JP5677232B2 - 滑りやすく、伝導率が向上した湾曲防止背面コーティング - Google Patents

Description

本明細書で開示される実施形態は、一般的に、特定のポリマーブレンド中に伝導性カーボンナノチューブが分散したものを含むように配合された湾曲防止背面コーティングを備えるように調製された、可撓性電子写真画像形成部材ベルトに関する。ポリマーブレンドは、帯電防止性ポリマーと、ビスフェノールポリカーボネートと、表面エネルギーの小さなポリカーボネートとを含み、これによって、（ａ）摩擦帯電をなくすために、電気伝導効果を与え、（ｂ）静電気散逸能を付与し、（ｃ）作業場所で、通常の画像形成部材ベルト操作条件で、画像形成部材ベルトを動かしやすくし、摩擦帯電が蓄積するのを止めるために、接触摩擦を減らすために表面エネルギーを下げる効果を与える。

現行の有機ベルト感光体では、感光体の上部のＣＴＬコーティングによって引き起こされる残留応力のバランスをとり、湾曲しないようにするために、湾曲防止背面コーティング層を用いる。それに加え、ＡＣＢＣ層は、光学的に好適な透過率を有しているべきであり（例えば、透明）、その結果、感光体を背面から消去することができる。湾曲防止背面コーティング層のための既存の配合物は、画像形成装置を使用している間、湾曲防止背面コーティング層に摩擦帯電が発生してしまうような低い伝導率を有している。この摩擦帯電によって、画像形成装置中の抗力が増え、モーターの負荷が増え、湾曲防止背面コーティング層の摩耗が増える。上述の層の静電帯電をなくすために、さらなる要素（例えば、活性な反対電荷のデバイス）または添加剤（例えば、伝導性薬剤）を用いている。しかし、これらの選択肢は、費用がかさみ、さらなる要素を含むことで複雑化するか、または、画像形成部材を背面から消去するのに適した光学的透明度を有さないＡＣＢＣ分散物を生じてしまうような添加物を含むため、望ましくない。したがって、上述の問題を被らない改良されたＡＣＢＣが必要とされている。
（発明の概要）

図１は、本開示の実施形態にしたがって調製された、改良された湾曲防止背面コーティング層（ＡＣＢＣ）配合物を備える、可撓性ベルト形状をした多層電子写真画像形成部材の断面図である。

従来の負に帯電した可撓性多層電子写真画像形成部材は、上部の一番外側に、露出したＣＴＬを有しており、底部に、露出したＡＣＢＣ層を有しており、その状態が図に示されている。基板１０は、任意要素の導電層１２を備えている。任意要素の正孔遮蔽層１４を、導電層１２の上に塗布し、次いで、その上に任意要素の接着層１６を塗布している。電荷発生層（ＣＧＬ）１８は、層１６、１４、１２、１０の上側にあるが、上部の一番外側にあるＣＴＬ２０よりは下にある。任意要素のアース用ストラップ層１９は、ＣＧＬ１８およびＣＴＬ２０を導電層１２に動作可能に接続しており、電気を導通させるために備えられている。場合により、ＣＴＬ２０が剥離／摩耗しないように、オーバーコート層３２がこれらに加えられていてもよい。ＡＣＢＣ層１は、通常は、基板１０の面に塗布されるべき最後の層であり、湾曲を制御し、画像形成部材を平面にするために、電気的に活性な層と反対側にある。

画像形成部材の製造プロセスでは、ＣＴＬは、ＣＧＬにコーティングされる一番外側の上部層であり、溶液コーティングによって塗布され、その後、濡れた状態で塗布されたＣＴＬコーティングを約１２０℃の高温で乾燥させ、最終的に、コーティングされた感光体を、約２５℃の周囲の室温まで冷却する。したがって、数千フィートのコーティングされた多層感光体材料の画像形成部材ウェブストックの製造が、ＣＴＬコーティングに仕上げ溶液を塗布した後の乾燥／冷却プロセス中に行なわれる場合、動きを抑制するものがなければ、自然と上方向に曲がり、ロール状になってしまうだろう。このように上方向に曲がるのは、ＣＴＬと基板支持体とで熱収縮率が違うからである。典型的な感光デバイス中のＣＴＬは、可撓性基板支持体よりも熱収縮係数が約３．７倍大きいため、ＣＴＬは、最終的に感光ウェブストックが周囲の室温まで冷めると、可撓性基板支持体よりも大きく縮んでしまう。ＣＴＬコーティングが終了した後に、感光ウェブストックが曲がってしまうのは、加熱／冷却サイクルおよび処理工程の結果である。上方向に曲がってしまう現象が発生するのは、以下の機構によって説明することができる。（１）濡れた状態で塗布された電荷移動層を有するウェブストックを高温で乾燥させ、この濡れたＣＴＬコーティングは、１２０℃の高温で乾燥させている間に溶媒が失われるが、１２０℃で、ＣＴＬは、溶媒を失った後に、粘性の流動性液体のままである。従来のＣＴＬのガラス転移点（Ｔｇ）は８５℃であるため、ＣＴＬは、すべての溶媒が失われた後に、調節しなおし、内部応力を開放し、側面の寸法安定性を維持するように流動すると思われ；（２）粘性液体状態のＣＴＬをさらに冷却し、ガラス転移点（Ｔｇ）である８５℃に到達すると、このＴｇで、ＣＴＬは粘性液体から固体層に変化するため、ＣＴＬは即座に固化し、その下にあるＣＧＬに付着し；（３）感光ウェブの固体ＣＴＬをさらに／最終的に８５℃から２５℃の周囲室温まで冷却すると、可撓性基板支持体よりも寸法の熱圧縮形数が約３．７倍大きいため、可撓性基板支持体よりも側面方向にかなり大きく縮む。このように寸法圧縮度が異なることによって、ＣＴＬに引張ひずみが蓄積し、そのために、この時点で、感光ウェブが上方向に引っ張られ、曲がってしまう。この時点で動きを抑制するものがなければ、感光ウェブストック（厚み２９マイクロメートルのＣＴＬと、３ １／２ ｍｉｌのポリエチレンナフタレート基板とを有する）は、自然に１ １／２インチのロール状に曲がってしまうだろう。この曲がりを打ち消すために、可撓性基板支持体のうち、ＣＴＬを備えている側とは反対側の背面にＡＣＢＣが塗布され、感光ウェブストックが望ましい平面性を保つ。

屈がり制御のために塗布されたＡＣＢＣは、光電式画像形成プロセスが終了した後に感光体表面に残る残留電圧を、電子写真画像形成プロセス中に、ベルトの背面（ＡＣＢＣ側）から光を照射して消すことができるように、光学的に適切な透過率（例えば、透明）を有している必要がある。残念なことに、ＡＣＢＣ層用の既存の配合物は、非伝導性ポリマーが配合されているため、ＡＣＢＣ層に、画像形成装置の使用中に、ベルト支持モジュール要素に対する摩擦相互作用によって、摩擦による帯電が蓄積し、画像形成装置の抗力が増し、モーターへの負荷が大きくなり、ＡＣＢＣ層の摩耗が強くなる。また、このとき、摩擦による帯電が蓄積し、ＡＣＢＣに対する摩擦力が、動いているモーターの能力を超えるほどに大きくなってしまうと、通常の機械でベルトが機能する条件では、感光ベルトが回転する動きが遅くなってしまう。さらなる機械要素（例えば、活性なカウンターチャージデバイス）を用い、層が摩擦によって帯電しないようにするか、または帯電しにくくする。しかし、さらなる要素を使用すると、費用がかさみ、感光体の機能を望ましくない程度まで複雑にしてしまうこともある。

この問題を克服するために、ＡＣＢＣ層にカーボンブラック分散物のような伝導性薬剤を入れ、摩擦による電荷が外に出ないように、代替的なＡＣＢＣの組成を変更した。残念なことに、これらの分散物は、それほど安定ではなく、コーティング溶液にカーボンブラック粒子が浮いてしまうという問題が生じており、分散物を過剰に混合する必要があり、そうすると、伝導性が下がってしまう。さらに、ＡＣＢＣ層でカーボンブラック分散物を使いすぎると、別の問題が生じ、摩擦による帯電を有効になくすのに必要な伝導性を達成するには、高レベルの粒子分散物を用いる必要がある。それにもかかわらず、添加量が多くなると、ほぼ常に不透明な層が生じてしまうというだけではなく、光学的に、感光ベルトを背面から有効に消去するのに適さなくなり、他の有害な影響が出てしまうことが多いことがわかっている。したがって、これらの欠点をもたない新規の目新しいＡＣＢＣ配合物を作成することが必要である。

本開示では、実施形態は、一般的に、可撓性の改良された静電複写式画像形成部材に関し、特に、可撓性の、多層構造の電子写真画像形成部材または感光体に関し、本開示のＡＣＢＣは、特別に選ばれた伝導性ナノ粒子が、ポリマーブレンドの材料マトリックスに分散した分散物によって作られる。一実施形態では、ＡＣＢＣは、２つの異なるフィルムを形成する熱可塑性材料を含むように配合された、ポリマーとブレンドされたＡＣＢＣの材料マトリックス中に分散した伝導性ナノ粒子を含んでおり、片方は、固有の帯電防止特性を有しており、他方は、表面接触を低下させるために、表面エネルギーを下げる効果を付与する。分散物に、ナノサイズの伝導性粒子を用いることは、この粒子が、電子写真画像形成プロセスの間にベルトを背面から消去するのに使用される光の波長よりもかなり小さいために、ＡＣＢＣの光学的な透明度に悪影響を与えることなく、伝導性を付与する意図がある。本発明の実施形態および本開示の方法にしたがって調製され、得られたＡＣＢＣは、良好な光学的透明度を有しており、良好な表面滑り性、伝導性の向上、画像形成部材の平坦性に影響を与える曲がり防止の制御といった性質を有している。これらの実施形態では、フィルムを形成する熱可塑性材料の１つは、ポリエステル単位、ポリカーボネート単位、ポリエチレングリコール単位からなる、摩擦による電荷を散逸する帯電防止性コポリマーを含んでいる。第２のフィルムを形成する熱可塑性材料は、ビスフェノールポリカーボネートブロック（Ｂ）のセグメントが、ポリジメチルシロキサンブロック（Ａ）のセグメントに線形に結合したものからなるＡ−Ｂ型のジブロックコポリマーであり、これにより、ＡＣＢＣの表面エネルギーが低くなり、滑りやすくなる。分散剤で使用するために選択される伝導性種は、単層カーボンナノチューブ分散物である。他の実施形態では、伝導性種は、二重層カーボンナノチューブを含んでいてもよい。

再び図を参照すると、負に帯電した可撓性の、ベルト構造を備える多層構造の電子写真画像形成部材の実施形態が示されている。見ればわかるように、ベルト構造は、曲がり防止性背面コーティング（ＡＣＢＣ）１と、支持基板１０と、伝導性アース面１２と、アンダーコート層１４と、接着層１６と、電荷発生層（ＣＧＬ）１８と、電荷移動層（ＣＴＬ）２０とを備えている。任意要素のオーバーコート層３２、アース用ストラップ１９も含まれていてもよい。ベルト構造を有する例示的な感光体は、米国特許第５，０６９，９９３号に開示されており、本明細書に参照により組み込まれる。米国特許第７，４６２，４３４号；同第７，４５５，９４１号；同第７，１６６，３９９号；同第５，３８２，４８６号は、例示的な感光体と、伝導性ＡＸＣＢＣ層のような感光層とをさらに開示している。ＣＧＬ１８と、負に帯電した画像形成部材のＣＴＬ２０の形成は、ここでは２個の別個の層を有するように図に記載され、示されているが、それでも、これらの層の機能的要素が交互に合わされていてもよく、単一層になるように配合されてもよいことが理解されるであろう。しかし、ＣＧＬ１８は、ＣＴＬ２０の上部に配置されてもよく、その場合には、したがって、画像形成部材は、正に帯電した部材に変換される。

電荷移動層のコーティングプロセスが終わったと同時に、感光ウェブが上方向に曲がるため、ＡＣＢＣ１は、この曲がる方向と反対向きに作用し、平坦にするように、基板の裏側に塗布されている必要がある。ＡＣＢＣ１は、電気絶縁性またはわずかに半導体性の有機ポリマーまたは無機ポリマーを含んでいてもよい。典型的なＡＣＢＣは、平坦性および／または耐剥離性を付与し、可撓性基板１０のうち、画像形成層の反対側にある裏側に形成される。ＡＣＢＣは、従来から、フィルムを形成するポリマーと、接着促進添加剤とを含んでいてもよい。フィルムを形成するポリマーは、好ましくは、上に記載したＣＴＬで使用するバインダーと同じであってもよいが、異なるものであってもよい。ＡＣＢＣで用いられる、フィルムを形成するポリマーの例は、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）またはポリ（４，４’−ジフェニル−１，１’−シクロヘキサンカーボネート）のビスフェノールポリカーボネートなどが挙げられる。添加剤として用いられる接着促進剤としては、４９，０００樹脂（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ社）、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ−１００、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ−２００、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ−３０７（Ｂｏｓｔｉｋ Ｉｎｃ．製）などが挙げられる。通常は、ＡＣＢＣの合計重量を基準として、添加するために約１〜約１５重量％の接着促進剤が選択される。配合されるＡＣＢＣの熱係数は重要であり、感光デバイスが曲がるのと反対向きに作用する影響を与え、感光デバイスを平坦にするために、光活性層の熱係数とあっているべきである。

この実施形態では、本開示にしたがって調製されたＡＣＢＣ配合物は、帯電防止性ポリマー、ビスフェノールポリカーボネート、表面エネルギーの小さなポリカーボネートで構成されるポリマーブレンド４０の材料マトリックス中に単層カーボンナノチューブ分散物４４を含み、さらに、コポリエステル接着促進剤３６を含み、乾式写真複写式の機械を動かしている間に、感光体表面に残る残留電位をなくすために用いられる、消去する光の波長において、少なくとも８０％光学透明度を与える、
再設計された層である。したがって、本発明の実施形態のＡＣＢＣは、望ましい静電気散逸能を有しており、伝導性が向上しており、耐用年数を延ばすのに合理的な光学的な透明度を有している。非常に重要なことに、本発明の実施形態のＡＣＢＣは、さらに、表面潤滑性も有しており、表面の接触摩擦を減らし、動的なベルト式機械の画像形成機能の間に、滑りによる接触摩擦から誘発される静電気の蓄積の影響が最小限になる。

開示されているＡＣＢＣ層１は、先に記載したように従来のＡＣＢＣと関連があるすべての課題に対する有効な解決策を与える。意図した目的を達成するために、電気伝導性単層カーボンナノチューブを、ポリマーブレンドによって配合された革新的なＡＣＢＣ材料マトリックスに分散させ、（１）静電気散逸性を付与するために、コポリマーの分子鎖にポリエステル単位、ポリカーボネート単位、ポリエチレングリコール単位を含む、ポリエステル／ポリカーボネート／ポリエチレングリコールの比率が約６２／３３／６の、膜を形成する熱可塑性帯電防止性コポリマー、（２）膜を形成するビスフェノールポリカーボネート、（３）膜を形成する表面エネルギーの小さな新しいポリカーボネートを含む。また、ＡＣＢＣは、基板１０に対する結合強度を高めるために、コポリエステル接着促進剤を含んでいてもよい。この開示によって得られたＡＣＢＣは、表面接触摩擦を減らし、同様に、良好な光学的透明性を有するための表面潤滑性に影響を与える（例えば、剥離／摩耗／引っ掻き耐性を高める）。

単層カーボンナノチューブは、Ｚｙｖｅｘ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（コロンブス、オハイオ）から市販されている。ＡＣＢＣポリマーブレンド分散物で用いるための選択は、という高い電気伝導率を有しており、１０ナノメートル未満の非常に小さい粒径を有しているという事実に基づいている。したがって、ＡＣＢＣ中で分散させた後、光の透過を妨害せず、光学的に絶対的に透明であり、得られた層が必要な伝導率を有しているように、分散効果が生じる。いくつかの実施形態では、カーボンナノチューブは、湾曲防止背面コーティングの合計重量を基準として、約１〜約２０重量％の量で存在する。さらなる実施形態では、カーボンナノチューブは、湾曲防止背面コーティングの合計重量を基準として、約８重量％〜約１５重量％、約４重量％〜約８重量％の量で存在する。

膜を形成する帯電防止性コポリマーは、いくつかの実施形態では、分子鎖が、ポリエステル単位、ポリカーボネート単位、ポリエチレングリコール単位からなるＳＴＡＴ−ＬＯＹ ６３０００ ＣＴＣを、Ｓａｕｄｉ Ｂａｓｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＳＡＢＩＣ）（Ｒｉｙａｄｈ、Ｓａｕｄｉ Ａｒａｂｉａ）から購入し、熱可塑性材料として使用した。ＳＴＡＴ−ＬＯＹは、アクリロニトリルブタジエンスチレンプラスチック材料である。このような混合したポリマーの核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析は、約６２部のポリエステル（ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、および１，４−シクロヘキサンジメタノールのｔｒａｎｓ／ｃｉｓ混合物によって作られる）、３３部のビスフェノールＡポリカーボネート（ＰＣＡ）、少なくとも６部のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の混合物であることを示していた。この物質は、固有の静電気散逸能を有する。

ポリマーブレンドで使用される第２の膜を形成するポリカーボネートは、ポリ（４，４’−イソプロピリデンジフェニルカーボネート）のビスフェノールＡポリカーボネートであるか、または、ポリ（４，４’−ジフェニル−１，１’−シクロヘキサンカーボネート）のビスフェノールＺポリカーボネートである。ビスフェノールＡは、ポリカーボネートを製造するのに主に使用される化学ビルディングブロックである。膜を形成するビスフェノールＡポリカーボネートは、ＡＣＢＣポリマーをブレンドするのには、重量平均分子量が約２０，０００〜２００，０００のものが好ましい。典型的なＣＴＬ配合物では、これと同じバインダーが使用されるからである。膜を形成するビスフェノールＡポリカーボネートは、以下に示される分子構造式を有しており、

式中、ｎは重合度を示し、約８０〜約８５０である。

または、ポリ（４，４’−ジフェニル−１，１’−シクロヘキサンカーボネート）のビスフェノールＺポリカーボネートを、ＡＣＢＣポリマーブレンド配合物に用いてもよい。重量平均分子量が約２０，０００〜約２００，０００のポリ（４，４’−ジフェニル−１，１’−シクロヘキサンカーボネート）の分子構造は、以下の式によって与えられ、

式中、ｎは重合度を示し、約６０〜約７００である。

本開示のＡＣＢＣ用途のために選択される第３の膜を形成する表面エネルギーの小さなポリマーは、表面エネルギーの小さな新しいポリカーボネートである。いくつかの実施形態では、このポリマーは、ビスフェノールＡポリカーボネートから、主鎖ポリカーボネート骨格にポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）セグメントを含むように誘導体化されるか、または改変されたビスフェノールＡポリカーボネートである。したがって、表面エネルギーの小さなポリマーを、２個のセグメントに分かれたブロックを有するＡ−Ｂ型ジブロックコポリマー、つまり、以下の式で示されるブロック（Ａ）と、ビスフェノールＡブロック（Ｂ）ポリカーボネート骨格とを含むＰＤＭＳと定義してもよく

式中、ｘは、ジメチルシロキサン（ＤＭＳ）繰り返し単位の数であり、約１０〜約７０の範囲であり；ｙは、表面エネルギーの小さなポリカーボネートの分子量の約２〜約１０重量％に基づいて算出した約１〜約１５のブロック（Ａ）セグメントの繰り返しを含むＰＤＭＳの数であり；ｚは、ブロック（Ｂ）において、ポリ（４，４’−イソプロピリデンジフェニルカーボネート）鎖のビスフェノールＡポリカーボネートの繰り返し数であり、表面エネルギーの小さなポリカーボネートの約１５，０００〜約１３０，０００の分子量から決定され、約５０〜４００の値が得られる。したがって、表面エネルギーの小さなビスフェノールＡポリカーボネートのＡ−Ｂ型ジブロックコポリマー構造を、以下の式（Ｉ）によって一般的にあらわしてもよく、

ＡＣＢＣ配合物で使用する、表面エネルギーの小さなポリカーボネートは、分子量が、少なくとも１５，０００であるが、好ましくは、溶解度および粘性を考慮し、約２０，０００〜約１３０，０００であるべきである。

さらなる実施形態では、本開示の湾曲防止背面コーティング層の配合で使用する表面エネルギーの小さな新規ポリカーボネートは、式（Ｉ）のポリカーボネート主鎖のブロック（Ｂ）セグメントを改変することによって簡便に誘導され／得られるいくつかの変数の１つであってもよく、これにより、以下に示すさらなる構造を与えてもよい。

本質的に、上述のすべての表面エネルギーの小さなポリカーボネートは、繰り返し単位ｘが約１０〜約７０であり、ｙが約１〜約１５であり、ｚが約５０〜約４００であるＰＤＭＳを含んでいる。

この表面エネルギーの小さなポリカーボネートをポリマーブレンドに利用することは、本発明者らの初期の研究から確立された、ＡＣＢＣに表面滑り性を付与し、２５重量％のこの表面エネルギーの小さなポリカーボネートと、ビスフェノールＡポリカーボネートとをブレンドすることによって接触摩擦を下げたポリマーを得ることができ、動的な機械で画像形成部材ベルトが周期的に動いている間、従来の標準的なＡＣＢＣと比較して、摩擦帯電を６０％も抑制することができるという事実に基づいている。

特定の実施形態では、上述の表面エネルギーの小さなポリカーボネートは、繰り返し単位ｘが約１０〜約７０であり、ｙが約１〜約１５であり、表面エネルギーの小さなポリカーボネートの合計分子量の約２〜約１０重量％であり、ｚは、約５０〜約４００であり、前記表面エネルギーの小さなポリカーボネートの合計分子量のうち、約１５，０００〜１３０，０００の分子量を含むようなＰＤＭＳを含んでいる。

特定の実施形態では、表面エネルギーの小さなポリカーボネートは、ブロック（Ａ）セグメントを含有するＰＤＭＳを約４〜約６重量％含む。表面エネルギーの小さなポリマーは、分子量が、約２５，０００〜約１３０，０００であり、適切な画像形成層コーティング用途のために、溶媒への溶解度、良好なコーティング溶液粘度の制御に影響を与える。ポリカーボネート骨格にブロック（Ａ）を含むＰＤＭＳの存在は、配合されたＡＣＢＣの表面エネルギーを実際に下げるため、表面潤滑性が増し、表面接触摩擦の低下に影響を及ぼす。

まとめると、図は、実施形態にかかる、ベルト形状を備える画像形成部材を示す。この実施形態では、ＡＣＢＣ１は、３つの膜を形成する熱可塑性ポリマーからなるように配合されたポリマーブレンド４０中に、接着促進剤３６と、単層カーボンナノチューブ分散物４４とを含む。特定の実施形態では、ＡＣＢＣは、帯電防止性ポリマー／ビスフェノールＡポリカーボネート／表面エネルギーの小さなポリマー／カーボンナノチューブの相対重量比（お互いに対して相対的な）が、約４０：３０：５：１〜約２０：３０：２５：１５の範囲であり、場合により、調製されたＡＣＢＣの合計重量を基準として、１０重量％の接着促進剤３６を含むように作られる。他の実施形態では、ポリマーブレンド４０に分散したカーボンナノチューブは、得られたＡＣＢＣ層の合計重量を基準として、約１〜約２０重量％、または約８〜約１５重量％、または約４〜約８重量％の量で存在し、接着促進剤３６は、約１〜約１０重量％、または約４〜約８重量％の量で存在する。添加剤として用いられる接着促進剤としては、４９，０００樹脂（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ−１００、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ−２００、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ−３０７（Ｂｏｓｔｉｋ Ｉｎｃ．製）が挙げられる。さらなる実施形態では、ＰＴＦＥ、シリカまたは金属酸化物の粒子分散物を本発明の実施形態に組み込み、本開示のＡＣＢＣ層の耐摩耗性を高めてもよい。

この実施形態は、帯電防止性であり、電気伝導率が良好であり、表面が潤滑性で接触摩擦が低く、場合により、適切に透明なＡＣＢＣ層を提供する。もっと重要なことに、この実施形態のＡＣＢＣ配合物は、約１．０×１０^１２〜約２．０×１０^１２ｏｈｍ／ｓｑの抵抗率を与えることがわかっており、この値は、標準的なＡＣＢＣコントロールの１×１０^１４ｏｈｍｓ／ｓｑよりも２桁も低い。また、約８５％の光透過率を有しており、これにより、放射光によって画像形成部材ベルトが良好に消去される。それに加え、調製されたＡＣＢＣ１は、基板１０に対して優れた接着結合強度を有しており、同じコーティング層厚を有する従来のポリカーボネートＡＣＢＣと等価な湾曲防止を制御する効果を与えることがわかっている。

（コントール例）
厚み３．５ｍｉｌ（８９μｍ）を有する二軸延伸したポリエチレンナフタレート基板（ＰＥＮ、ＫＡＤＡＬＥＸとしてＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎ Ｆｉｌｍｓ．から入手可能）の厚み０．０２μｍのチタン層をコーティングした基板を与えることによって、可撓性電子写真画像形成ウェブを調製した。チタン化したＫＡＤＡＬＥＸ基板は、６．５ｇのγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、３９．４ｇの蒸留水、２．０８ｇの酢酸、７５２．２ｇの２００ｐｒｏｏｆの変性アルコールおよび２００ｇのヘプタンの混合物を含むブロッキング層溶液でコーティングされた押出成形品である。次いで、この濡れた状態のコーティング層を、強制排気式乾燥器で、１３５℃で５分間乾燥させ、コーティングから溶媒を除去し、架橋したシランカップリング層が生成する。得られたブロッキング層は、乾燥時の平均厚みが、エプリソメーターを用いた場合、０．０４μｍであった。

次いで、０．１６重量％のＡＲＤＥＬポリアルコレートを含み、重量平均分子量が約５４，０００であり、Ｔｏｙｏｔａ Ｈｓｕｓｈｕ，Ｉｎｃ．から入手可能なコーティング溶液を用い、テトラヒドロフラン／モノクロロ−ベンゼン／塩化メチレンが重量比で８：１：１の溶媒混合物中の溶媒の合計重量を基準として、接着界面層を押出コーティングによってブロッキング層に塗布した。強制換気式乾燥器中、接着界面層を１２５℃で１分間乾燥させた。得られた接着界面層は、乾燥時の厚みが約０．０２μｍであった。

その後、接着界面層を電荷発生層の上にコーティングした。０．４５ｇのＩＵＰＩＬＯＮ ２００、ポリ（４，４’−ジフェニル）−１，１’−シクロヘキサンカーボネートのポリカーボネート（ＰＣ−ｚ ２００、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｇａｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）、５０ｍＬのテトラヒドロフランを４オンスのガラス瓶に加えることによって、電荷発生層の分散物を調製した。２．４ｇのヒドロキシガリウムフタロシアニンＶ型および３００ｇの直径１／８インチ（３．２ｍｍ）のステンレス鋼のショットを上述の溶液に加えた。次いで、この混合物を、ボールミルで約２０〜約２４時間置いた。次いで、重量平均分子量が２０，０００（ＰＣ−ｚ ２００）の２．２５ｇのポリ（４，４’−ジフェニル−１，１’−シクロヘキサンカーボネート）を、４６．１ｇのテトラヒドロフランに溶解し、次いでヒドロキシガリウムフタロシアニンスラリーに加えた。次いで、このスラリーをシェーカーに入れ、１０分間放置した。その後、押出用途のプロセスによって、得られたスラリーを接着界面上にコーティングしし、濡れたときの厚みが０．２５ｍｉｌの層を生成する押出塗布プロセスによって塗布した。しかし、ブロッキング層および接着層を有する基板ウェブストックの片方の縁にそった、幅が約１０ｍｍの試験片を、後で塗布されるアース用ストラップ層によって十分な電気接続が促進されるような電荷発生層によってコーティングされないように、意図的に残しておいた。ポリ（４，４’−ジフェニル）−１，１’−シクロヘキサンカーボネート、テトラヒドロフランおよびヒドロキシガリウムフタロシアニンで構成された電荷発生層を、強制換気式乾燥器中、１２５℃で２分間乾燥させ、厚みが０．４μｍの乾燥した電荷発生層を得る。

このコーティングされたウェブストックを、コーティング材料を同時に押し出すことによって、電荷移動層（ＣＴＬ）およびアース用ストラップ層で同時にコーティングした。褐色ガラス瓶に、重量比で１：１（またはそれぞれ５０重量％）の熱可塑性ビスフェノールＡポリカーボネート（ＦＰＣ ０１７０、分子量は約１２０，０００であり、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されている）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンの電荷移動化合物を入れることによって、ＣＴＬを調製した。得られた混合物を溶解し、塩化メチレン中、１５重量％の固体を与える。この溶液を、押出によって電荷発生層に塗布し、強制換気下で乾燥させ、コーティングを作成し、ジアミン電荷移動化合物とＦＰＣ０１７０ビスフェノールＡポリカーボネートバインダーを重量比５０：５０で含む、厚み２９μｍの乾燥したＣＴＬを与えた。

電荷発生層によってコーティングされないまま残した幅１０ｍｍの接着層の試験片を、同時押出プロセス中に、アース用ストラップ層でコーティングした。２３．８１ｇ、固形分の合計重量の７．８７％のポリカーボネート樹脂（ＦＰＣ ０１７０、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）、塩化メチレン３３２ｇをカーボーイ容器中で混合することによって、アース用ストラップ層のコーティング混合物を調製した。この容器にしっかりと蓋をし、ポリカーボネートが塩化メチレンに溶解するまで、ロールミルに約２４時間入れた。得られた溶液を、グラファイトが９．４１重量部、エチルセルロースが２．８７重量部、溶媒が８７．７重量部のグラファイト分散物（固形分が１２．３重量％）約９３．８９ｇ（Ａｃｈｅｓｏｎ Ｇｒａｐｈｉｔｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ＲＷ２２７９０、Ａｃｈｅｓｏｎ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）とともに、水で冷却したジャケット付き容器中、分散物が過剰に加熱されてしまったり、溶媒が失われたりしないように高剪断ブレードで分散させつつ、１５〜３０分間混合した。次いで、得られた分散物を濾過し、塩化メチレンを用いて粘度を調節した。このアース用ストラップ層のコーティング混合物を、同時押出によってＣＴＬとともに電子写真画像形成ウェブに塗布し、乾燥時の厚みが約１９μｍの電気伝導性アース用ストラップ層を作成した。

上の層をすべて含む画像形成ウェブストックを、強制換気式乾燥機で、１２５℃で３分間流し、ＣＴＬとアース片を両方とも同時に乾燥させた。画像形成ウェブは、この時点で制限がない場合には、上に向かって１．５インチの管状に丸まっているであろう。

画像形成部材の曲がりを制御するために、８８．２ｇのＦＰＣ０１７０ビスフェノールＡポリカーボネート樹脂、７．１２ｇのＶＩＴＥＬ ＰＥ−２００コポリエステル接着促進剤（Ｂｏｓｔｉｋ，Ｉｎｃ．、Ｗａｕｗａｔｏｓａ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎから入手可能）、９．７ｇのＰＴＦＥ粒子、１，０７１ｇの塩化メチレンをカーボーイ容器中で混合し、固形分を８．９％含むコーティング溶液を得ることによってＡＣＢＣを調製した。この容器にしっかりと蓋をし、ポリカーボネートおよびポリエステルが塩化メチレンに溶解し、湾曲防止背面コーティング溶液が得られるまで、ロールミルに約２４時間入れた。次いで、ＡＣＢＣ溶液を、押出コーティングによって、電子写真画像形成ウェブの裏面（電荷発生層およびＣＴＬと反対の面）に塗布し、強制換気乾燥機中、最大温度１２５℃で３分間乾燥させ、画像形成部材を平坦にする厚みが１７μｍの乾燥したＡＣＢＣを得た。このようにして得た可撓性画像形成部材をコントロールとして使用した。

（リファレンス例）
コントロール例に記載したのと実際に同じ手順にしたがい、同じ物質組成を用い、但し、ＰＴＦＥ分散物は使わず、画像形成ウェブのＡＣＢＣマトリックス中、２５重量％のビスフェノールＡポリカーボネートを、滑りやすく、表面エネルギーの小さなＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーと置き換え、ポリ（４，４’−イソプロピリデンジフェニルカーボネート）のビスフェノールＡポリカーボネートを改変し、ＡＣＢＣに滑り性を付与するために、ポリマー骨格に少量のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含むようにした可撓性画像形成部材も調製した。表面エネルギーの小さなＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーを使用し、この使用したコポリマーは、Ｓａｂｉｃ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓから市販されており、以下の式（Ｉ）に記載されている分子構造を有しており、

式中、約２５，０００の分子量を有し、表面エネルギーが低いＡ−Ｂジブロックコポリマーの場合、繰り返し単位ｘは、約５０であり、ｙは約９であり、ｚは約１２０である。

得られた画像形成部材は、望ましい平面性を有しており、滑りやすいように再配合されたＡＣＢＣによって、金属表面に対する接触摩擦は、コントロール例の標準的なＡＣＢＣと比較して、約２５％低下していた。このようにして調製した画像形成部材を用い、リファレンス例として用いた。

（動的機械のベルト循環試験）
リファレンス例の滑りやすいようにポリマーを置き換えたＡＣＢＣを含むように調製した可撓性画像形成ウェブを、コントロール例の画像形成ウェブとともに、それぞれ切断して２つの長方形のシートを作り、次いで、それを輪にし、それぞれの切断シートの反対側の端と重ね、超音波による溶着によって可撓性画像形成部材ベルトにした。次いで、溶着したベルトについて、静電気の蓄積を評価するために、Ｎｕｅｖｅｒａ機械で動的に循環試験を行なった。それぞれのＡＣＢＣにおける静電気の蓄積は、ＥＳＶデバイスを用いて決定し、リファレンスＡＣＢＣが、標準的なＡＣＢＣコントロールベルトと比較して、摩擦耐電を約６０％減らし、非常に有効であることが示された。この結果は、滑りやすいＡ−Ｂジブロックポリマーを利用し、ＡＣＢＣ材料に組み込むことによって表面の接触摩擦を減らすことは、静電気の蓄積を効果的に抑制し、制御するのに優れた、単純なアプローチであった。

（開示例）
次いで、コントロール例に記載したのと実際に同じ手順にしたがい、同じ物質組成を用い、但し、各画像形成ウェブ中のＡＣＢＣを、ＰＴＦＥ分散物を含まず、帯電防止性ポリマー、ビスフェノールＡポリカーボネート、表面エネルギーの小さなポリカーボネート、Ｖｉｔｅｌ ＰＥ２００接着促進剤、単層カーボンナノチューブ分散物からなる革新的な配合物と置き換えるように再配合させ、３種類の可撓性画像形成ウェブを調製し、この３種類のそれぞれの相対重量比は、４０：３０：５：８：１５；３５：３０：１０：８：１５；２０：３０：２５：８：１５であり、それぞれ開示Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩとした。ポリマーにブレンドされたＡＣＢＣを得て、このＡＣＢＣは、厚みが１７μｍであり、それぞれの画像形成部材は、コントロール画像形成部材に匹敵する望ましい平面性を保っていた。

ポリマーにブレンドされたＡＣＢＣ中で使用する、膜を形成する帯電防止性ポリマー材料は、あらかじめ混合されたポリマーであり、ＳＡＢＩＣ ＩＮＮＯＶＡＴＩＶＥ ＰＬＡＳＴＩＣＳからＳＴＡＴ−ＬＯＹ ６３０００ＣＴとして入手可能であり、静電気散逸能を与えた。この混合されたＮＭＲ分析から、表１に示したように、６２部のポリエステル（ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸および１，４−シクロヘキサンジメタノールのｔｒａｎｓ／ｃｉｓ混合物によって作られた）、３３部のポリカーボネート−Ａ、少なくとも６部のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の混合物であることが示された。

上述の３種類の画像形成部材の配合されたＡＣＢＣにおける帯電防止性材料は、それぞれのＡＣＢＣの合計重量を基準として、４０、３５、３０重量％であった。

ポリマーにブレンドされたＡＣＢＣ中で用いる、膜を形成するポリカーボネートは、ポリ（４，４’−イソプロピリデンジフェニルカーボネートのビスフェノールＡポリカーボネートであり、ＣＴＬバインダーで使用するものと実際に同じであった。重量平均分子量は１３０，０００であり、以下に示す分子構造式を有しており、

式中、ｎは重合度を示し、５３０である。

ビスフェノールＡポリカーボネートは、それぞれのＡＣＢＣにおいて、得られたＡＣＢＣの合計重量を基準として、３０重量％、１０重量％である。

この開示の３種類の画像形成部材において、ポリマーにブレンドされたＡＣＢＣはそれぞれ、表面エネルギーの小さな改変されたポリカーボネートを含んでおり、このポリカーボネートは、ポリ（４，４’−イソプロピリデンジフェニルカーボネート）のビスフェノールＡポリカーボネートを、ポリマー骨格に少量のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含み、ＡＣＢＣに滑り性を付与するように改変することによって作られるＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーであった。表面エネルギーの小さなＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーを使用し、このコポリマーは、Ｓａｂｉｃ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓから入手可能な市販の材料であり、以下の式（Ｉ）に記載の分子構造を有しており、

式中、約２５，０００の分子量を有し、表面エネルギーが低いＡ−Ｂジブロックコポリマーの場合、繰り返し単位ｘは約５０であり、ｙは約９であり、ｚは約１２０である。

ポリマーにブレンドされたＡＣＢＣ中に存在する、表面エネルギーの小さなＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーは、それぞれのＡＣＢＣの合計重量を基準として、５重量％、１０重量％、２５重量％であった。これに含めるために使用された接着促進剤は、それぞれの得られたＡＣＢＣの合計重量を基準として、１０重量％のＶｉｔｅｌ ＰＥ−２００（Ｂｏｓｔｉｋ Ｉｎｃ．から）であった。

伝導性単層カーボンナノチューブの分散物は、Ｚｙｖｅｘ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから市販されている材料であった。粒径は１０ナノメートル未満であり、得られたＡＣＢＣの合計重量を基準として、１５重量％が、それぞれのポリマーにブレンドされたＡＣＢＣに分散していた。分散させるための単層カーボンナノチューブの選択は、（Ａ）高い電気伝導率に影響を及ぼすこと、（Ｂ）１０ナノメートル未満という非常に小さい粒径によって、層の透明性を維持するための光透過性を妨害するような光分散効果が引き起こされないという事実に基づいている。

（物理的／機械的な測定および伝導率の測定）
単層カーボンナノチューブ分散物を含み、表面エネルギーの小さなＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーが組み込まれ、開示例のビスフェノールポリカーボネートを含むＡＣＢＣの表面エネルギー、滑り時の接触摩擦係数、表面滑り性を決定し、コントロール例の標準的なＡＣＢＣから得られた結果と比較した。表面エネルギーは、液体接触角の測定値によって決定され、滑り時の接触摩擦は、ステンレス鋼表面に対して試験され、表面滑り性（接着性と逆）を、１８０^ｏ ３Ｍ接着テープ剥離試験法によって行ない、表面抵抗率は、ＯＡＩ（カリフォルニア州、サンホセ）から入手可能なＨｉＲｅｓｔａ計を用いて１０００ボルトで測定した。得られた試験結果を以下の表２にまとめて列挙している。

上の表のデータは、滑りやすいように調製されたＡＣＢＣ（表面エネルギーの小さなポリマーを含む）が、標準的なＡＣＢＣコントロールと比較した場合に、表面エネルギーを下げ、滑り性を与えるとともに、接触摩擦を低下させる（ＰＴＦＥ分散物が存在しない場合でも）といった顕著な向上がみられることを示している。バッカーバーに対して滑らせる動きについて試験した場合、革新的なＡＣＢＣは、対応するコントロールＡＣＢＣと比べて、耐摩耗性が１．５倍まで上がっていることがわかった。非常に重要なことだが、本開示にしたがって配合され、調製されたすべてのＡＣＢＣが、標準的なＡＣＢＣコントロールよりも約２桁低い表面抵抗率を有することがわかった。

さらに、本発明の伝導性の／滑りやすいＡＣＢＣも、対応するコントロールＡＣＢＣと比較した場合、ＰＥＮ基板に対して同等の接着結合強度を有しており、ほぼ同等の光学透明性を有していた。

開示のＡＣＢＣが存在する状態で、帯電防止性ポリマーおよびビスフェノールＡポリカーボネートとポリマーブレンドするために、表面エネルギーの小さなＡ−Ｂジブロックポリカーボネートを使用することは、リファレンス例で確立されているように、この表面エネルギーの小さなポリカーボネートが、表面滑り性に影響を及ぼし、ＡＣＢＣに対する接触摩擦を下げるという事実に基づいていることを強調しておくべきである。さらに、表面エネルギーの小さなポリカーボネートを使用することで、動的機械の画像形成部材ベルトを循環させる動きの間、有効な摩擦帯電抑制結果が得られた。結論として、開示されているＡＣＢＣは、滑りやすいポリマー、帯電防止性散逸材料、電気伝導性カーボンナノチューブを含むように配合されており、互いに補完しあい、摩擦帯電の制御および接触摩擦の低下を含む最大限の性能を得るような相乗的な結果が得られる。

Claims (10)

1. 可撓性電子写真画像形成部材であって、
   導電性可撓性基板と；
   前記基板の第１の面に配置されている、少なくとも１つの画像形成層と；
   前記少なくとも１つの画像形成層とは反対の側にある、前記基板の第２の面に配置されている、湾曲防止背面コーティングとを備え、この湾曲防止背面コーティングが、ポリマーブレンドに分散したカーボンナノチューブを含んでおり、さらに、このポリマーブレンドが、帯電防止性ポリマーと、ビスフェノールポリカーボネートと、表面エネルギーの小さなポリカーボネートとを含み、この表面エネルギーの小さなポリカーボネートが、２個のセグメントに分かれたブロックを含むＡ−Ｂ型ジブロックコポリマーであり、第１のセグメントブロック（Ａ）が、
   
   
   であり、式中、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）繰り返し単位ｘが、１０〜７０
   であり、ｙが、１〜１５であり、第２のセグメントブロック（Ｂ）が、
   
   からなる群から選択され、式中、ｚが、５０〜４００であり、帯電防止性ポリマー：ビスフェノールポリカーボネート：Ａ−Ｂ型ジブロックコポリマー：カーボンナノチューブの相対重量比が４０：３０：５：１から２０：３０：２５：１５である、可撓性電子写真画像形成部材。
2. 表面エネルギーの小さな前記Ａ−Ｂ型ジブロックコポリマーが、前記表面エネルギーの小さなポリカーボネートの合計分子量の４〜６重量％のポリジメチルシロキサン繰り返し単位を前記第１のセグメントブロック（Ａ）中に含む、請求項１に記載の画像形成部材。
3. 前記ビスフェノールポリカーボネートが、ポリ（４，４’−イソプロピリデンジフェニルカーボネート）のビスフェノールＡポリカーボネート、及びポリ（４，４’−ジフェ
   ニル−１，１’−シクロヘキサンカーボネート）のビスフェノールＺポリカーボネートからなる群より選ばれる、請求項１または請求項２に記載の画像形成部材。
4. 前記湾曲防止背面コーティングが、コポリエステル接着促進剤をさらに含む、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成部材。
5. 前記コポリエステル接着促進剤が、前記湾曲防止背面コーティング中に、前記湾曲防止背面コーティングの合計重量を基準として、１〜１０重量％の量で存在する、請求項４に記載の画像形成部材。
6. 前記コポリエステル接着促進剤が、前記湾曲防止背面コーティングの合計重量を基準として、４〜８重量％の量で存在する、請求項５に記載の画像形成部材。
7. 前記カーボンナノチューブが、前記湾曲防止背面コーティングの合計重量に基づいて、８〜１５重量％の量で存在する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像形成部材。
8. 前記帯電防止性ポリマーおよび前記表面エネルギーの小さなポリカーボネートが、両方とも塩化メチレンに可溶性である、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の画像形成部材。
9. 表面抵抗率が、前記ポリマーブレンドにカーボンナノチューブが分散していない湾曲防止背面コーティングを含む画像形成部材と比較して、２桁減少している、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像形成部材。
10. 金属表面に対する前記湾曲防止背面コーティングの滑り摩擦係数が、０．２９〜０．３１である、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の画像形成部材。