JP2005182040A

JP2005182040A - 画像形成部材

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Publication number: JP2005182040A
Application number: JP2004366615A
Authority: JP
Inventors: Jing Wu; ウージン; Nancy L Belknap; エルベルナップナンシー; Jennifer Y Hwang; ワイホワンジェニファー; Liang-Bih Lin; リンリアン−ビー; Yuhua Tong; トンユヒュア
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-07-07
Also published as: CN1637628A; CN100442147C; US7125635B2; BRPI0405977A; US20050137301A1

Abstract

【課題】より長いサイクル寿命安定性を有する電荷障壁層を生成させるためのアンダーコート組成物を提供する。さらに、基板への炭素繊維浸透を抑制し、大きなスポット印刷欠陥を最小にするアンダーコート層を含む画像形成部材を提供する。
【解決手段】正孔障壁層と、電荷発生層と、電荷輸送層と、任意の支持基板と、任意の導電性層と、任意の上塗層と、を含む画像形成部材であって、前記正孔障壁層は、二成分結合剤およびｎ型顔料を含む組成物から形成され、前記二成分結合剤は、イソシアネートおよびフェノール樹脂を含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真技術において用いられる多層感光体などの層状画像形成部材に関する。

層状画像形成部材は、正孔（電子）障壁層の強化された特性をもたらすアンダーコート(下塗)組成物を含む。実施形態は、印刷のためのシステムと関連した特定の用途を得ており、実施形態を特に印刷のためのシステムに関連して記載する。しかし、本実証的実施形態が他の類似用途にも適用できることは認められるべきである。

少なくとも１層の光導電性絶縁層を含む電子写真画像形成部材デバイスは、電子写真画像形成部材の画像形成面上に静電荷を均一に沈着(帯電)させ、その後、非照射領域に静電潜像を残しつつ画像形成部材の照射領域において電荷を選択的に散逸させる光などの電磁気の放射を活性化させるパターンに画像形成部材を露光させることにより画像形成される。その後、この静電潜像は現像して、割り当てられたエレクトロスコピックなマーキングトナー粒子を画像形成部材面上に微細に沈着させることにより可視画像を形成させる。その後、得られた可視トナー画像は、紙などの適する受容部材（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｍｅｍｂｅｒ）に転写させることが可能である。

米国特許第５，６３５，３２４号明細書米国特許第５，６４１，５９９号明細書米国特許第６，２６１，７２９号明細書米国特許第６，５８６，１４８号明細書米国特許第６，６４５，６８７号明細書

感光体を長寿命とするためには、安定したサイクリングが好ましい。いかなるサイクリングアップもサイクリングダウンも好ましくない。また、画像欠陥も好ましくない。これらの欠陥は、基板への感光体の多層配列を通した炭素繊維の浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）により引き起こされる。これは、黒点欠陥の原因になる、感光体を横切る伝導性経路（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｔｈ）を生じさせる。

さらに、シリカは、「プライウッディング」を抑えるために従来の組成物中で用いられている。プライウッディングとは、帯電された画像形成部材の露光中に多反射によって引き起こされる静電潜像中での好ましくないパターンの形成を意味する。現像された時、これらのパターンはプライウッドに似ている。シリカは、光を散乱させ、よってプライウッド様プリントパターンを最小化させるために複合材に添加してもよい微小粒子である。しかし、従来の組成物中でのシリカの使用は、サイクリング中の早期電荷欠乏スポットの一因になることが考えられている。

従って、より長いサイクル寿命安定性を有する電荷（正孔）障壁層を生成させるためのアンダーコート組成物を提供することが望ましいであろう。さらに、基板への炭素繊維浸透を抑制し、大きなスポット印刷欠陥を最小にするアンダーコート層を提供することは有益であろう。

本発明の例示的な実施形態は、上述した問題およびその他を克服する正孔障壁層を形成させるための新規且つ改善されたアンダーコート組成物および該組成物によりもたらされるより長寿命の画像形成部材を考慮している。

本発明は、光導電性画像形成部材などの画像形成部材に関し、正孔障壁層と、電荷発生層と、電荷輸送層と、任意の支持基板と、任意の導電性層と、任意の上塗層と、を含む光導電性画像形成部材であって、前記正孔障壁層は二成分結合剤およびｎ型顔料を含む組成物から形成され、前記二成分結合剤は、イソシアネートおよびフェノール樹脂を含むことを特徴とする。

こうした前記正孔障壁層は、画像形成部材の使用寿命の増加をもたらし、正孔障壁層のサイクル寿命を強化する。さらに、前記組成物から形成された正孔障壁層は、基板への炭素繊維浸透を最小にし、よって大きなスポット印刷欠陥の数を減少させる。

光導電性画像形成部材は、硬質ドラム設計または可撓性ベルト構成であってよい。可撓性画像形成ベルトに関して、ベルトはシームドベルトまたはシームレスベルトであることが可能である。さらに、簡略化の目的で、一般に可撓性ベルト構成中の画像形成部材に関連して以後の議論をすすめる。

支持基板と、正孔障壁層と、前記正孔障壁層上に堆積した電荷発生層と、前記電荷発生層上に堆積した電荷輸送層と、を含む画像形成部材であって、前記正孔障壁層が二成分結合剤およびｎ型顔料を含む組成物から形成される画像形成部材も本明細書において開示される。二成分結合剤は、約１重量％〜約７０重量％のイソシアネートおよび約３０重量％〜約９９重量％のフェノール樹脂を含む。好ましくは、二成分結合剤は約５重量％〜約５０重量％のイソシアネートおよび約５０重量％〜約９５重量％のフェノール樹脂を含む。より好ましくは、二成分結合剤は約１０重量％〜約３０重量％のイソシアネートおよび約７０重量％〜約９０重量％のフェノール樹脂を含む。約３０重量％〜約８０重量％、好ましくは約５０重量％〜約７０重量％、より好ましくは約５５重量％〜約６５重量％のｎ型顔料も組成物中に含まれる。

画像形成のプロセス、特にディジタルを含む電子写真画像形成プロセスおよび印刷プロセスも本開示によって包含される。より詳しくは、本開発の層状光導電性画像形成部材は、例えば、電子写真画像形成プロセス、特に帯電潜像を適切な電荷極性のトナー組成物で可視にする電子写真画像形成−印刷プロセスを含む多くの異なる既知の画像形成プロセスおよび印刷プロセスのために選択することが可能である。さらに、本開示の画像形成部材は、カラー電子写真用途、特に高速カラー複写プロセスおよび印刷プロセスにおいて有用であり、こうした部材は、例えば、約５００〜約９００ナノメートル、特に約６５０〜約８５０ナノメートルの波長領域で実施形態において感光性であり、よってダイオードレーザを光源として選択することが可能である。

なお更なる実施形態において、本発明は、強化された正孔障壁層を有する画像形成部材に関連する。画像形成部材は、優れた性能特性を含む本明細書で例示された多くの利点を有する。例えば、本明細書で開示されたアンダーコート組成物を用いて作成された画像形成部材は、プリントアウト欠陥をより発生し難く、改善されたサイクル安定性を実証する。

任意の導電性表面または層と、正孔障壁層と、任意の接着剤層と、電荷発生層と、電荷輸送層と、任意のオーバーコート(上塗)層と、を有する支持基板を含み、前記正孔障壁層は、約３０重量％〜約８０重量％のｎ型顔料と、イソシアネートおよびフェノール樹脂を含む約２０重量％〜約７０重量％の二成分結合剤と、を含む、負に帯電した電子写真画像形成部材も本明細書において開示される。好ましくは、約５０重量％〜約７０重量％の、より好ましくは、約５５重量％〜約６５重量％の顔料を含む正孔障壁層が、最適機能を達成するために用いられる。得られた画像形成部材は、平面性を提供するために支持基板の裏側に被覆したカール防止層を含んでもよい。

本例示的な実施形態の更なる態様によると、正孔障壁層を形成させるためのアンダーコート組成物が開示される。前記組成物は二成分結合剤およびｎ−型顔料を含む。前記二成分結合剤はイソシアネートおよびフェノール樹脂を含む。組成物は、硬化した時に高い硬度を有する正孔障壁層をもたらす。こうした硬度の増加は、同じ厚さの従来の正孔障壁層と比べて約１０％〜約４０％の範囲内である。本組成物は、得られた画像形成部材のサイクル寿命を大幅に改善することが見出された。

本例示的な実施形態のなおもう一つの態様によると、正孔障壁層の耐炭素繊維性（ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は、遮断イソシアネート（ｂｌｏｃｋｅｄｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）およびフェノール樹脂からなる二成分結合剤と、二酸化チタンなどのｎ型顔料と、を含むアンダーコート組成物の使用により強化される。本組成物は、正孔障壁層を生成するために用いられると、正孔障壁層のマトリックスの硬度の増加をもたらす。これは、ある程度、イソシアネートがフェノール樹脂と反応し、ポリマー網目の一部になるためである。さらに、イソシアネートは二酸化チタンと反応し、ウレタン結合（ｌｉｎｋａｇｅ）の生成は二酸化チタンナノ粒子の表面上の感湿性ヒドロキシル基を排除することが可能である。さらに、任意にシリカが含まれる場合、イソシアネートはシリカと反応する。これは、感湿性基が除去され、粒子と結合剤の間の界面が強化されるのでサイクル寿命改善を付加しうる。

追加の実施形態において、多層状感光体アレイの中で正孔障壁層を形成する際に用いるためのアンダーコート組成物が開示される。前記組成物は、二成分結合系を生成させるために、例えばフェノール樹脂をもつ遮断（ｂｌｏｃｋｅｄ）芳香族イソシアネートまたは脂肪族イソシアネートや、例えばフェノール類またはビスフェノール類をもつホルムアルデヒドポリマーのような、有効量のイソシアネートを含む。組成物は、金属酸化物成分などの有効量のｎ型顔料をさらに含む。

もう一つの態様において、例示的な実施形態は、多層状感光体中で用いるための正孔障壁層を提供する。正孔障壁層はシリカを含有しない組成物から形成される。組成物は、フェノール樹脂と、金属酸化物などのｎ型顔料と、遮断芳香族イソシアネートまたは遮断脂肪族イソシアネートなどのイソシアネートと、を含む。フェノール樹脂は、特にフェノール類またはビスフェノール類をもつホルムアルデヒドポリマーを含む。

例示的な実施形態の更なる態様において、正孔障壁層を形成する方法が提供される。本方法は、液体キャリア中でフェノール樹脂、金属酸化物およびイソシアネートの分散液を形成することを含む。本方法は基板上に分散液の層を被着させることも含む。さらに、本方法は、被着した材料を加熱して正孔障壁層を形成させることを含む。

本例示的な実施形態の一つの利点は、アンダーコート組成物を用いて製造された画像形成部材のサイクル寿命を改善することができることである。

本例示的な実施形態の更なる利点は、電荷欠乏スポットおよび大スポット印刷欠陥に関連した問題を取り除くことができることである。

本例示的な実施形態のもう一つの利点は、正孔障壁層を生成させるためにアンダーコート組成物を用いる時、アンダーコート組成物の電気特性を強化することができることである。

本例示的な実施形態のなおもう一つの利点は、アンダーコート組成物およびアンダーコート組成物により生成された結果としての正孔障壁層の耐炭素繊維性を改善することができることである。

本例示的な実施形態は、アンダーコート組成物から形成された正孔障壁層を有する画像形成部材を提供する。アンダーコート組成物は、有効量の１種以上のｎ型顔料ならびにフェノール樹脂およびイソシアネートを含む有効量の二成分結合剤を含む。種々の多層状感光体およびアンダーコート組成物の詳細は、米国特許第５，６３５，３２４号、第５，６４１，５９９号、第６，２６１，７２９号、第６，６４５，６８７号および第６，５８６，１４８号の各明細書に限定されないが、それらなどの発行された種々の特許に示されている。これらの特許のすべては本明細書において全体的に引用して援用する。

ｎ型顔料には、二酸化チタン、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化亜鉛またはこれらの物質の組み合わせなどの金属酸化物が挙げられる。好ましくは、金属酸化物は二酸化チタンである。組成物中で用いられる顔料の全量は、約３０重量％〜約８０重量％、約５０重量％〜約７０重量％および約５５重量％〜約６５重量％の範囲である。例示的な実施形態は、これらの量より多いかまたは少ない量を含む組成物を含む。

二成分結合剤は、フェノール樹脂を含み、これはアンダーコート組成物中で典型的に用いられる、いかなる適したフェノール樹脂成分であってもよい。こうしたフェノール樹脂の例には、特に、「バーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」２９１５９および同２９１０１（オキシケム）ならびに「デュライト（Ｄｕｒｉｔｅ）」９７（ボーデン・ケミカル）などのフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールおよびクレゾールと合わせたホルムアルデヒドポリマー、または「バーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」２９１１２（オキシケム）などのアンモニア、クレゾールおよびフェノールと合わせたホルムアルデヒドポリマー、あるいは「バーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」２９１０８および同２９１１６（オキシケム）などの４，４’−（１−メチルエチリデン）ビスフェノールと合わせたホルムアルデヒドポリマー、または「バーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」２９４５７（オキシケム）、「デュライト（Ｄｕｒｉｔｅ）」ＳＤ−４２３Ａ、同ＳＤ−４２２Ａ（ボーデン・ケミカル）などのクレゾールおよびフェノールと合わせたホルムアルデヒドポリマー、あるいは「デュライト（Ｄｕｒｉｔｅ）」ＥＳＤ５５６Ｃ（ボーデン・ケミカル）などのフェノールおよびｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールと合わせたホルムアルデヒドポリマーが挙げられる。

二成分結合剤はイソシアネートも含む。芳香族ブロックイソシアネートなどのイソシアネートの詳細は後で記載する。しかし、イソシアネートの最も知られているタイプは、本明細書で開示された種々の実施形態において用いるために適していると考えられる。

この点について、広範囲のイソシアネートを例示的な実施形態の組成物中で用いてよい。

ジフェニルメタン４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）の化学式は、ＮＣＯ（Ｃ₆Ｈ₄）ＣＨ₂（Ｃ₆Ｈ₄）ＮＣＯである。純粋の製品は２個の官能性（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を有するが、より高い官能性ＭＤＩオリゴマーの混合物（しばしば粗ＭＤＩとして知られている）と純粋の物質とを混合して官能性／架橋の潜在性を一定範囲とすることは一般的である。

前述したように、例示的な実施形態の組成物は遮断芳香族イソシアネートを用いる。用いられる典型的な遮断剤（ｂｌｏｃｋｉｎｇａｇｅｎｔｓ）には、マロネート類、トリアゾール類、ε−カプロラクタム、サルファイト類、フェノール類、ケトキシム類、ピラゾール類、アルコール類およびそれらの組み合わせが挙げられる。

二成分結合剤系をもたらすためにフェノール樹脂にイソシアネートを添加すると、得られたアンダーコート層または正孔障壁層の硬度を著しく高めることが見出された。この点において、イソシアネートを含有しない従来のアンダーコート組成物（すなわち、６０／４０の比のＴｉＯ₂／フェノール樹脂）によってもたらされた硬度は、０．９５ＧＰａの硬度であるのに対し、イソシアネートを含有するアンダーコート（すなわち、６０／３５／５の比のＴｉＯ₂／フェノール樹脂／イソシアネート）は１．３２ＧＰａの高い硬度をもたらす。これは、従来の組成物と比べて１．３８倍の増加に相当した。本明細書で開示された組成物中で用いられる他の二成分結合剤混合物は、約０．９５ＧＰａから約１．０５ＧＰａまでの増加をもたらした。このデータは、ナノインデンテーション技術を用いて集め、次の通り簡単に記載している。１０μｍ間隔の１６個の凹み（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）を２０μＮ／秒の負荷速度で各サンプルの表面に入れた。初期荷重は４００μＮであり、３０μＮ／インデントだけ減少した。凹み深さは表面から６０ｎｍから１００ｎｍまで変化した。式（２）に示したベルコビッチ（Ｂｅｒｃｏｖｉｃｈ）チップの面積関数から接触面積Ａｃを決定し、負荷除荷勾配（ｕｎｌｏａｄｉｎｇｓｌｏｐｅ）ｄＰ／ｄｈを計算することによりオリバー−パー（Ｏｌｉｖｅｒ−Ｐｈａｒｒ）法を用いて式（１）を介して減少した弾性率Ｅ_red.を計算した。Ｅはサンプルの貯蔵弾性係数であり、ｖはポアソン比である。ベルコビッチチップのチップ面積関数Ａｃはアルミニウム上の凹みから決定した。

硬度Ｈは、最大荷重を接触面積で除すことから単純に決定される。すなわち、Ｈ＝Ｐ_max／Ａｃである。

二成分結合剤において、フェノール樹脂／イソシアネートの重量比は、約９９／１から約３０／７０まで、好ましくは約９５／５から約５０／５０まで、最も好ましくは約９０／１０から約７０／３０まで変化する。従って、二成分結合剤は、約３０重量％〜約９９重量％、好ましくは約５０重量％〜約９５重量％、最も好ましくは約７０重量％〜約９０重量％のフェノール樹脂および約１重量％〜約７０重量％、より好ましくは約５重量％〜約２０重量％、最も好ましくは１０重量％〜約３０重量％のイソシアネート樹脂を含む。

例示的な実施形態のアンダーコート組成物から例示的な実施形態のアンダーコート層または正孔障壁層を形成すると、得られた層は、典型的には約０．００１〜約５０マイクロメートル、特に約０．０１〜約３０マイクロメートル、より特に約１〜約２０マイクロメートルの厚さを有する。

任意に、アンダーコート層または正孔障壁層は、例えば電気特性および光学特性を強化するために適する量の添加剤、例えば、約１重量％〜約１０重量％の導電性粒子または非導電性粒子、例えば、窒化珪素およびカーボンブラックなどを含有してもよい。

さらに、シリカも組成物に任意に添加することが可能である。しかし、シリカおよび他のプライウッド抑制剤がサイクリングにつれて早期電荷欠乏スポットを引き起こしうることが見出された。従って、改善されたサイクル寿命と耐炭素繊維性の両方のために本明細書で開示された特定のアンダーコート組成物中ではシリカを完全に除去することが望ましい。これらの特性は、シリカなしで生成された新規アンダーコート組成物の著しくより硬い層の結果としてもたらされる。完全に機能的なデバイスは、より長いサイクル寿命のための二酸化チタン／フェノール樹脂／イソシアネートアンダーコート組成物層によりプライウッド抑制のために粗いラス基板（ｌａｔｈｅｄｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ）上で調製された。

本例示的な実施形態によると、遮断イソシアネートなどのイソシアネートはフェノール結合剤に添加して、二成分結合剤系を形成させる。フェノール樹脂にイソシアネートを添加すると得られたアンダーコート層のサイクル寿命および他の電気的特性を大幅に改善することが発見された。さらに、開示されたアンダーコート組成物の耐炭素繊維性がフェノール結合剤に分散した二酸化チタンに基づく現在既知の多くのアンダーコート組成物の耐炭素繊維性と比べて改善される。これは、ある程度、フェノール樹脂へのイソシアネートの添加で達成されたより高い硬度のマトリックスから生じることが考えられる。

正孔障壁層は、溶媒にフェノール樹脂、イソシアネートおよび金属酸化物などのｎ型顔料を分散させて塗料溶液を形成し、基板を塗料溶液で被覆し、塗料溶液を乾燥させることにより形成される。典型的な溶媒には、例えば、テトラヒドロフラン、キシレン、１−ブタノール、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）およびジクロロメタンなど、ならびにそれらの混合物が挙げられる。溶媒は、溶媒中の分散を改善するため、およびアンダーコート溶液が経時的にゲル化するのを防止するために選択される。溶媒は、塗料溶液の組成が時間経過に伴い変化するのを防ぎ、よって塗料溶液の保存安定性を改善できるとともに塗料溶液を再生できるためにも用いてよい。

アンダーコート組成物から形成された正孔障壁層を有する静電写真可撓性ベルト画像形成部材は種々の技術によって調製してよい。典型的な可撓性支持基板に導電性表面を与える。電子写真画像形成部材については、その後、少なくとも１層の光導電性層を導電性表面に被着させる。正孔（電子）障壁層は、本明細書で開示されたアンダーコート組成物を用いて生成する。光導電性層を被着させる前にアンダーコート組成物を導電性表面に被着させる。必要ならば、接着剤層を正孔（電子）障壁層と光導電性層との間で用いてよい。多層状感光体については、電荷発生層を正孔（電子）障壁層上に通常は被着させ、その後電荷輸送層を電荷発生層上に被覆する。粒子線写真画像形成部材については、電気絶縁誘電層を導電性表面上に直接被着させる。

支持基板は不透明または実質的に透明であってよく、必要な機械的特性を有する多くの材料を含む。従って、基板は無機組成物または有機組成物などの非導電性材料または導電性材料の層を含んでよい。非導電性材料として、薄いウェブ中で可撓性であるポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリアミド類およびポリウレタン類などを含み、またこの目的のために知られている種々の熱可塑性樹脂を用いてよい。絶縁性基板または導電性基板は可撓性であるとともにエンドレス可撓性ベルトの形を取るのがよい。好ましくは、エンドレス可撓性ベルト状基板は、市販されている二軸配向性ポリエステルを含む。

支持基板層の厚さは、ビーム強度、機械的靱性および経済的配慮を含む多くの要素に応じて異なる。従って、可撓性ベルトの運用のために用いられる基板層は実質的な厚さの層、例えば約１５０マイクロメートルの層、またはベルトに悪影響を及ぼさない限り約５０マイクロメートルの最小厚さの層であってよい。好ましくは、基板層の厚さは、最適な可撓性、ビーム剛性およびサイクリング中の最小伸びのために約７５マイクロメートルと約１００マイクロメートルの間である。

別個の可撓性導電層を用いる場合、その層は、静電写真部材のために望まれる光学的透明度および可撓性度（ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）に応じて実質的に広い範囲にわたって厚さが異なってよい。従って、可撓性電子写真画像形成デバイスについては、導電層の厚さは、導電性、可撓性および光透過の最適組み合わせのために約２０オングストローム〜約７５０オングストロームの間、より好ましくは約１００オングストローム〜約２００オングストロームの間であってよい。可撓性導電層は、例えば、真空蒸着技術などの適するいかなる被覆技術によって基板上に形成される電気伝導性金属層であってもよい。典型的な金属には、アルミニウム、銅、金、ジルコニウム、ニオビウム、タンタル、バナジウム、ハフニウム、チタン、ニッケル、ステンレススチール、クロム、タングステンおよびモリブデンなどが挙げられる。金属層を形成するために用いられる技術に関係なく、金属酸化物の薄層は、空気にさらされると殆どの金属の外面上に生じる。従って、金属層に上塗する他の層が「隣接する」層として特徴付けられる時、これらの上塗隣接層は、酸化性金属層の外面上に形成された金属酸化物の薄層を実際には含んでよいことを意味する。低速複写機中の電子写真画像形成部材のための導電層に関する典型的な導電率は約１０^-2〜１０^-3／オーム／スクエア（ｐｅｒｏｈｍｓ／ｓｑｕａｒｅ）である。

導電性表面の形成後、正孔(電子)障壁層を感光体にさらに被着させる。正孔障壁層は、本明細書で開示されたアンダーコート組成物を用いて生成させる。アンダーコート組成物は、噴霧、浸漬被覆、ドローバー被覆、グラビア被覆、シルクスクリーニング、エアナイフ被覆、リバースロール被覆、真空蒸着および化学処理などの適する従来のいかなる技術によっても被着される。得られた正孔障壁層は連続であるのがよく、約０．２マイクロメートル未満の乾燥厚さを有するのがよい。

接着剤層は通常、正孔障壁層または電子遮断層に被着させる。技術上周知されているいかなる適した接着剤層も用いてよい。典型的な接着剤層材料には、例えば、ポリエステル類およびポリウレタン類などが挙げられる。満足な結果は、約０．０５マイクロメートル〜約０．３マイクロメートルの間の厚さの接着剤層で達成することができる。接着剤層被覆混合物を正孔障壁層に被着させる従来の技術には、噴霧、浸漬被覆、ロール被覆、線巻ロッド被覆、グラビア被覆およびバード（Ｂｉｒｄ）アプリケータ被覆などが挙げられる。被着させた被覆の乾燥は、オーブン乾燥、赤外線乾燥および空気乾燥などの適する従来のいかなる技術によっても行ってよい。

いかなる適した電荷発生（光発生）層も接着剤層上に被着させてよい。

いかなる適した高分子膜形成用結合剤材料も光発生層のマトリックスとして用いてよい。

光発生層は、一般には約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートル、より好ましくは約０．３マイクロメートル〜約３マイクロメートルの範囲の厚さである。光発生層の厚さは結合剤含有量に関係付けられる。より多く結合剤を含有する組成物は、一般に、より厚い光発生層を必要とする。

電荷輸送層は、電荷発生層からの光発生正孔（または電子）の注入を支持することができるとともに、表面電荷を選択的に放電させるために有機層を通してこれらの正孔（または電子）の輸送を可能にするいかなる適した透明有機ポリマーまたは非高分子材料も含んでよい。電荷輸送層は正孔または電子を輸送するように機能するだけでなく、磨耗または化学的浸食から光導電性層を保護もする。電荷輸送層は、電子写真で有用な光、例えば、４０００オングストローム〜９０００オングストロームの波長、で露光した場合の放電であれば無視できることを示す。電荷輸送層は、入射光の大部分を下にある電荷発生層が確実に用いるために電子写真画像形成部材が露光を行う時に用いようとする波長領域で通常は透明である。透明基板と合わせて用いる時、画像上の露光または消去は、すべての光が通過する基板を通して実行してよい。この場合、電荷輸送材料は、電荷発生層が基板と電荷輸送層との間に挟まれている場合、使用する波長領域において光を透過する必要はない。電荷発生層と関連した電荷輸送層は、電荷輸送層上に置かれた静電荷が照射のない状態で導通されない程度に絶縁材である。電荷輸送層材料は技術上周知である。

電荷輸送層は、通常は電気的に不活性の膜形成用高分子材料に分散した活性化化合物または電荷輸送分子を含んでよい。これらの電荷輸送分子は、光発生正孔の注入を支持できず、これらの正孔の輸送を可能にできない高分子材料に添加してよい。多層光導電体中で用いられる特に好ましい電荷輸送層は、約２５重量％〜約７５重量％の少なくとも一種の電荷輸送芳香族アミン、および芳香族アミンが中で可溶性である約７５重量％〜約２５重量％の高分子膜形成樹脂を含む。典型的な電荷輸送芳香族アミンの例には、不活性樹脂結合剤に分散したトリフェニルメタン、ビス（４−ジエチルアミン−２−メチルフェニル）フェニルメタン、４’−４’’−ビス（ジエチルアミノ）−２’，２’’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ビス（アルキルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（式中、アルキルは例えばメチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチルなどである）および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’−ジアミンなどが挙げられる。

電荷輸送層の厚さは、約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートル、好ましくは約２０マイクロメートル〜約３５マイクロメートルの範囲であってよい。さらに至適な厚さは、約２３マイクロメートル〜約３１マイクロメートルの範囲であってよい。

任意の従来の接地片（ｇｒｏｕｎｄｓｔｒｉｐ）は電子写真画像形成部材の一端に沿って用いてよい。接地片は膜形成ポリマー結合剤および導電性粒子を含んでもよい。接地片は米国特許第４，６６４，９９５号明細書に列挙された材料などを含んでよい。接地片は約７マイクロメートル〜約４２マイクロメートル、好ましくは約１４マイクロメートル〜約２３マイクロメートルの厚さを有してよい。

任意の従来のカール防止層も用いてよい。カール防止層は、絶縁性または若干半導電性である熱可塑性有機ポリマーまたは無機ポリマーを含んでよい。カール防止層は、平面性および／または耐磨耗性を提供し、その摩擦特性および磨滅特性を改善するために微晶質シリカまたは有機微粒子も含んでよい。カール防止層は、画像形成層とは反対の、基板の裏側で形成される。カール防止層の厚さは約３マイクロメートル〜約３５マイクロメートルである。カール防止裏地層の例は米国特許第４，６５４，２８４号明細書に記載されており、この特許の全体的な開示は本明細書に引用して援用する。

任意の従来のオーバーコート層も用いてよい。任意のオーバーコート層は、絶縁性または若干半導電性である有機ポリマーまたは無機ポリマーを含んでよい。オーバーコート層は、約２マイクロメートル〜約８マイクロメートル、好ましくは約３マイクロメートル〜約６マイクロメートルの厚さの範囲であってよい。

電子写真画像形成部材については、導電性層に上塗する可撓性誘電層は、光導電性層の代わりに用いてよい。適する従来のいかなる可撓性絶縁性誘電熱可塑性ポリマーも電子写真画像形成部材の誘電層中で用いてよい。必要ならば、本発明の形態学的に（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ）改善されたシーム構成の着想は、サイクリング耐久性が重要である異なる材料組成を有する可撓性ベルトに拡張してよい。

上記のプロセス、組成物および材料は、強化された安定な寿命サイクルを有する正孔障壁層および強化された安定な寿命サイクルを有する正孔障壁層を含む画像形成部材を製造するために用いることが可能である。正孔障壁層は、大スポット生成欠陥の増加の原因になる炭素繊維浸透にも強い。

本明細書で開示されたアンダーコート組成物の調製は、従来のアンダーコート組成物製造プロセスからの幾つかの修正を含む。フェノール樹脂（「バーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」２９１５９、オキシケム社）に分散した二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ＳＴＲ−６０Ｎ、堺化学工業(株)）およびシリカ（ＳｉＯ₂ Ｐ−１００、エスプリット社）を含む前述したアンダーコート組成物の製造は、キシレンと１−ブタノールの混合物中で成分の原料分散液を調製することを含む。一般に、分散液は、約５０重量％の固形物含有率で形成される。キシレンおよび１−ブタノールは一般に１：１の比である。得られた分散液はその後、１：１の比でキシレンおよび１−ブタノールで追加して希釈し、最終塗料分散液を形成する。

本例示的な実施形態によると、保存しておいた前記分散液はメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で希釈され、イーストマン・ケミカル製の「アルキュア（Ａｌｃｕｒｅ）」４４５０などの固体高分子芳香族ブロックイソシアネートがその後添加される。新規アンダーコート組成物塗料分散液の他の詳細な例は、約３０重量部のキシレン、約３０重量部の１−ブタノールおよび約４０重量部のＭＥＫの三溶媒混合物に分散した約５２重量部の二酸化チタン、約１０重量部のシリカ、約３８重量部のフェノール樹脂および約１０重量部のアルキュア４４５０を含む。新規アンダーコート組成物に対する硬化条件は、前述したアンダーコート組成物に対する硬化条件と同じ、すなわち、１６０℃で１５分である。アルキュア４４５０がブロックイソシアネートであり、その反応性イソシアネート官能基を露出させるために１６０℃以上でアルキュア４４５０を活性化できるだけなので、新規アンダーコート組成物に対する可使時間の制限はない。

幾つかの従来のアンダーコート組成物に対して本例示的な実施形態のアンダーコート層組成物を比較するために一連の試験トライアルを行った。第１のトライアルにおいて、新規アンダーコート組成物のサイクル寿命を評価した。詳しくは、Ａ域（湿度８０％、２８℃）内のサイクル寿命はＬＣスキャナー（長サイクリングスキャナー）で試験し、フェノール樹脂に分散した二酸化チタンおよびシリカを含む現行のアンダーコート組成物または正孔障壁層組成物と比べて大幅に改善された。図１に示すように、新規アンダーコート組成物（ＴｉＯ₂ ＳＴＲ−６０Ｎ／シリカＰ−１００／バーカム２９１５９／アルキュア４４５０＝５２／１０／３８／１０）の厚さ５．４マイクロメートルの層、クロロガリウムフタロシアニン電荷発生層および電荷輸送層を有するデバイスは非常にフラットなサイクリングを示し、まだらな電荷欠乏スポットが６４０キロ（６４万）サイクルで現れる。ここで、クロロガリウムフタロシアニン電荷発生層は、塩化ビニル、酢酸ビニルおよびマレイン酸（ダウ・ケミカル製のＶＭＣＨ）のターポリマーに分散したクロロガリウムフタロシアニン顔料からなる。顔料／結合剤の重量比は約６０／４０である。電荷輸送層は、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（４０重量部）および三菱ガス化学(株)から入手できるポリカーボネートであるＰＣＺ−４００［ポリ（４，４’−ジヒドロキシ−ジフェニル−１−１−シクロヘキサン）、Ｍｗ＝４０，０００］（６０重量部）からなる。

従来のアンダーコート（ＴｉＯ₂／シリカ／バーカム２９１５９＝５２／１０／３８）の厚さ３．８マイクロメートルの層と、上記と同じ電荷発生層および電荷輸送層を有するデバイスについて図２に示す。図１と比較すると、遙かにより短いサイクル寿命を示し、約３７０キロ(３７万)サイクルでサイクリック曲線の大きな屈曲があった。非常に密な電荷欠乏スポットが５００キロ(５０万)サイクルで観察される。同様のサイクリック改善は、ヒドロキシガリウムフタロシアニン電荷発生系についても観察される。

図３を参照して新規アンダーコート層組成物によるサイクル寿命の改善を更に説明する。イソシアネートをフェノール樹脂に添加することにより、イソシアネートはアンダーコート組成物中の成分のすべてと反応することが可能である。第一に、イソシアネートはフェノール樹脂と反応し、恐らくマトリックスを硬化させることにより高分子網目の一部になると考えられる。第二に、イソシアネートは二酸化チタンと反応し、ウレタン連結の形成は二酸化チタンナノ粒子の表面上の感湿性水酸基を除去することが可能である。最後に、イソシアネートは任意に存在してよいシリカと反応する。これは、感湿性基が除去され、粒子と結合剤の間の界面が強化されるので、サイクル寿命の改善に対して重要でありうる。

本例示的な実施形態によると、現行のフェノール結合剤へのイソシアネートの添加は、アンダーコート層サイクル寿命および他の電気特性を改善する。耐炭素繊維性も同じ厚さの現行の二酸化チタン系アンダーコート層と比べてより硬いマトリックスを達成できるため、改善されている。

本発明の例示的な実施形態の正孔障壁層に関するサイクルに対する表面電位のグラフである。従来の正孔障壁層に関するサイクルに対する表面電位のグラフである。例示的な実施形態のアンダーコート組成物の加熱に関するプロセススキームである。

Claims

正孔障壁層と、
電荷発生層と、
電荷輸送層と、
任意の支持基板と、
任意の導電性層と、
任意の上塗層と、
を含む画像形成部材であって、
前記正孔障壁層は、二成分結合剤およびｎ型顔料を含む組成物から形成され、
前記二成分結合剤は、イソシアネートおよびフェノール樹脂を含むことを特徴とする画像形成部材。
前記ｎ型顔料が二酸化チタン、酸化亜鉛およびそれらの組み合わせからなる群から選択された金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成部材。
前記金属酸化物が二酸化チタンであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成部材。
前記イソシアネートがトルエンジイソシアネート、ジフェニルメタン４，４’−ジイソシアネートおよびそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成部材。