电子照相光电导体,特征为在导电载体和光敏层之间提供中间层。
因为中间层可以防止电荷从导电载体注入至光敏层,可以防止光敏层的静电性能降低,抑制除了通过曝光应该消去的表面电荷之外的表面电荷减少,并防止图像产生缺陷例如灰雾度等。此外,因为提供的中间层可以通过覆盖其上具有缺陷的导电载体表面,形成均匀表面,可以改善光敏层的薄膜形成性。此外,提供的中间层还抑制光敏层从导电载体脱落,并改善导电载体和光敏层之间的粘附能力。
本发明特征为具有光敏层的电子照相光电导体,该光敏层包含由上述通式(1)、(2)或(3)代表的电荷传输物质作为有机光电导材料。
尽管本发明光敏层可以是包含电荷产生物质和电荷传输物质的层,它可以具有层状结构,其中如上所述层压电荷产生层和电荷传输层,并且它可以是多种形式。
此外,本发明提供了一种成像装置,特征为包含电子照相光电导体。
根据本发明,因为提供了具有高充电电势、高灵敏度、充分的光响应、高耐用性和这些特性在低温环境和高速过程中的稳定水平,可以获得具有高可靠性的成像装置,其甚至可以在多种条件中提供高质量图像。
下列是参考附图的本发明实施方式。
图1至3是作为本发明实施方式的实施例的电子照相光电导体的简化截面图。此外,图4是包含本发明提出电子照相光电导体的成像装置的简化截面图。
附带提及,电子照相光电导体和成像装置不局限于实施方式,并且当然可以在不脱离主要问题的基本主题范围内轻易改变。
实施方式1
图1是部分截面图,表示本发明第一实施方式电子照相光电导体1的简化结构。
电子照相光电导体1包含了包括导电材料的片状导电载体11、层压在导电载体11上的含电荷产生物质12的电荷产生层15、和层压在电荷产生层15上含电荷传输物质13的电荷传输层16。电荷产生层15和电荷传输层16构成层型光电导层14,其是光敏层。即,光电导体1是层型光电导体。
导电载体11起到光电导体1的电极的作用,还作为层15和16各自的支撑件。虽然,导电载体11的形状在该实施方式中是片状,但它不局限于此,并可以是像柱形、圆柱形或环形带。
用于构成本发明导电载体11的导电材料可以是单金属物质例如铝、铜、锌和钛,和合金例如铝合金和不锈钢。
此外,导电材料不局限于这些金属材料,并可以是大分子材料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚苯乙烯等。此外,导电材料通过利用在其上层压金属箔、其上蒸气沉积金属材料、或在其上蒸气沉积或涂布的导电化合物例如导电大分子、氧化锡、氧化铟等层,可以用作硬纸或玻璃的表面。可以使用机械加工成为指定形状的这些导电材料。
如有必要,可以对导电载体11的表面可以经受通过阳极氧化涂布处理进行漫反射处理,通过化学、热水等进行表面处理,进行染色处理,或在不影响图像质量的范围内进行表面粗糙化。
在利用激光器作为曝光光源的电子照相过程中,因为激光束的波形是均匀的,反射到光电导体表面的激光束和在光电导体内部反射的激光束被干扰,并且在图像上有时出现的干涉形成的干涉条纹导致图像缺陷。通过实行对导电载体11表面的处理,可以防止由于具有均匀波形激光束的干涉的图像缺陷。
在导电载体11上提供的电荷产生层15包含通过光吸收产生电荷的电荷产生物质12。
电荷产生物质可以包括有机光电导材料,例如偶氮型颜料例如单偶氮型颜料、双偶氮型颜料、和三偶氮型颜料;靛青型颜料例如靛青和硫靛蓝;苝型颜料例如苝酰亚胺和苝酸(perylenic acid)酐;多环醌型颜料例如蒽醌和芘醌;酞菁化合物例如金属酞菁如酞菁氧钛和非金属酞菁;方酸菁着色材料;吡喃鎓型盐和硫代吡喃鎓盐;和三苯甲烷型着色材料,和无机光电导材料例如硒和非晶硅。
这些电荷产生物质可以单独使用,或可以两种或更多种的混合物形式使用。
这些电荷产生物质中,优选酞菁化合物,特别优选使用酞菁氧钛化合物。
用于本发明的酞菁氧钛化合物指酞菁氧钛和其衍生物。
酞菁氧钛的衍生物,包括其中酞菁氧钛的酞菁基团中包含的芳香环氢原子被包括卤素原子例如氯原子或氟原子、硝基、氰基、磺酸基等的取代基取代;并且配体例如氯化物原子等与为酞菁氧钛中心金属的钛原子配位。
酞菁氧钛化合物需要具有特定晶体结构。合乎需要的酞菁氧钛的晶体结构在对于Cu-Ka特征X射线衍射(波长:1.54)的X射线衍射谱中在2θ布拉格角(误差:2θ±0.2°)具有至少27.2°的衍射峰。此外,布拉格角2θ是指入射X射线和衍射X射线形成的角度,即衍射角。
当使用酞菁氧钛化合物作为电荷产生物质时,更加优选使用上述通式(1)代表的电荷传输物质作为有机光电导材料,以获得具有优异灵敏度和优异分辨率的光电导体。
即,因为上述酞菁氧钛化合物具有优异的电荷产生性能和电荷注入性能,该化合物可以通过光吸收产生大量电荷,并且能够有效地将产生的电荷注入电荷传输层16,而在电荷产生层内部没有积聚产生的电荷。
此外,如上所述,使用由上述通式(1)、(2)或(3)代表的具有高电荷输送能力的电荷传输物质作为电荷传输物质13的有机光电导材料。因此,通过光吸收由电荷产生物质产生的电荷可以获得具有高灵敏度和高分辨率的电子照相光电导体,因为电荷有效地注入电荷传输物质13并顺利地传输。
酞菁氧钛可以用通常已知的生产方法例如描述于Moser和Thomas的″Phthalocyanine Compounds(酞菁化合物),Reinhold Publishing Corp,New York,1963中的方法。
酞菁氧钛的实例可以通过加热并熔融酞腈和四氯化钛或在适当的溶剂例如α-氯萘中引发酞腈和四氯化钛的热反应,以合成二氯钛酞菁,然后在碱或水中水解二氯钛酞菁而生产。
可以通过在适当的溶剂例如N-甲基吡咯烷酮中引发异异吲哚啉与钛四醇盐例如四丁醇钛的热反应,生产酞菁氧钛。
用于本发明的电荷产生物质可以和另一种敏化染料一起使用。
敏化染料可以包括由甲基紫(Methyl Violet)、结晶紫(CrystalViolet)、夜蓝(Night Blue)和维多利亚蓝(Victoria Blue)代表的三苯甲烷型染料;由赤藓红、若丹明(Rhodamine)B、若丹明3R、吖啶橙(Acridine Orange)和黄曙红(Flaveosine)代表的吖啶染料;由亚甲基蓝(Methylene Blue)和亚甲基绿(Methylene Green)代表的噻嗪染料;由辛基蓝(Capryl Blue)和Meldras Blue代表的噁嗪染料;花菁染料;苯乙烯基染料;吡喃鎓染料和硫代吡喃鎓染料。
电荷产生层15可以包含粘合剂树脂,以改善粘合能力。
粘合剂树脂实例可以包括树脂例如聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚乙烯醇缩甲醛树脂;和包含构成这些树脂两种或更多种重复单元的共聚物树脂。
共聚物树脂的实例可以包括绝缘树脂例如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯马来酐共聚物树脂,和丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂。粘合剂树脂不局限于这些示例的树脂,而是可以为通常使用的树脂。粘合剂树脂可以单独使用,或可以两种或更多种的混合物形式使用。
电荷产生层15中电荷产生物质的量合乎需要的为10wt%或更多至99wt%或更少。如果电荷产生物质的量低于10wt%,存在光电导体的灵敏度降低的可能性。此外,如果电荷产生物质的量大于99wt%,存在由于粘合剂树脂含量过低,电荷产生层15的膜强度降低的可能性。此外,还存在电荷产生层15中电荷产生物质分散性降低的可能性,以致电荷产生物质的粗颗粒增加,使得除了通过曝光消除部分的部分中表面电荷降低,产生图象缺陷,特别是由于色粉以非常小的黑点沉积在白色背景中,增加图像的雾化,所谓的黑色闪烁。
形成电荷产生层15的方法可以是汽相沉积方法或涂布方法,汽相沉积方法中通过真空沉积将电荷产生物质沉积在导电载体11的表面上,涂布方法中将包含电荷产生物质的电荷产生层涂布溶液施加至导电载体11的表面。其中优选使用简单的涂布方法。
例如,可以通过将电荷产生物质和如有必要的粘合剂树脂加入至适当的溶剂,并用通常已知的方法在溶剂中分散粘合剂树脂,制备电荷产生层涂布溶液。
用作电荷产生层涂布溶液的溶剂实例是卤代烃例如二氯甲烷和二氯乙烷;酮例如丙酮、甲基乙基酮和环己酮;酯例如乙酸乙酯和乙酸丁酯;醚例如四氢呋喃和二噁烷;乙二醇的烷基醚例如1,2-乙二醇二甲醚;芳香烃例如苯、甲苯和二甲苯;和非质子性极性溶剂例如N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺。这些溶剂可以单独使用,或可以两种或更多种的混合物形式使用。
电荷产生物质在分散在溶剂中之前,可以用破碎机粉碎。用于粉碎处理的破碎机实例可以是球磨机、砂磨机、超微磨碎机(attriter)、振动磨机和超声分散装置。
用作在溶剂中分散电荷产生物质时分散装置的实例可以是涂料振荡器、球磨机和砂磨机。可以适当地选择分散时条件,从而防止由于使用的容器和分散装置元件的研磨被杂质污染。
电荷产生层涂布溶液的涂布方法可以是例如喷涂法、棒涂法、辊涂法、刮刀涂覆法、环涂法和浸涂法。
特别地,涂布方法中浸涂方法是一种在基材表面上形成层的方法,通过在装有涂布溶液的涂布浴中浸入基材,并以恒定速度或逐渐改变的速度连续拨起基材,该方法相对简单,并且生产性能和成本优异,因此优选使用该方法。
用于浸涂方法的装置可以配备超声产生装置代表的涂布溶液分散装置,稳定涂布溶液的分散性。此外,涂布方法不局限于这些方法,最佳方法可以考虑涂布溶液的物理性能和生产性能,在这些涂布方法中选择。
电荷产生层15的厚度优选为0.05μm或更厚至5μm或更薄,更加优选为0.1μm或更厚至1μm或更薄。如果电荷产生层15的厚度薄于0.05μm,存在光吸收效率降低以致光电导体1灵敏度降低的可能性。此外,如果电荷产生层15的厚度超过5μm,存在电荷产生层15内部电荷传输成为消除光敏层14表面电荷的速度控制步骤,以致降低光电导体1灵敏度的可能性。
加入由上述通式(1)、(2)或(3)代表的电荷传输物质13,作为能够接受并传输由电荷产生物质12产生的电荷至粘合剂树脂17的有机光电导材料,使得可以获得电荷传输层16。
可以单独使用由上述通式(1)、(2)或(3)代表的电荷传输物质,或可以两种或更多种混合物的形式使用,电荷传输物质选自以下表1中列出的化合物实例1至52。
由上述通式(1)、(2)或(3)代表的有机光电导材料,可以与其它电荷传输物质分别混合。
使用的其它电荷传输物质实例可以是咔唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、咪唑啉酮衍生物、咪唑烷衍生物、双咪唑烷衍生物、苯乙烯基化合物、腙化合物、多环芳香化合物、吲哚衍生物、吡唑啉衍生物、噁唑酮衍生物、苯并咪唑衍生物、喹唑啉衍生物、苯并呋喃衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、氨基二苯乙烯衍生物、三芳基胺衍生物、三芳基甲烷衍生物、苯二胺衍生物、二苯乙烯衍生物和联苯胺衍生物。
此外,举例说明聚合物主链或侧链中具有衍生自上述举例说明的化合物的基团,例如,聚-N-乙烯基咔唑、聚-1-乙烯基芘和聚-9-乙烯基蒽。
然而,由上述通式(1)、(2)或(3)代表的本发明电荷传输物质合乎需要的用作电荷传输物质13的有机光电导材料,以获得特别高的电荷传输能力。
选择与电荷传输物质13具有相容性的形成电荷传输层16的粘合剂树脂17。
使用的粘合剂树脂的实例可以是乙烯基聚合物树脂例如聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚苯乙烯树脂和聚氯乙烯树脂;包含构成乙烯基聚合物树脂的两种或更多种重复单元的共聚物树脂;聚碳酸酯树脂;聚酯树脂;聚酯碳酸酯树脂;聚砜树脂;苯氧基树脂;环氧树脂;硅氧烷树脂;聚芳酯树脂;聚酰胺树脂;聚醚树脂;聚氨酯树脂;聚丙烯酰胺树脂;和酚醛树脂。还可以包括通过部分交联这些树脂得到的热固性树脂。这些树脂可以单独使用,或可以两种或更多种的混合物形式使用。
上述树脂中,优选使用聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂或聚苯醚,因为这些树脂具有1013欧姆·厘米或更大的体积电阻率、优异的电绝缘性能、或优异的涂布性能和电势性能。
电荷传输层16中粘合剂树脂(B)的重量与由通式(1)、(2)或(3)代表的电荷传输物质(A)的重量的重量比(B/A)合乎需要地为1.2或更高至3.0或更低。当比例B/A是1.2或更高并且电荷传输层16包含高比例粘合剂树脂时,可以改善电荷传输层16的印刷耐用性。
然而,如果将粘合剂树脂的比例设置得高,最终降低电荷传输物质含量的百分比。如果利用通常已知的电荷传输物质,类似地将粘合剂树脂的重量与电荷传输层16中电荷传输物质的重量的重量比(粘合剂树脂/电荷传输物质)设置为1.2或更高,可以导致光电导体的光响应降低,并产生图像缺陷。
另一方面,由通式(1)、(2)或(3)代表的本发明电荷传输物质可以提供光电导体1足够高的光响应和高质量图像,因为该物质具有特别优异的电荷传输性能,尽管B/A比例设置为1.2或更高,并且电荷传输层16中粘合剂树脂的比例设置为高。因此,光电导体1可以在1.2或更高的B/A比例下,改善电荷传输层16的印刷耐用性,以得到高机械耐用性而不降低光响应。
如果B/A比例超过3.0,存在由于粘合剂树脂比例过高,光电导体1的灵敏度降低的可能性。如果通过浸入涂布方法形成电荷传输层16使B/A比例超过3.0,由于涂布溶液粘度增加导致的涂布速度,存在生产力明显降低的可能性。
另一方面,如果增加涂布溶液的溶剂,以抑制涂布溶液的粘度增加,存在电荷传输层16中产生涂刷现象和云翳的可能性。
此外,如果比例B/A低于1.2,存在由于粘合剂树脂比例过低,光电导体1的充电率降低的可能性,以及由于电荷传输层16的印刷耐用性低,使光敏层14的薄膜量增加的可能性。
如有必要,可以将添加剂例如增塑剂、均化剂等加入至电荷传输层16,以改善薄膜形成性、柔性和表面平滑度。
增塑剂可以包括二元酸酯例如苯二甲酸酯、脂肪酸酯、磷酸酯、氯化石蜡和环氧化物型增塑剂。
均化剂可以包括硅氧烷型均化剂,例如二甲基硅酮、二苯基硅氧烷和苯甲基硅氧烷。
此外,可以将无机化合物或有机化合物的细粒子加入至电荷传输层16,以增强机械强度并改善电性质。
该无机化合物的具体实例可以包括金属氧化物细颗粒例如氧化钛。此外,有机化合物的细粒子的具体实例可以包括含氟原子的聚合物细粒子,例如四氟乙烯聚合物细粒子。
此外,如有必要,电荷传输层16可以包含多种添加剂,例如抗氧化剂和敏化剂。通过这样做,改善电荷传输层16的电势性能,并且作为涂布溶液的电荷传输层16稳定性增加,同时在重复使用光电导体时减少疲劳退化,以改善耐用性。
合乎需要地用作抗氧化剂的实例可以是受阻酚衍生物和受阻胺衍生物。当单独使用受阻酚衍生物或受阻胺衍生物时,每种衍生物对于电荷传输物质13需要地在0.1wt%或更多至50wt%或更少的范围内使用。
此外,可以用任选的比例混合并使用受阻酚衍生物和受阻胺衍生物。在这种情况下,用于电荷传输物质13的受阻酚衍生物和受阻胺衍生物的使用总量合乎需要的为电荷传输物质0.1wt%或更多至50wt%或更少。如果受阻酚衍生物的使用量、受阻胺衍生物的使用量、或受阻酚衍生物和受阻胺衍生物的总使用量低于0.1wt%,不能获得改善涂布溶液稳定性和光电导体耐用性的充分作用。此外,如果超过50wt%,可能对光电导体性能产生不利影响。
与形成电荷产生层15的方式相同,电荷传输层16通过喷雾法、条涂布方法、辊式涂布方法、刮刀方法、环涂布方法或浸涂方法将涂布溶液施加至电荷产生层15而形成,如有必要,通过在具有上述添加剂的适当溶剂中溶解或分散电荷传输物质13和粘合剂树脂17,制备电荷传输层的涂布溶液。特别地,涂布方法中浸涂方法在如上所述多方面是优异的,因此它最经常用于形成电荷传输层16。
用于电荷传输层涂布溶液的溶剂可以是芳烃例如苯、甲苯、二甲苯和一氯苯;卤代烃例如二氯甲烷和二氯乙烷;醚例如THF、二噁烷和二甲氧基甲基醚;和非质子性极性溶剂例如N,N-二甲基甲酰胺。这些溶剂可以单独使用,或可以两种或更多种的混合物形式使用。
如有必要,还可以使用与溶剂例如醇、乙腈或甲基乙基酮混合的溶剂。
电荷传输层16的厚度优选为5μm或更厚至50μm或更薄,更加优选为10μm或更厚至40μm或更薄。
如果电荷传输层16的厚度薄于5μm,存在光电导体表面电荷保留性能降低的可能性。如果电荷传输层16的厚度超过50μm,存在光电导体1的分辨率降低的可能性。
本发明光敏层14具有通过层压如上所述形成的电荷产生层15和电荷传输层16形成的层状结构。通过将电荷产生功能和电荷传输功能分别分派给不同的层,可以独立选择分别形成层的材料;因此,可以分别选择用于电荷产生功能和电荷传输功能的合适材料。因此,光电导体1的电性质例如充电率、灵敏度和光响应、还有电和机械耐用性特别优异。
可以在不损伤本发明合乎需要的性能范围内,将一种或更多种敏化剂例如电子受体物质和着色剂加入至光敏层14的每层,即电荷产生层15和电荷传输层16。
通过加入敏化剂改善光电导体的灵敏度,此外通过抑制由于重复使用产生的剩余电势增加和老化,改善光电导体的电气耐用性。
使用的电子受体物质的实例是酸酐例如琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐和4-氯邻苯二甲酸酐;氰基化合物例如四氰乙烯和对苯二丙腈(terephthalomalondinitrile);醛例如4-硝基苯甲醛;蒽醌类例如蒽醌和1-硝基蒽醌;多环或杂环硝基化合物例如2,4,7-三硝基芴酮和2,4,5,7-四硝基芴酮;吸电子材料例如二苯酚合苯醌化合物。此外,这些吸电子材料的聚合化合物也是可用的。
至于敏化剂例如着色材料,可以使用有机光电导的化合物例如氧杂蒽型着色材料、噻嗪型着色材料、三苯甲烷型着色材料、喹啉型颜料和铜酞菁。这些有机光电导化合物起光学敏化剂作用。
实施方式2
图2是部分截面图,表示本发明第二实施方式的电子照相光电导体2的简化结构。对于该实施方式的电子照相光电导体2,相同的符号分派给与第一实施方式的电子照相光电导体1类似和相应的部分,并省略对其的解释。
电子照相光电导体2中的一个突出点是在导电载体11和光敏层14之间提供中间层18。
在导电载体11和光敏层14之间不提供中间层18的情况下,电荷从导电载体11注入光敏层14,并导致光敏层14的充电率降低、除了要曝光部分以外的部分的表面电荷部分降低、以及有时图像中出现缺陷例如雾化。特别地,在通过反转显影过程形成图像的情况下,通过将色粉粘附至通过曝光减少表面电荷的部分形成色粉图像。如果表面电荷通过除了曝光以外的原因减少,存在色粉以非常小黑点形式粘附至白色背景产生图像雾化、所谓黑色闪烁的可能性,并且图像质量明显变坏。
本发明第二实施方式的光电导体2中,因为在如上所述导电载体11和光敏层14之间提供中间层18,可以防止电荷从导电载体11注入光敏层14。因此,可以防止光敏层14的充电性降低,可以抑制除了要曝光部分以外的部分的表面电荷部分减少,并因此可以防止图像出现缺陷例如雾化。
此外,因为导电载体11的表面上缺陷可通过提供中间层18覆盖,并可以获得均匀表面,可以增加光敏层14的薄膜形成性。
此外,因为中间层18起将导电载体11粘附至光敏层14的粘合剂作用,可以防止光敏层14从导电载体11分离。
当在如上所述导电载体11和光敏层14之间提供中间层18时,存在光电导体灵敏度降低的可能性。然而,因为光电导体2中光敏层14包含具有优异电荷传输性能的本发明电荷传输物质,光电导体2中没有出现由于提供中间层18产生的灵敏度降低。即,本发明光电导体2可以提供中间层18,而不降低灵敏度。
使用的中间层18实例是包含多种树脂材料的树脂层、耐酸铝层等。
形成树脂层的树脂材料的实例可以是合成树脂,例如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、醋酸乙烯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、硅氧烷树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚酰胺树脂,以及包含构成这些合成树脂的两种或更多种重复单元的共聚物树脂。此外,包括酪蛋白、凝胶、聚乙烯醇和乙基纤维素。
这些树脂中优选使用聚酰胺树脂,特别优选使用醇可溶的尼龙树脂。醇可溶的尼龙树脂的优选实例是通过共聚合尼龙例如6-尼龙、6,6-尼龙、6,10-尼龙、11-尼龙和12-尼龙与通过化学改性尼龙得到的树脂例如N-烷氧基甲基-改性尼龙和N-烷氧基乙基改性尼龙得到的所谓共聚物尼龙。
中间层18可以包含粒子例如金属氧化物粒子。向中间层18加入粒子,使其可能调节该层的体积电阻,并有效地防止电荷从导电载体11注入光敏层14。此外,可以在多种环境条件中保持光电导体2的电性能,并可以改善环境稳定性。
包含作为金属氧化物粒子的实例可以是氧化钛、氧化铝、氢氧化铝和氧化锡的粒子。
例如,可以将涂布溶液施加至导电载体11的表面形成中间层18,通过在适当的溶剂中溶解或分散上述树脂制备中间层涂布溶液。在向中间层18加入粒子例如金属氧化物粒子的情况下,可以通过将涂布溶液施加至导电载体11的表面形成中间层18,通过在适当的溶剂中溶解上述树脂得到的树脂溶液中分散颗粒,制备中间层涂布溶液。
用于中间层涂布溶液的溶剂可以是水、各种有机溶剂或它们的混合物。这些溶剂中,优选使用单一溶剂例如水、甲醇、乙醇或丁醇,或混合溶剂例如水和醇、两种或更多种醇、醇与丙酮或二氧戊环、或者醇与氯基溶剂例如二氯乙烷、氯仿或三氯乙烷的混合物。
在树脂溶液中分散上述金属氧化物粒子的方法可以是利用球磨机、砂磨机、超微磨碎机、振动式研磨机、超声分散装置、涂料振荡器等的已知方法。
中间层涂布溶液中,树脂和金属氧化物总重量(C)与用于中间层涂布溶液的溶剂重量(D)的重量比(C/D)优选为1/99至40/60,更优选为2/98至30/70。
树脂重量E和金属氧化物重量F的重量比E/F优选为90/10至1/99,更优选为70/30至5/95。
中间层涂布溶液的涂布方法可以包括喷涂法、棒涂法、辊涂法、刮刀涂覆法、环涂法和浸涂法。特别地,涂布方法中优选使用浸涂方法,还用于形成中间层,因为该方法相对简单,并且生产性能和成本优异。
中间层18的厚度优选为0.01μm或更厚至20μm或更薄,更优选为0.05μm或更厚至10μm或更薄。如果中间层18的厚度比0.01μm更薄,中间层18不会良好发挥功能,并且不足以给出覆盖导电载体11的缺陷的均匀的表面性质,并且存在不能防止电荷从该导电载体11注入光敏层14的可能性,并且可能出现光敏层14的充电率降低。
如果中间层18的厚度超过20μm,在用浸涂方法形成中间层的情况下,不优选它,因为难以形成中间层并难以同时在中间层上均匀形成光敏层14,并且存在光电导体2的灵敏度降低的可能性。
用与实施方式1相同的方法,可以将增塑剂、均化(levering)剂或多种添加剂例如无机化合物或有机化合物的细粒子加入至该实施方式中的电荷传输层16。此外,用与实施方式1相同的方法,可以将敏化剂例如电子受体物质和着色材料、抗氧化剂或添加剂例如紫外线吸收剂加入至光敏层14的每个层15和16。
实施方式3
图3是部分截面图,表示本发明第三实施方式的电子照相光电导体3的简化结构。对于该实施方式的电子照相光电导体3,相同的符号分派给与第二实施方式的电子照相光电导体2的类似和相应的部分,省略对其的说明。
电子照相光电导体3中的突出点是光敏层14具有单层结构,由包含电荷产生物质和电荷传输物质的单层构成。即,光电导体3是单层型光电导体。
该实施方式的单层型光电导体3合乎需要的作为产生少量臭氧的正电荷型成像装置的光电导体,并且生产费用与产物产率比实施方式1和2的多层型光电导体1和2优异。
可以通过利用粘合剂树脂,将电荷产生物质粘附至包含腙结构和双丁二烯结构或由通式(1)代表的双三烯结构和除了上述化合物之外的电荷传输物质,形成光敏层14。至于使用的粘合剂树脂可以是实施方式1中举例说明的电荷传输层16的粘合剂树脂。
用与实施方式1的光敏层14相同的方法,可以将增塑剂、均化剂、无机化合物或有机化合物的细粒子、敏化剂例如电子受体物质和着色材料、抗氧化剂或多种添加剂例如紫外线吸收剂加入至光敏层14。
可以用类似于形成提供给实施方式1光电导体1的电荷传输层16的方法形成光敏层14。例如,可以通过用浸涂方法等将涂布溶液施加至中间层18形成光敏层14,通过在类似于实施方式1的电荷传输层涂布溶液的合适溶剂中,溶解或分散电荷产生物质、由通式(1)、(2)或(3)代表的电荷传输物质和适量粘合剂树脂,以及如有必要除了本发明所用之外的电荷传输物质和适量添加剂,制备光敏层涂布溶液。
该实施方式光敏层14中,粘合剂树脂的重量(B′)与由通式(1)、(2)或(3)代表的电荷传输物质的重量(A′)的重量比(B′/A′)合乎需要地为1.2或更高至3.0或更低,类似于实施方式1的电荷传输层16中粘合剂树脂的重量(B)与电荷传输物质的重量(A)的重量比B/A。
光敏层14的厚度优选为5μm或更厚至100μm或更薄,更加优选为10μm或更厚至50μm或更薄。如果光敏层14的厚度薄于5μm,存在光电导体表面电荷保留能力降低的可能性。如果光敏层14的厚度超过100μm,存在生产性能降低的可能性。
本发明的电子照相光电导体不局限于图1至3中图解的实施方式1至3的电子照相光电导体1、2和3结构,并且它可以包括光敏层中包含由通式(1)、(2)或(3)代表的本发明电荷传输物质的其它结构,该电荷传输物质分子中具有三个二苯乙烯结构或丁二烯结构。
例如,电子照相光电导体可以具有在实施方式1至3的光敏层14的各表面上包含表面保护层的结构。可以通过在光敏层14的表面上提供表面保护层,改善光电导体1、2和3的机械耐用性。此外,可以防止充电光电导体表面时,电晕放电产生的活性气体例如臭氧和氧化氮(NOx)产生的对光敏层14的化学不利影响,以改善光电导体1、2和3的电耐用性。
使用的表面保护层实例可以是包含树脂、含树脂的无机填料或无机氧化物的层。
将描述包含本发明电子照相光电导体的成像装置。顺便说一下,本发明成像装置不限于下列说明。
实施方式4
图4是图解本发明成像装置实施方式的简化成像装置100的结构的侧面图。图4中所示成像装置100包含本发明电子照相光电导体第一实施方式的图1中所示的光电导体1。在下文中,将参考图4,说明成像装置的结构和成像操作。
成像装置100具有由未图解装置体自由旋转支撑的光电导体1,并且以未图解的驱动方式使光电导体1以箭头41所示方向绕转动轴44旋转。例如,用发动机作为能源,从发动机传输能量至中心体通过齿轮构成的光电导体1,提供驱动方式,以预定圆周速度Vp旋转光电导体1,(在下文中,有时称圆周速度Vp作为光电导体1的转速Vp)。
在光电导体1周围,以箭头41所示光电导体1旋转方向,从上游到下游的顺序依次布置充电装置32、曝光工具30、显影器33、转印装置34和清洁器36。布置的清洁器36带有未图解的静电消除灯。
充电装置32是以指定电势充电光电导体1表面43的充电工具。例如,充电装置32是接触型充电工具例如充电辊。
例如,曝光工具30配有半导体激光器作为光源,以通过曝光用光线31例如由光源产生相应于图像信息的激光束充电的光电导体1的表面43,在光电导体1的表面43上形成静电潜像(electrostatic latentimage)。
显影器33是通过使用显影剂,显影光电导体1的表面43上形成的静电潜像的显影工具,和形成为可见图像的色粉图像的显影工具,并具有布置朝向光电导体1的图像辊33a并向光电导体1的表面43提供色粉,和铸件33b除了旋转支撑围绕平行于光电导体1转动轴44的图像辊33a之外,在其内部空间中储存包含色粉的显影剂。
转印装置34是将光电导体1表面43上形成的色粉图像,从表面43传送到作为转印材料的记录纸51上的转印工具。转印装置34配有,例如,充电工具例如电晕放电装置,和通过提供极性与色粉相反的电荷至记录纸51,传送色粉图像到记录纸51上的、非接触型转印工具例如转印装置34。
清洁器36是用转印装置34转印色粉图像后、清洁光电导体1表面43的清洁工具,并具有剥离表面43上剩余色粉的清洁铲36a,并具有回收并储存用清洁铲36a剥离的色粉的铸件36b。
在记录纸通过光电导体1和转印装置34之间后,以记录纸51要传输的方向布置定影装置35,其为定影转印的色粉图像的定影工具。定影装置35配备具有未图示的加热设备的加热辊35a,并且该定影装置35具有朝向加热辊35a布置的加压辊35b,并通过加压加热辊35a与加热辊35a形成接触部分。
将说明成像装置100的成像操作。以箭头41所示对应于来自未图解控制部分的信号的方向,用驱动工具旋转光电导体1,并用布置在光电导体1旋转方向从曝光工具30产生的光线31的成像点上游侧的充电装置32,以指定正值或负值电势均匀充电光电导体1表面43。
然后,曝光手段30用相应于来自控制部分信号的光线31辐照光电导体1的充电表面43。来自光源的光线31根据图像信息,在主扫描方向的光电导体1纵向重复扫描表面43。旋转光电导体1,并且来自光源的光线31根据图像信息重复扫描表面43,在光电导体1的表面43上,进行相应于图像信息的曝光。通过曝光减少用光线31辐照部分的表面电荷,在用光线31辐照部分和未用光线31辐照部分之间产生表面电势差异,从而在光电导体1表面43上形成静电潜像。此外,通过与光电导体曝光同步的传输工具,记录纸51在转印装置34和光电导体1之间从箭头42所示方向具有转印点。
然后,从来自光源光线31的成像点,用显影器33的图像辊33a在光电导体1的旋转方向下游侧,在形成静电潜像的光电导体1表面43上提供色粉。通过这样做,显影静电潜像,并在光电导体1的表面43上形成为可见图像的色粉图像。当在光电导体1和转印装置34之间提供记录纸51时,用转印装置34将与色粉极性相反的电荷提供给记录纸51,以将光电导体1表面43上形成的色粉图像转印到记录纸51上。
其上转印色粉图像的记录纸51用传输工具传输至定影装置35,并在通过定影装置35的加热辊35a和加压辊35b的接触部分时加热并加压。通过这样做,在记录纸51上牢固地定影记录纸51上的色粉图像。用传输工具将以上述方法在其上形成图像的记录纸51排出成像装置100。
另一方面,将色粉图像转印到记录纸51上后,以箭头41所示方向继续旋转光电导体1,并用清洁器36中安装的清洁铲36a清扫并清洁光电导体1的表面43。用来自消除静电灯的光线除去以上述方法除去色粉的光电导体1表面43的电荷,从而消除光电导体1表面43上的静电潜像。然后,进一步继续旋转光电导体1,并再次重复从充电光电导体1开始的系列步骤。通过这样做,连续形成图像。
如上所述,成像装置100中安装的光电导体1含有具有腙结构和双丁二烯结构或由通式(1)代表的双三烯结构的化合物,作为光敏层14中电荷传输物质,并且电性质例如充电率、灵敏度和光响应、电气和机械耐用性,和环境稳定性优异。因此,可以生产在多种环境条件中长期稳定、并具有形成高质量图像的高可靠性的成像装置100。此外,因为即使曝光光电导体1,光电导体1的电性质未恶化,可以抑制保持时由于曝光光电导体1的图像质量恶化。
此外,因为光电导体1未导致图像质量降低,即便是用于电子照相过程,从而可以加速成像装置100的成像速度。例如,如果使用直径30mm、纵向长度340mm的光电导体1用于进行高速电子照相过程,其中圆周速度Vp设置约为100至140毫米每秒,并设置成像装置100的成像速度为由JIS P0138提供的约25A4尺寸胶片每分钟以形成图像,可以提供高质量图像。
本发明成像装置不局限于图4中图解的成像装置100的结构,并可以包括可以使用本发明中提出的光电导体的其它结构。
例如,尽管该实施方式的成像装置100中充电装置32为接触型充电手段,但不局限于此,并可以为非接触型充电手段例如电晕放电装置。此外,尽管转印装置34为不利用压力转印图像的非接触型转印手段,它不局限于此,并可以为利用压力转印图像的接触型转印手段。接触型转印手段的实例为具有转印辊者,其从与接触光电导体1表面43的记录纸51的接触侧的相对侧,压迫转印辊靠着光电导体1,并在光电导体1和记录纸51受压迫的状态下,通过向转印辊施加电压,将色粉图像转印到记录纸51上。
实施例
在下文中,将根据生产实施例、实施例和对比例更详细地描述本发明。然而,这并不意味着本发明仅限于这些实施例。
生产实施例1生产示例化合物No.4
首先,在冰冷却下,将5.52g(1.2摩尔当量)氧氯化磷(oxyphosphorus chloride)逐渐地加入至100mL无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF),并搅拌溶液大约30分钟,制备Vilsmeier反应剂。在冰冷却下向该溶液以小份加入18.96g(1.0摩尔当量)根据日本专利申请公开No.2000-112157中描述方法合成的烯胺化合物,该化合物由通式(7)代表:
然后,逐渐地加热该溶液至80℃产生反应,并搅拌6小时,同时保持温度为80℃至90℃之间。反应后,反应溶液放置冷却,并以小份加入至800mL冷的4当量(4N)氢氧化钠水溶液,以产生沉淀。用水充分地过滤并洗涤得到的沉淀物,并用乙醇和乙基乙酸的混合溶液再结晶,得到16.0g黄色粉末化合物。
通过用液相色谱-质谱法(LC-MS)分析得到的晶体,在632.8处观察到相应于其中质子加入至醛化合物(计算分子量:631.32)的分子离子[M+H]+值的峰值,其为目的化合物,并由通式(8)代表:
结果,证实得到的化合物为具有由上述通式(8)代表结构的醛化合物(产率:81%)。此外,作为用LC-MS分析得到的醛化合物的结果,发现该化合物的纯度为99.0%。
然后,将6.59g(1.0摩尔当量)得到的醛化合物和3.36g(1.2摩尔)由通式(9)代表的Wittig试剂:
加入至80mL无水DMF,并溶解,然后向溶液以小份加入1.40g(1.25摩尔当量)叔丁醇钾,同时冷却至0℃。
然后,在室温下搅拌反应溶液1小时,然后加热至40℃产生反应,搅拌7小时同时保持在40℃。反应溶液放置冷却后,注入过量甲醇。过滤后得到沉淀物,并溶解在甲苯中。将该甲苯溶液传输进入分离器漏斗,并用水洗涤,然后分离有机层,并用硫酸镁干燥。干燥后,过滤有机溶液并蒸发,用硅胶柱型色谱法提纯得到的残余物,得到6.69g黄色晶体。
LC-MS分析得到晶体的结果,在760.8观察到相应于其中质子加入至三丁二烯化合物(计算分子量:759.39)分子离子[M+H]+值的峰值,其为目的化合物,作为例化合物No.4列于表1中。因此,证实得到的晶体为示例化合物No.4的三丁二烯(产率:88%)。
此外,作为用LC-MS分析得到的示例化合物No.4的结果,发现该化合物的纯度为99.0%。另外,根据差示导热性方法,利用同步分析碳(C)、氢(H)和氮(N),进行得到的示例化合物No.4的元素分析。用与生产实施例1相同的方法分析以下生产实施例。
示例化合物No.4的元素分析:
理论值;C:91.66%;H:6.50%;N:1.84%
分析值;C:91.58%;H:6.52%;N:1.90%
生产实施例2
生产示例化合物No.15
用与生产实施例1情况下相同的方法,利用由通式(10)代表的烯胺化合物作为原料,并使用相应于示例化合物15的Wittig试剂,获得示例化合物15的化合物:
其为根据日本专利申请公开No.2000-112157或日本专利No.3580426中描述方法合成所述烯胺化合物。
作为用LC-MS分析和元素分析得到的化合物的结果,证实得到的化合物为示例化合物No.15的化合物,并且结果如下所述。
示例化合物No.15
<LC-MS>
[M+H]+:得到:744.9
(计算分子量:743.34)
纯度:99.2%
<元素分析>:
理论值;C:85.57%;H:6.10%;N:1.88%
分析值;C:85.48%;H:6.08%;N:1.90%
生产实施例3
生产示例化合物No.33
用完全和生产实施例1情况下相同的方法,利用由通式(11)代表的烯胺化合物作为原料获得示例化合物33的化合物:
其为根据日本专利申请公开No.2000-112157或日本专利No.3580426中描述的方法合成烯胺化合物。
作为用LC-MS分析和元素分析得到的化合物的结果,证实得到的化合物为示例化合物No.33的化合物,并且结果如下所述。
示例化合物No.33
<LC-MS>
[M+H]+:得到:790.9
(计算分子量:789.36)
纯度:99.0%
<元素分析>:
理论值;C:88.18%;H:6.00%;N:1.77%
分析值:C:88.08%;H:6.08%;N:1.80%
生产实施例4至52
生产示例化合物No.1至3、5至14、16至32和34至52
用完全和上述生产实施例1至3情况下相同的方法,分别从相应起始原料得到目标示例化合物。
从上述每个生产实施例得到并用通式(1)代表的示例化合物列于表1中。
表1
实施例1
首先,通过将9重量份用氧化铝(Al2O3)和二氧化锆(ZrO2)进行表面处理的树状氧化钛(TTO-D-1,由Ishihara Sangyo Kabushiki Kaisha,Ltd.生产)和9重量份共聚物尼龙树脂(由Toray Kabushiki Kaisha,Inc.生产的CM8000)加入至41重量份1,3-二氧戊环和41重量份甲醇的混合溶液,并用涂料振荡器分散得到的混合物12小时,制备中间层涂布溶液。用烘炉敷涂器将制备的中间层涂布溶液施加至板状由铝制成的0.2mm厚导电载体,并干燥形成1μm厚的中间层。
然后,将2重量份X型非金属酞菁作为电荷产生物质加入至通过在97重量份THF中溶解1重量份聚乙烯醇缩丁醛树脂(由SekisuiChemical Industries Co.,Ltd.生产的BX-1)得到的树脂溶液,并用涂料振荡器分散得到的混合物10小时,制备电荷产生层涂布溶液。用烘炉敷涂器将电荷产生层的涂布溶液施加至预先形成的中间层,并干燥形成厚度0.3μm的电荷产生层。
然后,通过在80重量份THF中溶解10重量份表1中所示作为电荷传输物质的示例化合物No.4的三烯化合物、14重量份作为粘合剂树脂的聚碳酸酯树脂(由Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.生产的Z-200)和0.2重量份2,6-二叔丁基-4-甲酚,制备电荷传输层的涂布溶液。用烘炉敷涂器将电荷传输层涂布溶液施加至预先形成的电荷产生层,并干燥形成厚度18μm的电荷传输层。
如上所述生产具有图2中所示分层型结构的实施例1的电子照相光电导体。
实施例2和3
用与实施例1相同的方法生产实施例2和3的电子照相光电导体,除了使用表1中所示示例化合物No.15或No 33作为代替示例化合物No.4的电荷传输物质。
对比例1
用与实施例1相同的方法生产对比例1的电子照相光电导体,除了使用由下列结构式(12)代表的对比化合物A代替示例化合物No.4作为电荷传输物质:
实施例4
用与实施例1相同的方法在由铝制成厚度0.2mm的板状导电载体上形成厚度1μm的中间层。
然后,通过用球磨机12小时分散1重量份X型非金属酞菁作为电荷产生物质、12重量份聚碳酸酯树脂(由Mitsubishi Gas ChemicalCompany,Inc.生产的Z-400)作为粘合剂树脂、10重量份表1所示示例化合物No.4的化合物作为电荷传输物质、5重量份3,5-二甲基-3′,5′-二叔丁基二苯酚合苯醌、0.5重量份2,6-二叔丁基-4-甲酚、和65重量份THF,制备光敏层的涂布溶液。用烘炉敷涂器将光敏层涂布溶液施加至预先形成的中间层,并在110℃用热空气干燥1小时,以形成厚度20μm的光敏层。
如上所述生产具有图3中所示单层型结构的实施例4的电子照相光电导体。
评估1
使用静电纸分析仪(由Kawaguchi Electric Works Co.,Ltd.生产的EPA-8200)评估如上所述生产的实施例1至4和对比例1的每个光电导体最初阶段的性能和重复使用后的性能。评估在22℃和65%相对湿度(65%RH)的正常温度/正常湿度(N/N)环境中和5℃和20%相对湿度(20%RH)的低温/低湿度(L/L)环境中进行。
如下评估最初阶段的性能。通过向光电导体施加5kV负电压充电光电导体表面,并测量此时光电导体的表面电势作为充电电势V0[V],则充电电势V0的绝对值越高,评估充电率为越好。然而,在实施例4单层型光电导体的情况下,通过施加5kV正电压充电光电导体表面。
然后,曝光充电的光电导体表面。测量低光电导体表面电势减少为充电电势V0的一半使用的曝光能量,作为50%降低曝光量E1/2[uJ/cm2],并且50%降低曝光量E1/2越低,评估灵敏度为越好。此外,测量从开始曝光10秒后光电导体的表面电势,作为剩余电势Vr[V],并且剩余电势Vr的绝对值越低,评估光响应为越好。
此外,使用由单色光源从光谱得到的波长780nm并且曝光能量1μW/cm2的单色光作为曝光光线。
如下评估重复使用后的性能。一个充电操作和一个曝光操作的集合被认为是1个循环,并重复5000个循环后,用与评估最初阶段性能相同的方法测量充电电势V0、50%降低曝光量E1/2和剩余电势Vr,然后评估充电率、灵敏度和光响应。
上述评估结果列于表2。
如表2所示,发现实施例1至4的用三烯化合物作为由通式(1)代表的电荷传输物质的光电导体,在N/N环境和L/L环境中充电率、灵敏度和光响应优异,电荷传输物质。此外,发现实施例1至4的光电导体即使重复使用后,仍具有与最初阶段同样好的优异的电性质。
实施例5
首先,通过将9重量份用氧化铝(Al2O3)和二氧化锆(ZrO2)进行表面处理的树状二氧化钛(TTO-D-1,由Ishihihara Sangyo Kabushike Kaisha,Ltd.生产)和9重量份共聚物尼龙树脂(由Toray Kabushiki Kaisha,Inc.生产的CM8000)加入至41重量份1,3-二氧戊环和41重量份甲醇的混合溶液,并用涂料振荡器分散得到的混合物8小时,制备中间层涂布溶液。用中间层涂布溶液填充涂布浴,并将由铝制成、直径40mm、纵向长度340mm的圆柱形导电载体沉浸在涂布浴中,拔起,并干燥以在导电载体上形成厚度1.0μm的中间层。
然后,通过混合2重量份酞菁氧钛、1重量份聚乙烯醇缩丁醛树脂(由Sekisui Chemical Industries Co.,Ltd.生产的S-LEC BM-S)和97重量份甲基乙基酮,制备电荷产生层涂布溶液,作为电荷产生物质,并用涂料振荡器分散得到的混合物,其中酞菁氧钛具有晶体结构,指示对于Cu-Ka特征X射线(波长:1.54),X射线衍射谱中在至少27.2°布拉格角2θ的衍射峰。以和预先形成中间层相同的方法,用浸涂方法将电荷产生层的涂布溶液施加至中间层,并干燥形成厚度0.4μm的电荷产生层。
然后,通过在110重量份四氢呋喃(THF)中溶解10重量份表1中所示作为电荷传输物质的示例化合物No.4的化合物、20重量份作为粘合剂树脂的聚碳酸酯树脂(由Mitsubishi Engineering-Plastics Corp生产的Iupilon Z200)、1重量份2,6二叔丁基-4-甲酚、和0.004重量份二甲基聚硅氧烷(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产的KF-96),制备电荷传输层涂布溶液。以和预先形成中间层相同的方法,用浸涂方法将电荷传输层的涂布溶液施加至预先形成的电荷产生层,并在110℃干燥1小时,以形成厚度23μm的电荷传输层。
如上所述生产实施例5的电子照相光电导体。
实施例6和7
用与实施例5相同的方法生产实施例6和7的电子照相光电导体,除了使用表1中所示示例化合物No.15或No.33作为代替示例化合物No.4的电荷传输物质。
对比例2
用与实施例5相同的方法生产对比例2的电子照相光电导体,除了使用由上述结构式(12)代表的对比化合物A代替示例化合物No.4作为电荷传输物质。
实施例8
用与实施例5相同的方法生产实施例8的电子照相光电导体,除了在形成电荷传输层时,作为粘合剂树脂的聚碳酸酯树脂量改为25重量份。
实施例9和10
用与实施例5相同的方法生产实施例9和10的电子照相光电导体,除了形成电荷传输层时,作为粘合剂树脂的聚碳酸酯树脂量改为25重量份,并使用表1中所示示例化合物No.15或No.33作为电荷传输物质,代替示例化合物No.4。
实施例11
参考实施例1
用与实施例5相同的方法生产实施例11的电子照相光电导体,除了在形成电荷传输层时,作为粘合剂树脂的聚碳酸酯树脂量改为10重量份。
参考实施例2
用与实施例5相同的方法生产实施例11的电子照相光电导体,除了在形成电荷传输层时作为粘合剂树脂的聚碳酸酯树脂量改为31重量份。然而,因为在与实施例5相同量THF中聚碳酸酯树脂没有完全溶解,电荷传输层涂布溶液的粘度增加,将THF加入至溶液,以制备其中完全溶解聚碳酸酯树脂的溶液,从而形成电荷传输层。
然而,因为由刷洗现象在圆柱形光电导体纵向尖端产生雾翳,没有进行以下评估2中所述评估。出现的刷洗现象被认为是由于电荷传输层涂布溶液中过量的溶剂。
评估2
在2.5×105V/cm的电解强度、25℃温度和50%相对湿度,用X-TOF型滚筒检查器(由GEN-TECH,Inc.生产的CYNCYA)测量上述生产的实施例5至7和对比例2每个光电导体的Hale迁移率。
此外,分别将上述生产的实施例5至11和对比例2的光电导体用商购数字复印机AR-C150(商品名,由Sharp Corp生产)布置,商购数字复印机改造为具有117毫米/秒光电导体转速的测试机,并如下评估每个光电导体的印刷耐用性、电性质和环境稳定性。顺便说一下,数字复印机AR-C150通过负向充电光电导体表面,为负电荷型电子照相方法的成像装置。
(a)印刷耐用性
通过使用测试复印机,在40,000张记录纸上形成预定图案的测试图像,然后在从测试机除去布置的光电导体后测量光敏层的厚度d1[μm],并通过从形成光敏层时光敏层的厚度值d0减去值d1,计算减法值(d0-d1)作为减少的厚度量Δd,设定为评估印刷耐用性的指标。顺便说一下,使用瞬时多光线测量系统MCPD-1100(商品名,由OtsukaElectronics Co.,Ltd.生产),用光干涉方法测量厚度。
(b)电性质和环境稳定性
在复印机内部安装表面电势计(由GEN-TECH,Inc.生产的CATE751),测量形成图像期间光电导体的表面电势。通过使用复印机,在22℃和65%相对湿度的N/N环境中,用充电装置充电光电导体后立即测量每个光电导体的表面电势作为充电电势V1[V]。此外,用激光束曝光光电导体后立即测量光电导体的表面电势作为剩余电势VL[V],以设定N/N环境中的剩余电势VLN。充电电势V1的绝对值越高,评估充电率为越好,随着剩余电势的绝对值越低,评估光响应为越好。
此外,在5℃和20%相对湿度的L/L中,以和N/N环境情况相同的条件下测量剩余电势VL[V],以设立剩余电势VLL。通过从L/L环境中剩余电势VLL减去N/N环境中剩余电势VLN,得到绝对值(|VLL-VLN|)作为电势变化ΔVL。随着电势变化ΔVL越低,评估电性质的稳定性为越好。
评估结果列于表3。
表3
根据实施例5至7和对比例2之间的比较,与对比化合物A的三苯胺daimer(TPD)相比,发现由通式(1)代表的本发明化合物具有高出一位或更多位数的电荷迁移率。
根据实施例5至10和对比例2之间的比较,与使用对比化合物A作为电荷传输物质的对比例2光电导体相比,发现使用由通式(1)代表的本发明化合物的光电导体在N/N环境中具有低剩余电势绝对值(VLN)。结果,发现实施例5至10的光电导体具有优异的光响应,即使电荷传输层的粘合剂树脂重量和电荷传输物质重量之间的比例(粘合剂树脂/电荷传输物质)为1.2或更高。此外,与对比例2的光电导体相比,发现实施例5至10的光电导体由于低值电势变化ΔVL和甚至在L/L环境中具有充分光响应,环境稳定性优异。
此外,根据实施例5至10和实施例11之间的比较,与其中B/A比例低于1.2的实施例11光电导体相比,发现粘合剂树脂重量(B)和由通式(1)代表的化合物重量(A)之间的比例(B/A)为1.2至3.0的实施例5至10光电导体具有更低的厚度减少量Δd,并且印刷耐用性优异。
如上所述,通过形成包含本发明有机光电导材料的电荷传输层,改善了电荷传输层的印刷耐用性,而不降低光响应。
根据本发明,使用具有由扩展共轭体系形成结构的电荷传输物质,因为它具有由上述通式(1)、(2)或(3)代表的结构作为电荷传输材料,即分子中具有三个二苯乙烯结构或丁二烯结构。通过令光敏层包含电荷传输物质作为有机光电导材料,可以获得具有高充电电势、高灵敏度、充分光响应和高hale传输性能的光敏层。
电子照相光电导体由于使用对于光敏层表现出高hale传输性能的电荷传输物质,增加粘合剂树脂的量,使其具有具有高耐用性,并具有即使在低温环境或高速过程中使用该电荷传输物质也不降低上述性能的高可靠性,电荷传输物质电荷传输物质,这样的电子照相光电导体和使用该电子照相光电导体的成像装置可以获得。
此外,如果该电荷传输物质用作传感器材料、EL元件、静电记录元件等,可以获得具有优异响应的装置。
Claims (7)
1.一种电子照相光电导体,具有包含导电材料的导电载体;以及包含在导电载体上提供的电荷产生物质并含有作为电荷传输材料的电荷传输物质的光敏层,其中电荷传输物质由通式(1)代表:
其中Ar1和Ar2各自独立地代表对亚苯基、甲基对亚苯基、间亚苯基、1,4-亚萘基、2,6-亚萘基或亚联苯基,R1代表甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、2-氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1-甲氧基乙基或甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、2-氟乙氧基,R2代表氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、2-氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1-甲氧基乙基或甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、2-氟乙氧基,n和m代表1或2,
其中所述光敏层包含X型非金属酞菁或酞菁氧钛作为所述电荷产生物质,其中酞菁氧钛在Cu-Ka波长为1.54的特征X射线衍射中,在布拉格角为2θ±0.2°处具有至少27.2°的衍射峰。
4.权利要求1的电子照相光电导体,其中所述光敏层包含分层结构,所述分层结构具有包含电荷产生物质的电荷产生层;和包含电荷传输物质的电荷传输层。
5.权利要求4的电子照相光电导体,其中所述电荷传输层进一步包含粘合剂树脂,并且在电荷传输层中,电荷传输物质(A)和粘合剂树脂(B)之间的重量比A/B为10/12至10/30。
6.权利要求1的电子照相光电导体,其中在导电载体和光敏层之间提供中间层。
7.一种成像装置,其具有权利要求1的电子照相光电导体。
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