JP2018005223A - フッ素化された構造化有機フィルム層 - Google Patents
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Abstract
【課題】改善された画像形成性能およびより長い寿命であるオーバーコート層配合物を有する画像形成部材を提供する。【解決手段】基材と、電荷発生層と、電荷輸送層と、フッ素化分子ビルディングブロックおよび正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)を含む最外層とを含み、フッ素化分子ビルディングブロックが、最外層のSOF中にSOFの約1重量%〜約20重量%の量で存在する、画像形成部材。【選択図】なし
Description
本開示は、画像形成部材のための保護オーバーコートに関する。より詳細には、感光体のオーバーコートに用いられる構造化有機フィルムが提供される。
電子写真法、電子写真画像形成法または静電写真画像形成法では、導電層上の光伝導性絶縁層を含む電子写真プレート、ドラム、ベルトなど(画像形成部材または感光体)の表面をまず均一に帯電させる。画像形成部材は、光のような活性化電磁放射線のパターンに曝される。放射線は、非照射領域上に静電潜像を残しながら、光伝導性絶縁層の照射領域上の電荷を選択的に散逸させる。次いで、この静電潜像は、光伝導性絶縁層の表面上に微細に分割されたエレクトロスコピックマーキング粒子を堆積させることによって現像されて可視画像を形成することができる。次いで、得られた可視画像は、画像形成部材から直接または間接的に(例えば、転写または他の部材によって)透明または紙のようなプリント基材に転写され得る。画像形成プロセスは、再使用可能な画像形成部材で何度も繰り返すことができる。
優れたトナー画像が多層ベルトまたはドラム感光体で得られる場合があるが、より進歩した、より高速の電子写真コピー機、複写機、およびプリンタが開発されるにつれて、プリント品質に対するより大きな要望があることが分かった。帯電画像およびバイアス電位の微妙なバランス、ならびにトナーおよび/または現像剤の特性を維持しなければならない。これは、感光体製造の品質、ひいては製造歩留まりにさらなる制約を課す。
画像形成部材は、一般に、露出した電荷輸送層またはその別の最上層を、機械的摩耗、化学的攻撃および熱に曝す反復電子写真サイクルに曝される。この反復サイクルは、露出した電荷輸送層の機械的および電気的特性を徐々に劣化させる。長時間の使用中の物理的および機械的損傷、特に表面擦傷欠陥の形成は、ベルト感光体の故障の主な理由の1つである。従って、感光体の機械的堅牢性を向上させること、特に耐擦傷性を向上させて寿命を延ばすことが望ましい。さらに、画像のゴースティングやバックグラウンド陰影などがプリントにおいて最小限に抑えられるように、耐軽衝撃性(resistance to light shock)を高めることが望ましい。
保護オーバーコート層を設けることは、感光体の有効寿命を延ばすための従来の手段である。従来、例えば、ポリマーの擦傷および亀裂防止のオーバーコート層は、感光体の寿命を延ばすための強固なオーバーコート設計として利用されてきた。しかしながら、従来のオーバーコート層配合物は、プリントにおいてゴースティングおよびバックグラウンド陰影を示す。耐軽衝撃性を改善することにより、より安定した画像形成部材が提供され、プリント品質が改善される。
画像形成部材を形成するために取られた様々なアプローチにもかかわらず、改善された画像形成性能およびより長い寿命を提供し、人間および環境の健康リスクを低減するなどのために改善された画像形成部材の設計が依然として必要である。
一実施形態によれば、基材と、電荷発生層と、電荷輸送層と、フッ素化分子ビルディングブロックおよび正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)を含む最外層とを含む画像形成部材が提供され、フッ素化分子ビルディングブロックは、最外層のSOF中にSOFの約1重量%〜約20重量%の量で存在する。
別の実施形態によれば、最外層を有する画像形成部材を含む静電写真装置が提供される。最外層は、複数のフッ素化分子ビルディングブロックおよび複数の正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)であり、フッ素化分子ビルディングブロックは、SOF中にSOFの約1重量%〜約20重量%の量で存在する。静電写真デバイスは、画像形成部材上に静電荷を付与する帯電ユニットと、画像形成部材上に静電潜像を生成する露光ユニットと、画像形成部材上に画像を生成する画像材料供給ユニットと、画像形成部材からの画像を転写する転写ユニットとを含む。静電写真デバイスは、場合によりクリーニングユニットを含むことができる。
別の実施形態によれば、基材と、電荷発生層と、電荷輸送層と、最外層とを含む画像形成部材が提供される。最外層は、フッ素化分子ビルディングブロックおよび正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)であり、フッ素化分子ビルディングブロックは、SOF中にSOFの約1重量%〜約10重量%の量で存在する。
本明細書の一部に組み込まれ、これらを構成する添付の図面は、本教示のいくつかの実施形態を示し、説明と共に、本教示の原理を説明することに役立つ。
図の一部の詳細は単純化されており、厳密な構造上の正確性、詳細および縮尺を維持するよりもむしろ実施形態の理解を促すために描かれていることに留意すべきである。
ここで本教示の実施形態を詳細に参照し、これらの例が添付の図面に示される。可能な限り、同じ参照番号が同じまたは同様の部品を指すために図面全体を通して使用される。
以下の説明において、その一部をなす添付の図面を参照し、図面においては、例として、本教示が実施され得る特定の例示実施形態が示される。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施可能であるように十分詳細に記載されており、他の実施形態が利用可能であり得ること、および本教示の範囲から逸脱することなく変更が可能であることが理解されるべきである。故に、以下の説明は単なる例示である。
1つ以上の実施、代替および/または変更に関する例示は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく例示された例に対して行われることができる。加えて、特定の特徴がいくつかの実施の1つだけに関して開示され得るが、こうした特徴は、いずれかの所定または特定の機能のために所望され、有利であり得るように、他の実施の1つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。さらに、用語「含む(including)」、「含む(includes)」、「有する(having)」、「有する(has)」、「を用いて(with)」またはこれらの変形は、詳細な説明および特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される限りにおいて、こうした用語は、用語「含む(comprising)」と同様の様式で包括的(inclusive)であることが意図される。用語「少なくとも1つの」は、列挙されたアイテムの1つ以上が選択できることを意味するように使用される。
広範囲の実施形態を示す数値範囲およびパラメータが近似値であるにもかかわらず、具体的な例に示される数値は可能な限り正確に報告される。しかし、いずれの数値も固有に、それらそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必ず生じる特定誤差を含んでいる。さらに、本明細書に開示されるすべての範囲は、その範囲に含まれるいずれかおよびすべてのサブ範囲を包含するように理解されるべきである。例えば、「10未満」の範囲は、0の最小値から10の最大値まで(それらを含む)のいずれかおよびすべてのサブ範囲を含むことができ、すなわち0以上の最小値および10以下の最大値を有するいずれかおよびすべてのサブ範囲、例えば1〜5を含むことができる。特定の場合において、パラメータに関して記述されるような数値は負の値となることもある。この場合、「10未満」として記述される範囲の例の値は、負の値、例えば−1、−2、−3、−10、−20、−30などを想定できる。
「フッ素化SOF」という用語は、例えば、SOFの1つ以上のセグメントタイプまたはリンカータイプに共有結合したフッ素原子を含むSOFを指す。本開示のフッ素化SOFは、SOFの骨格に共有結合していないが、フッ素化SOF組成物中にランダムに分布しているフッ素化分子をさらに含んでいてもよい(すなわち、複合フッ素化SOF)。しかし、SOFの1つ以上のセグメントタイプまたはリンカータイプに共有結合するフッ素原子を含有せず、SOFの1つ以上のセグメントまたはリンカーに共有結合していないフッ素化分子を単に含むSOFは、複合SOFであり、フッ素化SOFではない。
米国特許第8,372,566号は、フッ素化セグメントおよび電気活性セグメントを含むFSOFフィルムを開示している。フッ素化セグメントは、フィルムの少なくとも25重量%である。フィルム中のフッ素含有量を低下させると、摩耗が改善され、感光体の寿命が長くなり、全体的な画像品質が改善されることが分かった。
フッ素分子ビルディングブロック成分がFSOFの約1重量%〜約20重量%である、フッ素化された構造化有機フィルム(FSOF)が本明細書に開示される。フィルムは、低い表面エネルギー特性および優れたプリント品質を依然として維持しながら、非常に低い摩耗率を示す。摩耗率が低いため、オーバーコート層を通して摩耗する前に100万回を十分超えるプリントが可能である。さらに、非常に硬い表面は擦傷に対する極めて高い耐性を示し、損傷しないままであり、機械使用の寿命および人による再使用(re−man usage)のための選択肢を可能にする。
実施形態において、本開示のFSOFのフッ素分子ビルディングブロック成分は、FSOFの約1重量%〜約20重量%、例えば約1重量%〜約10重量%、または約1重量%〜約5重量%であってもよい。
実施形態において、本開示のFSOFのフッ素含有量は、FSOFの約1重量%〜約15重量%、例えばFSOFの約1重量%〜約10重量%、または約1重量%〜約5重量%であってもよい。
実施形態において、FSOFは、1つ以上の適切な分子ビルディングブロック(分子ビルディングブロックセグメントの少なくとも1つがフッ素原子を含む)の反応によって作製され得る。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体は、第1のセグメントが正孔輸送特性を有する(正孔分子ビルディングブロック)FSOFを含む最外層を含み、これはフッ素化分子ビルディングブロックの反応から得られ得る。
いくつかの実施形態では、画像形成部材および/または感光体の最外層は、セグメントの微視的配置がパターニングされたFSOFを含む。「パターニング」という用語は、例えば、セグメントが互いに連結している順序を指す。従って、パターニングされたフッ素化SOFは、例えば、セグメントA(正孔輸送分子機能を有する)がセグメントB(フッ素化分子ビルディングブロックである)にのみ接続され、逆にセグメントBがセグメントAにのみ接続される組成を具現化する。
原則として、任意の数のセグメントタイプを使用して、パターニングされたFSOFを得ることができる。セグメントのパターニングは、その官能基の反応性がパートナー分子ビルディングブロックに親和性を示すことを意図する分子ビルディングブロックを使用することによって制御でき、分子ビルディングブロックがそれ自体と反応する可能性を最小限に抑える。セグメントパターニングの前述の戦略は限定ではない。
実施形態では、画像形成部材および/または感光体の最外層は、異なるパターニング度を有するパターニングされたFSOFを含む。例えば、パターニングされたFSOFは、ビルディングブロックの官能基からの分光シグナルが完全に消失することで検出され得る完全なパターニングを示し得る。他の実施形態では、パターニングされたFSOFは、パターニングのドメインがFSOF内に存在する低いパターニング度を有する。
実施形態では、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるFSOFのフッ素含有量は、様々なパターンを含む不均一な様式でFSOF全体に分布してもよく、ここでフッ素含有量の濃度または密度は、所与の幅を有するフッ素の高濃度および低濃度の交互の帯のパターンを形成するように、特定の領域では減少する。そのようなパターニングは、同じ一般的な親分子ビルディングブロック構造を共有するが、ビルディングブロックのフッ素化度(すなわち、フッ素で置換された水素原子の数)が異なる分子ビルディングブロックの混合物を利用することによって達成され得る。
種々の例示的な分子ビルディングブロック、リンカー、SOFタイプ、キャップ処理基、例示的な化学構造を有する特定のSOFタイプを合成するための戦略、その対称要素が描かれたビルディングブロック、および例示的な分子実体のクラスおよびSOFのための分子ビルディングブロックとして役立ち得る各クラスのメンバーの例の説明は、米国特許出願第12/716,524号;米国特許出願第12/716,449号;米国特許出願第12/716,706号;米国特許出願第12/716,324号;米国特許出願第12/716,686号;米国特許出願第12/716,571号;米国特許出願第12/815,688号;米国特許出願第12/845,053号;米国特許出願第12/845,235号;米国特許出願第12/854,962号;米国特許出願第12/854,957号;および米国特許出願第12/845,052号(それぞれ発明の名称「構造化有機フィルム」、「付加機能を有する構造化有機フィルム」、「構造化有機フィルムを調製するための混合溶媒プロセス」、「複合構造化有機フィルム」、「プレSOFを介する構造化有機フィルム(SOF)を調製するプロセス」、「構造化有機フィルムを含む電子デバイス」、「周期構造化有機フィルム」、「キャップ処理された構造化有機フィルム組成物」、「キャップ処理された構造化有機フィルム組成物を含む画像形成部材」、「インクベースのデジタル印刷のための画像形成部材」、「構造化有機フィルムを含む画像形成デバイス」、および「構造化有機フィルムを含む画像形成部材」;ならびに米国仮特許出願第61/157,411号(2009年3月4日に出願された発明の名称「構造化有機フィルム」)に詳述される。
実施形態において、フッ素化分子ビルディングブロックは、既知のプロセスによって、上記の「親」非フッ素化分子ビルディングブロック(例えば、米国特許出願第12/716,524号;米国特許出願第12/716,449号;米国特許出願第12/716,706号;米国特許出願第12/716,324号;米国特許出願第12/716,686号;米国特許出願第12/716,571号;米国特許出願第12/815,688号;米国特許出願第12/845,053号;米国特許出願第12/845,235号;米国特許出願第12/854,962号;米国特許出願第12/854,957号;および米国特許出願第12/845,052号に詳述される分子ビルディングブロック)のいずれかのフッ素化から得られてもよい。例えば、「親」非フッ素化分子ビルディングブロックは、高温、例えば約150℃より高い温度でフッ素元素を介してフッ素化されてもよく、または他の既知のプロセス工程によって、種々のフッ素化度を有するフッ素化ビルディングブロックの混合物を形成してフッ素化されてもよく、これらは、個々のフッ素化分子ビルディングブロックを得るために場合により精製されてもよい。あるいは、フッ素化分子ビルディングブロックは、合成されてもよくおよび/または所望のフッ素化分子ビルディングブロックの簡単な購入によって得られてもよい。「親」非フッ素化分子ビルディングブロックのフッ素化分子ビルディングブロックへの転化は、既知の反応条件の単一のセットまたは範囲を利用する反応条件下で行うことができ、既知の一段階反応または既知の多段階反応であってもよい。例示的な反応は、付加および/または交換のような1つ以上の公知の反応機構を含み得る。
分子ビルディングブロック
本開示のFSOFは、セグメント(S)および官能基(Fg)を有する分子ビルディングブロックを含む。分子ビルディングブロックは、少なくとも2つの官能基(x≧2)を必要とし、単一のタイプまたは2つ以上のタイプの官能基を含んでいてもよい。官能基は、FSOF形成プロセスの間にセグメントを共に連結する化学反応に関与する分子ビルディングブロックの反応性化学部分である。セグメントは、官能基を支持し、官能基に関与していないすべての原子を含む分子ビルディングブロックの部分である。さらに、分子ビルディングブロックのセグメントの組成は、SOF形成後に変化しないままである。
本開示のFSOFは、セグメント(S)および官能基(Fg)を有する分子ビルディングブロックを含む。分子ビルディングブロックは、少なくとも2つの官能基(x≧2)を必要とし、単一のタイプまたは2つ以上のタイプの官能基を含んでいてもよい。官能基は、FSOF形成プロセスの間にセグメントを共に連結する化学反応に関与する分子ビルディングブロックの反応性化学部分である。セグメントは、官能基を支持し、官能基に関与していないすべての原子を含む分子ビルディングブロックの部分である。さらに、分子ビルディングブロックのセグメントの組成は、SOF形成後に変化しないままである。
分子ビルディングブロック対称性は、分子ビルディングブロックセグメントの周辺を囲む官能基(Fg)の位置に関する。化学的または数学的理論に拘束されるものではないが、対称分子ビルディングブロックは、Fgの位置がロッドの端、規則的な幾何学的形状の頂点、または歪んだロッドまたは歪んだ幾何学的形状の頂点と関連し得るブロックである。例えば、4つのFgを含む分子ビルディングブロックの最も対称性の高い選択肢は、Fgが正方形の角または四面体の頂点と重なるものである。
対称的なビルディングブロックの使用は:(1)規則的な形状の連結が網目状構造化学(reticular chemistry)においてよりよく理解されたプロセスであるために、分子ビルディングブロックのパターン形成がより良好に予測され得る、および(2)対称性の低いビルディングブロックでは、FSOF内に数多くの結合欠陥を起こす可能性がある誤った立体配座/配向が採用され得るので、分子ビルディングブロック間の完全な反応が促進されるという2つの理由から本開示の実施形態において実施される。
本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層におけるFSOFは、分子ビルディングブロック中の1つ以上の水素がフッ素で置き換えられる分子ビルディングブロック、セグメント、および/またはリンカーのいずれかのバージョンから作製されてもよい。
本開示のSOFのための分子ビルディングブロックとして役立ち得る、様々な種類の例示的な分子実体の非限定的な例としては、炭素原子またはケイ素原子コアを含むビルディングブロック;アルコキシコアを含むビルディングブロック;窒素またはリンの原子コアを含むビルディングブロック;アリールコアを含むビルディングブロック;カーボネートコアを含むビルディングブロック;炭素環式、炭素二環式、または炭素三環式のコアを含むビルディングブロック;およびオリゴチオフェンコアを含むビルディングブロックが挙げられる。
実施形態では、例示的なフッ素化分子ビルディングブロックは、炭素原子またはケイ素原子コアを含有するフッ素化ビルディングブロック;アルコキシコアを含むビルディングブロック;窒素またはリンの原子コアを含むビルディングブロック;アリールコアを含むビルディングブロック;カーボネートコアを含むビルディングブロック;炭素環式、炭素二環式、または炭素三環式のコアを含むビルディングブロック;オリゴチオフェンコアを含むビルディングブロックから得られ得る。このようなフッ素化分子ビルディングブロックは、フッ素化されていない分子ビルディングブロックを、約150℃を超えるような高温でフッ素元素でフッ素化することから、または他の公知のプロセス工程によって、または所望のフッ素化分子ビルディングブロックを単に購入することによって得られてもよい。
官能基
官能基は、FSOF形成プロセスの間にセグメントを共に連結する化学反応に関与する分子ビルディングブロックの反応性化学部分である。官能基は、単一の原子から構成されてもよく、または官能基は、複数の原子から構成されてもよい。官能基の原子組成は、化学化合物中の反応性部分に通常関連する組成物である。官能基の非限定的な例には、ハロゲン、アルコール、エーテル、ケトン、カルボン酸、エステル、カーボネート、アミン、アミド、イミン、尿素、アルデヒド、イソシアネート、トシラート、アルケン、アルキンなどが含まれる。
官能基は、FSOF形成プロセスの間にセグメントを共に連結する化学反応に関与する分子ビルディングブロックの反応性化学部分である。官能基は、単一の原子から構成されてもよく、または官能基は、複数の原子から構成されてもよい。官能基の原子組成は、化学化合物中の反応性部分に通常関連する組成物である。官能基の非限定的な例には、ハロゲン、アルコール、エーテル、ケトン、カルボン酸、エステル、カーボネート、アミン、アミド、イミン、尿素、アルデヒド、イソシアネート、トシラート、アルケン、アルキンなどが含まれる。
分子ビルディングブロックは、複数の化学的部分を含むが、これらの化学的部分のサブセットのみが、FSOF形成プロセス中の官能基であることが意図される。化学的部分が官能基であると考えられるか否かは、SOF形成プロセスのために選択される反応条件に依存する。官能基(Fg)は、反応性部分、すなわちSOF形成プロセス中の官能基である化学的部分を意味する。
FSOF形成プロセスにおいて、官能基の組成は、原子の消失、原子の獲得、または原子の消失と利得の両方によって変化する;または、官能基が完全に失われてもよい。FSOFでは、先に官能基と関連していた原子は、セグメントを共に繋ぐ化学部分であるリンカー基と関連するようになる。官能基は特徴的な化学を有し、当業者は一般に、本分子ビルディングブロックにおいて、官能基を構成する原子を認識することができる。分子ビルディングブロック官能基の一部として同定された原子または原子群は、FSOFのリンカー基中に保存され得ることに留意すべきである。リンカー基は以下に記載されている。
本開示のキャップ処理ユニットは、FSOFに通常存在する共有結合されたビルディングブロックの規則的なネットワークを「中断する」分子である。キャップ処理されたFSOF組成物は、その特性が、導入されるキャップ処理ユニットの種類および量によって変化し得る調整可能な材料である。キャップ処理ユニットは、単一のタイプまたは2つ以上のタイプの官能基および/または化学的部分を含んでいてもよい。
実施形態において、FSOFは、すべてのセグメントが同一の構造を有する複数のセグメント、および同一の構造を有しても有しなくてもよい複数のリンカーを含み、FSOFのエッジにないセグメントは、リンカーによって、少なくとも3つの他のセグメントおよび/またはキャップ処理基に接続される。ある実施形態では、FSOFは、複数のセグメントを含み、複数のセグメントは、構造が異なる少なくとも第1および第2セグメントを含み、第1セグメントは、FSOFのエッジにない場合、リンカーによって、少なくとも3つの他のセグメントおよび/またはキャップ処理基に接続される。
実施形態において、FSOFは、構造が異なる少なくとも第1および第2のリンカーを含む複数のリンカーを含み、複数のセグメントは、構造が異なる少なくとも第1および第2セグメントを含むか(ここで第1セグメントがFSOFのエッジではない場合、少なくとも3つの他のセグメントおよび/またはキャップ処理基に接続され、少なくとも1つの接続は第1のリンカーを介し、および少なくとも1つの接続は第2のリンカーを介する);またはすべてが同一の構造を有するセグメントを含み、FSOFのエッジにないセグメントは、少なくとも3つの他のセグメントおよび/またはキャップ処理基にリンカーによって接続され、ここで少なくとも1つの接続は第1のリンカーを介し、少なくとも1つの接続は、第2のリンカーを介する)を含む。
セグメントは、官能基を支持し、官能基に関与していないすべての原子を含む分子ビルディングブロックの部分である。さらに、分子ビルディングブロックのセグメントの組成は、FSOF形成後も変わらないままである。実施形態では、FSOFは、第2のセグメントと同じまたは異なる構造を有する第1のセグメントを含んでいてもよい。他の実施形態では、第1および/または第2のセグメントの構造は、第3のセグメント、第4のセグメント、第5のセグメントなどと同じであっても異なっていてもよい。セグメントはまた、傾向(inclined property)を提供することができる分子ビルディングブロックの部分でもある。傾向については、後述の実施形態で説明する。
リンカーは、分子ビルディングブロックおよび/またはキャップ処理ユニット上に存在する官能基間の化学反応によりFSOFに現れる化学的部分である。
リンカーは、共有結合、単一原子、または共有結合した原子の群を含んでいてもよい。前者は共有結合リンカーとして定義され、例えば単一共有結合または二重共有結合であってよく、すべてのパートナービルディングブロック上の官能基が完全に失われたときに現れる。後者のリンカータイプは、化学的部分リンカーとして定義され、単一共有結合、二重共有結合、またはこれらの組み合わせによって一緒に結合された1つ以上の原子を含み得る。連結基に含まれる原子は、SOF形成プロセスの前に分子ビルディングブロック上の官能基に存在する原子に由来する。化学的部分リンカーは、例えば、エステル、ケトン、アミド、イミン、エーテル、ウレタン、カーボネートなど、またはそれらの誘導体のような周知の化学基であってもよい。
例えば、2つのヒドロキシル(−OH)官能基が酸素原子を介してFSOF中のセグメントを接続するために使用される場合、リンカーは酸素原子であり、エーテルリンカーとも記載され得る。ある実施形態では、SOFは、第2のリンカーと同じまたは異なる構造を有する第1のリンカーを含んでいてもよい。他の実施形態では、第1および/または第2のリンカーの構造は、第3のリンカーと同じであっても異なっていてもよい。
対称的なビルディングブロックの使用は:(1)規則的な形状の連結が網状化学においてよりよく理解されたプロセスであるために、分子ビルディングブロックのパターン形成がより良好に予測される、および(2)対称性の低いビルディングブロックでは、FSOF内に数多くの結合欠陥を起こす可能性がある誤った立体配座/配向が採用され得るので、分子ビルディングブロック間の完全な反応が促進されるという2つの理由から本開示の実施形態において実施される。
実施形態では、画像形成部材および/または感光体の最外層は、異なるパターニング度を有するパターニングされたFSOFを含む。例えば、パターニングされたFSOFは、ビルディングブロックの官能基からの分光シグナルが完全に消失することで検出され得る完全なパターニングを示し得る。他の実施形態では、パターニングされたFSOFは、パターニングのドメインがFSOF内に存在する低いパターニング度を有する。
フッ素化分子ビルディングブロックは、例えば、一般構造のα、ω−フルオロアルキル
ジオールを含んでいてもよい:
ジオールを含んでいてもよい:
式中、nは、1以上、例えば1〜約100または1〜約60または、約2〜約30、または約4〜約10の値を有する整数であり;または一般構造HOCH2(CF2)nCH2OHのフッ素化アルコールおよびそれらの対応するジカルボン酸およびアルデヒド(式中、nは1以上、例えば1〜約100、または1〜約60、または約2約30、または約4〜約10の値を有する整数である);テトラフルオロヒドロキノン;ペルフルオロアジピン酸水和物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物;4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフェノールなどが挙げられる。
フッ素化ビルディングブロックの例には、1,1,8,8−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカンフルオロ−1,8−オクタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ペルフルオロデカン−1,10−ジオール、(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシメチル−フェニル)−メタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1,4−ブタンジオール、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、および2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−テトラデカフルオロ−1,9−ノナンジオールからなる群から選択されるフッ素化ジオールが挙げられる。
電気活性という用語は、例えば、電荷(電子および/または正孔)を輸送する特性を指す。電気活性特性を有する正孔輸送ビルディングブロックの例としては、ヒドロキシル官能基(OH)を有するN,N,N’,N’−テトラキス−[(4−ヒドロキシメチル)フェニル]−ビフェニル−4,4’−ジアミン(反応時にN,N,N’,N’−テトラ−(p−トリル)ビフェニル−4,4’−ジアミンのセグメントをもたらす)および/またはヒドロキシル官能基(−OH)を有するN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(3−ヒドロキシフェニル)−ビフェニル−4,4’−ジアミン(反応時にN,N,N’,N’−テトラフェニル−ビフェニル−4,4’−ジアミンのセグメントをもたらす)が挙げられる。
追加の機能性を有する正孔輸送ビルディングブロックは、例えば以下の一般構造を有するトリアリールアミン、ヒドラゾン(Tokarski et al.の米国特許第7,202,002号)、およびエナミン(Kondoh et al.の米国特許第7,416,824号)のようなセグメントコアを選択することによって得られてもよい:
セグメントコアは、以下の一般式によって表されるトリアリールアミンを含む:
式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4およびAr5は、それぞれ独立に、置換または非置換のアリール基を表すか、またはAr5は、独立に、置換または非置換のアリーレン基を表し、kは、0または1を表す。Ar5は、例えば、置換フェニル環、置換/非置換フェニレン、ビフェニル、ターフェニルなどの置換/非置換一価連結芳香環、または置換/非置換縮合芳香族環、例えばナフチル、アントラニル、フェナントリルなどとしてさらに定義されてもよい。
正孔輸送付加機能を有するアリールアミンを含むセグメントコアとしては、例えばアリールアミン、例えばトリフェニルアミン、N,N,N’,N’−テトラフェニル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン、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、N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[p−ターフェニル]−4,4’’−ジアミン;ヒドラジン、例えば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ズアルデヒド−1,2−ジフェニルヒドラゾン;およびオキサジアゾール、例えば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、スチルベンなどのオキサジアゾールが挙げられる。
セグメントコアは、以下の一般式によって表されるヒドラゾンを含む:
式中、Ar1、Ar2およびAr3は、それぞれ独立に、1つ以上の置換基を場合により含むアリール基を表し、Rは、水素原子、アリール基、またはアルキル基(場合により置換基を有する);Ar1、Ar2およびAr3の少なくとも2つは、Fg(前に定義した)を含み、下記一般式によって表される関連オキサジアゾールを含む:
式中、ArおよびAr1は、それぞれ独立して、Fg(先に定義した)を含むアリール基を表す。
セグメントコアは、以下の一般式によって表されるエナミンを含む:
式中、Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は、それぞれ独立に、場合により1つ以上の置換基を含有するアリール基または場合により1つ以上の置換基を含む複素環基を表し、Rは、水素原子、アリール基、または置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Ar1、Ar2、Ar3およびAr4の少なくとも2つは、Fg(先に定義した)を含む。
正孔分子ビルディングブロックの例としてはN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)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N4,N4’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)−N4,N4’−ジ−p−トリル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミンが挙げられる。
サブミクロン〜ミクロンスケールの粗い、テクスチャードまたは多孔質の表面を有するFSOFはまた疎水性であってもよい。粗い、テクスチャードまたは多孔質のFSOF表面は、フィルム表面上にあるまたはFSOFの構造からぶら下がった官能基によって生じ得る。パターンのタイプおよびパターニング度は、分子ビルディングブロックの幾何学的構造および連結化学効率に依存する。表面粗さまたはテクスチャーに至るフィーチャーサイズは、約100nm〜約10μm、例えば約500nm〜約5μmである。
本明細書に記載のプロセスは、溶媒および/または溶媒混合物を利用する。溶媒は、反応混合物中の分子ビルディングブロックおよび触媒/改質剤を溶解または懸濁させるために使用される。溶媒の選択は、一般に、分子ビルディングブロックの溶解度/分散および特定のビルディングブロック充填量のバランス、反応混合物の粘度、および乾燥SOFへの湿潤層の促進に影響を及ぼす液体の沸点に基づいている。
溶媒は、アルカン(ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン;混合アルカン(ヘキサン、ヘプタン);分枝状アルカン(イソオクタン);芳香族化合物(トルエン、o−、m−、p−キシレン、メシチレン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、ブチルベンゼン、アニリン);エーテル(ベンジルエチルエーテル、ブチルエーテル、イソアミルエーテル、プロピルエーテル);環状エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサン)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸ブチル、エトキシエチルアセテート、エチルプロピオネート、フェニルアセテート、メチルベンゾエート);ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、クロロアセトン、2−ヘプタノン)、環状ケトン(シクロペンタノン、シクロヘキサノン)、アミン(1級、2級または3級ブチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン;ピリジン);アミド(ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド);アルコール(メタノール、エタノール、n−、i−プロパノール、n−、t−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、3−ペンタノール、ベンジルアルコール);ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル)、ハロゲン化芳香族化合物(クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン)、ハロゲン化アルカン(ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエチレン、テトラクロロエタン);および水を含むことができる。
乾燥したFSOFへの湿潤層の促進を助けるために触媒を反応混合物中で利用する。任意の触媒の選択および使用は、分子ビルディングブロック上の官能基に依存する。触媒は、ブレンステッド酸(HCl(aq)、酢酸、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウムのようなアミン保護p−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸)(均質(溶解)または不均一(非溶解または部分溶解));ルイス酸(ホウ素トリフルオロエタン、三塩化アルミニウム);ブレンステッド塩基(水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどの金属水酸化物;ブチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンなどの1級、2級または3級アミン);ルイス塩基(N,N−ジメチル−4−アミノピリジン);金属(銅ブロンズ);金属塩(FeCl3、AuCl3)。および金属錯体(連結パラジウム錯体、連結ルテニウム触媒)であってもよい。典型的な触媒充填量は、反応混合物中の分子ビルディングブロック装填量の約0.01%〜約25%、例えば約0.1%〜約5%の範囲である。触媒は、最終SOF組成物中に存在しても存在しなくてもよい。
場合により、ドーパント、酸化防止剤およびレベリング剤のような添加剤または二次成分が反応混合物および湿潤層中に存在してもよい。このような添加剤または二次成分は、乾燥したSOFに一体化することもできる。添加剤または二次成分は、反応混合物および湿潤層または乾燥SOF中で均一または不均一であり得る。典型的なレベリング剤は、SILCLEAN(登録商標)3700(BYK、Wallingford,Conn.)として入手可能なヒドロキシル官能化シリコーン変性ポリアクリレートを含む。
フッ素化された構造化有機フィルム(FSOF)の調製方法
本開示のFSOFを作製するためのプロセスは、典型的には、いずれかの適切な順序で実施され得るまたは2つ以上の動作が同時にまたは時間的に僅差で行われ得る多数の動作または工程(以下に記載される)を含む。
FSOFを調製する方法は:
(a)複数の分子ビルディングブロックを含む液体含有反応混合物を調製する工程であって、各分子ビルディングブロックは、セグメント(少なくとも1つのセグメントがフッ素を含んでいてもよく、得られたセグメントの少なくとも1つが電気活性である、例えばHTM)および多数の官能基、および場合によりプレFSOFを含む工程;
(b)反応混合物を湿潤フィルムとして堆積させる工程;
(c)複数のセグメントと、共有結合性有機骨格として配置された複数のリンカーとを含むFSOFを含む乾燥フィルムへの分子ビルディングブロックを含む湿潤フィルムの変化を促進する工程あって、巨視的レベルでは、共有結合性有機骨格がフィルムである工程;
(d)場合により基材からFSOFを除去して自立FSOFを得る工程;
(e)場合により自立FSOFをロールに加工処理する工程;
(f)場合によりFSOFを切断してベルトに繋げる工程;および
(g)場合により、後続のSOF形成プロセスのための基材として(上記SOF形成プロセスによって調製された)SOFに上記のSOF形成プロセスを実施する工程を含む。
FSOFを調製する方法は:
(a)複数の分子ビルディングブロックを含む液体含有反応混合物を調製する工程であって、各分子ビルディングブロックは、セグメント(少なくとも1つのセグメントがフッ素を含んでいてもよく、得られたセグメントの少なくとも1つが電気活性である、例えばHTM)および多数の官能基、および場合によりプレFSOFを含む工程;
(b)反応混合物を湿潤フィルムとして堆積させる工程;
(c)複数のセグメントと、共有結合性有機骨格として配置された複数のリンカーとを含むFSOFを含む乾燥フィルムへの分子ビルディングブロックを含む湿潤フィルムの変化を促進する工程あって、巨視的レベルでは、共有結合性有機骨格がフィルムである工程;
(d)場合により基材からFSOFを除去して自立FSOFを得る工程;
(e)場合により自立FSOFをロールに加工処理する工程;
(f)場合によりFSOFを切断してベルトに繋げる工程;および
(g)場合により、後続のSOF形成プロセスのための基材として(上記SOF形成プロセスによって調製された)SOFに上記のSOF形成プロセスを実施する工程を含む。
キャップ処理されたFSOFおよび/または複合FSOFを製造するプロセスは、通常、キャップ処理されていないFSOFを製造するために使用される同様の数の動作または工程(上述)を含む。キャップ処理ユニットおよび/または第2の成分は、得られたFSOFにおけるキャップ処理ユニットの所望の分布に応じて、工程a、bまたはcのいずれかの間に添加されてもよい。例えば、キャップ処理ユニットおよび/または第2の成分分布が、結果として生じるFSOFに対して実質的に均一であることが望ましい場合、キャップ処理ユニットは、工程aの間に添加されてもよい。あるいは、例えば、キャップ処理ユニットおよび/または第2成分のより不均一な分布が望ましい場合には、キャップ処理ユニットおよび/または第2成分の添加(例えば、工程bの間にまたは工程cの促進工程の間に形成されたフィルム上に噴霧することによって)は、工程b)およびc)の間に行われ得る。
電子写真画像形成部材(例えば感光体)の代表的な構造を図1〜図3に示す。これらの画像形成部材は、カール防止層1、支持基材2、導電性接地面3、電荷ブロッキング層4、接着層5、電荷発生層6、電荷輸送層7、オーバーコート層8、接地ストリップ9が提供される。図3において、画像形成層10(電荷発生材料および電荷輸送材料の両方を含む)は別個の電荷発生層6および電荷輸送層7に取って代わる。
図に見られるように、感光体を製造する際に、電荷発生材料(CGM)および電荷輸送材料(CTM)は、ラミネートタイプ構成(ここでCGMおよびCTMは異なる層にある(例えば図1および図2))または単一層構成(CGMおよびCTMが同じ層にある)(例えば図3)のいずれかにおいて基材表面に堆積されてもよい。実施形態では、感光体は、導電層の上に電荷発生層6および場合により電荷輸送層7を適用することによって調製されてもよい。実施形態において、電荷発生層および存在する場合には電荷輸送層は、どちらの順序で適用されてもよい。
光伝導層の例
カール防止層
図1、2および3を参照すると、電気絶縁性またはわずかに半導電性であるフィルム形成性有機または無機ポリマーを含む任意のカール防止層1が提供されてもよい。カール防止層は、平坦性および/または耐摩耗性を提供する。カール防止層は、通常、光伝導ベルトに使用される。
カール防止層
図1、2および3を参照すると、電気絶縁性またはわずかに半導電性であるフィルム形成性有機または無機ポリマーを含む任意のカール防止層1が提供されてもよい。カール防止層は、平坦性および/または耐摩耗性を提供する。カール防止層は、通常、光伝導ベルトに使用される。
カール防止層1は、画像形成層に対向して基材2の背面に形成されてもよい。カール防止層1は、フィルム形成性樹脂に加えて、接着促進剤ポリエステル添加剤を含んでいてもよい。カール防止層として有用なフィルム形成樹脂の例には、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリ(4,4’−イソプロピリデンジフェニルカーボネート)、ポリ(4,4’−シクロヘキシリデンジフェニルカーボネート)、それらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。
カール防止層1の厚さは、典型的には約3マイクロメートル〜約35マイクロメートル、例えば約10マイクロメートル〜約20マイクロメートル、または約14マイクロメートルである。
支持基材
上述したように、感光体は、最初に基材2、すなわち支持体を提供することによって調製される。基材は、不透明または実質的に透明であってもよく、米国特許第4,457,994号;米国特許第4,871,634号;米国特許第5,702,854号;米国特許第5,976,744号;および米国特許第7,384,717号に記載されているような所定の必要な機械的特性を有するいずれかの追加の適切な材料を含んでいてもよい。
上述したように、感光体は、最初に基材2、すなわち支持体を提供することによって調製される。基材は、不透明または実質的に透明であってもよく、米国特許第4,457,994号;米国特許第4,871,634号;米国特許第5,702,854号;米国特許第5,976,744号;および米国特許第7,384,717号に記載されているような所定の必要な機械的特性を有するいずれかの追加の適切な材料を含んでいてもよい。
基材2は、非導電性材料の層または導電性材料の層、例えば無機または有機組成物を含んでいてもよい。非導電性材料が使用される場合、そのような非導電性材料の上に導電性接地面を設けることが必要な場合がある。導電性材料が基材として使用される場合、別個の接地面層は必要でない場合がある。
基材は、可撓性または剛性であってもよく、例えば、シート、スクロール、エンドレス可撓性ベルト、ウェブ、シリンダーなどのような多数の異なる構成のいずれかを有してもよい。感光体は、アルミニウムドラムのような剛性で不透明な導電性基材上にコーティングされてもよい。
導電性接地面
上述のように、実施形態では、調製された感光体は、導電性または非導電性の基材を含む。非導電性基材を使用する場合、導電性接地面3を使用しなければならず、接地面は導電層として働く。導電性基材を使用する場合、基材は導電性層として作用することができるが、導電性接地面も設けられてもよい。
上述のように、実施形態では、調製された感光体は、導電性または非導電性の基材を含む。非導電性基材を使用する場合、導電性接地面3を使用しなければならず、接地面は導電層として働く。導電性基材を使用する場合、基材は導電性層として作用することができるが、導電性接地面も設けられてもよい。
導電性接地面が使用される場合、それは基材上に配置される。導電性接地面に好適な材料としては、例えば、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、ステンレス鋼、クロム、タングステン、モリブデン、銅など、およびそれらの混合物および合金が挙げられる。実施形態では、アルミニウム、チタンおよびジルコニウムを使用することができる。
接地面3は、溶液コーティング、蒸着、およびスパッタリングなどの既知のコーティング技術によって適用されてもよい。導電性接地面を適用する方法は、真空蒸着による方法である。他の適切な方法を使用することもできる。
電荷ブロッキング層
いずれかの導電性接地面層を堆積した後、電荷ブロッキング層4をそれに適用することができる。正に帯電した感光体のための電子ブロッキング層は、感光体の画像形成面からの正孔が導電層に向かって移動することを可能にする。負に帯電した感光体の場合、導電層から反対の光伝導層への正孔注入を防止するための障壁を形成することができるいずれかの適切な正孔ブロッキング層を利用することができる。
いずれかの導電性接地面層を堆積した後、電荷ブロッキング層4をそれに適用することができる。正に帯電した感光体のための電子ブロッキング層は、感光体の画像形成面からの正孔が導電層に向かって移動することを可能にする。負に帯電した感光体の場合、導電層から反対の光伝導層への正孔注入を防止するための障壁を形成することができるいずれかの適切な正孔ブロッキング層を利用することができる。
ブロッキング層が使用される場合、それは導電層上に配置されてもよい。多くの異なるタイプの層に関連して本明細書で使用される場合に「上に」という用語は、層が連続している場合に限定されないと理解されるべきである。むしろ、用語「上に」は、例えば、層の相対配置を指し、不特定の中間層の包含を包含する。
ブロッキング層4は、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、ポリウレタンなどのポリマー;窒素含有シロキサンまたは窒素含有チタン化合物、例えばトリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、イソプロピル4−アミノベンゼンスルホニルチタネート、ジ(ドデシルベンゼンスルホニル)チタネート、イソプロピルジ(4−アミノベンゾイル)イソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N−エチルアミノ)チタネート、イソプロピルトリアントラニルチタネート、イソプロパノールトリ(N,N−ジメチルエチルアミノ)チタネート、チタン−4−アミノベンゼンスルホネートオキシアセテート、チタン4−アミノベンゾエートイソステアレートオキシアセテート、γ−アミノブチルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、およびγ−アミノプロピルトリメトキシシラン;(米国特許第4,338,387号;米国特許第4,286,033号;および米国特許第4,291,110号に開示されるように)を含んでいてもよい。
語句「n型」は、例えば、主として電子を輸送する材料を指す。典型的なn型材料としては、ジブロモアンサンロン、ベンズイミダゾールペリレン、酸化亜鉛、酸化チタン、クロロジアンブルーおよびビスアゾ顔料などのアゾ化合物、置換2,4−ジブロモトリアジン、多核芳香族キノン、硫化亜鉛などが挙げられる。
語句「p型」は、例えば、正孔を輸送する材料を指す。典型的なp型有機顔料としては、例えば、無金属フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、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、クロロガリウムフタロシアニン、銅フタロシアニンなどが挙げられる。
接着層
ブロッキング層4と電荷発生層6との間の中間層5は、所望により、接着を促進するために設けられてもよい。しかし、実施形態では、浸漬コーティングされたアルミニウムドラムを接着層なしで利用してもよい。
ブロッキング層4と電荷発生層6との間の中間層5は、所望により、接着を促進するために設けられてもよい。しかし、実施形態では、浸漬コーティングされたアルミニウムドラムを接着層なしで利用してもよい。
さらに、必要に応じて、いずれかの隣接層の接着を確実にするために、感光体のいずれかの層の間に接着層を設けてもよい。あるいは、またはそれに加えて、接着されるべき各層の一方または両方に接着材料を組み込んでもよい。
画像形成層(単数または複数)
画像形成層は、電荷発生材料、電荷輸送材料、または電荷発生材料および電荷輸送材料の両方を含む層を指す。
画像形成層は、電荷発生材料、電荷輸送材料、または電荷発生材料および電荷輸送材料の両方を含む層を指す。
本発明の感光体には、n型またはp型電荷発生材料のいずれかを用いてもよい。
電荷発生層
例示的な有機光伝導性電荷発生材料としては、スーダンレッド、ダイアンブルー、ヤヌスグリーンBなどのアゾ顔料;アルゴールイエロー、ピレンキノン、インダスレンブリリアントバイオレットRRPなどのキノン顔料;キノシアニン顔料;ベンズイミダゾールペリレンなどのペリレン顔料;インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ顔料;インドファストオレンジなどのビスベンゾイミダゾール顔料;銅フタロシアニン、アルミノクロロフタロシアニン、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などのフタロシアニン顔料;キナクリドン顔料;またはアズレン化合物である。好適な無機光伝導性電荷発生材料としては、例えば、硫化カドミウム(cadium)、硫セレン化カドミウム、結晶性および非晶質セレン、酸化鉛および他のカルコゲニドが挙げられる。実施形態では、セレンの合金を使用してもよく、例えば、セレン−ヒ素、セレン−テルル−ヒ素、およびセレン−テルルを含む。
例示的な有機光伝導性電荷発生材料としては、スーダンレッド、ダイアンブルー、ヤヌスグリーンBなどのアゾ顔料;アルゴールイエロー、ピレンキノン、インダスレンブリリアントバイオレットRRPなどのキノン顔料;キノシアニン顔料;ベンズイミダゾールペリレンなどのペリレン顔料;インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ顔料;インドファストオレンジなどのビスベンゾイミダゾール顔料;銅フタロシアニン、アルミノクロロフタロシアニン、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などのフタロシアニン顔料;キナクリドン顔料;またはアズレン化合物である。好適な無機光伝導性電荷発生材料としては、例えば、硫化カドミウム(cadium)、硫セレン化カドミウム、結晶性および非晶質セレン、酸化鉛および他のカルコゲニドが挙げられる。実施形態では、セレンの合金を使用してもよく、例えば、セレン−ヒ素、セレン−テルル−ヒ素、およびセレン−テルルを含む。
いずれかの適切な不活性樹脂バインダー材料を電荷発生層に用いてもよい。典型的な有機樹脂バインダーには、ポリカーボネート、アクリレートポリマー、メタ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、エポキシ、ポリビニルアセタールなどが含まれる。
電荷輸送層
追加の電荷輸送材料としては、例えば、アントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環式芳香族環、またはインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールおよびヒドラゾン化合物などの窒素含有複素環を主鎖または側鎖に有する化合物から選択される正の正孔輸送材料を含む。典型的な正孔輸送材料には、電子供与材料、例えばカルバゾール;N−エチルカルバゾール;N−イソプロピルカルバゾール;N−フェニルカルバゾール;テトラフェニルピレン;1−メチルピレン;ペリレン;クリセン;アントラセン;テトラフェン;2−フェニルナフタレン;アゾピレン;1−エチルピレン;アセチルピレン;2,3−ベンゾクリセン;2,4−ベンゾピレン;1,4−ブロモピレン;ポリ(N−ビニルカルバゾール);ポリ(ビニルピレン);ポリ(ビニルテトラフェン);ポリ(ビニルテトラセン)およびポリ(ビニルペリレン)である。好適な電子輸送材料としては、電子受容体、例えば2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン;2,4,5,7−テトラニトロ−フルオレノン;ジニトロアントラセン;ジニトロアクリデン;テトラシアノピレン;ジニトロアントラキノン;およびブチルカルボニルフルオレンマロノニトリルが挙げられる(米国特許第4,921,769号参照)。他の正孔輸送材料には、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(アルキルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミンのような米国特許第4,265,990号に記載されているアリールアミンが含まれ、ここでアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシルなどからなる群から選択される。他の公知の電荷輸送層分子が選択されてもよく、例えば米国特許第4,921,773号および第4,464,450号を参照。
追加の電荷輸送材料としては、例えば、アントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環式芳香族環、またはインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールおよびヒドラゾン化合物などの窒素含有複素環を主鎖または側鎖に有する化合物から選択される正の正孔輸送材料を含む。典型的な正孔輸送材料には、電子供与材料、例えばカルバゾール;N−エチルカルバゾール;N−イソプロピルカルバゾール;N−フェニルカルバゾール;テトラフェニルピレン;1−メチルピレン;ペリレン;クリセン;アントラセン;テトラフェン;2−フェニルナフタレン;アゾピレン;1−エチルピレン;アセチルピレン;2,3−ベンゾクリセン;2,4−ベンゾピレン;1,4−ブロモピレン;ポリ(N−ビニルカルバゾール);ポリ(ビニルピレン);ポリ(ビニルテトラフェン);ポリ(ビニルテトラセン)およびポリ(ビニルペリレン)である。好適な電子輸送材料としては、電子受容体、例えば2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン;2,4,5,7−テトラニトロ−フルオレノン;ジニトロアントラセン;ジニトロアクリデン;テトラシアノピレン;ジニトロアントラキノン;およびブチルカルボニルフルオレンマロノニトリルが挙げられる(米国特許第4,921,769号参照)。他の正孔輸送材料には、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(アルキルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミンのような米国特許第4,265,990号に記載されているアリールアミンが含まれ、ここでアルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシルなどからなる群から選択される。他の公知の電荷輸送層分子が選択されてもよく、例えば米国特許第4,921,773号および第4,464,450号を参照。
オーバーコート層
本開示による実施形態は、電荷発生層の上または電荷輸送層の上に配置されるオーバーコート層8を含むことができる。この層は、本明細書で開示されたFSOFを含む。
本開示による実施形態は、電荷発生層の上または電荷輸送層の上に配置されるオーバーコート層8を含むことができる。この層は、本明細書で開示されたFSOFを含む。
そのような保護オーバーコーティング層は、場合により電荷輸送セグメントを含む複数の分子ビルディングブロックを含有するFSOF形成反応混合物を含む。
添加剤は、オーバーコーティング層の約0.5〜約40重量%の範囲でオーバーコーティング層に存在してもよい。実施形態において、添加剤は、耐摩耗性をさらに改善し、および/または電荷緩和特性を提供することができる有機および無機粒子を含む。実施形態において、有機粒子は、テフロン(登録商標)粉末、カーボンブラック、およびグラファイト粒子を含む。実施形態において、無機粒子は、シリカ、酸化亜鉛、酸化スズなどの絶縁性および半導性の金属酸化物粒子を含む。別の半導体添加剤は、米国特許第5,853,906号に記載されているような酸化されたオリゴマー塩である。実施形態において、オリゴマー塩は、酸化されたN,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ビフェニルジアミン塩である。
約2マイクロメートル〜約15マイクロメートル、例えば約3マイクロメートル〜約8マイクロメートルのオーバーコーティング層は、耐擦傷および耐摩耗性を提供することに加えて、電荷輸送分子の浸出、結晶化および電荷輸送層の亀裂を防止するのに有効である。
接地ストリップ
接地ストリップ9は、フィルム形成バインダーおよび導電性粒子を含んでいてもよい。導電性粒子を分散するためにセルロースを使用してもよい。いずれかの適切な導電性粒子が、導電性接地ストリップ層8に使用されてもよい。接地ストリップ8は、例えば、米国特許第4,664,995号に列挙されたものを含む材料を含んでいてもよい。典型的な導電性粒子は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、銅、銀、金、ニッケル、タンタル、クロム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、インジウムスズオキシドなどを含む。
接地ストリップ9は、フィルム形成バインダーおよび導電性粒子を含んでいてもよい。導電性粒子を分散するためにセルロースを使用してもよい。いずれかの適切な導電性粒子が、導電性接地ストリップ層8に使用されてもよい。接地ストリップ8は、例えば、米国特許第4,664,995号に列挙されたものを含む材料を含んでいてもよい。典型的な導電性粒子は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、銅、銀、金、ニッケル、タンタル、クロム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、インジウムスズオキシドなどを含む。
実施形態では、画像形成装置の様々な構成要素にSOFを組み込んでもよい。例えば、SOFを電子写真感光体、接触帯電デバイス、露光デバイス、現像デバイス、転写デバイスおよび/またはクリーニングユニットに組み込んでもよい。実施形態において、このような画像形成装置には、画像定着デバイスが設けられてもよく、画像が転写される媒体が転写デバイスを介して画像定着デバイスに搬送される。
接触帯電デバイスは、ローラ状の接触帯電部材を有していてもよい。接触帯電部材は、感光体の表面に接触するように配置されてもよく、電圧が印加されることにより、感光体の表面に所定の電位を与えることができる。実施形態では、接触帯電部材は、SOFおよび/またはアルミニウム、鉄または銅などの金属、ポリアセチレン、ポリピロールまたはポリチオフェンなどの導電性ポリマー材料、またはポリウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴムなどのエラストマー材料にカーボンブラック、ヨウ化銅、ヨウ化銀、硫化亜鉛、炭化ケイ素、金属酸化物などの微粒子の分散液から形成されてもよい。
実施形態では、半導体レーザ、LED(発光ダイオード)または液晶シャッタなどの光源によって電子写真感光体の表面に所望の画像様露光を行うことができる光学デバイスが露光デバイスとして使用されてもよい。
実施形態では、一成分系、二成分系などの通常または反転現像剤を用いる公知の現像デバイスを、実施形態では現像デバイスとして使用してもよい。本開示の実施形態において使用され得る画像形成材料(例えば、トナー、インクなど、液体または固体)は特に限定されない。
ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレードなどを用いた接触型の転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン型の転写帯電器を用いる接触型転写帯電デバイスは、種々の実施形態では転写デバイスとして用いられてもよい。実施形態では、帯電ユニットは、バイアスされた帯電ロールなどのバイアスされた複数の帯電ロールであってもよい。
また、実施形態において、クリーニングデバイスは、転写工程後に電子写真感光体の表面に付着したトナーやインク(液体や固体)などの残存する画像形成材料を除去するデバイスであってもよく、上述した画像形成プロセスに繰り返し供した電子写真感光体をクリーニングしてもよい。実施形態において、クリーニングデバイスは、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングロールなどであってもよい。クリーニングブレードの材料としては、SOFやウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。
例示的な画像形成デバイスでは、電子写真感光体の回転工程において、帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程が順次行われ、画像形成が繰り返し行われる。電子写真感光体には、特定の層および所望のSOFを含むSOFおよび感光層を含む特定の層を設けてもよく、故に耐放電ガス性、機械的強度、耐擦傷性、粒子分散性などに優れた感光体が提供され得る。従って、感光体を接触帯電デバイスやクリーニングブレードと併用する場合、または化学重合により得られた球形トナーを用いた場合であっても、かぶりなどの画像欠陥を生じることなく良好な画質を得ることができる。すなわち、本発明の実施形態は、良好な画質を安定して長期にわたって提供することが可能な画像形成装置を提供する。
また、実施形態において、クリーニングデバイスは、転写工程後に電子写真感光体の表面に付着したトナーやインク(液体や固体)などの残存する画像形成材料を除去するデバイスであってもよく、上述した画像形成プロセスに繰り返し供した電子写真感光体をクリーニングしてもよい。実施形態において、クリーニングデバイスは、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングロールなどであってもよい。クリーニングブレードの材料としては、SOFやウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。
実施形態は1つ以上の実施、代替および/または変更に関して示されているが、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく例示された例に対して行われることができる。加えて、本明細書の特定の特徴がいくつかの実施の1つだけに関して開示され得るが、こうした特徴は、いずれかの所定または特定の機能のために所望され、有利であり得るように、他の実施の1つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。
比較例1
保護FSOFオーバーコートなしの市販の40mm Xerox C75ドラム感光体。
保護FSOFオーバーコートなしの市販の40mm Xerox C75ドラム感光体。
比較例2
保護FSOFオーバーコートなしの30mm市販のHodaka F469ドラム感光体。
保護FSOFオーバーコートなしの30mm市販のHodaka F469ドラム感光体。
比較例3
反応混合物を含む液体の調製
第1ビルディングブロックN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、第2ビルディングブロック1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、Nacure XP−357の酸触媒20重量%溶液、Silclean 3700のレベリング剤25重量%溶液、任意の酸化防止剤TrisTPM、および溶媒1−メトキシ−2−プロパノールを合わせた。得られた溶液を混合し、1ミクロンのPTFEフィルターを用いて濾過した。
反応混合物を含む液体の調製
第1ビルディングブロックN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、第2ビルディングブロック1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、Nacure XP−357の酸触媒20重量%溶液、Silclean 3700のレベリング剤25重量%溶液、任意の酸化防止剤TrisTPM、および溶媒1−メトキシ−2−プロパノールを合わせた。得られた溶液を混合し、1ミクロンのPTFEフィルターを用いて濾過した。
反応混合物の堆積
この溶液を市販のXerox C75ドラム感光体(40mmドラム)および市販のHodaka F469ドラム感光体(30mmドラム)上に適用し、強制空気オーブン中で約135℃で約40分間乾燥させた。得られた硬化FSOFオーバーコート層は約4ミクロンの厚さであったが、フッ素化セグメント1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオールはFSOF層の25重量%を超える。
この溶液を市販のXerox C75ドラム感光体(40mmドラム)および市販のHodaka F469ドラム感光体(30mmドラム)上に適用し、強制空気オーブン中で約135℃で約40分間乾燥させた。得られた硬化FSOFオーバーコート層は約4ミクロンの厚さであったが、フッ素化セグメント1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオールはFSOF層の25重量%を超える。
実施例1
第1ビルディングブロックN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、第2ビルディングブロック1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、Nacure XP−357の酸触媒20重量%溶液、Silclean 3700のレベリング剤25重量%溶液、任意の酸化防止剤TrisTPM、および溶媒1−メトキシ−2−プロパノールを合わせた。得られた溶液を混合し、1ミクロンのPTFEフィルターを用いて濾過した。
第1ビルディングブロックN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、第2ビルディングブロック1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、Nacure XP−357の酸触媒20重量%溶液、Silclean 3700のレベリング剤25重量%溶液、任意の酸化防止剤TrisTPM、および溶媒1−メトキシ−2−プロパノールを合わせた。得られた溶液を混合し、1ミクロンのPTFEフィルターを用いて濾過した。
反応混合物の堆積
この溶液を、Xerox C75ドラム感光体(40mmドラム)およびHodaka F469ドラム感光体(30mmドラム)上にコーティングし、次いで強制空気オーブン中で約155℃で約40分間乾燥させた。得られた硬化したFSOFオーバーコート層は約4ミクロンの厚さであったが、フッ素化セグメント1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオールはFSOF層の約10重量%である。
この溶液を、Xerox C75ドラム感光体(40mmドラム)およびHodaka F469ドラム感光体(30mmドラム)上にコーティングし、次いで強制空気オーブン中で約155℃で約40分間乾燥させた。得られた硬化したFSOFオーバーコート層は約4ミクロンの厚さであったが、フッ素化セグメント1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオールはFSOF層の約10重量%である。
実施例2
第1ビルディングブロックN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、第2ビルディングブロック1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、Nacure XP−357の酸触媒20重量%溶液、Silclean 3700のレベリング剤25重量%溶液、任意の酸化防止剤TrisTPM、および溶媒1−メトキシ−2−プロパノールを合わせた。得られた溶液を混合し、1ミクロンのPTFEフィルターを用いて濾過した。
第1ビルディングブロックN4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、第2ビルディングブロック1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、Nacure XP−357の酸触媒20重量%溶液、Silclean 3700のレベリング剤25重量%溶液、任意の酸化防止剤TrisTPM、および溶媒1−メトキシ−2−プロパノールを合わせた。得られた溶液を混合し、1ミクロンのPTFEフィルターを用いて濾過した。
反応混合物の堆積
この溶液をXerox C75ドラム感光体(40mmドラム)およびHodaka F469ドラム感光体(30mmドラム)上に適用し、約165℃の強制空気オーブンで約40分間乾燥させた。得られた硬化したFSOFオーバーコート層は約4ミクロンの厚さであったが、フッ素化セグメント1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオールはFSOF層の約5重量%である。
この溶液をXerox C75ドラム感光体(40mmドラム)およびHodaka F469ドラム感光体(30mmドラム)上に適用し、約165℃の強制空気オーブンで約40分間乾燥させた。得られた硬化したFSOFオーバーコート層は約4ミクロンの厚さであったが、フッ素化セグメント1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオールはFSOF層の約5重量%である。
評価、結果および考察
摩耗率は、50kcycの摩耗試験器具で30mmの各ドラムについて測定した。比較例2(オーバーコートなし)の摩耗率は〜92nm/kcycと測定された。比較例3(高いフッ素含量)の摩耗率は〜21.8nm/kcycであった。実施例1の摩耗率は〜15.6nm/kcycであった。実施例2の摩耗率は〜8.6nm/kcycであった。フッ素セグメント含有量が減少するにつれて摩耗率が劇的に減少した。
摩耗率は、50kcycの摩耗試験器具で30mmの各ドラムについて測定した。比較例2(オーバーコートなし)の摩耗率は〜92nm/kcycと測定された。比較例3(高いフッ素含量)の摩耗率は〜21.8nm/kcycであった。実施例1の摩耗率は〜15.6nm/kcycであった。実施例2の摩耗率は〜8.6nm/kcycであった。フッ素セグメント含有量が減少するにつれて摩耗率が劇的に減少した。
40mmドラムは、Xerox Color J75プリンタで120,000枚のプリントを連続してプリントテストされ、FSOFの厚さの損失が測定され、摩耗率が計算された。比較例1(オーバーコートなし)の摩耗率は〜25.6nm/kcycであった。実施例2(5重量%フッ素ビルディングブロック)の摩耗率は〜1nm/kcycであった。実施例2の機内摩耗率は、オーバーコートが完全に摩耗する前に数百万サイクルを可能にするほど低い。
40mmドラムは、Xerox J75プリンタで最大120,000枚の画像品質(IQ)がテストされた。すべての例では、LCM、ゴースティング、またはバックグラウンドの問題はなく、120,000枚のプリント後でも良好な画質が得られた。
フッ素セグメント含有量を減少させることにより、摩耗率を劇的に高めることができる。これにより、典型的な4〜5ミクロンのオーバーコート層が摩耗する前に数百万枚のプリントを持続することが可能になる。さらに、フッ素含有量を低レベルに減少させても、トルク、LCM、またはバックグラウンドのような問題は生じない。
Claims (10)
- 基材と、
電荷発生層と、
電荷輸送層と、
フッ素化分子ビルディングブロックおよび正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)を含む最外層と
を含み、前記フッ素化分子ビルディングブロックが、前記最外層のSOF中にSOFの約1重量%〜約20重量%の量で存在する、
画像形成部材。 - 前記フッ素化分子ビルディングブロックおよび前記正孔分子ビルディングブロックが、前記最外層のSOF中に前記SOFの約90〜約99.5重量%の量で存在する、請求項1に記載の画像形成部材。
- 前記最外層がオーバーコート層であり、前記オーバーコート層が約2〜約10ミクロンの厚さである、請求項1に記載の画像形成部材。
- 前記フッ素化分子ビルディングブロックが、一般構造式
- 前記フッ素化分子ビルディングブロックが、1,1,8,8−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカンフルオロ−1,8−オクタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ペルフルオロデカン−1,10−ジオール、(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシメチル−フェニル)−メタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1,4−ブタンジオール、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、および2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−テトラデカフルオロ−1,9−ノナンジオールからなる群から選択される、請求項1に記載の画像形成部材。
- 電子写真装置であって:
複数のフッ素化分子ビルディングブロックおよび複数の正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)を含む最外層を有する画像形成部材であって、前記フッ素化分子ビルディングブロックがSOF中にSOFの約1重量%〜約20重量%の量で存在する部材と、
前記画像形成部材に静電荷を付与する帯電ユニットと、前記像形成部材上に静電潜像を形成するための露光ユニットと、
前記画像形成部材上に画像を生成する画像材料供給ユニットと、
前記画像形成部材から画像を転写する転写ユニットと、
任意のクリーニングユニットと
を含む電子写真装置。 - 前記帯電ユニットは、バイアスされた帯電ロールである、請求項6に記載の静電写真装置。
- 基材と、
電荷発生層と、
電荷輸送層と、
フッ素化分子ビルディングブロックと、
正孔分子ビルディングブロックを含む構造化有機フィルム(SOF)を含む最外層とを含む、画像形成部材であって、前記フッ素化分子ビルディングブロックが、SOF中にSOFの約1重量%〜約10重量%の量で存在する、
画像形成部材。 - 前記フッ素化分子ビルディングブロックが、1,1,8,8−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカンフルオロ−1,8−オクタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ペルフルオロデカン−1,10−ジオール、(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシメチル−フェニル)−メタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1,4−ブタンジオール、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、および2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−テトラデカフルオロ−1,9−ノナンジオールからなる群から選択される、請求項8に記載の画像形成部材。
- 前記正孔輸送ビルディングブロックが、N4,N4,N4’,N4’−テトラキス(4−(メトキシメチル)フェニル)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:N4,N4’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)−N4,N4’−ジ−p−トリル−1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミンからなる群から選択される、請求項8に記載の画像形成部材。
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