JP2008040506A - 電子写真画像形成部材、電子写真画像形成部材を形成する方法、及び電子写真画像現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、画像形成性能の向上や長寿命化などの画像形成部材を提供することにある。
【解決手段】本発明の電子写真画像形成部材は、基材と、フォト生成層と、任意選択のオーバーコート層と、を備え、前記フォト生成層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含む。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、電子写真画像形成部材に関し、特に、カーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含む電荷輸送層を備える積層フォトレセプタ構造に関する。本開示は、また、前記画像形成部材を製造・使用する方法に関する。

米国特許第５，７０２，８５４号には、支持基材に少なくとも電荷生成層、電荷輸送層、およびオーバーコート層を成膜した電子写真画像形成部材が記載されている。前記オーバーコート層は、架橋結合したポリアミドマトリクスに溶解または分子的に分散されたジヒドロキシアリールアミンを含む。オーバーコート層は、アミド窒素原子に結合したメトキシメチル基を含有するポリアミドと、架橋結合触媒と、ヒドロキシアミンとを含む架橋結合可能な被覆混合物を架橋結合させることによって形成される。被覆混合物を加熱するとポリアミドが架橋結合される。電子写真画像形成部材で画像形成を行うには、画像形成部材を均一に帯電し、画像形成部材を画像の形の活性化放射で露光して静電潜像を形成し、静電潜像をトナー粒子で現像し、トナー画像を受理部材に転写する諸ステップを含むプロセスで行い得る。

エレクトロフォトグラフィー、すなわち、ゼログラフィ、電子写真画像形成法、または静電画像形成法として知られる電子写真術では、導電性層上の光導電性絶縁層を備える電子写真プレート、ドラム、ベルトなど（画像形成部材またはフォトレセプタ）の表面が、最初、均一に静電的に帯電される。次いで、画像形成部材が、活性電磁放射線のパターンに露光される。放射露光により、光導電性絶縁層の照射された領域上の電荷が選択的に消失し、一方、非照射領域には静電潜像が残される。次いで、この静電潜像を現像して可視画像を形成するには、微粉砕された電子写真マーキング粒子を光導電性絶縁層の表面に堆積させることによって行い得る。次いで、得られた可視画像は、画像形成部材から直接的または間接的に（例えば、転写部材などで）印刷媒体、例えば、ＯＨＰ用紙や普通の紙に転写し得る。上記の画像形成プロセスは、再使用可能の画像形成部材を用いて何度でも繰り返し得る。

電子写真画像形成部材は、多くの形で提供し得る。例えば、画像形成部材はガラス質セレンのような単一の均質層でもよく、あるいは光導電体および他の材料を含む混成層でもよい。さらに、画像形成部材は、多層構造とし得る。この場合、部材を構成する個々の層が、一定の機能を果たす。現在の多層構造の有機画像形成部材は、一般に、少なくとも一層の基材層と二層の電子または光アクティブ層を備える。これらのアクティブ層は、一般に、（１）光吸収材を含有する電荷生成層と（２）電荷輸送分子または材料を含有する電荷輸送層とを含む。これらの層は、多岐にわたる構成で機能的デバイスとし得る。単一層または混合層に纏め得ることもある。基材層は導電性材料から形成し得る。別法としては、導電性層は、非導電性の不活性物質上に形成し得る。その技法としては、例えば、スパッタリング成膜法があるが、これに限定はされない。

電荷生成層は、電荷を光で生成し、光で生成された電荷を電荷輸送層または他の層に注入する能力を有する。

電荷輸送層では、電荷輸送分子がポリマバインダの中に存在していてもよい。このケースでは、電荷輸送分子がホールまたは電子を輸送する特性を提供し、一方、電気的不活性なポリマバインダの方は機械的特性を提供する。別法としては、電荷輸送層は、電荷輸送性ポリマ、例えば、ビニルポリマ、ポリシリレンまたはポリエーテルカーボネートから製造し得る。この場合、電荷輸送特性が、機械的に頑丈なポリマに化学的に組み込まれる。

画像形成部材は、また、電荷生成層と導電性基材層との間に電荷ブロック層（複数を含む）および／または接着層（複数を含む）を含み得る。さらに、画像形成部材は、保護オーバーコート層も含み得る。これらの保護オーバーコート層は電気的に活性でも不活性でも差し支えないが、一般に電気的にアクティブなオーバーコート層が好まれる。さらに、画像形成部材は、レーザ光の非コヒーレント反射のような特殊機能、ドットパターンおよび／またはピクチャ画像を提供する層、あるいは化学的シールおよび／または円滑なコーティング表面を提供する下塗り層を含み得る。

画像形成部材は、一般に、電子写真サイクルに繰り返し曝されるので、露出された電荷輸送層またはその代わりのトップ層は、機械的に摩耗され、化学的に侵食され、熱にも曝される。この繰り返しサイクルにより、露出された電荷輸送層の機械的特性と電気的特性は次第に劣化の途を辿る。

多層構造のベルトまたはドラムのフォトレセプタを用いて、優れたトナー処理画像が得られるけれども、より進歩し、より高速の電子写真コピー機、複写機、プリンタが開発されればされるほど、印刷品質に一層大きな要求が存在することが見出されている。画像の帯電とバイアスポテンシャルに、そしてトナーおよび／または現像剤の特性に微妙なバランスが維持される必要がある。これにより、フォトレセプタ製造の品質に、従って、製造生産性に追加的な制約が課される。

米国特許第５，７０２，８５４号明細書

画像形成部材を成形するために多岐にわたるアプローチが取られているが、本発明の目的は、画像形成性能の向上や長寿命化などの画像形成部材を提供することにある。

本開示は、電荷輸送層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含む画像形成部材を提供することによって、上記の問題やその他の問題の幾つかまたは全てに対処するものである。

実施の形態において、本開示は、基材と、フォト生成層（ｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と、任意選択のオーバーコート層と、を備え、前記フォト生成層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含むことを特徴とする電子写真画像形成部材を提供する。

他の一つの実施の形態において、本開示は、電子写真画像形成部材基材を提供するステップと前記基材の上にフォト生成層を成膜するステップとを含み、前記フォト生成層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含むことを特徴とする電子写真画像形成部材を形成する方法を提供する。

本開示は、また、そのような電子写真画像形成部材を含む電子写真画像現像装置を提供する。また、そのような電子写真画像形成部材を使用する画像形成プロセスを提供する。

電子写真の画像形成部材は、技術的に既知である。電子写真の画像形成部材は好適な技法ならどのような技法を使用しても調製し得る。一般に、導電性表面を備える可撓性または硬質の基材が提供される。次いで、電荷生成層が導電性表面に成膜される。電荷ブロック層も、任意選択で電荷生成層の成膜以前に導電性表面に成膜し得る。所望ならば、接着層も、電荷ブロック層と電荷生成層との間に使用し得る。普通、電荷生成層がブロック層の上に成膜され、ホールまたは電荷の輸送層が電荷生成層の上に形成され、その後で任意選択のオーバーコート層が形成される。この構造では、ホール輸送層または電荷輸送層の上または下に電荷生成層を設け得る。実施の形態では、電荷生成層とホール輸送層または電荷輸送層を統合し、電荷生成機能とホール輸送機能を双方とも果たす単一アクティブ層ともし得る。

基材は不透明性でも、または実質的に透明性でもよく、所要の機械的性質を備える好適な材料から構成し得る。従って、基材は、無機組成物または有機組成物のような導電性または非導電性の材料の層から構成し得る。非導電性材料としては、この目的のために既知の多岐にわたる樹脂、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタンなどを採用し得る。これらは、薄膜のように可撓性である。導電性基材は、どのような金属でもよく、例えば、アルミ、ニッケル、鋼、銅などでよく、あるいはカーボンや金属粉などを充填した上記のポリマ系材料、または有機導電性材料でよい。電気絶縁性または電気伝導性の基材は、エンドレス可撓性ベルト、薄膜、硬質シリンダ、シートなどの形状とし得る。基材層の厚さは、極めて多くの因子、例えば、所要強度や経済的考慮に依存する。従って、ドラムに対しては、この層は、相当な厚さ、例えば、数ｃｍとしたり、または最小厚さの１ｍｍ未満とし得る。同様に、可撓性ベルトは、例えば、約２５０μｍの相当程度の厚さ、または５０μｍ未満の最小の厚さとし得る。もっとも最終的な電子写真装置に悪影響を与えないという条件ではあるが。

基材層が非導電性の実施の形態では、その表面を、導電性コーティングで導電性に変えることも可能である。導電性コーティングの厚さは、光学的透明度、所望の可撓性、および経済因子に依存して相当に広い範囲で変わり得る。従って、可撓性の感光性画像形成装置に対しては、導電性コーティングの厚さは、約２０Å〜約７５０Å、例えば、導電率、可撓性、および光透過性の最適組み合わせでは約１００Å〜約２００Åとし得る。可撓性の導電性コーティングは、例えば、真空蒸着法のような好適なコーティング技法、つまり電着で基材に形成された導電性金属層でもよい。典型的な金属としては、アルミ、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バナジウム、ハフニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、タングステン、モリブデンなどが挙げられる。

任意選択のホールブロック層を基材に成膜し得る。隣接する光導電性層とその下層の基材の導電性層との間にホールに対する電気バリアを形成する能力のある好適な従来のブロック層を利用し得る。

任意選択の接着層をホールブロック層に成膜し得る。技術的に既知の好適な接着層を利用し得る。典型的な接着層材料としては、例えば、ポリエステル、ポリウレタンなどが挙げられる。満足な結果は、約０．０５μｍ（５００Å）〜約０．３μｍ（３，０００Å）の接着層厚さで達成し得る。接着層コーティング混合物を電荷ブロック層に適用する従来の技法としては、スプレー、浸漬コーティング、ロールコーティング、ワイヤ巻きロッドコーティング、グラビアコーティング、バードアプリケータコーティングなどが挙げられる。堆積したコーティングの乾燥は、オーブン乾燥、赤外放射乾燥、空気乾燥などの好適な従来技法で行い得る。

少なくとも一層の電子写真画像形成層が、接着層、ブロック層、または基材の上に形成される。電子写真画像形成層は、技術的に既知のように電荷生成機能とホールまたは電荷の輸送機能の双方とを行う単一層でも、あるいは電荷生成層と電荷輸送層のような複数の層で構成してもよい。電荷生成層は、真空蒸着または堆積で製造されたセレンおよびセレンと砒素、テルル、ゲルマニウムなどの合金、シリコンとゲルマニウム、カーボン、酸素、窒素などの化合物の非晶質フィルムで構成し得る。電荷生成層は、また、結晶性セレンおよびその合金の無機顔料、ＩＩ−ＶＩ族化合物、有機顔料、例えば、キナクリドン、ジブロモアンサンスロン顔料のような多環式顔料、ペリレンとペリノンジアミン、多核芳香族キノン、ビス−、トリス−、およびテトラキス−アゾを含むアゾ顔料などをフィルム形成性ポリマ系バインダに溶解し、溶媒コーティング技法で製造して得られる。

フタロシアニンは、赤外線露光システムを利用するレーザプリンタに使用される感光性材料として採用されている。赤外線感光性が、低価格半導体レーザダイオード光露光装置に露光されるフォトレセプタには必要である。フタロシアンの吸収スペクトルと感光性は、化合物の中心金属原子に依存する。多くの金属フタロシアニンが報告されており、具体的にはオキシバナジウムフタロシアニン、クロロアルミニウムフタロシアニン、銅フタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、および無金属フタロシアニンが挙げられる。フタロシアニンは、多くの結晶形で存在し、結晶形は感光性に強い影響を有する。

好適なポリマ系フィルム形成性バインダ材料が、電荷生成（フォト生成）層中のマトリクスとして採用し得る。典型的なポリマ系フィルム形成性材料としては、例えば、米国特許第３，１２１，００６号に記載の材料が挙げられる。従って、典型的な有機のポリマ系フィルム形成性バインダとしては、熱可塑性と熱硬化性双方を含み、具体的には、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアリールエーテル、ポリアリールスルホン、ポリブタジエン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアセテート、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ポリイミド、アミノ樹脂、フェニレンオキシド樹脂、テレフタル酸樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレンとアクリロニトルのコーポリマ、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニルとのコーポリマ、アクリレートコーポリマ、アルキド樹脂、セルロース系フィルム形成体、ポリ（アミドイミド）、スチレンブタジエンコーポリマ、塩化ビニレデン／塩化ビニルコーポリマ、酢酸ビニル／塩化ビニレデンコーポリマ、スチレン／アルキド樹脂、ポリビニルカルバゾールなどが挙げられる。これらのポリマはブロックコーポリマ、ランダムコーポリマまたは交互コーポリマのいずれでもよい。

感光性組成物（ｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）または顔料は、様々な量で樹脂バインダ組成物に存在する。しかし、一般に、感光性顔料約５容量％〜約９０容量％が、樹脂バインダ約１０容量％〜約９５容量％に分散される。例えば、感光性顔料約２０％〜約３０容量％が、樹脂バインダ組成物約７０容量％〜約８０容量％に分散される。実施の形態の一つでは、感光性顔料約８容量％が、樹脂バインダ組成物約９２容量％に分散される。フォト生成層は、また、真空昇華法でも作製されるが、このケースではバインダは存在しない。

好適な従来の技法を使用してフォト生成層コーティング混合物を混合し、その後成膜し得る。典型的な成膜技法としては、スプレー、浸漬コーティング、ロールコーティング、ワイヤ巻きロッドコーティング、真空昇華などが挙げられる。幾つかの成膜法では、フォト生成層はドットまたはラインのパターンで作製される。溶媒でコーティングされた層の溶媒除去は、好適な従来技法、例えば、オーブン乾燥、赤外線放射乾燥、空気乾燥などで行い得る。

前記電荷輸送層は、カーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含む。例えば、前記多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料は、少なくとも電荷輸送ブロックと非電荷輸送ブロックとを含み、前記電荷輸送ブロックと非電荷輸送ブロックの一つはカーボンナノチューブ材料内に埋め込まれるが、他のブロックはカーボンナノチューブ材料内に埋め込まれていないものである。前記の非電荷輸送ブロックは、例えば、水溶性をアシスト（例えば、増加）するブロック、有機溶媒溶解度をアシスト（例えば、増加）するブロック、または化学的、光学的、物理的刺激に応答して、カーボンナノチューブ材料に関して諸材料を「ロック」するブロックとし得る。もちろん、多重の非電荷輸送ブロックを含ませて、上記特性を多重に付与することもし得る。別法としては、単一の非電荷輸送ブロックを用いて、上記特性を多重に付与することもし得る。

実施の形態では、カーボンナノチューブ材料は、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、またはこれらの異形を包含する。カーボンナノチューブ材料としては、現在既知の、または今後開発されるどのようなカーボンナノチューブ材料およびその異形も、使用し得る。従って、例えば、カーボンナノチューブは、直径が約０．１〜約５０ｎｍ、例えば、直径が約１〜約１０ｎｍ、そして長さが最大で数１００μｍ、例えば、約０．０１または約１０または約５０μｍ〜約１００または約２００または約５００μｍのオーダーであり得る。カーボンナノチューブ材料は、マルチ壁構造、または単一壁の形状、またはこれらの混合物であり得る。幾つかの実施の形態では、カーボンナノチューブ材料は、特に、単一壁形状である。カーボンナノチューブは導電性でも、半導電性でもあり得るが、導電性ナノチューブが実施の形態で特に有用である。カーボンナノチューブの異形としては、例えば、ナノファイバがあるが、これらは、特記なき限り、用語「カーボンナノチューブ材料」に含まれる。

さらに、本開示のカーボンナノチューブは、カーボン原子のみを含み得るが、あるいは他の原子を、例えば、ホウ素および／または窒素を、例えば、ホウ素と窒素を等量だけ含むこともあり得る。従って、カーボンナノチューブ材料の異形の例としては、窒化ホウ素、ビスマス、および金属カルコゲナイドがある。これらの材料の組み合わせも、また使用し得るが、本明細書では用語「カーボンナノチューブ材料」に含まれる。実施の形態では、カーボンナノチューブ材料は、カーボンナノチューブを調製するのに使用された触媒材料を含まない、あるいは本質的に含まないことが望ましい。例えば、鉄触媒または他の重金属触媒が一般にカーボンナノチューブ製造に使われる。しかし、カーボンナノチューブ材料が残留する鉄または重金属触媒材料を一切含まないことが、実施の形態では望ましい。

所望の電荷輸送、溶解度、および他の特性を提供するため、カーボンナノチューブ材料は、少なくとも一個の電荷輸送ブロックと少なくとも一個の非電荷輸送ブロックを含む多重ブロック型ポリマにより、永久的に秩序立てされる。実施の形態では、多重ブロック型ポリマの個々のブロック単位を、ポリマ鎖に沿ってランダムに散乱して配置し得る。もっとも、秩序立てされて配置された多重ブロック型ポリマの方が望ましく、この場合は、少なくとも一個の電荷輸送ブロックと少なくとも一個の非電荷輸送ブロックを、カーボンナノチューブ材料に関して望ましく配置し得る。多重ブロック型ポリマは、例えば、２〜約１０種以上の相異なるタイプのモノマ単位、例えば、２、３、４、または５種の相異なるタイプのモノマ単位を含み得る。

実施の形態では、相異なるタイプのモノマ単位を、カーボンナノチューブ材料に関して多重ブロック型ポリマチェーンに様々に配置し得る。例えば、相異なるタイプのモノマ単位を、カーボンナノチューブ材料の内側または外側に様々に配置し得る。しかし、実施の形態の一つでは、多重ブロック型ポリマを提供するに際し、電荷輸送ブロックがカーボンナノチューブ材料の内側に配置し、電荷輸送特性を向上させたり、一方では、非電荷輸送ブロック（複数を含む）をカーボンナノチューブ材料の外側に配置し、例えば、溶解度特性を向上させたりする。

多重ブロック型ポリマは、カーボンナノチューブ材料に関して永久的に秩序立てされる。すなわち、例えば、カーボンナノチューブ材料に関連して単純に物理的に配置するのではなく、多重ブロック型ポリマは、カーボンナノチューブ材料に化学的に、または違った形で、結合または固定される。この方法によって、例えば、電荷輸送ブロックは、カーボンナノチューブ材料の中でローカルな位置に配置され、電荷輸送特性が、電荷輸送部分基が構造内を動かないでも、電荷輸送特性が向上し、従って電荷輸送特性が変化する。別法としては、実施の形態では、電荷輸送ブロックをローカルな位置に配置する際に、例えば、カーボンナノチューブ材料の外表面に結合して、同じように電荷輸送特性を向上することもし得る。

カーボンナノチューブ材料に関して多重ブロック型ポリマを永久的に秩序立てることは、多重ブロック型ポリマがカーボンナノチューブ材料に関してロック、または「凍結」される限りは、どのような好適な方法でも行い得る。この永久的な秩序立ては、例えば、多重ブロック型ポリマをカーボンナノチューブ材料に固定する様々な化学的、光学的、または物理的手段をどのように使用しても達成し得る。

多重ブロック型ポリマの少なくとも一個のブロックは、電荷輸送ブロックである。電荷輸送ブロックを含有している好適な電荷輸送ポリマとしては、例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン、ポリシラン、ポリアニリン、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフェニレン、ポリ（フェニレンサルファイド）、ポリアニリン、ポリ（フェニレンサルファイドフェニレンアミン）、トリアリールアミン電荷輸送基を含むこれらのコーポリマ、およびこれらの混合物が挙げられる。実施の形態では、アリールアミン電荷輸送化合物は、パラ置換アリールアミン電荷輸送材料である。そのようなアリールアミン電荷輸送材料は、通常、繰り返しユニット当たり約１〜約１０個の中心窒素を備え得るが、しかし、実施の形態では、アリールアミン電荷輸送材料は、繰り返しユニット当たり約１〜約６個、例えば、約１〜約２個の中心窒素を備え得る。複数の窒素原子がある場合、窒素原子は一般に炭素残基に共有結合で結合しており、芳香族系と考えられ、窒素原子の間には原子または分子のレベルの電子的結合が存在する。もちろん、そのような結合は実施の形態では望ましいけれども、必ずしも必要というわけではない。多重ブロック型ポリマに対して他の好適な電荷輸送ブロックは、例えば、米国特許第４，８０６，４４３号、第４，８０６，４４４号、第４，８１８，６５０号、第４，９３５，４８７号、第４，９５６，４４０号、第４，８０１，５１７号、および第５，０３０，５３２号に記載されている。

多重ブロック型ポリマの少なくとも他の一つのブロックは、非電荷輸送ブロックである。非電荷輸送ブロックは、例えば、水溶性をアシスト（例えば、増加）するブロック、有機溶媒溶解度をアシスト（例えば、増加）するブロック、化学的、光学的、物理的刺激に応答して、カーボンナノチューブ材料に関して諸材料を「ロック」するブロックなどである。非電荷輸送ブロックは、所望ならば、これらの特性を多重に付与することもし得る。

例えば、多重ブロック型ポリマの幹の部分は、化学的または光学的刺激に応答して、同時に有機材料に可溶性である非電荷輸送ブロックを備える。化学的および光学的刺激の例としては、例えば、ＵＶ−放射線露光のような放射線露光による硬化能力、ソル−ゲルプロセス、ビニル基とヒドリドシランとのヒドロシレーションのようなヒドロシレーション反応、ビニル基のようなパーオキサイド活性化硬化反応、ソル−ゲル反応による反応する能力などがある。

従って、このカテゴリーの非電荷輸送ブロックの例としては、ゾル−ゲル反応がし易い基、例えば、アルキルシロキシ基、シラノール基、クロロシラン基などがある。そのような基は、例えば、アルコキシシラン、クロロシラン、シラノール末端基のポリシランなどとソルゲル反応を起こし得る。アルキルシロキシ基とアルコキシシラン基とのケースでは、アルキル基は、例えば、炭素数が1〜約３０、例えば、1〜約２０、または１〜約１０、例えば、１、２、３、４、または５でよく、環式でも直鎖式でも分枝式でもよい。同基は、また、置換されたものでも、非置換のものでもよく、置換基としては、例えば、メチル、エチル、イソブチル、イソオクチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ビニル、スチリル、トリメチルシロキシル、トリクロロシリルエチル、トリクロロシリルプロピル、ジクロロシリルエチル、クロロシリルエチル、フェニル、クロロベンジル、シアノエチル、シアノプロピル、ノルボメニル、フルオロ、シラノール、ジメチルシラン、アルコキシ、メタクリレート、シラン、アニリン、アミン、フェノール、およびアルコールから成る群から選択される一つまたはそれ以上の数の基を挙げ得る。

このカテゴリーの非電荷輸送ブロックの他の例としては、例えば、紫外線照射で硬化し易い基がある。従って、放射線硬化可能な基の例としては、アクリレート、メタクリレート、アルケン、アリルエーテル、ビニルエーテル、エポキシド、例えば、脂環式エポキシド、脂式エポキシド、およびグリシジルエポキシド、オキシエタン、スチルベン、アクリレート化エステルの形で提供され得るケイ皮酸のエステルまたはアミドのようなケイ皮酸の誘導体、アクリレート化ポリエステル、アクリレート化エーテル、アクリレート化ポリエーテル、アクリレート化エポキシ、ウレタンアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、アクリレート化ケイ皮酸などが挙げられる。好適なアクリレート化モノマの具体的な例としては、限定されるわけではないが、ポリアクリレート、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、グリセロールプロポキシトリアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタアクリレートエステルなど、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、アミンアクリレート、アクリルアクリレートなどが挙げられる。

使用し得る非電荷輸送ブロックの他の例としては、水溶性をアシスト（例えば、増加）するブロックがある。そのようなブロックの例としては、カルボン酸基で、例えば、炭素数１〜約２０、例えば、１〜約１５、または１〜約１０のものが挙げられる。同ブロックは、一個以上のカルボン酸官能基、例えば、１、２、３、４、またはそれ以上のカルボン酸官能基を有し得る。水溶性または親水性の増加をアシストするブロックの他の例としては、水酸基またはスルホン酸残基があり、同残基は、炭素数１〜約２０、例えば、１〜約１５または１〜約１０の脂肪族または芳香族の残基を含有する。同ブロックは、一個以上の親水性官能基、例えば、１、２、３、４、またはそれ以上の数の親水性官能基を有し得る。

実施の形態の一つでは、前記多重ブロック型ポリマは、電荷輸送ブロック、ゾル−ゲル機能性非電荷輸送ブロック、および水溶性非電荷輸送ブロックを含有する。そのような多重ブロック型ポリマは、一般に、次式で表し得る。
（ＣＴＢ）_a（ＮＣＴＢ１）_b（ＮＣＴＢ２）_c
式中、ＣＴＢは電荷輸送ブロックを示し、ＮＣＴＢ１はゾルゲル機能性非電荷輸送ブロックを示し、ＮＣＴＢ２は水溶性非電荷輸送ブロックを示し、ａ、ｂ、およびｃは、モノマ単位の数の平均を表す。実施の形態では、上の式の下付き添字ａ、ｂ、およびｃは、例えば、各々約１〜約９８の範囲で、例えば、ａ：ｂ：ｃの比は、約１：９８：１〜９８：１：１と変わり得て、多重ブロック型ポリマの性質と所望の用途とに依存する。さらに、多重ブロック型ポリマは全体として、低くは約１，０００ダルトン単位から高くは約１，０００，０００ダルトン単位の分子量を有する。これも、多重ブロック型ポリマの性質と意図する用途とに依存する。

図１は実施の形態の一例の概略図を示す。同概略図で、一般に上式の多重ブロック型ポリマは、カーボンナノチューブに永久的に秩序立てされる。図１に示すように、多重ブロック型ポリマの電荷輸送ブロックはカーボンナノチューブの内側に配置され、一方、ゾルゲル機能を有する非電荷輸送ブロックと水溶性非電荷輸送ブロックは、双方ともカーボンナノチューブの外側に配置される。従って、コンポーネントの形態が、ゾル−ゲル機能を有する非電荷輸送ブロックとのソルゲル反応によって、ロックイン、つまり凍結される。

前記の多重ブロック型ポリマとカーボンナノチューブ材料との構造は、電荷輸送層の従来の電荷輸送材料の代わりに、あるいはそれに加えて使用し得る。前記の多重ブロック型ポリマとカーボンナノチューブ材料との構造が、従来の電荷輸送材料に追加して使用される時、従来型電荷輸送材料は、例えば、ポリカーボネートのようなフィルム形成性の電気的に不活性なポリマに溶解、または分子的に分散された小さい分子とし得る。本明細書で使用される用語「溶解」は、本明細書中では、小分子がポリマに溶解して均一相を形成する溶液となる状態として定義される。本明細書で使用される表現「分子的に分散」は、電荷を輸送する小分子がポリマに分散され、それらの小分子が分子スケールでポリマに分散されている状態として定義される。好適な電荷輸送性、すなわち、電気的にアクティブな小分子はどんなものでも、電荷輸送層に採用し得る。電荷輸送性の「小分子」という表現は、本明細書では、光で生成された自由電荷を輸送層中で輸送層の前後を通して輸送し得るモノマとして定義される。典型的な電荷輸送性小分子としては、例えば、１−フェニル−３−（４’−ジエチルアミノスチリル）−５−（４’’−ジアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン類、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’−ジアミンのようなジアミン類、Ｎ−フェニル−Ｎ−メチル−３−（９−エチル）カルバジルヒドラゾンや４−ジエチルアミノベンズアルデヒド−１，２−ジフェニルヒドラゾンのようなヒドラゾン類、２，５−ビス（４−Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノフェニル）−１，２，４−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール類、スチルベン類などが挙げられる。上記のように、好適な電気的にアクティブな小分子の電荷輸送性化合物が電気的に不活性のポリマ系フィルム形成性材料に溶解または分子的に分散される。顔料からホールを高効率で電荷生成層に注入可能で、しかもこれらを電荷輸送層の前後に極めて短時間の輸送時間で輸送する小分子の電荷輸送性化合物は、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，Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリルビフェニル−４，４’−ジアミン，およびＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（１−ブチル）フェニル］−［ｐ−テトラフェニル］−４，４’−ジアミンである。

フォトレセプタの電荷輸送層は、前記の多重ブロック型ポリマとカーボンナノチューブ材料との構造を所望、かつ好適な量だけ含み得る。

電荷輸送層においてカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を使用する利点は、カーボンナノチューブ材料が、極めて高い電荷輸送移動度を示すということである。従って、電荷輸送層においてカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を使用することにより、従来の電荷輸送材料から提供された電荷輸送スピードよりも遙かに高いオーダーの電荷輸送スピードを達成し得る。例えば、カーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含む電荷輸送層における電荷輸送移動度は、従来のピラゾリン、ジアミン、ヒドラゾン、オキサジアゾール、またはスチルベン電荷輸送小分子を同様な量で含む対比し得る電荷輸送層に比較して、１、２、３、４、５、６、７、またはそれ以上の桁、例えば、約１〜約４桁大きいものである。これによって得られる劇的な電荷移動度の増大により、印刷プロセスや装置に顕著な対応する改良、例えば、印刷スピードの上昇、印刷品質の向上、およびフォトレセプタ信頼性の向上を達成し得る。

カーボンナノチューブおよびそれらの電荷輸送移動度に関する追加的詳細は、例えば、T. Durkop et al., "Extraordinary Mobility in Semiconducting Carbon Nanotubes," Nano. Lett., Vol. 4, No. 1, 35-39 (2004.)に見出し得る。

任意選択のオーバーコート層を作製するために使用されるアルコール溶媒に不溶性の好適な電気的に不活性な樹脂バインダが、電荷輸送層に採用し得る。典型的な不活性樹脂バインダとしては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリスルホンなどがある。分子量は、例えば、約２０，０００〜約１５０，０００の範囲で変わり得る。バインダの例としては、ポリカーボネート、例えば、ポリ（４，４’−イソプロピリデン−ジフェニレン）カーボネート（ビスフェノール−Ａ−ポリカーボネートとも称される）、ポリ（４，４’−シクロヘキシリデンジフェニレン）カーボネート（ビスフェノール−Ｚ−ポリカーボネートとも称される）、ポリ（４，４’−イソプロピリデン−３，３’−ジメチル−ジフェニル）カーボネート（ビスフェノール−Ｃ−ポリカーボネートとも称される）などがある。どのような好適な電荷輸送ポリマも、電荷輸送層に利用し得る。電荷輸送ポリマは、以下に記載の上層のオーバーコート層を成膜するのに採用される溶媒、例えば、アルコール溶媒に不溶性でなければならない。これらの電気的にアクティブな電荷輸送ポリマ材料は、電荷生成材料から光で生成されたホールの注入をサポートする能力を有し、そしてこれらのホールを通過して輸送する能力も有する必要がある。

好適な従来の技法を使用して電荷輸送層コーティング混合物を混合し、その後電荷生成層の上に成膜し得る。典型的な成膜技法としては、スプレー、浸漬コーティング、ロールコーティング、ワイヤ巻きロッドコーティングなどが挙げられる。堆積されたコーティングの乾燥は、好適な従来技法、例えば、オーブン乾燥、赤外線放射乾燥、空気乾燥などで行い得る。

一般に、電荷輸送層の厚さは約１０〜約５０μｍの間であるけれども、この範囲外の厚さも使用し得る。電荷輸送層は、電荷輸送層に帯電された静電気電荷が、静電潜像の生成と保持を防止するに十分な量の照射がない場合は導電されないという程度には絶縁体でなければならない。一般に、電荷輸送層：電荷生成層の厚さの比は、約２：１〜２００：１に維持され、幾つかの例では４００：１と大きいことが望ましい。電荷輸送層は、可視光または使用を目的とする範囲の放射線に対して実質的に非吸収性であるが、電気的には「アクティブ」である。つまり、電荷輸送層は、光導電性の層、すなわち、電荷生成層から光で生成されたホールの注入を可能とし、そしてこれらのホールを通過・輸送してアクティブ層の表面の表面電荷を選択的に放電することが可能になるという点でアクティブである。

フォトレセプタの耐摩耗性を向上するには、保護オーバーコート層をフォト生成層（または、他の下に位置する層）の上に設け得る。多岐にわたるオーバーコート層が技術的に既知であり、フォトレセプタの機能的特性に悪影響がない限りはこれらを使用し得る。

また、本開示の範囲内に含まれるのは、本明細書に記載の画像形成部材で画像形成し、印刷する方法である。これらの方法は、一般に、画像形成部材の上の静電潜像の生成と、その後に行われる。例えば、熱可塑性樹脂、顔料のような着色剤、電荷添加剤、および表面添加物から構成されたトナー組成物での画像の現像と、以降の、好適な基材への画像の転送と、この基材への画像の永久的定着とを含む。装置が印刷モードで使用される環境では、画像形成法は、上と同一の諸ステップを含むが、相違は、露光ステップをレーザ装置または画像バーで達成し得るということである。

カーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料の概略図である。

Claims (3)

1. 基材と、
   フォト生成層と、
   任意選択のオーバーコート層と、
   を備え、前記フォト生成層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含むことを特徴とする電子写真画像形成部材。
2. 電子写真画像形成部材基材を提供するステップと、
   前記基材の上にフォト生成層を成膜するステップと、
   を備え、前記フォト生成層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含むことを特徴とする電子写真画像形成部材を形成する方法。
3. 基材と、
   フォト生成層と、
   任意選択のオーバーコート層と、
   を備え、前記フォト生成層がカーボンナノチューブ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた多重ブロック型ポリマ系電荷輸送材料を含む電子写真画像形成部材を備えることを特徴とする電子写真画像現像装置。

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