(57)【要約】【課題】相溶しない機能性材料と、機能性材料の保持媒体として用いられるバインダ材料が接触する場所における電荷の捕獲を制限し得る感光体デバイスを提供する。【解決手段】基体と、固体バインダマトリックスと、機能性材料または充填剤で満たされている中空の空間と、を含む、少なくとも１つのパターン化されたバインダ層と、を含む。このとき、固体バインダマトリックスは、自己組織化されたバインダ材料を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
固体バインダマトリックスと、機能性材料または充填剤で満たされている中空の空間と、を含む、少なくとも１つのパターン化されたバインダ層と、
を含み、
前記固体バインダマトリックスが、自己組織化されたバインダ材料を含む、感光体デバイス。
【請求項２】
基体と、
電荷発生層、電荷輸送層およびオーバーコート層のうち少なくとも１つと、
を含み、
前記電荷発生層、前記電荷輸送層および前記オーバーコート層のうち少なくともいずれか１つが、自己組織化されパターン化されたバインダ層を含む、感光体デバイス。
【請求項３】
基体と、
電荷発生層、電荷輸送層およびオーバーコート層のうち少なくとも１つと、
を含み、
前記電荷輸送層が、電荷輸送機能性材料を有する自己組織化されたバインダ層であり、
前記電荷輸送機能性材料が、自己組織化されパターン化されたバインダ層の中空空間の内部、または自己組織化されパターン化されたバインダ層の固体バインダマトリックス内にある、感光体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、例えば電子写真（electrophotographic）または電子写真（xerographic）画像形成方法で用いることのできる、光導電体、感光体などの光導電性画像形成部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体または光導電体を含む、電子写真用画像形成部材または光導電性画像形成部材などの感光性部材には、一般に、導電性の基体の上、または基体と光導電層との間の層に形成された、光導電層が含まれる。光導電層は、暗所では絶縁体であり、そのため電荷はその表面に保持される。光に曝すと、電荷は散逸し、画像がその上に形成され、現像材料を用いて現像され、コピー基材に転写され、その上に融着されてコピーまたは印刷物を形成することができる。
【０００３】
既知の有機感光体は、高分子バインダを機能性材料の保持媒体として用いる。このような機能性材料には、電荷発生材料および／または電荷輸送材料が含まれ得る。このような既知の感光体では、これらのバインダは、極めて不規則な状態の分子から形成され、機能性材料は分子分散されている。現在のところ、機能性材料と既知のバインダマトリックスとの相溶性（compatibility）が弱いと、結晶化および電荷捕獲部位の形成が引き起こされる可能性がある。この相溶性の弱さに起因して、機能性材料とバインダ材料が接触する場所では、電荷は感光体の層を通過する代わりに捕獲される可能性がある。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，３３８，３８７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２８６，０３３号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２９１，１１０号明細書
【特許文献４】米国特許第４，６５４，２９４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、相溶しない機能性材料とバインダ材料が電荷捕獲部位を作り出す形で相互に接触しないような、制御され規則化されたモルホロジーを有する感光体を形成することがなお望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書において、実施形態では、基体、および、固体バインダマトリックスと、機能性材料または充填剤で満たされている中空空間と、を含む、少なくとも１つのパターン化されたバインダ層を含み、固体バインダマトリックスが自己組織化されたバインダ材料を含む、感光体デバイスが開示される。
【０００７】
本明細書において、さらなる実施形態では、基体、ならびに電荷発生層、電荷輸送層、およびオーバーコート層のうちの少なくとも１つを含み、電荷発生層、電荷輸送層、およびオーバーコート層のうちの少なくともいずれか１つが自己組織化されパターン化されたバインダ層である、感光体デバイスが開示される。
【０００８】
本明細書において、なおさらなる実施形態では、基体、ならびに、電荷発生層、電荷輸送層、およびオーバーコート層のうちの少なくとも１つを含み、電荷輸送層が、電荷輸送機能性材料を有する自己組織化されたバインダ層であり、電荷輸送機能性材料が、自己組織化されパターン化されたバインダ層の中空空間の内部、もしくは自己組織化されパターン化されたバインダ層の固体バインダマトリックス内にある、感光体デバイスが開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
光導電性画像形成部材は、実施形態では、基体、任意に適用し得る導電層、任意に適用し得るアンダーコート層、任意に適用し得る接着剤層、電荷発生層、電荷輸送層、および任意に適用し得るオーバーコート層を含む、多層感光体である。多層感光体の層のうち少なくとも１つには、自己組織化されパターン化されたバインダが機能性材料の保持媒体として含まれる。
【００１０】
本明細書に開示されるパターン化されたバインダは、任意の分子自己組織化プロセスによって形成され得る。自己組織化されパターン化されたバインダは、感光体層のいずれの層でもバインダとして用いることができる。例えば、自己組織化されパターン化されたバインダ層は、感光体デバイスの１つ以上の層、または全ての層でさえも、例えば、（ｉ）電荷発生および輸送層、（ｉｉ）電荷発生層、（ｉｉｉ）電荷輸送層、（ｉｖ）オーバーコート層、または（ｖ）アンダーコート層などでバインダ層として用いることができる。
【００１１】
約１ｎｍ〜約１μｍの規模でパターン化されたモルホロジーを有する（つまり、パターン化されたモルホロジーの孔または中空空間のサイズが約１ｎｍ〜約１μｍの規模である）自己組織化されたバインダ層は、いくつかの利点をもたらし得る。自己組織化されパターン化されたモルホロジーを有するバインダ層を形成するバインダ材料は、特定の位置および空間的配置に自己組織化されパターン化されたバインダ層を感光体のどの層を含むかによって、機能性材料、つまり、電荷発生材料、電荷輸送材料などを閉じ込めることができる。
【００１２】
実施形態では、自己組織化されて分散空間を形成するバインダは、（１）機能性材料類、例えば電荷輸送材料および電荷発生材料などを、デバイス全体に均一に分散した個別の（discrete）位置に閉じ込めることを可能にし、（２）これらの空間内で機能性材料の分子集合を促進し、さらに（３）結果として感光体層内の電荷の移動度を改良させる。
【００１３】
さらなる実施形態では、自己組織化されたバインダは、機能性材料を組織化して、例えば、電荷発生材料と電荷輸送材料との間により多くの界面を作り出す。これにより、電荷発生効率は最大化され得る。選択されるバインダ材料の種類およびバインダ材料の例えばハニカムパターンなどの物理的配置はまた、感光体デバイス内に層を形成する自己組織化されたバインダ材料を有する任意の層の機械的特性も向上し得る。
【００１４】
概して、本明細書に開示されるバインダ材料は、自己組織化されて任意の形状、例えば均一な中空空間（例えば、孔（pore）、ホール、球面、隆起（ridge）、チャネルなど）を有する固体バインダマトリックス、または一様な突出形状（例えば、隆起、柱形状（column）など）を有する固体バインダマトリックスのパターン化されたバインダ層を形成し得る。当然、その他の多くのパターンも可能であり得る。
【００１５】
上述のように、自己組織化されたバインダ層は、中空空間、例えばホール、球面、隆起、チャネルおよび柱形状を有し得る。本明細書の目的において、中空空間を一般に「孔」と呼ぶ。孔が本来円形または球形であれば、それらの直径は約１ｎｍ〜約１００μｍ、例えば直径約１０ｎｍ〜約５０μｍまたは約１００ｎｍ〜約１０μｍであってもよい。
【００１６】
パターン化されたバインダ層は、任意の種類の対称性、つまり、層に対して平行、層に対して垂直など任意の方向への、一次元、二次元または三次元の対称性を有し得る。パターン周期は分子の自己組織化の形成により可能な任意のサイズであってもよいが、パターン化されたバインダ層の周期は、画像解像度を増大させるためには基体に対して平行に約５００μｍ未満であってもよい。実施形態では、パターン周期は約５０ｎｍ〜約５００μｍ、例えば約１００ｎｍ〜約２００μｍまたは約５００ｎｍ〜約１００μｍであり得る。本明細書において使用される、「パターン周期」とは、本明細書に開示される自己組織化されパターン化されたバインダ層の各反復パターン間の距離をさす。
【００１７】
本明細書に開示される自己組織化されパターン化されたバインダ層の形成に適したバインダ材料は、任意のポリマー、オリゴマーまたは小分子の有機材料から構成され得る。このようなバインダ材料の適した例には、ポリカーボネート類およびポリスチレン類が含まれる。
【００１８】
実施形態では、自己組織化されパターン化されたバインダ層は、異なる機能性材料を特定の位置および特定の空間的配置に閉じ込めることができるようなパターン化された膜を形成することができる。例えば、自己組織化されて分散空間を形成するバインダは、感光体デバイス全体に均一に分散した個別の位置に電荷輸送分子を閉じ込め、これらの空間内で機能性材料の分子集合を促進し、さらに最後に結果としてより速い放電を可能とし得る。
【００１９】
さらなる実施形態では、自己組織化されパターン化されたバインダ層は、同一層内で、様々な機能性材料（電荷発生材料および電荷輸送材料など）の間により多くの界面を作り出すために、機能性材料を個別の位置に方向付け、分子配置のスキャフォルドまたはテンプレートとして働くことができる。様々な機能性材料間の（例えば電荷発生材料と電荷輸送材料との間の部位での）空間的近接性の低下ならびに電荷発生および電荷移動が起こり得る表面数の増加の結果、最大限の電荷発生効率がもたらされ、単一層の感光体デザインのための方法が提供される。
【００２０】
分子量（Ｍｗ）約２，０００〜約６００，０００などの高分子バインダのサイズ、および材料の物理的配置またはパターン化（ハニカムパターンなど）は、デバイス内の任意の層の機械的特性を向上させ得る。
【００２１】
実施形態では、自己組織化バインダ材料を用いて多孔質膜が作製される。バインダ材料の層に形成される孔は、方向付けされていない状態のままであり得る機能性材料（電荷輸送材料または電荷発生材料など）を含む溶液で満たされてもよい。機能性材料は方向付けされていない状態であってもよいが、それはパターン化されたバインダ層の孔容積にさらに制限されるであろう。代替的な実施形態では、機能性材料を集成させて孔の内部に整然とした構造を形成することができる。このようなアプローチは、溶解度の低い機能性材料（ペンタセン、テトラセンおよびアントラセン、またはそれらの誘導体など）、あるいは自己組織化された場合に高い移動度を示す機能性材料（液晶など）が必要とされる場合に有利であり得る。なおさらなる実施形態では、機能性材料は孔の内部で架橋されてもよい。
【００２２】
さらなる実施形態では、機能性材料は、形成された、自己組織化されパターン化されたバインダ層の上に被覆されてもよい。形成されたバインダ層を被覆する前に、機能性材料を任意の適したポリマー中に分散させて、適した機能性材料の被膜を自己組織化されパターン化されたバインダ層上に得てもよい。従って、機能性材料は、別の機能性材料を用いて自己組織化されパターン化されたバインダ層の孔を満たすように、あるいは、機能性材料が自己組織化されパターン化されたバインダ層の孔の全容積を埋めるように、バインダ層の孔を被覆してもよい。
【００２３】
なおさらなる実施形態では、自己組織化されたバインダ層は、この自己組織化されたバインダ層の形成の前に機能性材料をバインダ材料に含めることにより調製することができる。このような実施形態では、機能性材料は、自己組織化されパターン化されたバインダ層の形成の前に単一の配合物としてバインダに導入される。バインダ材料の自己組織化プロセスを経て、機能性材料は形成されたバインダ層に均一に分散するか、または機能性材料はバインダ層の個別の位置に位置し得る（自己組織化されパターン化されたバインダ層の孔の内側を覆うなど）。例えば、バインダ層内の機能性材料は、機能性材料が孔の内部の材料、例えば、自己組織化されパターン化されたバインダ層の孔を満たすために用いられる第２の機能性材料または充填剤材料などと接触するように、バインダ層の外側の縁に位置してもよい。
【００２４】
バインダの自己組織化を用いてテンプレートまたはスキャフォルドを作り出して、異なる機能性材料のその他の組織化された形態を誘導する。実施形態では、機能性材料（例えば電荷発生材料、電荷輸送材料、カーボンナノチューブ、その他など）を含有するさらなる溶液を、最初に形成された、自己組織化されパターン化されたバインダ層のテンプレートによって方向付けられた、自己組織化された機能性材料を用いて別の層を作り出すテンプレートに通してもよい。
【００２５】
機能性材料は、本明細書に記載される電荷発生層での使用に適した任意の電荷発生材料であってもよく、本明細書に記載される電荷輸送層での使用に適した任意の電荷輸送材料であってもよい。
【００２６】
記載される機能性材料に適した電荷発生材料には、キナクリドン、ジブロモアンタントロン顔料、ペリレンジアミン、ペリノンジアミン、多核芳香族キノン、アゾ顔料、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、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、無金属フタロシアニン、およびそれらの混合物が含まれ得る。
【００２７】
記載される機能性材料に適した電荷輸送材料は、第三級芳香族アミン、例えばＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−ヒドロキシフェニル）−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，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、４，４’−（３，４−ジメチルフェニルアザンジイル）ビス（４，１−フェニレン）ジメタノール、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ｎ−ブチルフェニル）−１，１’−テルフェニル−４，４−ジアミン、およびそれらの混合物であり得る。
【００２８】
自己組織化された多孔質バインダマトリックスを導くことのできるプロセスの例は、ポリマー、溶媒、および非溶媒を利用することを含む。当業者は、そのような方法を「呼気像（breath figure）」法と呼び得る。「呼気像」法に従ってバインダ層を形成するために適したポリマーには、星のような（形状の）ミセルを形成する任意のポリマー、例えば直鎖ポリマー類（モノカルボキシ末端ポリスチレン、ジカルボキシ末端ポリスチレン、ポリアミド、およびそれらの混合物など）、ならびに分枝鎖ポリマー類、任意のブロック共重合体、例えばポリスチレン、ポリ（パラフェニレン）またはポリイミドである少なくとも１種類の材料（ブロック）（ポリスチレン、ポリパラフェニレン、ポリ２−ビニルピリジン、ポリ（ｎ−アルキルメタクリレート）、ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリイソプレン、ポリ（フェロセニルジメチルシラン）、ポリ（シクロハイルエチレン（ｃｙｃｌｏｈａｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ポリラクチド、ポリ（フェロセニルジメチルシラン）、ポリ（ジメチシロキサン）、ポリ（エチレン−プロピレン）、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリスチレンポリブタジエン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（４−ヒドロキシスチレン）、ポリ（メチルテトラクロドデセン）、ポリ（置換−２−ノルボルネン）、ポリ（プロピレンオキシド）、ポリ（ブタジエンビニルピリジニウム）、ポリ（ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート）、ポリ（シンナモイル−エチルメタクリレート）、ペンタデシルフェノール変性ポリスチレン、ポリ（４−ビニルピリジン）およびポリ（ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート）から選択される材料など）とのブロック共重合体が含まれる。ブロック共重合体の特定の例としては、ポリスチレン−ポリパラフェニレンブロック共重合体、ポリスチレン／ポリ２−ビニルピリジン、ならびに、ポリスチレン／ポリ（ｎ−アルキルメタクリレート）、ポリスチレン／ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリスチレン／ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスチレン／ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリスチレン／ポリイソプレン、ポリスチレン／ポリ（フェロセニルジメチルシラン）、ポリ（シクロハイルエチレン）／ポリラクチド、ポリ（フェロセニルジメチルシラン）／ポリ（ジメチシロキサン）、ポリスチレン／ポリ（エチレン−プロピレン）、ポリエスチレン／ポリエチレン、ポリブタジエン／ポリ（エチレンオキシド）、ポリスチレン／ポリブタジエン、ポリスチレン／ポリ（エチレンオキシド）、ポリスチレンポリブタジエン／ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）／ポリ（４−ヒドロキシスチレン）、ポリイソプレン／ポリ（フェロセニルジメチルシラン）、ポリスチレン／ポリイソプレン／ポリスチレン、ポリスチレン／ポリ（ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート）、ポリ（メチルテトラクロドデセン）／ポリ（置換−２−ノルボルネン）、ポリイソプレン／ポリ（エチレンオキシド）、ポリスチレン／ポリラクチド、ポリ（エチレンオキシド）／ポリ（プロピレンオキシド）／ポリ（エチレンオキシド）、ポリブタジエン／ポリ（ブタジエンビニルピリジニウム）、ポリ（ｔ���ｒｔ−ブチルアクリレート）／ポリ（シンナモイル−エチルメタクリレート）、ペンタデシルフェノール変性ポリスチレン／ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリスチレン／ポリ（２−ビニルピリジン）／ポリ（ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート）、ポリスチレン／ポリ（パラフェニレン）、ならびにそれらの組合せから選択されるブロック共重合体が挙げられる。
【００２９】
実施形態において、本明細書での使用に適した直鎖状および分枝状の非晶質ポリエステル樹脂は、例えば、ＧＰＣにより測定した数平均分子量（Ｍｎ）が約１０，０００〜約５００，０００、さらに好ましくは、約５，０００〜約２５０，０００であり、ポリスチレン標準品を用いてＧＰＣにより測定した重量平均分子量（Ｍｗ）が、例えば、約２，０００〜約６００，０００、さらに好ましくは約７，０００〜約３００，０００であり、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が、例えば、約１〜約６、さらにより具体的には、約２〜約４である。
【００３０】
本明細書において使用される、ミセルとは、相互に引き合って表面張力を低下させる分子で構成される小さな球形構造をさし、直鎖状ポリマーとは、架橋構造を持たず、どのような小さな鎖もポリマー主鎖と結合していない、長鎖を形成する任意のポリマーをさす。本方法での使用に適した一般的な溶剤（solvent）には、二硫化炭素、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、キシレン、エチルベンゼン、塩化メチレン、四塩化炭素、ジクロロエタン、ジクロロメタン、およびそれらの混合物が含まれ得る。適した非溶剤（non-solvent）の例は、水、フェノール、エーテル、メタノール、エタノール、プロパノール、およびブタンであってもよい。当業者は、このプロセスが、これらのポリマー／溶剤／非溶剤の組合せだけに限定されるものでなく、適した結果を生じるであろうポリマー／溶剤／非溶剤の任意の組合せを用いて容易に活用され得ることを理解する。
【００３１】
「呼気像」法によりバインダ層を調製するため、ポリマー／溶剤溶液を平らな支持体の上に広げ、湿った空気の流れにより急速に蒸発させてもよい。平らな支持体は、非溶剤を有する環境、例えば湿潤環境（密閉された湿潤なチャンバなど）中にあってもよく、不活性ガス（空気、キセノン、アルゴン、窒素、酸素、その他など）を、場合によってはその上にポリマー／溶剤溶液の載った平らな支持体の上に通過させる。溶剤の沸点が不活性ガスを用いなくとも蒸発するものであれば不活性ガスの使用は必要ではない。
【００３２】
溶剤の蒸発、およびその後の溶液表面の冷却により、非溶剤の蒸気凝縮、例えば水蒸気凝縮が誘導され、空気／溶液界面において液滴となり、大多数の非溶剤液滴は空気／溶液界面の下方に位置する。溶液／非溶剤界面でのポリマーの沈殿は、その他の非溶剤液滴との合一化（coalescence）を防ぐ非溶剤液滴を取り囲む固体ポリマー層を形成し得る。このような封入は、局所的に配置された液滴が、安定し、コンパクトな六角形の形状を形成し、「ハニカム（蜂の巣状）」の外観を有する膜を産生することを可能とし得る。
【００３３】
溶剤蒸発の後、表面の下にある大多数の非溶剤液滴に起因して、水の蒸発が液滴の上部でポリマー層を突き破り、このようにして孔が生成され得る。
【００３４】
代替の実施形態では、その上にポリマー／溶剤溶液の載った平らな支持体を開放環境に置き、水分飽和不活性ガスを平らな支持体上に通過させて、上記と同じ方法で孔を形成する。本実施形態では、ポリマー／溶剤溶液および不活性ガスは、上述のものと同じであってもよい。
【００３５】
孔径、隣接するホールの間隔、および孔の形状（球形、管および不規則空間など）は、制御することができる。孔径、間隔および形状は、相対湿度、気流、ポリマーの濃度、ポリマー構造（分枝状または直鎖状）、およびポリマーの分子量により制御され得る。例えば、Ｓｔｅｎｚｅｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐａｒｔ  Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ４４，２３６３（２００６）；Ｃｕｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２１，１１６９６（２００５）；Ｋｅｓｔｉｎｇ，ｉｎ  Ｓｙｔｈｅｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９９５参照、その各々は参照によりその全文が本明細書に組み込まれる。
【００３６】
実施形態では、ポリマー／溶剤溶液は５℃〜６０℃の間、例えば約２０℃〜約３０℃である。湿った空気、つまり、水分飽和空気の流速は、約５０ｍｍ／ｓ〜１ｍ／ｓ、例えば流速約５００ｍｍ／ｓ〜約５００ｃｍ／ｓであってもよい。本明細書において使用される、湿った空気または水分飽和空気とは、湿度レベルが約５０％〜約１００％の湿度、例えば約６０％〜約９５％または約６５％〜約９０％の湿度の空気をさす。
【００３７】
自己組織化されたバインダを感光体デバイスに利用することにより、様々な機能性材料を様々な配置および位置に組み込むことが可能となる。例えば、選択されたポリマーまたはポリマーブレンドを用いて形成された多孔質膜は、上記の手順により調製することができる。開いた空間は、自己組織化されパターン化されたバインダ層の形成後に電荷輸送分子で満たすことができる。電荷輸送材料は方向付けされていない状態のままである可能性があるが、孔容積に閉じ込められるか、または集められて孔の内部でさらなる規則構造を形成し、デバイス全体の移動度が増大する。
【００３８】
実施形態では、機能性材料がポリマーと不混和性である場合、ポリマー濃度が溶剤蒸発中に臨界値（溶媒中のポリマーの濃度がポリマーの溶解度定数を超える時点）に達すると相分離が起こる可能性があり、不混和性機能性材料は溶剤中の溶解度の低下に起因してその系から沈殿する。溶液の蒸気が露点に達するか、または蒸気が凝縮する温度に達する時、これらのドメインは非溶剤、つまり、水、液滴テンプレートの周囲で再編成される。付加重量によって液滴が溶液に沈む時に、最少自由エネルギー配置に相当する六角形のアレイに不混和性材料を含有するホールが形成される。完全に蒸発した後、不混和性材料を含有するホールを含む多孔質膜が残る。これらのホールは、所望であれば、さらなる材料で満たしてもよい。このような手順を用いて、１種類の機能性材料を孔壁に組み込み、孔を第２の機能性材料で満たし、その結果、より多くの表面と２種類の機能性材料間の良好な輸送をもたらすことができる。実施形態では、２種類の機能性材料は電荷輸送材料および電荷発生材料である。
【００３９】
ポリマーの長さおよびポリマーの分枝の長さは、所望の孔サイズ、孔壁の厚さ、および感光体の所望の機械的特性に適合する規則性を生じるよう調節してもよい。従って、自己組織化されパターン化されたバインダ層を、感光体デバイスのいずれかの層、例えばアンダーコート層、電荷発生層、電荷輸送層、電荷発生層および電荷輸送層、ならびにオーバーコート層に用いて、所望の機械的特性を誘導してもよい。
【００４０】
実施形態では、自己組織化されパターン化されたバインダ層を、ブロック共重合体を堆積させることにより形成して自己組織化されたパターン化されていない層を形成することができる。次に、溶剤をブロック共重合体層に適用して、自己組織化されたパターン化されていない層にポリマーの１つを溶かしてパターンを形成することができる。ブロック共重合体のポリマーの１種類を溶かす際に、自己組織化されパターン化されたバインダ層が形成される。
【００４１】
本明細書における使用に適したブロック共重合体の例には、上に示した全てのブロック共重合体が挙げられる。
【００４２】
上記のブロック共重合体のうちの１種類のポリマーを溶かすことのできる溶剤の例としては、二硫化炭素、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、キシレン、エチルベンゼン、塩化メチレン、四塩化炭素、およびジクロロエタンが挙げられる。
【００４３】
実施形態では、自己組織化されパターン化されたバインダ層の形成前のバインダ材料は、少なくとも１種類の機能性材料を、バインダ材料の約１０重量％〜約９５重量％、例えばバインダ材料の約１５重量％〜約８５重量％または約２５重量％〜約７５重量％の量で含んでもよい。自己組織化されパターン化されたバインダ層の形成の際、形成されたバインダ層は、少なくとも１種類の機能性材料を、形成されたバインダ層の約２５重量％〜約９５重量％、例えば自己組織化されパターン化されたバインダ層の約３０重量％〜約９０重量％または約４０重量％〜約８５重量％の量で含んでもよい。形成された、自己組織化されパターン化されたバインダ層中の機能性材料の量には、バインダ層のバインダ部分の内部に位置し得る任意の機能性材料、および自己組織化されパターン化されたバインダ層の孔の内部に位置する任意の機能性材料が含まれる。
【００４４】
なおさらなる実施形態では、自己組織化されパターン化されたバインダ層は、基体を溶液に浸漬し、その基体を溶液から急速に取り出すことにより形成され得る。本実施形態での使用に適した溶液には、上述のポリマー／溶剤溶液が含まれる。基体を溶液から「急速に取り出すこと」とは、約２０ｃｍ／分〜約６０ｃｍ／分、例えば約２５ｃｍ／分〜約５５ｃｍ／分または約３５ｃｍ／分〜約５０ｃｍ／分の引き抜き速度をさす。ポリマー／溶剤溶液から形成された膜は、恒温状態下で空気または別の不活性ガスにより直ちに乾燥される。乾燥温度は、任意の適した温度、例えば約１５℃〜約６００℃または約２０℃〜約４７０℃であってもよい。一旦乾燥すると、膜はパターン化された構造、例えばハニカム構造を形成する。膜の分子は可能な最小のエネルギー配置でそれら自体を組織化するので、膜はパターン化された構造を形成すると考えられる。
【００４５】
光導電性画像形成部材に選択される基体層（その基体は既知の基体であってもよく、不透明であるかまたは実質的に透明であってもよい）の説明となる例は、無機または有機ポリマー材料を含む絶縁材料の層（市販のポリマーであるマイラー（MYLAR（登録商標））、チタン含有マイラーなど）、半導体表面層を有する有機または無機材料の層（酸化インジウムスズ、またはアルミニウムをその上に配置したもの）、あるいは、アルミニウム、クロム、ニッケル、真鍮などを含む導電性材料を包含する。基体は、柔軟であるか、継ぎ目がないか、または硬質であってもよく、多数の多様な形状、例えば、プレート、円筒形ドラム、スクロール、柔軟なエンドレスベルトなどを有し得る。一実施形態では、基体は継ぎ目のない柔軟なベルトの形態である。いくつかの場合、特に基体が柔軟な有機ポリマー材料である場合、基体の裏面をアンチカール層、例えばマクロロン（MAKROLON（登録商標））として市販されているポリカーボネート材料などでコートすることが望ましいこともある。
【００４６】
基体層の厚さは、所望の特徴および経済的考慮点を含む多数の要因によって決まり、従ってこの層の実質的な厚さは、部材に有意な悪影響がないという条件で、例えば３，０００μｍを上回るか（約３，０００〜約７，０００μｍなど）、または最小の厚さ（少なくとも約５０μｍなど）であり得る。実施形態では、この層の厚さは約７５μｍ〜約３００μｍである。
【００４７】
導電層を用いる場合、それは基体の上に配置される。本明細書において多くの異なる種類の層に関連して、用語「上に」、ならびに用語「下に」は、特定の層が隣接している場合に限定されないことを理解されたい。むしろ、その用語は層の相対的配置に言及するものであり、特定の層間の明示されていない中間層の包含を含む。
【００４８】
導電層に適した材料としては、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、ステンレス鋼、クロム、タングステン、モリブデン、銅など、ならびにそれらの混合物および合金が挙げられる。
【００４９】
導電性、可撓性、および光透過率の適した組合せのためには、導電層の厚さは、一実施形態では、約２ナノメートル〜約７５ナノメートル（約２０オングストローム〜約７５０オングストローム）であり、さらに、別の形態では約５ナノメートル〜約２０ナノメートル（約５０オングストローム〜約２００オングストローム）である。しかしながら、導電層は所望であれば不透明であってもよい。
【００５０】
導電層は、既知のコーティング技術、例えば溶液コーティング、蒸着（vapor deposition）、真空蒸着（vacuum deposition）およびスパッタリングなどにより適用できる。その他の適した方法を用いてもよい。実施形態では、導電層は、本明細書に開示されるような自己組織化されパターン化されたバインダ層であり得る。
【００５１】
アンダーコート層を用いる場合、それは基体の上であって、電荷発生層の下に配置され得る。アンダーコート層は、時折、当技術分野において正孔阻止層と称される。
【００５２】
本明細書における使用に適したアンダーコート層としては、ポリマー類、例えばポリビニルブチラール、エポキシ樹脂類、ポリエステル類、ポリシロキサン類、ポリアミド類、ポリウレタン類など、窒素含有シロキサン類または窒素含有チタン化合物類、例えば、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な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（trianthranil）チタネート、イソプロピルトリ（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などが挙げられる。
【００５３】
アンダーコート層は、任意の適した従来技術、例えばスプレー、ダイコーティング、ディップコーティング、ドローバーコーティング、グラビアコーティング、スクリーン印刷、エアナイフコーティング、リバースロールコーティング、真空蒸着、化学処理などにより塗膜として適用してもよい。実施形態では、アンダーコート層は、本明細書に開示される自己組織化されパターン化されたバインダ層であってもよい。
【００５４】
光導電性画像形成部材を加工する際には、基体表面上に、電荷発生層および電荷輸送層が異なる自己組織化されパターン化されたバインダ層中に存在する場合には積層型の形状に、または電荷発生層および電荷輸送層が本明細書に開示される同じ自己組織化されたバインダ層中に存在する場合には単一層の形状に、電荷発生層を付着させ、さらに電荷輸送層を付着させてもよい。実施形態では、電荷発生層は電荷輸送層よりも前に適用され得る。
【００５５】
電荷発生層は、アンダーコート層の上に配置され得る。アンダーコート層を用いない場合、電荷発生層は基体の上に配置され得る。実施形態では、電荷発生層には電荷発生材料、例えばセレンおよびセレンの合金ならびにヒ素、テルル、ゲルマニウムなど、水素化非晶質シリコンならびに真空蒸発または蒸着（vacuum evaporation or deposition）により加工されたシリコンとゲルマニウム、炭素、酸素、窒素などとの化合物が含まれ得る。電荷発生層はまた、結晶セレンおよびその合金の無機顔料、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ならびにキナクリドンなどの有機顔料、ジブロモアンタントロン顔料、ペリレンおよびペリノンジアミンなどの多環式系顔料、多核芳香族キノン、ビス−、トリス−およびテトラキス−アゾ化合物を含むアゾ顔料などを含み得る。
【００５６】
フタロシアニンは、赤外露光システムを用いるレーザープリンタで使用するための電荷発生材料として用いられてきた。低コスト半導体レーザーダイオード露光デバイスに露光される感光体には赤外光感受性が望まれる。フタロシアニンの吸収スペクトルおよび光感受性はこの化合物の中心金属原子によって決まる。多くの金属フタロシアニンが報告されており、これには、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、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含まれる。フタロシアニンは、多くの結晶形で存在し、電荷発生に強い影響を及ぼす。
【００５７】
光発生組成物または光発生顔料、つまり、電荷発生機能性材料は、パターン化されたバインダ組成物中に様々な量で存在してもよい。
【００５８】
実施形態では、電荷輸送層が用いられ得る。電荷輸送層は、電荷輸送分子、例えば、小分子を含み得る。電荷輸送「小分子」との表現は、例えば、発生層中で光生成された遊離電荷が輸送層を横断して輸送されることを可能にするモノマーをさす。
【００５９】
任意の適した電荷輸送または電気的に活性のある小分子を、電荷輸送材料として用いてもよい。
【００６０】
典型的な電荷輸送分子としては、例えば、ピレン、カルバゾール、ヒドラゾン、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、アリールアミン、アリールメタン、ベンジジン、チアゾール、スチルベンおよびブタジエン化合物類、ピラゾリン類、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）ピラゾリンなど；ジアミン類、例えば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；ヒドラゾン類、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など；オキサジアゾール類、例えば２，５−ビス（４−Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノフェニル）−１，２，４−オキサジアゾールなど；ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールハロゲン化物、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリビニルアクリジン、ピレン−ホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾール−ホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルメタンポリマーおよびポリシラン、それらの混合物などが挙げられる。
【００６１】
実施形態では、高いスループットを有する機械でのサイクルアップを最小限にするかまたは回避するため、電荷輸送層は、実質的にトリフェニルメタンフリー（例えば、電荷輸送層の０から約２重量％未満）であってもよい。
【００６２】
顔料から電荷発生層へのホール注入を高い効率で可能にし、非常に短い輸送時間で電荷輸送層を横断してホールを輸送する、例示的な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’−ジアミンである。所望であれば、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の組合せを含んでもよい。
【００６３】
実施形態では、電荷輸送層は、電荷輸送を可能にする活性芳香族ジアミン分子を含んでもよい。
【００６４】
一般に、電荷輸送層の厚さは、約１０〜約１００マイクロメートルであるが、この範囲外の厚さも用いてもよい。電荷輸送層は、照明がない場合には、電荷輸送層に置かれる静電荷が、十分な速度で伝導されない程度まで、静電潜像をその上に形成および保持するのを妨げる、絶縁体でなければならない。一般に、（電荷輸送層の厚さ）対（電荷発生層の厚さ）の比は、約２：１〜２００：１で保持され、ある場合には４００：１にもなる。一般に、電荷輸送層は、可視光線または意図される用途の範囲内の放射線を実質的に吸収しないが、それが光導電層、つまり、電荷発生層から光生成されたホールの注入を可能にし、これらのホールがそれら自体によって輸送されてその活性層の表面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で電気的に「活性」である。
【００６５】
さらに、接着剤層を、必要であれば感光体の任意の層の間に付与して、任意の隣接する層を確実に接着してもよい。あるいは、またはそれに加えて、接着材料を接着させるそれぞれの層の一方または両方に組み込んでもよい。このような任意に適用し得る接着剤層の厚さは約０．００１マイクロメートル〜約０．２マイクロメートルであってもよい。そのような接着剤層は、例えば、接着材料を適当な溶媒に溶かし、手、噴霧、ディップコーティング、ドローバーコーティング、グラビアコーティング、スクリーン印刷（silk screening）、エアナイフコーティング、真空蒸着、化学処理、ロールコーティング、巻き線ロッドコーティングなどにより塗布し、さらに乾燥させて溶媒を除去することにより塗工することができる。適した接着剤としては、限定されるものではないが、膜形成ポリマー類、例えばポリエステル、ＤｕＰｏｎｔ  ４９，０００（デュポン社（E.I.DuPont de Nemours & Co.）より市販されている）、Ｖｉｔｅｌ  ＰＥ−１００（グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー社（Goodyear Tire and Rubber Co.）より市販されている）、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル、それらの混合物などが挙げられる。さらなる実施形態では、接着剤層は自己組織化されパターン化されたバインダ層であり得る。
【００６６】
場合によっては、オーバーコート層を利用して磨耗に対する耐性を向上させてもよい。いくつかの場合、アンチカール性の裏面コーティングを感光体の反対側に塗布して、ウェブの形状の感光体が加工される場合に平坦性および／または耐磨耗性を付与してもよい。これらのオーバーコート層およびアンチカール性の裏面コート層は当技術分野で周知であり、電気的に絶縁であるかまたはわずかに半導電性である熱可塑性の有機ポリマーまたは無機ポリマーが含まれ得る。実施形態では、オーバーコート層およびアンチカール性裏面コート層は自己組織化されパターン化されたバインダー層であってもよい。上塗りは連続的であり、厚さは約１０マイクロメートル未満であってもよい。
【００６７】
場合によっては、アンチカール性裏打ち層を用いて、支持基体層の反対側の一つまたは複数の層の合計エネルギーの平衡を保ってもよい。アンチカール性裏打ち層の例が、その開示の全文が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第４，６５４，２８４号に記載されている。約７０〜約１６０マイクロメートルの厚さが柔軟な感光体に満足のいく範囲である。
【実施例】
【００６８】
［実施例１］
高度に規則化されたナノサイズ〜ミクロンサイズのパターンにパターン化されたバインダ層、例えば等間隔に配置された孔をもつ層は、トルエン中のモノカルボキシ末端ポリスチレンを用いて作製される。パターン化されたバインダ層は、約５０％〜約９０％の相対湿度で、約２０℃〜約３０℃の温度にて、さらに約５００ｍｍ／ｓ〜約５００ｃｍ／ｓのエアフローでコーティングにより作製される。規則化された膜は、光導電性画像形成部材の電荷発生層で実証される。これらのパターン化されたバインダ層の孔は、ホール輸送材料であるＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−ヒドロキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンで満たされ、従って柱状（columnar）ドメイン、例えば高濃度ホール輸送材料のナノワイヤーまたはマイクロワイヤーが作り出される。
【００６９】
［実施例２］
高度に規則化されたナノサイズ〜ミクロンサイズのパターンをもつパターン化されたバインダ層、つまり、等間隔に配置された孔をもつ層は、トルエン中のモノカルボキシ末端ポリスチレンと４，４’−（３，４−ジメチルフェニルアザンジイル）ビス（４，１−フェニレン）ジメタノールを用いて作製される。パターン化されたバインダ層は、約５０％〜約９０％の相対湿度で、約２０℃〜約３０℃の温度にて、さらに約５００ｍｍ／ｓ〜約５００ｃｍ／ｓのエアフローでコーティングにより作製される。パターン化されたバインダ層は、光導電性画像形成部材の電荷発生層に作製される。パターン化されたバインダ層の孔は、ポリオールバインダ、例えばＤＥＳＭＯＰＨＥＮ  ８００、メラミン硬化剤、例えば、ＣＹＭＥＬ  １１３０、および酸性触媒、例えばｐ−トルエンスルホン酸、を有する溶液で満たされる。パターン化されたバインダ層は、孔の中の材料を架橋させるために、約１１０℃〜約１３０℃の温度に加熱され、従って高い強度材料の柱状ドメインが作り出される。