CN101042544B - 成像设备、成像方法和处理盒 - Google Patents
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Abstract
一种成像设备,包括:用于承载静电潜像的图像承载部件,该图像承载部件包括衬底,含有金属氧化物的中间层,及包括电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层形成的感光层;给图像承载部件充电的充电装置;通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件而在图像承载部件上写入静电潜像的写入装置;用调色剂使静电潜像显影以形成可视图像的显影装置;将可视图像转印到记录介质的转印装置;将转印的图像定影在记录介质上的定影装置;及使图像承载部件上的残余电荷光学放电的放电装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像设备、成像方法和处理盒(process cartridge)。
背景技术
最近,应用电照相技术的信息处理***发展显著。其中,光学打印机将信息转换成为数字信号以光学地记录信息,其在打印质量和可靠性方面得到极大的改进。这一数字记录技术不仅应用于打印机并且应用于典型的影印机中,引领数字影印机的发展。另外,已预见越来越需要应用该数字记录技术的典型模拟影印机,因为这样的影印机具有多种信息处理功能。进一步地,随着家用计算机的普及和性能的改进,用于输出彩色图像和文档的数字彩色打印机的发展日益加快。
通常,在用于这些***和设备中的电照相图像承载部件中,普遍使用功能分离型的分层图像承载部件,其中电荷生成层提供于衬底上,任选的中间层位于其间,并且在电荷生成层上提供电荷传输层。而且,为改进图像承载部件的机械或化学抗性,可形成表面保护层作为其表面层。当这种表面带电的图像承载部件用光照射时,光透过电荷传输层到达电荷生成层中的电荷生成材料。电荷生成材料吸收光并产生电荷载流子。所产生的电荷载流子注入电荷传输层,并沿着电场于其中转移,所述电场是通过中和图像承载部件表面电荷的充电而产生的。结果,在图像承载部件的表面形成静电潜像。因此,在多数情况下,功能分离型的分层图像承载部件采用电荷生成材料与电荷传输材料的组合,其中所述电荷生成材料吸收近红外和可见光,所述电荷传输材料不阻碍所吸收的光在电荷生成材料中的传输,即吸收可见光(黄光范围)和紫外线。
举例来说,作为应对这种数字记录***的光源,多数情况下使用小型、廉价和可靠的半导体激光器(LD)和电致发光的二极管(LED)。使用最广泛的LD的振荡波长在近红外范围,即从约780至约800nm。代表性的LED的发光波长是740nm。
最近,已经开发出振荡波长短于450nm(即375到450nm)的紫光或蓝光LD和LED,并将其引入市场作为处理数字记录格式的写入光源而用于DVD等中。例如,当使用具有常规的近红外LD约一半振荡波长的LD作为写入光源时,激光束在图像承载部件上的斑点直径在理论上可以很小,如在下面的关系式中所示:d∝(π/4)(λf/D)(在此关系式中,d表示图像承载部件上的激光束斑点直径,λ表示激光束的波长,f表示fθ透镜的焦距,及D表示透镜的直径)。这对于提高静电潜像的写入密度(即分辨率)是极其有利的。
当使用波长短于450nm的光源作为写入光源时,可以用光束斑(点)为约30μm(相当于1200dpi)或者约15μm(相当于2400dpi)的光照射图像承载部件,同时又保持其轮廓的分辨率。
对于上述打印机和影印机而言,需要改进其图像质量和耐用性,包括彩色化。关于数字装置的图像质量的改进存在两个问题。一个问题是如何以细点(fine dot)均匀地形成静电潜像。另一个问题是如何减少各种异常图像的发生。图像质量可以使用上述发射短波长光的光源来改进。可使,各种异常图像的发生仍未得到解决。
关于耐用性的改进,延长图像承载部件的寿命是十分有效的。
存在许多解决这些问题的方法。两个问题中都常见的情况是如何抑制由静电疲劳导致的这些成像设备中所使的图像承载部件的恶化。具体地,如何抑制在反复的使用中照射区域的电压的升高。
为抑制照射区域的电压的升高,在迄今为止的开发中已经作出图像承载部件的设计(组成、结构等)。然而,图像承载部件的静电疲劳严重地依赖于其组成和工艺条件。从图像承载部件开发的观点来看,要求开发者考虑每个工艺条件。在这些情况下,几乎没有就适于短波长光源的图像承载部件的组成,对静电疲劳进行研究。
公开的日本未审查专利申请(以下称作JOP)第2002-268255号描述一种图像承载部件,其包括提供于衬底上的短波长光吸收层,感光层和表面保护层。短波长光吸收层包含N型类的有机颜料并吸收波长为400到450nm的写入光源。这样,防止了莫尔条纹(moiré)的发生。由于该方法,可以确定从衬底或短波长光吸收层的反射不再发生,从而可防止莫尔条纹的产生。
然而,该方法存在使用有机颜料的缺点。本发明中使用的短波长写入光源具有高能量,其等于某些该有机材料的第二吸收带级能量。有机材料的光载流子的产生机制,用如图1所示的图来描述。
目前大多数已知的机制基于两步形成的反应(第一步从光激励到产生成对的载流子偶及第二步从成对的载流子偶的产生到自由载流子的产生),如图1中所示。电荷生成材料吸收光被激发至更高的激发态,并且当电荷生成材料被激发至特定能级时产生成对的载流子偶。该特定能级是最低的激发单线能态(S1)。光载流子难以由比基态能级(S0)和该最低激发单线能态(S1)之间的差值更小能量的光,即具有更长波长的光产生。
相反,在照射光具有比基态能级(S0)和该最低激发单线能态(S1)之间的差值更高的能量,即光具有更短的波长的情形下,能态被激发至最低激发单线能态(S1)之上的能级(S*)(激发的单线能态),并且迅速释放至最低激发单线能态(S1)而开始形成成对的载流子偶。与S*和S1之间的差值相应的能量以热的方式释放(由图1中所示的额外能量来表示)。
当该额外能量很大时,由于热释放不足以吸收额外能量,会直接在电荷生成层的激发态发生反应而不是热释放。例如,发生材料的氧化和原子位移。当在短波长光吸收层中使用有机颜料时,其中的有机颜料以比在电荷生成层中更高的密度地使用,以近乎完全地防止写入光的反射。这具有大的影响。结果,在JOP 2002-268255中描述的技术可以防止莫尔条纹的出现,却不能连续地抑制照射区域的电压的升高。
发明内容
由于这些原因,本发明人意识到需要这样的成像设备和成像方法,通过这样的成像设备和成像方法,可以抑制图像承载部件的反复使用过程中照射区域的电压的升高,以形成精细耐久的图像。
因此,本发明的目的是提供可长期形成精细图像的成像设备、成像方法和处理盒。
简而言之,通过下面的成像设备,将会更容易地明白并且可以实现本发明的这一目的以及下文中将要描述的其它目的或其组合,所述成像设备包括:图像承载部件,该图像承载部件包括衬底,含有金属氧化物的中间层,及由电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层形成的感光层;给图像承载部件充电的充电装置;通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件,而将静电潜像写在图像承载部件上的写入装置;利用调色剂使静电潜像现应以形成可视图像的显影装置;将可视图像转印到记录介质上的转印装置;将转印的图像定影在记录介质上的定影装置;及使图像承载部件上的残余电荷光学放电的放电装置。
优选的是,在上述的成像设备中,所述金属氧化物为非表面处理的金属氧化物。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述金属氧化物为金红石型的二氧化钛,及所述写入装置以波长短于410nm的光照射图像承载部件。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述金红石型的二氧化钛为非表面处理的金红石型的二氧化钛。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述电荷生成层对写入光线的透射因数(transmission factor)为10至25%。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述电荷传输层对写入光线的透射因数不小于30%。
更优选的是,在上述的成像设备中,在所述感光层上提供有保护层。
更优选的是,在上述的成像设备中,该保护层对写入光线的透射因数不小于30%。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述中间层包括电荷阻挡层和含有金属氧化物的莫尔条纹防止层。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述电荷阻挡层包含绝缘材料并具有从0.1至小于2.0μm的厚度。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述绝缘材料包括N-甲氧基甲基化尼龙。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述莫尔条纹防止层还包含粘合剂树脂,且该莫尔条纹防止层中金属氧化物与粘合剂树脂的体积比例为1至3。
更优选的是,在上述的成像设备中,所述放电装置包括以波长短于450nm的被中间层中的金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件的光源。
更优选的是,上述成像设备包括多个图像承载部件、充电装置和写入装置。
更优选的是,所述图像承载部件、充电装置和写入装置整体可分离地配置于成像设备中。
作为本发明的另一方面,提供一种成像方法,该方法包括:对图像承载部件进行充电,该图像承载部件包括衬底,含有金属氧化物的中间层,由电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层形成的感光层;通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件以将静电潜像写入图像承载部件上;用调色剂显影静电潜像以形成可视图像;将可视图像转印到记录介质上;将所转印的图像定影在记录介质上;及使图像承载部件上的残余电荷放电。
优选的是,在该成像方法中,所述放电装置以波长短于450nm的被中间层中的金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件。
更优选的是,该成像方法包括多个充电过程和写入过程。
作为本发明的再一方面,提供一种处理盒,包括用于承载静电潜像的图像承载部件,该图像承载部件包括衬底,感光层,及含有金属氧化物的中间层;用于给图像承载部件充电的充电装置;及用于通过以波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件而将静电潜像写在图像承载部件上的写入装置。
考虑到下面的通过结合附图对本发明的优选实施方案的说明,本发明的这些及其它目的、特性和优点将是显而易见的。
附图说明
通过结合附图的具体说明,可以更好地理解因而可以更全面地评价本发明的许多其它目的、特性及伴随的优点,在附图中相似的附图标记始终代表相似的部件,其中:
图1是阐述有机材料的光载流子产生机制的概念的示意图;
图2是阐述无机材料的光载流子产生机制的概念的示意图;
图3是阐述本发明的图像承载部件的层结构的实例的示意图;
图4是阐述本发明的图像承载部件的层结构的又一实例的示意图;
图5是阐述本发明的图像承载部件的层结构的再一实例的示意图;
图6是阐述由长分散时间形成的液体分散状态的示意图;
图7是阐述由短分散时间形成的液体分散状态的示意图;
图8是图6和7中所示液体分散体的平均粒径分布和颗粒尺寸分布图;
图9是本发明的用于说明电照相方法和成像设备的实例的示意图;
图10是本发明的用于说明纵列型全彩色成像设备的实例的示意图;
图11是阐述用于本发明的成像设备中的处理盒的实例的示意图;
图12是于合成例1中合成的钛氧基酞菁的XD光谱图,将在后面说明;
图13是水糊状物(湿滤饼)的干粉的XD光谱图;
图14是用于实施例11中的试验图表,将在后面说明;
图15是用于实施例16中的试验图表,将在后面说明;及
图16是用于实施例33中的试验图表,将在后面说明。
具体实施方式
现将参照若干实施方案和附图,具体地说明本发明如下。
本发明的实施方案是关于成像设备、成像方法和处理盒的,其包含或涉及图像承载部件,该图像承载部件具有由电荷传输层和包含有机电荷生成材料的电荷生成层形成的感光层。
本发明人已经研究了图像承载部件的静电疲劳,尤其是强照射(例如反复使用包括图像承载部件的成像设备期间的激光)导致的照射区域的电压升高。
关于图像承载部件在其反复使用时的疲劳,通常讨论的是图像承载部件的残余电压。为评价残余电压,在用不具有太高能量(最高约几个μW/cm2)的光照射图像承载部件几十秒之后测量残余电压,所述残余电压的定义是在其之下表面电压不降低的电压。该评价方法对于采用模拟光源如荧光灯的成像设备是有效的。根据反复使用后对图像承载部件的残余电压的分析得到结果是,残余电压是由于电压传输层的体相(bulk)产生的陷波井(trap)而产生的。为减小该残余电压的升高,结论是需要改进电荷传输层的设计。
然而,对于采用如本发明实施方案中的数字光源的成像设备,每单位时间和单位面积的照射量太大(当采用LD来写入时为至少几百倍)。因此,图像承载部件的光学消光特性在模拟光源和数字光源之间是差异巨大的。这种差异具有很大影响,尤其是采用发光波长短于450nm的光源以小光束斑进行高密度写入时。
在这种情况下,当衬底上依次堆积有中间层、电荷生成层和电荷传输层的图像承载部件反复使用时,照射区域的电压升高。对该现象分析的结果发现,图像承载部件对极短的写入操作的及时响应(正负载流子的转移)是关键。关于图像承载部件,电荷传输层中所包含的电荷传输材料的开发取得了巨大的进展,超过了成像设备的尺寸减小和速度提高。目前使用的图像承载部件足以应付高速过程,例如,在0.1秒或更短时间内写入到显影的过程。因此,在电荷生成层内产生的光载流子中,越过电荷传输层的载流子(其大多是正电性的空穴)不是载流子转移的速控因素,并且几乎不在反复使用中提高照射区域的电压。
另一方面,相对于注入电荷传输层的载流子具有相反极性的载流子(其大多是电子)从电荷生成层注入到中间层并转移至衬底。目前的成像设备中广泛使用的图像承载部件中所包含的中间层被赋予多重功能。举例来说,这些功能为(i)将电荷生成层内产生的光载流子转移至衬底,(ii)覆盖衬底缺陷(斑痕、污垢、表面粗糙等),(iii)防止莫尔条纹(即抑制因相干光写入而引起的干涉图样),(iv)防止极性与带电图像承载部件相反的电荷从衬底注入,及(v)改善感光层和衬底之间的可粘接性。
通常,很难将功能(i)和功能(iv)好好地结合起来。在电荷生成层中采用有机电荷生成材料的有机光电导体(OPC)中,有机光电导体的表面在操作时充负电。因此,要求中间层转移电荷生成层中产生的载流子中的电子。此外,还要求防止正电性的空穴从衬底注入。在中间层中,使用通常称作N型的材料,其具有整流特性且只转移电子。然而,事实上难于找到具有完美N型特性的材料。因此,在多数情况下,设计中间层时考虑到它们的平衡,使功能(i)或者功能(iv)中的之一优先于另一个。
目前使用的负正显影中处理的大多原版(original)是单色的,写入比率至多10%,及最大输出图像区域相当于图像承载部件的背景区域。因此,当功能(i)和(iv)具有平衡关系时,功能(iv),即防止正电性空穴的注入,是设计时主要考虑的。这是因为与图像承载部件的背景区域相当的区域在单色原版的情况下占据了图像的大部分,以至于当未阻止正电性空穴注入时出现了称作背景污染的图像缺陷。另外,具有梯度或实心图像(solid image)的原版很少显影,使得功能(i)(即电子传输功能)的轻微退化并不导致图像密度的明显降低。
本发明的成像设备可以制作优质图像,并且在制作全彩图像上是最有效的。因此,考虑到该特征,优选作出适合于全彩图像构造的设计。与单色图像不同,全彩图像以较大的写入比率显影。在某些情况下甚至可见到100%的写入比率。而且,梯度常用于全彩图像中,使得色彩平衡和色彩表现比背景污染更被关注。然而,成像设备是为彩色图像和单色图像而设计的,而且背景污染仍不可忽视。
本发明人考虑到这一点研究了电荷生成层中产生的电子的行为。由于图像承载部件的结构性原因,中间层具有阻止正电性的空穴从衬底注入的功能。可以推断,电子到中间层的注入性能也退化。中间层的电子传输性能原本不这么高,但认为其不良的电子注入性能导致高密度写入的照射区域的电压升高。
通常,写入光在电荷生成层未完全被吸收。10%至几十%的写入光透过电荷生成层,这导致莫尔条纹图像。本发明人考虑利用该透过光在中间层中产生光载流子,借此可以补偿自电荷生成层注入的电子数的短缺。
在本发明的实施方案中,通过提供于衬底和感光层(电荷生成层)之间并且含有金属氧化物的中间层,可以抑制高密度写入的照射区域的电压升高。金属氧化物吸收写入光并在中间层产生光载流子。
图2是由无机材料产生光载流子的机理的示意图。通常,对于无机材料采用能带模型。得到图2中所示的由价带和感应带构成的模型。通过光激励得到相当于带隙能量的电子可以在价带自由地移动并以自由载流子的形式存在。在导带区域,电子直接成为自由载流子。如图1所示,当提供大于带隙的能量时,载流子产生效率(离子解离效率)提高而不产生额外能量。这是从有机图像承载部件与从无机图像承载部件产生光载流子的机制之间的显著区别。这说明,本发明是基于与JOP2002-268255中所述包括抗写入稳定性的构思完全不同的构思而产生的技术。本发明由此而做出。
本发明基于本发明人的上述知识。本发明的实施方案包括下列内容,但并不限于这些。
(1)一种成像设备,包括用于承载静电潜像的图像承载部件,用于给图像承载部件充电的充电装置,写入装置,显影装置,用于将可视图像转印至记录介质的转印装置,定影装置,及放电装置。图像承载部件包括衬底,含有金属氧化物的中间层,及由电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层形成的感光层。写入装置通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件,将静电潜像写在图像承载部件上。显影装置用调色剂使静电潜像显影以形成可视图像。转印装置将可视图像转印到记录介质上。放电装置将图像承载部件上的残余电荷光学放电。
(2)上述的成像设备,其中所述金属氧化物是非表面处理的金属氧化物。
(3)上述的成像设备,其中所述金属氧化物是金红石型的二氧化钛,及所述写入装置以波长短于410nm的光照射图像承载部件。
(4)上述(3)的成像设备,其中所述金红石型的二氧化钛是非表面处理的金红石型二氧化钛。
(5)上述的成像设备,其中所述电荷生成层对写入光线的透射因数是10至25%。
(6)上述的成像设备,其中所述有机电荷生成材料是下面化学结构式1所示的偶氮颜料。
[化学结构式1]
在化学结构式1中,Cp1和Cp2分别表示偶联剂残基。R201和R202独立地表示氢原子、卤原子、烷基、烷氧基和氰基中之一。Cp1和Cp2由下面化学结构式2表示:
[化学结构式2]
在化学结构式2中,R203表示氢原子、烷基(如甲基和乙基)及芳基(如苯基)中之一。R204,R205,R206,R207和R208独立地表示氢原子,硝基,氰基,卤原子(如氟原子、氯原子、溴原子和碘原子),烷基(如甲基和乙基),烷氧基(如甲氧基和乙氧基),二烷基氨基和羟基中之一。Z表示形成取代或非取代芳香族碳环或者取代或非取代芳香族杂环的原子团。
(7)上述(6)的成像设备,其中Cp1和Cp2是彼此不同的取代基。
(8)上述的成像设备,其中所述有机电荷生成材料为钛氧基酞菁结晶,该结晶具有波长为1.542的CuKαX-射线衍射光谱,使得在布拉格角(2θ)为27.2±0.2°处观测到最大的衍射峰,主峰位于布拉格角(2θ)为9.4±0.2°、9.6±0.2°和24.0±0.2°处,位于布拉格角(2θ)为7.3±0.2°处的峰作为最低角度衍射峰,以及在峰9.4°±0.2°和7.3°±0.2°之间没有峰和在26.3°处没有峰。
(9)上述的成像设备,其中所述电荷传输层对写入光线的透射因数不小于30%。
(10)上述的成像设备,其中在所述感光层上提供有保护层。
(11)上述(10)的成像设备,其中所述保护层对写入光线的透射因数不小于30%。
(12)上述(10)或(11)的成像设备,其中所述保护层包含无机颜料和电阻率不小于1010Ω·cm的金属氧化物中的至少一种。
(13)上述(10)或(11)的成像设备,其中所述保护层是通过固化具有至少三个官能团的无电荷传输结构的可自由基聚合的单体和具有一个官能团的有电荷传输结构的可自由基聚合的化合物而形成的。
(14)上述(13)的成像设备,其中用于保护层的具有一个官能团的有电荷传输结构的可自由基聚合的化合物为下面化学结构式3和4所示的化合物中的至少一种:
[化学结构式3]
[化学结构式4]
在化学结构式3和4中,R1表示氢原子,卤原子,烷基,芳烷基,芳基,氰基,硝基,烷氧基,-COOR7(其中R7表示氢原子、取代或非取代烷基、取代或非取代芳烷基或者取代或非取代芳基),卤代羰基或CONR8R9(其中R8和R9独立地表示氢原子、卤原子、取代或非取代烷基、取代或非取代芳烷基或者取代或非取代芳基);Ar1和Ar2独立地表示取代或非取代亚芳基;Ar3和Ar4独立地表示取代或非取代芳基;X表示取代或非取代亚烷基,取代或非取代亚环烷基,取代或非取代亚烷基醚基,氧原子,硫原子或亚乙烯基;Z表示取代或非取代亚烷基,取代或非取代亚烷基醚二价基团或者亚烷氧基羰基二价基团;a表示0或1,及m和n表示从0到3的整数。
(15)上述(13)或(14)的成像设备,其中用于保护层的具有一个官能团的有电荷传输结构的可自由基聚合的化合物为下面化学结构式5所示的化合物中的至少一种:
[化学结构式5]
在化学结构式5中,u、r、p、q表示0或1,s和t表示从0到3的整数,Ra表示氢原子或甲基,Rb和Rc独立地表示具有1至6个碳原子的烷基,及Za表示亚甲基、亚乙基、-CH2CH2O-、-CHCH3CH2O-或-C6H5CH2CH2-。
(16)上述(13)到(15)的成像设备,其中所述保护层是通过热或光能量照射装置固化的。
(17)上述的成像设备,其中所述中间层包括电荷阻挡层和包含金属氧化物的莫尔条纹防止层。
(18)上述(17)的成像设备,其中所述电荷阻挡层包含绝缘材料并具有从0.1至小于2.0μm的厚度。
(19)上述(18)的成像设备,其中该绝缘材料包括N-甲氧基甲基化尼龙。
(20)上述(17)或(19)的成像设备,其中所述莫尔条纹防止层还包含粘合剂树脂,及莫尔条纹防止层中金属氧化物与粘合剂树脂的体积比例为1至3。
(21)上述的成像设备,其中所述放电装置包括以波长短于450nm的被中间层中的金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件的光源。
(22)上述的成像设备,该成像设备包括多个图像承载部件、充电装置和写入装置。
(23)上述的成像设备,其中所述图像承载部件、充电装置和写入装置整体可分离地配置于成像设备中。
(24)一种成像方法包括:使图像承载部件充电,该图像承载部件包括衬底,含有金属氧化物的中间层,由电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层形成的感光层;通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件将静电潜像写在图像承载部件上;用调色剂使静电潜像显影以形成可视图像;将可视图像转印到记录介质上;将所转印的图像定影于记录介质;及使图像承载部件上的残余电荷放电。
(25)上述的成像方法,其中所述放电装置包括用波长短于450nm的被中间层中的金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件的光源。
(26)一种成像方法包括:使图像承载部件充电,该图像承载部件包括衬底,含有金红石型二氧化钛的中间层,包括电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层的感光层;通过用波长短于410nm的光照射图像承载部件将静电潜像写在图像承载部件上;用调色剂使静电潜像显影以形成可视图像;将可视图像转印到记录介质上;将所转印的图像定影于记录介质上;及使图像承载部件上的残余电荷放电。
(27)上述(26)的成像方法,其中用于放电装置的光源发射波长短于410nm的光。
(28)上述的成像方法,包括多个充电过程和写入过程。
(29)一种处理盒,包括:图像承载部件,该图像承载部件包括衬底、感光层和含有金属氧化物的中间层;用于给图像承载部件充电的充电装置;及写入装置,该写入装置通过以波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件而写入静电潜像。
(30)一种处理盒,包括:图像承载部件,该图像承载部件包括衬底、感光层和含有金红石型二氧化钛的中间层;用于给图像承载部件充电的充电装置;及写入装置,该写入装置通过以波长短于410nm的光照射图像承载部件而写入静电潜像。
本发明实施方案中所述的被金属氧化物吸收可产生载流子的写入光的波长的定义是能量大于相当于金属氧化物禁带宽度(称作导带和价带之间的能隙或带隙)的能量的光的波长。当使用金红石型二氧化钛时,该能隙为3.0eV,转化成波长为约410nm。该波长是可被金红石型二氧化钛吸收的写入光的最长波长。即,波长短于410nm的光可被金红石型二氧化钛吸收并产生载流子。
可被金属氧化物吸收以便能够产生载流子的写入光的波长定义为能量大于上述能隙的光的波长。测量能隙的方法在下面描述。通常,为此有三种方法。
第一种方法测量中间层的分光反射光谱以得到在长波长方向上的吸收端。这可以用市场上的分光吸收光谱仪容易地测量到。该方法用于本发明的实施例和对比例。得到可被中间层吸收的光的波长,作为比通过该方法得到的吸收端短的波长一侧的波长。
第二种方法是在得到中间层的分光吸收光谱和发光光谱之后,将两个光谱绘于同一图中以得到其相交部分的波长。这些可通过市场上的分光光度计和荧光分光光度计测量到。得到可被中间层吸收的光的波长,作为比通过该方法得到的波长(相交部分)短的波长一侧的波长。
第三种方法是获得电子导带和价带的测量能级之间的差异作为能隙。该方法需要专有装置并且不普及。得到可被中间层吸收的光的波长,作为比通过用波长单位转换能隙(其单位是能量)而得到的波长短的波长一侧的波长。
用于本发明实施方案的波长短于450nm的写入光是指基本上不包括(可忽略)或完全不包括波长不短于450nm的光。类似地,用于本发明实施方案的波长短于450nm的放电光是指基本上不包括(可忽略)或完全不包括波长不短于450nm的光。这同样适用于波长短于410nm的放电光。
利用可被金属氧化物吸收的放电光可以抑制图像承载部件在其反复使用中残余电压的如何升高的机理在细节上还不清楚。目前可考虑的机理描述如下。
在图像承载部件的反复使用中,当采用波长长于可被金属氧化物吸收的光的波长的光进行写入时,所有生成于图像承载部件中的光载流子在电荷生成层中产生。所生成的正电性空穴注入到电荷生成层中,而所生成的电子则注入到中间层中。它们各自转移至图像承载部件或其衬底的表面以消除表面电荷或感应电荷(主充电过程中在衬底侧感生的电荷)。在本发明瞄准的高速过程中,电子在中间层中的传输速度慢于正电性空穴在电荷生成层中的传输速度。因此,电子在反复使用中积累于中间层中。另外,电子从电荷生成层至中间层的注入性能不足,所以电子积累于电荷生成层和中间层的界面上。
相反,当采用可被金属氧化物吸收的光进行写入时,光载流子产生于电荷生成层,但是写入光在电荷生成层中未被完全吸收,其一部分到达中间层。当中间层包含可吸收写入光的金属氧化物时,中间层的金属氧化物吸收写入光并通过光激励状态产生光载流子。由于光载流子在中间层中产生,所以不存在光载流子从电荷生成层的注入过程,导致良好的效率。产生于中间层的光载流子消除了成像或成像之前积累的残余电荷(电子),使得残余电压的升高可以得到抑制。
另外,用于电荷生成层的典型的有机电荷生成材料吸收可见光,并一定程度上透过波长短于450nm的写入光,使得有足够量的光到达中间层并能在其中产生光载流子。再者,有机电荷生成材料按照其结构不完全吸收波长短于450nm的光。因此,由于在写入光具有短于450nm波长的情况下电荷生产层内可生产足够量的光载流子,所以具有短于450nm波长的写入光对其自身的光学写入不具有不利影响。
为充分实现该效果,优选放电光以足够的量到达图像承载部件中的中间层。为了实现这一点,具有短于450nm波长的放电光以足够量透过提供于中间层上或上方的电荷生成层和电荷传输层。
在电荷生成层,对写入光的透过率太大可能导致载流子出现的减少。如果对写入光的透过率太小,则写入光可能达不到中间层。即,对此存在适合的范围,该范围为10至25%。在该范围,平衡设计是可能的。
对于电荷传输层,当电荷传输层吸收写入光时,发生多种副作用。例如,写入光达不到位于电荷传输层之下的电荷生成层和中间层,及其中所包含的电荷生成材料迅速恶化。因此,电荷传输层对写入光的透过率优选不小于30%,更优选不小于50%,还优选不小于85%。
适合用作为图像承载部件的电荷传输材料的某些材料吸收波长短于450nm的光。用这些材料可能无法充分地实现本发明的效果。另外,当材料不具有足够的电荷传输能力时,即使用透过具有短于450nm波长光的材料也不可能保证静图像承载部件在其反复使用过程中电特性的稳定性。
因此,用于本发明中的电荷传输材料的优选特性是,例如,(1)具有短于450nm波长的光透过处于形成电荷传输层状态的电荷传输材料。具体地,优选至少30%的放电光透过电荷传输材料;(2)电荷传输材料与有机电荷生成材料具有良好的兼容性,例如,能量匹配。从而,产生于电荷生成层的光载流子可以顺利地注入;及(3)作为材料,电荷传输材料在图像承载部件的反复使用中具有稳定性。其具体实例包括对充电装置产生的各种氧化气体的耐用性以及对长期导电性的稳定性。
通过具有满足上述条件的结构,本发明的效果更明显。本发明的实施方案是耐用的成像设备,其包括图像承载部件,该图像承载部件具有包含金属氧化物的中间层,包括电荷传输层和含有有机电荷生成材料的电荷生成层的感光层;并利用发出波长短于450nm的被金属氧化物吸收可以产生载流子的光源作为写入光源。由此,本发明可以提供成像设备、成像方法和可解决相关技术中典型问题的处理盒。
成像设备和成像方法
成像设备包括图像承载部件,图像形成装置,充电装置,写入装置,转印装置,定影装置,及放电装置,并且可选地具有其它装置,例如,清洁装置、再循环装置和控制装置。图像承载部件包括衬底,衬底上或衬底上方提供有包含金属氧化物的中间层和分层的感光层。分层的感光层包括含有有机电荷生成材料的电荷生成层和电荷传输层。写入装置包括发出波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光的光源。
本发明的成像方法包括充电过程,写入过程,显影过程,转印过程,放电过程,及定影过程,并且可选地包括其它过程,例如,清洁过程,再循环过程和控制过程。在写入过程中,使用发出波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光的光源。本发明的成像方法可适合地通过本发明的成像设备实施。充电过程可由充电装置实施。写入过程可由上述的写入装置实施。显影过程可由上述的显影装置实施。显影过程可由上述的显影装置实施。转印过程可由上述的转印装置实施。放电过程可由上述的放电装置实施。定影过程可由上述的定影装置实施。其它过程可由上述的其它设备实施。
本发明的成像设备包括图像承载部件,用于给图像承载部件充电的充电装置,用于在其上写入静电潜像的写入装置,用调色剂使静电潜像显影以使图像可视化的显影装置,用于将可视图像转印到记录介质的转印装置,用于对图像承载部件放电以除去其上残余电荷的放电装置,及用于将转印到记录介质的转印图像定影的定影装置。写入装置包括光源,该光源以波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件。
图像承载部件
只要金属氧化物包含于中间层中并且有机电荷生成材料包含于电荷生成层中,对于图像承载部件的组成、形式、结构、大小等没有特别的限制。任何已知图像承载部件可被选择使用。至于衬底,优选电导体衬底。
接下来,参照附图详述用于本发明的图像承载部件。
图3是用于本发明的图像承载部件的结构的实例的截面图。该结构为层状结构,其中在衬底31上或其上方提供有中间层39,电荷生成层35和电荷传输层37。电荷生成层35和电荷传输层37构成感光层38。中间层39包含金属氧化物。电荷生成层35包含有机电荷生成材料作为电荷生成材料。电荷传输层的主要内容物是电荷传输材料。
图4是用于本发明的图像承载部件的结构的另一实例的截面图。中间层39包括电荷阻挡层43和含有金属氧化物的莫尔条纹防止层45。包含有机电荷生成材料作为电荷生成材料的电荷生成层35和包含电荷传输材料作为其主要组分的电荷传输层37构成感光层39,并积累在中间层39上。
图5是用于本发明的图像承载部件的结构的又一实例的截面图。在衬底31上提供有包含金属氧化物的中间层39,包含有机电荷生成材料作为电荷生成材料的电荷生成层35,包含电荷传输材料作为其主要组分的电荷传输层37。电荷生成层35和电荷传输层37构成感光层38。而且,在电荷传输层37上提供有保护层41。
可以使用体积电阻不大于1010Ω·cm的材料作为衬底31的材料。例如,可采用薄膜形或圆筒形的塑料或纸张,该塑料或纸张通过沉积或溅射而覆有金属如铝、镍、铬、镍铬合金、铜、金、银和铂,或者金属氧化物如氧化锡和氧化铟。也可以使用由铝、铝合金、镍和不锈金属形成的板。而且,还可以使用通过工艺技术如挤出和提取以及表面处理如切割、精抛光和碾压(glinding)由上述板制成的管状物。另外,还可以使用镍环形带和不锈钢环形带作为衬底31。
电导性衬底可通过对衬底31涂覆在合适的粘合剂树脂中分散有导电粉末的液体而形成,其可用作本发明中使用的导电衬底。
这种导电粉末的具体实例包括碳黑,乙炔黑,金属粉如铝、镍、铁、镍铬、铜、锌和银的粉末,以及金属氧化物粉末如导电的氧化锡粉末和ITO粉末。
与导电粉末一起使用的粘合剂树脂的具体实例包括热塑性树脂、热固性树脂和光固化树脂,例如聚苯乙烯,苯乙烯-丙烯腈共聚物,苯乙烯-丁二烯共聚物,苯乙烯-马来酸酐共聚物,聚酯,聚氯乙烯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,聚乙酸乙烯酯,聚偏二氯乙烯,聚芳酯(PAR)树脂,苯氧基树脂,聚碳酸酯,纤维素乙酸酯树脂,乙基纤维素树脂,聚乙烯醇缩丁醛,聚乙烯醇缩甲醛,聚乙烯甲苯,聚-N-乙烯咔唑,丙烯酸树脂,硅树脂,环氧树脂,三聚氰胺树脂,聚氨酯树脂,酚树脂,及醇酸树脂。这种导电层可通过将上述导电粉末和粘合剂树脂分散于合适的溶剂(如四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(MDC)、甲基乙基酮(MEK)和甲苯)中并将所得物涂布在衬底上而形成。
此外,还可以使用通过提供热收缩管于合适的圆筒形衬底上作为导电层而形成的导电衬底,作为本发明的衬底31。热收缩管可由下列材料形成,例如聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、氯化橡胶、和其中含有上述的导电粉末。
这些当中,最优选使用铝圆筒形衬底,其易于进行阳极氧化成膜处理。铝是指固体铝或铝合金。具体地,JIS1000~1999、3000~3999和6000~6999的铝或铝合金是最合适的。阳极氧化膜是通过在电解质溶液中阳极氧化各种金属和合金化金属而形成的。这些当中,最适合于图像承载部件的是通过在电解质溶液中阳极氧化铝或铝合金而形成的耐酸铝(alumite)薄膜。尤其是,该薄膜在防止采用逆显影(负和正显影)时出现点缺陷(黑点和背景污染)方面很出色。
阳极氧化处理在采用例如铬酸、硫酸、草酸、磷酸、硼酸和氨基磺酸的酸浴中进行。这些当中,硫酸浴是最优选的。例如,阳极氧化处理在硫酸浓度为10~20%、浴温为5~25℃、电密度为1~4A/dm2、电解电压为5~30V的条件下进行约5至约60分钟,但不仅限于此。由此形成的阳极氧化膜是多孔的并有高绝缘性,导致膜表面极其不稳定。因此,阳极氧化膜的物理性质往往随时间而改变。为避免这种改变,优选对阳极氧化膜进行密封处理。有多种密封方法,例如,将阳极氧化膜浸入含氟化镍和乙酸镍的水溶液中的方法,将阳极氧化膜浸入沸水中的方法,及使用加压蒸气的方法。这些当中,将阳极氧化膜浸入含乙酸镍的水溶液中的方法是最优选的。阳极氧化膜的洗涤处理紧接着密封处理。该处理是要除去同时密封处理中附着的多余物质如金属盐。当这些多余物质保留在衬底(即阳极氧化膜)的表面上时,这些物质可能对形成在衬底上的层的质量有不利影响并导致背景污染,因为这些物质一般具有低电阻。洗涤处理可以仅用纯净水进行一次,但正常情况下是经过多个阶段进行的。优选使用尽可能干净(去除离子)的水进行最后的洗涤处理。另外,也优选在多个洗涤阶段中包括采用研磨件进行的研磨洗涤。由此得到的阳极氧化膜优选具有约5~15μm的厚度。太薄的阳极氧化膜往往不具有足够的屏障作用,而太厚的阳极氧化膜作为电极往往具有太大的时间常数,以至于残余电压可能升高,而且图像承载部件的响应恶化。
接下来,描述中间层39。用于本发明的中间层包含金属氧化物。通常,中间层主要由树脂形成。考虑到感光层是利用溶剂形成于中间层(即树脂)上的情形,优选树脂几乎不溶于常用的有机溶剂。这种树脂的具体实例包括水溶性树脂如聚乙烯乙醇、酪朊和聚丙烯酸钠,醇溶性树脂如共聚的尼龙和甲氧基甲基化尼龙,以及形成三维网状结构的固化树脂如聚氨酯、三聚氰胺树脂、酚树脂、醇酸-三聚氰胺树脂和环氧树脂。
另外,中间层39还包含降低残余电压并另外防止莫尔条纹发生的金属氧化物。该金属氧化物的吸收波长范围随其中所含的杂质而变化。因此,如前所述,吸收波长范围是通过实际测量所用材料或包含该材料的中间层的能隙而得到的。金属氧化物的具体实例包括二氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锡和氧化铟。这些当中,优选使用二氧化钛和氧化锡。在二氧化钛中,优选金红石型的二氧化钛。也可以使用锐钛矿型的二氧化钛。考虑到生成光载流子和可被锐钛矿型二氧化钛吸收的光的波长短于可被金红石型二氧化钛吸收的光的波长,优选锐钛矿型二氧化钛的写入光具有短的波长。考虑到电荷生成层的分光透射因数,与金红石型的二氧化钛相比,在锐钛矿型的二氧化钛的情况下,电荷生成材料的选择可能相对受到限制。因此,更优选金红石型的二氧化钛。
另外,优选使用非表面处理金属氧化物作为所述金属氧化物。这是因为非表面处理的金属氧化物的表面积随着表面处理而减少,这对金属氧化物产生的载流子的传输有不利影响,导致本发明的效果退化。当使用表面处理的金属氧化物改进例如分散稳定性时,将表面处理的程度限于最小水平。
中间层39可通过利用后面将要说明的适宜溶剂和适宜涂布方法形成。中间层的厚度优选为0.1~5μm。
中间层39除了在写入时产生光载流子之外还具有至少两个另外的功能。一个功能是防止当图像承载部件充电时在电极感生的具有相反极性的电荷注入到感光层38中。另一个功能是防止当采用相干光如激光束进行写入时可能发生的莫尔条纹图像。在用于本发明的图像承载部件中使用功能分离型中间层是有效的,其中这两个功能独立地由两个或更多层完成。功能分离型中间层的电荷阻挡层43和莫尔条纹防止层45说明如下。
电荷阻挡层43具有阻挡当图像承载部件充电时在电极(衬底31)上感生的极性相反的电荷注入到感光层38的功能。在负电充电的情况下,感生的正电性空穴被此功能阻挡。当正电充电时,感生的电子也因此被阻挡。作为电荷阻挡层的具体实例,有以氧化铝层为代表的阴极氧化膜,以SiO为代表的无机材料形成的绝缘层,由金属氧化物的玻璃状网络形成的层,由聚磷腈形成的层,由氨基硅烷反应性产物形成的层,由绝缘粘合剂树脂形成的层,及由固化树脂形成的层。这些当中,可优选使用绝缘粘合剂树脂或固化树脂形成的层,其可经湿涂法形成。当用湿涂法将莫尔条纹防止层45和感光层38形成于电荷阻挡层43之上或上方时,优选电荷阻挡层由不溶于湿涂法中所用涂布液体的材料或组合物形成。
粘合剂树脂的具体实例包括热塑性树脂,如聚酰胺,聚酯,及氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物;以及热固性树脂,如通过热聚合具有多个活性氢(包含在-OH基团、-NH2基团、-NH基团等内的氢)的化合物,具有多个异氰酸酯基团的化合物,及任选具有多个环氧树脂的化合物而形成的热固性树脂。具有多个活性氢的化合物的具体实例包括聚乙烯缩丁醛、苯氧基树脂、酚树脂、聚酰胺、聚酯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇和含有带活性氢的甲基丙烯酸羟乙酯基团的丙烯酸树脂。具有多个异氰酸酯基团的化合物的具体实例包括甲代亚苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯以及它们的共聚物。具有多个环氧树脂的化合物的具体实例包括双酚A型环氧树脂。这些当中,就成膜性、环境稳定性和抗化学品性而言,聚酰胺树脂是最优选的。在聚酰胺中,N-甲氧基甲基化尼龙是最合适的。N-甲氧基甲基化尼龙可以凭借例如T.L.Cairns(J.Am.Chem.Soc.71.P651,published in1949)提出的方法,通过改性含有聚酰胺6作为其组分的聚酰胺而得到。N-甲氧基甲基化尼龙是通过用甲氧基甲基取代原始聚酰胺的酰胺键中的氢而得到的。取代比例可根据改性条件确定为较宽的范围。优选该比例不小于15mol%,更优选不小于35mol%,以在一定程度上抑制吸湿性,并具有良好的亲醇性和环境稳定性。另外,当酰胺取代比例(N-N-甲氧基甲基化的程度)增大时,醇溶液亲合力增加。然而,因为在主链周围的主体侧面(bulk side)的侧链基团的影响变强,主链的松弛状态,主链之间的配合状态等也改变了。因而,当结晶性降低时吸湿性增加,这导致熔点下降以及机械强度和弹性的退化。因此,优选取代比例不大于85mol%,更优选不大于70mol%。研究的结果发现,尼龙6是优选的,尼龙66是次优选的,但是尼龙6、66和610的共聚尼龙不是优选的,这与JOPH09-265202中的描述相反。
另外,热聚合无油醇酸树脂和氨基树脂形成的热塑树脂如丁基化三聚氰胺树脂,由具有不饱和键的树脂的混合物形成的光固化树脂如具有不饱和键和/或不饱和聚酯的聚氨酯,及光聚合引发剂如噻吨酮基化合物和甲苄基甲酸酯,可用作粘合剂树脂。
通过增加具有整流性能的导电聚合物和/或根据充电极性选择的受主或施主树脂/化合物而具有抑制电荷自衬底注入的功能也是好的。
而且,电荷阻挡层的厚度为0.1到小于2.0μm,优选为0.3到小于2.0μm。当使用太厚的电荷阻挡层时,残余电压往往因为反复充电和尤其是低温和低湿度环境下的照射而显著地升高。当使用太薄的电荷阻挡层时,阻挡效果往往降低。电荷阻挡层可以通过已知的方法,如刮涂法、浸涂法、喷涂法、颗粒涂布法(bead coating)和喷枪涂布法(nozzle coating)形成于衬底上。如果需要,可以添加药剂、溶剂、添加剂、固化促进剂等。涂布之后,通过例如干燥、加热和/或光进行固化或干燥处理。
莫尔条纹防止层45是具有防止在用相干光如激光束进行写入时由于感光层38内部光学相干而导致莫尔条纹图像产生的功能的层。为了形成功能分离型的中间层,莫尔条纹防止层45包含金属氧化物以便莫尔条纹防止层45可在可施加放电光时具有产生光载流子的功能。基本地,莫尔条纹防止层45具有散射上述写入光的功能。因此,莫尔条纹防止层45包含具有大折射率的材料是有效的。
当中间层39由电荷阻挡层43和莫尔条纹防止层45构成时,通过使莫尔条纹防止层45与电荷生成层35相接触,效果显著地增加,这是图像承载部件中最有效的结构之一。
另外,具有功能分离型中间层的图像承载部件在电荷阻挡层43防止来自衬底31的电荷注入。优选的是,在防止残余电压升高方面,莫尔条纹防止层45具有至少传输与图像承载部件表面电荷极性相同的电荷的功能。例如,对于负充电的图像承载部件,优选给莫尔条纹防止层45赋予导电性。为此,优选使用具有电子传导性的金属氧化物或导电的金属氧化物。通过在莫尔条纹防止层45使用电子传导性材料如受主,本发明的效果可显著提高。
对于莫尔条纹防止层45,可以使用与用于电荷阻挡层43中相同的粘合剂树脂。考虑到感光层38(电荷生成层35和电荷传输层37)提供在莫尔条纹防止层45上,优选使用不溶于感光层38中使用的涂布液的粘合剂树脂。
作为粘合剂树脂,适于使用热固性树脂。尤其是,醇酸树脂和三聚氰胺树脂的混合物是最适于使用的。醇酸树脂与三聚氰胺树脂的重量混合比是决定莫尔条纹防止层45的结构和特性的重要因素,其优选为5/5到8/2。太大的三聚氰胺树脂比例不是优选的,因为体积收缩趋于变大,这将导致层涂布缺陷的产生和残余电压的升高。过大的醇酸树脂比例不是优选的,因为体积电阻过小,这将导致背景污染恶化,尽管图像承载部件残余电压减小。
在莫尔条纹防止层45中,金属氧化物与粘合剂树脂的体积比极其重要。优选金属氧化物与粘合剂树脂的体积比为1/1到3/1。当该比例过低时,不仅莫尔条纹防止作用趋于退化,而且在反复使用中残余电压的升高也趋于增加。相反,如果该比例太高,则粘合剂树脂的粘合能力趋于劣化,而且层的表面性质趋于恶化,这将对提供于莫尔条纹防止层45上或上方的感光层38的性能产生不利影响。当感光层为层状并且其中形成有薄层如电荷生成层45时,这一影响可以很显著。如果该体积比过大,则粘合剂树脂不可能完全覆盖金属氧化物的表面。由此,金属氧化物和电荷生成材料彼此直接接触,这将导致热载流子产生概率的增加,结果对抗背景污染性能带来不利影响。
而且,通过在莫尔条纹防止层45使用两种具有不同粒径的金属氧化物,可能改进对衬底31的覆盖能力并抑制莫尔条纹的产生。此外,可由此消除导致反常图像产生的针孔。优选这两种金属氧化物的平均粒径比(D2/D1),即具有大粒径D1的金属氧化物T1和具有小粒径D2的金属氧化物T2,满足下列关系:0.2<D2/D1≤0.5。当粒径比太小时,金属氧化物表面的活性增加,这会导致含金属氧化物的图像承载部件的静电稳定性的显著退化。另外,当粒径比太大时,覆盖衬底31的能力减弱,使得莫尔条纹和/或反常图像的产生得不到抑制。平均粒径从在含水媒介中实施强分散时得到的粒径分布得到。
另外,金属氧化物T2的平均粒径D2具有显著的重要性,并且优选D2满足如下关系:0.05μm<D2<0.20μm。当D2太小时,覆盖能力减弱,将导致莫尔条纹图像。相反,当D2太大时,莫尔条纹防止层45中金属氧化物的充填率降低从而导致对背景污染的抑制效果不足。
此外,两种金属氧化物的混合比(重量)是另一个重要的因素,并且优选其满足如下关系:0.2≤T2/(T1+T2)≤0.8。当比率T2/(T1+T2)太小时,金属氧化物的填充率不很大,以至于抑制背景污染的效果不充分。当比率T2/(T1+T2)太大时,覆盖能力减弱,这将导致莫尔条纹图像。
另外,莫尔条纹防止层45的厚度为1~10μm,优选为2~5μm。当层厚度太低时,效果不充分。当层厚度太高时,残余电压升高,这是不优选的。
将金属氧化物用溶剂和粘合剂树脂通过已知的使用例如球磨、沙磨和超微磨机的方法进行分散。将液体分散体通过已知方法例如刮涂法、浸涂法、喷涂法、颗粒涂布法和喷枪涂布法涂布在衬底上,其中根据固化(交联)需要,使用任选的试剂、溶剂、添加剂、固化促进剂等。涂布之后,通过干燥、加热、光等处理方法,使层接干燥或固化。
接下来,描述感光层38。感光层38由包含有机电荷生成材料作为电荷生成材料的电荷生成层35和包含电荷传输材料作为其主要组分的电荷传输层37所形成。
电荷生成层35是这样形成的:用球磨、超微磨机、沙磨和/或超声波将有机电荷生成材料和任选的粘合剂树脂分散在合适的溶剂中,并将该液体分散体涂布在中间层39上,接着进行干燥。
用于电荷生成层35的任选粘合剂树脂的具体实例包括聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、聚酮、聚碳酸酯、硅树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯缩甲醛、聚乙烯酮、聚苯乙烯、聚砜、聚-N-乙烯基咔唑、聚丙烯酰胺、聚乙烯苯亚甲基(polyvinyl benzal)、聚酯、苯氧基树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚亚苯基环氧(polyphenylene oxidos)、聚乙烯吡啶、纤维素树脂、干酪素(caseine)、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。任选粘合剂树脂的含量按100重量份的电荷生成材料计为0~500重量份,优选为10~300重量份。
溶剂的具体实例包括:异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、环己烷、四氢呋喃、二氧杂环己烷、乙基纤维素溶剂、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、二氯乙烷、一氯代苯、环己胺、甲苯、二甲苯和轻石油。可用的涂布涂布液的方法是,例如,浸涂法、喷涂法、颗粒涂布法和喷枪涂布法、旋涂法和环涂法。电荷生成层35的层厚为约0.01至约5μm,优选为0.1~2μm。
另外,优选电荷生成层35在写入光波长下的透射因数为10~25%。当电荷生成层35对写入光不具有足够的透光性时,写入光不能充分地到达中间层39。当透射因数太大时,在形成静电潜像时的消光不足。因此,存在合适的如上所述的透射因数范围。
作为电荷生成材料,可以使用有机电荷生成材料。
其具体实例包括酞菁基颜料,例如,金属酞菁和非金属酞菁、甘菊蓝(azulenium)盐颜料、次甲基方酸(squaric acid)颜料、具有咔唑骨架的偶氮颜料、具有三苯基胺骨架的偶氮颜料、具有二苯并噻吩骨架的偶氮颜料、具有芴酮骨架的偶氮颜料、具有噁二唑骨架的偶氮颜料、具有双均二苯代乙烯(bisstilbene)骨架的偶氮颜料、具有二苯乙烯噁二唑(distyryl oxadiazole)骨架的偶氮颜料、具有二苯乙烯咔唑骨架的偶氮颜料、二萘嵌苯基颜料、蒽醌基或多环醌基颜料、醌亚胺颜料、二苯甲烷基颜料、三苯甲烷基颜料、苯醌基颜料、萘醌基颜料、花青基颜料、偶氮甲碱基颜料、靛蓝基颜料和二苯并咪唑颜料。这些电荷生成材料可以单独或组合使用。
这些当中,由下面化学结构式1所表示的偶氮颜料作为本发明的电荷生成材料被有效地使用。尤其是,具有彼此不同的Cp1和Cp2的不对称偶氮颜料被有效地使用,因为不对称偶氮颜料具有大的载流子产生效率。
[化学结构式1]
在化学结构式1中,Cp1和Cp2分别表示偶联剂残基。R201和R202独立地表示氢原子、卤原子、烷基、烷氧基和氰基中之一。Cp1和Cp2由下面化学结构式2表示:
[化学结构式2]
在化学结构式2中,R203表示氢原子、烷基(如甲基和乙基)和芳基(如苯基)中之一。R204,R205,R206,R207和R208独立地表示氢原子,硝基,氰基,卤原子(如氟原子、氯原子、溴原子和碘原子),烷基(如甲基和乙基),烷氧基(如甲氧基和乙氧基),二烷基氨基,及羟基中之一。Z表示形成取代或非取代的芳香族碳环或者取代或非取代的芳香族杂环的原子团。
钛氧基酞菁可有效地用作本发明的电荷生成材料。其中,具有如下结晶形式的钛氧基酞菁有效地产生载流子并可以用作本发明的电荷生成材料:其具有波长为1.542的CuKαX-射线衍射光谱,使得在布拉格角(2θ)为27.2±0.2°时观察到最大衍射峰,主峰的布拉格角(2θ)为9.4±0.2°、9.6±0.2°和24.0±0.2°,布拉格角(2θ)为7.3±0.2°的峰作为最低角度衍射峰,以及在峰9.4°±0.2°与峰7.3°±0.2°之间没有峰和在26.3°处没有峰。布拉格θ(°)是在结晶入射X射线和衍射X射线之间形成的角度2θ的半角。
关于包含在本发明中使用的图像承载部件中的有机电荷生成材料,通过使其颗粒尺寸变小而使其效果显现。优选平均粒径不大于0.25μm,更优选不大于0.2μm。包含在感光层38中的电荷生成材料的大小可以通过在分散电荷生成材料后除去粒径不小于0.25μm的粗粒来控制。
平均粒径意指体积平均粒径,并由超离心自动粒径测量仪(CAPA-700,由Horiba Ltd.制造)来测量。计算体积平均粒径作为与累积50%粒径相对应的粒径(中值粒径)。然而,由于该方法存在微量粗粒未被探测到的可能性,因此优选用电子显微镜直接观察电荷生成粉末或其液体分散体,以得到准确的尺寸。
作为根据液体分散体的进一步观察而对微小缺陷进行研究的结果,所认识到的现象如下。在测量平均粒径的常规方法中,当具有极大尺寸的颗粒以不小于几个百分点的量存在时,这些颗粒可被探测到。但是测量设备不能探测以小量如约不大于总量1%的量存在的大颗粒。结果,这些大颗粒不能通过简单地测量平均粒径而被探测到,这使得理解上述微小缺陷变得困难。
图6和7是两种在相同条件下只是分散时间不同时形成的液体分散体的状态的照片。图6是在短分散时间下形成的液体分散体的照片。与图7的在较长分散时间形成的液体分散体的照片相比,在图6中观察到代表余下的粗颗粒的黑颗粒。
这两种液体分散体的平均粒径和颗粒尺寸分布根据已知方法使用市售超离心自动粒径测量仪(CAPA-700,由Hroiba Ltd.制造)进行测量。结果示于图8中。图8中的A相应于图6中的粒径和液体分散体的颗粒尺寸,图8中的B相应于图7中的粒径和液体分散体的颗粒尺寸。两者相比时,实际上颗粒尺寸分布没有差异。A和B的平均粒径分别是0.29μm和0.28μm。考虑到测量误差,难以断定A和B有不同。
由此,仅通过已知的测量平均颗粒尺寸的方法难以探测保留在液体分布中微量的大颗粒。因此,可以理解这样的方法不足以得到适合于目前具有高精确度的负-正显影的颗粒。这些以微量存在的大颗粒仅当涂布液体用显微镜观察时才可被发现。
接下来,说明在分散有机电荷生成材料之后除去粗颗粒的方法。
在该方法中,在制得其中使颗粒尽可能精细的液体分散体之后,将该液体分散体用合适的过滤器过滤。
液体分散体可通过已知的方法制备。将有机电荷生成材料和任选的粘合剂树脂用球磨机、超微磨机、沙磨、珠磨机或超声波分散在合适的溶剂中。粘合剂树脂可根据图像承载部件的静电特性来选择,而溶剂则可根据颜料的可润湿性及其分散性来选择。
在此方法中,可能除去以微量存在的不能用颗粒尺寸测量来观察或探测的大颗粒。另外,该方法在得到尖锐颗粒尺寸分布上也是极有效的。特殊地,如上述制备的液体分散体经过用有效网眼尺寸不大于5μm并优选地不大于3μm的过滤器过滤。仅含有小的颗粒尺寸,即不大于0.25μm并优选地不大于0.2μm的有机电荷生成材料的液体分散体,可由此方法制备。当采用此钛氧基酞菁的图像承载部件被安装入成像设备时,本发明的效果将更明显。
太大的过滤过的液体分散体的颗粒尺寸或其过宽的粒径分布,可能增加过滤的损失并在过滤过程中造成阻塞,这将导致无法进一步过滤。因此,对于过滤前的液体分散体,优选进行分散,通过分散,平均粒径不大于0.3μm,且具有0.2μm的标准偏差。当平均粒径太大时,过滤损失趋于增加,而当标准偏差太大时,过滤将耗费长的时间。
用于本发明的电荷生成材料具有极强的氢键力,这是具有高灵敏度的电荷生成材料的特性。因此,分散的颜料颗粒之间的相互作用是极强的。结果,通过分散设备分散的电荷生成材料颗粒高度易于通过稀释而重新凝聚,以至于(如上所述)这种凝聚的物质可被网眼不大于颗粒尺寸的过滤器而除去。由于液体分散体处于触变状态,所以粒径小于过滤器有效网眼直径的颗粒同样被除去。另外,可以通过过滤将结构粘性液体变成近于牛顿力学的状态。当电荷生成材料的粗颗粒按如上那样除去时,本发明的效果可以得到极大的改进。
用于过滤液体分散体的过滤器的选择取决于要除去的粗颗粒的尺寸。根据本发明人的研究发现,对于尺寸为约3μm的粗颗粒而言,当这种粗颗粒存在于图像承载部件,而且该图像承载部件用于以约600dpi的分辨率进行成像的成像设备中时,其对图像具有不利的影响。因此,所采用的过滤器优选具有不大于5μm,更优选不大于3μm的有效网眼尺寸。对于有效网眼尺寸而言,更有效的是用小的有效网眼尺寸除去大的颗粒。但是当有效网眼尺寸太小时,所需的颜料颗粒也会被过滤掉。因此,存在合适的有效网眼尺寸。另外,当有效网眼尺寸太小时,存在完成过滤需要较长时间,过滤器被阻塞,以及用泵等传送液体时负荷过重的问题。过滤器理想地由不溶于要过滤的液体分散体中所用的溶剂的材料制成。
电荷传输层37主要由电荷传输材料形成,并且可以通过溶解或分散电荷传输材料和粘合剂树脂于合适的溶剂中并将所得液体涂布于电荷生成层35上继而干燥而形成。如果需要,可以添加增塑剂、均化剂和抗氧化剂。
有两种类型的电荷传输材料,其为正电性空穴传输材料和电子传输材料。
该正电性空穴传输材料的具体实例包括聚-N-乙烯咔唑及其衍生物、聚谷氨酸-γ-咔唑基乙酯及其衍生物、芘-甲醛缩合物及其衍生物、聚乙烯芘、聚乙烯菲、聚硅烷、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、一芳基胺衍生物、二芳基胺衍生物、三芳基胺衍生物、均二苯代乙烯衍生物、α-苯基均二苯代乙烯衍生物、对二氨基联苯衍生物、二芳基甲烷衍生物、三芳基甲烷衍生物、9-苯乙烯蒽衍生物、吡唑啉衍生物、二乙烯基苯衍生物、腙衍生物、茚衍生物、丁二烯衍生物、芘衍生物、二均二苯代乙烯衍生物、烯胺衍生物及其它已知的材料。这些电荷传输材料可以单独或组合使用。这种电子传输材料的具体实例包括电子接受材料,如氯醌、四溴代对苯醌、四氰基乙烯、四氰醌二甲烷、2,4,7-三硝基-9-芴酮、2,4,5,7-四硝基-9-芴酮、2,4,5,7-四硝基氧杂蒽酮(tetranitroxanthone)、2,4,8-三硝基噻吨酮、2,6,8三硝基-4H-茚并[1,2-b]噻吩-4-酮、1,3,7-三硝基二苯并噻吩-5,5-二氧化物和苯醌衍生物。
粘合剂树脂的具体实例包括热固化树脂和热塑性树脂,例如,聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚酯、聚氯乙烯、乙烯氯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯亚乙烯基、聚芳酯(polyarate)、苯氧基树脂、聚碳酸酯、纤维素乙酸酯树脂、乙基纤维素树脂、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯甲缩醛、聚乙烯甲苯、聚-N-乙烯咔唑、丙烯酸树脂、硅树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、酚树脂和醇酸树脂。
按100重量份的粘合剂树脂计,电荷传输材料的含量为20~300重量份,优选为40~150重量份。电荷传输层37的层厚优选为约5到约100μm。
溶剂的具体实例包括四氢呋喃、二氧杂环己烷、甲苯、二氯甲烷、一氯代苯、二氯乙烷、环己酮、甲基乙基酮和丙酮。这些当中,为减小环境负担,优选使用非卤代溶剂。其优选的具体实例包括环醚如四氢呋喃、二氧戊环和二氧杂环己烷,芳烃如甲苯和二甲苯,及其衍生物。
在本发明的实施方案中,电荷生成层35和电荷传输层37形成在中间层39上。因此,优选选用合适的电荷传输材料以使写入光以足够量到达中间层39适宜地实施写入功能(即在中间层39中产生光载流子)。另外,在电荷传输材料反复吸收放电光时,电荷传输层37往往恶化,这将相反地导致残余电压升高。在上述结构中,电荷传输层37对放电光的透射因数不小于30%,优选不小于50%,更优选不小于85%。
为得到这样的透射因数,优选选用对写入光合适的电荷传输材料。在上述的电荷传输材料中,优选具有三芳基胺骨架的材料用于本发明的图像承载部件,因为这样的电荷传输材料易于传输波长短于450nm的写入光并具有很大的可转移性。
在本发明中,如果需要,电荷传输层37中可包含增塑剂和均化剂。
增塑剂的具体实例包括用于常规树脂的邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯。增塑剂的添加量按粘合剂树脂计优选为0~30重量%。
均化剂的具体实例包括硅油如二甲基硅油和甲基苯基硅油,及侧链具有全氟烷基的聚合物或低聚物。均化剂的添加量按粘合剂树脂计优选为0~1重量%。
在本发明的图像承载部件中,保护层41可任选地提供于感光层38之上或其上方用于保护。最近,计算机已经应用于日常生活,因此,要求打印机高速打印和尺寸缩小。提供于感光层之上或其上方的保护层41可以提高图像承载部件的耐用性。因此,用于本发明的具有高灵敏度的图像承载部件可充分地无缺陷地利用。
存在两种类型的用于本发明的保护层41。一种是填料加到粘合剂树脂中的层。另一种是使用交联型粘合剂的层。
首先描述添加有填料的结构。
用于保护层41的材料的具体实例包括ABS树脂、ACS树脂、石蜡-乙烯单体共聚物、氯化聚醚、烯丙基树脂、酚树脂、聚缩醛树脂、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚烯丙基砜、聚丁烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚芳酯(polyarylate)、聚醚砜、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、聚甲基戊烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、聚苯乙烯、AS树脂、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、环氧树脂等。这些树脂当中,优选使用聚碳酸酯和聚芳酯树脂。另外,为改进保护层41的抗磨性,可以为此使用含氟树脂如聚四氟乙烯和硅树脂。而且,还可以使用这些树脂与添加于其中的无机填料(如二氧化钛、氧化锌、钾钛酸盐和氧化硅)或者有机填料的混合物。
另外,有机和无机填料可以用于保护层41中。合适的有机填料包括含氟树脂(如聚四氟乙烯)的粉末,硅树脂粉末,无定形碳粉等。无机填料的具体实例包括金属(如铜、锡、铝和铟)粉末,金属氧化物(如氧化铝、氧化硅、氧化锡、氧化锌、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化铟、氧化锑、氧化铋、氧化钙、掺有锑的氧化锡和掺有锡的氧化铟),及钛酸钾。就填料的硬度而言,特别优选无机填料和金属氧化物。具体地,可有效地使用氧化硅、二氧化钛和氧化铝。
优选保护层41中填料的含量依据所用填料的种类和利用所得图像承载部件进行电照相处理的条件而定,但是按其固体部分的总重量计,保护层41的最外表面一侧的填料含量优选不小于5%重量,更优选为10~50%重量,最优选为10~30%重量。
保护层41中所包含的填料优选具有0.1~2μm,更优选具有0.3~1μm的体积平均粒径。如果平均粒径太小,则所得图像承载部件的抗磨性不令人满意。反之,如果平均粒径太大,则所得保护层的表面性能恶化或者不形成保护层41。
除非另外规定,本发明中所述的填料的平均粒径是指体积平均粒径,并用超离心自动粒径测量仪(CAPA-700,由Horiba Ltd.制造)测量。计算出体积平均粒径,作为对应于累积50%粒径的粒径(中值粒径)。另外,优选用于保护层41的填料的粒径分布曲线的标准偏差不大于1μm。当标准偏差太大(即填料具有太宽的粒径分布)时,本发明的效果可能无法明显地实现。
另外,用于本发明的填料的pH对产生的图像的分辨率和填料的分散性具有巨大影响。一个可考虑的原因如下。用于制备填料(特别是金属氧化物)的盐酸可能保留在其中。当保留的盐酸含量太大时,得到的图像承载部件往往产生模糊的图像。另外,盐酸可根据其保留的量对填料的分散性具有不利的影响。
另一个原因是,填料(特别是金属氧化物)的可充电性受填料pH的极大影响。一般地,分散于液体中的颗粒被正性地或负性地充电,而具有相反极性的离子因为电中和而聚集。结果,形成双电层,由此颗粒稳定地分散于液体中。随着距颗粒的距离的增加,在电中性区域的电势(即ζ电势)减少至0。随着ζ电势绝对值的增加,颗粒间的排斥变强,意味着分散的稳定性高。当ζ电势绝对值接近0时,颗粒易于聚集并且不稳定。体系的ζ电势极大地依赖于其pH。在特定pH下,ζ电势变为0,意味着***具有等电点。因此,为稳定分散体系,优选通过使***保持远离等电点来增加ζ电势的绝对值。
优选保护层包含在等电点的pH为5或更高的填料,以防止模糊图像的产生。换句话说,在本发明的图像承载部件中优选使用具有高碱性的填料以增加防止效果。在酸性体系中,于等电点具有高碱性的填料具有高ζ电势(即填料被稳定地分散)。
在本发明中,填料的pH是指填料在等电点的pH值,其是由填料的ζ电势决定的。ζ电势可通过Otsuka Electronics Co,Ltd.制造的激光束电势计来测量。
另外,为防止模糊图像的产生,优选使用具有高电阻(即电阻率不小于1×1010Ω·cm)的填料。而且,具有不小于5的pH的填料和具有不小于5的介电常数的填料可被特别优选地使用。具有不小于5的介电常数和/或不小于5的pH的填料可单独或组合地使用。另外,也可以组合使用pH不小于5的填料与pH小于5的填料,或者介电常数不小于5的填料与介电常数小于5的填料。在这些填料中,为了防止模糊图像的形成和改进所得图像承载部件的抗磨性,特别优选α-氧化铝,因为它的六角形密堆积结构使其具有高绝缘性、高热稳定性和抗磨性。
本发明中,填料的电阻率如下定义。粉末如填料的电阻率依其填充系数而变动。因此,优选在恒定的条件下测量电阻率。在本发明中,电阻率是通过具有与JOPH05-113688的图1中所示装置类似结构的装置测量的。该装置的电极的表面积为4.0cm2。在测量试样粉末的电阻率之前,在电极之一上施加4kg的载荷1分钟,并调节试样粉末的量使两个电极之间的距离为4mm。
在上部电极重量的压力(即1kg)而没有任何载荷的情况下,测量试样粉末的电阻率。施加于试样粉末的电压为100V。使用高电阻仪(由YokogawaHewlett-Packard Co.制造)测量不小于106Ω·cm的电阻率。使用数字万用表(由Fluke Corp.制造)测量小于106Ω·cm的电阻率。由此得到的电阻率定义为本发明实施方案中的电阻率。
填料的介电常数测量如下。同样使用与测量电阻率相似的测量盒(cell)测量介电常数。在载荷施加于试样粉末之后,用介电损失测量仪(由AndoElectric Co.Ltd.制造)测量试样粉末的电容以确定粉末的介电常数。
这些填料可以使用至少一种表面处理剂进行表面处理以改进填料在保护层中的分散性能。当填料在保护层中分散得不好时,会出现以下问题:
(1)所得图像承载部件的残余电势增加;
(2)所得保护层的透明度降低;
(3)在所得保护层中出现涂层缺陷;及
(4)保护层的抗磨性恶化。
这些问题可引起大问题,即限制对图像质量和所得图像承载部件的耐用性的改进。
合适的表面处理剂包括已知的表面处理剂。其中,优选使用可以保持填料高度绝缘性的表面处理剂。
作为表面处理剂,可优选使用钛酸盐耦合剂、铝耦合剂、锆铝酸盐耦合剂、高级脂肪酸、这些表面处理剂与硅烷耦合剂的组合、Al2O3、TiO2、ZrO2、硅树脂、硬脂酸铝等,以改进填料的分散性并防止模糊图像的形成。这些材料可以单独或组合使用。
当使用硅烷耦合剂处理的填料时,所得图像承载部件往往产生模糊图像。然而,当硅烷耦合剂与上述表面处理剂之一组合使用时,硅烷耦合剂的影响很可能得到抑制。
基于处理过的填料的重量,表面处理剂的涂布重量优选为3~30%重量,更优选为5~20%重量,尽管该重量是根据填料的平均初级粒径确定的。
当表面处理剂的含量太低时,填料的分散性未改进。反之,当含量太高时,所得图像承载部件的残余电势会显著增加。
这些填料可单独或组合使用。至于填料的表面处理剂的含量的界定,使用如上所述的表面处理剂的含量与填料的含量的重量比。
这些填料可以用适当的分散机来分散。这种情况下,优选填料分散至填料的聚集颗粒解离为初级颗粒的程度,以提高所得保护层的透射因数。
另外,在保护层41中可以包含电荷传输材料,以提高光反应性并减小所得图像承载部件的残余电势。用于电荷传输层37的上述电荷传输材料和已知的电荷传输材料同样可用于保护层41。
当保护层41中使用低分子量的电荷传输材料时,电荷传输材料的浓度可能沿保护层41的厚度方向梯度化,表面一侧更稀薄。具体地,优选降低保护层41的表面部分的电荷传输材料浓度,以提高图像承载部件的抗磨性。电荷传输材料的浓度是指电荷传输材料的重量与保护层41的总重量之比。
在保护层41中使用电荷传输聚合物以改进图像承载部件的耐用性是极有利的。
而且,已知的电荷传输聚合物可用作保护层41中所包含的粘合剂树脂。使用这种已知的电荷传输聚合物的作用是提高抗磨性和电荷传输速度。
采用常规的施用方法作为形成保护层41的方法。保护层41的层厚合适地为0.1~10μm。
下面,描述具有交联结构(下文中称之为交联型保护层41)作为其粘合剂结构的保护层41。
关于交联结构的构造,利用一个分子中具有多个交联官能团的反应单体借助于光能和/或热能,通过实施交联反应形成三维网状结构。具有该网状结构的粘合剂树脂可以具有高抗磨性。
另外,使用部分或整体具有电荷传输功能的单体作为上述反应单体是极有效的。利用这种单体,电荷传输部分以网状结构形成,这使得保护层41具有合适的功能。具有三芳基胺结构的反应单体可有效地用作具有电荷传输功能的单体。
具有这样网状结构的保护层41具有高抗磨性但其体积收缩也很大。因此,太厚的保护层可能导致内部裂缝。为解决此问题,保护层41可以具有层状结构,该层状结构由低分子分散聚合物的第一保护层和在第一保护层上的具有交联结构的第二保护层构成。
在交联型的保护层41中,可以特别有效地使用具有特定结构的保护层41。
具有特定结构的保护层41是这样的保护层,其是通过固化具有至少3个不具有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体和具有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体而形成的。
在该交联型的保护层41中,产生了三维网状结构,因为保护层41具有通过固化具有至少3个官能团的可自由基聚合的单体而形成的交联结构。因此,所得表面层具有极高的交联密度,因而具有高硬度和高弹性。而且,该表面是均匀和平滑的,并且获得高抗磨性和高抗损坏性。如上所述,优选增加表面的交联密度,即每单位面积的交联数量。然而,由于大量交联键在固体反应中立即形成,所以内应力因为体积收缩而增加。该内应力随交联型保护层41的厚度的增厚而增加。因此,固化整个保护层41往往引起裂缝和剥落。该现象最初可能不出现。但是当电照相进行时,例如充电、显影、转印和清洁反复进行时,这种裂缝和剥落往往随着时间因清洁意外、热波动等而出现。
解决该问题有如下方法:(1)在交联层和交联结构中引入可聚合组分,(2)大量使用具有一或两个官能团的可自由基聚合的单体,及(3)使用具有多官能团的单体,该多官能团具有可塑性基团。通过这些方法固化的树脂层可以是柔性的。然而,在这些方法的任何一种方法中,交联密度是薄弱的,而且抗磨性未得到显著的改进。相反,用于本发明的图像承载部件具有提供于电荷传输层37上的交联型保护层41,其具有高交联密度的电荷传输结构。其中产生了三维结构的交联型保护层41具有1~10μm的层厚度。因而,用于本发明的图像承载部件不发生这种裂缝和剥落,并且获得极高抗磨性。当交联型保护层41的层厚为2~8μm时,解决上述问题的余地很宽。另外,可以选择具有交联密度的材料,以进一步提高抗磨性。
用于本发明的图像承载部件可以抑制裂缝和剥落发生的原因是,例如,内应力因为交联型保护层41可以做得薄而可被限制。另一原因是,形成表面的交联型保护层41的内应力可被释放,因为感光层38或电荷传输层37提供于交联型保护层41之下。因此,交联型保护层41不需要包含大量的可聚合材料,这导致可聚合材料和可自由基聚合组分(具有电荷传输结构的可自由基聚合的单体或可自由基聚合化合物)的反应生成的固化化合物的不相容性的减小。因此,归因于不相容性的斑痕和调色剂薄膜形成难以发生。而且,当保护层41通过施加光能而完全固化时,电荷传输层37内部的光传输因为由其电荷传输结构的吸收被限制。由此,存在固化反应在层内未完全和均匀进行的可能性。在用于本发明的交联型保护层41中,固化反应在层内均匀地进行,因为该层薄,亦即优选不大于10μm。因此,该层可以在内部如同在表面一样具有良好的抗磨性。而且,除上述带三个官能团的可自由基聚合的单体基之外,交联型保护层41可由具有一个官能团的可聚合化合物形成。当具有三个官能团的可自由基聚合的单体被固化时,具有一个官能团和电荷传输结构的可自由基聚合化合物陷于交联中。相反,当无官能团的低分子量电荷传输材料被包含于交联表面层时,低分子量电荷传输材料沉淀或混浊现象由于其低相容性而出现。而且,交联层表面的机械强度减弱。另一方面,当具有至少两个官能团的电荷传输材料被主要使用时,电荷传输材料陷于多个交联中,导致对交联密度的改进。然而,电荷传输结构极庞大,很大地扭曲了得到的固化树脂的结构。这可能是交联型电荷传输层41内应力增加的原因。
而且,本发明的图像承载部件具有良好的电性能,因此具有良好的反复使用稳定性,这导致高耐用性和稳定性。这是因为具有官能团和电荷传输结构的可自由基聚合化合物用作形成交联型保护层41的组成材料,并以悬垂方式固定在交联键之间。如上所述,无官能团的低分子量电荷传输材料发生沉淀或白色浑浊现象,这导致电性能显著退化,例如,反复使用时敏感性的退化和残余电压的升高。当主要使用具有至少两个官能团的电荷传输化合物时,电荷传输化合物以多个连接键固定于交联结构中。因此,中间体(阳离子原子团)在电荷传输过程中的结构是不稳定的,这会通过电荷俘获导致敏感性退化和残余电压升高。电性能的退化导致图像密度的减小和图像具有细线。而且,典型图像承载部件的设计,其设计成具有很少电荷俘获的高传输性,可被应用于本发明图像承载部件的内层。因此,具有电荷传输结构的交联型保护层41的电副作用可被限制于最小水平。
而且,用于本发明的交联型保护层41在形成交联型保护层41的过程中不溶于有机溶剂。因此,交联型保护层是高抗磨性的。用于本发明的交联型保护层41通过固化具有三个官能团而不具有电荷传输结构的可自由基聚合的单体和具有官能团和电荷传输结构的可自由基聚合化合物而形成。在交联型保护层41中出现三维网结构,因此其中的交联结构的密度高。然而,依据除上述可聚合单体和化合物之外的其它组分(添加剂如具有一或两个官能团的单体、可聚合粘合剂、抗氧化剂、均化剂、增塑剂以及从保护层41之下的层中混合而来的溶解组分)及固化条件,交联密度可局部变薄或者形成具有高密度精细固化的交联材料的集合体。在这种类型的交联型保护层中,固化材料间的连接力弱且可溶于有机溶剂。而且,在电照相的反复使用中,交联型电荷传输层往往局部磨损而且固化的材料易于分离为微小碎片。如本发明中那样,当交联型保护层41不溶于有机溶剂时,适当的三维网状结构以高密度形成。另外,因为链反应在广泛区域中进行且固化的材料生长并具有高分子量,所以抗磨性得到高度改进。
接下来,描述用于与本发明相关的交联型保护层的涂布液材料组成。
与本发明相关的具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体包含至少3个可自由基聚合官能团但不含有正电性的空穴结构,例如,三芳基胺、腙、吡唑啉和咔唑,也不含有电子传输结构,例如,吸电子吸的芳环,该环具有例如缩合多环醌、二苯酚醌、氰基和硝基。可自由基聚合官能团是任何具有碳和碳双键的可自由基聚合官能团。可自由基聚合官能团的具体实例包括1-取代的乙烯基官能团和1,1-取代的乙烯基官能团如下:
1-取代的乙烯基官能团的具体实例为下面化学式1所示的官能团:
[化学式1]
CH2=CH-X1-
其中X1表示亚芳基,例如,取代或非取代的亚苯基和亚萘基,取代或非取代亚烯基,-CO-,-COO-,-CON(R10)(R10表示氢原子、烷基如甲基和乙基、芳烷基如苯甲基、萘甲基和芳基如苯乙基和萘基),或者-S-。
这些官能团的具体实例包括乙烯基、苯乙烯基、2-甲基-1,3-丁二烯基、乙烯基羰基、丙烯酰氧基、丙烯酰胺基和乙烯基硫醚基。
1,1-取代的乙烯基官能团的具体实例为下面化学式2所示的官能团:
[化学式2]
CH2=C(Y)-(X2)d-
其中Y表示取代或非取代的烷基,取代或非取代芳烷基、芳基如取代或非取代的苯基和萘基,卤原子,氰基,硝基,烷氧基如甲氧基和乙氧基,-COOR11(R11表示氢原子、烷基如取代或非取代的甲基或乙基、芳烷基如取代或非取代的苯甲基和取代或非取代的苯乙基、芳基如取代或非取代的苯基和取代或非取代的萘基),或者-CONR12R13(R12和R13独立地表示氢原子、烷基如取代或非取代的甲基或取代或非取代的乙基、芳烷基如取代或非取代的苯甲基、取代或非取代的萘基甲基、取代或非取代的苯乙基或者芳基如取代或非取代的苯基和取代或非取代萘基)。X2表示和化学式1中的X1同样的取代基或亚烷基,及d表示0或1。Y和X2中至少一个为氧羰基、氰基、亚烯基或芳环。
这些官能团的具体实例包括α-氰基丙烯酰氧基、异丁烯酰氧基、α-氰基亚乙基(ethylene)、α-氰基丙烯酰氧基、α-氰基亚苯基和异丁烯酰基氨基。
进一步取代X1、X2和Y取代基的取代基的具体实例包括卤原子、硝基、氰基、烷基如甲基和乙基、烷氧基如苯氧基、芳基如苯基和萘基、芳烷基如苯甲基和苯乙基。
在这些可自由基聚合的官能团中,丙烯酰氧基和异丁烯酰氧基是特别合适的。具有至少三个丙烯酰氧基的化合物可通过酯反应或酯转化反应,利用例如具有至少三个羟基的化合物和丙烯酸(盐)、丙烯酰卤和丙烯酸酯而得到。类似地,可以得到具有至少三个异丁烯酰氧基的化合物。另外,具有至少3个可自由基聚合官能团的单体中的可自由基聚合官能团可以彼此相同或不同。
具有至少3个不具有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体具体为下面的化合物但不限于此。
上述本发明中的可自由基聚合的单体的具体实例包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),三羟甲基丙烷三异丁烯酸酯、三羟甲基丙烷亚烷基改性的三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙烯氧基改性的(以下记作EO改性)三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯氧基改性的(以下记作PO改性)三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷己内酯改性的三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷亚烷基改性的三丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯(PETTA)、丙三醇三丙烯酸酯、丙三醇环氧氯丙烷改性的(以下记作ECH改性)三丙烯酸酯、丙三醇EO改性的三丙烯酸酯、丙三醇PO改性的三丙烯酸酯、异氢酸三(丙烯基氧乙基)酯、二异戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、二异戊四醇己内酯改性的六丙烯酸酯、二异戊四醇羟基dipenta丙烯酸酯、烷化二异戊四醇四丙烯酸酯、烷化二异戊四醇三丙烯酸酯、二羟甲基丙烷四丙烯酸酯(DTMPTA)、五丁四醇乙氧基四丙烯酸酯、磷酸EO改性的三丙烯酸酯和2,2,5,5-四羟基甲基环戊酮四丙烯酸酯。这些可以单独或组合使用。
另外,本发明中具有3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体优选地具有分子量与单体中官能团量的比(分子量/官能团数目)为不大于250以在交联型保护层41中形成密集交联。而且,当该比(分子量/官能团数目)太大,由此单体形成的交联型保护层41软,而且其抗磨性往往一定程度地退化。因此,在上述的单体之中,不优选单独使用具有极长改性(EO、PO、己内酯改性)的基团。另外,具有3个无电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体的含量按具有电荷传输结构交联型保护层41的总重量计为20~80%重量,优选为30~70%重量。当单体含量太小时,交联型保护层41中的三维交联密度往往变小。因此,与使用典型热塑粘合剂树脂的情况相比较,其抗磨性未得到大幅度改进。当单体含量太大时,电荷传输化合物的含量减小,导致电性能退化。需要的电性能和抗磨性依赖于程序和本发明的交联型保护层41的层厚的变化而变化。因此,难以立即下结论,但是考虑到平衡,30~70%重量的范围是优选的。
用于本发明中交联型保护层41中的具有一个官能团和电荷传输结构的可自由基聚合化合物指代具有一个可自由基聚合官能团和正电空穴结构,例如,三芳基胺、腙、吡唑啉、和咔唑,或者一个电子传输结构,例如,稠合的多环醌、二苯酚醌,和具有氰基、硝基等电子吸收芳香族环的化合物。作为可自由基聚合官能团,在上述的可自由基聚合的单体中描述的可自由基聚合官能团可被合适地使用。尤其,丙烯酰氧基和异丁烯酰氧基是合适的。另外,三芳基胺结构作为电荷传输结构是高度有效的。这些当中,当具有由下面化学结构式3和4所表示的结构的化合物被使用时,电性能,例如,灵敏度和残余电压,被优选地保留。
[化学结构式3]
[化学结构式4]
其中,R1表示氢原子,卤原子,烷基,芳烷基,芳基,氰基,硝基,烷氧基,-COOR7(其中R7表示氢原子、取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳烷基或者取代或非取代的芳基),卤代羰基或CONR8R9(其中R8和R9独立地表示氢原子、卤原子、取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳烷基或者取代或非取代的芳基),Ar1和Ar2独立地表示取代或非取代的亚芳基,Ar3和Ar4独立地表示取代或非取代的芳基,X表示单键,取代或非取代的亚烷基,取代或非取代的亚环烷基,取代或非取代的亚烷基醚基团,氧原子,硫原子或亚乙烯基,Z表示取代或非取代的亚烷基,取代或非取代的亚烷基醚二价基团或亚烷氧基羰基二价基团,及a表示0或1,m和n表示从0~3的整数。
化学结构式3和4所示的结构的具体实例如下。
在化学结构式3和4中,R1的烷基是例如,甲基,乙基,丙基和丁基。其芳基是例如,苯基和萘基。其芳烷基是,例如,苯甲基,苯乙基和萘基甲基。其烷氧基是,例如,甲氧基,乙氧基和丙氧基。这些基团可被卤原子,硝基,氰基,烷基如甲氧基和乙氧基,芳氧基如苯氧基,芳基如苯基和萘基,及芳烷基如苯甲基和苯乙基取代。
在R1的这些取代基中,氢原子和甲基是特别优选的。
Ar3和Ar4表示取代或非取代的芳基。其具体实例包括稠合的多环烃基、非稠合的环烃基和杂环基。
优选稠合的多环烃基形成18或更少碳原子的环。其具体实例包括戊搭烯基(pentanyl)、茚基、萘基、茂并芳庚基、庚搭烯基、联苯撑基、非对称引达省基、对称引达省基、芴基、苊烯基、七曜烯基、二氢苊基、非那烯基、菲基、蒽基、荧蒽基、醋非烯基(acephenantrirenyl)、醋蒽基(aceantrirenyl)、三亚苯基(triphenyl)、芘基、基(chrysenyl)和萘并萘基。
非稠合环烃基的具体实例包括单环烃化合物的单价基,例如,苯、二苯基醚、聚乙烯二苯基醚、二苯基巯醚和二苯基砜,非稠合的多环烃化合物的单价基,例如,联苯、聚苯、二苯基链烷、二苯基链烯、二苯基炔、三苯基甲烷、二苯乙烯基苯、1,1-二苯基环烷、聚苯基链烷和聚苯基链烯,或者环聚集烃化合物的单价基团,例如,9,9-二苯基芴。
杂环基的具体实例包括例如咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩、噁二唑和噻二唑的单价基。
Ar3和Ar4所示的取代或非取代的芳基可以具有下列的取代基:
(1)卤原子、氰基和硝基;
(2)具有1~12个碳原子,优选1~8个碳原子,更优选1~4个碳原子的直链或支链烷基。这些烷基可以具有氟原子、羟基、氰基、具有1~4个碳原子的烷氧基、苯基或由卤原子取代的苯基、具有1~4个碳原子的烷基或具有1~4个碳原子的烷氧基。其具体实例包括甲基、乙基、正丁基、异丙基、叔丁基、仲丁基、正丙基、三氟甲基、2-羟基乙基、2-乙氧基乙基、2-氰基乙基、2-甲氧基乙基、苄基、4-氯苄基、4-甲基苄基和4-苯基苄基;
(3)烷氧基(-OR2),其中R2表示(2)中所定义的烷基。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、2-羟基乙氧基、苄基氧基和三氟甲氧基;
(4)芳氧基:作为芳基,例如,可包括苯基和萘基。这些基团可以包括具有1至4个碳原子的烷氧基、具有1至4个碳原子的烷基或卤原子作为取代基。其具体实例包括苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲氧基苯氧基和4-甲基苯氧基;
(5)烷基巯基或芳基巯基:其具体实例包括甲硫基、乙硫基、苯硫基、和对-甲基苯硫基。
(6)
[化学结构式6]
在化学结构式6中,R3和R4独立地表示氢原子、(2)中所定义的烷基、或芳基。芳基的具体实例包括苯基、联苯基或萘基。这些基团可以包含具有1至4个碳原子的烷氧基、具有1至4个碳原子的烷基或卤原子作为取代基。R3和R4可以一起成环。其具体实例包括氨基、二乙氨基、N-甲基-N-苯基氨基、N,N-二苯基氨基、N,N-二(甲苯基)氨基、二苄基氨基、哌啶子基、吗啉子基和吡咯烷子基;
(7)亚烷基二氧基或亚烷基二硫基,例如,亚甲基二氧基和亚甲基二硫基;和
(8)取代或非取代的苯乙烯基、取代或非取代的β-苯基苯乙烯基、二苯基氨基苯基、二甲苯基氨基苯基等。
Ar1和Ar2所示的亚芳基是由Ar3和Ar4表示的芳基派生的二价基团。
X表示取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚环烷基、取代或非取代的亚烷基醚基、氧原子、硫原子或亚乙烯基。
取代或非取代的亚烷基的具体实例包括具有1~12个碳原子,优选1~8个碳原子,更优选1~4个碳原子的直链或支链烷基。这些烷基可以具有氟原子、羟基、氰基、具有1~4个碳原子的烷氧基、苯基或由卤原子取代的苯基、具有1~4个碳原子的烷基或具有1~4个碳原子的烷氧基。其具体实例包括亚甲基、亚乙基、正丁基、异丙基、叔丁基、仲丁基、正丙基、三氟亚甲基、2-羟基亚乙基、2-乙氧基亚乙基、2-氰基亚乙基、2-甲氧基亚乙基、苯亚甲基、苯基亚乙基、4-氯苯基亚乙基、4-甲基苯基亚乙基和4-联苯基亚乙基。
取代或非取代的亚环烷基的具体实例包括具有5~7个碳原子的亚环烷基。这些亚环烷基可以包含氟原子、羟基、具有1~4个碳原子的烷基、具有1~4个碳原子的烷氧基。其具体实例包括亚环己基、环己撑和3,3-二甲基亚环己基。
取代或非取代的亚烷基醚基的具体实例包括亚乙氧基、亚丙氧基、亚乙基乙二醇、亚丙基乙二醇、二亚乙基乙二醇、四亚乙基乙二醇、三亚丙基乙二醇等。亚烷基醚的亚烷基可以具有取代基,例如,羟基、甲基和乙基。
由X表示的亚乙烯基是,例如,由下面化学结构式7或8表示的取代基:
[化学结构式7]
[化学结构式8]
在化学结构式7和8中,R5独立地表示氢原子、烷基(与(2)中定义的烷基相同)、芳基(与上述Ar3和Ar4的芳基相同)、a表示1或2而b表示从1至3的整数。
Z表示取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的二价亚烷基醚基或二价亚烷基氧基羰基。
取代或非取代的亚烷基的具体实例包括与X中所述相同的亚烷基。
取代或非取代二价亚烷基醚基的具体实例包括与X中所述相同的亚烷基醚基。
二价亚烷基氧基羰基的具体实例包括二价的己内酯改性基团。
在本发明中,具有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合化合物更优选为下面化学结构5所示的化合物。
[化学结构式5]
在化学结构式5中,u、r、p、q独立地表示0或1,s和t独立表示从0到3的整数,Ra表示氢原子或甲基,Rb和Rc各自独立地表示具有1~6个碳原子的烷基。Za表示亚甲基、亚乙基、-CH2CH2O-、-CHCH3CH2O-或-C6H5CH2CH2-。
在由上述化学结构式所示的化合物中,具有甲基或乙基作为每个Rb和Rc的取代基的化合物是优选的。
本发明的具有化学结构式3、4尤其是5所示的电荷传输结构的官能团的可自由基聚合化合物以C和C双键两端都打开的方式聚合。因此,可自由基聚合化合物不出现末端而是出现链聚合物中。在其中用具有至少3个官能团的可自由基聚合的单体形成交联链的聚合物中,可自由基聚合化合物出现在聚合物主链中和交联链中。有两种交联链。一种称作分子间交联,其中该交联链形成于一聚合物与另一聚合物之间。另一种称作分子内交联,其中该交联链形成于折叠状态的聚合物的主链中一部分与在远离主链的部分的位置聚合的单体派生的另一部分之间。不论具有至少3个官能团的可自由基聚合的单体出现在主链或在交联链中,从链区域悬出的三芳基胺结构具有至少三个从其中的氮原子至原子团方向布置的芳基。该三芳基胺结构是大体积的而且不直接与链部分结合而是通过羰基等从链部分悬出。即,三芳基胺结构以能变形的状态立体地(stereoscopically)固定于聚合物中。因此,这些三芳基胺结构在聚合物中可以适当间距彼此邻接。因此,分子中的结构性扭曲是轻微的。另外,当该结构用于图像承载部件的表面层时,可以推断,内部分子结构可以具有其中电荷传输路径中很少有中断的结构。
下面是用于本发明的具有带电荷传输结构的官能团的可自由基聚合化合物的具体实例。但可自由基聚合化合物不仅限于此。
用于本发明中的具有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的化合物赋予交联型保护层41以电荷传输功能。交联型保护层41的含量为20~80%重量,优选为30~70%重量。当含量太小时,交联型保护层41的电荷传输功能得不到保持,这会导致电性能恶化,例如,在反复使用中灵敏度下降和残余电压升高。当含量太大时,具有至少三个电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体的含量降低。即,交联密度下降,导致抗磨性的不足。所需的电性能和抗磨性取决于工艺,该工艺影响图像承载部件的交联型保护层41的层厚。因此,难以立即得出任何结论,但是考虑到特性和性能的平衡,最优选添加量为30~70%重量。
形成本发明图像承载部件的交联型保护层41是通过至少固化具有至少三个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体和具有一个有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合化合物而形成的。此外,可以使用具有一或两个官能团的可自由基聚合的单体、官能单体和可自由基聚合的低聚物以提供一些功能,例如,调节涂布时的粘度,缓解交联型保护层41中的张力,降低表面能,及减小摩擦系数等。可以使用任何已知的可自由基聚合的单体和低聚物。
具有一个官能团的可自由基聚合的单体的具体实例包括2-乙基己基丙烯酸酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇丙烯酸酯、3-甲氧基丁基丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、环己基丙烯酸酯、异戊基丙烯酸酯、异丁基丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇丙烯酸酯、十六烷基丙烯酸酯、异硬脂基丙烯酸酯和苯乙烯。
具有两个官能团的可自由基聚合的单体的具体实例包括1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二异丁烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二异丁烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、双酚A-EO改性的二丙烯酸酯、双酚F-EO改性的二丙烯酸酯和新戊二醇二丙烯酸酯。
官能单体的具体实例包括其中例如八氟戊基丙烯酸酯、2-全氟辛基乙基丙烯酸酯、2-全氟辛基乙基异丁烯酸酯和2-全氟异壬基乙基丙烯酸酯的氟原子被取代的单体,以及乙烯单体,具有聚硅氧烷基团的丙烯酸酯和异丁烯酸酯,所述聚硅氧烷基团的例子有JP-H05-60503和JP-H06-45770中所述的具有20~70硅氧烷重复单元的丙烯酰聚二甲基硅氧烷乙基,异丁烯酰基聚二甲基硅氧烷乙基,丙烯酰聚二甲基硅氧烷丙基,丙烯酰聚二甲基硅氧烷丁基,及二丙烯酰聚二甲基硅氧烷二乙基。
可自由基聚合的低聚物的具体实例包括环氧丙烯酸酯基的、尿烷丙烯酸酯基的和聚酯丙烯酸酯基的低聚物。
当大量包含可自由基聚合的单体和/或具有一或两个官能团的可自由基聚合的低聚物时,交联型保护层41的三维交联密度大大地降低,这引起抗磨性恶化。因此,按100重量份具有至少三个官能团的可自由基聚合的单体计,这些单体和低聚物的含量不大于50重量份,优选不大于30重量份。
本发明中使用的交联型保护层41是通过至少固化具有至少三个无电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体和具有一个有电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的化合物而形成的。如果需要,在用于交联型保护层41的涂布液中,可以加入聚合引发剂以有效地进行固化反应。
热聚合引发剂的具体实例包括过氧化物-基引发剂,例如,2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、二异丙苯基过氧化物、苯甲酰过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(过氧苯甲酰)己炔-3,二-叔丁基过氧化物、叔丁基氢过氧化物、枯烯氢过氧化物、十二烷酰过氧化物和2,2-双(4,4,-二叔丁基过氧环己基)丙烷和含氮基引发剂,例如,偶氮异丁基腈、偶氮二环己烷腈、偶氮二甲基异丁酸、偶氮二异丁基脒盐酸盐和4,4′-偶氮二-4-氰基戊酸。
光聚合引发剂的具体实例包括苯乙酮基或酮缩醇基光聚合引发剂,例如,二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮-1,2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-甲基-2-吗啉代(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮和1-苯基-1,2-丙烷二酮-2-(o-乙氧基羰基)肟;二苯乙醇酮醚基光聚合引发剂,例如,二苯乙醇酮、二苯乙醇酮甲基醚、二苯乙醇酮乙基醚、二苯乙醇酮异丁基醚和二苯乙醇酮异丙基醚;二苯甲酮基光聚合引发剂,例如,二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮、o-苯甲酰苯甲酸甲基、2-苯甲酰萘、4-苯甲酰联苯、4-苯甲酰苯基醚、丙烯酰化二苯甲酮和1,4-苯甲酰苯;以及噻吨酮基光聚合引发剂,例如,2-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮和2,4-二氯噻吨酮。
其它光聚合引发剂是,例如,乙基蒽醌、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基膦氧化物、2,4,6-三甲基苯甲酰苯基乙氧基膦氧化物、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基膦氧化物、双(2,4-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物、甲基苯基乙醛酸酯(glyoxy ester)、9,10-菲、吖啶基化合物、三啶(triadine)基化合物和咪唑基化合物。另外,具有光聚合促进作用的化合物可单独使用或者与上述光聚合引发剂组合使用。其具体实例包括三乙醇胺、甲基二乙醇胺、4-二甲基氨基乙基苯甲酸酯、4-二甲氨基isoamile苯甲酸酯、苯甲酸(2-二甲基氨基)乙基和4,4′-二甲基氨基二苯甲酮。
这些聚合引发剂可单独或组合使用。按100重量份可自由基聚合的化合物的总重量计,聚合引发剂的添加量为0.5~40重量份,优选为1~20重量份。
而且,用于交联型保护层41的涂布液在需要的时候可包含添加剂,例如,各种类型的增塑剂(用于释放张力并提高粘附力)、均化剂和不可自由基聚合的低分子量电荷传输材料。可以使用已知的添加剂。增塑剂的具体实例包括用于常规树脂的化合物,例如,邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯。按涂布液的所有固体部分计,增塑剂的添加量不大于20%重量,更优选不大于10%重量。均化剂的具体实例包括硅油,例如,二甲基硅油和甲基苯基硅油,以及基支链中具有全氟代烷基的聚合物或低聚物。按涂布液的所有固体部分计,均化剂的添加量不大于3%重量。
用于本发明的交联型保护层41是通过在电荷传输层37上涂布和固化可自由基聚合的单体和可自由基聚合的化合物形成的,所述可自由基聚合的单体具有三个无电荷传输结构官能团,所述可自由基聚合的化合物具有官能团和电荷传输结构。如果涂布液中所包含的可自由基聚合的单体是液态的,则可以涂布其它组分溶解于其中的涂布液。另外,如果需要,可以在涂布之前将涂布液稀释于合适的溶剂中。这种溶剂的具体实例包括醇基溶剂,例如,甲醇、乙醇、丙醇和丁醇;酮基溶剂,例如,丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮和环己酮;酯基溶剂,例如,乙酸乙酯和乙酸丁酯;以及醚基溶液,例如,四氢呋喃、二氧杂环己烷和丙基醚;卤素基溶剂,例如,二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷和氯苯;芳族系列溶剂,例如,苯、甲苯和二甲苯;以及溶纤剂基溶剂,例如,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂和乙酸溶纤剂。这些溶剂可以单独或组合使用。用这些溶剂的稀释比例取决于组合物的溶解度和涂布方法,以及所需要的层厚度。可以采用浸涂法、喷涂法、敲打涂布法(beat coating)、环涂法(ring coating)等进行涂布。
在本发明中,涂布涂布液之后,通过施加外部能量如热、光和射线使交联型保护层41固化。可以采用施加热能的方法,其中利用气体如空气和氮气、蒸汽或各种热介质、红外辐射和电磁波,从涂布表面侧或衬底侧加热交联型保护层41。加热温度不低于100℃,优选不高于170℃。当加热温度过低时,反应速度往往缓慢,使得固化反应可能无法完成。当加热温度太高时,固化反应不能均匀地进行。因而,保护层41内部显著地扭曲,非反应基团会保留于其中,而且三维网状结构不能完全形成。为均匀地进行固化反应,将交联型保护层41于较低的温度如低于100℃的温度下加热,接着于较高的温度如高于100℃的温度下加热以完成固化反应是有效的。作为光能,可以使用UV辐射光源如发光波长主要在紫外区域的高压汞灯或金属卤化物灯。可根据可自由基聚合的化合物和光聚合引发剂的吸收波长选择可见光源。辐射光总量优选为50~1000mW/cm2。当辐射光总量太小时,完成固化反应花费时间太长。当辐射光总量太大,反应不能均匀进行,导致在保护层41表面起皱以及显著量的非反应基团和聚合终止端的出现。另外,保护层41的内部张力因这种快速交联而增加,这导致其碎裂和剥落。作为射线能量,可以使用电子束。在这些形式的能量中,可根据根据反应速度控制的容易程度以及装置的简单化,适当地使用热或光能。
本发明的交联保护层的厚度优选为1~10μm,更优选为2~8μm。当层厚太厚时,容易发生如上所述的碎裂和剥落。当层厚为优选范围时,安全裕度得到提高,使得交联密度可以得到增加。而且,可能为高抗磨性选择材料并设定固化条件。另一方面,自由基聚合反应对氧抑制是脆弱的。即,在与空气接触的表面上,由于自由基被氧俘获,交联往往根本不进行或者不均匀。该自由基俘获对自表面起深度不大于1μm的区域具有显著的作用。因此,在厚度不大于1μm的交联型保护层41中,抗磨性会恶化,并且会发生而非均匀的磨损。另外,当交联型保护层41的层厚度太薄时,致污物会在整个层中扩散,导致固化反应的抑制和交联密度的降低。有鉴于此,层厚度不小于1μm的交联型保护层41具有良好的抗磨性和抗损坏性。但是当交联型保护层41在反复使用过程中局部地磨损至其下面的电荷传输层37时,磨损部分进一步地磨损,结果因为可充电性和灵敏度的波动,产生密度不均匀的中间色调图象。因此,为得到耐久的图像承载部件并改进图像质量,优选交联型保护层41的层厚为至少2μm。
在本发明的图像承载部件中,其中中间层39(电荷阻挡层43和莫尔条纹防止层45)、感光层38(电荷生成层35和电荷传输层37)和交联型保护层41按该顺序层积于衬底31上,当提供于最上层的交联型保护层41在有机溶剂中不溶解时,抗磨性和抗损坏性可以显著地提高。测试在有机溶剂中的溶解性的方法如下:在图像承载部件表面滴上有机溶剂的液滴,例如,对聚合物具有高溶解度的四氢呋喃和二氯甲烷;接着自然干燥,用显微镜观察图像承载部件表面形状的变化。如果图像承载部件在其中具有高溶解度,则观察到如下现象:图像承载部件上滴有液滴的中心区域凹陷而其周围部分升高;电荷传输层37沉淀,因其结晶导致白色浑浊或模糊;并因为表面的膨胀和其后的收缩而观察到起皱部分。相反,在有机溶剂中不溶解的图像承载部件根本不改变,并且观察不到这些现象。
在本发明的结构中,为了使交联型保护层41在有机溶剂中不溶解,可以采取以下措施:(1)控制交联型保护层41的涂布液的组分及其含量比;(2)控制交联型保护层41的稀释溶剂和固体部分的浓度;(3)选择涂布交联型保护层41的方法;(4)控制交联型保护层41的固化条件;及(5)使电荷传输层37难以溶于有机溶液。每个因素都有影响并需要联合采用。
当交联型保护层41的组合物中除了上述具有至少三个无电荷传输结构官能团可自由基聚合的单体以及具有官能团和电荷传输结构的可自由基聚合化合物之外,还大量包含不具有可自由基聚合官能团的粘合剂树脂以及添加剂如抗氧化剂和增塑剂时,交联密度降低,并且因为反应和添加剂而在所得的固化材料中出现相分离。因而,该组合物可溶于有机溶剂。具体地,按照涂布液的总固体部分计,优选限制添加剂的含量不大于20%重量。另外,为了不降低交联密度,按具有三个官能团的可自由基聚合的单体计,还需要限制具有一或两个单体的可自由基聚合的单体、反应性低聚物和反应性聚合物的总含量不大于20%重量。而且,当大量包含具有至少两个官能团的电荷传输结构的可自由基聚合的化合物时,大体积的结构体以多个键结固定于交联结构中,这会导致扭曲。因此,该结构往往是微笑固化材料的聚集,这会使交联型保护层41溶于有机溶剂。尽管取决于结构,但是按照具有电荷传输结构和官能团的可自由基聚合的化合物计,优选限制具有至少两个官能团的电荷传输结构的可自由基聚合的化合物的含量不大于10%重量。
关于交联型保护层41的涂布液的稀释溶剂,当使用蒸发速度慢的溶剂时,余下的溶剂可以抑制固化反应或者增加来自于交联型保护层41下层的致污物的含量,导致非均匀固化和固化密度的降低。因此,保护层41往往溶解于有机溶剂。适宜的稀释溶剂的具体实例包括四氢呋喃、四氢呋喃和甲醇的混合溶剂、乙酸乙酯、甲基乙基酮和乙基溶纤剂。结合涂布方法选择这些溶剂。当涂布液中的固体部分的浓度太小时,由于上述同样的原因,由其形成的交联型保护层41往往溶解于有机溶剂。反之,由于对层厚度和涂布液粘度的限制,所述固体浓度具有上限。具体地,优选该浓度为10~50%重量。作为涂布交联型保护层的涂布液的方法,如上所述,优选其中涂布时溶剂的含量小而且溶剂的接触时间短的方法。更具体地,优选其中涂布液的量受到控制的喷涂法或环涂法。另外,为限制自保护层41的下层注入的组分的量,使用电荷传输层37的电荷传输聚合物并在感光层38(或电荷传输层37)和交联型保护层41之间提供不溶解于交联型保护层41的涂布液中的中间层39是有效的。
关于交联型保护层41的固化条件,当热能或光辐射能太低时,固化反应不能充分进行。因而,其在有机溶剂中的溶解度增加。相反,极高的能量造成不均匀的固化反应,这导致非交联部分和自由基终止部分的增加以及固化材料的聚集的形成。交联型保护层41往往溶解于有机溶剂。为了使交联型保护层41不溶于有机溶剂,优选在100~170℃的温度下进行10分钟至3小时的热固化。优选UV辐射固化以50~1000mW/cm2的范围进行5秒至5分钟,同时限制温度的升高于50℃内。由此,可防止非均匀的固化反应。
下面是形成本发明的不溶解于有机溶剂中的图像承载部件的交联型保护层41的示例性方法。例如,当使用具有三个丙烯酰氧基的丙烯酸酯单体和具有丙烯酰氧基的三芳基胺化合物作为涂布液时,丙烯酸酯单体与三芳基胺化合物的含量比为3/7到7/3,并且按照丙烯酸酯化合物的总量计加入3~20%重量的聚合引发剂,接着加入溶剂制得涂布液。当在交联型保护层41下且其表面是通过喷涂法形成的电荷传输层37中采用三芳胺-基供体(doner)并采用聚碳酸酯作为粘合剂树脂时,优选使用四氢呋喃、2-丁酮或乙酸乙酯作为上述用于涂布液的溶剂,其含量至多为丙烯酸酯化合物总重量的3~10倍。
接下来,例如,利用喷涂法将如上制备的涂布液涂布在图像承载部件上,在图像承载部件中,中间层39、电荷生成层35和电荷传输层37层积于衬底31如铝筒上。在自然干燥或于较低温度(25~80℃)下短时间(1~10分钟)干燥之后,将涂布液通过UV射线照射或加热进行固化。
当用UV射线照射时,优选使用金属卤化灯等约5秒至约5分钟,同时控制鼓温度不高于50℃。
在热固化的情形下,优选加热温度为100~170℃。使用气源炉作为加热设备,当加热温度设定为150℃时,将涂布液加热20分钟至3小时。
在固化反应完成后,为了减小残余溶剂的总量,将涂布液在100~150℃下加热10~30分钟,进而得到本发明的图像承载部件。
除了用于形成保护层41或交联型保护层41的填料之外,还可以使用已知的材料,例如,由形成真空薄层方法形成的a-C和a-SiC以形成保护层41。
如上所述,当保护层41形成于感光层38上时,优选选择适宜的保护层以使写入光和/或放电光以足够量到达感光层38,进而实现写入光和/或放电功能。另外,当保护层41反复吸收写入光和/或放电光时,保护层41易于退化,导致残余电压升高。在上述每种情形的保护层中,保护层41对写入光和/或放电光的透射因数为不小于30%,优选不小于50%,更优选不小于85%。
保护层41的透射因数可通过与电荷传输层37相同的方法来测量。单独形成的用于图像承载部件的保护层的光谱吸收是通过市售的光谱光度计测量的。具有用于成像设备中的写入光波长的光的透射因数可从光谱中获得。
另外,当具有保护层41于具有电荷生成层35和电荷传输层37的感光层38上的图像承载部件用来自图像承载部件表面的放电光照射时,电荷生成层35被经过保护层41和电荷传输层37传输的放电光照射。因此,电荷传输层37和保护层41的透射因数具有显著的重要性。电荷传输层37和保护层41的放电光透射因数总计不小于30%,优选不小于50%,优选不小于85%。
透射因数可以通过测量电荷传输层37和保护层41层积的涂层的吸收光谱而得到。
如上所述,通过在图像承载部件表面提供保护层41,图像承载部件的耐用性(抗磨性)得到改进,并且可以为串列(tandem)型全彩成像设备提供新的不为单色成像设备所产生的效果,这将在后面描述。
在本发明中,为了改进环境承受能力,尤其是为了防止灵敏度的退化和残余电压的升高,可以适当地添加抗氧化剂于保护层41、电荷传输层37、电荷生成层35、电荷阻挡层43、莫尔条纹防止层45等各层中。
这种抗氧化剂的具体实例如下:
酚基化合物,例如,2,6-叔丁基-对甲酚、丁基化的羟苯甲醚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、硬脂基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2,2′-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基-双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、四-[亚甲基-3-(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、二[3,3′-二(4′-羟基-3′-叔丁基苯基)丁酸]乙二醇酯和维生素E;对苯二胺,例如,N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、N,N′-二仲丁基-对苯二胺、N,N′-二异丙基-对苯二胺和N,N′-二甲基-N,N′-二叔丁基-对苯二胺;氢醌,例如,2,5-二叔辛基氢醌、2,6-二(十二烷基)氢醌、2-十二烷基氢醌、2-十二烷基-5-氯氢醌、2-叔辛基-5-甲基氢醌、2-(2-十八烯基)-5-甲基氢醌;有机硫化合物,例如,二月桂基-3,3-硫代二丙酸酯、二硬脂基-3,3′-硫代二丙酸酯和二(十四烷基)-3,3′-硫代二丙酸酯;以及有机磷化合物,例如,三苯基膦、三(壬基苯基)膦、三(二壬基苯基)膦、三甲苯基膦和三(2,4-二丁基苯氧基)膦。
这些化合物作为橡胶、塑料和油的抗氧化剂是已知的,而其市售产品可以容易地获得。本发明中抗氧化剂的添加量,按添加有抗氧化剂层总重量计为0.01~10%重量。
对于全彩图像而言,可以输入各种图像包括常规的图像。日文文件中的校对标记(proof marks)即为这种常规图像中的一种。图像如校对标记通常布置于图像区的边缘,而且其可用颜色是有限的。在随机图像被不断写入的状态中,图像的写入、显影和转印被平均地实施于成像单元中的图像承载部件上和周围。然而,当图像被反复写入特定区域许多次或当仅一个特定图像单元被反复使用时,成像元件区域上和成像元件的耐用性偏离平衡。当以这种状态使用其表面物理、化学、机械耐用性弱的图像承载部件时,在各元件之间的不平衡变得显著,导致图像出问题。相反,当使用具有高耐用性的图像承载部件时,局部变化是微小的。由此,很难形成反常图像。因此,这种图像承载部件具有高耐用性,其稳定性得到提高使得图像承载部件极其有效。
-图像形成
上述图像形成是通过例如利用成像设备使图像承载部件表面均匀充电及其后照射成像的表面而进行的。
图像形成是通过例如用于均匀地对图像承载部件表面充电的充电装置和照射图像承载部件表面的照射设备而进行的。
-充电装置
对于充电装置的选择没有特别的限制。例如,可以使用已知的具有导电或半导电辊、刷、膜、和/或橡胶刀的接触型充电装置,以及已知的非接触型充电装置,该非接触型充电装置包括非接触型和图像承载部件与充电装置表面之间的间距不大于100μm的邻近型充电装置,例如,使用电晕放电的电晕管和scorotorn。
通过充电装置施加于图像承载部件的电场强度优选为20~60V/μm,更优选为30~50V/μm。施加于图像承载部件的电场强度越强,点图像(dotrepresentation)就越好。太高的电场强度可能导致问题,例如在显影过程中的图像承载部件绝缘击穿和其载流子附着。
电场强度由如下关系式表示:
电场强度(V/μm)=SV/G
在此关系式中,SV表示表面电压在图像承载部件非照射区域当前位置的绝对电压(V)。G表示感光层38的层厚度,即至少电荷生成层35和电荷传输层37的总厚度。
-写入装置
写入可利用照射装置照射图像承载部件表面来进行。对照射装置的选择没有特别的限制,只要照射装置能发出波长短于450nm的光。可以使用各种照射装置,例如使用影印光学***、棒状透镜阵列***、激光光学***和液晶快门光学***。在本发明中,可以采取底侧照射,即从底部成像地照射图像承载部件。作为上述照射装置的光源,可以使用保证有高亮度的光源,例如,发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)和电致发光器件(EL)。
在此波长范围内有多种振荡激光器技术。一种是其中激光束的波长通过采用非线性光学材料的倍频器(SHG)而减半的方法(参考JOP H09-275242、H09-189930、H05-313033等)。在此***中,可能使用GaAs半导体激光器和YAG激光器。这些被确立为具有高能量输出和长寿命的技术。另一种技术使用宽能隙半导体,其与使用倍频器(SHG)的设备相比可以在尺寸上缩小。
使用ZnSe半导体(参考JOPs H07-321409、H06-334272等)或GaN半导体(参考JOPs H08-88441、H07-335975等)的半导体激光器在亮度效率方面被集中研究。进而,作为相对领先的技术,使用GaN基半导体的半导体激光器(405nm振荡)由Nichia Corporation出售。这一技术与其它上述技术相比有助于高级写入***的发展并且可以有效地用于本发明。另外,使用上述材料的LED灯有市售且也可以高效地使用。
另一方面,下限通过下面的结果调整。也就是说,使用电荷传输材料作为形成图像承载部件(即存在于写入光一侧的电荷传输层37和保护层41)的组分。然而,实际上不存在不仅具有高传输速度而且对波长小于350nm的光足够透明的电荷传输材料。这归结于大多数已经开发的电荷传输材料具有三芳基胺结构,而且其在长波长一侧的吸收端为约300~350nm的事实。因此,当光源发出的放电光的波长可被缩短并且电荷传输材料的透明度(在短波长一侧的光吸收)得到提高时,用于本发明的光源的振荡可前进至短波长一侧。
根据写入光光源的分辨率,可确定所形成的静电潜像的分辨率,以及所得调色剂图像的分辨率。分辨率越高,图像越清楚。然而,以高分辨率写入花费的时间长,致使当成像设备中仅有一个光源时,写入是鼓线性速度(即处理速度)的速率控制因素。因此,当仅有一个写入光源时,分辨率的上限为约2400dpi。当有多个写入光源时,每个光源可以仅照射其对应的写入区域。因此,分辨率的上限调节为(2400dpi)×(写入光源数量)。在上述这些光源中,可有效地使用具有高照射能量的发光二极管和半导体激光器。
-显影装置
显影可以通过用调色剂使静电潜像显影形成可视图像而进行。可以使用极性与图像承载部件的充电极性相同的调色剂,并利用反转显影(负-正显影)使静电潜像显影。有两种显影***。一种是仅使用调色剂的单组分显影***,另一种是使用调色剂和载流子的双组分显影***。都可以合适地应用。
-转印装置
可视图像被通过转印装置转印。有两种转印方法。一种是可视图像从图像承载部件表面直接转印至记录介质的方法。另一种是可视图像首先转印至中间转印体然后转印至记录介质的方法。两种方法均可采用,但是当转印对图像质量的提高具有不利影响时,前一种方法(直接转印方法)是优选的。
转印可视图像可以通过例如用转印充电装置对图像承载部件充电并且采用上述转印装置而进行。对转印装置没有特别限制,可以适当使用任何已知的装置。例如,可以适当使用能够同时转印记录介质的转印传送带。
优选转印装置(初级转印装置和二级转印装置)具有转印充电装置,通过转印充电装置,形成于图像承载部件的可视图像被充电且分离至记录介质。转印装置可以是多个。可以使用采用电晕充电的电晕转印装置、转印带、转印辊、压力转印辊和粘性转印装置作为转印充电装置。对记录介质的选择没有限制,可以从任何已知的记录介质中选取(纸)。
另外,可以使用转印带和转印辊作转印充电装置,但是优选使用很少产生臭氧的接触型转印转印带或接触型转印辊。可能使用恒压***和恒电流***中的任一个作为转印中的电压/电流应用***。优选恒电流***,因为恒电流***可以稳定地保持转印电荷和量并且比另一种更稳定。可以使用已知的转印装置,只要其结构可以满足本发明。
每个成像循环通过图像承载部件的电荷量依据转印后图像承载部件的表面电压(进入放电区域的表面电压)而大幅变化。大的表面电压对反复使用中图像承载部件的静电疲劳具有显著影响。
通过图像承载部件的电荷量对应于沿图像承载部件的层厚方向进入的电荷量。图像承载部件被在优选的电压下通过主充电装置充电(多数为负充电)并且基于根据原像的输入信号而进行光写入。光载流子在光写入区域产生并且表面电荷被中和(可能衰减)。电荷依赖于光载流子产生的量在图像承载部件层厚度中流动。另一方面,非光学写入区域在显影过程和转印过程(和任选的清洁过程)之后前进至放电区域。当图像承载部件的表面电压接近于由主充电装置所充电压时(除去暗衰减量),具有与对于于光学写入区域几乎同样量的电荷在图像承载部件的层厚度中流动。通常,在原像中的写入率如此慢以致于几乎所有在此***中通过图像承载部件的电荷量在放电过程中被产生。例如,当写入率为10%时,总电流的90%流动于放电过程。
通过图像承载部件的电荷对图像承载部件的性能具有很大的不利影响,例如,导致用于图像承载部件的材料退化。结果是,尤其是图像承载部件的残余电压依赖于通过图像承载部件的电荷量而升高。当图像承载部件的残余电压升高,图像密度在本发明的负性或正性显影中降低,这是个大问题。因此,为得到用于成像设备的图像承载部件的长寿命(高耐用性),如何使通过图像承载部件的电荷变小具有显著的重要性。
相反地,不进行光学放电的方法值得考虑。但是主充电装置优选地具有大的充电能力以保证充电,否则将出现问题,例如残余图像。电荷通过电荷的图像承载部件的传导是由在图像承载部件表面电压引起的电场和光照射产生的光载流子的转印。因此,当表面电压可以通过非光的方法衰减,图像承载部件的每一个旋转(即一个成像循环)通过图像承载部件的电荷减少。
电荷量可通过调节转印过程中的转印偏压而有效地调节。图像承载部件被主充电装置充电并且其上的非写入区域维持接近充电电压的电压(除去由暗衰减产生的量)并进入转印过程。当由主充电装置充电的电荷极性的绝对值减小到不大于100V时,经过图像承载部件的光载流子和电荷在图像承载部件进入随后的放电过程时难以产生。当其接近于零时更优选该绝对值。而且,当通过调整转印偏压使其表面电压具有与主充电赋予的极性相反的极性而将转印偏压施加于图像承载部件时,光载流子绝不会产生,这是更优选的。然而,在图像承载部件的表面电压具有相反极性的情况下,转印碎片可能大量产生,并且下一成像循环的主充电可能不能及时进行。这会导致产生残余图像的问题。因此,图像承载部件通过转印偏压的表面电压绝对值优选不大于100V。
上述的调节使本发明的效果清楚并且是优选的。
-定影装置
转印至记录介质的可视图像被通过定影装置定影。定影可以在每个图像彩色调色剂被转印至记录介质时进行或在每个彩色调色剂被聚积到记录介质同时进行。
对定影装置没有特别限制并且已知的加热和压力定影装置被合适地使用。加热辊和加压辊的结合和加热辊、加压辊与无端带的结合可以被应用。加热和加压定影装置的温度优选地从80~200℃。在本发明中,例如,已知的光学定影装置可被用于这样的定影装置。
-放电装置
任何已知的放电装置可以合适地选用,只要放电装置可以对图像承载部件进行放电。例如,半导体激光器(LD)和电致发光器件(EL)可被使用。另外,当发出光线具有小于450nm波长(即可被包含于图像承载部件中间层39的金属氧化物吸收的光波长)的光源被用于给图像承载部件放电时,本发明的效果更清楚。
作为具有该波长的光源,可使用半导体激光器(LD)或电致发光器件(EL),其可振荡波长短于450nm的光,和具有光过滤器的荧光灯,碘钨灯,卤素灯,汞灯,钠灯或氙灯,其可限制波长短于450nm的发光。作为光故滤器,可使用各种过滤器,例如,锐波滤光器,带通滤波器,近红外滤波器,二色滤波器,相干滤波器和彩色转化滤波器,进行具有预定范围(即短于450nm)波长的光的照射。
-其它
对清洁装置没有特别限制。任何已知清洁装置可被使用,只要残留在图像承载部件上的调色剂可被去除。例如,磁刷清洁、静电刷清洁、磁辊清洁、刃清洁、刷清洁和网清洁可以合适地被使用。
回收程序是回收被清洁装置去除的调色剂到显影装置以用于回收使用的程序。任何已知传输***可被用作回收***。
控制过程是用控制装置控制上述每个过程的程序。
对控制装置的选择没有特别的限制并且任何已知的控制装置可以合适地选用,只要该控制装置可以控制每个设备的行为。例如,设备例如,定序器和计算机可被使用。
本发明成像设备的一个实施例参考附图9被描述。
图9是阐述本发明成像设备的附图。后面描述的变化在本发明的范围内。
在附图9中,图像承载部件1具有一包含金属氧化物的中间层和包括含有有机电荷生成材料的电荷生成层和含有电荷传输材料的电荷传输层的感光层于衬底上。图像承载部件1具有鼓的形式但片形式或无端形式也是允许的。
具有电线***或辊形式的充电装置被用作充电装置3。当高速充电被要求时,scorotron***的充电装置被优选地使用。在精简体积或使用多个后面描述的图像承载部件的纵排型的成像设备中,具有辊形式的充电装置可以抑制酸性气体(如NOx和SOx)和臭氧的产生,是优选的。充电装置3对图像承载部件1充电。因为点图像随施加于图像承载部件电场强度的增加被改进,电场强度优选地不小于20V/μm。然而这可能导致问题,例如,图像承载部件1的绝缘击穿和其在显影中的载流子附着。因此,电场强度的上限是大约60V/μm并优选地是50V/μm。
光源,例如,可以保证高亮度并可以用具有短于45nm的含于中间层39内的金属氧化物可吸收的光进行写入的发光二极管(LED)、半导体(LD)和电致发光器件(EL)被用于图像照射区域5。形成的静电潜像的分辨率,其导致的调色剂像,由用于写入的光源的分辨率限定。该分辨率越高,图像越清晰。然而,以高分辨率写入花费的时间长以致当在成像设备中仅有一个光源时,写入是鼓线性速度(即进行速度)的速率控制因素。因此,当仅有一个写入光源时,大约2400dpi是分辨率的上限。当有多个写入光源时,每个光源可以仅照射其各自对应的写入区域。因此,分辨率的上限被调节为(2400dpi)×(写入光源数量)。在上述这些光源中,具有高照射能量的发光二极管和半导体激光器可被有效使用。
用作显影装置的显影单元6具有至少1个显影套筒。
在显影单元6中,具有与图像承载部件1和静电潜像同样极性的调色剂通过反转显影(负性和正性显影)被显影。尽管依赖于用于图像照射区域5的光源,为延长光源的寿命,其中用于写区域进行调色剂显影的反转显影***在使用最近通常被用于低图像面积率反射的数字光源的情况下是有利的。有两种显影***。一种是仅使用调色剂的单组分显影***,另一种是使用调色剂和载流子的双组分显影***。都可以合适地应用。
可以使用转印带和转印辊作为转印充电装置10,但是优选使用很少产生臭氧的接触型转印转印带或接触型转印辊。可能使用恒压***和恒电流***中的任一个作为转印中的电压/电流应用***。恒电流***优选,因为恒电流***可以稳定地保持转印电荷和量并且比另一种更稳定。尤其,其中从用于向转印部件提供电荷的高电压供给源到图像承载部件1的电流通过减去不在图像承载部件1中但在与转印元件相关的区域中流动的电流而被控制的方法是优选的。
转印电流是与图像承载部件1静电接触的调色剂通过其被分离并转印至转印体(例如,转印介质9或中间转印体)的电流。为避免差的转印表现,例如,残留转印,就要求具有大的转印电流。然而,在反转显影(负性或正性显影)的情况下,具有与图像承载部件1的充电极性相反极性的电荷被提供以致图像承载部件1被显著地静电疲劳。的确大转印电流对在图像承载部件1和调色剂间提供具有比静电接触力更强力的电荷量是有利的。然而,比门限大的转印电流导致在转印部件和图像承载部件1之间放电,导致精细显影的调色剂像的散乱。门限是一个低于其时放电不会出现的值并且依赖于转印部件和图像承载部件1之间距离(间距)和形成转印部件和图像承载部件1的材料而变化。约200μA以下可防止放电,使得转印电流的上限为约200μA。
另外,有两种方法用于将调色剂像从图像承载部件1上转印至转印介质9(纸)。一种是直接转印,其中在图像承载部件1上显影的调色剂像被直接转印,如图9所示。另一种方法中,在图像承载部件1上显影的调色剂像被通过中间体转印至转印介质9。两种方法都可以合适地用于本发明。
任何已知转印部件可被使用,只要该转印部件适合本发明的结构。
当转印后图像承载部件的写入光源的非照射区域的表面电压通过如上述的控制转印电流而减小时,通过图像承载部件每次成像循环的电荷总量可以被减小。这可以有效地用于本发明。
对用于放电灯2的光源没有特别限制,只要该光源可以对图像承载部件放电并且任何已知放电装置可被选择。例如,半导体激光器(LD)和电致发光器件(EL)被合适地选用。特别地,本发明的效果当使用发出波长小于450nm的光(即,可被含于图像承载部件1的图像承载部件39中的金属氧化物吸收的光的波长)的光源被使用来对图像承载部件放电时,更加明显。
作为用于半导体激光器(LD)、电致发光器件(EL)等的光源,例如,可以使用可振荡具有波长短于450nm的光的半导体激光器或一个电致发光器件(EL)和荧光灯、碘钨灯灯、卤素灯、汞灯、钠灯或氙灯与可抑制发光于小于450nm波长范围的滤光器的结合。作为滤光器,多种滤光器,例如,锐波滤光器、带通滤光器、近红外滤光器、二色性滤光器、相干滤光器和色转化滤光器可被用于具有优选范围波长的光的照射(即短于450nm)。
在图9中,8表示一对配准辊,11表示分离充电装置,及12表示分离爪。
另外,在图像承载部件1上通过显影单元6显影的调色剂被转印至转印介质9。残留在图像承载部件1上的调色剂被毛刷14和清洁刀15除去。清洁可以仅通过清洁刷进行。已知清洁刷,例如,毛刷和磁性毛皮(magfur)刷可用作清洁刷14。
图10是阐述本发明纵排型全彩图像形成部件实施例的图示。以后描述的变体也在其它本发明的范围内。
在图9中,16Y、16M、16C和16K中的每个表示鼓图像承载部件。每个图像承载部件具有一个含金属氧化物的中间层和包括含有有机电荷生成材料的电荷生成层和含有电荷传输材料的电荷传输层的感光层于一衬底上。
这些图像承载部件16Y、16M、16C和16K可以在如图9中的箭头方向上旋转。围绕图像承载部件16Y、16M、16C和16K、充电装置17Y、17M、17C和17K、具有显影套筒的显影装置19Y、19M、19C和19K、清洁装置20Y、20M、20C和20K、和放电装置27Y、27M、27C和27K沿图像承载部件16Y、16M、16C和16K的旋转方向排列。充电装置17Y、17M、17C和17K是用于对图像承载部件16Y、16M、16C和16K均匀充电的充电装置。照射设备18Y、18M、18C和18K用具有短于450nm波长的激光束在充电装置17Y、17M、17C和17K和显影装置19Y、19M、19C和19K之间照射图像承载部件16Y、16M、16C和16K的表面以形成静电潜像于图像承载部件16Y、16M、16C和16K。四个具有图像承载部件16Y、16M、16C和16K作为主要组成部分的图像形成元件25Y、25M、25C和25K被沿转印带22排列。转印带22在显影装置19Y、19M、19C和19K和清洁装置20Y、20M、20C和20K之间与图像承载部件16Y、16M、16C和16K接触。用于施加转印偏压的转印刷21Y、21M、21C和21K被排列于转印带22上相对于图像承载部件16Y、16M、16C和16K的相反侧。每个图像形成元件25Y、25M、25C和25K具有除其中包含的调色剂之外同样的结构。
图像的形成优选地在具有如图10所示的结构的全彩成像设备中,如下。
首先,静电潜像形成于每个图像形成元件25Y、25M、25C和25K中的图像承载部件16Y、16M、16C和16K上。然后图像承载部件16Y、16M、16C和16K旋转并被通过充电装置17Y、17M、17C和17K充电。为形成精细静电潜像,图像承载部件16Y、16M、16C和16K的电场强度为20~60V/μm,优选为50V/μm。
接着,排列于图像承载部件18Y、18M、18C和18K外的照射装置18Y、18M、18C和18K用短于450nm波长的可被含于中间层39内的金属氧化物吸收的激光束以不小于1200dpi,优选地不小于2400dpi的精度进行写入以形成对应于每个彩图的静电潜像。如上述,任何适合于图像承载部件16Y、16M、16C和16K的光源可被用作写入光源。一个用于写入的光源分辨率的上限是大约2400dpi。
接下来,显影装置19Y、19M、19C和19K对静电潜像显影并形成对应的调色剂图像。显影装置19Y、19M、19C和19K是用Y(黄色)、M(深红)、C(青色)和K(黑色)调色剂对静电潜像显影的显影装置并且形成于四个图像承载部件16Y、16M、16C和16K上的各个色粉图像被重叠于转印介质26上。转印介质26被通过送纸辊(未示出)从托盘送出,临时地保持于一对配准辊23上并与图像承载部件16Y、16M、16C和16K的图像形成计时同步地转印到转印带22。保持于转印带22的转印介质26被转印并且每个色粉图像在转印介质26和图像承载部件16Y、16M、16C和16K的接触点(转印点)被转印到其上。
图像承载部件16Y、16M、16C和16K上的调色剂图像通过施加于转印刷21Y、21M、21C和21K上的转印偏压和图像承载部件16Y、16M、16C和16K之间的电势被转印至转印介质26。在通过四个转印点时四个色粉图像被重叠于其上的转印介质26转印至定影装置24,在那里调色剂被定影,并输出至介质放电区域(未示出)。
另外,在转印点未被转印而残留于图像承载部件16Y、16M、16C和16K上的调色剂被清洁装置20Y、20M、20C和20K被回收。
接着,在图像承载部件16Y、16M、16C和16K上多余的残留电荷被放电装置27Y、27M、27C和27K除去。其后,图像承载部件16Y、16M、16C和16K再次被充电装置17Y、17M、17C和17K充电以开始下一图像的形成。
另外,在图10所示的实施例中,图像形成元件25Y、25M、25C和25K被以此从与转印介质26的转印方向相关的转印带22上游到下游的顺序排列但也可以以任何顺序排列。提供形成除黑色图像外的彩色图像的图像形成元件25Y、25M、25C和25K当黑色图像被形成时通过其被延缓的机械结构是尤其有效的。
另外,如上所述,图像承载部件16Y、16M、16C和16K的表面在转印后被优选地用与被充电装置17Y、17M、17C和17K充电的图像承载部件16Y、16M、16C和16K相同极性充电以具有不大于100V的电压,,更优选地用与其相反的极性充电并尤其优选地以该相反极性具有一个不大于100V的电压。由此,图像承载部件16Y、16M、16C和16K在反复使用中的残余电压可被减小。
上述与图像形成有关的各设备可被固定地结合于一个影印机、一个传真机或一个打印机或具有作为整体集合于其中的处理盒的形式。处理盒是一个包括图像承载部件和至少一个设备,例如,图像形成设备、显影装置、转印装置、清洁装置和放电装置的设备(部分)。该处理盒可以自由地设计。其一个一般的例子是作为如图11所示的。图像承载部件101包括衬底,衬底上一个含有金属氧化物的中间层和包括有有机电荷生成材料的电荷生成层和有电荷传输材料的电荷传输层的层状感光层。
图像照射部分103优选地使用可以用具有短于450nm波长的可被含于中间层39的金属氧化物吸收的光写入的光源。任何充电装置可被用作充电装置102。在图11中,104表示包括至少一个显影套筒的显影装置,105表示转印体,106表示转印装置,107表示清洁装置并且108表示放电装置。
已经对本发明的优选实施例进行了普通的描述,通过参考其中仅为解释而并不意图限定而提供的特定具体实例可以得到进一步理解。在下面的例子的描述中,除非另行说明,数字表示重量份。
实施例
下面是本发明的详细描述,参考例子但本发明不仅限于此。
首先,描述用于本发明的合成偶氮颜料和具有结晶形式的钛氧基酞菁的方法。
用于实施例的偶氮颜料按照已审查出版的日本专利申请(以下记作JPP)S60-291909和JP3026645中描述的方法制造。具有结晶形式的钛氧基酞菁按照JOP 2001-19871和2004-83859中描述的方法制造。
具有结晶形式的钛氧基酞菁的合成
合成例1
按照JOP2001-19871中的合成例1,制备结晶形式的钛氧基酞菁。即,将29.2g的1,3-二亚氨基异二氢吲哚和200ml的环丁砜(sulforan)混合,并在氮气气氛中向所得液体中滴入20.4g的四丁醇钛;滴入后,将所得液体逐渐加热至180℃,接着搅拌5小时同时保持反应温度为170~180℃;在静置冷却之后,过滤沉淀物并用氯仿洗涤所得粉末直到其颜色呈蓝色;用甲醇洗涤所得物数次,其后用80℃热水洗涤数次;干燥之后,得到粗钛氧基酞菁;将粗钛氧基酞菁溶解于20倍量于粗钛氧基酞菁的浓硫酸,并将所得物滴加于100倍量于所得物的冰水中同时搅拌;过滤沉淀的结晶并用去离子水(pH:7.0,及比电导率:1.0μS/cm)反复洗涤结晶直到洗涤用水呈中性(pH:6.8,及比电导率:2.6μS/cm),由此得到钛氧基酞菁颜料的湿滤饼(水糊状物);将40g湿滤饼置于200g的四氢呋喃中然后搅拌4小时,过滤并干燥,由此得到钛氧基酞菁粉末,作为颜料#1。
湿滤饼固体部分的浓度为15%重量。结晶转化溶剂的量为湿滤饼的量的33倍(重量比)。合成例1的原料不包括含有卤素的化合物。
所得到的钛氧基酞菁粉末具有波长为1.542的CuKαX-射线衍射光谱,采用X-射线衍射仪商品(由Rigaku Corporation制造),使得在布拉格角(2θ)为27.2±0.2°处观察到最大衍射峰,主峰的布拉格角(2θ)为9.4±0.2°、9.6±0.2°和24.0±0.2°,布拉格角(2θ)为7.3±0.2°处的峰作为最低角衍射峰,当在如下条件下测量时,该光谱在峰9.4°±0.2°与7.3°±0.2°之间没有峰,而且在26.3°处没有峰:
X-射线衍射光谱的测量条件
X-射线管:Cu
电压:50kV
电流:30mA
扫描速度:2°/分钟
扫描区域:3~40°
时间常数:2秒
结果示于图12中。
另外,将得自于合成例1的部分水糊在5mmHg压力和80℃下干燥2天以得到具有低结晶性的钛氧基酞菁粉末。水糊干燥粉末的X-射线衍射光谱示于图13。
合成例2
按照JOP2004-83859的合成例1的方法合成钛氧基酞菁颜料水糊,并进行结晶转化如下以得到初级粒径小于合成例1的钛氧基酞菁结晶:
在结晶转化之前将400重量份的四氢呋喃加到60重量份得自合成例1的水糊中并且在室温下用均质器HOMOMIXER(Mark IIf Model,由Kenis,Ltd.制造)以2000rpm剧烈地搅拌所得物;当糊的颜色从靛蓝变为亮蓝色时(搅拌大约20分钟之后),停止搅拌并立即减压过滤所得物;用四氢呋喃洗涤得自过滤器上的结晶以得到颜料的湿滤饼;以及在70℃下和5mmHg的减压下干燥湿滤饼两天以得到8.5重量份的钛氧基酞菁结晶,记作颜料#2。合成例2的原料不包括含卤素的化合物。湿滤饼的固体部分的浓度为15%重量。结晶转化溶剂的量是基于湿滤饼量的44倍重量比。
在合成例1制造的结晶转化之前,用去离子水稀释部分的钛氧基酞菁(水糊)以得到1%重量的溶液;用表面经过导电处理的铜网刮擦该溶液;并用透射电子显微镜(TEM)(H-9000NAR,由Hitachi Ltd.制造)以75000的放大倍数观测钛氧基酞菁的粒径。平均粒径得到如下:
将如上观测到的TEM图像拍照成TEM照片。在TEM照片中任意选取30个具有类似针状的钛氧基酞菁颗粒,并测量每个颗粒的主轴。计算30个颗粒的主轴的算术平均数,并确定其为平均粒径。按上述这样测量,合成例1的水糊(湿滤饼)的平均粒径为0.06μm。
另外,就在合成例1和2的过滤之前,将钛氧基酞菁结晶用四氢呋喃稀释以得到1%重量溶液,并用上述同样的方法进行观测。如上得到的平均粒径示于表1中。在合成例1和2中制造的钛氧基酞菁结晶不必具有相同的形状。例如,存在类似于三角形和正方形的形状。测量结晶最长的对角线作为计算用的主轴。
表1
平均粒径 | 备注 | |
合成例1(颜料#1) | 0.31 | 包括约0.3~0.4μm的大粒径颗粒 |
合成例2(颜料#2) | 0.12 | 结晶尺寸几乎均匀 |
按与上述相同的方法测量得自合成例2的颜料#2的X-射线衍射光谱。结果,其X-射线衍射光谱与得自合成例1的颜料#1的光谱相匹配。
液体分散体制造例1
液体分散体1是利用得自合成例1的颜料#1与下面组分在下面条件下制备的,作为电荷生成层的涂布液。
钛氧基酞菁颜料(颜料#1) 15份
聚乙烯缩丁醛(BX1,由Sekisui Chemical Co.,Ltd.制造) 10份
2-丁酮 280份
液体分散体1通过下列方法制备:将其中溶解有聚乙烯缩丁醛的2-丁酮和颜料#1全部放置在具有粒径为0.5mm的PSZ珠的市售珠磨分散器(DISPERMAT:SL-05C1-EX)中;并且以转子旋转速度1200rpm分散该溶液30分钟。
液体分散体制造例2
液体分散体2用与液体分散体制造例1中相同的方式制备,只是液体分散体制造例1的颜料#1被于合成例2中制备的颜料#2所代替。
液体分散体制造例3
液体分散体3通过下列方法制备:用具有1μm有效孔径的棉绕(cottonwind)过滤器(TCW-1-CS,由Advantec Co.,Ltd制造)过滤在液体分散体制造例1中制备的液体分散体1。过滤是利用增压泵进行的。
液体分散体制造例4
液体分散体4用与液体分散体制造例3中相同的方式制备,只是其中所用的过滤器用具有3μm有效孔径的棉绕过滤器(TCW-1-CS,由Advantec Co.,Ltd制造)代替。
液体分散体制造例5
液体分散体5是利用下面的清单在下面的条件下制备的,作为电荷生成层的涂布液。
下面化学结构式所示的偶氮颜料: 5份
聚乙烯缩丁醛(BX-1,由Sekisui Chemical Co.,Ltd.制造) 2份
环己酮 250份
2-丁酮 100份
液体分散体5制备如下:将其中溶有聚乙烯缩丁醛的溶剂和偶氮颜料全部放置在具有粒径为10mm的PSZ珠的珠磨分散器中;并以转子旋转速度85rpm分散该溶液7天。
液体分散体制造例6
液体分散体6按与液体分散体制造例5中相同的方式制备,只是液体分散体制造例5中所用的偶氮颜料被下面化学结构式所示的偶氮颜料所代替:
用Horiba Ltd制造的CAPA-700测量如上制备的液体分散体中的颜料颗粒的粒径分布。结果示于表2中。
[表2]
平均粒径 | 标准偏差 | |
液体分散体1 | 0.29 | 0.18 |
液体分散体2 | 0.19 | 0.13 |
液体分散体3 | 0.22 | 0.16 |
液体分散体4 | 0.24 | 0.17 |
液体分散体5 | 0.26 | 0.18 |
液体分散体6 | 0.27 | 0.17 |
图像承载部件制造例1
将用于中间层的具有下列组成的涂布液、用于电荷生成层的涂布液和用于电荷传输层的涂布液施用于直径为30mm的铝鼓(JIS 1050)上。干燥后,制造具有厚度为3.5μm的中间层、电荷生成层和厚度为25μm的电荷传输层的图像承载部件1(层状图像承载部件)。
图像产生层的厚度调节如下:施用用于电荷生成层的涂布液于具有事先制备的周围以与用于制备图像承载部件1所述相同方法缠绕有聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的铝鼓衬底的衬底上。通过市售的光度计(UV-3100,由ShimadzuCorporation制造)测量电荷生成层对波长为407nm的光的透射因数,同时与其上没有涂布电荷生成层涂布液的聚对苯二甲酸乙二醇酯相比较。控制层厚度,使得透射因数的结果为20%。
按相同的方式测量电荷传输层的透射因数。厚度为407nm且具有下列组成的电荷传输层的结果是98%。
用于中间层的涂布液
平均粒径为0.25μm的非表面处理的金红石型二氧化钛(CR-EL,由Ishihara Industry Co.,Ltd.制造) 112份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 260份
用于电荷生成层的涂布液
使用液体分散体1。
用于电荷传输层的涂布液
聚碳酸酯(TS2050,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 10份
下面化学结构式所示的电荷传输材料 7份
二氯甲烷 80份
中间层使用上述用于中间层的涂布液在厚度1mm的铝板上以与用于中间层的涂布液制造图像承载部件1中所述相同的方式形成。用市售的光谱光度计(UV-3100,由Shimadzu Corporation制造)测量中间层的分光镜反射光谱。中间层的吸收端(可被其吸收的光的波长的上限)从光谱光度计中得到。上述二氧化钛的吸收端的结果是大约410nm。
图像承载部件制造例2
图像承载部件2按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例1中用于中间层的涂布液被由下面的组分代替。
用于中间层的涂布液
表面处理的金红石型二氧化钛 112份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 260份
表面处理的金红石型二氧化钛通过对用于图像承载部件制造例1中的非表面处理金红石型二氧化钛用具有基于非表面处理金红石型二氧化钛重量的2重量%的硅氧烷进行表面处理而得到。
中间层使用上述用于中间层的涂布液在具有1mm厚度的铝板上以与用于中间层的涂布液制造图像承载部件1中所述相同的方式形成。中间层的分光镜反射光谱由市售的光谱光度计(UV-3100,由Shimadzu Corporation制造)测量。中间层的吸收端(可被其吸收的光的波长的上限)从光谱光度计中得到。上述二氧化钛的吸收端的结果是大约410nm。
图像承载部件制造例3
图像承载部件3按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例1中用于中间层的涂布液被由下面的组分代替。
用于中间层的涂布液
非表面处理的锌氧化物(SAZEX#2000,由Sakai Chemical Indrstry Co.,Ltd.制造) 112份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 260份
中间层使用上述用于中间层的涂布液在具有1mm厚度的铝板上以与用于中间层的涂布液制造图像承载部件3中所述相同的方式形成。中间层的分光镜反射光谱用市售的光谱光度计(UV-3100,由Shimadzu Corporation制造)测量。中间层的吸收端(可被其吸收的光的波长的上限)从光谱光度计中得到。上述二氧化钛的吸收端的结果是大约388nm。
图像承载部件制造例4
图像承载部件4按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例1中的电荷生成层厚度被改变以使对波长为407nm的光的透射因数为12%。
图像承载部件制造例5
图像承载部件5按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例1中的电荷生成层厚度被改变以使对波长为407nm的光的透射因数为8%。
图像承载部件制造例6
图像承载部件6按与图像承载部件制造例2中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例2中的电荷生成层厚度被改变以使对波长为407nm的光的透射因数为12%。
图像承载部件制造例7
图像承载部件7按与图像承载部件制造例2中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例2中的电荷生成层厚度被改变以使对波长为407nm的光的透射因数为8%。
图像承载部件制造例8
图像承载部件8按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例1中的电荷传输材料被改变为下面的化学结构式所表示的材料。
图像承载部件制造例8中电荷传输层对波长为407nm的光的透射因数当用上述同样的方法测量和评价时为40%。
图像承载部件制造例9
图像承载部件9按与图像承载部件制造例8中相同的方式制造,除了在图像承载部件制造例8中用于电荷传输层的涂布液被改变为下面的清单:
用于电荷传输层的涂布液
聚碳酸酯(TS2050,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 10份
由下面化学结构式表示的电荷传输材料 10份
二氯甲烷 80份
图像承载部件制造例9中电荷传输层对波长为407nm的光的透射因数当用上述同样的方法测量和评价时为25%。
实施例1
将图像承载部件1实施于图9所示的成像设备中。照射光源是发光波长为407nm的半导体激光器(通过光学多面镜进行图像写入)。采用Scortron充电器作为充电装置。使用转印带作为转印装置。采用Nichia Corporaion制造的380nm LED作为放电光源。在50000次连续打印图表试验之前,将处理条件设置如下,在所述图表中均匀地写入对应于A4纸总面积约6%的字符:
图像承载部件的充电装置(非照射区域):-900V
显影偏压:-650V(负/正显影)
写入光照射区域的表面电压:-120V
基于在50000张图像打印之前和之后的图像承载部件的充电电压以及它的被照射区域的电压的测量进行评价。在50000张图像打印之后测量电压同时设定写入条件(照射量)至初始阶段值。
对于半导体激光的实心图像打印,在图像承载元件-900V充电之后,利用图9中所示的放置在显影位置的表面电压计,测量显影部分的非照射区域和照射区域的表面电压以及照射电压。结果示于表3中。
实施例2
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是使用502nm LED(具有15nm的半值宽度,由Seiwa Electric Mfg.Co.,Ltd制造)作为放电装置,以代替实施例1中的放电装置。结果示于表3中。
对比例1
按与实施例2中相同的方式进行评价,只是将实施例2中的写入光源改为440nm LD光源(通过光学多面镜进行图像写入)。结果示于表3。电荷生成层和电荷传输层对440nm波长的光的透射因数分别是38%和98%。
实施例3
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件2代替图像承载部件1。结果示于表3。
实施例4
按与实施例1中相同的方式进行评价,除了实施例1中的写入光源改为375nm LD光源(通过光学多面镜进行图像写入)并且用图像承载部件3代替图像承载部件1。结果示于表3。电荷生成层和电荷传输层对375nm波长光的透射因数分别是17%和77%。
对比例2
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件3代替图像承载部件1。结果示于表3。
对比例3
按与对比例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件3代替图像承载部件1。结果示于表3。
实施例5
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件4代替图像承载部件1。结果示于表3。
实施例6
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件5代替图像承载部件1。结果示于表3。
实施例7
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件8代替图像承载部件1。结果示于表3。写入光的量被设定以使初始阶段的照射区域电压与实施例1相同。
实施例8
按与实施例1中相同的方式进行评价,只是用图像承载部件9代替图像承载部件1。结果示于表3。写入光的量被设定以使初始阶段的照射区域电压与实施例1相同。
实施例9
用与实施例3中相同的方式评价,只是用图像承载部件6代替图像承载部件2。结果示于表3。
实施例10
用与实施例3中相同的方式评价,只是用图像承载部件7代替图像承载部件2。结果示于表3。
[表3]
如表3所示,当写入光波长被设置为短于450nm并且如实施例1中写入光被包含于中间层的金属氧化物(二氧化钛)吸收时,在反复使用后照射区域电压的升高相比于写入光未如实施例1那样被金属氧化物吸收的情况是相对小的。当如实施例1那样放电光被中间层吸收时,这一效果比如实施例2中那样放电光未被中间层吸收时大。
当如实施例3中使用表面处理二氧化钛时,其比如实施例1中使用非表面处理二氧化钛时降低残余电压的效果小。
发现,当设置写入光波长短于450nm并且如实施例1中写入光被包含于中间层中的金属氧化物(锌氧化物)吸收时,与如对比例2和3中写入光未被金属氧化物吸收的情况相比,在反复使用后照射区域的电压升高较小。
还发现,当如实施例6和10电荷生成层对写入光的透射因数小于10%时,与如实施例1和5中和对比例3和9中其透射因数不小于10%的情况相比较,在反复使用后照射区域电压的升高相对较大。
还发现,当如实施例8电荷传输层对放电光的透射因数小于30%时,与如实施例1和7中其透射因数不小于30%的情况相比较,在反复使用后照射区域电压的升高相对较大。
实施例11
实施例11的测试按与实施例1中相同的方式实施,除了图14中所示的具有在A4纸中央沿图像承载部件纵向相互分开的白色实心区域和黑色实心区域的图用来代替实施例1中按照基于A4纸总面积的大约6%的字符被均匀写入的图表。在50000次打印之后,测量在白色实心区和黑色实心区的照射区域的电压。结果示于表4。
实施例12
实施例12的测试按与实施例2中相同的方式实施,除了图14中所示的具有在A4纸中央沿图像承载部件纵向相互分开的白色实心区和黑色实心区的图用来代替实施例2中按照基于A4纸总面积的大约6%的字符被均匀写入的图表。在50000次打印后测量在白色实心区和黑色实心区域照射区的电压。结果示于表4。
[表4]
由表4中可见,当放电光被含于中间层的金属氧化物(二氧化钛)吸收(如在实施例11中)而且使用如在图14中所示具有在图像密度上极大不同的原像时,在照射区域的电压没有显著差别。
然而,当放电光未被含于中间层的金属氧化物(二氧化钛)吸收(如在实施例12中)时,在白色实心区和黑色实心区的电压有很大差别。
图像承载部件制造例10
图像承载部件10按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了液体分散体2被用作电荷生成层的涂布液。电荷生成层厚度被调节以使其对波长为407nm的写入光的透射因数为20%。
图像承载部件制造例11
图像承载部件11按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了液体分散体3被用作电荷生成层的涂布液。电荷生成层厚度被调节以使其对波长为407nm的写入光的透射因数为20%。
图像承载部件制造例12
图像承载部件12按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了液体分散体4被用作电荷生成层的涂布液。电荷生成层厚度被调节以使其对波长为407nm的写入光的透射因数为20%。
实施例13
按实施例1中相同的方式进行评价,除了图像承载部件10被用来代替图像承载部件1。在50000幅图像输出后评价白色实心区域的背景污染。结果与例1的结果一起示于表5。
实施例14
按实施例1中相同的方式进行评价,除了图像承载部件11被用来代替图像承载部件1。在50000幅图像输出后评价白色实心区域的背景污染。结果示于表5。
实施例15
按实施例1中相同的方式进行评价,除了图像承载部件12被用来代替图像承载部件1。在50000幅图像输出后评价白色实心区域的背景污染。结果示于表5。
背景污染用背景区域上黑点的数量和大小的标定来评价。标定从1至4,其中“优秀的”评定为E,“良好的”评定为G,“较好的”评定为F,及“差的”评定为B。
[表5]
从表5中可以发现,当如实施例13到实施例15中在用于电荷生成层涂布液中的平均粒径不大于0.25μm时,图像承载部件的初始阶段下照射区域表面电压可被减小并且反复使用后背景污染的出现可被抑制而对照射区域的升高不会有不利影响。
图像承载部件制造例13
图像承载部件13按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造,除了电荷传输层的厚度被设定为23μm并且具有下面清单的用于保护层的涂布液在电荷传输层上被涂布并干燥以得到厚度为2μm的保护层。不是在图像承载部件上而是在聚对苯二甲酸乙二醇酯上形成的保护层的透射因数通过分光镜光度计在407nm上测量。透射因数的结果是98%。电荷传输层的透射因数是98%。
用于保护层的涂布液
聚碳酸酯(TS2050,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 10份
由下面化学结构式表示的电荷传输材料 7份
铝颗粒(电阻率:2.5×1012Ω·cm,平均初级粒径:0.4μm) 4份
环己酮 500份
四氢呋喃 150份
图像承载部件制造例14
图像承载部件14按与图像承载部件制造例13中相同的方式制造,除了图像承载部件制造例13中在用于保护层的涂布液中的铝颗粒被改变为如下。保护层对波长为407nm的光的透射因数为95%。
二氧化钛颗粒(电阻率:1.5×1010Ω·cm,平均初级粒径:0.5μm) 4份
图像承载部件制造例15
图像承载部件15按与图像承载部件制造例13中相同的方式制造,除了图像承载部件制造例13中在用于保护层的涂布液中的铝颗粒被改变为如下。保护层对波长为407nm的光的透射因数为93%。
二氧化钛颗粒(电阻率:106Ω·cm,平均初级粒径:0.4μm) 4份
图像承载部件制造例16
图像承载部件16按与图像承载部件制造例13中相同的方式制造,除了图像承载部件制造例13中用于保护层的涂布液被改变为如下。保护层对波长为407nm的光的透射因数为90%。
用于保护层的涂布液
下面化学结构式所示的电荷传输材料(重均分子量约140000): 17份
铝颗粒(电阻率:2.5×1012Ω·cm,平均初级粒径:0.4μm) 4份
环己酮 500份
四氢呋喃 150份
图像承载部件制造例17
图像承载部件17按与图像承载部件制造例13中相同的方式制造,除了图像承载部件制造例19中在用于保护层的涂布液中的铝颗粒被改变为如下。保护层对波长为407nm的光的透射因数为38%。
用于保护层的涂布液
甲基三三甲氧基硅烷 100份
3%醋酸 20份
由下面化学结构式表示的电荷传输材料: 35份
抗氧化剂(SANOL LS2626,由Sankyo Unite Industry Co.Ltd制造) 1份
固化剂(乙酸二丁基锡) 1份
2-丙醇 200份
图像承载部件制造例18
图像承载部件18按与图像承载部件制造例13中相同的方式制造,除了图像承载部件制造例13中用于保护层的涂布液被改变为如下。保护层对波长为407nm的光的透射因数为38%。
用于保护层的涂布液
甲基三甲氧基硅烷 100份
3%醋酸 20份
由下面化学结构式表示的电荷传输材料: 35份
铝颗粒(电阻率:2.5×1012Ω·cm,平均初级粒径:0.4μm) 15份
抗氧化剂(SANOL LS2626,由Sankyo Unite Industry Co.Ltd制造) 1份
聚碳酸酯化合物(BYK P104,由Byk Chemie制造) 0.4份
固化剂(乙酸二丁基锡) 1份
2-丙醇 200份
图像承载部件制造例19
图像承载部件19按与图像承载部件制造例13中相同的方式制造,除了图像承载部件制造例13中用于保护层的涂布液被改变为如下。保护层对波长为407nm的光的透射因数为74%。
用于保护层的涂布液
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:KAYARAD TAMPTA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)(分子量:296,官能团数量3,分子量/官能团数量:99) 10份
具有一个有由下面化学结构式表示的电荷传输结构官能团的可自由基聚合化合物(上面所示#54化合物) 10份
光聚合引发剂(1-羟基-环己基-苯基-酮:ILUGACURE 184,由CibaSpecialty Chemicals制造) 1份
四氢呋喃 100份
在喷涂后自然干燥20分钟之后,通过在金属卤化物灯:160W/cm,照射强度:500mW/cm2和照射时间:60秒的条件下照射来固化保护层。
图像承载部件制造例20
图像承载部件20按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,除了具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体被改变为下面的可自由基聚合的单体。保护层对波长为407nm的光的透射因数为73%。
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(五丁四醇四丙烯酸酯,SR-295,由Sartomer Comppany Inc.制造)(分子量:352,官能团数量:4,分子量/官能团数量:88) 10份
图像承载部件制造例21
图像承载部件21按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,除了具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体被改变为下面的具有两个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体。保护层对波长为407nm的光的透射因数为74%。
具有两个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(1,6-己烷二醇二丙烯酸酯,由Wako Pure Chemical Indutries,Ltd.制造)(分子量:226,官能团数量:2,分子量/官能团数量:113) 10份
图像承载部件制造例22
图像承载部件22按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,除了具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体被改变为下面的可自由基聚合的单体。保护层的透射因数为71%。
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(己内酯改性的一缩二季戊四醇六丙烯酸酯,KAYARAD DPCA-120,由Nippon Kayakku Co.,Ltd.制造)(分于量:1947,官能团数量:6,分于量/官能团数量:325) 10份
图像承载部件制造例23
图像承载部件23按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,除了具有一个构官能团和电荷传输结的可自由基聚合化合物被改变为由下面化学结构式表示的具有两个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体。保护层对波长为407nm的光的透射因数为3%。
10份
图像承载部件制造例24
图像承载部件24按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,只是用于保护层的涂布液被改变为如下清单。保护层对波长为407nm的光的透射因数为72%。
用于保护层的涂布液
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:KAYARAD TAMPTA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)(分子量:296,官能团数量3,分子量/官能团数量:99) 6份
具有一个有由下面化学结构式表示的电荷传输结构官能团的可自由基聚合化合物(上面所示的#54化合物) 14份
光聚合引发剂(1-羟基-环己基-苯基-酮:ILUGACURE 184,由CibaSpecialty Chemicals制造) 1份
四氢呋喃 100份
图像承载部件制造例25
图像承载部件25按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,只是用于保护层的涂布液被改变为如下清单。保护层对波长为407nm的光的透射因数为72%。
用于保护层的涂布液
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:KAYARAD TAMPTA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)(分子量:296,官能团数量3,分子量/官能团数量:99) 14份
具有一个有由下面化学结构式表示的电荷传输结构官能团的可自由基聚合化合物(上面所示的#54化合物) 6份
光聚合引发剂(1-羟基-环己基-苯基-酮:ILUGACURE 184,由CibaSpecialty Chemicals制造) 1份
四氢呋喃 100份
图像承载部件制造例26
图像承载部件26按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,只是用于保护层的涂布液被改变为如下清单。保护层对波长为407nm的光的透射因数为74%。
用于保护层的涂布液
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:KAYARAD TAMPTA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)(分子量:296,官能团数量3,分子量/官能团数量:99) 2份
具有一个有由下面化学结构式表示的电荷传输结构官能团的可自由基聚合化合物(上面所示的#54化合物) 18份
光聚合引发剂(1-羟基-环己基-苯基-酮:ILUGACURE 184,由CibaSpecialty Chemicals制造) 1份
四氢呋喃 100份
图像承载部件制造例27
图像承载部件27按与图像承载部件制造例19中相同的方式制造,只是用于保护层的涂布液被改变为如下清单。保护层对波长为407nm的光的透射因数为73%。
用于保护层的涂布液
具有至少3个无电荷传输结构官能团的可自由基聚合的单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯:KAYARAD TAMPTA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)(分子量:296,官能团数量3,分子量/官能团数量:99) 18份
具有一个有由下面化学结构式表示的电荷传输结构官能团的可自由基聚合化合物(上面所示的#54化合物) 2份
光聚合引发剂(1-羟基-环己基-苯基-酮:ILUGACURE 184,由CibaSpecialty Chemicals制造) 1份
四氢呋喃 100份
实施例16
图像承载部件1实施于如图9所示的成像设备中。照射光源是发出光波长407nm的半导体激光器(通过光学多面镜进行图像写入)。使用Scortron充电器作为充电装置。使用转印带作为转印装置。在70000次连续打印具有6%的写入比例的图表之前,处理条件如下:
图像承载部件的充电装置(非照射区域):-900V
显影偏压:-650V(负/正显影)
照射区域的表面电压:-120V
放电光:通过结合氙灯与分光镜得到波长为405nm的均匀光,并利用光纤将该光引导至成像设备,以利用它经过狭缝照射图像承载部件的表面。
评价项目
(1)表面电压
基于在70000张图像打印之前和之后对图像承载部件上照射区域电压的测量而进行评价。
在70000张图像打印之后测量电压同时设定写入条件(照射量)至初始阶段值。
在对图像承载部件-900V充电后,对于通过半导体激光器的实心打印,利用如图9所示的放置在显影位置的表面电压计测量显影部分中照射区域上的表面电压。结果示于表6中。
(2)背景污染
在70000张图像输出之后(在测量表面电压之后),于22℃和50%RH下对白色实心图像输出进行背景污染评价。背景污染评为上述4个等级定标。结果示于表6中。
(3)清洁性能
在评价背景污染后,在与实施例1相同的条件下以及低温(10℃)和低湿度(15%RH)下,按照从黑色实心区到白色实心区的方向连续打印50张如图15所示的测试图,以评价清洁性能。用肉眼观察第50张图像的白色区。以4个等级定标评价如下:优秀的(没有坏的清洁表现)用E表示;良好的(纵向上可观察到一至两个轻微的黑条纹)用G表示;较好的(纵向上可观察到三或四个轻微的黑条纹)用F表示;差的(可观察到清晰的黑色条纹)用P表示。结果示于表6中。
(4)点图像
在评价清洁性能的之后,于高温(30℃)和高湿度(90%RH)下输出1000张写入率为6%的测试图表,以对1个点图像(输出其中写入独立的点的图像)进行评价。通过光学显微镜观察该1个点图像,并以4个等级定标评价点轮廓的清晰度:优秀的用E表示;良好的用G表示;较好的用F表示;差的用P表示。结果示于表6中。
(5)磨损量
在初始阶段测量图像承载部件的层厚度,并在(1)至(4)所有测试之后再次测量。评价测试之前和之后的层厚度的差别(磨损量)。除两端5cm之外,沿图像承载部件纵向以1cm的间隔测量层厚度,并以平均值作为层厚度。
实施例17至31
在与实施例16相同的条件下评价如上制造的图像承载部件13到27。结果示于表6中。对应实施例编号的图像承载部件编号也示于表6中。
[表6]
从表6中可看出下列内容。
即使形成保护层时,也可以通过中间层中包含的二氧化钛吸收保长为407nm的光而阻止残余电压的升高。
与实施例16中的没有提供保护层的情形相比,在实施例17至31中的提供有保护层的情形下,抗磨性得到提高。
在实施例17之19的提供有包含无机颜料(金属氧化物)的保护层的情形下,当无机颜料具有如实施例18和19中的不小于1010Ω·cm电阻率时,点图像在高温和高湿度下不显著地降低。
与无交联结构保护层相比较,通过具有交联结构的保护层可以相对地改善抗磨性。通过固化具有至少三个无电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体和具有官能团和电荷传输结构的可自由基聚合的化合物而形成的保护层可以改进抗磨性,如在实施例20、23、26以及28~31中。
另外,利用通过固化具有至少三个无电荷传输结构的官能团的可自由基聚合的单体和具有官能团和电荷传输结构的可自由基聚合的化合物而形成的保护层,可以提高清洁性能。
实施例32
测量照射区域的电压,并按与实施例26中相同的方式进行评价,只是改用半值宽度为15nm的502nm LED(由Seiwa Electric Mfg.Co.,Ltd制造)。调节放电光的量,使得放电后图像承载部件的表面电压与实施例26中的相同。结果与实施例26的结果一起示于表7中。电荷生成层和电荷传输层对图像承载部件的波长为407nm的写入光的透射因数分别为20%和98%。
对比例4
评价的进行与实施例32中的方式相同,除了换成用440nm的LD(通过光学多面镜进行图像写入)。写入光的量被调节以使图像承载部件表面电压的初始阶段与实施例32中的相等。结果示于表7。电荷生成层和电荷传输层对用于图像承载部件的具有440nm波长的写入光的透射因数分别为38%和98%。
[表7]
由表7中可以看出,当设置写入光的波长短于450nm且写入光如实施例26中那样被中间层中所包含的金属氧化物(二氧化钛)吸收时,照射部分在反复使用后的电压升高较小,与如对比例4中那样写入光不被金属氧化物吸收甚至提供有保护层的情形相比。当如实施例26那样放电光被中间层吸收时,这一效果比如实施例32中那样放电光未被中间层吸收时更大。
图像承载部件制造例28
图像承载部件28按与图像承载部件制造例22中相同的方式制造,除了保护层的厚度被改变为2.2μm。
图像承载部件制造例29
图像承载部件29按与图像承载部件制造例22中相同的方式制造,除了保护层的厚度被改变为4.1μm。
实施例33
将图像承载部件22实施于如图9所示的成像设备中。照射光源是发射波长为407nm的光的半导体激光器(通过光学多面镜进行图像写入)。使用Scortron充电器作为充电装置。使用转印带作为转印装置。使用下面的光源作为放电光源。在连续70000打印写入率为6%的图表的测试之前,设定处理条件如下:
图像承载部件的充电装置(非照射区域):-900V
显影偏压:-650V(负/正显影)
照射区域的表面电压:-130V
放电光:通过组合氙灯和分光镜得到波长为409nm的均匀光,并通过光纤将该光引导至成像设备,以利用它经过狭缝照射图像承载部件的表面。
在打印70000张图像之前和之后,测量图像承载部件及其照射区域上的电压,并以此测量为基础进行评价。在打印70000张图像之后测量电压同时将写入条件(照射量)固定为初始阶段值。
在对图像承载部件-900V充电后,对于通过半导体激光的实心打印,利用放置在图9所示的显影位置的表面电压计测量显影部分的非照射区和照射区的表面电压。结果示于表8中。
另外,在测量70000张图像输出后的电压之后,输出图14中所示的图表图像,其中前半端是条图像而后半端是中间色(halftone)图像,并观察中间色部分上的图像的不均匀性。
为测量保护层的透射因数,在与图像承载部件22和23情形中所述相同的条件下,于缠绕有聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的直径为30mm的铝鼓上,形成图像承载部件28和29的保护层。将该材料剪切成合适的尺寸,并利用市售的光度计(UV-3100,由Shimadzu Corporation制造)测量500到300nm范围的光谱透射因数,同时与在其上未涂有保护层涂布液的聚对苯二甲酸乙二醇酯相比较。电荷生成层对波长为407nm的写入光的透射因数为20%,电荷传输层对图像承载部件的放电光的透射因数为98%。
实施例34
按与实施例33中相同的方式进行评价,只是图像承载部件28被图像承载部件29代替。结果示于表8中。电荷生成层和电荷传输层对波长为407nm的写入光的透射因数为20%和98%。
实施例35
按与实施例33中相同的方式进行评价,只是光源换成380nm的LD(通过光学多面镜进行图像写入)。调节写入光的量以具有与实施例33初始阶段中相同的量。结果示于表8中。电荷生成层和电荷传输层对具有380nm波长的写入光的透射因数分别为20%和98%。
实施例36
按与实施例34中相同的方式进行评价,只是光源换成380nm的LD(通过光学多面镜进行图像写入)。结果示于表8中。电荷生成层和电荷传输层对具有380nm波长的写入光的透射因数分别为20%和98%。
[表8]
从图8中可以看出,当保护层对放电光的透射因数小于30%,效果轻微减弱。
另外,对于实施例33和34而言,图16中所示的图表输出中的中间色区域适当地形成,但是在实施例35和36中可以辨认出中间色中与条纹对应的轻微残余图像。实施例36中的残余图像的程度比实施例35中更差。
基于这些结果发现,通过用中间层中所包含的二氧化钛吸收波长短于410nm的放电光可以抑制反复使用后残余电压的升高。然而,还发现当保护层对写入光的透射因数小于30%时,会出现轻微的副作用。
图像承载部件制造例30
按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造图像承载部件30,只是将图像承载部件制造例1中的中间层换成具有电荷阻挡层和莫尔条纹防止层的层结构,并施用和干燥具有如下清单的用于电荷阻挡层和莫尔条纹防止层的涂布液,使得电荷阻挡层和莫尔条纹防止层的厚度分别为1.0μm和3.5μm。
用于电荷阻挡层的涂布液
N-甲氧基甲基化尼龙(FINERESIN FR-101,由Namariichi ChemicalIndrstrial Co.,Ltd.制造) 4份
甲醇 70份
正-丁醇 30份
用于莫尔条纹层的涂布液
平均粒径为0.25μm的非表面处理金红石型二氧化钛(CR-EL,由IshiharaIndustry Co.,Ltd.制造) 126份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 100份
组合物中,无机颜料与粘合剂树脂的体积比为1.5/1。
图像承载部件制造例31
按与图像承载部件制造例30中相同的方式制造图像承载部件31,只是电荷阻挡层厚度变为0.3μm。
图像承载部件制造例32
按与图像承载部件制造例30中相同的方式制造图像承载部件32,只是电荷阻挡层的厚度变为1.8μm。
图像承载部件制造例33
按与图像承载部件制造例30中相同的方式制造图像承载部件33,只是用于电荷阻挡层的涂布液被改变为具有下面的清单。
用于电荷阻挡层的涂布液
醇溶性尼龙(AMILAN CM8000,由Toray Indrstires,Inc.制造) 4份
甲醇 70份
正-丁醇 30份
图像承载部件制造例34
按与图像承载部件制造例30中相同的方式制造图像承载部件34,只是用于莫尔条纹防止层的涂布液被改变为具有下面的清单。
用于莫尔条纹层的涂布液
平均粒径为0.25μm的非表面处理的金红石型二氧化钛(CR-EL,由Ishihara Industry Co.,Ltd.制造) 252份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 100份
在组合物中,无机颜料与粘合剂树脂的体积比为3/1。
醇酸树脂与三聚氰胺树脂的重量比是6/4。
图像承载部件制造例35
按与图像承载部件制造例30中相同的方式制造图像承载部件35,只是用于莫尔条纹防止层的涂布液被改变为具有下面的清单。
用于莫尔条纹层的涂布液
平均粒径为0.25μm的非表面处理的金红石型二氧化钛(CR-EL,由Ishihara Industry Co.,Ltd.制造) 84份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 100份
在组合物中,无机颜料与粘合剂树脂的体积比为1/1。
醇酸树脂与三聚氰胺树脂的重量比是6/4。
实施例37至42
在与实施例16中相同的条件下用图像承载部件30至35进行70000张图像的连续打印。同样的项目的测量以相同方式进行。结果示于表9中,与实施例16的结果相比较。电荷生成层和电荷传输层对用于图像承载部件的具有407nm波长的写入光的透射因数分别为20%和98%。
[表9]
从表9中可以发现,抗背景污染性能通过具有由电荷阻挡层和莫尔条纹阻挡层形成的中间层的结构而得到改进。
图像承载部件制造例36
按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造图像承载部件36,只是使用液体分散体5作为电荷生成层的涂布液。调节电荷生成层的厚度以使其对407nm波长的写入光的透射因数为20%。
图像承载部件制造例37
按与图像承载部件制造例1中相同的方式制造图像承载部件37,只是使用液体分散体6作为电荷生成层的涂布液。调节电荷生成层的厚度以使其对407nm波长的写入光的透射因数为20%。
图像承载部件制造例38
按与图像承载部件制造例36中相同的方式制造图像承载部件38,只是将图像承载部件制造例36中所用的中间层涂布液改成如下组成:
用于中间层的涂布液
表面处理金红石型二氧化钛 112份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 260份
表面处理的金红石型二氧化钛如此得到,即用占非表面处理的金红石型二氧化钛重量2%的硅氧烷,处理图像承载部件制造例1中所使用的非表面处理的金红石型二氧化钛。
图像承载部件制造例39
按与图像承载部件制造例36中相同的方式制造图像承载部件39,只是将图像承载部件制造例36中所用的中间层涂布液改成如下组成:
用于中间层的涂布液
非表面处理的锌氧化物(SAZEX#2000,由Sakai Chemical Indrstry Co.,Ltd.制造) 112份
醇酸树脂(BECKOLITE M6401-50-S,由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造,固体部分:50%) 33.6份
三聚氰胺树脂(SUPERBECAKMINE L-121-60,由Dainippon Ink andChemicals Incorporated制造,固体部分:60%) 18.7份
2-丁酮 260份
按采用中间层涂布液制造图像承载部件39中所述相同的方式,通过应用上述涂布液于厚度为1mm的铝板上,以形成中间层。通过市售的光谱光度计(UV-3100,由Shimadzu Corporation制造)测量该中间层的分光镜反射光谱。由该分光镜反射光谱得到该中间层的吸收端(可吸收于其中的光的波长的上限)。上述二氧化钛的吸收端的结果为约388nm。
实施例43
将图像承载部件36实施于如图11所示的处理盒中,所述处理盒则实施于如图10所示的成像设备中。照射光源是发光波长为407nm的半导体激光器(通过光学多面镜进行图像写入)。使用接触型充电辊作为充电装置。使用转印带作为转印装置。使用Nichia Corporation制造的380nm LED作为放电光源。在图表的50000次连续打印测试之前的处理条件设置如下,其中所述图表中均匀写入占A4纸总面积约6%的字符。对图像承载部件的写入光波长(407nm),电荷生成层的透射因数为20%,电荷传输层的透射因数为98%。
图像承载部件的充电装置(非照射区域):-900V
显影偏压:-650V(负/正显影)
照射区的表面电压:-60V
在50000张图像打印之前和之后,测量图像承载部件上照射区的电压,并根据该测量进行评价。在50000张图像打印之后测量电压,同时将写入条件(照射量)固定为初始阶段值。
对于通过半导体激光器的实心打印,在图像承载部件-900V充电之后,利用放置在图10中所示显影位置的表面电压计,测量图像承载部件显影部分上的非照射区和照射区的表面电压。结果示于表10中。
另外,通过在50000张图像连续打印之前和之后输出ISO/JIS-SCID图像N1(肖像),评价色彩表现(color representation)。
实施例44
按与实施例43中相同的方式进行评价,只是使用502nm LED(具有15nm的半值宽度,由Seiwa Electric Mfg.Co.,Ltd制造)作为代替。结果示于表10。
对比例5
按与实施例44中相同的方式进行评价,只是实施例44中的写入光源改为440nm LD光源(通过光学多面镜进行图像写入)。调节写入光的量以使其具有与实施例44初始阶段照射区域表面电压相同的电压。结果示于表10中。电荷生成层和电荷传输层对图像承载部件所用的波长为440nm的写入光的透射因数分别为17%和98%。
实施例45
按与实施例43中相同的方式进行评价,只是图像承载部件36被图像承载部件37所代替。结果示于表10中。电荷生成层和电荷传输层对波长为407nm的写入光的透射因数分别为18%和98%。
实施例46
按与实施例43中相同的方式进行评价,只是图像承载部件36被图像承载部件38所代替。结果示于表10中。电荷生成层和电荷传输层对波长为407nm的写入光的透射因数分别为17%和98%。
实施例47
按与实施例43中相同的方式进行评价,只是将实施例43中的写入光源改为375nm LD光源(通过光学多面镜进行图像写入),并且用图像承载部件39代替图像承载部件36。调节光的量以具有与实施例43初始阶段照射部分表面电压相同的电压。结果示于表10中。电荷生成层和电荷传输层对用于图像承载部件的具有375nm波长的写入光的透射因数分别为26%和77%。
对比例6
按与实施例43中相同的方式进行评价,只是图像承载部件36被图像承载部件39所代替。结果示于表10中。电荷生成层和电荷传输层对用于图像承载部件的具有407nm波长的写入光的透射因数分别为20%和98%。
对比例7
按与对比例5中相同的方式进行评价,只是图像承载部件36被图像承载部件39所代替。结果示于表10中。电荷生成层和电荷传输层对用于图像承载部件的具有375nm波长的写入光的透射因数分别为20%和98%。
[表10]
从测试图表的结果可以看出,得自实施例43的在50000图像输出之后的图像几乎与得自初始阶段的图像相同,但是得自对比例5中的图像在50000图像输出后在颜色上轻微偏离平衡。
当将实施例43中照射区域的表面电压与实施例45中照射区域的表面电压进行比较时,实施例43中照射区域的表面电压低。发现用于实施例43中的偶氮颜料的耦合物成份的不对称性有利于灵敏度的提高。
与使用非表面处理的二氧化钛的实施例43相比,在中间层中包含表面处理的二氧化钛的实施例46中,降低残余电压升高的效果较小。
当写入光的波长被设定于375nm并且写入光如实施例47中被包含于中间层的金属氧化物(锌氧化物)吸收时,与在对比例6和7中写入光未被金属氧化物吸收的情况相比较,反复使用后照射区域电压的升高相对小。
本申请要求提交于2007年2月6日的日本专利申请第2006-028493号的优先权并包含与其相关的主题,其整个文件被引用结合于此。
现在完整地描述了本发明,明显的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离在此阐明的本发明的精神和范围的前提下可以做出各种改变和修改。
Claims (15)
1.一种成像设备,包括:
配置为承载静电潜像的图像承载部件,该图像承载部件包括:
衬底,
中间层,其依次层叠电荷阻挡层和包含金属氧化物的莫尔条纹防止层而成,所述电荷阻挡层含有N-甲氧基甲基化尼龙,所述莫尔条纹防止层具有从2至5μm的厚度,其中所述电荷阻挡层具有从0.1至小于2.0μm的厚度,其中所述莫尔条纹防止层还包含粘合剂树脂,而且所述莫尔条纹防止层中金属氧化物与粘合剂树脂的体积比例为1至3,和
感光层,其包括含有有机电荷生成材料的电荷生成层和电荷传输层;
配置为给图像承载部件充电的充电装置;
配置为通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件而在图像承载部件上写入静电潜像的写入装置;
配置为用调色剂使静电潜像显影以形成可视图像的显影装置;
配置为转印可视图像到记录介质的转印装置;
配置为将转印的图像定影在记录介质上的定影装置;及
配置为使图像承载部件上的残余电荷光学放电的放电装置。
2.根据权利要求1的成像设备,其中所述金属氧化物为非表面处理的金属氧化物。
3.根据权利要求1或2的成像设备,其中所述金属氧化物是金红石型二氧化钛,且所述写入装置以波长短于410nm的光照射图像承载部件。
4.根据权利要求3的成像设备,其中所述金红石型二氧化钛为非表面处理的金红石型二氧化钛。
5.根据权利要求1的成像设备,其中所述电荷生成层对写入光线的透射因数为10至25%。
6.根据权利要求1的成像设备,其中所述电荷传输层对写入光线的透射因数不小于30%。
7.根据权利要求1的成像设备,其中在所述感光层上提供有保护层。
8.根据权利要求7的成像设备,其中所述保护层对写入光线的透射因数不小于30%。
9.根据权利要求1的成像设备,其中所述放电装置包括以波长短于450nm的被中间层中的金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件的光源。
10.根据权利要求1的成像设备,包括多个图像承载部件、充电装置和写入装置。
11.根据权利要求1的成像设备,其中所述图像承载部件、充电装置和写入装置作为一个整体集合于其中的处理盒,从而可分离地装于该成像设备中。
12.一种成像方法,包括:
给图像承载部件充电,该图像承载部件包括衬底,依次层叠电荷阻挡层和包含金属氧化物的莫尔条纹防止层而成的中间层,及包括含有有机电荷生成材料的电荷生成层和电荷传输层的感光层,所述电荷阻挡层含有N-甲氧基甲基化尼龙,所述莫尔条纹防止层具有从2至5μm的厚度,其中所述电荷阻挡层具有从0.1至小于2.0μm的厚度,其中所述莫尔条纹防止层还包含粘合剂树脂,而且所述莫尔条纹防止层中金属氧化物与粘合剂树脂的体积比例为1至3;
通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件而在图像承载部件上写入静电潜像;
用调色剂使静电潜像显影以形成可视图像;
将可视图像转印到记录介质;
使转印的图像定影于记录介质;及
使图像承载部件上的残余电荷放电。
13.根据权利要求12中的成像方法,其中所述放电过程用波长短于450nm的被中间层中的金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件。
14.根据权利要求12或13的成像方法,包括多个充电过程和写入过程。
15.一种处理盒,包括:
配置为承载静电潜像的图像承载部件,该图像承载部件包括衬底,依次层叠电荷阻挡层和包含金属氧化物的莫尔条纹防止层而成的中间层,及包括含有有机电荷生成材料的电荷生成层和电荷传输层的感光层,所述电荷阻挡层含有N-甲氧基甲基化尼龙,所述莫尔条纹防止层具有从2至5μm的厚度,其中所述电荷阻挡层具有从0.1至小于2.0μm的厚度,其中所述莫尔条纹防止层还包含粘合剂树脂,而且所述莫尔条纹防止层中金属氧化物与粘合剂树脂的体积比例为1至3;
配置为使图像承载部件充电的充电装置;
配置为通过用波长短于450nm的被金属氧化物吸收可产生载流子的光照射图像承载部件而在图像承载部件上写入静电潜像的写入装置。
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