CN107357145A - 一种负电性单层有机光导鼓及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负电性单层有机光导鼓及其制备方法，属于有机光导鼓技术领域。本发明采用TPD‑FCN作为电子传输材料，以S‑100作为空穴传输材料，两者的氧化‑还原电位绝对值接近、电子/空穴迁移率的绝对值相当，因而能够有效地解决单层功能复合型有机光导鼓应用于负电性激光打印机时存在的感度偏低、曝光和残余偏高的问题；并通过调整涂布液中各组分的含量，使所制备的负电性单层有机光导鼓的光电性能能够达到或接近多层功能分离型负电性有机光导鼓的水平；与多层功能分离型负电性有机光导鼓相比，本发明所述负电性单层有机光导鼓具有制备过程简单、生产效率高以及生产成本低等优点。

Description

一种负电性单层有机光导鼓及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种负电性单层有机光导鼓及其制备方法，属于有机光导鼓技术领域。
背景技术
有机光导鼓(OPC)是激光打印机/静电复印机成像系统的核心部件，其工作原理是：通过电晕充电或充电辊接触充电可以使OPC表面带上一层均匀的电荷(正电荷或负电荷)；适当的波长照射到OPC鼓表面时，电荷产生材料受激发产生正负电荷对，并在电场的作用下，正负电荷对分离，在电荷传输材料的帮助下，正电荷或负电荷被传输到OPC鼓表面，中和部分电荷，在OPC鼓表面形成静电潜像；经显影，转印和定影，最终得到打印图文。
根据使用时的充电性质，有机光导鼓可分为负电鼓和正电鼓；按照涂层结构，有机光导鼓又可分为单层功能复合型和多层功能分离型。从实际生产的角度来说，单层结构相比于多层结构，其制作过程具有工艺简单、生产效率高、产品合格率高以及节省能源等诸多优势。
从目前激光打印机的市场情况看，使用负电性有机光导鼓的打印机占90％以上比例，远高于正电性有机光导鼓的份额。然而，现有有机光导鼓制备技术存在这样一种重大局限：负电性有机光导鼓采用功能分离型多层方式；而单层功能复合型的有机光导鼓仅适合用于正充电。因此，发展单层功能复合型的负电性有机光导鼓的制备技术具有重要的现实意义和广阔的市场前景。
单层功能复合型有机光导鼓的涂层配方中含有电子传输材料(ETM)、空穴传输材料(HTM)以及电荷产生材料(CGM)，类似于无机半导体，具备同时传输电子和空穴两种电荷的能力。因此，原理上单层功能复合型有机光导鼓是可以双极性充放电使用的。但是目前单层有机光导鼓中的电荷迁移材料最普遍采用的是联苯醌类ETM与三芳胺衍生物类HTM的材料组合，这两类材料由于电荷迁移率的差异太大(电子迁移率小于空穴迁移率几个数量级)，使得电子与空穴传输不平衡，易于产生电荷积累，阻碍空穴有效迁移至表面去消除负电荷。因而，现有的单层有机光导鼓用作负电性光导器件时，光电特性参数表现为感度低、曝光电位高、残余电位高，不能满足负电激光打印机正常使用的要求。
发明内容
针对现有的单层功能复合型有机光导鼓应用于负电性激光打印机时存在电荷积累，不能满足负电极光打印机正常使用的问题，本发明的目的之一在于提供一种新型的负电性单层有机光导鼓，主要是选用电荷迁移率相匹配的电子传输材料和空穴传输材料进行组合，并选择合适的涂布液配方，得到具有光电特性参数合格、打印效果优良的负电性激光打印机用的单层结构有机光导鼓；目的之二在于提供一种负电性单层有机光导鼓的制备方法，所述方法工艺简单，生产效率高，且生产成本低。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种负电性单层有机光导鼓，所述光导鼓是将涂布液涂布在阳极氧化铝管上制备得到的；
所述涂布液由聚碳酸酯、Y-型酞菁氧钛、TPD-FCN(N,N’-二[对-(1,1-二氰基乙烯基)苯基]-N,N’-二(对-氟苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺)、S-100(N,N,N’,N’-四(对-甲苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺)以及有机溶剂组成的；
其中，聚碳酸酯在有机溶剂中的质量百分数为10％～30％，聚碳酸酯:Y-型酞菁氧钛:TPD-FCN:S-100的质量比为100:(1～10):(50～100):(100～200)。
所述聚碳酸酯优选PCZ-300或PCZ-500等双酚-Z型聚碳酸酯树脂；
所述有机溶剂优选四氢呋喃、二氯甲烷或者1,2-二氯乙烷。
涂布液涂布在阳极氧化铝管上形成的涂层厚度为26μm～28μm。
一种本发明所述的负电性单层有机光导鼓的制备方法，所述方法步骤如下：
将聚碳酸酯溶于有机溶剂中，得到成膜剂溶液；取一部分成膜剂溶液与Y-型酞菁氧钛混合，并进行研磨分散，得到分散液A；将TPD-FCN和S-100溶于剩余部分的成膜剂溶液中，混合均匀，得到溶液B；再将分散液A和溶液B混合均匀，得到涂布液；将涂布液涂布在阳极氧化铝管上，干燥，得到负电性单层有机光导鼓。
分散液A中，Y-型酞菁氧钛颗粒粒径不大于500nm。
进一步的，涂布液涂布在阳极氧化铝管后，置于100℃～120℃下干燥。
有益效果：
本发明采用TPD-FCN作为电子传输材料，以S-100作为空穴传输材料，两者的氧化-还原电位绝对值接近、电子/空穴迁移率的绝对值相当，因而能够有效地解决单层功能复合型有机光导鼓应用于负电性激光打印机时存在的感度偏低、曝光和残余偏高的问题；并通过调整涂布液中各组分的含量，使所制备的负电性单层有机光导鼓的光电性能能够达到或接近多层功能分离型负电性有机光导鼓的水平。另外，本发明所述负电性单层有机光导鼓避免了多层功能分离型负电性有机光导鼓制备过程繁琐的问题，简化了制作工艺，提高了生产效率，并降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
以下实施例中：
电性能测试：使用PDT-2000LTM电性能测试仪(美国QEA公司制造)分别对实施例以及对比例所制备的OPC鼓进行测试；测试条件：温度20～25 ℃，相对湿度RH％30～40；通过测试所得的充电电位(V0)、灵敏度(E1/2)、曝光电位(VR)和暗衰速率(DDR)等参数，对所制备的OPC鼓的性能进行评价。
实机打印测试：将实施例以及对比例所制备的OPC鼓应用于HP1020负电性激光打印机上进行寿命打印测试，连续打印2000页，测试OPC鼓寿命过程中的密度变化情况；测试条件：温度(23±3)℃，相对湿度RH 50～60％。
实施例1
PCZ-300:Y-型酞菁氧钛:TPD-FCN:S-100的质量比为100:6:50:100时，负电性单层有机光导鼓的制备步骤如下：
(1)将PCZ-300溶于四氢呋喃中，配制质量分数为10％的成膜剂溶液；
(2)将100g步骤(1)配制的成膜剂溶液、1.8g Y-型酞菁氧钛以及研磨珠加入到球磨罐中进行研磨分散，得到分散液A；其中，研磨珠的总体积为球磨罐中混合溶液体积的1/2，分散液A中Y-型酞菁氧钛的颗粒粒径不大于300nm；
(3)取200g步骤(1)配制的成膜剂溶液，并加入15g TPD-FCN和30g S-100，混合均匀，得到溶液B；
(4)将分散液A和溶液B混合均匀，得到涂布液；采用浸涂工艺将涂布液涂布在阳极氧化铝管上，再置于120℃下干燥1h，得到负电性单层有机光导鼓；其中，干燥后，阳极氧化铝管上涂层的厚度为27μm～28μm。
实施例2
PCZ-300:Y-型酞菁氧钛:TPD-FCN:S-100的质量比为100:6:50:150时，负电性单层有机光导鼓的制备步骤如下：
(1)将PCZ-300溶于四氢呋喃中，配制质量分数为10％的成膜剂溶液；
(2)将100g步骤(1)配制的成膜剂溶液、1.8g Y-型酞菁氧钛以及研磨珠加入到球磨罐中进行研磨分散，得到分散液A；其中，研磨珠的总体积为球磨罐中混合溶液体积的1/2，分散液A中Y-型酞菁氧钛的颗粒粒径不大于300nm；
(3)取200g步骤(1)配制的成膜剂溶液，并加入15g TPD-FCN和45g S-100，混合均匀，得到溶液B；
(4)将分散液A和溶液B混合均匀，得到涂布液；采用浸涂工艺将涂布液涂布在阳极氧化铝管上，再置于100℃下干燥1.5h，得到负电性单层有机光导鼓；其中，干燥后，阳极氧化铝管上涂层的厚度为27μm～28μm。
对比例1
除用2,5,7,10-四叔丁基联苯醌代替TPD-FCN外，其他步骤与实例2相同。
性能表征
采用PDT-2000LTM电性能测试仪分别对实施例1、实施例2以及对比例1中制备的OPC鼓进行电性能测试，结果详见表1。将实施例1、实施例2以及对比例1所制备的OPC鼓分别应用于HP1020负电性激光打印机上进行寿命印测试，测试结果详见表2。
根据表1中的数据可知，电子传输材料更换为与三芳胺类空穴传输材料匹配良好的TPD-FCN电子传输材料后，所制备的单层负电性有机光导鼓的光电特性参数如灵敏度、曝光电位以及暗衰速率等指标都有很大的提高；根据表2中的数据可知，对比例1所制备的OPC鼓存在严重的密度衰减问题。由此可知，采用本发明所述技术方案制备的负电性单层有机光导鼓能够满足负电性激光打印机的使用要求。
表1
表2
OPC鼓 平均打印密度 密度衰减率 层次性
实施例1 1.35 7％ 良好
实施例2 1.4 3.4％ 良好
对比例1 0.6 40％ 密度浅
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种负电性单层有机光导鼓，其特征在于：所述光导鼓是将涂布液涂布在阳极氧化铝管上制备得到的；
所述涂布液由聚碳酸酯、Y-型酞菁氧钛、TPD-FCN、S-100以及有机溶剂组成的；其中，聚碳酸酯在有机溶剂中的质量百分数为10％～30％，聚碳酸酯:Y-型酞菁氧钛:TPD-FCN:S-100的质量比为100:(1～10):(50～100):(100～200)。
2.根据权利要求1所述的一种负电性单层有机光导鼓，其特征在于：所述聚碳酸酯为PCZ-300或PCZ-500。
3.根据权利要求1所述的一种负电性单层有机光导鼓，其特征在于：所述有机溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷或者1,2-二氯乙烷。
4.根据权利要求1所述的一种负电性单层有机光导鼓，其特征在于：涂布液涂布在阳极氧化铝管上形成的涂层厚度为26μm～28μm。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的负电性单层有机光导鼓的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下，
将聚碳酸酯溶于有机溶剂中，得到成膜剂溶液；取一部分成膜剂溶液与Y-型酞菁氧钛混合，并进行研磨分散，得到分散液A；将TPD-FCN和S-100溶于剩余部分的成膜剂溶液中，混合均匀，得到溶液B；再将分散液A和溶液B混合均匀，得到涂布液；将涂布液涂布在阳极氧化铝管上，干燥，得到负电性单层有机光导鼓。
6.根据权利要求5所述的一种负电性单层有机光导鼓的制备方法，其特征在于：分散液A中，Y-型酞菁氧钛颗粒粒径不大于500nm。
7.根据权利要求5所述的一种负电性单层有机光导鼓的制备方法，其特征在于：涂布液涂布在阳极氧化铝管后，置于100℃～120℃下干燥。
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Patentee before: CSIC Hanguang Polytron Technologies Inc.