CN102349027B - 用于电子照相的光电导体 - Google Patents

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Abstract

一种制造用于电子照相的光感受器的方法，能够包括：在电极上沉积电荷生成层；在所述电荷生成层上沉积电荷转移层，其中，多个电荷转移分子设置于所述电荷转移层中；将不导电材料的膜沉积到所述电荷转移层的表面上；加热所述膜和所述表面，以使得所述电荷转移分子的子集移动到所述不导电材料中，在所述膜中产生导电子层和绝缘子层，并且其中，所述绝缘子层基本无电荷转移分子。

Description

用于电子照相的光电导体
背景技术
液态电子照相(LEP)平台使用静电电荷来选择性地设置带电着色剂以产生偏移图像。液态电子照相典型地涉及通过沉积电学上的带电能量原子和分子种类来使光电导表面均匀带电，并且然后选择性地将该表面暴露于光，该光将静电电荷施予暴露区域中或耗散该区域中的静电电荷，使得这些区域限定图像。然后将液态调色剂施加于带电或不带电区域，以产生调色剂图像，然后可以将调色剂图像转移至印刷介质以产生印刷图像。
该印刷技术可以部分依赖于光电导体对其表面存在的静电电荷的稳固能力。这反过来基于光电导体中的电荷承载种类的可用性。因此，电荷载流子的可用性能够是LEP系统的使用寿命中的显著因素。保持LEP光电导体的功能性的制造和使用途径能够增强这些平台的值。
附图说明
根据以下结合附图所作出的详细描述，本发明的特征和优点将是显而易见的，附图一起通过示例的方式示例了本发明的特征，其中：
图1A至1D示出了在根据本发明的实施例中的步骤中制备的光电导体的某些层的横截面示意图。
具体实施方式
在公开和描述本发明之前，应当理解，此公开不限于于此公开的特定处理步骤和材料，因为该处理步骤和材料可以稍微改变。还应当理解，于此使用的术语是仅用于描述特定实施例的目的。术语不是意在限定，因为本发明的范围仅由所附的权利要求和其等同物限定。
必须注意，如于此说明书和所附的权利要求中所使用的，单数形式的“一”包括多个指示物，除非上下文清楚地另外指出。
术语“液态电印刷”或“液态电子照相印刷”(LEP)指通过电场将液态调色剂印刷于表面上以形成静电图案。该图案能够转移到至少一个中间表面并且然后转移到印刷表面或基底。
如于此使用的，“液态电子照相墨”或“LEP墨”通常指包括液态载色剂(vehicle)、着色剂和带电部分的墨。着色剂能够是染料和/或颜料。颜料能够是标准颜料着色剂或自分散颜料，诸如封装颜料、小分子改性的颜料、或聚合物附着颜料，如本领域所公知的。液态载色剂能够是流体，其中能够分散本公开的着色剂以形成墨。典型的液态载色剂能够包括但不限于各种不同试剂(agent)的混合物，诸如表面活性剂、共溶剂、缓冲剂、杀虫剂、螯合剂、兼容剂、抗泡剂、油、乳化剂、粘度调节剂等，在一些实施例中，LEP墨能够包括粘合剂。
当术语“基本”引用“基本无”或“基本不存在”具体材料的结构时，其表示该结构完全没有该具体材料或仅存在残余量的该具体材料。例如，当引用基本无电荷转移分子的绝缘子层时，其不要求绝缘子层绝对不包括电荷转移分子。相反，如果存在任何残余浓度的分子，则它们将不会对绝缘子层的绝缘性能有影响，例如大概数个残余数量的分子充分间隔开，使得它们不提供导电性能。那就是说，在一个实施例中，在绝缘层中能够完全没有电荷转移分子。
如于此使用的，调节剂“不导电(non-conducting)”或“非导电(non-conductive)”指材料具有传输电气或电子电流的小的容量或没有固有容量。相反地，调节剂“导电”不仅可以用于指高导电材料(例如，金属、合金)，而且指更多半导电材料，半导电材料可以包括不导电基质，该基质充分掺杂有电荷载流子转移分子，以便电子电流能够通过。例如，包括能够传输电子或空穴的足够数量的分子的非导电材料的子层可以视为导电子层。
如于此使用的，术语“大约”用于提供灵活的数值范围端点，其指给定值可以“稍微高于”或“稍微低于”端点。此术语的灵活度能够由具体变量规定，并且能够在本领域技术人员的知识范围内基于经验和于此的关联描述来确定。
如于此使用的，为方便，多个物品、结构元件、组成元件和/或材料可以存在于公共列表中。然而，这些列表应当视为好像列表的每个部件单独标识为分开和独特的部件。从而，完全基于它们在公共组中的描述而不表示相反情况，没有该列表的单独部件应当视为相同列表的任何其它部件的事实上的等同物。
于此可以以范围形式表示或描述浓度、数量以及其它数字数据。应当理解，仅是为方便和简化而使用该范围形式，并且因此应当灵活地解释为不仅包括该范围限度清楚地记载的数字值，而且包括该范围内包含的所有单独数字值或子范围，就好像清楚地记载了每个数字值和子范围。作为示例，“约1wt％至约5wt％”的数字范围应当解释为不仅包括清楚地记载的值约1wt％至约5wt％，而且包括该指示的范围内的单独值和子范围。从而，包括在此数字范围中的是诸如2、3.5和4的单独值和诸如1-3、2-4和3-5的子范围等。此相同原理适用于仅记载一个数字值的范围。此外，该解释应当不考虑范围的宽度或被描述的特性。
应当注意，当讨论本装置或方法时，这些讨论中的每一个能够视为可应用于这些实施例中的每一个，不管它们是否在该实施例的上下文中清楚地进行了讨论。从而，例如，在讨论装置中的膜时，该膜也能够用于方法中，并且从而可应用于该实施例，并且反之亦然。
记住这些规定，制造用于电子照相的光感受器的方法能够包括在电极上沉积电荷生成层、沉积电荷转移层到电荷生成层上、沉积包括不导电材料的膜到表面上、以及在某一温度加热膜和该表面一段时间。电荷生成层能够包括在暴露于光时生成电荷载流子(例如电子-空穴对)的材料。电荷转移层中能够设置有能够接受并传送电荷载流子的多个电荷转移分子，并且电荷转移层能够具有表面。此外，加热能够使得电荷转移分子的子集移动到不导电材料中，以在膜中产生与电荷转移层相邻的导电子层和相对于电荷转移层位于远端的绝缘子层。还有，绝缘子层能够基本没有电荷转移分子。
在另一实施例中，用于电子照相的光电导体能够包括设置于电极上的电荷生成层、设置于电荷生成层上的电荷转移层、以及不导电材料的膜，该不导电材料的膜设置于电荷转移层上并包括与电荷转移层相邻的导电子层和位于电荷转移层远端的绝缘子层。附加地，多个电荷转移分子能够分布在电荷转移层和导电子层内，并且基本不存在于绝缘子层中。
在进一步的细节中，用于LEP系统中的有机光电导体(OPC)经常包括柔性基底，该柔性基底支撑薄材料层的叠层，该叠层提供瞬时静电功能性。这些层可以包括电极、电荷生成层、以及电荷转移层。电极能够操作地连接至电源并且由此提供用于光电导体的操作的下层(underlying)电位。电荷生成层和电荷转移层设置于电极上并共同用于响应于光而在电极和表面之间产生并传输电荷。能够设置在电极自身上的电荷生成层用于响应于对光的暴露而生成极性电荷载流子(即电子或空穴)。电荷转移层可以设置于电荷生成层上并可以包括非导电材料的基质，该基质掺杂有电荷转移分子(CTM)。电荷转移分子是能够跨电荷转移层转移期望极性的电荷以使得OPC表面的总的电荷被调节的分子。此电荷运动用于对施加于表面的调色剂进行构图，并由此产生图像。
在重复使用的过程中，暴露于提供表面充电的能量带电原子和分子种类，以及暴露于液态调色剂能够使与表面相邻的光电导体区的电质量退化并使得电荷转移层低效。未限制于单个具体理论，已经发现顶表面区的电质量的退化能够源自涉及电荷转移层中的构成材料，(即非导电基质材料和CTM)，的复杂相互作用，以及调色剂化学品和传送电荷至表面的能量带电粒子。减小此效果的一个方法能够在OPC表面上设置保护膜以防止调色剂化学品和CTM之间的相互作用。该保护膜可以是非导电材料，该材料显示出与典型地用于LEP中的化学品最小的反应性。归因于膜的非导电性能，能够有益地利用非常薄的保护膜，例如在几十纳米的量级以保持表面的电响应分布。然而，沉积这么薄的膜可能存在重大的技术挑战。相比而言，用于施加合适材料的易于可用的技术典型地更适合于很好地产生微米厚的涂层。对于有机材料，这能够是特别真实的，对于有机材料，用于涂覆亚微米涂层的技术成本高并且不易于修改为适用于常规制造工艺。虽然较厚的涂层可能是保护性的，但是通过大大增加OPC表面的电阻，较厚的涂层也能够严重地减小下层光电导体层的功能性。
因此，于此公开的方法和装置能够提供对这些较老系统的改进，制造光电导体，该光电导体提供对电荷转移层的保护，并且很大程度上保持了其电性能。如图1A至1D中所示例的，方法的一般实施例能够包括组装光电导体的构成层。更具体地，如图1A和1B中所示，此方法还能够包括在电极12上沉积电荷生成层10并且然后在电荷生成层上沉积电荷转移层14，其中，多个电荷转移分子(CTM)16分布在电荷转移层内。虽然CTM可以在层的整个深度上分布，但是它们也可以与层的表面18相邻设置。可以通过本领域中使用的常规技术完成这些层的制造和沉积。
转到图1C，该方法还包括将不导电材料的膜20沉积到电荷转移层14的表面18上。不导电材料能够包括适合用于在继续操作条件下保护下层的材料，即该材料可以是不导电且相对于LEP印刷中使用的化学品相对地惰性的材料。在特定实施例中，材料可以与电荷转移层的基质材料具有相同类型，或至少与该材料共享许多性能。在更具体的实施例中，不导电材料可以与用于电荷转移层中的材料相同。例如，用于膜的不导电材料可以是电荷转移层的不导电基质材料。因此，不导电材料能够包括已知的适合用于制造电荷转移层的聚合物，诸如聚碳酸酯。用于膜的合适材料的其它非限制性范例包括聚醚砜(poly(ether sulfone)、聚苯醚(poly(phenylene oxide)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate))、以及聚对萘二甲酸乙二醇酯(poly(ethylene napthalate))。替代地，这些材料可以包括非聚合物绝缘有机种类或非导电非有机种类。
膜中材料的物理布置也可以选择为容许CTM的期望的移动。例如，在晶体材料中，CTM的扩散可以受到晶格结构的影响，或在多晶材料的情况下，可以在很大程度上受限于微粒边界。因此在选择膜材料时，可以根据期望的扩散速率和方式来考虑该结构有机体组织。替代地，可以选择非晶材料，以便较小程度地影响扩散。因此，在特定实施例中，不导电材料可以是非晶材料。
如图1D中所示，方法可以包括加热膜和/或下层直到它们达到某一温度，在该温度，一些CTM从电荷转移层移动到不导电材料中。更具体地，升高的温度能够容许CTM的子集朝外扩散一定距离进入到上覆(overlying)膜中。通常，仅电荷转移层中的CTM的总数的子集将扩散到上覆膜中。更具体地，扩散出电荷转移层的大多数CTM可以是与层的表面相邻的那些。扩散的CTM的数量可以构成沉积时电荷转移层中的CTM的总数的小部分。因此，扩散到不导电材料中的CTM能够对材料的电性能具有重大影响，同时对电荷转移层的性能具有可忽略的影响。
在特定实施例中，使用的加热时间和温度是为在膜和下层中产生足够的加热，以便CTM在材料内自由移动，同时不达到会使膜材料或CTM退化的加热程度。同样，选择的不导电材料的一个方面可以是其能够经受某一温度，在该温度，CTM扩散良好，而不会自身失去显著的完整性。在一方面，不导电材料可以选择为具有相对高的玻璃化温度或分解温度。
在另一方面，CTM可以选择为在相对低的温度呈现高扩散速率。用于光电导体中的合适的CTM的一些非限制性范例包括诸如芳烷烃(arylalkane)、芳基胺、腙、聚苯亚乙烯、聚硅烷(polysilylene)、聚(N-乙烯基咔唑)(poly(N-vinylcarbazole)及其衍生物、以及吡唑啉、以及诸如联苯醌的电子掺杂剂、以及聚(N-乙烯基咔唑)和2，4，7-三硝基-9-芴(2，4，7-trinitro-9-fluorene)的络合物(complex)。然而，应当理解，根据本实施例的合适的CTM能够至少部分取决于其所扩散入的不导电膜材料。
因此，根据本方法，可以基于不导电材料和CTM中的每一个的已知性质来选择不导电材料和CTM的合适的组合。同样，可以基于这些特性来选择时间和温度，以获得膜内CTM的期望的浓度分布。在特定方面，得到的分布包括分布在膜内但是停止扩散到膜的表面的CTM。在该分布中，两个区域或子层有效地存在于膜内：导电子层20a，与电荷转移层相邻并包含扩散的CTM并且因此能够将电荷传导至OPC的下层或传导来自该下层的电荷；以及膜表面的子层，基本无CTM并且因此在很大程度上绝缘。在图1D中，这些子层之间的边界由虚线表示，其中，导电子层20a示于在虚线之下，而绝缘子层20b示于在虚线之上。应当注意，提供此表示主要是为示例两个区的存在，而不是特征化区或它们之间的任何边界的形状。因为这些子层源自分子运动，所以将会理解，子层可以在形成上呈现不规则度。
进一步参照膜内的CTM分布，并基于上述讨论，已经发现将CTM良好地扩散到保护膜中，同时在表面保持基本无CTM的区能够提供某些有用的品质。该布置的一方面是，通过在最远扩散的CTM和膜表面(现在为OPC的工作表面)之间维持一定距离，可以减小或消除光电导体材料与调色剂或其它印刷化学品的有害相互作用。这能够显著地增强OPC的使用寿命。另一方面是，通过使最远扩散的CTM和膜表面之间的距离相当小，可以实现以上提到的保护，而不会显著改变待充电或放电的表面的能力。因此还可以理解，本方法可以涉及选择这两个方面之间的一些平衡点。同样，特定实施例能够涉及加热膜和下层，使得CTM扩散到保护膜中尽可能的远，同时离开表面有足够的无CTM的深度，使得有效地保护膜中的CTM免受退化力的影响。
根据上述，本发明的更具体的实施例能够包括在一定时间和温度加热膜和下层，以使得CTM以指定程度扩散。在此实施例的特定方面，加热参数可以选择为使得扩散后剩下的绝缘子层具有特定厚度。在更具体的实施例中，得到的绝缘子层的厚度小于约50nm。在再一更具体的实施例中，绝缘子层的厚度小于约10nm。
在另一方面，加热参数也选择为整形导电子层中电荷转移分子的浓度分布。例如，CTM以特定速率和特定时间扩散可以在子层中产生浓度梯度。在一个实施例中，浓度梯度可以是使得CTM浓度在与电荷转移层相邻时最高并且向外朝向膜表面逐渐降低。此外，不导电材料、CTM、加热参数、或这些的任何组合可以选择为使得沿梯度对CTM浓度施与特定改变速率。例如，得到的梯度可以呈现线性浓度改变率，并且速率可以迅速或相当渐进。替代地，得到的梯度可以呈现非线性(例如对数)浓度改变率。基于本领域涉及电荷转移分子和材料性能的扩散动力学的知识，这些范例性浓度分布和其它可以是可用的。
本发明提供制造具有保护层的光电导体的方法，该保护层足够薄以保持光电导体的带电性质。虽然通过直接的技术可以易于沉积微米厚的层，但是足够薄(例如数十纳米)的沉积呈现出重大的技术挑战。然而，用于产生薄绝缘层的存在的方法容许沉积相对厚的材料层。因此，在特定实施例中，可以以约0.5μm至约5μm的厚度沉积不导电材料的膜。
概括并在一定程度上重申，研发了用于电子照相和制造用于电子照相的光电导体的方法的光电导体，该光电导体提供对电荷转移分子的保护膜。该膜能够包括基本无电荷转移分子的薄的子层。具体地，该方法容许从沉积的不导电材料的相对厚的层生成薄保护层。这在提高LEP光电导体的使用寿命方面可以证明是特别有用的。
虽然前述范例是本发明在一个或多个特定应用中的原理的示例，但是能够对实施例的形式、使用以及细节进行许多更改，而无需运用创造性能力，并不脱离本发明的原理和概念，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明仅由以下提出的权利要求所限定。

Claims (13)

1.一种制造用于电子照相的光感受器的方法，包括：
在电极上沉积电荷生成层；
在所述电荷生成层上沉积电荷转移层，所述电荷转移层中设置有多个电荷转移分子，并且所述电荷转移层具有表面；
将包括不导电材料的膜沉积到所述表面上；
以一定时间和温度加热所述膜和所述表面，其中，所述加热使得所述电荷转移分子的子集移动到所述不导电材料中，以在所述膜中产生与所述电荷转移层相邻的导电子层和相对于所述电荷转移层位于远端的绝缘子层，并且其中，所述绝缘子层基本无电荷转移分子，其中所述绝缘子层的厚度小于50nm。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述加热在所述导电子层内导致所述电荷转移分子的浓度梯度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，以从0.5μm至5μm的厚度沉积所述膜。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述不导电材料也存在于所述电荷转移层中。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述加热包括多个加热步骤，其中，在至少一个加热步骤中改变所述温度和时间。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述不导电材料包括从以下聚合物选择的聚合物：聚醚砜、聚苯醚、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、及其组合。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述电荷转移分子选自以下材料构成的组：芳烷烃、芳基胺、腙、聚苯亚乙烯、聚硅烷、聚(N-乙烯基咔唑)、吡唑啉、联苯醌、其衍生物和络合物。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述温度从80℃至110℃。
9.一种用于电子照相的光电导体，包括：
电荷生成层，设置于电极上；
电荷转移层，设置于所述电荷生成层上；
不导电材料的膜，设置于所述电荷转移层的表面上，并包括与所述电荷转移层相邻的导电子层和位于所述电荷转移层远端的绝缘子层；
多个电荷转移分子，分布在所述电荷转移层和所述导电子层内，而基本不存在于所述绝缘子层中，
其中所述导电子层和绝缘子层通过以一定时间和温度加热所述膜和所述表面而形成，其中，所述加热使得所述电荷转移分子的子集移动到所述不导电材料中，以在所述膜中产生导电子层和绝缘子层，
其中所述绝缘子层的厚度小于50nm。
10.如权利要求9所述的光电导体，其中，在所述导电子层内存在所述电荷转移分子的浓度梯度。
11.如权利要求9所述的光电导体，其中，所述不导电材料也存在于所述电荷转移层中。
12.如权利要求9所述的光电导体，其中，所述不导电材料包括自以下聚合物选择的聚合物：聚醚砜、聚苯醚、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、及其组合。
13.如权利要求9所述的光电导体，其中，所述电荷转移分子选自以下材料构成的组：芳烷烃、芳基胺、腙、聚苯亚乙烯、聚硅烷、聚(N-乙烯基咔唑)、吡唑啉、联苯醌、其衍生物和络合物。
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