JP2009048196A

JP2009048196A - 画像形成部材

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Publication number: JP2009048196A
Application number: JP2008210515A
Authority: JP
Inventors: Liang-Bih Lin; リンリャン−ビー; Daniel V Levy; ヴィー．レビダニエル
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-03-05
Also published as: EP2028549A2; EP2028549A3; US20090053636A1

Abstract

【課題】耐損耗性を向上させ、画像形成部材の寿命を延長させることができる、電荷輸送層を有する画像形成部材を提供する。
【解決手段】画像形成部材は、基板と、前記基板上に塗膜された下塗層と、前記下塗層上に塗膜された電荷生成層と、電荷輸送層と、オプションとしてのオーバーコート層を備える。電荷輸送層は電荷生成層上に塗膜され、一部が架橋結合しており、高分子結合剤と、アミノプラスト樹脂とポリオールの組み合わせとを含む。また前記組み合わせが、速硬系としての酸触媒とともに前記電荷輸送層に含まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、デジタル装置を含む、静電グラフィック装置で使用される、画像形成装置の部材および構成部品に有用な層に関する。さらに詳細には、本発明は、一部が架橋結合した電荷輸送層を備える、改良型静電グラフィック画像形成部材に関し、前記架橋結合は、少量の適合性のある１以上の熱硬化性樹脂を層中に組み込むことによって達成される。これらの樹脂は、組み込まれると架橋剤として作用するので、電荷輸送寿命の延長が示される。さらに、本発明では、硬化をさらに迅速で、しかもより低温でも実施可能な、改良されたフォトレセプター（感光体）製造を促進する、速硬系の樹脂が使用される。

静電グラフィック画像形成部材は、多くの形態で提供されている。たとえば、画像形成部材は、ガラス状セラニウムなどの単一の材料からなる均質層であってもよいし、光伝導体や他の材料を含む複合層であってもよい。さらに、画像形成部材は、積層されてもよい。これらの層は、どのような順序で積層させてもよいし、場合によっては、単層内もしくは混合層として組み合わせることもできる。

典型的な多層フォトレセプターもしくは画像形成部材には、少なくとも２層があり、基板、導電層、任意選択的に追加可能な（オプションとしての）電荷遮断層、オプションとしての接着（結合）層、光生成層（「電荷生成層」と称されることもある）、電荷輸送層、オプションとしてのオーバーコート（上塗）層を含むことができ、さらに一部のベルト実施形態では、カール防止裏当層も含むことができる。多層構成では、フォトレセプターの活性層は、電荷生成層（ＣＧＬ）および電荷輸送層（ＣＴＬ）である。これらの層にまたがる電荷輸送能が増強されると、フォトレセプターの性能も向上する。一部の実施形態では、ＣＧＬとＣＴＬとを単一の画像形成層内に成膜することもできる。その他の実施形態では、ＣＴＬは、たとえば、上層と下層からなる二重層などの多層を有していてもよい。

「フォトレセプター」という用語は、一般に、「画像形成部材」および「光伝導体」という用語と同義に使用されている。「静電グラフィック」という用語には、「電子写真」および「静電写真法（ゼログラフィ）」も含まれる。「電荷輸送分子」という用語は、一般に、「正孔輸送分子」という用語と同義に使用されている。

特許文献１には、静電写真法において複合光伝導層を使用する例が記載されており、ここでは感光体が少なくとも２つの電気的作用層を有している。ひとつの層は、正孔を光生成し、光生成された正孔を隣接する電荷輸送層（ＣＴＬ）に注入することができる光伝導層からなる。一般に、電気的に作用可能な２つの層が導電層上に支持されている場合には、光伝導層は、隣接するＣＴＬと支持導電層との間に挟持される。あるいは、ＣＴＬが支持電極と光伝導層との間に挟持されていてもよい。上述のように、電気的に作用可能な少なくとも２つの層を有する感光部材は、暗所で均一の負電荷を帯電し、光画像に露光された後、電子規模の（electroscopic）マーキング微細粒子によって現像されると、優れた静電潜像を実現する。生成されたトナー画像は、通常、複写用紙などの好適な受像部材もしくは、後で複写用紙などの部材に画像を転写する中間転写部材へ転写される。

電荷生成層（ＣＧＬ）をＣＴＬと電気導電層との間に挟持させる場合には、ＣＴＬの外面が負電荷を帯び、導電層が正電荷を帯びる。このとき、ＣＧＬは、像様露光され、ＣＴＬを経由して正孔だけを注入されたときに電子―正孔ペアを生成することができる。ＣＴＬがＣＧＬと導電層との間に挟持される代替例では、ＣＧＬ層の外面が正電荷を帯び、導電層が負電荷を帯び、正孔はＣＧＬを経由してＣＴＬへ注入される。ＣＴＬは、捕捉される電荷の数を可能な限り少なくして、正孔を輸送することができねばならない。弾性のあるウェブ様のフォトレセプターでは、電荷導電層は、薄い熱可塑性樹脂膜層上の薄い金属メッキ塗膜であってもよい。

代表的な機械設計では、弾性画像形成部材ベルトは、最上端の電荷輸送層が電子写真画像形成サブシステムの相互作用のすべてに曝されるように、多数のベルト支持ローラーを有するベルト支持モジュール上を覆うように取り付けられる。正常な機械画像形成機能条件下では、ベルトの動的なサイクル動作中、弾性画像形成部材ベルトの上面が露出した電荷輸送層面は、クリーニング用のブレードおよびブラシの機械的摺接動作、充電装置、コロナ放電露光、現像液成分、画像形成トナー粒子、硬質担体粒子、受像用紙などによる、物理的／機械的／電気的／化学性の作用を定常的に受け続ける。電荷輸送層の表面に対する機械のサブシステムによる相互作用は、結果的に表面の汚染、引っかき傷、摩耗および、電荷輸送層の急速な損耗などの問題を生じさせることが明らかにされている。

電子写真技術が進歩するに伴って、複雑でしかも極めて精巧な複写システムを非常に速い速度で動作させねばならなくなり、その結果、画像形成部材に厳しい要求が課せられ、画像部材の寿命が短縮される可能性が生じている。たとえば、このような厳しい条件の結果、電荷輸送層の摩耗を招き、表面の損耗により粉体が発生して、機械の内部に堆積し、他の部品に関する問題、たとえば光学系部材を汚染したり、帯電の均一性を損なわせたりすることがある。電荷層が過剰に損耗すると、電磁場の電位が著しく変化して、複写の印刷出力の画質に悪影響を及ぼすので、深刻な問題を引き起こす。このように、耐摩耗性、耐亀裂性、耐損耗性および低表面エネルギーなどの、所望の機械特性を実現して、画像形成部材の寿命を延長させることに対する要求が、以前より存在していた。
米国特許第４２６５９９０号明細書

本発明によれば、上述の従来の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。これらの組成物とプロセスとは、耐摩耗性、耐引っかき傷性および耐損耗性を向上させ、結果的に、正常に機械が機能している条件下で画像形成部材の寿命を延長させる、機械的に堅牢な電荷輸送層に関する。

本発明の一態様は、画像形成部材であって、基板と、基板上に塗膜した下塗層と、下塗層上に塗膜した電荷生成層と、電荷生成層上に塗膜された一部架橋した電荷輸送層であって、高分子結合剤および、速硬系としての酸触媒とともに電荷輸送層に取り込まれるアミノプラスト樹脂とポリオールとの組み合わせをさらに含む、一部架橋した電荷輸送層と、電荷輸送層上に塗膜したオプションとしてのオーバーコート層を備えることを特徴とする。

前記態様において、前記アミノプラスト樹脂は速硬系メラミンであってよく、前記電荷輸送層の総重量の約０．１〜約４０重量パーセントの前記速硬系メラミン樹脂を含んでいてもよい。

前記態様において、前記ポリオールはヒドロキシル官能基を有する樹脂であってよく、前記電荷輸送層の総重量の約０．１パーセント〜約４０重量パーセントの前記ポリオールを含んでいてもよい。

前記態様において、前記酸触媒は、トルエンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸、ジブチル錫ジラウレート（Ｃ₄Ｈ₉）ＳｎＯ（ＯＨ）、酸化ジブチル錫（Ｃ₄Ｈ₉）₂ＳｎＯ、モノブチルクロロ錫ジヒドロキシド（Ｃ₄Ｈ₁₁Ｏ）₂ＣｌＳｎ、第二鉄―トリス（アセチルアセトネート）：Ｆｅ（ＡＡ）₃、ビス（アセチルアセトネート）鉛：Ｐｂ（ＡＡ）₂、オクチル酸鉛、ナフテン酸鉛、オクチル酸錫、ジブチル錫脂肪酸塩、およびこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。

本明細書に開示されている実施形態は、概して、機械特性が改良された、画像形成部材などの画像形成装置の構成部品に有用な層に関する。さらに詳細には、本実施形態は、一部が架橋結合した電荷輸送層を備える、改良型静電グラフィック画像形成部材に関し、前記架橋結合は、少量の適合性のある熱硬化性樹脂を層中に組み込むことによって達成される。これらの樹脂を組み込むと、耐損耗性や耐摩耗性が与えられるので、電荷輸送サイクル（寿命）が延長される。

画像形成部材の寿命の延長は、フォトレセプター技術分野におけるもっとも困難な技術的課題であり、特に最上層の劣化に関連する寿命制限因子のひとつである。複数のドラム基板製品でポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をドープした電荷輸送層が使用されていることが知られているが、プリント寿命における平均的改良度は、従来の装置より約１０〜３０％優れているに過ぎない。したがって、カートリッジの寿命としては期待に沿うものではなく、特に重要な点として、総所有経費（ＴＣＯ）が増加する。ただし、層を追加すると、すでに精巧な層化技術がさらに複雑になり、電荷欠乏ポイント（ＣＤＳ）、ゴースト発生など、これに関連する多数の製品欠陥の問題を解決するのは極めて困難である。

一部が架橋結合した電荷輸送層を備えることによって、耐損耗性および耐摩耗性が向上する。さらに、バイアス充電ローラー（ＢＣＲ）の損耗速度も改善される。このような架橋結合樹脂により、他の機能の性能を劣化させずに、改良された成果を達成することができる。さらに、ＰＴＦＥ粒子も電荷輸送層に潤滑剤として取り込むことによって、潤滑作用とトナーの清掃および転写が改良されるので、さらに寿命が延長される。ＰＴＦＥを含有すると、ノイズも低減される。

さらに、本発明の実施形態では、硬化作用が迅速で低温で硬化し、改良されたフォトレセプターの製造工程を促進する、速硬系の樹脂が使用されている。この樹脂に適切な触媒を使用することにより、硬化時間及び硬化温度が大幅に改善される。このように、製造パラメーターの改良により、さらに複雑なベルトフォトレセプター製造工程で、一部架橋系を使用することができる。

フォトレセプターを採用した電子写真画像形成システムなどの代表的静電グラフィック複写装置では、複写される元原稿の光画像が、感光性部材上に静電潜像の形態で記録され、次いで、現像混合液を塗布すると潜像が可視になる。トナー粒子を含有する現像液を静電潜像と接触させることで、電荷保持面を有する静電グラフィック画像形成部材上に画像が現像される。その後で、現像されたトナー画像は、転写部材を経由して画像を受像する複写紙などの複写基板に転写可能となる。

本開示内容の典型的な実施形態について、図面に従って以下に説明する。以下の説明では、図面に図解する目的で選択された、明確さを期すための特定の用語を使用するが、これらは、本開示内容の対象範囲を定義したり制限したりすることを目的としてはいない。特に指定しない限り、各図で同じ構造を識別するのに、同じ参照番号を使用した。図における構造は、その相対的比率に従って作図されているわけではないので、図面は本開示内容のサイズ、相対的サイズもしくは位置を制限するものとして解釈されるべきではない。さらに、説明の内容は、負帯電システムに対応しているが、本開示内容の画像形成部材は、静電荷システムでも使用してよい。

図１を参照すると、代表的な静電グラフィック再生装置には、複写する原稿の光画像が、感光部材上に静電潜像の形態で記録され、次いで、一般にトナーとして表現されている電子的熱可塑性樹脂粒子を塗布することによって、静電潜像が可視になる。具体的には、フォトレセプター３は、電源１１から電圧が印加される帯電器５によって、その表面が帯電する。次いで、フォトレセプターが、レーザーや発光ダイオードなどの、光学系もしくは画像入力装置１３からの光に像様露光され、その上に静電潜像を形成する。概して、静電潜像は、現像部７からの現像混合液を接触させることによって現像される。現像は、磁気ブラシ、パウダークラウドもしくはその他の周知の現像プロセスを用いることにより実施できる。

トナー粒子は、画像構成を示すように光伝導面に堆積した後に、加圧転写もしくは静電転写することができる転写部によって、複写シート９に転写される。他の実施形態では、現像された画像を中間転写部材に転写した後、複写シートに転写することもできる。

現像された画像の転写が完了すると、複写シート９が、定着・加圧ローラーとして図１に描写されている定着部１９へ移動し、ここで、定着部材２３と加圧部材２１との間を複写シート９が通過することによって、現像された画像が複写シート９に定着するので、永久画像が形成される。定着は、加圧ローラーと圧接する定着ベルト、加圧ベルトと接触している定着ローラー、もしくは他の同様のシステムなど、別の定着部材によって行われてもよい。転写フォトレセプター３はその後、清掃部１７に進み、ここで、（図１に示されている）ブレード２４、ブラシもしくは他の清掃装置を使用することによって、フォトレセプター３上に残存しているトナーのすべてが清掃される。

電子写真画像形成部材については、当技術分野では周知である。電子写真画像形成部材は、任意の好適な技術によって作成できる。弾性ベルト構成による多層電子写真画像形成部材の典型的な実施形態が、図２に図解されている。この典型的な画像形成部材には、基板そのものが電導性である場合には任意選択できる、ひとつもしくは複数のオプションの導電面層１２（本明細書で、グラウンド層としても表現する）を有する支持基板１０と、正孔遮断層１４と、オプションの接着（結合）界面層１６と、電荷生成層１８と、電荷輸送層２０とを備えている。電荷生成層１８と電荷輸送層２０とが、本明細書に２つの独立した層として記載されている画像形成層を形成している。別の方法として、これらの層の機能的構成要素を単一層に一体化してもよいことは、理解されるであろう。

画像形成部材の他の層としては、たとえば、正孔遮断層１４を経由した導電層１２との電気的導通性を促進する目的で画像形成部材の一端に取り付けられた、オプションのグラウンドストリップ層４５をあげることができる。支持基板３０の裏面に、フォトレセプターのカール防止裏当層３０を形成してもよい。導電層１２は、通常、たとえば、真空蒸着プロセスもしくはスパッタリングプロセスによって基板１０上に成膜された、厚さ１０ナノメートルのチタン塗膜などの金属薄膜層である。層１４、１６、１８および２０の各層は、溶剤を含有する溶液として基板１０の導電面１２の表面上に個別に順次塗膜されるが、各層は、次の層が塗膜される前には乾燥されている。グラウンドストリップ層４５は、これらの層に塗膜した後で、あるいはＣＴＬと同時に付加してもよい。電荷輸送層２０と電荷生成層１８とを分離させる代わりに、２つの層を単一の画像形成層に一体化し、以下に記述されているように成膜されるフォトレセプターの他の層とともに用いることもできる。

図３の例示的実施形態では、ＣＴＬは、二重電荷輸送層２０Ｌと２０Ｔを有しており、前記第一の下層もしくは最下層の電荷輸送層２０Ｌは、電荷生成層１８と接触しており、前記最上層２０Ｔは、最外層である。二重電荷輸送層２０Ｌ及び２０Ｔは、同一または異なる組成及び厚さを有していてよい。

＜基板＞
フォトレセプター支持基板１０は、不透明でも実質的に透明であってもよく、さらに必須の機械特性を備えていれば、いずれの好適な有機材料でも無機材料であってもよい。基板全体が、導電面と同じ材料からなっていてもよいし、導電面が基板上の単なる塗膜であってもよい。任意の好適な導電性材料を用いることができる。基板は、一種類の金属化合物でもよいし、異なる種類の金属および／または酸化物からなる二重層としてもよい。

基板１０は、全体が導電性材料で構成されてもよいし、ＤｕＰｏｎｔ社から発売されている二軸配向ポリエチレンテレフタレートであるＭＹＬＡＲや、ＫＡＬＥＤＥＸとして市販されているポリエチレンナフタレートなど、無機高分子材料もしくは有機高分子材料を含む絶縁材料とすることもでき（この場合グラウンド層１２は、導電性のチタンもしくはチタニウム／ジルコニウムの塗膜、さもなければインジウム錫酸化物、アルミニウム、チタニウムなどの半導体面層を備える、有機材料もしくは無機材料からなる層を有している）、あるいはアルミニウム、クロミウム、ニッケル、真ちゅう、その他の金属などの導電性材料のみで構成することもできる。

基板１０は、たとえば板状、円筒形、ドラム形、渦巻き形、弾性エンドレスベルト状などの、多種多様な構成を取ることができる。基板がベルトの形態を取るときには、このベルトは継ぎ合わせたものであってもよいし、継ぎ目のないものであってもよい。

基板１０の厚さは、弾性、機械的性能および経済性の各考慮点など、多数の要因に基づいて決定される。支持基板１０の厚さは、約２５マイクロメートル〜約３，０００マイクロメートルの範囲内ならいずれでもよい。弾性フォトレセプターベルト作成に関する実施形態では、基板１０の厚さは、約５０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲内であり、この範囲内では、最適な弾性が実現するだけでなく、フォトレセプターベルトが、たとえば１９ミリメートル径のローラーなど、装置ベルト支持モジュール内の小径のローラーに巻回されている場合に、フォトレセプター面に対して誘発される曲げ応力が最小となるという効果がもたらされる。

典型的支持基板１０は、各塗膜層溶液中で使用されているいずれの溶剤にも不溶で、光透過性もしくは光半透過性であり、約１５０℃という高温まで熱安定性を維持する。画像形成部材の加工に使用されている代表的支持基板１０の熱収縮係数は、約１×１０^-5／℃〜約３×１０^-5／℃の範囲内にあり、ヤング率は約５×１０^-5ｐｓｉ（３．５×１０^-4Ｋｇ／ｃｍ²）ないしは７×１０^-5ｐｓｉ（４．９×１０^-4Ｋｇ／ｃｍ²）の範囲内である。

＜導電層＞
導電面層１２の厚さは、電子写真画像形成部材に求められる光透過性および弾性によって異なっていてよい。弾性フォトレセプターベルトが求められる場合、支持基板１０上の、たとえばスパッタリング成膜プロセスによって生成されたチタニウムおよび／またはジルコニウム導電層などの導電層１２の厚さは、通常、約２ナノメートル〜約７５ナノメートルという、適切なバック消去を行うのに十分な光透過を可能にする範囲内とするが、導電性、弾性および光透過性の最適な組み合わせを実現できるように、約１０ナノメートル〜約２０ナノメートルの範囲内とする実施形態もある。概して、背面消去暴露に関しては、少なくとも約１５パーセントの導電層光透過性が望ましい。導電層は、金属に限定する必要はない。導電層１２は、たとえば真空蒸着技術やスパッタリング技術などの、任意の好適な塗膜技術によって基板上に形成される、導電性金属層であってもよい。基板全体が導電性金属である場合には、外面が、導電層としての役割を果たすことができるので、独立した導電層を省略することができる。導電層の他の例として、約４０００オームストロング〜約９０００オームストロングの範囲内の波長をもつ光の透過層としての導電性インジウム錫酸化物、もしくは不透過導電層としてプラスチック結合剤内に分散されている導電性カーボンブラックなどの材料の組み合わせであってよい。

図示されている実施形態について、ＭＹＬＡＲなど、無機高分子材料もしくは有機高分子材料を含む絶縁材料からなる基板層１０の観点から説明するが、この基板層１０上にはチタニウムもしくはチタニウム／ジルコニウムなどの導電性材料からなるグラウンド層１２が塗膜されている。

＜正孔遮断層＞
次に、オプションとしての正孔遮断層１４を、基板１０もしくは存在する場合には層１２上に塗布してもよい。隣接した導電層１２から光伝導層もしくは電荷生成層に対する正孔の注入に対する有効な障壁を形成できるものであれば、任意の好適な正電荷（正孔）遮断層が利用可能である。電荷（正孔）遮断層には、ポリビニルブチラールなどの高分子化合物を含んでいてもよいし、シロキサンもしくはシランを含有する窒素、あるいはチタン酸塩やジルコン酸塩などのチタニウム化合物もしくはジルコニウム化合物を含有する窒素を含んでいてもよい。正孔遮断層は、連続していなくてはならず、フォトレセプターの設計上使用する目的で選択した材料の種類によって、約０．２ミクロン〜約１０マイクロメートルという広い範囲の厚さをもつことができる。正孔遮断層のひとつの実施形態は、加水分解シランもしくは加水分解シラン混合物と、金属導電面（グラウンド）層の酸化面との間の反応生成物からなる。酸化面は、導電面層を成膜後に大気に曝露させると、ほとんどの導電面層の外面上に、本来的に形成されるものである。このような組み合わせにより、低いＲＨ（相対湿度）における電気的安定性が向上する。正孔遮断層の他の実施形態は、ビニルヒドロキシルエステル高分子化合物とビニルヒドロキシルアミド高分子化合物とが含まれており、ヒドロキシル基は、部分的に変性されて、安息香酸塩と酢酸エステルとなり、次いで他の未変性のビニルヒドロキシエステル高分子化合物と未変性のアミド高分子化合物と混合される。このような混合の一例として、親高分子化合物のポリ（２―ヒドロキシエチルメタクリレート）と、ポリ（２―ヒドロキシエチルメタクリレート）の３０モルパーセントの安息香酸エステルの混合があげられる。

遮断層１４は連続的、或いは略連続的であってよく、厚さが大きい場合、望ましくない高い残留電圧を生じうるため、約１０マイクロメートル以下の厚さを有することができる。例示的実施形態の一態様では、約０．００５マイクロメートル〜約２マイクロメートルの遮断層が、最適な電気的性能をもたらす。遮断層は任意の既存の技術（噴射、浸漬被覆、けん引バー塗布、グラビア塗布、シルクスクリーン、エアナイフ塗布、リバースロール塗布、真空蒸着、薬剤処理等）により塗布されることができる。簡便に薄い層を形成するために、遮断層は希釈液の形態で塗布され、真空蒸着、加熱等の既存の技術により塗膜が蒸着された後、溶媒が除去されてもよい。スプレー塗布の場合、一般的に、遮断層材料と溶媒の重量比率は、約０．０５：１００〜約５：１００を満たすことが望ましい。

＜接着界面層＞
オプションとしての独立した接着界面層１６を備えていてもよい。図２に図解されている実施形態では、界面層１６は、遮断層１４と電荷生成層１８との間に位置している。界面層には、共重合ポリエステル樹脂が含まれていてもよい。界面層に利用できる例示的ポリエステル樹脂としては、ＴｏｙｏｔａＨｓｕｔｓｕ社が市販しているＡＲＤＥＬ（登録商標）ＰＯＬＹＡＲＹＬＡＴＥ（Ｕ−１００）、Ｂｏｓｔｉｋ社が市販しているＶＩＴＥＬ（登録商標）ＰＥ−１００、ＶＩＴＥＬ（登録商標）ＰＥ−２００、ＶＩＴＥＬ（登録商標）ＰＥ−２００ＤおよびＶＩＴＥＬ（登録商標）ＰＥ−２２２、ＲｏｈｍＨａｓｓ社が市販している４９，０００ポリエステル、ポリビニルブチラールなどのポリアリレートポリビニルブチラール類があげられる。接着界面層１６は、正孔遮断層１４に直接付加してもよい。このように、各実施形態における接着界面層１６は、下層の正孔遮断層１４と上層の電荷生成層１８の両層と連続的に直接接触することにより、接着結合能を向上させて結合（架橋）を実現する。さらに別の実施形態では、接着界面層１６は、全く消去されている。

接着界面層１６用のポリエステルの塗膜液を調製するのに、任意の好適な溶剤もしくは溶剤混合液を使用することができる。代表的溶剤としては、テトラヒドロフラン、トルエン、モノクロルベンゼン、塩化メチレン、シクロヘキサノンなど、およびそれらの混合液があげられる。その他の好適な従来技術を利用して、接着層塗膜混合液を混合してから正孔遮断層に塗布することもできる。代表的塗膜技術としては、噴射法、浸漬被覆法、ロール塗布法、巻線ロッド塗布法などがある。塗布された液状塗膜は、オーブン乾燥、赤外線乾燥、空気乾燥などの、任意の好適な従来プロセスによって乾燥させることができる。

乾燥後の接着界面層１６の厚さは、約０．０１マイクロメートル〜約９００マイクロメートルの範囲内であってよい。いくつかの実施形態では、乾燥後の厚さは、約０．０３マイクロメートル〜約１マイクロメートルの範囲内である。

＜電荷生成層＞
上述の工程の後で、電荷生成層１８を接着層１６に塗膜されることができる。粒子の形態で不活性樹脂などの成膜結合剤中に分散している電荷生成／光伝導物質を含む、任意の好適な電荷生成結合剤を使用することができる。電荷生成物質の例としては、たとえば成膜高分子結合（接着）剤中に分散している無機光伝導性材料及び有機光伝導性材料などがあげられる。セレニウム、セレニウム合金、ベンズイミダゾールペリレンなど、およびそれらの混合物を、連続した均質な電荷生成層として成膜してもよい。多電荷生成層構成は、光伝導層が電荷生成層の特性を向上させるかもしくは劣化させる場合に利用することができる。当技術分野で既知の好適な電荷生成材料も、所望であるなら利用してもよい。選択される電荷生成材料は、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像様照射露光ステップにおける、波長が約４００〜約９００ｎｍの範囲内の活性化照射線に対する感受性を備えていなくてはならない。たとえば、ヒドロキシガリウムフタロシアニンは、約３７０〜約９５０ｎｍの範囲内の波長の光を吸収する。

任意の好適な不活性樹脂材料を、電荷生成層１８中の結合剤として用いることができる。代表的な有機樹脂系結合剤には、ポリカーボネート類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリウレタン類、ポリスチレン類、ポリアリルエーテル類、ポリアリルスルフォン類、ポリブタジエン類、ポリスルフォン類、ポリエーテルスルフォン類、ポリエチレン類、ポリプロピレン類、ポリイミド類、ポリメチルペンテン類、ポリフェニレンサルファイド類、ポリビニルブチラール類、ポリビニルアセテート、ポリシロキサン類、ポリアクリレート類、ポリビニルアセタール類、アミノ樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂類、テレフタル酸樹脂類、エポキシ樹脂類、フェノール樹脂類、ポリスチレン―アクリロニトリル共重合体類、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル―酢酸ビニル共重合体類、アクリレート共重合体類、アルキド樹脂類、セルロース系塗膜形成物質類、ポリ（アミドイミド）、スチレン―ブタジエン共重合体類、塩化ビニリデン―塩化ビニル共重合体類、酢酸ビニル―塩化ビニリデン共重合体類、スチレン―アルキド樹脂類などのうちの、一種類もしくはそれ以上の、熱可塑性および熱硬化性樹脂類をあげることができる。別の成膜高分子結合剤には、三菱ガス化学社から提供されている、粘度分子量が４０，０００のＰＣＺ−４００（ポリ（４，４’―ジヒドロキシ―ジフェニル―１―１―クロロヘキサン）がある。

電荷生成材料は、樹脂系結合剤中にさまざまな分量で存在することが可能である。概して、約５体積パーセント〜約９０体積パーセントの電荷生成材料が、約１０体積パーセント〜約９５体積パーセントの樹脂系結合剤の中に分散しており、さらに詳細には、約２０体積パーセント〜約６０体積パーセントの電荷生成材料が、約４０体積パーセント〜約８０体積パーセントの樹脂系結合剤組成物の中に分散している。

電荷生成材料と樹脂系結合剤材料とを含む電荷生成層１８の厚さは、約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの範囲内、たとえば乾燥時に約０．３マイクロメートル〜約３マイクロメートルの範囲内である。電荷生成層の厚さは、概して結合剤の含有量に関係する。結合剤の含有量が多い組成物ほど、電荷生成の厚い層を形成する。

＜電荷輸送層＞
上述の後で、電荷輸送層２０を電荷生成層１８上に付加するが、これには、電荷生成層１８から光生成された正孔もしくは電子の注入を助けると共に、電荷輸送層を経由したこれら正孔／電子の輸送により、画像形成部材表面上の面電荷を選択的に放電させることのできる、任意の好適な透過性有機高分子材料もしくは非高分子材料が含まれていてもよい。ひとつの実施形態では、電荷輸送層２０は、正孔を輸送する役割を果たすだけでなく、電荷生成層１８が摩耗したり化学薬品によって腐食したりしないように保護する役割も果たすので、画像形成部材の耐用年数を延長させることが可能である。電荷輸送層２０は、実質的に非光伝導材料であってもよいが、電荷生成層１８からの光生成された正孔の注入を促進する材料とする。この層２０は通常、入射光の大部分が、その下層の電荷生成層１８によって確実に利用されるようにするため、露光時に電子写真画像形成部材を使用する波長領域では、透過性がある。電荷輸送層は、静電写真法で有効な光の波長、たとえば４００〜９００ナノメートルの範囲の波長に露光されると、光吸収はごくわずかで、電荷はまったく生成されない、優れた光透過性を呈するものでなくてはならない。透過性基板１０と、さらに透過性もしくは一部透過性導電層１２を使用してフォトレセプターを作成する場合には、全光を基板の背面を通過させることにより、像様露光もしくは消去を実現してもよい。この場合、電荷生成層１８を基板と電荷輸送層２０との間に挟持させるなら、層２０の材料が波長領域内の光を透過しなくてもよい。電荷輸送層２０は電荷生成層１８と併せて、光が照射されていない場合に、電荷輸送層上の電荷が伝導されないという程度の不導体である。電荷輸送層２０が、放電プロセスで電荷が通過するときに捕捉する電荷は、最小量でなくてはならない。

電荷輸送層２０は、固溶体を形成するために電気的に不活性な高分子材料内に分子分散される添加剤として効果的な、任意の好適な電荷輸送成分もしくは活性化合物を含み、これによりこの高分子材料を電気的に活性化させることができる。電荷輸送成分を成膜高分子に添加してもよく、添加しないとこの成膜高分子は、電荷生成材料から光生成された正孔の注入を促進することができず、さらにこれらの正孔の輸送を可能にすることもできない。このような添加によって、電気的に不活性な高分子成分が、電荷生成層１８から光生成された正孔の注入を促進でき、なおかつ電荷輸送層２０を経由したこれらの正孔の輸送を可能にし、電荷輸送層上の表面電荷を放電させることができる材料に転換される。電荷輸送成分は、通常分子間で、さらに最終的には電荷輸送層の表面に電荷を輸送するため協働する有機化合物の小分子を含んでいる。

電荷輸送小分子は、ポリカーボネ―トなどの電気的不活性成膜高分子化合物中に溶解もしくは分子分散している。本明細書で使用している「溶解している」という用語は、小分子が高分子化合物中に溶解して、均一相をなすものとして定義されている。本明細書で使用されている「分子分散している」という表現は、高分子化合物中に電荷輸送小分子が分散しており、前記小分子は、分子レベルで高分子化合物中に分散しているものとして定義されている。任意の適切な電荷輸送または電気的に活性化した小分子が、本発明の電荷輸送層に用いられることができる。電荷輸送「小分子」という表現は、本明細書では、輸送層内の光生成された自由電荷を、輸送層を通過させて輸送する、単量体として定義されている。代表的な電荷輸送小分子には、たとえば１―フェニル―３―（４’ジエチルアミノスチリル）―５―（４”―ジエチルアミノフェニル）ピラゾリンなどのピラゾリン類、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’―ジアミンなどのジアミン類、Ｎ―フェニル―Ｎ―メチル―３―（９―エチル）カルバジルヒドラゾンおよび４―ジエチルアミノベンザルデヒド―１，２―ジフェニルヒドラゾンなどのヒドラゾン類、ならびに２，５―ビス（４―Ｎ，Ｎ’―ジエチルアミノフェニル）―１，２，４―オキサジアゾルなどのオキサジアゾル類、スチルベン類などがあげられる。ただし、高生産性による装置内のサイクルアップを回避するには、電荷輸送層がジアミノ―トリフェニルメタンもしくはトリアミノ―トリフェニルメタンを実質的に含んでいてはならない（即ち約２パーセント未満）。上述のように、好適な電気的活性小分子電荷輸送化合物は、電気的不活性高分子成膜材料中に溶解されるか、分子分散される。高効率で正孔を顔料から電荷生成層へ注入するのを可能にし、きわめて短い輸送時間で電荷輸送層を通過させてこれらの正孔を輸送する小分子電荷輸送化合物は、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（ＴＰＤ）である。

所望であれば、電荷輸送層内の電荷輸送材料は、高分子電荷輸送材料もしくは小分子電荷輸送材料と高分子電荷輸送材料との組み合わせを含んでいてもよい。

本発明の電荷輸送層には、アルコール溶媒に対して不溶性であれば任意の好適な電気的に不活性な樹脂結合剤を使用できる。代表的不活性樹脂結合剤には、ポリカーボネ―ト系樹脂（ＭＡＫＲＯＬＯＮ（登録商標）など）、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリスルフォンなどがある。分子量は、たとえば約２０，０００〜約１５０，０００の範囲内で変わりうる。結合剤の例としては、ポリ（４，４’―イソプロピリデン―ジフェニレン）カーボネート（或いはビスフェノール―Ａ―ポリカーボネートとも称す）、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（或いはビスフェノール―Ｚ―ポリカーボネートとも称す）、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（或いはビスフェノール―Ｃ―ポリカーボネートとも称す）などの、ポリカーボネート類があげられる。本発明の電荷輸送層には、任意の好適な電荷輸送高分子化合物もまた使用してよい。電荷輸送高分子化合物は、オプションとしてのオーバーコート層を付加するために使用されているアルコール系溶媒に対して不溶性でなくてはならない。これらの電気的活性電荷輸送高分子材料は、電荷生成材料からの光生成された正孔の注入を助け、さらにこれらの正孔を輸送できるようにしなくてはならない。

任意の好適な従来技術を利用して、電化輸送層塗膜混合液を混合してから電荷生成層に塗布することができる。代表的な塗膜技術としては、噴射法、浸漬被覆法、ロール塗布法、巻線ロッド塗布法などがある。塗布された塗膜は、オーブン乾燥、赤外線乾燥、空気乾燥などの、任意の好適な従来プロセスによって乾燥させることができる。

概して、電荷輸送層の厚さは、約１０〜約５０マイクロメートルの範囲内であるが、この範囲外の厚さを使用することもできる。正孔輸送層は、正孔輸送層上に静電潜像が形成および保持されないよう抑止するのに十分な割合で光が照射されていない場合には、正孔輸送層上の静電電荷が伝導されないという程度の不導体でなくてはならない。一般に、正孔輸送層の電荷生成層に対する厚さの割合は、約２：１〜約２００：１の範囲内、場合によっては４００：１という大きさまでに維持することができる。電荷輸送層は、実質的には、可視光線もしくは意図する使用波長領域内の放射線に対して非吸収性を示すが、光伝導層すなわち電荷生成層からの光生成された正孔の注入を可能にし、さらに自身を経由してこれらの正孔を輸送し、活性層の表面上の表面電荷を選択的に放電できるようにするという点で、電気的には「活性」を示す。

本発明の実施形態では、電荷輸送層は、一部が架橋結合しているため、耐損耗性や耐摩耗性が向上しているので、その寿命が延長される。部分的な架橋結合は、適合性のある熱硬化樹脂類を少量、たとえば、層の約０．１重量パーセント〜約４０重量パーセントの範囲の量だけ、メラミンやポリオールなどの標準的な電荷輸送層を含むことで達成される。これらの樹脂は、他の機能的性能を劣化させずに、電荷輸送層に一部架橋結合特性を実現する。

熱硬化樹脂類は、ユリアホルムアルデヒド樹脂または、たとえばヘキサメトキシメチルメラニン（ＣＹＭＥＬ（登録商標）３０３、ＣｙｔｅｃＣｏｒｐ．社提供）のようなメラニンホルムアルデヒド樹脂、グリコウリル（ＣＹＭＥＬ（登録商標）１１７０、ＣｙｔｅｃＣｏｒｐ．社提供）もしくはベンゾグアミン（ＣＹＭＥＬ（登録商標）６５９、ＣｙｔｅｃＣｏｒｐ．社提供）等の水不溶性樹脂と、ポリオール（ＰＡＬＡＲＯＩＤ（登録商標）ＡＴ−４１０、ＲｏｈｍＨａａｓ社提供、もしくはＪＯＮＣＲＹＬ５８０、ＪｏｈｎｓｏｎＰｏｌｙｍｅｒ社提供）を含む共結合剤系で組み合わせて調製する。このような熱硬化結合剤の組み合わせは、ｍＴＢＤおよびポリカーボネートだけでなく、標準の電荷輸送構成で使用されている電荷輸送分子や結合剤とも適合性がある。このような組み合わせをその構成に取り込んだ電荷輸送層は、改良された耐損耗性や耐摩耗性がさらに向上するいっぽうで、他の性能特性は満足できるレベルに維持され、しかも劣化しないということが実証されている。

本発明の実施形態では、大幅な硬化時間の短縮と温度の降下を促進するメラミンおよびポリオール系の触媒が使用されている。たとえば、いくつかの実施形態では、硬化時間は約２分〜約５分の範囲内、硬化温度は約８０℃〜約１４０℃、もしくは約１２０℃〜約１３０℃の範囲内である。使用している触媒には、トルエンスルホン酸（ＣＹＣＡＴ４０４０およびＮＡＣＵＲＥ２０１７、ＣｙｔｅｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩｎｃ．，社提供）、ドデシルベンゼンスルホン酸、ならびにジノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸（ＮＡＣＵＲＥ３５２５、ＫｉｎｇＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社提供）、ジブチル錫ジラウレート（Ｃ₄Ｈ₉）ＳｎＯ（ＯＨ）、酸化ジブチル錫（Ｃ₄Ｈ₉）₂ＳｎＯ、モノブチルクロロ錫ジヒドロキシド（Ｃ₄Ｈ₁₁Ｏ）₂ＣｌＳｎ、第二鉄―トリス（アセチルアセトネート）：Ｆｅ（ＡＡ）₃、ビス（アセチルアセトネート）鉛：Ｐｂ（ＡＡ）₂、オクチル酸鉛、ナフテン酸鉛、オクチル酸錫、ジブチル錫脂肪酸塩およびこれらの混合物があげられる。これらの化合物は、速硬系メラミン、ポリオール、ウレタンなどの触媒としての作用を果たす。

図３に図解されているように、ＣＴＬが二重層もしくは多層を有している実施形態では、第一の層（２０Ｌ）は、通常、ポリカーボネートなどの成膜高分子化合物および電荷輸送化合物を有している。樹脂の組み合わせは、２層（２０Ｌ、２０Ｔ）に取り込むこともできるが、最上層（２０Ｔ）は摩耗や損耗をもっとも被りやすいので、抵抗を低減するのに必要な架橋結合特性を実現するため、一般に、樹脂の組み合わせを有している。

たとえば、成膜結合剤中に分散している導電性粒子を含む、従来のグラウンドストリップ層４５などの他の層を画像形成部材の一端に付加して、導電層１２に対する電気的導通を促進してもよい。グラウンドストリップ層４５は、任意の好適な成膜高分子結合剤と導電性粒子とを含んでいてもよい。グラウンドストリップ層４５の厚さは、たとえば約１４マイクロメートル〜約２３マイクロメートルなど、約７マイクロメートル〜約４２マイクロメートルの範囲内であればよい。

電荷輸送層上に、オプションとしてのオーバーコート層を塗膜する。いくつかの実施形態では、オーバーコート層は連続したオーバーコート層で、厚さは、約０．１〜約１０マイクロメートル、もしくは約１〜８ミクロン、もしくは約２〜約５ミクロンの範囲内である。オーバーコート層塗膜混合液を混合してから、電荷輸送層上に塗布するのに、任意の好適な技術もしくは従来技術を使用してもよい。代表的な塗膜技術としては、噴射法、浸漬被覆法、ロール塗布法、巻線ロッド塗布法などがある。塗布された塗膜は、オーブン乾燥、赤外線乾燥、空気乾燥などの、任意の好適な従来技術によって乾燥させることができる。乾燥させた塗膜は、画像形成時に正孔を輸送しなくてはならないが、自由担体（free carrier）密度が高すぎてはならない。オーバーコート中の自由担体密度は、暗失活を高める。各実施形態では、オーバーコート層の暗失活は、塗膜していない対照例の暗失活レベルとほぼ同等でなくてはならない。

＜実施例＞
ｍＴＢＤ／ＰＣＺ―４００の重量比が４０／６０である電荷輸送層と、シラン、ポリビニルブチラールおよびジルコニウムアセチルアセトネートからなる３成分アンダーコート（下塗）層と、クロロガリウムフタロシアニンからなる電荷生成層により、第一の対照用画像形成部材を作成した。

第二の対照用画像形成部材は、第一の対照用画像形成部材と同じ方法で作成した。

ＣＴＬがｍＴＢＤ／ＰＣＺ４００／ＰＴＦＥ＝３８．５／５４／７である、標準のＰＴＦＥ装置を作成した。さらに、標準の装置は、シラン、ポリビニルブチラールおよびジルコニウムアセチルアセトネートからなる下塗層と、クロロガリウムフタロシアニンからなる電荷生成層とを備えている。

ＡＴ−４１０ポリオールおよびＣＹＭＥＬ（登録商標）３０３メラミン樹脂を含む系で、各種メラミン系触媒（例：ＮＡＣＵＲＥ２１０７、ＮＡＣＵＲＥ３６２５およびＣＹＣＡＴ４０４０）を使用して、一部架橋結合可能ＣＴＬを生産することによって、実験用装置を作成した（装置１〜３）。実験装置は、シラン、ポリビニルブチラールおよびジルコニウムアセチルアセトネートからなる下塗層と、クロロガリウムフタロシアニンからなる電荷生成層とを有している。シラン、ポリビニルブチラールおよびジルコニウムアセチルアセトネートからなる下塗層と、クロロガリウムフタロシアニンからなる電荷生成層とを有し、触媒を一切添加せずに作成した、メラミンとポリオールをドープしたＣＴＬも作成した（装置４）。

ＡＴ―４１０ポリオールとＣｙｍｅｌ（登録商標）３０３メラミンに関する３種類の触媒についての研究の結果、ＮＡＣＵＲＥ２１０７を使用した系が、光電子性能、それも特にサイクル安定性や摩耗性能を劣化させずに、改良された条件下（例：１２５℃で５分間）での硬化に特に有効であることが実証された（装置１）。他の２種類の触媒に関しても、同様に条件の改良が実現されたが、サイクル安定性は最適ではなかった。硬化条件にかかわりなく、メラミン―ポリオール装置のすべてが、標準的なＰＴＦＥＣＴＬ対照用装置や標準的なＣＴＬ対照用装置よりかなり好ましいＢＣＲ摩耗率を示した。実験装置の摩耗試験は、Ｈｏｄａｋ摩耗試験装置で実施した。表１に、実験装置に関する主な光電子試験結果と摩耗試験結果をまとめた。これらの結果は、潤滑能とトナー清掃能を向上させるため、速硬系に、ＰＴＦＥもしくは他の低エネルギー添加剤を含んでもよいことも、示すものである。

即ち、標準の電荷輸送層にドープされる速硬系のメラミンおよびポリオールは、ＴＨＦおよびトルエンの共溶剤中で、１２５℃／２分の改良された硬化条件を示した。ＣＹＭＥＬ（登録商標）３０３及びＰＡＲＡＬＯＩＤ（登録商標）ＡＴ―４１０系の場合、最適な結果を示す触媒は、パラ―トルエンスルホン酸すなわちＮＡＣＵＲＥ２１０７である。メラミン―ポリオールをドープした電荷輸送層では、通常のＣＴＬに比べ、公称光電子特性およびサイクル特性での（ＢＣＲ）摩耗率が、約２倍改良されていることが明らかとなった。

本発明の実施形態に従った画像形成装置を示す、非構造的略図である。本発明の実施形態に従った多層電子写真画像形成部材の断面図である。別の実施形態に従った多層電子写真画像形成部材の断面図である。

Claims

画像形成部材であって、
基板と、
前記基板上に塗膜された下塗層と、
前記下塗層上に塗膜された電荷生成層と、
前記電荷生成層上に塗膜された一部が架橋結合している電荷輸送層であって、高分子結合剤と、アミノプラスト樹脂とポリオールの組み合わせとを含み、前記組み合わせが、速硬系としての酸触媒とともに前記電荷輸送層に取り込まれている電荷輸送層と、
前記電荷輸送層上に塗膜されたオプションとしてのオーバーコート層と、
を備えることを特徴とする画像形成部材。
前記アミノプラスト樹脂が速硬系メラミンであり、前記電荷輸送層の総重量の約０．１〜約４０重量パーセントの前記速硬系メラミン樹脂を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成部材。
前記ポリオールがヒドロキシ官能基を有する樹脂であり、前記電荷輸送層の総重量の約０．１パーセント〜約４０重量パーセントの前記ポリオールを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成部材。
前記酸触媒が、トルエンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸、ジブチル錫ジラウレート（Ｃ₄Ｈ₉）ＳｎＯ（ＯＨ）、酸化ジブチル錫（Ｃ₄Ｈ₉）₂ＳｎＯ、モノブチルクロロ錫ジヒドロキシド（Ｃ₄Ｈ₁₁Ｏ）₂ＣｌＳｎ、第二鉄―トリス（アセチルアセトネート）：Ｆｅ（ＡＡ）₃、ビス（アセチルアセトネート）鉛：Ｐｂ（ＡＡ）₂、オクチル酸鉛、ナフテン酸鉛、オクチル酸錫、ジブチル錫脂肪酸塩、およびこれらの混合物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。