CN100573344C - 多层受光体 - Google Patents

Abstract

公开了一种受光体及其形成方法。受光体包含衬底、中间涂层和成像层。中间涂层包含一层阻抗小于约50kΩ的无孔阳极化铝层。这一层无孔阳极化铝层可单独用作中间涂层，或可以是包括其它中间层涂料的附加层的多层中间涂层体系中的一部分。使用无孔阳极化铝层为受光体提供延长的有效寿命。

Description

多层受光体

技术领域

本公开内容在多个示例性实施方案中一般地涉及用于电子照相或静电复印工艺的受光体或成像元件。更具体地说，本公开内容涉及包括紧邻衬底的中间涂层的多层受光体或成像元件，其中所述中间涂层包括至少一层无孔阳极化铝阻挡贴面层。

背景技术

在诸如静电复印的电子照相应用中，电荷保持表面(即光电导体、受光体或成像表面)被静电充电并暴露在拟重现原图像的光图案中，以使该表面按图案选择性地放电。在该表面上所得的充电与放电区图案形成与原图像一致的静电荷图案(静电潜像)。该潜像通过使之与被称为“调色剂”的可静电吸引的细粉接触而显影。调色剂被表面上的静电荷保持在成像区。因此调色剂图像是按被重现原图像的光图像形成的。然后，该调色剂图像可以被转印到衬底(如纸)上，于是图像被固定在其上，形成拟重现图像的永久性记录。显影后，留在电荷保持表面的过量调色剂要从表面上清除掉。

上述方法是已知的，且适用于光透镜拷贝原图像和打印电子产生或储存的原图像的应用，其中充电表面可以多种方式按图像方式放电。将电荷按图像方式沉积在电荷保持衬底上的离子发射设备的操作与此类似。

电子照相成像元件一般都是多层受光体，包括衬底支撑层、任选的导电层、任选的阻电层、任选的粘合层、生电层、输电层和任选的保护层或罩面层。受光体或成像元件可采取数种形式，包括柔性带、硬鼓等等。

在多层受光体或成像元件中，在衬底与光敏或成像层之间常要沉积一层中间涂层以提高受光体的物理和/或电性能。例如，中间涂层可用来为受光体提供介电强度或导电性，提供衬底与光敏层之间的力学粘附强度并改进受光体的循环稳定性。中间涂层也可用来提供电荷阻挡能力并例如防止空穴从导电层注入对面的光电导层。

此外，中间涂层也可用来防止光散射、层压板缺陷。相干光源与多层受光体联用导致被称为“层压板效应”或“干扰频带效应”的印刷质量缺陷。这种印刷缺陷由相干光在多层受光体各界面上被反射时出现的一系列暗和亮的干涉图案组成。有机受光体中的层压板效应一般源自空气/输电层界面即上表面的反射及中间涂层或阻电层/衬底界面即衬底表面的反射。如果减小或抑制输电层表面的强反射或衬底表面的强反射，则可消除这种效应。

一般而言，许多多层受光体内的中间涂层是树脂层。树脂层一般由混合物形成，例如乙酰基丙酮三丁氧化锆与γ氨基丙基三乙氧基硅烷、酪蛋白、聚乙烯醇、硝化纤维素、乙烯丙烯酸共聚物、聚酰胺(尼龙6、尼龙615、尼龙610、共聚尼龙、烃氧基薄荷醇化(alcoxymentholated)尼龙等等)、聚氨酯、明胶等物质的混合物。

但中间涂层常显示不良的环境循环稳定性，因为树脂的体积电阻率强烈依赖于离子电导率并受温度和湿度条件的影响很大。此外，使用光散射颗粒的传统中间涂层只有有限范围的适用材料可用来作光散射颗粒。虽然许多聚合物材料的粒度、密度和分散稳定性都在合适的范围内，但折射率太接近于中间涂层中所用的基料树脂。折射率与基料折射率相似的光散射颗粒产生的光散射可能不足以消除所得印刷中的层压板效应。

因此希望提供适合用作成像设备中受光体中间涂层的材料，这种材料显示有益的性能并有利于提高成像元件的性能。还希望为受光体提供有利于延长受光体寿命的中间涂层。其中尤其希望提供具有改进耐蚀性、更高硬度和更均匀介电特性的中间涂层以延长受光体的寿命。

发明内容

本公开内容在多个示例性实施方案中的一个方面，提供一种受光体，它包含衬底、至少一层成像层和置于衬底与成像层之间的中间涂层。所述中间涂层包含阳极化铝的无孔层，其阻抗等于或小于约50kΩ。

在另一方面，本公开内容提供一种受光体，它包含衬底、置于衬底上的无孔阻挡层和至少一层成像层。所述无孔阻挡层包含阳极化铝，其阻抗为约20～约50kΩ，并起中间涂层的作用。

在另一方面，本公开内容提供一种形成受光体的方法，该方法包含提供衬底，在该衬底上形成至少一层中间涂层，以及在中间涂层上形成成像层。所述中间涂层包含无孔的阳极化铝材料，该材料是在包含约0.25～约5％(重量/体积)有机酸的电解液内在约2～约20℃和约5～约24V电压下阳极化铝或铝合金而形成的。由此法产生的无孔阳极化铝层的阻抗等于或小于约50kΩ。

在另一方面，本公开内容提供一种受光体，它包含衬底、紧邻衬底的中间涂层和至少一层成像层，其中所述中间涂层包含一层阳极化铝的无孔层和一层或多层紧邻无孔阳极化铝层的包含中间层涂料的层。

附图说明

图1是本公开内容的受光体第一实施方案的截面图；和

图2是本公开内容的受光体第二实施方案的截面图。

具体实施方式

本公开内容在多个示例性实施方案中涉及适用于电子照相或静电复印工艺的受光体。所述受光体包括至少一层衬底、中间涂层和成像层。所述中间涂层包含一层无孔阳极化铝层，其阻抗小于约50kΩ。这一层无孔阳极化铝层可单独用作中间涂层，或也可以是包括其它中间层涂料的附加层的多层中间涂层体系的一部分。使用无孔阳极化铝层为受光体提供延长的有效寿命。

参考图1，该图示意了本公开内容受光体的第一实施方案。受光体10包括衬底12、紧邻衬底的中间涂层14和紧邻中间涂层的成像层16。中间涂层14是一层如本文所述的无孔阳极化铝阻挡层。

参考图2，该图示意本公开内容受光体的第二实施方案。受光体20包括衬底22、中间涂层24和成像层30。中间涂层24是多层中间涂层或中间涂层体系，它包括一层如本文所述的无孔阳极化铝阻挡层26和附加中间涂层28。

衬底可包含任何适合作为受光体衬底的材料，包括非导电材料层或导电材料层如无机或有机组合物。衬底可以是柔性无缝或刚性的，并且可以具有任意数目的不同构型，包括例如板、片、涡卷、无限长柔性带、网、圆柱、鼓等等。衬底可以是不透明的或基本透明的，并可包含任意具有所需力学性能的各种适用材料。

在一个实施方案中，衬底是无缝柔性带形式的。衬底的背面，特别当衬底是柔性有机聚合物材料时，可任选地涂布传统的防卷层。

很多种树脂都可用作非导电材料来形成衬底，包括但不限于聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯等。适于用作衬底的材料实例包括市售的双轴取向聚酯，已知为E.I.DuPont deNemours and Company销售的

DuPont Tejin Films U.S.销售的

或Hoechst A.G注册但由Mitsubishi Polymer Film GMbH销售的

适于用作衬底的其它材料包括聚合物材料，如E.I.DuPont deNemours and Company以

销售的聚氟乙烯、Phillips Petroleum Company以

销售的聚乙烯和聚丙烯、Chevron Phillips Petroleum Company以

销售的聚苯硫醚以及E.I.DuPont deNemours and Company以

销售的聚酰亚胺。

当使用非导电材料时，必须在该非导电材料上提供导电基平面。基平面起导电层作用。当使用导电基平面时，它位于衬底上。适合作导电基平面的材料包括但不限于铝、锆、铌、钽、钒、铪、钛、镍、不锈钢、铬、钨、钼、铜等以及它们的混合物和合金。

基平面可用任何适当的涂布技术涂布。适用涂布技术的实例包括但不限于溶液涂布、蒸气沉积和溅射。

基平面的厚度可以是适合于提供电控光电导元件所需光学透明性和柔软性的任何厚度。在实施方案中，用于柔性光控成像设备的导电基平面的厚度在约

～约

范围内。在另外的实施方案中，为达到导电性、柔软性和透光性的最佳组合，导电基平面的厚度为约～约

在其它实施方案中，基平面可以是不透明的。

如果衬底由导电材料形成，则可以使用任何合适的导电材料。适用的导电材料包括但不限于金属箔、粉末或纤维，如铝、钛、镍、铬、黄铜、金、不锈钢、炭黑、石墨等等；包含金属氧化物、硫化物、硅化物、季铵组合物的基料树脂；导电聚合物如聚乙炔或其热解产物和分子掺杂产物、电荷转移复合物以及聚苯基硅烷和源于聚苯基硅烷的分子掺杂产物。受光体也可以涂布在刚性不透明的导电衬底如铝鼓上。在其它实施方案中，衬底可以是导电塑料鼓。

衬底的厚度不受限制，可以随所要求的力学性能和/或成本考虑而变。在实施方案中，衬底的厚度范围为约65μm～约150μm。在另外的实施方案中，为了在环绕小直径辊时柔性最佳且引起的表面弯曲应力最低，衬底的厚度可以为约75μm～125μm。柔性带的厚度可以大一些，例如超过200μm，或者具有最小厚度，如小于50μm，只要对最终光电导设备无不良影响即可。在使用鼓时，厚度应足以提供必要的刚度，通常在约1～约6mm范围内。

一般而言，对衬底上要涂布的表面应进行清洁处理以促进与涂层更好地粘附。清洁处理衬底表面的适用方法包括将衬底层表面暴露于等离子体放电、离子轰击等。也可以使用其它方法如溶剂清洁法。

在本公开内容的示例性实施方案中，受光体还包括置于衬底表面之上的中间涂层。按照本公开内容的中间涂层包括至少无孔的阳极化铝阻挡层。如本文所用，无孔是指该阻挡层在其整个长度与厚度上基本上无任何孔。而且阳极化铝中间涂层是单层无孔层。

适合作为受光体中间涂层的无孔阳极化铝层可以由纯铝或铝合金形成。因此，本文提到阳极化铝层时，所述铝包括纯铝和铝合金。如果使用铝合金，则合金金属的类型和数目不受任何限制。适用的合金金属包括镁、硅、锰、铜和锌等。适用类型的铝合金包括但不限于本领域内周知的牌号为1050、6063和A40S等铝合金。

在实施方案中，无孔阳极化铝阻挡层的阻抗等于或小于约50kΩ。在其它实施方案中，无孔阳极化铝阻挡层的阻抗为约20～约50kΩ。无孔阳极化阻挡层的残留电压等于或小于约100V。

在实施方案中，阻挡层的厚度为约

～约

在其它实施方案中，阻挡层的厚度为约15～约

在另外的实施方案中，阻挡层的厚度为约20～

不受任何特殊理论的限制，相信薄中间涂层为阻挡层提供了稳定的残留电压和良好的循环稳定性。

无孔阻挡层可以由任何适合于在衬底上形成无孔阻挡层的方法形成。在实施方案中，将铝材置于衬底上并经受阳极化处理。将带有与其紧邻的铝层的衬底放在包含用量为0.25～约0.5％(w/v)的有机酸的电解液中。适用有机酸的非限定性实例包括草酸、柠檬酸等。通过将衬底连接到直流电源的正端而将带铝层的衬底作成阳极。阴极一般是在阳极化处理浴中为惰性的导电体，如炭、铅、镍或不锈钢的板或棒，其连接到电源的负端。电流通过电解液中的两个电极并以恒电流法或恒电压法进行电解。在实施方案中，阳极化电压在约5～约24V范围内。电解液的温度为约2℃～约20℃。在上述条件下，可获得单层无孔阳极化阻挡层。

单层无孔阳极化铝阻挡层可单独用作中间涂层，如图1所示。由于它是单层固态无孔层，该阻挡层无需大多数阳极化工艺中所必要的密封步骤。

或者，单层无孔阳极化铝阻挡层可以用作多层中间涂层体系中的一部分。多层中间涂层体系如图2所示。在实施方案中，当无孔阳极化铝阻挡层用于中间涂层体系中时，它紧邻衬底并包括一层或多层与其紧邻的附加中间涂层。附加中间涂层可用来为受光体提供另外的力学性能或电性能。用作附加中间涂层和中间涂层体系的材料不受任何限制，且可包含适合作受光体中间涂层的任何材料。

成像层是指包含生电材料、输电材料或同时包含生电材料和输电材料的的一层或多层。

任何适于用作生电材料的材料都可用于本受光体。它包括n-型或p-型生电材料。

短语“n-型”是指主要输运电子的材料。典型的n-型材料包括二溴三苯并芘-5，10-二酮、苯并咪唑苝、氧化锌、二氧化钛、偶氮化合物如氯代双酚A蓝和双偶氮颜料，取代2，4-二溴三嗪、多核芳醌、硫化锌等等。

短语“p-型”是指输运空穴的材料。典型的p-型有机颜料包括例如无金属酞菁、钛氧基酞菁、镓酞菁、羟基镓酞菁、氯代镓酞菁、铜酞菁等等。

示例性有机光电导生电材料包括偶氮颜料，如苏丹红、双酚A蓝、烟鲁绿B等；醌颜料，如阿果黄、芘醌、阴丹士林亮紫RRP等；醌菁颜料；苝颜料，如苯并咪唑苝；靛蓝颜料，如靛蓝、硫靛等；双苯并咪唑颜料，如Indofast橙等；酞菁颜料，如铜酞菁、铝代氯酞菁、羟基镓酞菁等；喹吖啶酮颜料；或甘菊环化合物。适用的无机光电导生电材料包括例如硫化镉、硫代硒化镉、硒化镉、结晶和无定形硒、氧化铅和其它硫属元素化合物。硒的合金包括在本发明的实施方案中并包括例如硒-砷、硒-碲-砷和硒-碲。

任何适用的非活性树脂基料材料都可用于生电层。典型的有机树脂基料包括聚碳酸酯、丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物、乙烯基聚合物、纤维素聚合物、聚酯、聚硅氧烷、聚酰胺、聚氨酯、环氧、聚乙烯基缩醛等等。

为产生适合作为涂料组合物的分散体，生电材料要与溶剂一起使用。溶剂可以是例如环己烷、甲乙酮、四氢呋喃、乙酸烷基酯和它们的混合物。乙酸烷基酯(如乙酸丁酯和乙酸戊酯)可以在烷基中含3～5个碳原子。组合物中溶剂的用量可在例如约70重量％～98重量％范围内，基于组合物重量。

组合物中生电材料的用量范围为例如约0.5重量％～约30重量％，基于包括溶剂在内的组合物的重量。分散在干光电导涂料内的光电导颗粒(即生电材料)的用量在一定程度上随所选的具体光电导颜料颗粒而变。例如，当使用酞菁有机颜料如钛氧基酞菁和无金属酞菁时，在干光电导涂料中所有酞菁颜料的含量占干光电导涂料总重量的约30重量％～约90重量％时，可获得满意的结果。由于光电导特性受每平方厘米上涂布颜料的相对量的影响，所以，如果干光电导涂层较厚，则可使用较低的颜料含量。反之，在干光电导层较薄时，要求使用较高的颜料含量。

一般而言，当用浸涂法涂布光电导涂料时，使用小于约0.6μm的平均光电导粒度可达到满意的结果。优选平均光电导粒度小于约0.4μm。优选光电导粒度还小于它们在其中分散的干光电导涂料的厚度。

在生电层内，生电材料(“CGM”)与基料的重量比范围为约30(CGM)∶70(基料)～约70(CGM)∶30(基料)，包括约40(CGM)∶40(基料)～约50(CGM)∶50(基料)。

对于包含生电层(本文也叫做光电导层)和输电层的多层受光体，使用厚度范围在约0.1μm～约10μm范围内的干光电导层可得到满意的结果。优选光电导层的厚度为约0.2μm～约4μm。但这些厚度也依赖于颜料含量。因此较高颜料含量允许使用较薄的光电导涂层。也可以选择这些范围以外的厚度，只要达到本示例性实施方案的目的即可。

任何适用的技术都可用来将光电导颗粒分散在涂料组合物的基料和溶剂中。典型的分散技术包括例如球磨、辊碾、超微磨碎、砂磨等等。使用球辊磨时，典型的碾磨时间为约4～约6天。

输电材料包括能支持光激发空穴的注射或输运来自光电导材料的电子并允许这些空穴或电子通过有机层的输运以选择性地耗散表面电荷的聚合物材料。

任何适用的非活性树脂基料都可用于输电层。典型的可溶于二氯甲烷的非活性树脂基料包括聚碳酸酯树脂、聚乙烯基咔唑、聚酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚醚、聚砜等等。分子量可在约20,000～约1,500,000之间变化。

在输电层内，输电材料(“CTM”)与基料的重量比在约30(CTM)∶70(基料)～约70(CTM)∶30(基料)范围内，包括约40(CGM)∶60(基料)～约60(CGM)∶40(基料)在内。

任何适用的技术都可用来在中间涂层上涂布输电层和生电层。典型的涂布技术包括浸涂、辊涂、喷涂、旋转雾化器等。这类涂布技术可使用宽的固体浓度。

此外，在本文所公开的多层受光体中还可以任选地包括诸如防卷层、胶合层、罩面层等的其它数层。

本文所述的材料和方法可用来制造包含基料、生电材料和输电材料的单成像层型受光体。例如，在单成像层的分散体内固体含量可以是分散体重量的约2重量％～约30重量％。

当成像层是组合生电层和输电层功能的单层时，这些组分在其中的示例性含量如下：生电材料(约5重量％～约40重量％)、输电材料(约20重量％～约60重量％)和基料(成像层的余量)。

在实施方案中，按照本示例性实施方案的受光体可包括适用于受光体的其它层。例如，受光体可包括位于生电层或输电层之上的一层或多层罩面层。

受光体或成像元件可用于任何适用的工艺中，例如拷贝、复制、印刷、传真等等。一般而言，成像工艺可包括在成像元件上形成均匀的电荷，使该成像元件暴露于图像构型中的活化辐照以形成静电潜像，用可静电吸引标记材料显影该潜像，以形成标记材料图像，以及将该标记材料图像转印到合适的衬底上。如果需要，可以将转印的标记材料图像固定在衬底上或转印到第二衬底上。

可静电吸引标记材料是周知的且包含例如热塑性树脂、着色剂如颜料、电荷添加剂和表面添加剂。典型的标记材料已公开在美国专利4,560,635；4,298,697和4,338,390中，其全部公开内容都包括于此供参考。

活化辐照可源自任何合适的设备，如白炽灯、成像棒、激光等。成像元件上静电潜像的极性可以为正也可以为负。光生颜料的主要功能是吸收入射辐照并产生电子和空穴。在带负电荷的成像元件中，空穴被输送到成像表面以中和负电荷，而电子被输送到衬底以允许光放电。在带正电荷的成像元件中，电子被输送到成像表面，在这里它们中和正电荷并把空穴输送到衬底以便光放电。通过选择适量的空穴和电子输送分子，可以实现双极输运，也就是说，成像元件可以均匀地带负电或正电，然后该元件能被光放电。

制造一个包括无孔阳极化铝阻挡层作为中间涂层的设备。阻挡层是在水中柠檬酸浓度为1％(w/v)的电解液中使铝阳极化而形成的。电解液温度为15℃。阳极化电压在12～24V范围内。

然后测试该中间涂层和设备的各种性能和特性。该无孔阳极化铝中间涂层显示稳定的残留电压。具体地说，残留电压恒定在100V以下。此外，该设备显示优异的循环稳定性，表现为未观察到循环向上和循环向下。该设备的有效寿命比不使用无孔阳极化铝阻挡层作为中间涂层的设备的有效寿命长50％。

Claims (4)

1.一种形成受光体的方法，该方法包括：

提供衬底，所述衬底是含有导电材料层；

在所述衬底上形成中间涂层，所述中间涂层由单层无孔阳极化铝阻挡层构成，其中所述单层无孔阳极化铝阻挡层是通过在水中柠檬酸浓度为1％(w/v)的电解液中，在15℃的温度和12～24V电压下对铝进行阳极化处理而形成的；以及

在中间涂层上形成成像元件；

其中所述无孔阳极化铝阻挡层的阻抗等于或小于50kΩ，厚度为10-50埃；并且所述受光体的残留电压恒定在100V以下。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述单层无孔阳极化铝阻挡层的厚度为15-40埃。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述单层无孔阳极化铝阻挡层的厚度为20-30埃。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述单层无孔阳极化铝阻挡层的阻抗为20-50kΩ。

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