JP2010026510A - 感光性デバイスのオーバーコート層 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体デバイスの電気的性能特性に与える影響が小さいとともに耐摩耗性を向上させる、感光体デバイス用のオーバーコート層を提供すること。
【解決手段】電荷輸送成分と、メラミン−ホルムアルデヒド硬化性樹脂と、Ａｒ−（Ｌ−ＯＨ）_n（式中、Ａｒは炭素数約６〜約６０の芳香族炭化水素成分であり、Ｌは炭素数約２〜約５０の２価エーテル結合であり、ｎは２〜約６の整数である）で表される芳香族ポリオールバインダと、を含む組成物、およびこれを用いてなる感光体デバイスのオーバーコート層。
【選択図】図１

Description

本開示は概して積層感光体装置等の画像形成部材に有用な層、ならびにその作製方法および使用方法に関する。この画像形成部材は、電子写真装置、静電写真装置、ゼログラフィー装置その他の装置に使用することができ、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリ機等、更にはデジタルデバイス、イメージオンイメージデバイスその他の装置が例として挙げられる。より具体的には、本実施形態は、芳香族ポリオールを含む感光性装置用のオーバーコート層に関する。本実施形態のオーバーコート層は、機械強度、柔軟性、および硬化反応性を提供する。

「感光体」または「光導電体」という用語は一般に「画像形成部材」という用語と同義に使用される。「静電写真（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｏｇｒａｐｈｉｃ）」という用語には、「電子写真（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ）」および「ゼログラフィー」という用語が含まれる。「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る。「静電写真」という用語は一般に「電子写真」という用語と同義に使用される。更に、「電荷阻止層」および「阻止層」という用語は一般に「下引き層」という用語と同義に使用される。

米国特許第４，３３８，３９０号 米国特許第４，２９８，６９７号 米国特許第４，５６０，６３５号 米国特許第３，１２１，００６号

ゼログラフィー用感光体の性能および寿命の向上をめぐっては、強い競争圧力がある。有機光導電体（ＯＰＣ）等のドラム状感光体の寿命を延ばす方法のひとつとして、バイアス帯電ロール（ＢＣＲ）による帯電、およびクリーニングにより生じる感光体表面の摩耗を減らすことが挙げられる。

本明細書に記載されている実施形態によれば、画像形成部材を形成するためのオーバーコート層組成物が提供される。このオーバーコート層組成物は、電荷輸送成分、メラミン−ホルムアルデヒド硬化性樹脂、およびＡｒ−（Ｌ−ＯＨ）_nで表される芳香族ポリオールバインダを含み、ここでＡｒは炭素数約６〜約６０の芳香族炭化水素成分であり、Ｌは炭素数約２〜約５０の２価のエーテル結合であり、ｎは２〜約６の整数である。

本明細書に記載されている別の態様によれば、帯電装置と、トナー現像装置と、クリーニング装置と、感光体と、を備える画像形成装置が提供される。ここで感光体は、導電性基体と、該基体上に配置された電荷発生層と、該電荷発生層上に配置された電荷輸送層と、該電荷発生層上に配置された上記実施形態のオーバーコート層とを含む。

本開示の一実施形態に係る多層電子写真画像形成部材の断面図である。 本開示の電子写真画像形成装置の一実施形態を示す模式図である。

ゼログラフィー画像形成プロセスにおいて、特にバイアス帯電ロール（ＢＣＲ）等の直接接触方式の帯電デバイスが利用される場合、感光体の表面は、トナー粒子やクリーニング装置との相互作用や帯電装置等により生じる化学分解による摩滅を受ける。その結果、感光体の寿命が短くなる。感光体の稼働寿命を延ばす方法のひとつは、耐摩耗性を有する架橋ポリマーコーティングからなる保護用オーバーコート層を設けることによって感光体表面の摩耗を低減することである。ある実施形態では、そのような保護層を形成するための、（ｉ）バインダとしての芳香族ポリオール、（ｉｉ）硬化剤としてのメラミン−ホルムアルデヒド、および（ｉｉｉ）電荷輸送成分、を含むオーバーコート配合物が提供される。このオーバーコート組成物を従来の感光体に塗布し、熱硬化させることにより、高度に架橋した保護層を形成することができる。

本発明の実施形態は、バインダとして芳香族ポリオールを含む、低摩耗性の感光体オーバーコート層用組成物または配合物を提供する。このバインダは、芳香族のコアおよび複数のヒドロキシル基（ｍｕｌｔｉ−ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ）を含む。芳香族のコアはオーバーコート層に機械強度を付与し、ポリエーテル結合は柔軟性をもたらし、ヒドロキシル基は硬化のための反応性を付与する。オーバーコート配合物は、熱硬化によって架橋物とすることができる。このようにして、熱硬化後の架橋物を含むオーバーコート層を、オーバーコート配合物を用いて形成することができる。本実施形態では、アルキルベンゼンスルホン酸またはそのアミンでマスクされた誘導体（ａｍｉｎｅ ｍａｓｋｅｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）からなる酸触媒の存在下で、熱硬化させることによって架橋が達成される。

電荷輸送成分は、硬化剤と反応できる化学基を含んでもよい。ある実施形態では、電荷輸送成分は以下の一般式で表される。

式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³、Ａｒ⁴、およびＡｒ⁵はそれぞれ独立して置換または非置換アリール基を表すか、あるいは、Ａｒ⁵は独立して置換または非置換アリーレン基を表し、ｋは０または１を表し、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³、およびＡｒ⁴の少なくとも１つは−ＯＨ、−（ＣＨ₂）_mＯＨ、および−ＣＨ₂ＯＲからなる群から選択される置換基を含み、ここでｍは１〜約６の整数であり、Ｒは炭素数１〜約６のアルキル基である。ある実施形態では、電荷輸送成分は、下記の構造およびこれらの混合物からなる群から選択される。

ある実施形態では、オーバーコート配合物／組成物は、更にコーティング用の溶剤を含む。溶剤の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ社のＤｏｗａｎｏｌ（商標）等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、およびこれらの混合物等が挙げられる。

ある実施形態では、芳香族ポリオールバインダは、Ａｒ−（Ｌ−ＯＨ）_n（式中、Ａｒは炭素数約６〜約６０の芳香族炭化水素成分である）の構造を有する。ある実施形態では、Ａｒは、下記構造からなる群から選択される芳香族炭化水素成分である。

Ｌは連結基であり、例えば、炭素数約２〜約５０の２価のエーテル結合成分が挙げられる。例えば、Ｌは下記構造からなる群から選択することができる（式中、ｋおよびｉはそれぞれ１〜約１０の整数である）。ある実施形態では、ｎは約２〜約６の整数である。

ある実施形態では、芳香族ポリオールバインダは、下記構造およびこれらの混合物からなる群から選択される（ｋは１〜約３の整数である）。

芳香族ポリオールバインダは、任意の従来の合成手順に従って、例えば、多価フェノール化合物を、エチレン酸化物、プロピレン酸化物またはハロアルキルアルコールと反応させることによって調製することができる。ある実施形態では、本発明のバインダ化合物は以下のスキーム（Ａｒは上記の通り）に従って形成することができる。

上記のスキームでは、炭酸ナトリウム等の触媒の存在下において、約１５０〜約２５０℃でフェノール化合物をエチレンカーボネートと反応させる。得られた生成物を脱イオン水、メタノール、またはその混合物中で再沈殿させて、触媒および未反応物質を除去してもよい。その他の方法によって生成物を精製してもよい。

ある実施形態では、オーバーコート組成物は、メラミン架橋剤等の架橋剤を含む。架橋剤を含むことで、芳香族ポリオールと相互作用して架橋構造を形成するための反応部位を得ることができる。メラミン硬化剤の例としては、これに限定されるものではないが、メラミンホルムアルデヒド樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。ある実施形態では、メラミン架橋剤は、メチル化またはブチル化したメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を含んでもよい。ＣＹＭＥＬ（登録商標）樹脂（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能）の商標名で市販されているような市販のメラミン樹脂を利用してもよい。ある実施形態では、メラミン−ホルムアルデヒド硬化性樹脂は以下の式で表される。

（式中、Ｒは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基およびこれらの混合物からなる群から選択され、ｎは１〜約１００から選択される繰り返し単位の数である。）

ある実施形態では、オーバーコート配合物／組成物は、硬化反応を促進するために酸触媒を更に含んでもよい。触媒の存在下でオーバーコート成分を加熱することにより、架橋を達成させることができる。触媒の例としては、これに限定されないが、シュウ酸、マレイン酸、石炭酸、アスコルビン酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、ベンゼンスルホン酸、炭素数１〜約１６のアルキル置換基を有するアルキルベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。阻止剤がオーバーコート組成物に含まれてもよい。阻止剤は酸触媒の効果を「妨害（ｔｉｅ ｕｐ）」するかまたは実質的に阻止して、所望の時点に酸触媒を作用させるまでの間、溶液を安定に保つことができる。したがって、例えば、阻止剤は溶液の温度が閾温度を超えるまでの間、酸の効果を阻止することができる。例えば、ある種の阻止剤を使用すれば、溶液の温度が約１００℃を超えるまでの間、酸の効果を阻止することができる。このとき、阻止剤は酸から解離して気化する。結合が解かれた酸は、その後自由に重合を触媒する。好適な阻止剤の例としては、これに限定されるものではないが、ピリジンやＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能なＣＹＣＡＴ（登録商標）４０４５等の阻止剤を含有する市販の酸溶液が挙げられる。

オーバーコート組成物は、スプレーコーティング、ブレードコーティング、ディップコーティング等の任意のコーティング技術を用いて感光体基体に塗布することができ、その後熱硬化させることによって約１ミクロン〜約１５ミクロン厚のオーバーコート層を形成することができる。このようにして形成されたオーバーコート層は、オーバーコート層の全重量に対して約２５〜約９０重量パーセント、または約４５〜約８５重量パーセントの量の電荷輸送成分を含む。硬化に用いられる温度は、具体的な触媒、触媒の量、加熱時間、および所望される架橋の度合いによって異なる。一般に、架橋度は、最終的な感光体の所望の柔軟性によって選択される。例えば、感光体が剛性のドラム状またはプレート状である場合には実質的に架橋されてもよいが、感光体がフレキシブルなウェブやベルト等の形状である場合には、通常は部分的な架橋が選択される。所望の架橋度を得るための触媒の量は、反応に用いられる触媒等のコーティング溶液材料の種類、温度、時間等に応じて異なる。具体的には、オーバーコート組成物は、約１００℃〜約１５０℃（〜という表現には、その前後のおよその数値の間の全ての値が含まれる。以下同様）の温度で架橋される。例えば、硬化時間は約１分〜約４０分にわたってもよい。酸触媒の濃度は、通常は芳香族ポリオールバインダ、電荷輸送成分、および硬化剤の全重量に対して約０．０１〜約５重量パーセントである。架橋したオーバーコート層は、溶剤を吸わせた布でこすってもオーバーコート材料が除去されないように、架橋前には可溶であった溶剤に対して実質的に不溶である。

本明細書に記載の実施形態によれば、少なくとも基体層と、この基体上に配置された画像形成層と、を通常含む電子写真画像形成部材が提供される。本発明のオーバーコート層は、画像形成層上に配置される。画像形成部材は、画像形成層として、電荷輸送層と電荷発生層とを含む。ある実施形態では、基体は、金属シリンダーまたは金属化ポリマーを含み、電荷発生層は、感光性色素と必要に応じてポリマーバインダとを含み、電荷輸送層は、ポリカーボネートポリマーバインダと第３級アリールアミンからなる少なくとも１つの電荷輸送材料とを含む。

図２は、画像形成装置１０の一実施形態の模式的構成を示すものである。画像形成装置１０は円筒状の感光体ドラム等の、静電潜像を受容する電荷保持表面をその上に有する画像形成部材１１を備えている。画像形成部材１１の周囲には、画像形成部材１１上の残留静電荷を除去する静電気除去光源１２と、必要に応じて画像形成部材１１上の残留トナーを取り除くクリーニングブレード１３と、画像形成部材１１を帯電させる帯電ロール等の帯電要素１４と、画像シグナルに基づいて画像形成部材１１を露光する露光レーザ光学系１５と、電荷保持表面に現像剤を適用して画像形成部材１１中に現像された像を形成する現像要素１６と、トナー像を画像形成部材１１から紙等のコピーシート１８に転写する転写ロール等の転写要素１７と、がこの順で配置されてよい。また、画像形成装置１０は、転写要素１７からコピーシート１８上に転写されたトナー像を定着させる定着／固定ロール等の定着要素１９を備えている。

図２に示されている実施形態では、露光レーザ光学系１５は、デジタル処理された画像シグナルに基づいてレーザ光を照射する（例えば、発振波長７８０ｎｍ）レーザダイオードと、照射されたレーザ光を偏光させる多面鏡と、等速で一定の大きさのレーザ光を動かすレンズ系と、を備えている。

現像された像の転写が完了した後、コピーシートは図２で定着・加圧ロールとして描かれている定着部１９へと進み、ここで定着部材と加圧部材との間をコピーシートが通ることにより現像された像がコピーシートに定着され、永続的な画像が形成される。定着はその他の定着部材、例えば加圧ローラーに圧接している定着ベルト、加圧ベルトに接触している定着ローラー、またはその他の同様な系によって達成されてもよい。転写工程後の感光体はクリーニング部へと進み、ここでブレード、ブラシ、またはその他のクリーニング装置によって感光体上に残存するトナーを除去してもよい。

電子写真画像形成部材は、任意の好適な技術で作製してよい。図１を参照すると、一般に、フレキシブルまたは剛性の基体３２は必要に応じて電気導電性の表面またはコーティング３０を有してもよい。導電層３０の上には必要に応じて下引き層３４を形成してもよく、また、下引き層３４の上に必要に応じて接着層３６を形成してもよい。電荷発生層３８は、接着層３６と電荷輸送層４０との間にあるものとして描かれている。必要に応じ、グラウンドストリップ層４１によって電荷発生層３８および電荷輸送層４０が導電層３０に機能可能な状態で接続されてもよい。画像形成部材に所望の平坦性を与えるために、基体３２の電気的活性層とは逆の側にカーリング防止用裏引きコーティング層３３を形成してもよい。画像形成部材はその他の層として、例えば電荷輸送層４０を摩滅および摩耗から保護するために、その上に直接オーバーコート層４２を含んでもよい。

基体３２上の導電性グラウンドプレーン３０は、通常、真空蒸着やスパッタリングにより基体上に堆積させて得ることのできる１０ナノメートル厚のチタンコーティング等の金属薄層である。層３４、３６、３８、４０および４２は、基体３２の導電性グラウンドプレーン３０の表面に、１種または２種以上の溶剤を含む溶液を用いた湿式コーティング層として別々に順次堆積し、各層を次のコーティング層を堆積させる前に完全に乾燥させるようにして形成してもよい。カーリング防止用裏引きコーティング層３３も溶液コーティングにより形成してよいが、カーリングのバランスをとるためおよび画像形成部材を平坦にするために、基体３２の裏側に形成される。

基体は不透明であっても実質的に透明であってもよく、要求される機械的性質を有する任意の好適な材料を含んでよい。したがって、基体は、無機組成物または有機組成物等の非導電性または導電性の材料からなる層を含んでもよい。非導電性材料としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン等、この目的のために公知の種々の樹脂を使用することができ、これらは薄いウェブのように柔軟である。導電性基体は、任意の金属、例えばアルミニウム、ニッケル、スチール、銅等からなってよく、あるいは上述したような、炭素、金属粉末等や導電性有機材料等の導電性物質を充填したポリマー材料からなってもよい。

基体層が導電性ではない実施形態では、その表面に導電性コーティング３０によって導電性を付与してもよい。この導電性コーティングの厚さは、光学的透明性、必要な柔軟性の程度、および経済的要因によってかなり大きく変わり得る。したがって、フレキシブルな光応答性画像形成デバイスの場合は、導電性コーティングの厚さは、導電性、柔軟性、および光透過性の組み合わせが最適となるように、約２０オングストローム〜約７５０オングストロームまたは約１００オングストローム〜約２００オングストロームとすることができる。フレキシブルな導電性コーティングは、真空蒸着法または電着等の任意の好適なコーティング技術により例えば基体上に形成される、導電性金属層であってもよい。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、バナジウムおよびハフニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、タングステン、モリブデン等が含まれる。

画像形成部材に選択される基体層の具体例では、基体層は、不透明であっても実質的に透明であってもよく、要求される機械的性質を有する任意の好適な材料を含んでもよい。したがって、基体は、市販のポリマーであるＭＹＬＡＲ、ＭＹＬＡＲ含有チタン等の無機または有機ポリマー材料といった絶縁性材料からなる層、酸化インジウムスズやアルミニウムからなる半導電性表面層をその上に有する有機または無機材料からなる層、またはアルミニウム、アルミニウム化ポリエチレンテレフタレート、チタン化ポリエチレンクロム、ニッケル、黄銅等の導電性材料からなる層を含んでもよい。基体は柔軟性、シームレス、または剛性であってよく、例えばプレート、円筒状ドラム、巻物（ｓｃｒｏｌｌ）、エンドレスフレキシブルベルト等の多くの異なる形状であり得る。ある実施形態では、基体はシームレスフレキシブルベルトの形態である。カーリング防止用裏引きコーティングが基体の裏に形成されてもよい。電気絶縁性または導電性の基体は、エンドレスフレキシブルベルト、ウェブ、剛性シリンダー、シート等の形態であってよい。

基体層の厚さは、経済的要因を含め多くの要因に依存する。したがって、基体層の実質的な厚さは、例えば３，０００ミクロンを超えてもよく、部材に大きな悪影響を与えない最小限の厚さであってもよい。ある実施形態では、基体層の厚さは約７５ミクロン〜約３００ミクロンである。ドラム状である場合、基体層の実質的な厚さは、例えば最大で数センチメートルであってもよく、１ミリメートル未満の最小限の厚さであってもよい。同様に、フレキシブルベルトの実質的な厚さは、最終的な電子写真デバイスに悪影響を与えなければ、例えば約２５０マイクロメートルであってもよく、５０マイクロメートル未満の最小限の厚さであってもよい。

必要に応じて接着層３６を正孔阻止層（図示せず）または導電層に塗布してもよい。当該技術分野で周知の任意の好適な接着層を使用してよい。典型的な接着層の材料としては、例えばポリエステル、ポリウレタン、樹脂のブレンド等が挙げられる。ある実施形態では、接着層用コーティング溶液を作るために任意の好適な溶剤を選択することができる。典型的な溶剤としては、これに限定されるものではないが、例えばテトラヒドロフラン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、塩化メチレン、１，１，２−トリクロロエタン、モノクロロベンゼン、およびこれらの混合物等が挙げられる。接着層の厚さは約０．０５マイクロメートル（５００オングストローム）〜約０．３マイクロメートル（３，０００オングストローム）とすることにより、満足な結果を達成することができる。正孔阻止層に接着層コーティング混合物を塗布するための従来技術としては、スプレー法、ディップコーティング、ロールコーティング、巻線ロッドコーティング、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等が挙げられる。塗布されたコーティングの乾燥は、オーブン乾燥、赤外線照射乾燥、風乾等の任意の好適な従来技術で行うことができる。

１以上の電子写真画像形成層３８、４０が、接着層３６、阻止層（または下引き層もしくは正孔阻止層）３４、または基体３２上に形成される。電子写真画像形成層は、当該技術分野で周知のように電荷発生機能および電荷輸送機能の両方の機能を果たす単一の層であってもよく、電荷発生層３８、電荷輸送層４０等の複数の層を含むものであってもよい。

下引き層３４または正孔阻止層を基体またはコーティングに塗布してもよい。ある実施形態では、基体はその上に下引き層を有してもよく、下引き層としては、好適なフェノール樹脂、フェノール化合物、フェノール樹脂とフェノール化合物との混合物、酸化チタン、Ｔｉ０₂／Ｓｉ０₂のような酸化ケイ素混合物等の公知の材料からなる層が挙げられる。

ある実施形態では、下引き層はバインダ成分を含んでもよい。バインダ成分の例としては、これに限定されるものではないが、ポリアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル、フェノール樹脂、ポリウレタン、アミノプラスト、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、スチレンアクリルコポリマー、メタクリル、塩化ビニリデン、ポリビニルアセタール、エポキシ、シリコーン、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、エチルセルロース、カゼイン、ゼラチン、ポリグルタミン酸、デンプン、酢酸デンプン、アミノデンプン、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ジルコニウムキレート化合物、チタニルキレート化合物、チタニルアルコキシド化合物、有機チタニル化合物、シランカップリング剤、およびこれらの組合せが挙げられる。ある実施形態では、バインダ成分は、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリルコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択されるものを含む。ある実施形態では、メラミン樹脂は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、グアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、およびメラミン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択される。

ある実施形態では、下引き層は必要に応じて光散乱粒子を含んでもよい。ある実施形態では、光散乱粒子はバインダと異なる屈折率を有し、その数平均粒子サイズは約０．８μｍより大きい。ある実施形態では、光散乱粒子はＥｓｐｉｒｉｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ社から市販されている非晶質シリカ（商品名Ｐ−１００）である。ある実施形態では、光散乱粒子は、下引き層の全重量に対して約０重量％〜約重量１０％の量で存在する。

ある実施形態では、下引き層は種々の着色剤を含んでもよい。ある実施形態では、下引き層は有機顔料および有機染料を含んでもよく、そのような有機顔料および有機染料としては、これに限定されるものではないが、アゾ顔料、キノリン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、ビスベンズイミダゾール顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、キノリン顔料、レーキ顔料、アゾレーキ顔料、アントラキノン顔料、オキサジン顔料、ジオキサジン顔料、トリフェニルメタン顔料、アズレニウム染料、スクアリリウム染料、ピリリウム染料、トリアリルメタン染料、キサンテン染料、チアジン染料、およびシアニン染料が挙げられる。ある実施形態では、下引き層はアモルファスシリコン、アモルファスセレン、テルル、セレン−テルル合金、硫化カドミウム、硫化アンチモン、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、および硫化亜鉛、ならびにこれらの組合せ等の無機材料を含んでもよい。

ある実施形態では、下引き層の厚さは約０．１μｍ〜３０μｍであってもよい。

隣接する光導電層（または電子写真画像形成層８）とその下にある基体３２の導電性表面３０との間に設けられ、正孔に対する電子障壁を形成することができる任意の好適な従来の阻止層を、正孔阻止層として用いてもよい。

電荷発生層３８は、電気導電性表面に形成してもよく、基体３２と電荷発生層３８の間にある他の面に形成してもよい。電荷発生層３８を形成する前に、電荷阻止層または正孔阻止層３４を必要に応じて導電性表面に形成してもよい。電荷阻止層または正孔阻止層３４と電荷発生層３８との間に接着層３６を用いてもよい。通常、阻止層３４上に電荷発生層３８が形成され、この電荷発生層３８上に電荷輸送層４０が形成される。この構造は、電荷輸送層４０の上または下に電荷発生層３８を有してもよい。

電荷発生層は、真空蒸着または堆積により作製される、セレンおよびセレンとヒ素、テルル、ゲルマニウム等との合金、水素化アモルファスシリコン、およびシリコンとゲルマニウム、炭素、酸素、窒素等との化合物からなるアモルファス膜を含んでもよい。電荷発生層はまた、結晶性セレンおよびその合金の無機顔料；ＩＩ属〜ＶＩ属の化合物；ならびにキナクリドン、ジブロモアンタントロン顔料等の多環式顔料、ペリレンジアミン、ペリノンジアミン、多環式芳香族キノン、ビス−、トリス−、およびテトラキス−アゾを含むアゾ顔料等の有機顔料等が成膜性ポリマーバインダ中に分散されたものを用いて溶剤コーティング技術により作製されてもよい。

赤外線露光系を用いたレーザプリンタに使用するための光発生（電荷発生）材料として、フタロシアニンが使用されてきた。低コストの半導体レーザダイオード光露光デバイスで露光される感光体には、赤外線感受性が要求される。フタロシアニンの吸収スペクトルおよび感光性は、そ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がされており、例として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、酸化チタンフタロシアニン、オキシチタンフタロシアニン、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様な結晶形で存在し、光発生に大きな影響を与える。

任意の好適なポリマー成膜性バインダ材料を、電荷発生（光発生）バインダ層のマトリックスとして使用してもよい。典型的な有機ポリマー成膜性バインダとしては、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、ポリ酢酸ビニル、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リルとのコポリマー、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニルとのコポリマー、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、塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、酢酸ビニル−塩化ビニリデンコポリマー、スチレン−アルキド樹脂、ポリビニルカルバゾール等の熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂が挙げられる。これらのポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、または交互コポリマーであってもよい。

光発生性の組成物または顔料は、樹脂系バインダ組成物中に種々の量で存在するが、通常は、約５体積パーセント〜約９０体積パーセントの光発生顔料が約１０体積パーセント〜約９５体積パーセントの樹脂系バインダ中に分散されるか、約２０体積パーセント〜約３０体積パーセントの光発生顔料が約７０体積パーセント〜約８０体積パーセントの樹脂系バインダ組成物中に分散される。ある実施形態では、約８体積パーセントの光発生顔料が約９２体積パーセントの樹脂系バインダ組成物中に分散される。光発生層は、真空昇華法により形成することもでき、その場合はバインダは使用しない。

光発生層コーティング混合物を混合後、塗布する際に、任意の好適な従来技術を用いてよい。典型的な塗布技術としては、スプレーコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、巻線ロッドコーティング、真空昇華法等が挙げられる。ある実施態様では、光発生層をドットパターンまたはラインパターン状としてもよい。溶剤コーティングされた層の溶剤の除去は、オーブン乾燥、赤外線照射乾燥、風乾等の任意の好適な従来技術により行うことができる。

一般に、電荷発生層の厚さは他の層の厚さ、電荷発生層に含まれる光発生材料や顔料の量等の、多くの要因に依存する。したがって、電荷発生層の厚さは、例えば顔料が約３０〜約７５体積パーセントの量で存在するときは、例えば約０．０５ミクロン〜約５ミクロン、または約０．２５ミクロン〜約２ミクロンとすることができる。ある実施形態における電荷発生層の厚さの上限は、感光性、電気的特性、機械的検討事項等の要因に主に依存する。電荷発生層用バインダ樹脂は、種々の好適な量、例えば約１〜約５０または約１〜約１０重量パーセントで存在し、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（塩化ビニル）、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、塩化ビニルと酢酸ビニルとのコポリマー、フェノキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン等の多くの公知のポリマーから選択することができる。

電荷輸送層４０は、ポリカーボネート等の電気的に不活性な成膜性ポリマーに溶解した、または分子的に分散している電荷輸送小分子を含んでもよい。本明細書において「溶解した」とは、小分子がポリマー中に溶解されて均一な相の溶液を形成していることと定義される。本明細書において「分子的に分散している」とは、ポリマー中に電荷輸送性の小分子が分子スケールで分散している状態と定義される。任意の好適な電荷輸送小分子または電気的に活性な小分子を、本発明の電荷輸送層に使用してもよい。本明細書において電荷輸送性の「小分子」とは、電荷輸送層で光により発生した自由電荷の、電荷輸送層中の輸送を可能にするモノマーと定義される。典型的な電荷輸送小分子としては、例えば、１−フェニル−３−（４’−ジエチルアミノスチリル）−５−（４’’−ジエチルアミノフェニル）ピラゾリン等のピラゾリン、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’−ジアミン等のジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−メチル−３−（９−エチル）カルバジルヒドラゾン、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等のヒドラゾン、２，５−ビス（４−Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノフェニル）−１，２，４−オキサジアゾール等のオキサジアゾール、スチルベン等が挙げられる。上述のように、好適な電気的に活性な小分子の電荷輸送化合物は、電気的に不活性なポリマー成膜性材料中に溶解または分子的に分散している。顔料から電荷発生層への正孔注入を高い効率で可能にし、正孔を非常に短い通過時間で電荷輸送層中を輸送する小分子の電荷輸送化合物としては、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）が挙げられる。他の正孔輸送化合物としては、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（４−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｐ−トリル−［ｐ−テルフェニル］−４，４’’−ジアミン、またはＮ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−［ｐ−テルフェニル］−４，４’’−ジアミンが挙げられる。

電荷輸送層中の電荷輸送材料は、ポリマー電荷輸送材料または小分子電荷輸送材料とポリマー電荷輸送材料との組合せを含んでもよい。

アルコール溶剤に不溶の任意の好適な電気的に不活性な樹脂バインダを本発明の電荷輸送層に使用してもよい。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（ＭＡＫＲＯＬＯＮ等）、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、ポリスルホン等が挙げられる。これらの分子量は、例えば約２０，０００〜約１５０，０００で変わり得る。バインダの例としては、ポリ（４，４’−イソプロピリデン−ジフェニレン）カーボネート（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）等のポリカーボネートが挙げられる。任意の好適な電荷輸送ポリマーを本発明の電荷輸送層に使用してもよい。電荷輸送ポリマーは、本発明のオーバーコート層の塗布に使用されるアルコール溶剤に不溶である。これらの電気的に活性な電荷輸送ポリマー材料は、電荷発生材料から光により発生した正孔の注入をサポートでき、それを介してこれらの正孔の輸送を可能にすることができる。

電荷輸送層コーティング混合物を混合後、電荷発生層上に塗布する際には、任意の好適な従来技術を用いてよい。典型的な塗布技術としては、スプレーコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、巻線ロッドコーティング等が挙げられる。塗布されたコーティングの乾燥は、オーブン乾燥、赤外線照射乾燥、風乾等の任意の好適な従来技術で行ってよい。

一般に、電荷輸送層の厚さは約１０〜約５０マイクロメートルであるが、この範囲外の厚さとしてもよい。正孔輸送層は、正孔輸送層上の静電荷が、正孔輸送層上への静電潜像の形成および保持を防止するのに十分な割合の照射がないときには伝導されない程度の絶縁性を有する。一般に、正孔輸送層と電荷発生層の厚さの比率は約２：１〜２００：１、場合によっては４００：１までの範囲内に維持され得る。電荷輸送層は、使用される領域では可視光または可視線を実質的に吸収しないが、光導電層（すなわち電荷発生層）で光により発生した正孔の注入を可能にし、この層を介してこれらの正孔を輸送し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という点において、電気的に「活性」である。

ある実施形態では、オーバーコート層４２は、電荷輸送層４０上にコーティングされる。前述のように、オーバーコート層４２は、電荷輸送成分と、メラミン−ホルムアルデヒド硬化性樹脂と、芳香族ポリオールバインダであるＡｒ−（Ｌ−ＯＨ）_n（式中、Ａｒは炭素数約６〜約６０の芳香族炭化水素成分であり、Ｌは炭素数約２〜約５０の２価エーテル結合であり、ｎは２〜約６の整数である）とを含むオーバーコート組成物より得られる架橋物を含む。オーバーコート層の詳細は、上記に記載されたとおりである。

本明細書に包含される種々の例示的実施形態は、画像形成部材上に静電潜像を形成する工程と、この静電潜像を現像する工程と、現像された静電画像を好適な基体に転写する工程と、を含む画像形成方法を含む。

また、本明細書に包含される種々の例示的実施形態は、本明細書に記載されている光応答性デバイスを用いた画像形成・印刷方法を包含する。これらの方法では一般に、画像形成部材上に静電潜像を形成し、続いてこれを例えば熱可塑性樹脂、顔料等の着色剤、帯電添加剤、および表面添加剤を含むトナー組成物を用いて現像し、その後好適な基体に画像を転写して永久的に固定する。デバイスが印刷モードで使用される環境下では、画像形成方法は、露光工程がレーザデバイスまたはイメージバーによって行われ得ることを除き、上記と同じ工程を含む。

ある実施形態では、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置は、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、基体と、該基体上に配置された電荷発生層と、該電荷発生層上に配置された１以上の電荷輸送層と、を含む画像形成部材と、ｂ）現像剤を電荷保持表面に付与して静電潜像を現像し、電荷保持表面上に現像された像を形成させるための現像手段と、ｃ）現像された像を電荷保持表面からコピー基体に転写するための転写手段と、ｄ）現像された像をコピー基体に定着させるための定着手段と、を備える。

オーバーコート層用のバインダ材料の調製

＜実施例１＞
２，２’−［４，４’−シクロヘキシリデンビスフェノキシ］ジエタノール（バインダＡ−１）の調製
２５０ｍＬの丸底フラスコに、ビスフェノールＺ（２６．８３５ｇ）、エチレンカーボネート（１８．３２ｇ）、および炭酸ナトリウム（０．０５ｇ）の混合物を入れた。この混合物を２００℃で４時間加熱し、室温まで冷却した。得られた生成物をメタノール（３００ｍＬ）に溶解し、蒸留したイオン水（６００ｍＬ）中に沈殿させた。蒸留したイオン水で２回洗浄し、濾過し、４０℃のオーブン中で一晩乾燥した後、２７．５ｇ（７７．２％）の生成物を得た。プロトン核磁気共鳴分光法（ＮＭＲ）のスペクトルより、所望の構造を有する生成物であることが確認された。

＜実施例２＞
２，２−ビス（４−ヒドロキシエチルオキシフェニル）プロパン（バインダＡ−２）の調製
２５０ｍＬの丸底フラスコに、ビスフェノールＡ（２２．８２９ｇ）、エチレンカーボネート（１８．３２ｇ）、および炭酸ナトリウム（０．０３６ｇ）の混合物を入れた。この混合物を約１５０℃で４時間加熱したが、反応が完了していないことが薄層クロマトグラフィーにより示された。温度を約１９０℃〜２００℃に上げ、３時間反応させた後、室温まで冷却した。得られた生成物をメタノール（３００ｍＬ）に溶解し、蒸留したイオン水（６００ｍＬ）に沈殿させた。蒸留したイオン水で２回洗浄し、濾過し、４０℃のオーブン中で一晩乾燥した後、２３．６ｇ（７４．７％）の生成物が得られた。ＮＭＲスペクトルより、所望の構造を有する生成物であることが確認された。

感光体デバイスの作製

＜実施例３＞
電子写真感光体を以下のようにして作製した。
１００部のジルコニウム化合物（商標名：Ｏｒｇａｔｉｃｓ ＺＣ５４０）と、１０部のシラン化合物（商標名：Ａ１１０、日本ユニカー株式会社製）と、４００部のイソプロパノール溶液と、２００部のブタノールと、を含む下引き層のコーティング溶液を調製した。このコーティング溶液を、ホーニング処理した円筒状のアルミニウム基体にディップコーティングによって塗布し、１５０℃で１０分間乾燥させ、膜厚０．１マイクロメートルの下引き層を形成した。

次いで、４７５部の酢酸ｎ−ブチル中に、Ｖ型ヒドロキシガリウムフタロシアニン（１２部）と、アルキルヒドロキシガリウムフタロシアニン（３部）と、塩化ビニル／酢酸ビニルコポリマーである、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能なＶＭＣＨ（Ｍｎ＝２７，０００、塩化ビニルが約８６重量パーセント、酢酸ビニルが約１３重量パーセント、マレイン酸が約１重量パーセントからなる）（１０部）と、を含む分散液を調製した。この分散液を下引き層の上にディップコーティングにより塗布し、厚さ０．５ミクロンの電荷発生層を形成した。

その後、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５４６部とモノクロロベンゼン２３４部との混合液中に、８２．３部の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’−ジアミンと、２．１部の２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ、Ａｌｄｒｉｃｈ社製）と、１２３．５部のポリカーボネート（商品名ＰＣＺ−４００、三菱ガス化学株式会社から入手可能、［ポリ（４，４’−ジヒドロキシ−ジフェニル−１−１−シクロヘキサン）、Ｍ_w＝４０，０００］と、を含む溶液を調製した。この溶液を電荷発生層の上にディップコーティングにより塗布し、厚さ２５μｍの電荷輸送層（ＣＴＬ）を形成した。ＣＴＬは、１１５℃で６０分間乾燥させた。

オーバーコート層組成物を以下のように調製した。
１部の２，２’−［４，４’−シクロヘキシリデンビスフェノキシ］ジエタノール（実施例１に従って調製したバインダＡ−１）と、１．４部のメラミン−ホルムアルデヒド樹脂（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のＣｙｍｅｌ３０３）と、１．６部のフェノール電荷輸送成分であるＮ，Ｎ’−ビス（３−ヒドロキシフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンと、０．５部の酸触媒（Ｋｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｉｅｓ社製のＮａｃｕｒｅ５２２５）との混合物を、溶媒である１３．８部の１−メトキシ−２−プロパノールに溶解した。０．４５μｍのＰＴＦＥフィルターで濾過した後、この溶液を感光体表面、具体的には電荷輸送層の上にカップコーティング（ｃｕｐ ｃｏａｔｉｎｇ）により塗布し、その後１４０℃で４０分間熱硬化させて、膜厚３μｍのオーバーコート層を形成した。

＜実施例４＞
２，２−ビス（４−ヒドロキシエチルオキシフェニル）プロパン（実施例２に従って調製したバインダＡ−２）をバインダとして用いてオーバーコート層を形成したこと以外は実施例３に記載したプロセスを繰り返すことで、感光体を作製した。

＜実施例５＞
Ｎ，Ｎ−ビス（４−ヒドロキシメチルフェニル）−３，４−キシリジン（Ｈ−４）を電荷輸送成分として用いてオーバーコート層を形成したこと以外は実施例３に記載したプロセスを繰り返すことで、感光体を作製した。

＜比較例＞
オーバーコート層を形成しなかったこと以外は実施例３に記載したプロセスを繰り返すことで、感光体デバイスを作製した。

感光体の性能評価

上記で作製した感光体の電子写真感度、短期サイクル安定性等の電気的性能特性を、スキャナ内で試験した。スキャナは当該産業分野で公知のものであり、電気的に荷電および放電しているドラムを回転させる手段を備えている。光導電体サンプル上の電荷は、デバイスの周囲に正確に配置された静電プローブを用いてモニターされる。感光体デバイスを５００ボルトの負の電位に帯電させる。デバイスを回転させ、初期の帯電電位を電圧プローブ１で測定する。次いで強度が既知の単色放射線を用いて光導電体サンプルを露光し、電圧プローブ２および３で表面電位を測定する。最後に、適当な強度および波長の消去ランプを用いてサンプルを露光し、電圧プローブ４で残留電位を測定する。スキャナのコンピュータによる制御下で上記のプロセスを繰り返し、コンピュータにデータを蓄積する。電圧プローブ２および３で測定された電位を光エネルギーの関数としてプロットすることにより、ＰＩＤＣ（光放電曲線）を得る。オーバーコート層を有する実施例３、４、および５の感光体デバイスは、比較例のデバイスに匹敵するＰＩＤＣ特性を示した。

感光体の電気的サイクル性能試験を、ゼログラフィーシステムと同様の社内設備を用いて行った。オーバーコート層を有する感光体デバイスは、湿潤環境（２８℃、８０％ＲＨ）で１７０，０００サイクルを超える安定したサイクルを示した。

これらの結果、オーバーコート層の形成は、感光体デバイスの所望の電気的性能特性にきわめて小さい影響しか与えないことが示された。

ＢＣＲ（バイアス帯電ローラー）帯電ユニット、露光ユニット、トナー現像ユニット、およびクリーニングユニットを備えた社内加速試験設備（ｉｎ−ｈｏｕｓｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｆｉｘｔｕｒｅ）を用いて上記光導電体の耐摩耗性を測定した。感光体ドラムを約８８ＲＰＭで５０，０００サイクル回転するように設定し、試験の最初と最後に感光体の厚さを測定した。摩耗率は、厚さの減少に基づいて計算し、１キロサイクル当たりナノメートル（ｎｍ／ｋｃ）で表した。比較例の摩耗率が約９０ｎｍ／ｋｃであったのに対し、オーバーコート層を有する実施例３、４、および５の感光体デバイスの摩耗率は２３〜約３２ｎｍ／ｋｃであった。これらの結果は、オーバーコート層を形成することにより耐摩耗性が大きく改善されたことを示している。

Claims (6)

1. 電荷輸送成分と、
   メラミン−ホルムアルデヒド硬化性樹脂と、
   Ａｒ−（Ｌ−ＯＨ）_n（式中、Ａｒは炭素数６〜６０の芳香族炭化水素成分であり、Ｌは炭素数２〜５０の２価エーテル結合であり、ｎは２〜６の整数である）で表される芳香族ポリオールバインダと、
   を含む、画像形成部材を形成するためのオーバーコート層組成物。
2. 前記Ａｒが、下記の構造からなる群から選択される芳香族炭化水素成分である、請求項１に記載のオーバーコート層組成物。
   

   

   

   
3. 前記連結基Ｌが、下記の構造からなる群（式中、ｋおよびｉはそれぞれ１〜１０の整数である）から選択される、請求項１または２に記載のオーバーコート層組成物。
   

   
4. 前記メラミン−ホルムアルデヒド硬化性樹脂が、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、グアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、およびメラミン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれかに記載のオーバーコート層組成物。
5. さらに、アルキルベンゼンスルホン酸またはアミンでマスクされたアルキルベンゼンスルホン酸誘導体からなる酸触媒を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のオーバーコート層組成物。
6. 熱硬化させることによって架橋した組成物を形成する、請求項１〜５のいずれかに記載のオーバーコート層組成物。

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