CN116256952A - 一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，属于有机光导体技术领域。所述有机光导体的电荷传输层中的电荷传输材料由萘醌类化合物和三芳胺类化合物组成；所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物，或者为结构式I所示的萘醌类化合物的衍生物；所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物，或者为结构式II所示的三芳胺类化合物的衍生物；

电荷传输层中电荷传输材料的含量为28wt％～40wt％；电荷传输材料中，所述萘醌类化合物的含量为0.6wt％～12.5wt％，其余为所述三芳胺类化合物。电荷传输材料中，由于萘醌类化合物的添加，使所述有机光导体具有良好的抗曝光性。

Description

一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体

技术领域

本发明涉及一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，属于有机光导体技术领域。

背景技术

有机光导体是利用有机光导体材料涂覆在导电基体表面而形成的一种光电转换器件，其特点是在黑暗处是绝缘体，能维持一定的静电荷，当一定波长的光照射后，变成导体，通过导电基体释放电荷，形成静电潜像，有机光导体是激光打印机、复印机的核心部件。有机光导体分为正电性有机光导体和负电性有机光导体。

目前流行的负电性有机光导体大多是功能分离型的多层结构，其设置在导电基体1上，所述负电性分离型有机光导体由内而外依次设置有电荷阻挡层2、电荷产生层4和电荷传输层5，电荷阻挡层2与导电基体1接触，电荷发生层4和电荷传输层5合称光敏层3。

所述电荷阻挡层2为以树脂材料为主要成分的层，或者为耐酸铝等的金属氧化物膜。电荷阻挡层2的作用主要有：一是为了阻止电荷从导电基体1注入到光敏层3中，二是为了覆盖导电基体1的表面缺陷，提高光敏层3和导电基体1间的粘附力。

所述电荷产生层4为电荷产生材料的真空沉积层，或者为由电荷产生材料和树脂粘合剂组成的层，电荷产生层4具有响应光产生电荷的功能。

所述电荷传输层5为由电荷传输材料和树脂粘合剂组成的层。

电荷产生层4一般采用酞菁颜料、偶氮颜料、苝颜料、方酸类颜料作为电荷产生材料；电荷传输层5一般采用吡唑啉化合物、吡唑啉酮化合物、腙化合物、噁二唑化合物、芳基胺化合物、联苯胺化合物、苯乙烯基化合物、丁二烯化合物、对苯二甲酸化合物等作为电荷传输材料。

在电荷产生材料中，酞菁颜料与其它电荷产生材料相比，其在半导体激光的振荡波长区域的吸光度大，而且具有优异的电荷发生能力。在电荷传输材料中，芳基胺化合物中三芳胺类化合物与其他电荷传输材料相比，其具有优异的耐磨性、抗溶剂裂纹性以及低成本的优势。因此由酞菁类电荷产生层4和三芳胺类电荷传输层5组成的光敏层3在有机光导体领域得到了广泛应用。

但是以三芳胺类化合物作为电荷传输材料的负电性分离型有机光导体，其也具有易受光致疲劳的问题。这意味着，含有三芳胺类电荷传输材料的负电性分离型有机光导体应用在硒鼓中，该硒鼓在未装配进打印机且未做避光保护的情况下，来自荧光灯等照明用的光或者环境的自然光，会通过鼓盒上预留的接受光照的间隙照射到有机光导体表面区域，引起曝光区域的光致疲劳，这将导致鼓盒装配到打印机上进行打印时，曝光区域打印浓度不正常的问题。

发明内容

有鉴于此，为了解决以三芳胺类化合物作为电荷传输材料的负电性分离型有机光导体具有易受光致疲劳的技术问题，本发明的目的在于提供一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，所述有机光导体的电荷传输层中的电荷传输材料通过添加相应的萘醌类化合物，解决了有机光导体的光致疲劳的问题，使所述有机光导体具有良好的抗曝光性。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，所述有机光导体设置在导电基体上，所述有机光导体由内而外依次设置有电荷阻挡层、电荷产生层和电荷传输层，电荷阻挡层与导电基体接触；

所述有机光导体的电荷传输层中的电荷传输材料由萘醌类化合物和三芳胺类化合物组成；

所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物，或者为结构式I所示的萘醌类化合物的衍生物；

所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物，或者为结构式II所示的三芳胺类化合物的衍生物；

以电荷传输层的质量为100％计，电荷传输材料的质量分数为28％～40％；

以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为0.6％～12.5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为87.5％～99.4％；

优选，所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物；所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物。

优选，以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为1.25％～5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为95％～98.75％。

优选，所述有机光导体的电荷产生层中的电荷产生材料为Y型钛氧基酞菁；所述Y型钛氧基酞菁在CuKαX-射线衍射光谱的9.60°、24.14°和27.32°的布拉格角具有明显衍射峰，并且在27.32°的布拉格角具有最大衍射峰。

优选，以电荷产生层的质量为100％计，电荷产生材料的质量分数为20％-80％；更优选为30％-70％。

优选，电荷阻挡层中的树脂材料为聚酰胺树脂。

更优选，电荷阻挡层的材料中还包括金属氧化物。

更优选，所述金属氧化物为二氧化钛，即所述电荷阻挡层由聚酰胺树脂和二氧化钛组成。

优选，所述电荷阻挡层的厚度为0.5μm～10μm；所述电荷产生层厚度为0.1μm～1μm；所述电荷传输层的厚度为3μm～50μm。

更优选，所述电荷阻挡层的厚度为1μm～5μm；所述电荷产生层厚度为0.3μm～0.7μm；所述电荷传输层的厚度为10μm～30μm。

有益效果

(1)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，所述有机光导体电荷传输层中的电荷传输材料由特定的萘醌类化合物和三芳胺类化合物按照特定的用量关系组成，能够解决含三芳胺类化合物的负电性分离型有机光导体的光致疲劳的问题，进而改善所述有机光导体的抗曝光性，改善打印质量。由于三芳胺类化合物的成本比较低，因此所述有机光导体的成本也比较低，那在成本较低的条件下，通过特定的萘醌类化合物的加入，能够获得具有良好抗曝光性，并具有较好打印质量的有机光导体。

(2)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，当所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物；所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物时，能够使负电性分离型有机光导体几乎没有光致疲劳的现象，具有良好的抗曝光性，提高打印质量。

(3)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，电荷传输材料中，所述萘醌类化合物的质量分数为1.25％～5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为95％～98.75％，由此使得所述有机光导体具有不仅具有更加良好的抗曝光性，还具有更加良好的打印质量。

(4)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，所述有机光导体的电荷产生层中的电荷产生材料为Y型钛氧基酞菁，使得所述有机光导体的光敏性好。

(5)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，电荷阻挡层为聚酰胺树脂和二氧化钛的组合，如此使电荷阻挡层对导电基体的缺陷遮盖好，并有利于电荷阻挡层更好的粘接在导电基体上。

(6)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，电荷阻挡层不能太薄(低于0.5μm)，因为太薄不能防止击穿；也不能太厚(高于10μm)，因为太厚对电势有影响。电荷产生层的厚度根据应用环境对光敏性的需求而设定即可。电荷传输层的厚度的控制有利于电荷的传输，有利于保持实际使用的有效表面电势。

(7)本发明提供了一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，所述电荷传输层的厚度为10μm～30μm，能够更好地保持实际使用的有效表面电势。

附图说明

图1为所述负电性功能分离型有机光导体的横截面示意图。

其中，1-导电基底、2-电荷阻挡层、3-光敏层、4-电荷产生层、5-电荷传输层。

具体实施方式

下面结合附图和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或根据文献制备而得。

如图1所示，本发明所述有机光导体设置在导电基体1上，所述有机光导体由内而外依次设置有电荷阻挡层2、电荷产生层4和电荷传输层5，电荷产生层4和电荷传输层5合称为光敏层3，电荷阻挡层2与导电基体1接触。

所述导电基体1不仅用作电极，同时也是有机光导体的各个层的支撑体。导电基体1的形状根据应用需求而定，如导电基体1的形状为圆柱状、板状、膜状等，导电基体1材质的根据应用需求而定，如选用金属(例如铝、不锈钢、镍等)作为导电基体1材质。

所述电荷阻挡层2为以树脂为主要成分的层，或为耐酸铝等的金属氧化物膜，电荷阻挡层2的作用主要有两点：一为阻止电荷从导电基体1注入到光敏层3中，二为覆盖导电基体1的表面缺陷，提高光敏层3和导电基体1间的粘附力。用于电荷阻挡层2的树脂材料为本领域有机光导体中电荷阻挡层2常规选择的树脂材料，如选用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯酸类树脂、氯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的一种以上；优选为聚酰胺树脂。此外，还可以在电荷阻挡层2中的树脂材料中添加二氧化钛、氧化锌等金属氧化物来使用，优选所述金属氧化物为二氧化钛。电荷阻挡层2的厚度为0.5μm～10μm，优选为1μm～5μm。

电荷产生层4是电荷产生材料的真空沉积层，或者由电荷产生材料和树脂粘合剂组成的涂层，电荷产生层4具有响应光产生电荷的功能。所述电荷产生材料为酞菁颜料、偶氮颜料、苝颜料和方酸类颜料中的一种或两种。优选所述电荷产生材料为Y型钛氧基酞菁，其在CuKαX-射线衍射光谱的9.60°、24.14°和27.32°的布拉格角具有明显衍射峰，并且在27.32°的布拉格角具有最大衍射峰。以电荷产生层的质量为100％计，电荷产生材料的质量分数为20％-80％；更优选为30％-70％。

电荷产生层4的树脂粘合剂为本领域有机光导体中电荷产生层4常规选择的树脂粘合剂，如选用聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯共聚树脂、乙酸乙烯酯树脂、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚苯乙烯树脂、聚砜树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂和甲基丙烯酸酯树脂中的一种以上。电荷产生层4的厚度为0.1μm～1μm，优选为0.3μm～0.7μm。

电荷传输层5为由电荷传输材料和树脂粘合剂组成的涂层，其具有在黑暗中保持感光体电荷的绝缘层的功能；当有机光导体接收光时，电荷传输层5用于将电荷产生层4产生的电荷传输到硒鼓表面。为了解决本发明的技术问题，所述电荷传输材料由萘醌类化合物和三芳胺类化合物组成；所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物，或者为结构式I所示的萘醌类化合物的衍生物；所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物，或者为结构式II所示的三芳胺类化合物的衍生物；以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为0.6％～12.5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为87.5％～99.4％；优选，以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为1.25％-5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为95％～98.7％。

电荷传输层5的树脂粘合剂为本领域有机光导体中电荷传输层5常规选择的树脂粘合剂，如选用双酚A型环氧树脂、双酚Z型环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂和甲基丙烯酸酯树脂中的一种以上。另外，也可将分子量不同的同种树脂混合后使用。电荷传输层的厚度为3μm～50μm，优选为10μm～30μm，以保持实际使用的有效表面电势。

所述有机光导体的制备方法为本领域制备负电性分离型有机光导体的常规方法，如采用涂布的方法将含有电荷阻挡层2成分的涂料溶液a涂布在导电基体1上，干燥后在导电基体1上得到电荷阻挡层2；再将含有电荷产生材料和树脂粘合剂的涂料溶液b涂布在电荷阻挡层2上，干燥后在电荷阻挡层2上得到电荷产生层4；然后将含有电荷传输材料和树脂粘合剂的涂料溶液c涂布在电荷产生层4上，干燥后在电荷产生层4上得到电荷传输层5，由此在导电基体1上制得有机光导体。

实施例1

步骤一、选用外径为30mm、长为260.5mm的铝圆柱体作为导电基底1；

将CM8000聚酰胺共聚物和平均粒径为350nm的二氧化钛颗粒分散并溶解在由甲醇、二氯甲烷和丙醇组成的混合溶剂a中，得到涂料溶液a；其中CM8000聚酰胺共聚物和平均粒径为350nm的二氧化钛颗粒的质量比为1:2；涂料溶液a中，CM8000聚酰胺共聚物的质量分数为5％；所述混合溶剂a中甲醇、二氯甲烷和丙醇的质量比为5:3:2。

将所述涂料溶液a浸涂在导电基底1的外圆周面上，然后在120℃干燥20min，在导电基底1形成了厚度为1.5μm的电荷阻挡层2。

步骤二、将Y型钛氧基酞菁和作为树脂粘合剂的聚乙烯醇缩丁醛分散并溶解在由乙酸乙酯和丙酮组成的混合溶剂b中，得到涂料溶液b；其中，所述Y型钛氧基酞菁在CuKαX-射线衍射光谱的9.60°、24.14°和27.32°的布拉格角具有明显衍射峰，并且在27.32°的布拉格角具有最大衍射峰；所述Y型钛氧基酞菁与聚乙烯醇缩丁醛的质量比为2:1；涂料溶液b中，所述Y型钛氧基酞菁的质量分数为2％；所述混合溶剂b中，乙酸乙酯和丙酮的质量比为95:2。

将所述涂料溶液b浸涂到电荷阻挡层2表面，在90℃干燥20min，在电荷阻挡层2上得到了厚度为0.5μm的电荷产生层4。

步骤三、将电荷传输材料和作为树脂粘合剂PCZ300聚碳酸酯分散并溶解在二氯甲烷中，得到涂料溶液c；电荷传输材料与PCZ300聚碳酸酯的质量比为8:14；涂料溶液c中，电荷传输材料的质量分数为8％。

所述电荷传输材料由质量份数为0.05的萘醌类化合物和质量份数为7.95的三芳胺类化合物组成；所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物，所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物，即为N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(m-TPD)；因此以所述电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为0.625％，所述三芳胺类化合物的质量分数为99.375％。

将所述涂料溶液c浸涂到电荷产生层4表面，在90℃干燥60min，在电荷产生层4上得到了厚度为26μm的电荷传输层5，由此在导电基体1上得到一种有机光导体。

实施例2

与实施例1不同的是，步骤三中，所述电荷传输材料由质量份数为0.1的萘醌类化合物和质量份数为7.9的三芳胺类化合物组成；即以所述电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为1.25％，所述三芳胺类化合物的质量分数为98.75％；其余均与实施例1相同。

实施例3

与实施例1不同的是，步骤三中，所述电荷传输材料由质量份数为0.2的萘醌类化合物和质量份数为7.8的三芳胺类化合物组成；即以所述电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为2.5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为97.5％；其余均与实施例1相同。

实施例4

与实施例1不同的是，步骤三中，所述电荷传输材料由质量份数为0.4的萘醌类化合物和质量份数为7.6的三芳胺类化合物组成；即以所述电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为95％；其余均与实施例1相同。

实施例5

与实施例1不同的是，步骤三中，所述电荷传输材料由质量份数为1的萘醌类化合物和质量份数为7的三芳胺类化合物组成；即以所述电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为12.5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为87.5％；其余均与实施例1相同。

对比例1

与实施例1不同的是，步骤三中，所述电荷传输材料仅为结构式II所示的三芳胺类化合物，其余均与实施例1相同。

测试例1

对实施例1～5以及对比例1制得的有机光导体分别进行抗曝光性的评估，评估方法如下：

首先，将导电基体1和设置在其上的有机光导体统称为感光体，用黑膜包裹待测试的感光体的外周，得到光照试样，所述黑膜设置有长为60mm(光照试样的轴向)、宽为20mm(光照试样的圆周方向)的窗口；将光照试样放置在光源下，窗口朝向光源方向，所述光照试样在700lux光强的荧光灯下光照60min后，拆下黑膜，立即测量感光体光照区域和非光照区域的曝光电位(简称：VL电位)。

所述VL电位通过如下方法测得：将感光体安装在PDT-2000LTM电性能测试仪(美国QEA公司制造)上，转动感光体，同时对感光体充电，直至感光体表面电势达到650V±10V，然后将其用波长为780nm，光强为0.6μJ/cm²的光照射，并测量光照区域和非光照区域的VL电位，根据光照区域与非光照区域之间的VL电位差来评估有机光导体的抗曝光性。

经过抗曝光性评估后的有机光导体，再将其应用在惠普M607打印机上，打印浓度为30％的半色调图像，并检验打印质量。

实施例1～5以及对比例1制得的有机光导体的抗曝光性评估结果以及打印质量的结果如下表所示：

对比例1的光照区域和未光照区域VL电位差达到了49V，并且在30％浓度的半色调打印图像中，光照区域的形状呈现为正向存储。本实施例所述的正向存储指的是由上述荧光灯引起的有机光导体的光致疲劳所导致的一种现象，其中当有机光导体安装在打印机中并用于打印实心图像或半色调图像时，浓度高于周围图像的图案出现在疲劳区域中。

实施例1中的有机光导体，其电荷传输材料中，结构式I所示的萘醌类化合物的质量分数为0.625％，打印30％浓度的半色调图像时，未发生正向存储，有机光导体光照区域和未光照区域的VL电位差为22V。实施例2～5中，随着电荷传输材料中结构式I所示的萘醌类化合物含量增加，有机光导体光照区域电势和未光照区域VL电位之差逐渐缩小，说明实施例2～5制得的有机光导体的抗曝光性越来越好。

另外，根据上表可知，当结构式I所示的萘醌类化合物在电荷传输材料中的质量分数达到1.25％～5％时(实施例2～4)，得到的有机光导体的光致疲劳导致的VL电位差小于10V，且与对比例1相比，实施例2～4未光照区域的VL电位升高幅度均小于10V(如果未光照区域的VL电位升高太多，会影响打印质量)，这说明实施例2～4制得的有机光导体不仅具有良好的抗曝光性能，还具有良好的打印质量。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：所述有机光导体设置在导电基体上，所述有机光导体由内而外依次设置有电荷阻挡层、电荷产生层和电荷传输层，电荷阻挡层与导电基体接触；

所述有机光导体的电荷传输层中的电荷传输材料由萘醌类化合物和三芳胺类化合物组成；

所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物，或者为结构式I所示的萘醌类化合物的衍生物；

所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物，或者为结构式II所示的三芳胺类化合物的衍生物；

以电荷传输层的质量为100％计，电荷传输材料的质量分数为28％～40％；

以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为0.6％～12.5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为87.5％～99.4％；

2.根据权利要求1所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：所述萘醌类化合物为结构式I所示的萘醌类化合物；所述三芳胺类化合物为结构式II所示的三芳胺类化合物。

3.根据权利要求1或2所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为1.25％～5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为95％～98.75％。

4.根据权利要求1或2所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：所述有机光导体的电荷产生层中的电荷产生材料为Y型钛氧基酞菁。

5.根据权利要求1或2所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：以电荷产生层的质量为100％计，电荷产生材料的质量分数为20％-80％。

6.根据权利要求1或2所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：电荷阻挡层中的树脂材料为聚酰胺树脂。

7.根据权利要求6所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：电荷阻挡层的材料中还包括金属氧化物。

8.根据权利要求1或2所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：所述电荷阻挡层的厚度为0.5μm～10μm；所述电荷产生层厚度为0.1μm～1μm；所述电荷传输层的厚度为3μm～50μm。

9.根据权利要求8所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：所述电荷阻挡层的厚度为1μm～5μm；所述电荷产生层厚度为0.3μm～0.7μm；所述电荷传输层的厚度为10μm～30μm。

10.根据权利要求2所述的一种负电性抗曝光功能分离型有机光导体，其特征在于：以电荷传输材料的质量为100％计，所述萘醌类化合物的质量分数为1.25％～5％，所述三芳胺类化合物的质量分数为95％～98.75％；

所述有机光导体的电荷产生层中的电荷产生材料为Y型钛氧基酞菁；

以电荷产生层的质量为100％计，电荷产生材料的质量分数为20％-80％；

所述电荷阻挡层由聚酰胺树脂和二氧化钛组成；

所述电荷阻挡层的厚度为1μm～5μm；所述电荷产生层厚度为0.3μm～0.7μm；所述电荷传输层的厚度为10μm～30μm。

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