CN104614956B

CN104614956B - 一种长寿命有机光导鼓的制备方法

Info

Publication number: CN104614956B
Application number: CN201510073912.6A
Authority: CN
Inventors: 杨联明; 汪学文; 李安洲; 苏电礼
Original assignee: Handan Han'guang Technology Co Ltd
Current assignee: China Shipbuilding Hanguang Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2018-08-28
Anticipated expiration: 2035-02-12
Also published as: CN104614956A

Abstract

本发明涉及一种长寿命有机光导鼓的制备方法。包括下列步骤：1)、将Y‑TiOPc和聚乙烯醇缩丁醛溶于环己酮或丁酮，并进行充分分散，制成电荷产生层涂布液；2)、将此涂布液均匀涂布在预涂了尼龙绝缘层的铝管基上，90‑100℃烘1‑3小时，形成的电荷产生层厚度范围0.1‑0.5μm；3)、制备成膜剂溶液合成树脂：苯乙烯‑丙烯酸丁酯‑甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物，将合成树脂PSAS和聚碳酸酯PCZ‑300按质量比3:7‑1:9共混溶解于1,2‑二氯乙烷溶液，制得树脂含量10％的成膜剂溶液；4)、将电荷传输材料m‑TPD溶于成膜剂溶液得CTL涂布液；5)、在电荷产生层上涂布电荷传输层，60‑100℃干燥1‑3小时，形成用于测试评价的有机光导鼓。

Description

一种长寿命有机光导鼓的制备方法

技术领域

本发明涉及电照相技术的核心器件有机光导鼓，具体地涉及一种长寿命有机光导鼓的制作方法。

背景技术

背景技术基于电照相技术的激光打印/静电复印机是办公自动化普遍使用的信息处理、存储和传递的工具，其工作原理是光导器件(如有机光导鼓，OPC)能够通过光电转化过程产生静电图文潜像。这种静电图像吸引带电的色粉粒子沉积而得到可视化(即显影)，而后色粉图文被转印到承印物上并经定影固化，由此可实现图文信息打印或复制的目的。因此，有机光导鼓是激光打印/静电复印机的核心部件。有机光导鼓的一个工作循环大致涉及如下步骤：(1)充电：光导鼓表面在电晕放电或接触充电条件下带上一层均匀电荷；(2)静电成像：成像性曝光使光导体表面产生静电潜像；(3)显影：用带电色粉使潜像变为可视图像；(4)转印：将图文色粉转印到承印物(如纸张)上；(5)定影：热压软化色粉使图像固定；⑥机械清洁：用刮刀片去除光导鼓表面残余色粉；(6)光清洁：较大强度的光曝照消除光导鼓表面残余电荷，光导体表面回到初始状态准备下一次周期的印制。

目前市场上有机光导鼓(OPC)普遍地采用功能分离型的多层结构，即在导电性铝管基上依次涂覆电荷阻挡层(BL)、电荷产生层(CGL)、电荷传输层(CTL)。各层的涂布液一般由相应功能材料溶解或分散于含成膜性树脂(或称成膜剂，Binder)的溶液中组成，涂布可采用浸涂、喷涂或刮涂等方式，然后干燥成膜层。

电荷传输层处于最外层，它要起到保护包括自身在内的所有涂覆层的作用，所以对它的力学性质有必要的要求。常用有机光导鼓的电荷传输层由空穴传输材料和成膜性树脂构成。空穴传输材料有四芳基联苯二胺(TPD)、芳基取代的腙以及芳基取代乙烯衍生物等；偏爱的成膜树脂有聚碳酸酯(PC)、聚酯(PE)等，其中聚碳酸酯(PC)的综合性能(力学、光学、电学等)最具优势，已成为有机光导鼓电荷传输层的例行使用树脂。

打印机工作过程中，有机光导鼓在不断地高速旋转，其CTL表层与多种组件或介质存在摩擦作用，电荷传输层会逐渐磨损。这种机械性磨损达到一定程度将恶化光导鼓的光电性能(如充电电位下降、暗衰速率增加等)和表面性质(如光洁度变差、滞留色粉等)，导致严重打印问题。

有机光导鼓是一种耗材，其使用寿命主要由材料化学稳定性、光电分子的功能衰减率以及涂布层的力学性质三大因素决定。研究和实际应用的结果都表明，涂布层的力学性质是有机光导鼓的“寿命短板”；换句话说，有机光导鼓的寿命取决于CTL的耐机械磨损性。

CTL膜层的耐磨性则依赖于所选用树脂的力学性质。针对这个问题，目前采取的主要方法主要有：(1)CTL涂布液配方中添加润滑剂(如硅油)或者强膜剂(如纳米氧化硅)；(2)在CTL上再涂布一层的耐磨性树脂(例如硅树脂)。第一种方法简单易操作但需要特别小心，因为硅油或氧化硅等与成膜树脂的相容性差，使用不当不仅达不到效果，反而会恶化器件的光电性能；第二种方法使有机光导鼓的制造工艺复杂化，而且增加了产品的制造成本。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种长寿命有机光导鼓的制备方法，

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：包括下列步骤：1)、将电荷产生材料和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)按质量比1:1溶于环己酮或丁酮，并进行充分分散，制成电荷产生层涂布液，PVB分子量为2-3万，分散在涂布液中的电荷产生材料颗粒大小为10-100nm；2)、将此涂布液均匀涂布在预涂了尼龙绝缘层的铝管基(Φ24×L200mm)上，90-100℃烘1-3小时，形成的电荷产生层厚度范围0.1-0.5μm；3)、制备成膜剂溶液合成树脂(PSAS)：苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物，投料质量比为：苯乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯的质量比为80:19-1:1-19；将合成树脂PSAS和聚碳酸酯PCZ-300按质量比3:7-1:9共混溶解于1,2-二氯乙烷溶液，制得树脂含量10％(质量浓度)的成膜剂溶液；4)、将电荷传输材料m-TPD溶于成膜剂溶液得CTL涂布液，其中m-TPD与树脂的质量比为0.5-1:1；5)、在电荷产生层上涂布电荷传输层，60-100℃干燥1-3小时，形成用于测试评价的有机光导鼓。

本发明

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明含有机硅三元共聚树脂的结构示意图。

具体实施方式

本发明提出在有机光导鼓电荷传输层使用含有机硅基团的苯乙烯-丙烯酸酯树脂作为共成膜剂。提出这个概念的依据是：苯丙树脂本身可用作有机光导鼓的成膜剂，其分子链中接入小比例的有机硅基团对光电性能不会产生负面影响；有机硅基团通过化学键连接到苯丙树脂中，其分散能力(即溶解性和相容性)将会大大改善，可以在保证膜层整体均匀等性能前提下发挥含硅官能团对树脂膜理化性质的调节作用。

本发明的要点是利用含有机硅的聚苯乙烯-丙烯酸酯树脂作为电荷传输层的共成膜剂，即将它与聚碳酸酯按一定比例混合使用。所得到的CTL膜层具有极大增强的抗机械磨损能力，同时，混合树脂的使用不影响有机光导鼓的光电性能。

本发明设计合成的苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物(PSAS)，如图1所示。

本发明包括下列步骤：1)、将电荷产生材料和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)按质量比1:1溶于环己酮或丁酮，并进行充分分散，制成电荷产生层涂布液，PVB分子量为2-3万，分散在涂布液中的电荷产生材料颗粒大小为10-100nm；2)、将此涂布液均匀涂布在预涂了尼龙绝缘层的铝管基(Φ24×L200mm)上，90-100℃烘1-3小时，形成的电荷产生层厚度范围0.1-0.5μm；3)、制备成膜剂溶液合成树脂(PSAS)：苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物；将合成树脂PSAS和聚碳酸酯PCZ-300按质量比3:7-1:9共混溶解于1,2-二氯乙烷溶液，制得树脂含量10％(质量浓度)的成膜剂溶液；4)、将电荷传输材料m-TPD溶于成膜剂溶液得CTL涂布液，其中m-TPD与树脂的质量比为0.5-1:1；5)、在电荷产生层上涂布电荷传输层，60-100℃干燥1-3小时，形成用于测试评价的有机光导鼓。

所述的电荷产生材料为Y-TiOPc。

所述的电荷传输材料为N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(m-TPD)。

所述的苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物的投料质量比为：苯乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯的质量比为80:19-1:1-19。

有机光导鼓的光电特性参数用PDT-2000LTM光导鼓(美国QEA公司制造)测定，测试条件为温度20–25℃、相对湿度30–40，主要参数有：充电电位(V₀)、灵敏度(E_1/2)、残余电位(V_R)和暗衰率(DDR)。采用激光打印机实机打印进行有机光导鼓的耐机械磨损性评价，其使用寿命定义为在正常环境下的合格打印的印张页数。具体方式：机型HP-1010，A4页面、5％覆盖率连续打印；印效套稿抽取方式是首次抽一套、往后每100张抽一套，直至出现如底灰、黑点等打印缺陷为止。

实施例一：

将分子量30,000的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)溶于环己酮，形成5％的溶液，然后加入与PVB质量相等Y型酞菁氧钛(Y-TiOPc)，用超声波分散后得到电荷产生层(CGL)涂布液，均匀涂布在预涂了尼龙绝缘层的铝管基(Φ24×L200mm)上，100℃干燥2小时，形成0.5μm的电荷产生层(CGL)。

合成树脂(PSAS-1)：在装置有机械搅拌、回流冷凝管及温度计的1000毫升三口烧瓶中，加入单体80克苯乙烯、10克丙烯酸丁酯和10克甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯，再加入400毫升的甲苯溶剂，搅拌均匀后，再加入引发剂偶氮异丁腈(0.5克)；反应混合物慢慢加热，升温至60-70℃保持5小时；自然降温到室温后，将合成树脂溶液倾倒入1000毫升的甲醇析出沉淀；抽滤，滤饼用二氯甲烷-甲醇体系的再沉淀方法进行纯化3次；抽滤、干燥得白色粉末状固体，定量产率(＞98％)，亦即聚合物分子链上各成分的比例基本等同于投料比；Mw(GPC)85000。

将合成树脂(PSAS-1)和聚碳酸酯(PCZ-300)按质量比1:9溶于1,2-二氯乙烷中，形成10％的成膜剂溶液，将电荷传输材料m-TPD溶解于成膜剂溶液中制备电荷传输层(CTL)涂布液，其中m-TPD与成膜剂的质量比为1:0.5，将该涂布液涂于电荷产生层(CGL)之上，100℃干燥2小时，即得用于测试评价的有机光导鼓(20±0.5μm)。

比较例一：电荷传输层中成膜剂使用单一的PCZ-300材料，其余同实施例一。

比较例二：电荷传输层中成膜剂使用单一的PSAS-1材料，其余同实施例一。

上述各例子所涉及的光导鼓样品的有关测试数据见表1。

表1数据显示，PSAS-1树脂单独或与PCZ-300树脂混用作为CTL成膜剂时，不影响器件的光电性能；单独PSAS-1树脂的有机光导鼓在实机打印后期出现起皮现象，故使用寿命较短的原因不是树脂层本身的力学强度问题，而是该树脂层与底层的粘接性较差；PCZ-300树脂掺入部分PSAS-1树脂所形成的CTL层的抗磨损能力极大增强，使用寿命对比延长达2倍以上。

PSAS-1掺入PCZ-300树脂后，对提高膜层的力学强度有所帮助或至少不削弱原PCZ-300树脂的力学性质；同时，实验发现这种共混树脂膜层的摩擦系数极大地减小，也就是说，少量PSAS在PCZ-300树脂膜层中实际起着润滑作用。上述两种因素结合起来，导致本发明的有机光导鼓在实际使用过程中受机械磨损的程度极大地减轻，因而使用寿命延长。

本发明通过以上实例加以具体说明。需指出的是，在本发明的精神和所声明的范围内，能做很多变化和修改，因此，上述各实施例并非用于限制本发明。

Claims

1.一种长寿命有机光导鼓的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)、将电荷产生材料和聚乙烯醇缩丁醛按质量比1:1溶于环己酮或丁酮，并进行充分分散，制成电荷产生层涂布液，PVB分子量为2-3万，分散在涂布液中的电荷产生材料颗粒大小为10-100nm；2)、将此涂布液均匀涂布在预涂了尼龙绝缘层的铝管基上，90-100℃烘1-3小时，形成的电荷产生层厚度范围0.1-0.5μm；3)、制备成膜剂溶液合成树脂：苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物；将合成树脂苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物(PSAS)和聚碳酸酯PCZ-300按质量比3:7-1:9共混溶解于1,2-二氯乙烷溶液，制得树脂含量10％的成膜剂溶液；4)、将电荷传输材料m-TPD即N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺溶于成膜剂溶液得CTL涂布液，其中m-TPD与树脂的质量比为0.5-1:1；5)、在电荷产生层上涂布电荷传输层，60-100℃干燥1-3小时，形成用于测试评价的有机光导鼓。

2.根据权利要求1所述的长寿命有机光导鼓的制备方法，其特征在于：所述的电荷产生材料为Y-TiOPc。

3.根据权利要求1所述的长寿命有机光导鼓的制备方法，其特征在于：所述的苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯三元共聚物的投料质量比为：苯乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸三甲氧硅丙酯的质量比为80:19-1:1-19。

4.根据权利要求1所述的长寿命有机光导鼓的制备方法，其特征在于：所述电荷传输层的厚度为20–30μm。