JP2008046629A - 高電荷移動度を有する画像形成部材 - Google Patents

高電荷移動度を有する画像形成部材 Download PDF

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Abstract

【課題】現在の感光体は、露光と現像ステーション間の時間と概ね同じ時間内で、例えば200ppmに近い速度で、層を横切って電荷を移動させる。従って、200ppm未満の寛容度を得るために、又は200ppmレベルまで達するために、感光体が放電できる速度を増大させることが望ましい。
【解決手段】基板と、基板上に配置された電荷発生層と、電荷発生層上に配置された少なくとも1つの電荷輸送層とを含む画像形成部材であって、少なくとも1つの電荷輸送層が、テルフェニル系アリールアミンと、正孔輸送ポリマーと、を含む高電荷移動度の複合体を含むことを特徴とする、画像形成部材。
【選択図】図1

Description

本発明で開示される実施形態は、一般に、電荷輸送ポリマー中に分散させた輸送分子を含む高電荷移動度の複合体を含む電荷輸送層を有する、改善された静電写真画像形成部材に関する。
電子写真が進歩するにつれて、電子写真機が動作できる速度を増大させる必要性が引き続いて存在する。複雑で、極めて精巧な複写システムは、非常に高速で動作する必要があり、このことが感光体に対して精密な動作限界を含んだ厳しい要求を課す。
現在の感光体は、露光と現像ステーション間の時間と概ね同じ時間内で、例えば200ppmに近い速度で、層を横切って電荷を移動させる。従って、200ppm未満の寛容度を得るために、又は200ppmレベルまで達するために、感光体が放電できる速度を増大させることが望ましい。
本明細書に示される態様により、上記の現在の感光体又は画像形成部材の欠点に対処する電荷輸送層が提供される。本明細書に記載されるこれらの組成物及び方法は、画像形成部材がそれを横切って電荷を移動させ得る速度の実質的な増大を示す、高電荷移動度の複合体を含む機械的に強固な電荷輸送層に関する。
1つの実施形態は、テルフェニル系アリールアミン及び正孔輸送ポリマーを含む画像形成部材を含むことができる。
別の実施形態は、静電潜像を受け取る静電保持表面を有し、基板、基板上に配置された電荷発生層、電荷発生層上に配置された、テルフェニル系アリールアミン及び正孔輸送ポリマーを含む高電荷移動度の複合体を含んだ少なくとも1つの電荷輸送層を含む、画像形成部材と、電荷保持表面に現像剤材料を塗布して静電荷保持表面上に現像された画像を形成するように静電潜像を現像するための現像要素と、現像された画像を電荷保持表面からコピー基板に転写するための転写要素と、現像された画像をコピー基板に融着させるための融着要素と、を含む記録媒体上に画像を形成するための画像形成装置を提供することができる。
より良く理解するために、添付の図面を参照することができる。
可撓性ベルトの形態の多層電子写真画像形成部材の例示的な実施形態を図1に示す。例示的な画像形成部材は、随意の導電性表面層又は複数表面層12(本明細書では接地面層と呼ぶことができる)を有する支持基板10と、基板自体が導電性である場合には随意の正孔ブロッキング層14と、隋意の接着界面層16と、電荷発生層18と、電荷輸送層20とを含む。電荷発生層18及び電荷輸送層20は、本明細書では2つの別々の層として説明される画像形成層を形成する。代替として、これらの層の機能性構成成分は、組み合わせて単層とすることもできることを理解されたい。
画像形成部材の他の層は、例えば、正孔ブロッキング層14を通して導電層12との電気的な連続性を促進するために、画像形成部材の一方の縁部に付けられる随意の接地ストリップ層45を含むことができる。感光体のカール防止バッキング層30は、支持基板10の裏面に形成することができる。導電性の接地面12は、典型的には、薄い金属層、例えば、真空蒸着又はスパッタリング法によって基板10上に堆積させた厚さ10ナノメートルのチタン・コーティングである。層14、16、18、及び20は、基板10の導電性接地面12の表面上に、溶媒を含む溶液としてそれぞれ別々に順次堆積させることができるが、その際、それぞれの層は次の層の堆積の前に乾燥させられる。接地ストリップ層45は、これらの層のコーティング後又はCTLと同時に付けることができる。
本明細書に記載される実施形態によって作製される多層可撓性電子写真画像形成部材のウェブストックは、長方形のシートに切り分けることができる。次いで切り分けられたそれぞれのシートは、端部で重ね合わせて、任意の適切な手段、例えば超音波溶接、糊付け、テープ付け、ステープル留め、又は圧着及び熱融着など、によって接合して、連続的な画像形成部材のシーム付きのベルト、スリーブ、又はシリンダーを形成する。
別々の電荷輸送層20及び電荷発生層18の代替として、図2に示されるような、単一の画像形成層22を用いることができ、感光体の他の層は以下に説明されるように形成される。画像形成層22は、静電帯電、画像様式での露光及び画像現像の間、暗所で静電荷を保持できる単一の電子写真活性層を含むことができる。単一の画像形成層22は、バインダ中に電荷輸送層20におけると同様の電荷輸送分子を含むことができ、そして隋意に以下に説明される層18におけると同様の電荷発生/光導電材料を含むこともできる。
基板
感光体の支持基板10は、不透明又は実質的に透明とすることができ、必要な機械的特性を有する任意の適切な有機又は無機材料を含むことができる。基板全体が、電気伝導性表面と同じ材料を含むことができ、又は電気伝導性表面は単に基板上のコーティングとすることができる。任意の適切な電気伝導性材料を用いることができる。典型的な電気伝導性材料としては、銅、真鍮、ニッケル、亜鉛、クロム、ステンレス・スチール、導電性プラスチック及びゴム、アルミニウム、半透明アルミニウム、スチール、カドミウム、銀、金、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、クロム、タングステン、モリブデン、適切な材料を含むか又は湿った空気中で調整することによって十分な水分含有量があることを確実にして材料を導電性にした導電性紙、インジウム、スズ、酸化スズ及び酸化インジウム・スズを含む金属酸化物などが挙げられる。それは、単一の金属化合物、或いは異なる金属及び/又は酸化物の二重層とすることができる。
基板10はまた、全体を電気伝導性材料で調製することができ、或いは基板10は、無機又は有機ポリマー材料、例えばDuPontから市販されている2軸延伸ポリエチレンテレフタレートであるMYLAR、又はKALEDEX2000として入手可能なポリエチレンナフタレートを含む絶縁性材料とすることができ、その際、接地面層12は導電性チタン又はチタン/ジルコニウム・コーティング、さもなければ、酸化インジウムスズ、アルミニウム、チタンなどの半導体表面層を有する有機又は無機材料の層を含み、或いは、基板10はアルミニウム、クロム、ニッケル、真鍮、その他の金属などの導電性材料だけで作成することができる。支持基板の厚さは、機械的性能及び経済的考慮を含む多数の要因に依存する。
基板10は、例えばプレート、シリンダー、ドラム、スクロール、エンドレスの可撓性ベルトなどの多くの異なる形態を有することができる。基板がベルトの形態である場合、ベルトはシーム付き又はシームレスとすることができる。
基板10の厚さは、可撓性、機械的性能及び経済的考慮を含む多数の要因に依存する。支持基板10の厚さは、約25マイクロメートルから約3,000マイクロメートルまでの範囲とすることができる。可撓性感光体ベルトの調製の実施形態においては、基板10の厚さは、最適な可撓性のため、及び感光体ベルトが機械ベルト支持モジュール内の小さな直径のローラ、例えば直径19ミリメートルのローラの周りを循環するときに感光体の表面に引き起こされる曲げ応力を最小にするために、約50マイクロメートルから約200マイクロメートルまでである。
例示的な支持基板10は、各コーティング層の溶液に使用される溶媒のいずれにも不溶であり、光学的に透明又は半透明であり、約150℃の高温まで熱的に安定である。画像形成部材の作製に使用される典型的な支持基板10は、1℃当たり約1×10-5から1℃当たり約3×10-5までの範囲の熱収縮係数、及び約5×10-5psi(3.5×10-4Kg/cm2)と約7×10-5psi(4.9×10-4Kg/cm2)の間のヤング率を有する。
導電層
導電性接地面層12は、電子写真画像形成部材に要求される光学的透明性及び可撓性によって厚さを変えることができる。感光体の可撓性ベルトが所望される場合、支持基板10上の導電層12、例えば、スパッタリング堆積法によって作成されるチタン及び/又はジルコニウム導電層の厚さは、典型的には、適切な背面消去のための適切な光透過性を可能にするために約2ナノメートルから約75ナノメートルまでの範囲であり、電気伝導性、可撓性及び光透過性の最適な組み合わせの実施形態においては、約10ナノメートルから約20ナノメートルまでの範囲である。一般に、後方消去露光に関しては、導電層の光透過率は少なくとも約15パーセントあることが望ましい。導電層は、金属に限定される必要はない。導電層12は、例えば、真空蒸着又はスパッタリング法などの任意の適切なコーティング法によって基板上に形成することができる電気伝導性金属層とすることができる。導電層12として使用するのに適切な典型的な金属としては、アルミニウム、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・スチール、クロム、タングステン、モリブデン、これらの組み合わせなどが挙げられる。基板全体が電気伝導性金属である場合、外表面は電気伝導層の機能を果たすことができ、別個の電気伝導層は省くことができる。導電層の他の例は、約4000オングストロームと約9000オングストロームの間の波長を有する光に対して透明な層としての導電性インジウムスズ酸化物のような材料の組み合わせ、又は不透明な導電層としてのプラスチック・バインダ中に分散させた導電性カーボンブラックとすることができる。
説明される実施形態は、無機又はMYLARなどの有機ポリマー材料を含む絶縁材料を含んだ基板層10と、基板層10上にコーティングされたチタン又はチタン/ジルコニウムなどの電気伝導性材料を含む接地面層12とによって説明されることになる。
正孔ブロッキング層
次いで、隋意の正孔ブロッキング層14を、基板10又は存在する場合は層12に付けることができる。隣接する導電層12から光導電性又は電荷発生層への正孔注入に対する有効な障壁を形成することができる任意の適切な正電荷(正孔)ブロッキング層を用いることができる。電荷(正孔)ブロッキング層としては、ポリマー、例えばポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリウレタン、HEMA、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリホスファジンなどを挙げることができ、或いは、窒素含有シロキサン若しくはシラン、又は窒素含有チタン若しくはジルコニウム化合物、例えばチタネート及びジルコネート、を含むことができる。正孔ブロッキング層は、連続的であるべきであり、感光体設計に用いるために選択される材料の種類に応じて約0.2ミクロンから約10マイクロメートルまでの広い範囲の厚さを有することができる。
ブロッキング層14は連続的又は実質的に連続的なものとすることができ、あまり厚くなると、望ましくなく高い残留電圧をもたらす可能性があるので、約10マイクロメートル未満の厚さを有することができる。例示的な実施形態の態様においては、約0.005マイクロメートルから約2マイクロメートルまでのブロッキング層が、最適な電気的性能を与える。ブロッキング層は、任意の適切な従来技術、例えば噴霧、浸漬コーティング、ドロー・バー・コーティング、グラビア・コーティング、シルク・スクリーニング、エアナイフ・コーティング、反転ロール・コーティング、真空蒸着、化学処理など、によって塗布することができる。薄い層を得る便宜のために、ブロッキング層は、希薄溶液の形態で塗布することができ、溶媒は、コーティングの堆積後に真空、加熱などによる従来技術によって除去される。一般に、ブロッキング層材料と溶媒の重量比は、約0.05:100から約5:100までの間であれば、噴霧コーティングには十分である。
接着性界面層
随意の別個の接着性界面層16を備え付けることができる。図1に示される実施形態においては、界面層16は、ブロッキング層14と電荷発生層18の間に配置される。界面層はコポリエステル樹脂を含むことができる。界面層に利用できる例示的なポリエステル樹脂としては、ポリアリレートポリビニルブチラール、例えばToyota Hsutsu Inc.から市販されているARDEL POLYARYLATE(U−100)、全てBostikからのVITEL PE−100、VITEL PE−200、VITEL PE−200D、及びVITEL PE−222、Rohm Hassからの49,000ポリエステル、ポリビニルブチラールなどが挙げられる。接着性界面層16は、正孔ブロッキング層14に直接塗布することができる。従って、実施形態における接着性界面層16は、下層の正孔ブロッキング層14と上層の電荷発生層18との両方に直接隣接して接触し、接着結合を向上させて連結する。しかし他の実施形態においては、接着性界面層16は完全に省かれる。
接着性界面層16用のポリエステルのコーティング溶液を作るためには任意の適切な溶媒又は溶媒混合物を用いることができる。任意の他の適切な従来技術により混合してその後に接着性層コーティング混合物を正孔ブロッキング層に塗布することができる。典型的な塗布技術には、噴霧、浸漬コーティング、ロール・コーティング、巻線ロッド・コーティングなどがある。堆積された湿潤コーティングの乾燥は、例えばオーブン乾燥、赤外線乾燥、空気乾燥などによって実施することができる。
乾燥後、接着性界面層16は約0.01マイクロメートルから約900マイクロメートルまでの厚さを有することができる。実施形態においては、乾燥状態での厚さは、約0.03マイクロメートルから約1マイクロメートルまでである。
電荷発生層
その後、電荷発生層18を接着性層16に塗布することができる。粒子状で不活性樹脂などの膜形成バインダ内に分散させた形態にすることができる電荷発生/光導電性材料を含む任意の適切な電荷発生バインダを用いることができる。電荷発生材料の例としては、膜形成ポリマー・バインダに分散させた、無機光導電性材料、例えばアモルファス・セレン、三方晶セレン、並びに、セレン−テルル、セレン−テルル−ヒ素、ヒ化セレン及びこれらの混合物から成る群から選択されたセレン合金、並びに、種々のフタロシアニン色素を含む有機光導電性材料、例えば、X型金属フリーのフタロシアニン、バナジルフタロシアニン及び銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、チタニルフタロシアニン、キナクリドン、ジブロモアンタントロン色素、ベンズイミダゾールペリレン、置換2,4−ジアミノ−トリアジン、多核芳香族キノンなどが挙げられる。セレン、セレン合金、ベンズイミダゾールペリレンなど及びこれらの混合物は、連続的な均質電荷発生層として形成することができる。多電荷発生層組成物を、光導電層が電荷発生層の特性を強める又は弱める箇所で使用することができる。所望ならば、当技術分野において既知の他の適切な電荷発生材料を用いることもできる。選択される電荷発生材料は、静電潜像を形成するための電子写真画像形成プロセスにおける画像様式の放射露光ステップの間、約400nmと約900nmの間の波長を有する活性化放射に高感光性であるべきである。例えば、ヒドロキシガリウムフタロシアニンは、約370から約950ナノメートルまでの波長の光を吸収する。
任意の適切な不活性樹脂材料を、電荷発生層18内にバインダとして使用することができる。典型的な有機樹脂バインダとしては、熱可塑性及び熱硬化性樹脂、例えば、1つ又はそれ以上のポリカーボネート、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルブチラール、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、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン及びアクリロニトリル・コポリマー、ポリビニルクロリド、ビニルクロリド及びビニルアセテート・コポリマー、アクリレート・コポリマー、アルキド樹脂、セルロース膜形成剤、ポリ(アミドイミド)、スチレン−ブタジエン・コポリマー、ビニリデンクロリド/ビニルクロリド・コポリマー、ビニルアセテート/ビニリデンクロリド・コポリマー、スチレンーアルキド樹脂などが挙げられる。別の膜形成ポリマー・バインダは、40,000の粘度−分子量を有する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)であり、Mitsubishi Gas Chemical Corporation(日本国東京)から入手可能である。
電荷発生材料は、種々の量で樹脂バインダ組成物中に存在させることができる。通常、約5体積%から約90体積%までの電荷発生材料を、樹脂バインダの約10体積%から約95体積%までで分散させ、そしてより具体的には約20体積%から約60体積%までの電荷発生材料を、樹脂バインダ組成物の約40体積%から約80体積%までで分散させる。
電荷発生材料及び樹脂バインダ材料を含有する電荷発生層18は、通常、約0.1マイクロメートルから約5マイクロメートルまでの範囲の厚さをもち、乾燥時には例えば約0.3マイクロメートルから約3マイクロメートルまでの厚さをもつ。電荷発生層の厚さは、一般にバインダ含有量に関連する。より高いバインダ含有量の組成物は、一般により厚い電荷発生層に使用される。
電荷輸送層
その後、電荷輸送層20が電荷発生層18上に塗布されるが、この電荷輸送層20は、電荷発生層18からの、光で発生した正孔又は電子の注入をサポートすることができ、且つ、これらの正孔/電子を電荷輸送層を通して輸送して画像形成部材表面上の表面電荷を選択的に放電することができる、任意の適切な透明有機ポリマー又は非ポリマー材料を含むことができる。1つの実施形態においては、電荷輸送層20は、正孔を輸送する作用をするだけでなく、アブレーション又は化学的な攻撃から電荷発生層18を保護し、それ故に画像形成部材の耐用年数を延ばすことができる。電荷輸送層20は、実質的に非光導電性材料であるが、電荷発生層18からの、光で発生した正孔の注入をサポートするものとすることができる。
層20は、普通は、それを通して露光が実施されるときに大部分の入射放射が確実に下層の電荷発生層18で使われるように、電子写真画像形成部材が使用される波長領域において透明である。電荷輸送層は、ゼログラフィに有用な光の波長、例えば400ナノメートルから900ナノメートルまでの波長に露光されるときに、光吸収が無視できて電荷を発生しない優れた光学的透明性を示すべきである。感光体が透明な基板10及び同じく透明又は部分的に透明な導電層12を用いて調製される場合、画像様式での露光又は消去は、基板の裏面を透過する全ての光により、基板10を通して達成することができる。この場合、層20の材料は、電荷発生層18が基板と電荷輸送層20の間に挟まれているならば、使用する波長領域の光を透過させる必要はない。電荷発生層18と組み合わされた電荷輸送層20は、電荷輸送層上に置かれた静電荷が照明がないときには伝導されない程度に絶縁体である。電荷輸送層20は、電荷が放電プロセス中に通過するとき、最小限の電荷だけをトラップすべきである。
電荷輸送層20は、電気的に不活性なポリマー材料、例えばポリカーボネートに溶解又は分子分散させて固溶体を形成することによりこの材料を電気的に活性にする添加剤として有用な任意の適切な電荷輸送成分又は活性化化合物を含むことができる。「溶解」とは、例えば小さい分子をポリマー中に溶解させて均質相を形成する溶液を形成することを指し、実施形態における分子分散とは、例えばポリマー中に分散された電荷輸送分子のことを指し、その際小さな分子は分子のスケールでポリマー中に分散する。電荷輸送成分は、それが添加されなければ、電荷発生材料からの、光で発生した正孔の注入をサポートすることができず、またこれらの正孔を輸送することができない膜形成ポリマー材料に添加することができる。この添加は、電気的に不活性なポリマー材料を、電荷発生層18からの、光で発生した正孔の注入をサポートすることができ、且つ、電荷輸送層上の表面電荷を放電するためにこれらの正孔を電荷輸送層20を通して輸送することができる材料に転化する。電荷輸送成分は、典型的には、分子間の電荷輸送、及び最終的には電荷輸送層の表面に至る電荷輸送を協働する有機化合物の小さな分子を含む。
電荷輸送層のために選択されるバインダ材料の例としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリレート・ポリマー、ビニル・ポリマー、セルロース・ポリマー、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ(シクロオレフィン)、及びエポキシ、並びにそれらのランダム又は交互コポリマーが挙げられる。実施形態においては、電気的に不活性なバインダは、例えば分子量が約20,000から約100,000まで、そしてより具体的には分子量Mwが約50,000から約100,000までのポリカーボネート樹脂を含む。ポリカーボネートの例には、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呼ばれる)、ポリ(4,4’−シクロヘキシリジンジフェニレン)カーボネート(ビスフェノール−Zポリカーボネートとも呼ばれる)、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呼ばれる)などがある。実施形態においては、電荷輸送層、例えば正孔輸送層は、約10ミクロンから約55ミクロンの厚さを有することができる。
電荷輸送層は、実施形態においては、アリールアミン分子、及びその他の既知の電荷成分を含むことができる。例えば、本明細書において開示される光導電性画像形成部材は、次の化学式の電荷輸送アリールアミンを有することができる。
Figure 2008046629
式中、xはアルキルであり、ここでアリールアミンは樹脂バインダ中に分散させる。別の実施形態では、画像形成部材は、xがメチル、塩素であるハロゲンであるアリールアミンと、ポリカーボネート及びポリスチレンから成る群から選択される樹脂バインダとを有することができる。さらに別の実施形態においては、光導電性画像形成部材は、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’−ジアミンであるアリールアミンを有する。
これまでの努力は、安定した正孔輸送ポリマーを製造する繰り返し可能で再現可能な合成法及び精製方法を開発することに費やされてきた。代表的な合成経路を以下の図に示す。
Figure 2008046629
この場合、ポリマーは、ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)と、ビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応によって合成されるコポリマーである。このコモノマーの混合物は、最終的なポリマー構造体の剛性と可撓性との間のバランスをとるように選択された。これは例示的なポリマーを使用したが、この合成プロセスは、それぞれモノマー又はモノマー混合物の選択によって無数の組成のホモポリマー及びコポリマーを生じることができることを理解されたい。本開示に使用されるように、「TBD」は、N,N,N,N−テトラフェニル−4,4−ビフェニル−ジアミンの骨格を有する全ての化合物種に関する一般的な頭字語である。
しかし、以前に議論したように、現在の画像形成部材が動作できる速度を増大させる必要がある。上述した現在の移動性複合体は、それらの意図された目的のためには適切であるが、所望の電荷移動速度を与えない。画像形成部材の電荷を移動させる機能の速度の主要な計測値は、その正孔移動度であり、印加される電場の関数として又は特定の電場における移動度として表すことができる。
テルフェニル系アリールアミン、例えばm−Butter(以下に示す)は、50重量%にて、従来のN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンの2倍から5倍までの正孔移動度を有することが示されている。
Figure 2008046629
N,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンの別の代替としては、TPD系材料、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)ベンジジン(N,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジン)であり、これはまたN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンよりもわずかに高い移動度を示した。N,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンは、N,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンの約2倍の移動度を示し、追加の利点として極めて低い残留電圧及び極めて安定な電気サイクルを示した。N,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンの分子構造は、次の通りである。
Figure 2008046629
本発明の実施形態において、正孔輸送ポリマーとテルフェニル系アリールアミンとの組み合わせは、それら個々の移動度の合計よりも遥かに大きな、著しく高い正孔移動度を有する。この相乗効果は、例えば、DHTBDに基づく正孔輸送ポリマーとテルフェニル系アリールアミン(m−butter)の組み合わせにおいて見ることができ、現在の画像形成部材(50%/mTBD:MAKROLON)の16倍から20倍までの移動度を示すが、これに対して、個々の正孔輸送ポリマー及び個々のテルフェニル系アリールアミンは、それぞれ、現在の画像形成部材よりも低い移動度、及び現在の画像形成部材よりも2倍から5倍までの移動度を有する。上記のように、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)−4,4’−ベンジジン及び正孔輸送ポリマーの組み合わせはまた、正孔輸送ポリマーとN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンとの組み合わせよりも、わずかであるが高い移動度を示す。図3は、種々異なる輸送分子を組み入れたCTLについて得られた500Vにおける移動度の比較を示す。図4は、100Vにおける同様の比較を示す。分かるように、m−butterを組み入れたCTLは、その他の輸送分子を組み入れたものよりも遥かに高い電荷移動度を示した。
実施形態においては、テルフェニル系アリールアミンは、電荷輸送層の総重量の約5重量%から約75重量%まで、又は約25重量%から約50重量%までの量で電荷輸送層内に存在する。実施形態においては、正孔輸送ポリマーは、電荷輸送層の総重量の約25%から約95%まで、又は約50%から約75%までの量で電荷輸送層内に存在する。さらなる実施形態においては、電荷輸送層は、量比が約5:95又は約95:5のテルフェニル系アリールアミンの正孔輸送ポリマー対する比を含む。
例えば、改善された横方向の電荷マイグレーション(LCM)耐性を可能にするために電荷輸送層又は少なくとも1つの電荷輸送層に隋意に組み入れられる成分又は材料の例としては、ヒンダード・フェノール系酸化防止剤、例えばテトラキスメチレン(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)メタン(Ciba Specialty Chemicalから入手可能なIRGANOX(登録商標)1010)、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、及びその他の、SUMILIZER(登録商標)BHT−R、MDP−S、BBM−S、WX−R、NW、BP−76、BP−101、GA−80、GM及びGS(Sumitomo Chemical Co., Ltd.から入手可能)、IRGANOX(登録商標)1035、1076、1098、1135、1141、1222、1330、1425WL、1520L、245、259、3114、3790、5057及び565(Ciba Specialties Chemicalsから入手可能)、並びにADEKA STAB(登録商標)AO−20、AO−30、AO−40、AO−50、AO−60、AO−70、AO−80及びAO−330(Asahi Denka Co., Ltd.から入手可能)を含むヒンダード・フェノール系酸化防止剤、ヒンダード・アミン酸化防止剤、例えばSANOL(登録商標)LS−2626、LS−765、LS−770及びLS−744(SNKYO CO., Ltd.から入手可能)、TINUVIN(登録商標)144及び622LD(Ciba Specialties Chemicalsから入手可能)、MARK(登録商標)LA57、LA67、LA62、LA68及びLA63(Asahi Denka Co., Ltd.から入手可能)、並びにSUMILIZER(登録商標)TPS(Sumitomo Chemical Co., Ltd.から入手可能)、チオエーテル酸化防止剤、例えばSUMILIZER(登録商標)TP−D(Sumitomo Chemical Co., Ltdから入手可能)、ホスファイト酸化防止剤、例えばMARK(登録商標)2112、PEP−8、PEP−24G、PEP−36、329K及びHP−10(Asahi Denka Co., Ltd.から入手可能)、その他の分子、例えばビス(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン(BDETPM)、ビス−[2−メチル−4−(N−2−ヒドロキシエチル−N−エチル−アミノフェニル)]−フェニルメタン(DHTPM)などが挙げられる。少なくとも1つの電荷輸送層中の酸化防止剤の重量パーセントは、約0から約20まで、約1から約10まで、又は約3から約8までの重量パーセントである。
電荷輸送層は、正孔輸送層上に置かれた静電電荷が、その上での静電潜像の形成及び保持を妨げるのに十分な速度で、照明なしには伝導されない程度に絶縁体であるべきである。一般に、電荷輸送層の電荷発生層に対する厚さの比は、約2:1から200:1までに維持することができ、幾つかの場合には400:1程にも大きくできる。電荷輸送層は、可視光又は意図された使用領域における放射に対して実質的に非吸収性であるが、電荷発生層である光導電層からの、光で発生した正孔の注入を可能にし、これらの正孔がその中を通して輸送されて活性層の表面上の表面電荷を選択的に放電することを可能にする点で電気的に「活性」である。
電荷輸送層混合物を形成し、その後に支持基板層に塗布するためには、任意の適切な従来技術を用いることができる。典型的な塗布技術としては、例えば、押出成形コーティング、ドロー・バー・コーティング、ロール・コーティング、巻線ロッド・コーティングなどが挙げられる。電荷輸送層は、単一のコーティング・ステップ又は複数のコーティング・ステップで形成することができる。
堆積させたコーティングの乾燥は、オーブン乾燥、赤外線乾燥、空気乾燥などのような任意の適切な従来技術によって実施することができる。乾燥後の電荷輸送層の厚さは、最適な光電気的及び機械的結果を得るためには、約10マイクロメートルから約40マイクロメートルまで、又は約24マイクロメートルから約34マイクロメートルまでである。
接地ストリップ層
例えば膜形成バインダ中に分散させた導電性粒子を含む従来の接地ストリップ層45のような他の層を、導電層12までの電気的連続性を促進するために画像形成部材の一縁部に塗布することができる。接地ストリップ層45は、任意の適切な膜形成ポリマー・バインダ及び電気伝導性粒子を含むことができる。接地ストリップ層45は、約7マイクロメートルから約42マイクロメートルまで、例えば約14マイクロメートルから約23マイクロメートルまでの厚さを有することができる。
カール防止バック・コーティング
イオノグラフィ画像形成部材に関しては、電気絶縁性の誘電体画像形成層が電気伝導性表面に付けられる。基板は、電荷輸送層又は誘電体画像形成層を保持する側とは反対側に、層内における熱収縮不一致を相殺するために、カール防止バック・コーティング層を含有することができる。
一般に、カール防止バック・コーティング層は、溶媒中に溶解されて活性感光体の反対側にコーティングされたポリマー及び接着剤を含む。接着剤は、当技術分野において既知のいずれか、例えばBostik, Inc.(マサチューセッツ州Middleton)から入手可能なVITEL PE2200とすることができる。また、任意の他の適切なコポリエステルを使用することもできる。カール防止バック・コーティング層は、コピー機又はプリンター内のローラ及び支持バー上でゼログラフィの循環運動を受ける一方で、感光体の耐用寿命の間、感光体のポリエチレンナフタレート(PEN)基板に付着していなければならない。
電子写真画像形成部材に関しては、導電層の上にある可撓性の誘電体層は、活性光導電層の代わりに用いることができる。任意の適切な従来の可撓性の電気絶縁性の熱可塑性誘電体ポリマー・マトリックス材料を、電子写真画像形成部材の誘電体層内に用いることができる。所望ならば、本明細書に開示される可撓性ベルトは、循環運動耐久性が重要である他の目的のために使用することができる。
調製された可撓性画像形成ベルトは、その後は、活性化電磁放射への画像様式の露光の前に均一な帯電を利用する任意の適切な従来の電子写真画像形成プロセスにおいて用いることができる。電子写真部材の画像形成表面が静電荷で均一に帯電され、活性化電磁放射に画像様式で露光される場合、従来のポジ現像又は反転現像法を用いて電子写真画像形成部材の画像形成表面上にマーキング材料画像を形成することができる。従って、適切な電気的バイアスを印加し、適切な電荷極性を有するトナーを選択することによって、トナー画像が、電子写真画像形成部材の画像形成表面上の帯電領域又は放電領域内に形成される。例えば、ポジ現像に対しては、帯電したトナー粒子は、画像形成表面の反対極性に帯電した静電領域に引き付けられ、反転現像に対しては、帯電したトナー粒子は画像形成表面の放電領域に引き付けられる。
電子写真デバイスは、例示的な実施形態によって形成される感光体ベルトが装備されたマーキング・エンジンに印刷することによって評価することができる。固有の電気特性に関しては、従来の電気ドラム・スキャナーによって調査することができる。
サンプル調製
実施例I
チタン及びジルコニウムの混合物でメタライズされたポリエチレンナフタレート基板(PEN)に、次の層、即ち、シラン正孔ブロッキング層と、Ardelを含む中間接着層と、ポリカーボネート−Zバインダ・ポリマー(PCZ−200)内に分散させたIV型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを含む電荷輸送層と、を連続してプレ・コーティングして付着させた。この付着物の上に、電荷輸送層をコーティングした。こうした層の配合及びコーティングは、当業者には良く知られている。電荷輸送層は、0.7gのN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンを11.33gの塩化メチレン中で1.3gのMAKROLON(登録商標)5705と混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例II
チタン及びジルコニウムの混合物でメタライズされたポリエチレンナフタレート基板(PEN)に、次の層、即ち、シラン正孔ブロッキング層と、Ardelを含む中間接着層と、ポリカーボネート−Zバインダ・ポリマー(PCZ−200)に分散させたIV型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを含む電荷輸送層と、を連続してプレ・コーティングして付着させた。この付着物の上に、電荷輸送層をコーティングした。電荷輸送層は、1.0gのN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンを、11.33gの塩化メチレン中で1.0gのMAKROLON(登録商標)5705と混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例III
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、2.0gのポリマー(N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とジエチレングリコールビスクロロホルマートとの反応によって合成)を11.33gの塩化メチレン中でジエチレングリコールと混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例IV
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、2.0gのコポリマー(ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)と、ビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応により合成)を11.33gの塩化メチレンに混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例V
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。この付着物の上に、電荷輸送層をコーティングした。電荷輸送層は、2.0gのポリマー(N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とジエチレングリコールビスクロロホルマートとの反応によって合成)を11.33gの塩化メチレンに混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例VI
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、2.0gのポリマー(N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とジエチレングリコールビスクロロホルマートとの反応によって合成)を11.33gの塩化メチレンに混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例VII
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、0.2gのN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンを、11.33gの塩化メチレン中で1.8gのコポリマー(ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応により合成)と混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例VIII
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、0.7gのN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンを、11.33gの塩化メチレン中で1.2gのコポリマー(ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応によって合成)と混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例IX
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、1.0gのN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンを、11.33gの塩化メチレン中で1.0gの正孔輸送ポリマーであるコポリマー(ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応によって合成)と混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス上に掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例X
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、1.0gのN,N−ビス(3−メチルフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ベンジジンを、11.33gの塩化メチレン中で1.0gのコポリマー(ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応によって合成)を混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例XI
ポリエチレンナフタレート基板(PEN)を実施例IIにおけると同様に調製し、電荷輸送層でコーティングした。電荷輸送層は、1.0gのN,N’−ビス(4−n−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−4,4’’−ジアミノ−p−テルフェニルを、11.33gの塩化メチレン中で1.0gの正孔輸送ポリマーであるコポリマー(ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(DHTBD)とビスフェノール−A−ビスクロロホルマート及びジエチレングリコールビスクロロホルマートの混合物との反応によって合成)と混合することによって調製した。電荷輸送層は、光発生層上にウェブ・コーティング法を用いてコーティングしたが、その際、10milギャップを有する3.5インチの8パスアプリケータをデバイス全域にわたって掃引して約25マイクロメートルの厚さを有する電荷輸送層を堆積させた。電荷輸送コーティングは、約120℃にて、約1分間強制空気オーブン内で乾燥させた。
実施例XII(移動度評価)
飛行時間計測式技術を用いた移動度を測定する実験方法は、Andrew R. Melnyk及びDamodar M Pai著の刊行物「電気及び光学特性の測定」の第5章[過渡光導電体計測]3.2節に詳細に記載されている。
1つの実施形態による電荷輸送層が単層である多層電子写真画像形成部材の断面図である。 別の実施形態による多層電子写真画像形成部材の断面図である。 種々異なる輸送分子を組み入れたCTLに関して、500Vにおいて得られた移動度の比較である。 種々異なる輸送分子を組み入れたCTLに関して、100Vにおいて得られた移動度の比較である。
符号の説明
10:支持基板
12:表面層
14:正孔ブロッキング層
16:接着界面層
18:電荷発生層
20:電荷輸送層
22:画像形成層
30:カール防止バッキング層
45:接地ストリップ層

Claims (4)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された電荷発生層と、
    前記電荷発生層上に配置された少なくとも1つの電荷輸送層と、
    を含む画像形成部材であって、
    前記少なくとも1つの電荷輸送層が、
    テルフェニル系アリールアミンと、
    正孔輸送ポリマーと、
    を含む高電荷移動度の複合体を含むことを特徴とする、画像形成部材。
  2. 前記テルフェニル系アリールアミンが次の化学式、
    Figure 2008046629
    を有することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成部材。
  3. 前記正孔輸送ポリマーが、ジヒドロキシ−TBD,N,N’−(3−ヒドロキシフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジンに基づくもの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。
  4. 記録媒体上に画像を形成するための画像形成装置であって、
    a)静電潜像を受容するための電荷保持表面を有する画像形成部材であって、
    基板と、
    前記基板上に配置された電荷発生層と、
    前記電荷発生層上に配置された少なくとも1つの電荷輸送層と、
    を含み、前記少なくとも1つの電荷輸送層は、
    テルフェニル系アリールアミンと、
    正孔輸送ポリマーと、
    を含む高電荷移動度の複合体を含む、画像形成部材と、
    b)前記電荷保持表面に現像剤材料を塗布し、前記静電潜像を現像して前記電荷保持表面に現像された画像を形成するための現像要素と、
    c)前記電荷保持表面から前記現像された画像をコピー基板に転写するための転写要素と、
    d)前記現像された画像を前記コピー基板に融着させる融着要素と、
    を含むことを特徴とする画像形成装置。
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