(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、該基板上の電荷発生層であって、フタロシアニン顔料と、ポリビニルブチラールと、メチル又はフェニルポリシロキサンと、フェノール樹脂との完全な混合物を含み、前記ポリビニルブチラールと、前記ポリシロキサンと、前記フェノール樹脂とは前記顔料のバインダであり、前記フェノール樹脂の重量は、前記ポリビニルブチラールと、前記ポリシロキサンと、前記フェノール樹脂との全重量の１〜２０重量％の範囲である電荷発生層と、を含む光導電性部材。
【請求項２】
前記フェノール樹脂の重量範囲が２〜７重量％である、請求項１に記載の光導電性部材。
【請求項３】
前記ポリビニルブチラールが５５重量部であり、前記ポリシロキサンが４５重量部であり、前記フェノール樹脂が５重量部である、請求項１又は２に記載の光導電性部材。
【請求項４】
前記フェノール樹脂がポリヒドロキシスチレンである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導電性部材。
【請求項５】
前記ポリシロキサンが、ポリ（メチル−フェニル）シロキサン、ポリ（ジメチル−ジフェニル）シロキサン及びポリジメチルシロキサンから成る群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光導電性部材。
【請求項６】
前記ポリシロキサンが、前記バインダの全重量の少なくとも１重量％の量である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光導電性部材。
【請求項７】
前記顔料がＴｙｐｅＩＶオキソチタニウムフタロシアニンである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光導電性部材。
【請求項８】
前記ポリシロキサンが、ポリ（メチル−フェニル）シロキサンである、請求項５〜７のいずれか一項に記載の光導電性部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、静電画像のための改善された光導電体要素に関する。より詳細には、本発明は、電気的特性と製造効率を向上させるポリマーのブレンドである電荷発生ポリマーバインダに関する。
【０００２】
発明の背景
有機光導電体は、典型的には、アルミニウムドラムのような導電性基板上に陽極酸化された層又はバリアー層と、電荷発生層（ＣＧＬ）と、電荷移動層（ＣＴＬ）とを備える。電荷発生層は、バインダ層中に分散された顔料から作られる。ルオ（Ｌｕｏ）らの米国特許第６，０３３，８１６号（特許‘８１６）は、ＣＧＬバインダ層としてポリマーのブレンドを用いたこのような光導電体の実例である。
【０００３】
ポリマーバインダの使用は、分散安定性を改善し、かつ、金属コアへのＣＧＬの接着を改善するのに役立つ。しかしながら、用いられるポリマーバインダのタイプに依存して、光受容体の感度は影響を受ける。ＣＧＬ分散体又は溶液のバインダとして典型的に用いられるポリマーは、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート及びポリアクリレートのような様々な樹脂でブレンドされたポリビニルブチラールである。このようなポリマーは、電子写真特性に対して不活性である。しかしながら、幾つかの場合に、ポリマーはＣＧＬの感度（感度とは、光源、典型的にはレーザビームに露光された際に、ドラム上に帯電された電気ポテンシャルの放電の程度である）を増加させる。光導電体の感度における改善の必要性は、この光導電体を用いた画像プロセス速度に結び付けられる。速度が増加し、かつ、レーザの光学パワーが一定に保たれるときには、次第に少なくなるエネルギーが帯電した光導電体に供給される。
【０００４】
１分当たりに８と１／２インチ掛ける１１インチの標準頁の３５枚を超える速度の性能を期待されるプリンタでは、非常に短時間の間隔における光導電体の帯電と放電が必要である。このような１分当たり３５頁に必要とされる時間枠は、５０〜８０ｍｓのオーダーの露光から現像への時間に関係する。したがって、接着や疲労のような他の特性を損なうことなく電子写真特性を改善するシステムを明らかにするために、生長ニーズが存在する。
【０００５】
第２のニーズは、光導電体の電気的な均一性を得ることである。印刷媒体を横切る均一な印刷密度を有することの要求は、ドラムの端部から端部及びその周囲において光導電体が低変動を有することを必要とする。電気的性能の均一性は、コーティングの均一性及び分散の均等性に結び付けられる。
【０００６】
また、長い製造工程と安定な顔料分散性のニーズとにおいて、全製造工程を持続しないように分散体が特性を変化させる場合は、各ドラムのコストは増加する。分散体が工程間において蓄えられない場合にも、コスト増加は現実に起こる。現在の分散システムは、このような目的を満たすための十分な貯蔵寿命又は電気的な均一性を有しておらず、例外的な電気的特性、分散安定性及び電気的均一性を提供することができるシステムのニーズを置き去りにしている。
【０００７】
発明の開示
フタロシアニン顔料を備えた、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ならびに、ポリシロキサン、特定的には、ポリ（メチル−フェニル）シロキサン（ＰＭＰＳｉ）、ポリ（ジメチル−ジフェニル）シロキサン又はポリジメチルポリシロキサンの完全な混合物から成るＣＧＬバインダ樹脂は、優れた電気特性と、ならびに、矛盾のない経済的なコーティング結果を提供する。
【０００８】
好適な実施態様の説明
下記において議論する実施態様の基板は、陽極酸化された標準的なアルミニウムドラムである。このようなドラムは、中間的な抵抗率の外面を備えた導電性基板を提供する。同様に、ＣＴＬは、ポリカーボネート及び２５重量％〜４０重量％のＮ，Ｎ‘−ジフェニル−Ｎ，Ｎ‘−ジ（３−トリル）−ｐ−ベンジジン（ＴＰＤ）又は３０重量％〜４０重量％のｐ−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）又は一般にアリールアミン又はヒドラゾン、及びこれらの混合物のようなバインダ樹脂を含む標準的なブレンドであってよい。
【０００９】
以下の実施例は全て、その材料が実施例において用いられる場合に、同じポリマー又は樹脂を使用する。フェノール樹脂はポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）である。下記の表は、ｇ／モルにおける数平均（Ｍｎ）及び重量平均（Ｍｗ）分子量、多分散値、ならびに、温度Ｃにおけるガラス転移温度（Ｔｇ）を示す。もちろん、異なる分子量と多分散値が、本発明により望まれる物理的特性及び他の特性全体に依存して使用される。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
実施例１
前述のドラムは、２７．５重量部のポリビニルブチラール、２７．５重量部のポリ（メチル−フェニル）シロキサン及び４５重量部のＴｙｐｅＩＶオキソチタニウムフタロシアニンの完全な混合物によってコーティングされている。次に、この層の上に外側層として電荷移動層がコーティングされる。
【００１２】
この実施態様と以下の実施態様のポリビニルブチラールは、セキスイケミカルカンパニー(Sekisui Chemical Co.)のＢＸ−５５Ｚである。特許‘８１６の構造式によって示されるように、ポリビニルブチラールは、ポリマー主鎖における３つの炭素と、この３つの炭素における外側の２つに結合する酸素と、他の全ての元素である水素とを備えた３つの炭素と２つの酸素の環状構造を有する。ポリビニルブチラールはまた、エチレンアルコール基とエチレンアセテート基を有する。
【００１３】
本発明のポリシロキサンは商業的な純度を備えた標準的なポリシロキサンであってよく、下記実施態様のポリシロキサン（ダウコーニング７１０Ｆｌｕｉｄである）は、商業的な純度を備えた標準的なポリシロキサンである。ポリシロキサンの主鎖は、珪素原子と酸素原子とによって交互に構成される。鎖中の各珪素原子は、２つの置換基を有する。ポリ（メチル−フェニル）シロキサンは、各珪素に１つのメチル基と１つのフェニル基を有する。ポリ（ジメチル−ジフェニル）シロキサンは、鎖中の各珪素に２つのメチル基と２つのフェニル基を有し、ジメチル基とジフェニル基の数はほぼ同じで、分布はランダムである。ポリジメチルポリシロキサンは、鎖中の各珪素に２つのメチル基を有する。
【００１４】
ポリビニルブチラールとポリシロキサンを同部ずつ有する上述のドラムを、バインダの全てがポリビニルブチラールであることを除いて他は全部同じであるドラムとの比較のために試験した。これは、１５％減少した暗衰微と４２％低下した放電電圧を示した。
【００１５】
実施例２
４５重量部のＴｙｐｅＩＶオキソチタニウムフタロシアニン、ならびに、ポリビニルブチラール、ポリ（メチル−フェニル）シロキサン及びポリヒドロキシスチレン（特定的には、ＴｒｉＱｕｅｓｔＬＰ）から成る５５重量部のブレンドであって、５０重量部のポリビニルブチラール、４５重量部のポリシロキサン及び５重量部のポリヒドロキシスチレン（５０／４５／５）から成るブレンドを、ＣＧＬ混合物が含有すること以外は、実施例１のような光導電性ドラムを形成した。
【００１６】
ポリヒドロキシスチレンは、スチレンのエチレン置換特性基において１つのヒドロキシル置換基で付加重合された簡単なスチレンである。ポリヒドロキシスチレンはフェノール樹脂である。フェノール樹脂は、ポリビニルブチラールを含むバインダブレンドの電気的特性を向上させることが知られているが、フェノール樹脂の他の効果、特定的には電気的疲労によって多量の使用が不可能になる。１０，０００印刷後に全黒頁が白となる程にこの効果は大きい。これは、放電残留の大きな変化によって引起される。
【００１７】
フェノール樹脂による暗衰微と放電への効果は理解されていないが、フェノール樹脂の量を減少することは、得られる光導電体の電気的性能を安定化する。本発明によって、ポリビニルブチラールとポリシロキサンでブレンドされたフェノール樹脂は、バインダ樹脂の全重量の１〜２０重量％以下、より好ましくは２〜１０重量％とすべきである。
【００１８】
実施例２のドラムを、下記結果を備え、バインダ樹脂の全てがポリビニルブチラールであること以外は同じドラムと比較した。
【００１９】
分散安定性：６０日にわたる電気放電変化は７１％の低下であった。
コーティング均一性：電気放電に対するコーティング均一性は５０％改善された。
【００２０】
電気的性能：所望の組み合わされた低放電電圧及び減少した暗衰微の放電電気特性は、３０％改善された。ポリシロキサンのパーセントを増加させ、かつ、ポリヒドロキシスチレンのパーセントを減少させることにより、これらの放電電気特性が改善される。
【００２１】
全ての効果、特に分散安定性に対する最適な処方は、実施例２の５０／４５／５であることが見出された。
【００２２】
実施例３
バインダブレンドが、重量比率において５０重量部のポリビニルブチラール、４７重量部のポリシロキサン及び３重量部のポリヒドロキシスチレンから成り、電荷移動層が、３０重量％のＴＰＤと７０重量％のポリカーボネートＡ（ＭＡＫＲＯＬＯＮ−５２０８）を含有する。また、ドラムは、ＣＧＬの全重量の３５、４５及び５５重量％の濃度に顔料を変化させて作られる。これらを、４５重量％の顔料と５５重量％のポリビニルブチラールを有する以外は同じドラムと比較し、下記の結果を得た。
【００２３】
初期の静電特性（放電ライトに対する初期感度）：初期の静電特性が、３５％の分散に対して１０％、４５％の分散に対して２０％、５５％の分散に対して２７％改善された。
【００２４】
サイクリング疲労：１０００回の電気的サイクルを超える暗衰微の変化が、３５％の分散に対して１０％、４５％の分散に対して３６％、５５％の分散に対して２５％改善された。
【００２５】
実施例４
ＣＴＬが、ポリカーボネート中における４０重量％のジエチルアミノベンズアルデヒド（ジフェニルヒドラゾン）（ＤＥＨ）であること以外は、実施例３を繰り返し、下記の結果を得た。
【００２６】
初期の静電特性（放電ライトに対する初期感度）：初期の静電放電が、３５％の分散に対して１６％、４５％の分散に対して２４％、５５％の分散に対して３０％減少した。
【００２７】
サイクリング疲労：サイクリング疲労に対して、測定可能な相違が試料間において見られなかった。
【００２８】
実施例３及び４におけるように３５〜４５重量部の間で顔料の量を変化させても、特性に殆ど変化が見られなかった。しかしながら、これは、限定された範囲内の選択特性に最終製品が設計されることを許容する。
【００２９】
実施例５
ＣＧＬ全重量の４５重量部の顔料と、ポリビニルブチラール、ポリシロキサン及びポリヒドロキシスチレンの重量部がそれぞれ５０、４５及び５（５０／４５／５）のバインダ比率を有するもの、４５重量部の顔料と、ポリビニルブチラール、ポリシロキサン及びポリヒドロキシスチレンの重量部がそれぞれ８６、７及び７（８６／７／７）のバインダ比率を有するもの、ＣＧＬ全重量の５５重量部の顔料と、ポリビニルブチラール、ポリシロキサン及びポリヒドロキシスチレンの重量部がそれぞれ５０、４５及び５（５０／４５／５）のバインダ比率を有するもの、ＣＧＬ全重量の５５重量部の顔料と、ポリビニルブチラール、ポリシロキサン及びポリヒドロキシスチレンの重量部がそれぞれ８６、７及び７（８６／７／７）、９０、３及び７（９０／３／７）、９２、１及び７（９２／１／７）の様々のバインダ比率を有するもの以外は、ドラムは実施例２と同じである。
【００３０】
これらのドラムの疲労結果に基づいて、５０／４５／５、８６／７／７、９０／３／７及び９２／１／７比率のいずれかを含有する光導電体の性能は、非常に類似している。全てのドラムは、類似したコーティング品質を示した。
【００３１】
バインダブレンド残存混合物
上述のブレンドによるバインダは、化学反応に対して研究されてきた。分子量が、３つのポリマーバインダを含有する溶液に対して測定され、この溶液からキャストされ１００℃で２０分間乾燥された薄いフィルムと比較された。分子量は、ポリスチレン・スタンダードを用いたＧｅｔ  Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＧＰＣ）によって決定された。ガラス転移温度も決定された。溶液とフィルムの分子量における大きな差異は見られなかった。全てのＧＰＣクロマトグラムは、バイモデル及びトリモデルの分布を有していた。
【００３２】
また、ガラス転移温度（Ｔｇ）の変化によって、架橋反応が付随して生起すべきである。フィルム試料のＴｇは、ポリビニルブチラールのそれと類似しており、反応が何も生起しなかったことを示している。
【００３３】
また、ブレンド溶液とフィルムとの赤外線透過スペクトルが比較された。化学反応による認知可能な相違がないことが、赤外線透過スペクトルから明らかである。架橋反応によってヒドロキシ基のような官能基に対する透過パーセントが低下するが、これは観察されなかった。
【００３４】
さらに、フィルム又はＣＧＬをテトラヒドロフランのような溶媒に溶解した試験を行なった。架橋又は膨潤した物質は観察されなかった。
【００３５】
上述の試験及び観察に基づき、バインダ混合物は新たな化学的架橋物質を生成していないようである。
【００３６】
ポリビニルブチラール及びポリシロキサンのブレンドに基づく他の処方が、上述のことから明らかであり、かつ、上述のことに基づいて将来開発されるであろう。