KR0132294B1 - 전자사진 감광체 - Google Patents

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Description

전자사진 감광체

본 발명은 유기물질을 사용한 전자사진 감광체에 관한 것으로서, 특히 도전성지지체와, 전하발생재료로서 페릴렌계화합물을 사용하고 특정한 아미드계화합물이 감도증감제로 첨가된 전하발생층, 그리고 히드라존계화합물이 함유된 전하수송층으로 이루어져서 감도를 개선시킨 전자사진 감광체에 관한 것이다.

일반적으로 유기광도물질로 이루어진 전자사진 기록매체는 알루미늄이 증착된 폴리에스터필름으로 이루어진 기판, 즉 도전성지지체와 전하발생층(Charge Generating Layer), 그리고 전하수송층(Charge Transfer Layer)으로 이루어져 있다.

이러한 전자사진 기록매체를 이용한 전자사진 복사과정을 살펴보면, 우선 광 복사를 수행하기 위해서 유기적층 광도전체(Organic Layered Photoconductor)의 표면위에다 어둠속에서 균일한 정전기상을 입히는 것이 필요하다.

따라서, 이러한 정전기상을 형성시켜주기 위해서 코로나방전(-5KV~-7KV)으로 코로나전선 주위의 공기가 이온화되어 전선과 알루미늄이 증착된 기판 즉, 도전성 지지체의 전기장 영향하에서 양이온들이 전하수송층의 표면으로 이동해 간다.

이 때, 전하수송층은 절연체이기 때문에 전하들은 유기적층 광도전체(OLP)의 표면위에 남아있게 되고, 이 OLP를 가로질러서 전위가 형성되게 된다.

그 다음으로는 복사될 전기적 잠상을 형성하기 위해서 상기 OLP 위에 빛을 조사시키게 되는데, 이러한 빛의 조사로인해 전하발생층에서 전자-정공의 쌍(Exiton)이 형성되게 된다.

그리고, 정공이송물질(Charge Transport Compound)에 의해 정공은 전하수송층으로 이송되어 전하수송층 표면의 음이온을 중성화시켜 주게 된다.

이러한 과정으로부터 가리워진 지역은 복사될 정보에 해당되는데, 그 지역의 전하수송층 표면에만 전기적 잠상이 형성되게 되는 것이다. 또한, 복사될 부분이 빛에 의해 전하를 잃게 되는 반대과정도 가능하다.

한편, 전기적 잠상은 토너라는 분말에 의해 현상되어 지는데, 토너는 전기적 잠상의 음전하와 양전하를 띄고 있으며, 종이가 토너의 잠상 위에 놓여지게 되면 또한번의 코로나방전에 의해 토너의 상이 종이로 옮겨지게 되는 것이다. 이 때, 모든 토너가 종이로 옮겨가지는 않지만 옮겨진 후의 여분은 빛의 조사에 의해서 일단 제거되게 되고, 최종적으로 기계적 또는 정전기적인 솔질(Brushing)에 의해 제거되게 되는 것이다.

그리고, 종이위에 상을 이루면서 위치된 토너는 압력이나 열에 의해서 정착되어 복사가 완성되어지는 것이다.

이와 같은 복사과정에서 현재 사용되고 있는 전자복사기용 기록매체는 주로 셀레늄(Se) 또는 비정질 실리콘(Si)과 같은 무기물질을 사용한 드럼을 사용하고 있는 데, 이는 유기적층계 드럼을 사용하는 경우에 비해 감도나 내구성 문제는 항상되었지만 감응하는 빛의 파장대역이 한정되어 있고 또 값이 비쌀뿐 아니라, 진공증착방식에 의하여 코팅을 해야 하기 때문에 코팅에 어려움이 많았으며 기계적성질의 조절에도 어려움이 있었다.

또한, 종래 전자사진 감광체와 같이 셀렌, 산화아연, 황화카드뮴등의 무기계 광도전체를 주성분으로 하는 감광층을 갖는 것은 감도, 열안정성, 내습성, 내구성등을 충분히 만족시키지 못했다. 특히, 셀렌 및 황화카드뮴은 독성으로 인해 제조 및 취급에 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 가일층 개선시켜주기 위해서, 도전성지지체 위에 유기물질로 구성된 전하발생층과 전하수송층을 갖는 전자사진 감광체이면서, 그 전하발생층에는 특정한 아미드계화합물을 감도증감제로 첨가시켜줌으로서, 전하발생효율을 높힌 새로운 조성의 층으로 이루어진 개량된 전자사진 감광체를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도전성지지체와 전하발생층 및 전하수송층으로 이루어진 전자사진 감광체에 있어서, 전하발생층은 다음 구조식(Ⅰ)로 표시되는 페닐렌계 안료로 이루어져 있고, 전하수송층은 다음 구조식(Ⅱ) 또는 (Ⅲ)으로 표시되는 히드라존화합물로 이루어져 있되, 상기 전하발생층에 -CONH-의 기능기를 갖는 다음구조식(Ⅳ-1) 내지 (Ⅳ-7)의 아미드화합물 중 어느 하나의 성분이 함유되어 있는것을 특징으로 하는 전자사진 감광체이다.

상기 식에서,

R은

를 나타낸다.

상기 식에서, R₁, R₂는 각각 -CH₂CH₃또는 벤젠링을 나타낸다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도전성지지체위에 전하발생층과 전하수송층이 차례로 형성되어 있는 전자사진 감광체에서, 전하발생층과 전하수송층이 상기와 같은 유기화합물로 이루어져 있으면서, 특히 전하발생층에는 상기구조식(Ⅳ-1) 내지 (Ⅳ-7)의 화합물이 소량, 바람직하게는 그 전하발생층을 이루는 상기 구조식(Ⅰ)의 화합물에 대해 0.1~50% 첨가되어 있는 것에 가장 큰 특징이 있는 것이다.

본 발명에서 전하발생층에는 충분한 전하를 발생시키기 위해 적절한 양의 전하발생재료로 이루어져 있어야 하며, 또 발생한 전하를 전하수송층에 효율적으로 주입하기 위해서는 적정한 박막층으로 이루어져 있어야 한다.

따라서, 예컨대 전하발생층은 그 두께가 10μm 이하가 되어야 하며, 가장 좋게는 0.01~1μm 정도에서 조절되어야 한다.

왜냐하면, 입사광량의 대부분이 전하발생층에 흡수되어 전하를 발생시키게되면 발생된 전하를 양하전과 음하전의 재결합 및 트랩에 의해 소실되게 하지 않게한 상태에서 전하수송층에 주입되게 해야하기 때문이다.

종래에도 아미노기가 함유된 클로로디안블루화합물이 유기감광체로서 사용된 예가 있기는 하였는바, 다음 구조식(가)로 표시되는 화합물이 그것이다.

따라서, 이러한 구조식(가)의 전하발생물질을 중심으로 고찰해보면, C-N=N-A-N=N-C의 기본골격을 갖고 있다. 이 기본 골격에서 아조기가 하전발생에 중요한 영향을 미치고 있으며, 아조기의 수에 의해 모노아조, 디아조, 트리스 아조화합물로 분리되며 일반식으로는 모노아조화합물보다 디아조, 트리스아조화합물이 더 우수한 전하발생재료로 사용되고 있다.

또한, 기본골격에서 A의 구조와 광에 의해 하전이 발생하는 파장대역이 밀접한 연관성을 갖고 있다. 그러므로 사용하는 광원의 파장에 따른 전하발생재료를 효과적으로 선정하기 위해서는 A의 구조를 파악해야 한다.

그 다음으로 전하발생재료의 구조에 따른 감도의 영향은 상기 구조식(가)에서 П 전자층과 관계된다. 즉, 대칭적인 구조를 갖고 분자전체에 걸쳐 평면적인 П 전자운을 형성하고 있을 경우 유기감광체로서 좋은 감도를 나타낸다. 또한 분자내 혹은 분자 상호간에 강한 수소결합을 형성할 때 좋은 감도를 나타낸다.

따라서, 분자가 수소결합을 갖기 위해서 구조식(가)에서는 나프톨에 -CONH-기가 있어서, 그 기에 의해서 분자내 혹은 분자간의 수소결합을 형성할 수가 있다.

이러한 사실을 토대로하여 관찰해보면, 본 발명에서와 같이 구조식(Ⅰ)의 화합물을 전하발생물질로 사용할 때에는 그 물질의 구조상 분자내 혹은 분자간 수소결합이 어렵게 되어있다.

그래서 본 발명에서는 구조식(Ⅰ)에 분자간 수소결합능력을 증가시키기 위해 상기 구조식(Ⅳ-1)~(Ⅳ-7)의 아미드계화합물을 소량, 바람직하기로는 0.1~50%를 첨가했다.

이 아미드계화합물에는 모두 -CONH- 그룹이 있어서 이 부분이 구조식(Ⅰ)의 카보닐기의 산소와 수소결합을 용이하게 해서 유기감광체의 감도를 향상시켜주게 된 것이다.

한편, 구조식(Ⅰ)의 전하발생재료와 아미드계 첨가제를 혼합하여 도전상지지체에 코팅하고자할 때 이용되는 바인다수지는 폴리비닐부틸알, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 페녹시수지, 폴리초산비닐, 아크릴수지, 폴리아크릴아미드, 폴리아미드, 폴리술폰수지우레탄, 에폭시수지, 카제인, 폴리비닐알콜등의 절연성 수지가 사용가능하며, 전하발생층 중에 함유되는 바인다수지의 량은 80% 이하, 좋게는 60% 이하가 적당하다.

또, 수지의 용해 및 전하발생재료 분산에 사용가능한 용매로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올등의 알콜류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온등의 케톤류, N,N-디메틸 포름아미드, N,N-디에틸아세트아미드 등의 아미드류, 디메틸술폭사이드 등의 술폭사이드류, 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 에틸렌글리콜, 모노에틸에테르등의 에테르류, 초산메틸, 초산에틸등의 에스테르류, 클로로포름, 염화메틸렌, 사염화탄소, 트리클로로에틸렌등의 지방족할로겐화수소류 또는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠등의 방향족류 등을 이용할 수 있다.

이러한 전하발생층의 코팅은 침적코팅법, 스프레이코팅, 스핀코팅, 와이어 바 코팅, 브레이드코팅, 롤코팅 등을 이용하는 것이 가능하며, 건조는 실온에서 잠시 건조후 가열건조하는 2단계 건조방법이 좋다.

이 때, 가열건조는 30℃~200℃ 온도에서 5분~2시간 정도 열풍건조한다.

한편, 본 발명에 따르면 전하수송층은 그 위에 형성되는 전하발생층과 전기적 접촉에 의해 전계의 존재하에서 전하발생층으로부터 주입된 전하를 받아들여 표면까지 수송하는 기능을 가지고 있어야 한다.

이때, 전하수송층은 전하발생층 위에 혹은 그 아래적층된다. 이러한 전하수송층에 함유된 전하수송물질은 전하발생물질이 감응하는 파장대역에서 전하를 발생시켜서는 안된다. 즉 α선, X선, UV선, 가시광선, 근적외선 등과 같은 전하발생을 목적으로 조사되는 광의의 광선에 전하수송물질이 감응해서 전하를 발생시켜서는 안되는 것이다.

왜냐하면 전하발생층과 전하수송층의 광응답 파장역이 같거나 오버랩되게 되면 양층에서 발생한 전하가 상호 포획되어 소멸되기 때문에 감도저하의 원인이 되기때문이다.

따라서, 본 발명에서는 전하수송층의 조성물질로서 상기 구조식(Ⅱ) 또는 (Ⅲ)의 히드라존화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 전하수송층의 바인다수지로는 아크릴수지, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 폴리스틸렌, 아크릴로니트릴-스틸렌공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔공중합체, 폴리비닐부틸알, 폴리비닐포르말, 폴리술폰, 폴리아크릴아미드, 폴리아미드, 염소화고무등 절연성수지를 사용할 수 있다.

또, 전하수송층은 전하를 수송할 수 있는 한계가 있어 필요이상으로 막 두께를 두껍게 해서는 안된다. 일반적으로 5~30μm이지만, 10~20μm인것이 가장 좋으며, 이러한 전하수송층의 코팅법은 전하발생층의 코팅법과 동일하다.

이와 같은 전하발생층과 전하수송층은 도전성을 갖는 지지체 위에 형성되어야 한다. 도전성을 갖는 지지체로는 지지체 자체가 도전성을 갖는것, 예컨대 알루미늄, 알루미늄합금, 동, 아연, 스텐레스스틸, 바나듐, 몰리브덴, 크롬, 티탄, 니켈, 인듐, 금, 백금등을 이용하는 것이 가능하고, 기타 알루미늄, 알루미늄합금, 니켈등을 진공증착법으로 증착한 플라스틱드럼 및 플라스틱필름이 사용가능하다.

한편, 도전지지체층, 전하발생층, 전하수송층의 순으로 적층된 감광체를 사용하는 경우의 복사상태를 살펴보면, 전하수송층의 전하수송물질이 전자를 수송할 경우는 전하수송층 표면을 정(+)으로 대전시켜야 하고, 대전후 노광에 의해 전하발생층에서 생성된 전자가 전하수송층에 주입되고 이동을 하며 표면에서 정전하(+)를 중화시키고, 표면전위의 감쇄가 생겨 비 노광부와의 사이에 콘트라스트가 형성되게 된다. 그 후, 이 정전잠상에 부하전성(-)토너로 현상하면 상이 얻어지게 되는 것이다.

또한, 전하수송물질이 정공수송물질인 경우 전하수송층 표면을 부(-)전하로 대전해야 하고, 대전후 노광시키면 전하발생층에서 생성된 전하는 전하수송층에 주입되어 표면에 도달하며 부(-)전하를 중화시키고 표면전위를 감쇄시켜 비 노광부와 사이에 콘트라스트가 생긴다.

그 후 이 정전잠상에 정 하전성(+) 토너로 현상시키게 되면 상이 얻어진다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

알루미늄이 증착된 PET 필름(50μm 두께, SKC사 제품)을 2×2cm²로 절단해서 N₂가스로 먼지를 털어낸 후, 도전성지지체로 사용했다.

이 도전성지지체 위에 상기 구조식(Ⅰ)에서 R이

인 화합물 1중량부오, 상기 구조식(Ⅳ-1)인 아미드화합물 0.05 중량부 및 PET수지(SKA-100, SKC사제품) 1중량부를 THF 30 중량부에 녹여 초음파로 2시간 동안 분산 용해시켰다.

이 분산액을 상기의 도전성지지체 위에 스핀코팅법으로 코팅시켜서 실온에서 30분, 65℃에서 1시간 건조하여 전하발생층을 형성시켰다. 이 때 전하발생층 두께는 건조시 0.5μm 정도이었다.

다음에 상기 구조식(Ⅱ)의 전하수송물질 1중량부와, 폴리카보네이트 1중량부를 메틸렌클로라이드 용매 10중량부로 혼합하여 2시간 분산용해시켰다. 이 용액을 전하발생층 위에 스핀코팅하여 실온에서 30분, 65℃에서 1시간 동안 건조해서 전하수송층을 형성했다. 이 때 막두께는 약 15μm이었다.

상기의 방법으로 제조한 감광체를 정전기 대전 시험장치(EPA-8100, 가와구찌 전기제품)를 이용해서 -5KV의 코로나 대전을 한 후 표면전위(초기 대전전위 V₀) 및 5초간 암소에서 방치한 후 표면전위(암감쇄전위 V₅)를 측정했다. 감도는 암감쇄한 후의 전위 V₅가 1/2로 감쇄하는데 필요한 노광량 즉, 광원의 세기와 시간을 측정해서 두값의 곱으로 나타냈다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 2]

전하발생층에 아미드화합물로 상기 구조식(Ⅳ-2)를 쓰는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

전하발생층에 아미드화합물로 상기 구조식(Ⅳ-3)을 사용하는것 외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

전하발생층에 아미드화합물을 첨가하지 않는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

Claims (2)

1. 도전상지지체와 전하발생층 및 전하수송층으로 이루어진 전자사진 감광체에 있어서, 전하발생층은 다음 구조식(Ⅰ)로 표시되는 페닐렌계 안료로 이루어져 있고, 전하수송층은 다음구조식(Ⅱ) 또는 (Ⅲ)으로 표시되는 히드라존화합물로 이루어져 있되, 상기 전하발생층에 -CONH-의 기능기를 갖는 다음 구조식(Ⅳ-1) 내지 (Ⅳ-7)의 아미드 화합물중 어느 하나의 성분이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.

   

   

   

   상기 식에서,

   R은

   

   

   를 나타낸다.

   

   

   

   

   상기 식에서, R₁, R₂는 각각 -CH₂CH₃또는 벤젠링을 나타낸다.

   

   

   
2. 제1항에 있어서, 전하발생층에 함유된 -CONH-의 기능기를 갖는 아미드화합물의 량은 상기 구조식(Ⅰ)의 화합물에 대하여 1 내지 50%인 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.