KR100416552B1 - 그라운드 스트라이프, 이를 포함하는 유기 감광체 및 상기감광체를 채용한 전자 사진 이미지 형성 장치 및 방법 - Google Patents

그라운드 스트라이프, 이를 포함하는 유기 감광체 및 상기감광체를 채용한 전자 사진 이미지 형성 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전 그라운드 스트라이프, 이를 포함하는 유기 감광체 및 상기 유기 감광체를 채용한 전자 사진 형성 장치 및 방법을 제공한다. 상기 유기 감광체는, 전자사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소; 도전성 표면을 갖고 있는 도전기판; 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프; 전하 수송 화합물; 및 전하 생성 화합물을 포함한다. 상기 도전 그라운드 스트라이프는 계면활성제를 더 포함하기도 한다. 상술한 도전성 그라운드 스트라이프는 내구성, 도전성 및 정전기적 특성이 우수하다. 그리고 이러한 그라운드 스트라이프를 이용한 유기 감광체를 액체 토너와 함께 사용하면 전자사진 싸이클 반복후에도 고품질의 이미지를 형성할 수 있게 된다.

Description

그라운드 스트라이프, 이를 포함하는 유기 감광체 및 상기 감광체를 채용한 전자 사진 이미지 형성 장치 및 방법{Ground stripe, organophotoreceptor comprising the same, and electrophotographic imaging apparatus and method}
본 발명은 전자사진법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 도전성이 개선된 그라운드 스트라이프 및 이를 포함한 플랙시블 유기 감광체와 이 유기 감광체를 채용함으로써 고품질의 이미지를 형성할 수 있는 전자 사진 이미지 형성장치 및 방법에 관한 것이다
전자 사진법에 의하면, 유기 감광체는 도전 기판상에 절연성 광도전 요소를 형성하여 이루어지고, 플레이트, 디스크, 쉬트(sheet), 벨트 또는 드럼 형태를 갖는다.
전자 사진법에 의하면, 먼저 광도전 요소의 표면을 정전기적으로 균일하게 대전시킨 다음, 대전된 표면을 노광함으로써 이미지를 형성한다. 노광으로 인하여 광조사 영역에만 전하를 선택적으로 분산시켜서 대전 및 비대전 영역 패턴을 형성한다.
그 후, 액체 또는 고체 토너를 대전 또는 비대전 영역상에 도포하여 광도전층 표면에 화상 이미지를 만든다. 이와 같이 형성된 화상 이미지는 종이와 같은 수용체 표면으로 전사된다. 이러한 이미지 형성 방법은 복수회 반복된다.
광도전 요소는 단일층 또는 복수층 형태를 갖는다. 광도전층 요소가 단일층 형태인 경우에는 전하수송 물질 및 전하생성 물질이 고분자 바인더와 결합되어 도전성 기판상에 도포된다. 광도전층 요소가 복수층 형태인 경우에는 전하수송물질 및 전하생성물질을 이용하여 별개층을 형성하며, 고분자 바인더와 선택적으로 결합되어 도전성 기판상에 도포된다.
전하수송층과 전하생성층은 하기 두가지 배열을 가진다. 첫번째 배열(“이중층”(dual layer) 배열)에 의하면, 전하생성층이 도전성 기판상에 도포되고 전하수송층은 전하생성층 상부에 형성된다. 두번째 배열(“인버티드 이중층”(inverted dual layer) 배열)에 의하면, 상술한 전하수송층과 전하생성층의 적층 순서가 뒤바뀐다.
단일층 및 복수층 광도전 요소에 있어서, 전하생성물질은 노광시 전하 캐리어(홀 또는 전자)를 생성하는 기능을 하며, 전하수송물질은 광도전 요소 표면 상부에 전하를 방출하기 위하여 상기 전하 캐리어를 수용하고 이들을 전하수송층을 통하여 이동시키는 역할을 한다.
유기 감광체를 이용하여 고품질의 이미지를 얻기 위해서는 이미지 형성장치에서 도전기판을 소정 포텐셜을 갖는 소오스와 전기적으로 접촉시켜야 한다. 이 전기적 접촉은 자동 이미지 형성장치에서 수천번 이상의 사이클동안 유효하게 유지되어야 한다. 플랙시블 유기 감광체의 도전기판은 일반적으로 열가소성 필름 상부에 금속 박막을 형성하여 이루어지기 때문에 금속 박막에 대하여 직접 맞대고 있는 통상적인 기계적 접촉으로 인한 마모로 장수명을 얻을 수 없다. 금속 박막의 마모를 줄이기 위한 시도로서 그라운드 브러쉬(ground brush)를 사용하는 방법이 있다. 그러나, 상기 그라운드 브러쉬를 사용한다고 하더라도 시간이 경과됨에 따라 금속 박막은 마모된다.
플랙시블 유기 감광체의 도전기판과 그라운드 수단간의 전기적 접촉을 향상시키기 위한 방법으로서, 도전기판과 접촉하고 있고 광도전 요소의 에지와 인접되어 있는 도전 그라운드 스트라이프를 사용하는 방법이 있다. 일반적으로 그라운드 스트라이프는 일반적으로 필름 형성용 바인더내에 분산되어 있는 불투명성 도전 입자를 포함한다. 도전기판을 그라운딩시키게 되면 그라운드 스트라이프가 금속 박막에 비하여 내구성이 우수하므로 유기 감광체의 수명이 증가된다. 그러나 이러한 그라운드 스트라이프는 부식 및 젖음(wetting) 문제점에 여전히 노출되어 있다.
부식은 금속 그라운드 브러쉬 또는 슬라이딩 금속을 사용하는 전자사진 이미지 형성 장치에서 특히 심하게 나타난다. 그라운드 스트라이프의 부식시 형성된 도전 입자는 이동하여 머신의 다른 성분상에 안착되어 머신 성능에 부정적인 영향을 미친다. 그라운드 스트라이프의 부식에서 기인된 다른 문제점은 사용후 그라운드 스트라이프의 전도성이 확대된 용도후에 허용될 수 없는 수치로 저하된다는 것이다.
그라운드 스트라이프의 부식은, 또한 심(seam) 검출, 싸이클 검출 및 등록(registration)과 같은 이미지 형성장치의 다양한 기능 조절용 그라운드 스트라이프에서 타이밍 애퍼처(timing aperture) 또는 타이밍 반사마크와 함께 타이밍 광을 사용하는 시스템에서 문제점을 발생시킨다. 만약 타이밍 애퍼처가 사용된 경우 그라운드 스트라이프 및 하부의 금속 박막이 부식에 의하여 마모된다면, 부식 영역은 투명해지고 광이 이 영역을 통과하여 그릇된 시그널을 만들어내고 이로 인하여 이미지 형성장치가 오작용을 하게 된다. 만약 타이밍 반사 마크 및 그라운드 스트라이프가 부식에 의하여 마모되고 금속 박막이 노출된다면, 부식된 영역은 반사성을 띠어서 광을 반사시키고 그릇된 타이밍 시그널을 생성하여 이미지 형성장치의 오동작을 유발시킨다.
웨팅 문제점은 그라운드 스트라이프 분산액이 금속 박막상의 서브층에 코팅된 후, 불균일하게 분포될 때 야기된다.이러한 웨팅 문제는 건조후에 그라운드 스트라이프에 핀홀을 형성시킨다. 핀홀은 상술한 타이밍 문제점과 동일한 문제점을 야기시킨다.
전자사진 이미지 형성 시스템에 있어서, 플랙시블 유기 감광체에서 그라운드 스트라이프를 사용함으로써 발생되는 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 그라운드 스트라이프의 내구성, 전기적 안정성 및 그라운드 스트라이프 조성물의 웨팅성을 개선시켜야 한다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 첫번째 및 두번째 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 도전성, 정전기적 특성 및 내구성이 우수한 도전성 그라운드 스트라이프 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 세번째 기술적 과제는 시간이 경과되더라도 내구 수명 및 도전성이 저하되지 않을 뿐만 아니라 핀홀이 형성되지 않는 유기 감광체를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 네번째 및 다섯번째 기술적 과제는 상기 유기 감광체를 채용함으로써 고품질의 이미지를 형성할 수 있는 전자 사진 이미지 형성장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 내마모성 테스트 장치의 개략적인 구성도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 그라운드 스트라이프 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프 표면 상태를 보여주는 광학 현미경 사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예 2의 그라운드 스트라이프 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프 표면 상태를 보여주는 광학 현미경 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예 3의 그라운드 스트라이프 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프 표면 상태를 보여주는 광학 현미경 사진이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10... 그라운드 브러쉬(ground brush)
11... 알루미늄 드럼 12... 구리 테이프
13... 그라운드 스트라이프 시료 14... 저항 테스터기
상기 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는,
(a) 필름 형성용 바인더;
(b) 도전 입자; 및
(c) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프를 제공한다.
본 발명의 도전 그라운드 스트라이프는 계면활성제를 더 포함하기도 한다. 이 때 상기 계면활성제는 실리콘 계면활성제, 불소화된(fluorinated) 계면활성제, 탄화수소 계면활성제, 폴리에틸렌옥사이드중에서 선택된 비이온성 계면활성제, 포스페이트, 술포네이트, 설페이트중에서 선택된 음이온성 계면활성제, 4급 암모늄염, 알케닐 숙신산 무수물(alkenyl succinc anhydride) 유도체, 지방산, 지방산 금속염, 포스페이트 에스테르, 에톡실레이티드 지방산, 에톡실레이티드 지방산 아민(ethoxylated fatty amine), 에톡실레이티드 글리세리드, 에톡실레이티드 알콜류 및 알킬 페놀류, 에톡실레이티드 포스페이트 에스테르 및 생분해성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
상기 도전 입자는 카본 블랙, 그래파이트, 도전 폴리머, 바나듐 옥사이드, 구리, 은, 금, 니켈, 탄탈륨, 크롬, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 인듐 틴 옥사이드 또는 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 바인더는 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴산 및 이의 코폴리머, 폴리우레탄, 아크릴레이트 폴리머, 메타크릴레이트 폴리머, 셀룰로오즈 폴리머, 폴리아미드, 나일론, 폴리부타디엔, 폴리(비닐클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테레프탈레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 그 혼합물 및 그 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이며, 상기 무기 입자는 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드(티타니아), 알파-Fe2O3, Fe3O4, MgO, SnO2, ZrO2, 석영, 황수정(topaz), MgAl2O4, SiC, 다이아몬드 및 BeAl2O4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
상기 무기 입자의 함량은 건조 도전 그라운드 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 5-40 중량%이고, 상기 도전 입자의 함량은 건조 도전 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 40% 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 두번째 기술적 과제는, (a) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성하는 단계: (b) 도전입자, 계면활성제, 바인더 및 무기 입자 분산액의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하는 단계; (c) 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 기판 상부에 코팅하는 단계; 및 (d) 상기 기판상에 코팅된 그라운드 스트라이프 분산액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운드 스트라이프의 제조방법에 의하여 이루어진다.
상기 (a) 단계에서는 적어도 2개 이상의 계면활성제가 사용된다.
본 발명의 두번째 기술적 과제는 또한, (a) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성하는 단계; (b) 상기 도전입자, 계면활성제 및 바인더의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 도전 입자 분산액을 형성하는단계; (c) 상기 무기 입자 분산액 및 상기 도전 입자 분산액을 함께 혼합하거나 또는 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하는 단계; (d) 기판상에 그라운드 스트라이프 분산액을 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 기판상의 그라운드 스트라이프 분산액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운드 스트라이프의 제조방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 두번째 기술적 과제는 또한, (a) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성하는 단계; (b) 도전입자, 바인더 및 상기 무기 입자 분산액의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하는 단계; (c) 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 계면활성제와 혼합하거나 또는 분산시키는 단계; (d) 기판상에 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 기판상의 그라운드 스트라이프 분산액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운드 스트라이프의 제조방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 세번째 기술적 과제는
(a) 전자사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소;
(b) 도전성 표면을 갖고 있는 도전기판;
(c) 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프;
(d) 적어도 하나의 전하 수송 화합물; 및
(e) 적어도 하나의 전하 생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체에 의하여 달성된다.
본 발명의 네번째 기술적 과제는 (a) 복수개의 지지롤러;
(b) 상기 지지롤러 주위를 플랙시블 벨트의 형태로 감싸고 있고,
(i) 전자 사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소;
(ii) 도전성 표면을 갖고 있는 도전 기판;
(iii) 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프;
(iv) 적어도 하나의 전하 수송 화합물; 및
(v) 적어도 하나의 전하 생성 화합물을 포함하는 유기 감광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성장치에 의하여 이루어진다.
상기 전자 사진 이미지 형성 장치에 있어서, 지지롤러의 적어도 하나의 직경은 40mm 이하인 것이 바람직하다. 그리고 상기 유기 감광체 및 전자 사진 이미지 형성장치를 구성하는 도전 그라운드 스트라이프는 계면활성제를 더 포함하기도 하며, 계면활성제의 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
본 발명의 다섯번째 기술적 과제는,
(a) (i) 전자 사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소;
(ii) 도전성 표면을 갖고 있는 도전 기판;
(iii) 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있으며, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프;
(iv) 적어도 하나의 전하 수송 화합물; 및
(v) 적어도 하나의 전하 생성 화합물을 포함하는 유기 감광체의 표면을 대전시키는 단계;
(b) 상기 유기 감광체의 표면을 노광하여 소정 영역에 전하를 방출시켜 대전 영역 및 비대전 영역의 패턴을 형성하는 단계;
(c) 상기 유기 감광체의 표면을 유기 용매에서의 착색제 입자의 분산액을 함유하는 액체 토너와 접촉시켜 색상 이미지를 형성하는 단계; 및
(d) 상기 색상 이미지를 기판에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성방법에 의하여 이루어진다.
상기 방법에 있어서, 도전 그라운드 스트라이프는 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 우수한 기계적 특성, 도전성 및 정전기적 특성을 갖고 있는 유기 광 수용체용 새로운 그라운드 스트라이프를 제공한다. 이러한 그라운드 스트라이프는 필름 형성용 바인더, 도전 입자 및 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 포함하여 이루어진다. 이 때 계면활성제가 더 부가될 수도 있다.
본 발명의 도전 그라운드 스트라이프에 있어서, 도전 입자로는 도전성을 갖고 있는 것이라면 모두 다 사용가능하다. 구체적인 예로서, 카본 블랙, 그래파이트, 도전 폴리머, 바나듐 옥사이드, 구리, 은, 금, 니켈, 탄탈륨, 크롬, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 인듐 틴 옥사이드 또는 이들 혼합물이 있다.
도전 입자는 그 형상이 특별히 제한되지는 않는다. 도전 입자의 형상의 예로는 불규칙(irregular)형, 그래뉼형, 구형, 타원형, 등축 정계(等軸晶系)(cubic)형, 플레이크(flake)형, 필라멘트형 등이 있다. 그리고 도전 입자는 그 입자 크기가 도전 그라운드 스트라이프가 과잉의 불규칙 외표면을 갖지 않도록 도전 그라운드 스트라이프의 두께 미만인 바람직하며, 특히 10㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.
그라운드 스트라이프에서 사용되는 도전 입자의 함량은 도전 입자의 입자 크기 및 전도도와 같은 인자에 따라 달라지는데, 플랙시블 그라운드 스트라이프의 강도 및 유연성을 양호하게 유지시키기 위하여 건조 그라운드 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 40 중량% 미만으로 조절하는 것이 바람직하다. 특히 도전 입자로서 카본 블랙을 사용하고 이의 함량이 건조 그라운드 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 25중량%일 때 우수한 결과가 얻어진다. 건조 그라운드 스트라이프에서 도전 입자의 함량은 그라운드 스트라이프의 표면저항률이 1×106Ω/□　미만 특히 1×104Ω/□미만이 되도록 조절하면 무방하다.
그라운드 스트라이프를 구성하는 무기 입자로서, 모스 경도가 5 이상인 모든 무기 입자가 사용가능하며, 예로서 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 티타늄 디옥사이드(티타니아), 알파-Fe2O3, Fe3O4, MgO, SnO2, ZrO2, 석영, 황수정(topaz), MgAl2O4, SiC, 다이아몬드 및 BeAl2O4가 있고, 바람직하게는 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드, ZrO2, SiO2또는 그 혼합물이 있다. 무기 입자는 그라운드 스트라이프가 불규칙한 외표면을 갖지 않도록 그라운드 스트라이프의 두께 미만의 입자 크기를 가져야 한다. 무기 입자의 평균 입자 크기는 0.3 내지 5㎛ 범위인 것이 바람직한데, 이는 무기 입자의 평균 입자 크기가 상기 범위일 때 접촉하고 있는 그라운드 장치가 평탄한 외표면을 갖고 있어서 내마모성 및 수명 특성을 저하시키지 않기 때문이다.
플랙시블 전자 사진 이미지 형성 구조체(member)에 있어서, 도전 그라운드 스트라이프는 건조 도전 그라운드 스트라이프층의 총중량을 기준으로 하여 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 40중량%의 무기 입자를 포함한다. 만약 무기 입자의 함량이 40 중량%를 초과하면 도전 그라운드 스트라이프가 그라운드면으로서 실용화하기가 부적절하고 도전 그라운드 스트라이프의 유연성을 지나치게 감소되고, 5 중량% 미만이면 내마모성 개선 효과가 미미하므로 바람직하지 못하다.
무기 입자의 평균 입자 크기는 그라운드 스트라이프의 두께 미만으로 조절해야 그라운드 스트라이프가 균일(regular)한 외부 표면을 갖도록 할 수 있다. 무기 입자의 평균 입자 크기는 0.3 내지 5㎛인 것이 바람직하며, 이 범위일 때 그라운드 장치가 평탄한 외표면을 갖고 있어서 싸이클 반복후에도 내마모성 및 수명 특성이 크게 저하되지 않는다.
그라운드 스트라이프용 바인더로서 통상적인 열가소성 수지가 모두 다 사용가능하다. 이러한 열가소성 수지의 예로는 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴산 및 이의 코폴리머, 폴리우레탄, 아크릴레이트 폴리머, 메타크릴레이트 폴리머, 셀룰로오즈 폴리머, 폴리아미드, 나일론, 폴리부타디엔, 폴리(비닐클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테레프탈레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 그 혼합물, 그 조합물 등을 들 수 있다. 상기 바인더는 특히 VITEL 2200(Shell Chemical Co.)과 같은 폴리에스테르인 것이 바람직하다.
본 발명의 그라운드 스트라이프를 구성하는 계면활성제의 구체적인 예로는 실리콘 계면활성제, 불소화된(fluorinated) 계면활성제, 탄화수소 계면활성제, 폴리에틸렌옥사이드와 같은 비이온성 계면활성제, 포스페이트, 술포네이트, 설페이트와 같은 음이온성 계면활성제, 4급 암모늄염, 알케닐 숙신산 무수물(alkenyl succinc anhydride) 유도체, 지방산, 지방산 금속염, 포스페이트 에스테르, 에톡실레이티드 지방산, 에톡실레이티드 지방산 아민(ethoxylated fatty amine), 에톡실레이티드 글리세리드, 에톡실레이티드 알콜류 및 알킬 페놀류, 에톡실레이티드 포스페이트 에스테르 및 생분해성 계면활성제가 있다. 이러한 계면활성제중 특히 다우 코닝 510 및 폴리실록산 계면활성제과 같은 실리콘 계면활성제인 것이 바람직하다.
그라운드 스트라이프 분산액에 상술한 계면활성제를 부가하면 그라운드 스트라이프 분산액의 표면 에너지가 작아져 그라운드 스트라이프 분산액이 기판 표면에 균일하게 코팅되어 그라운드 스트라이프 코팅층에서 핀홀이 형성되지 않는다. 이밖에도, 계면활성제는 무기 입자 및 도전 입자의 표면과 화학적으로 또는 물리적으로 상호작용함으로써 무기 입자 및 도전 입자를 그라운드 스트라이프에 균일하게 분산시키는 역할도 수행한다. 최종적으로, 분산된 무기 입자 및 도전 입자는 계면활성제의 자유 말단부를 통하여 바인더와 직접적으로 또는 간접적으로 상호작용하며, 이러한 상호작용은 그라운드 스트라이프 코팅층의 전체적인 강도를 증가시킨다. 결과적으로, 계면활성제를 사용하면 핀홀이 형성되지 않으면서 전도성 및 내구성이 우수한 그라운드 스트라이프를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 그라운드 스트라이프에 선택적으로 부가될 수 있는 첨가제로는 계필러, 커플링제, 파이버, 윤활제, 습윤제(wetting agent), 안료, 염료, 가소제, 이형제(release agent), 현탁제, 경화제가 있다.
필러는 도전 입자 또는 무기 입자의 다양한 입자 크기를 갖는다. 본 발명의 필러의 구체적인 예로는, 금속 카보네이트(예: 칼슘 카보네이트(초오크, 방해석, 이회토(泥灰土)(marl), 트래버틴(travertin), 대리석 및 석회석), 칼슘 마그네슘 카보네이트, 소듐 카보네이트, 마그네슘 카보네이트), 실리카(예: 석영, 글래스 비드, 글래스 버블 및 글래스 파이버), 실리케이트(탈크, 점토, 장석, 마이카, 칼슘 실리케이트, 칼슘 메타실리에티트, 소듐 알루미노실리케이트, 소듐 실리케이트), 금속 설페이트(예:칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 소듐 설페이트, 알루미늄 소듐 설페이트, 알루미늄 설페이트), 석고, 질석(蛭石), 목분(woodflour), 알루미늄 트라하이드레이트, 카본 블랙, 금속 산화물(예: 칼슘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드), 금속 설파이트(예: 칼슘 설파이트) 및 이들 혼합물을 들 수있다.
커플링제는 바인더와 무기 입자간의 연결 브리지(association bridge)를 제공한다. 부가적으로 커플링제는 바인더와 필러 입자간의 연결 브리지를 제공하기도 한다. 커플링제의 구체적인 예로는 실란, 티타네이트 및 지르코알루미네이트가 있다.
커플링제를 도전 그라운드 스트라이프 분산액에 부가하고자 하는 경우 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 커플링제는 바인더 프리커서에 직접적으로 부가할 수 있다. 또는 커플링제를 필러 입자의 표면에 부가하기도 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 커플링제는 그라운드 스트라이프에 부가되기 전에 무기 입자의 표면에 가해진다. 본 발명의 그라운드 스트라이프에서 커플링제 의 함량은 0.01 내지 3중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 그라운드 스트라이프의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
첫번째 방법에 의하면, 먼저 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성한다. 경우에 따라서는 이 단계에서 적어도 2개 이상의 계면활성제가 사용되기도 한다.
이어서 도전입자, 계면활성제, 바인더 및 상기 무기 입자 분산액의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성한다.
그리고 나서, 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 기판 상부에 코팅한 다음, 이를 건조하는 과정을 거치면 그라운드 스트라이프가 완성된다.
상술한 제조방법에 있어서, 각각의 단계들이 순차적으로 기술되어 있다고 하더라도 이의 순서가 특별하게 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 도전입자, 계면활성제 및 바인더를 함유하는 제1혼합물을 분산시키는 과정을 먼저 거치고, 여기에 제1용매에 무기 입자를 분산시켜서 얻은 무기 입자 분산액을 부가하는 과정도 가능하다. 그리고 본 발명에서 "분산액"(dispersion)은 코팅만 가능하다면 현탁액(suspension)을 포함하는 의미로 사용하고 있다.
두번째 방법에 의하면, 먼저 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성한다. 이와 별도로, 도전입자, 계면활성제 및 바인더의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 도전 입자 분산액을 형성한다.
상기 과정에 따라 얻어진 무기 입자 분산액 및 도전 입자 분산액을 함께 혼합하거나 또는 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하고, 이를 기판상에 코팅 및 건조함으로써 그라운드 스트라이프가 완성된다.
세번째 방법에 의하면, 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성한다. 이어서 도전입자, 바인더 및 상기 무기 입자 분산액의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성한다.
그 후, 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 계면활성제와 혼합하거나 또는 분산시키고, 이를 기판상에 코팅 및 건조함으로써 그라운드 스트라이프를 완성한다.
상기 제조방법들에 있어서, 제1용매 및 제2용매로는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 헥산 및 헵탄과 같은 탄화수소, 에탄올, 메탄올, 에틸에테르, 벤젠, 자일렌, 그 혼합물과 같은 통상적인 용매를 사용한다.
상술한 그라운드 스트라이프 제조방법에 있어서, 그라운드 스트라이프 분산액의 건조시 바인더 성분 및/또는 용매 성분의 일부분은 중합 또는 가교될 수 있다. 따라서 본 발명에서 건조 단계는 중합, 경화, 열중합, 광중합 등의 단계를 포함하는 의미로 사용되고 있다.
이하, 상술한 세가지 제조방법들에 대하여 부연설명하기로 한다.
그라운드 스트라이프 분산액 제조시 모든 통상적인 분산 기술이 모두 다 사용가능하다. 그라운드 스트라이프는 무기 입자, 도전 입자, 계면활성제, 바인더 및 용매를 단순혼합하고, 이를 고전단 균일화(high shear homogenization), 볼 밀링, 마쇄기 밀링, 고에너지 비드(샌드) 밀링 또는 당해기술분야에서 분산시 입자 크기를 줄이는데 효과적으로 알려져 있는 방법에 의하여 밀링시킨다. 밀링시 분산액에 기계적 에너지를 가하면 무기 입자 및 도전 입자를 대응하는 일차 입자(0.05-10μ직경)으로 만들고 이를 계면활성제와 반응시켜 상기 입자들이 응집되지 않도록 입체적으로 안정시킨다. 이로써 입체적으로 안정된 그라운드 스트라이프 분산액이 얻어지고, 이를 이용하면 건조후 내구성이 우수한 그라운드 스트라이프를 얻을 수 있다. 또는 상기 도전 입자 및 무기 입자를 각각 분산시키고 이를 합해 최종적인 그라운드 스트라이프 분산액을 형성할 수 있다. 다른 방법으로는 무기 입자 및 도전 입자를 순차적으로 분산시키는 방법이 있다. 후자의 두가지 밀링 방법은 하나 이상의 밀링단계를 포함하므로 본 발명에서는 "다단계 밀링법"이라고 분류한다. 이러한 상이한 종류의 분산공정의 주목적은 각 종류의 입자들을 최적의 입자 크기 분포를 갖도록 하여 내구성 및 전도성이 우수한 그라운드 스트라이프를 제공하고자 하는것이다.
그라운드 스트라이프를 지지기판에 코팅할 때 모든 통상적인 코팅방법이 이용된다. 일반적인 코팅방법은 용매 코팅, 다이 코팅, 슬롯 코팅, 커튼 코팅, 압출 코팅, 스프레이 코팅, 라미네이션, 딥 코팅, 용액 스핀 코팅법 등이 있다. 도전 그라운드 스트라이프는 도전층에 직접 코팅하여 도전층과 충분한 전기적 접촉을 갖는다. 도전 그라운드 스트라이프는 도전층상에 다른 층들을 형성하기 이전 공정, 동시에 또는 후속공정에 형성할 수 있다.
도전 그라운드 스트라이프의 두께는 내구성이 우수한 도전층을 형성할 수 있도록 조절해야 한다. 그리고 플랙시블 그라운드 스트라이프층의 두께는 충분해서 롤러 및 로드상에 통과하는 동안 크랙이 형성되거나 하부층으로부터 분리되지 않아야 한다. 일반적으로 도전 그라운드 스트라이프의 두께는 이미지층(들)의 두께와 동일하거나 또는 그 두께 미만의 값을 가져야 이미지가 형성되는 프로세싱 스테이션(processing station)과의 간섭을 피할 수 있다.
본 발명의 도전성 그라운드 스트라이프 분산액은, 건조 도전성 그라운드 스트라이프 총중량을 기준으로 하여 무기 입자 10 내지 40중량, 도전입자 10 내지 30 중량%이고, 계면활성제 0.1 내지 5%인 경우 최적치 결과가 얻어진다. 상기 분산액을 이용하면 내구성이 우수하고 기판에 균일하게 코팅되어 핀홀이 없는 그라운드 스트라이프 코팅층을 형성할 수 있다. 이러한 분산액은 특히 이미지 형성장치를 사용하는 동안 각 부재의 마모속도를 균일하게 유지하므로 바람직하다. 또한 놀랍게도, 본 발명에서 계면활성제를 사용하면 계면활성제를 사용하지 않은 경우와 비교하여 개선된 그라운드 스트라이프를 얻을 수 있다.
본 발명의 유기 감광체는 (1) 전자사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전요소, (2) 도전성 표면을 갖고 있는 도전기판, (3) 상기 광도전요소에 인접되며 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고 필름형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프, (4) 적어도 하나의 전하수송화합물 및 (5) 적어도 하나의 전하생성화합물을 포함하여 이루어진다. 여기에서 상기 도전 그라운드 스트라이프는 계면활성제를 더 포함하기도 한다.
상술한 바와 같은 유기 감광체는 액체 토너와 함께 사용되어 고품질 이미지를 형성하며, 이러한 고품질 이미지는 싸이클 반복후에도 유지된다.
본 발명의 유기 감광체는 플래이트, 드럼 또는 벨트의 형태를 가지며, 그중에서도 플랙시블 벨트 형태인 것이 보다 바람직하다. 유기 감광체는 도전 기판과, 고분자 바인더내에서 적어도 하나의 전하 수송 화합물 및 적어도 하나의 전하 생성 화합물을 포함하는 단일층 형태의 광도전 요소를 포함한다. 그러나 상기 유기 광 수용체는 도전기판과, 전하생성층과 전하수송층을 별도로 갖는 이중막 구조의 광도전 요소를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 여기에서 광도전요소는 전하생성층이 도전기판과 전하수송층 사이에 배치되는 구조나 또는 전하수송층이 도전기판 및 전하생송층사이에 배치되는 인버티드 구조를 갖는다.
도전기판은 플랙시블 웹 또는 벨트 형태와 같이 플랙스블하거나 또는 드럼 형태와 같이 플랙시블 하지 않을 수도 있다.
플랙시블 도전기판은 절연 기판과 도전 물질 박막을 포함한다.
상기 절연기판은, 페이퍼 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Dupont A and Dupont 442, E.I. Dupont de Nemours Company), 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리스티렌 등과 같은 필름 형성용 폴리머로 이루어지며, 이는 기계적 안정성을 가질 수 있을 정도의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플랙시블 웹 기판은 일반적으로 0.01 내지 1mm 두께를 갖고, 드럼 기판은 일반적으로 0.5 내지 2mm 두께인 것이 바람직하다. 지지기판(supporting substrate)의 구체적인 예로는 폴리에테르설폰(Stabar S-100, ICI사), 폴리비닐플루오라이드(Tedlar, E.I.Dupont de Nemours Company), 폴리비스페놀-A 폴리카보네이트(Makrofol, Mobay Chemical Company) 및 무정형 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Melinar, ICI America, Inc.,)이 있다.
상기 도전기판을 구성하는 도전물질로는 그래파이트, 카본블랙, 아이오다이드, 폴리피롤 및 칼곤 콘덕티브 폴리머 261(Calgon Corporation, Inc.,)과 같은 전도성 폴리머; 알루미늄, 티타늄, 크롬, 황동, 금, 구리, 팔라듐, 니켈 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속; 틴 옥사이드 또는 인듐 옥사이드와 같은 금속 산화물이 있고, 특히 알루미늄 또는 인듐 틴 옥사이드인 것이 바람직하다.
본 발명의 광도전 요소를 구성하는 전하 생성 화합물은 염료 및 안료와 같이 광을 흡수하여 전하 캐리어를 생성하는 물질이다. 이러한 전하 생성 화합물로는 무금속 프탈로시아닌, 티타늄 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 옥시티타늄 프탈로시아닌, 하이드록시갈륨 프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌,스퀘어릴륨(squarylium) 염료 및 안료, 하이드록시-치환된 스퀘어릴륨 안료, 페릴이미드, 다핵성 퀴논(Allied Chemical Corporation, 상품명: Indofast Doble Scarlet, Indofast Violet Lake B, Indofast Brillant Scarlet 및 Indofast Orange), 퀴나크리돈(Dupont사, 상품명: Monastral Red, Monastral Voilet 및 Monastral Red Y), 페리논을 포함하는 나프탈렌 1,4,5,8-테트라카르복실산 유도체 안료, 테트라벤젠포피린, 테트라나프탈렌포피린, 인디고- 및 티오인디고 염료들, 벤조티옥산센(benzothioxanthene) 유도체, 페닐렌 3,4,9,10-테트라카르복실산 유도체 안료, 비스아조-, 트리아조- 및 테트라키스아조-안료를 함유하고 있는 폴리아조안료, 폴리메틴염료, 퀴나졸린기 함유 염료, 삼차아민, 무정형 셀레늄, 셀레늄-텔루륨, 셀레늄-텔루륨-비소, 셀레늄-비소, 카드뮴 설포설레나이드, 카드뮴 셀레나이드와 같은 셀레늄 합금, 카드뮴 설파이드 및 그 혼합물이 있다. 전하 생성 화합물은 옥시티나늄 프탈로시아닌, 하이드록시갈륨 프탈로시아닌 또는 그 혼합물인 것이 바람직하다.
전하생성층은 전하생성층 중량을 기준으로 하여 10 내지 90중량%, 바람직하게는 20 내지 75중량%의 바인더를 포함한다.
전자 사진용 전하 수송 화합물로는 다양한 종류의 화합물이 사용된다. 전하 수송층용 전하 수송 화합물의 비제한적인 예로서 피라졸린 유도체, 플루오린(fluorine) 유도체, 옥사디아졸 유도체, 스틸벤 유도체, 히드라존 유도체, 카바졸 히드라존 유도체, 트리아릴 아민, 폴리비닐 카바졸, 폴리비닐 피렌 또는 폴리아세나프틸렌이 있다.
전하 수송 화합물층은 일반적으로 전하수송층의 중량을 기준으로 하여 전하 수송 화합물 25 내지 60 중량%, 보다 바람직하게는 35 내지 50 중량%를 포함하며, 그 나머지는 바인더, 그리고 선택적으로 모든 통상적인 첨가제를 포함한다. 전하수송층의 두께는 일반적으로 10 내지 40μ이고 당해기술분야에 공지된 방법에 의하여 형성된다.
일반적으로, 전하 수송층은 전하 수송 화합물 및 고분자 바인더를 유기용매에 분산시키거나 또는 용해시키고, 상기 분산액 및/또는 용액을 각각의 하부(기초)층(underlying layer) 상부에 코팅한 다음, 이를 건조함으로써 형성된다. 이와 마찬가지로, 전하 생성 화합물층은 전하 생성 화합물, 바인더 및 유기용매를 용해시키거나 또는 분산시키고, 상기 용액 또는 분산액을 각각의 하부(기초)층 상부에 코팅하고 이를 건조함으로써 형성된다.
바인더는 전하수송화합물(전하수송층의 경우) 및 전하생성화합물(전하생성층의 경우)을 분산 또는 용해시킬 수 있어야 한다. 전하생성층과 전하수송층용 바인더의 구체적인 예로서 폴리스티렌-Co-부타디엔, 개질 아크릴 폴리머, 폴리비닐아세테이트, 스티렌-알키드 수지, 소야-알킬 수지, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 스티렌 폴리머, 폴리비닐부티랄, 알키드 수지, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리케톤, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리실록산, 폴리(하이드록시에테르)수지, 폴리하이드록시스티렌 수지, 노볼락, 폴리(페닐글리시딜 에테르)-코-디사이클로펜타디엔, 상술한 폴리머들에서 사용된 모노머들의 코폴리머 및 이들 조합물이 있다.
상기 바인더는 특히 폴리카보네이트인 것이 바람직하며, 이의 구체적인 예로는 비스페놀-A로부터 파생된 폴리카보네이트 A, 사이클로헥실리덴 비스페놀로부터 파생된 폴리카보네이트-Z, 메틸비스페놀 A로부터 파생된 폴리카보네이트 C 및 폴리에스테르 카보네이트가 있다.
또한 유기 감광체는 부가층(additional layer)을 더 포함하기도 한다. 이러한 부가층의 예로는, 배리어층, 이형층, 접착층 및 서브층을 들 수 있다.
상기 이형층은, 광도전체 요소의 최상부에 형성된다. 이 때 배리어층은 이형층과 광도전 요소 사이에 샌드위치되어 있다.
상기 접착층은 배리어층과 이형층 사이에 위치하여 이들의 접착력을 개선시키며, 서브층은 전하차단층으로서, 도전성 기판과 광도전 요소 사이에 위치하여 이들간의 접착력을 향상시킨다.
상기 배리어층은 가교성 실록사놀-콜로이달 실리카 코팅 및 하이드록실레이티드 실세스퀴녹산-콜로이달 실리카 코팅층과, 폴리비닐알콜, 메틸 비닐 에테르/말레산 무수물 코폴리머, 카제인, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 젤라틴, 전분(starch), 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세토아세탈, 폴리비닐포말, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐카바졸, 상술한 폴리머에서 사용된 모노머의 코폴리머, 비닐클로라이드/비닐아세테이트/비닐 알콜 터폴리머, 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머, 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트/ 말레산 터폴리머, 비닐 클로라이드/비닐리덴 클로라이드 코폴리머, 셀룰로오스 폴리머 및 그 혼합물과 같은 바인더를 포함한다. 상기 유기 바인더는 선택적으로 퓸 실리카, 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아 또는 그 조합물등과 같은 미세 무기 입자를 포함할 수 있다. 이 때 무기 입자의 크기는 0.001 내지 5㎛이고, 바람직하게는 0.005㎛이다.
배리어층은 바람직하게는, 메틸 셀룰로오즈와 메틸 비닐 에테르/말레산 무수물 코폴리머의 1:1 혼합물과, 가교제인 글리옥살을 함유하여 이루어진다.
이형층 톱코트(topcoat)는 당해 기술 분야에서 공지된 모든 이형층 조성물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 이형층은 불소화된 폴리머, 실록산 폴리머, 플루오로실리콘 폴리머, 실란, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 그 조합물로 이루어진다. 보다 바람직하게는, 상기 이형층은 가교 실리콘 폴리머로 이루어진다.
접착층은 폴리에스테르, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(하이드록시아미노에테르) 등과 같은 필름 형성용 폴리머로 이루어지며, 접착층은 특히 폴리(하이드록시아미노에테르)로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 접착층의 건조 두께는 0.01 내지 5㎛인 것이 바람직하다.
서브층은 폴리비닐부티랄, 유기실란, 가수분해성 실란, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 실리콘 등을 포함하며, 이 서브층의 건조두께는 20 내지 2000Å인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 그라운드 스트라이프와 이러한 그라운드 스트라이프를 포함하는 유기 감광체는 건식 또는 액체 토너 현상을 이용한 이미지 형성 공정에서 사용하기에 적절하다. 액체 토너 현상은 건식 토너 현상의 경우보다 바람직한데, 그 이유는 건식 토너를 이용한 경우와 비교하여 이미지 고정(fixing)에 저에너지가 요구되면서도 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다는 잇점이 있기 때문이다.
액체 토너는 착색제, 수지 바인더, 전하 디렉터 및 캐리어 유체를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 수지 바인더와 착색제인 안료의 혼합비율은 2:1 내지 10:1인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4:1 내지 8:1이다.
본 발명의 전자 사진 이미지 형성 장치는, 복수개의 지지롤러; 상기 지지롤러 주위를 플랙시블 벨트의 형태로 감싸고 있고, (1) 전자 사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소, (2) 도전성 표면을 갖고 있는 도전 기판 및 (3) 상기 광도전 요소에 인접되어, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자 및 계면활성제를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프; (4) 전하 수송 화합물; 및 (5) 전하 생성 화합물을 포함하는 유기 감광체를 포함하여 이루어진다.
상기 지지롤러의 적어도 하나의 직경은 40 mm 이하인 것이 바람직하다. 그리고 상기 도전 그라운드 스트라이프에 있어서, 이를 구성하는 도전 입자는 카본블랙입자이고, 무기 입자는 티타니아 및 알루미나 입자이고, 계면활성제는 다우 코닝 510 및 폴리실록산 계면활성제인 것이 특히 바람직하다.
상술한 전자 사진 이미지 형성 장치를 이용한 이미지 형성 방법은 후술하는 바와 같다.
먼저, (1) 전자 사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소; (2) 도전성 표면을 갖고 있는 도전 기판; (3) 상기 광도전 요소에 인접되어 있고, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있으며, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자 및 계면활성제를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프; (4) 전하 수송 화합물; 및 (5) 전하 생성 화합물을 포함하는 유기 감광체의 표면을 대전시킨다. 이어서, 상기 유기 감광체의 표면을 노광하여 소정 영역에 전하를 방출시켜 대전 영역 및 비대전 영역의 패턴을 만든다.
그 후, 대전 및 비대전 영역 패턴이 형성된 감광체의 표면을 유기 용매에서의 착색제 입자의 분산액을 함유하는 액체 토너와 상호작용하도록 접촉시킴으로써 색상 이미지를 형성하는 과정을 거친다. 이렇게 형성된 색상 이미지를 기판에 전사시킴으로써 전사 사진 이미지가 형성된다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
유리병에 VITEL 2200(37.8g, Shell Chemical Co.사로부터 입수한 폴리에스테르)를 넣은 다음, 여기에 메틸에틸케톤/톨루엔(252.0g, 2:1 부피비)을 부가하여 용해하였다. 유리병을 밀폐시킨 후, 맑은 용액이 얻어질 때까지 셰이커를 사용하여 진동시켰다.
상기 용액에 VULCAN XC-72R(15.8g, Cabot Corp.로부터 입수한 카본블랙), 티타늄 옥사이드(6.3g, Aldrich Chemical Co.) 및 알루미늄 옥사이드(3.2g, FisherChemical사)를 상기 용액에 부가한 다음, 이를 혼합하여 고체 20%의 혼합물을 얻었다. 그리고 나서, 상기 혼합물을 글래스 비드(A130, 직경 1.3mm, Potters Industries Inc.) 390g을 담고 있는 0.5L 스테인레스 스틸 용기에서 이가라쉬 밀(igarashi mill)(Igarashi milling machine사)을 사용하여 분산시켰다.
상기 혼합물을 냉각수를 이용하여 디스크 회전속도 2000rpm으로 회전시키면서 3시간동안 밀링하여 분산액을 얻었다. 상기 분산액을 메틸에틸케톤(MEK)/톨루엔 용매로 희석하여 분산액에서의 고체 함량을 12%로 낮추고 나서 20 마이크론 필터(DFL04, Porous Media로부터 입수함)를 통하여 여과시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 제조하였다.
실시예 2
티타늄 옥사이드와 알루미늄 옥사이드가 VULCAN XC-72R 및 VITEL 2200과 밀링되기 이전에 이가라쉬 밀에서 메틸 에틸 케톤/톨루엔 (2/1 부피비) 100g으로 1.5시간동안 예비밀링된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 그라운드 스트라이프 분산액을 제조하였다. 여기에서 상기 분산액에는 계면활성제가 부가되지 않았다.
실시예 3
밀링후에 다우 코닝 510(0.2%, Dow Corning Corp.)이 그라운드 스트라이프 분산액에 부가된 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하였다.
코팅
실시예 1-3에 따라 제조된 그라운드 스트라이프 분산액을 랩 코터(labcoater)(T.H. Dioxon Co.) 상에 배치된 알루미늄이 코팅된 폴리에스테르 필름 기판(0.0762 mm(3 mil), Dupon Teijin Melinex 442, CP Films)의 알루미늄 표면상에 코팅하였다. 웹 속도는 약 0.1016m/s(20 feet/min.)로 고정되었고, 네 개의 건조 오븐의 온도는 100, 110, 110 및 125℃로 각각 고정되었다. 펌프 속도 3.0rpm에서 분산액을 공급하기 위하여 제니쓰 기어 펌프(zenith gear pump)가 사용되었다.
상기 방법에 따라 제조된 그라운드 스트라이프의 코팅 두께는 2.5미크론이었다.
시료(2.54cm×1.49cm)를 코팅 웹으로부터 절단되어 후술하는 방법에 따라 테스트되었다.
반사광하에서 광학현미경(BHZ-UMA, Olympus Optical Co.)을 이용하여 실시예 1 내지 3의 그라운드 스트라이프 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프 표면 상태를 살펴보았다. 이 때 인쇄는 비디오 프린터(UP 3000, Sony사로부터 얻음)를 사용하여 실시하였다.
도 2 내지 4는 실시예 1 내지 3의 그라운드 스트라이프 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프 표면에 대한 320배 확대 현미경 사진들이다. 이를 참조하면, 계면활성제가 부가된 그라운드 스트라이프 분산액을 사용하여 다단계 밀링법에 의하여 제조된 실시예 3의 경우가 가장 평탄한 표면 상태를 나타내었다.
내마모성 테스트
실시예 1-3의 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프를 도 1에 도시된 회전 마모 테스트 장치를 사용하여 테스트하였다.
각 실시예의 시료(2.54cm×1.49cm)(13)는 알루미늄 드럼(11) 주위를 감싸고 있고, 시료의 일부 영역(5mm×0mm)을 메틸 에틸 케톤으로 제거하여 알루미늄 표면이 노출되도록 하였다. 알루미늄 표면은 전도성 구리 테이프(전기테이트, 3M사)(12)를 사용하여 알루미늄 드럼(11)에 전기적으로 연결시켰다. 금속 파이바로 된 그라운드 브러쉬(10)는 시료(13)에 연결되었다. 알루미늄 드럼(11)을 0.1651m/s(6.5in/s)의 표면속도로 회전시키고, 그라운드 브러쉬(10)와 알루미늄 드럼(11)간의 동적 저항을 저항 테스터기(Fluka 73 series multimeter, John Fluke Mfg, Co., Inc.)를 사용하여 1000, 3000, 6000 및 10000 싸이클에서 측정하였다.
내마모성 테스트 결과
싸이클수(회) 실시예 1의 동적 저항(Ω) 실시예 2의 동적 저항(Ω) 실시예 3의 동적 저항(Ω)
0 0.5 0.5 0.3
1000 9.3 7.4 6.3
3000 62.0 43.1 15.6
6000 111.3 89.9 50.7
10000 160.4 133.6 63.4
상기 표 1은 상술한 과정에 따라 테스트된 실시예 1-3의 그라운드 스트라이프 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프에 있어서, 싸이클수에 따른 저항 변화를 나타냈다.
표 1을 참조하면, 싸이클수가 증가함에 따라 실시예 1-3의 분산액을 이용하여 제조된 그라운드 스트라이프들의 저항값도 증가하였다. 그러나, 다단계 밀링법에 의하여 제조된 실시예 2 및 3의 경우는 저항이 실시예 1의 경우에 비하여 그 증가폭이 작았다. 또한 계면활성제를 사용하지 않은 실시예 2와 계면활성제를 사용한실시예 3의 경우를 비교해볼 때, 계면활성제를 사용하게 되면 싸이클횟수에 따른 저항 증가량이 감소한다는 사실을 알 수 있었다.
본 발명의 도전성 그라운드 스트라이프는 내구성, 도전성 및 정전기적 특성이 우수하다. 그리고 이러한 그라운드 스트라이프를 이용한 유기 감광체를 액체 토너와 함께 사용하면 싸이클 반복후에도 고품질의 이미지를 형성할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 일부 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 도전기판과 그라운드 수단 사이에 개재되며, 이들의 전기적 접촉 및 내마모성을 향상시키는 도전 그라운드 스트라이프에 있어서,
    (a) 필름 형성용 바인더;
    (b) 도전 입자; 및
    (c) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전 입자가 카본 블랙, 그래파이트, 도전 폴리머, 바나듐 옥사이드, 구리, 은, 금, 니켈, 탄탈륨, 크롬, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 인듐 틴 옥사이드 또는 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바인더가 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴산 및 이의 코폴리머, 폴리우레탄, 아크릴레이트 폴리머, 메타크릴레이트 폴리머, 셀룰로오즈 폴리머, 폴리아미드, 나일론, 폴리부타디엔, 폴리(비닐클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테레프탈레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 그 혼합물 및 그 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자가 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드(티타니아), 알파-Fe2O3, Fe3O4, MgO, SnO2, ZrO2, 석영, 황수정(topaz), MgAl2O4, SiC, 다이아몬드 및 BeAl2O4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프.
  5. 제1항에 있어서, 계면활성제가 더 포함되며,
    상기 계면활성제가 실리콘 계면활성제, 불소화된(fluorinated) 계면활성제, 탄화수소 계면활성제, 폴리에틸렌옥사이드중에서 선택된 비이온성 계면활성제, 포스페이트, 술포네이트, 설페이트중에서 선택된 음이온성 계면활성제, 4급 암모늄염, 알케닐 숙신산 무수물(alkenyl succinc anhydride) 유도체, 지방산, 지방산 금속염, 포스페이트 에스테르, 에톡실레이티드 지방산, 에톡실레이티드 지방산 아민(ethoxylated fatty amine), 에톡실레이티드 글리세리드, 에톡실레이티드 알콜류 및 알킬 페놀류, 에톡실레이티드 포스페이트 에스테르 및 생분해성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자의 함량이 건조 도전 그라운드 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 5-40 중량%이고, 상기 도전 입자의 함량이 건조 도전 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 40% 미만인 것을 특징으로 하는 도전 그라운드 스트라이프.
  7. (a) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성하는 단계:
    (b) 도전입자, 계면활성제, 바인더 및 무기 입자 분산액의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하는 단계;
    (c) 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 기판 상부에 코팅하는 단계; 및
    (d) 상기 기판상에 코팅된 그라운드 스트라이프 분산액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 따른 그라운드 스트라이프의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 적어도 2개의 계면활성제들이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. (a) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성하는 단계;
    (b) 상기 도전입자, 계면활성제 및 바인더의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 도전 입자 분산액을 형성하는 단계;
    (c) 상기 무기 입자 분산액 및 도전 입자 분산액을 함께 혼합하거나 또는 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하는 단계;
    (d) 기판상에 그라운드 스트라이프 분산액을 코팅하는 단계; 및
    (e) 상기 기판상의 그라운드 스트라이프 분산액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제6항중 어느 한 항의 그라운드 스트라이프의 제조방법.
  10. (a) 모스 경도가 5 이상인 무기 입자를 제1용매에 분산시켜 무기 입자 분산액을 형성하는 단계;
    (b) 도전입자, 바인더 및 상기 무기 입자 분산액의 혼합물을 제2용매에 분산시켜 그라운드 스트라이프 분산액을 형성하는 단계;
    (c) 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 계면활성제와 혼합하거나 또는 분산시키는 단계;
    (d) 기판상에 상기 그라운드 스트라이프 분산액을 코팅하는 단계; 및
    (e) 상기 기판상의 그라운드 스트라이프 분산액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제6항중 어느 한 항의 그라운드 스트라이프의 제조방법.
  11. (a) 전자사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소;
    (b) 도전성 표면을 갖고 있는 도전기판;
    (c) 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프;
    (d) 상기 광도전 요소에 포함되어 있고 전하 캐리어를 수송하는 적어도 하나의 전하 수송 화합물; 및
    (e) 상기 광도전 요소에 포함되어 있고 광을 흡수하여 전하 캐리어를 생성하는 적어도 하나의 전하 생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 도전 입자가, 카본 블랙, 그래파이트, 도전 폴리머, 바나듐 옥사이드, 구리, 은, 금, 니켈, 탄탈륨, 크롬, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 인듐 틴 옥사이드 또는 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
  13. 제11항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 바인더가 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴산 및 이의 코폴리머, 폴리우레탄, 아크릴레이트 폴리머, 메타크릴레이트 폴리머, 셀룰로오즈 폴리머, 폴리아미드, 나일론, 폴리부타디엔, 폴리(비닐클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테레프탈레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 그 혼합물 및 그 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
  14. 제11항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 무기 입자가 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드(티타니아), 알파-Fe2O3, Fe3O4, MgO, SnO2, ZrO2, 석영, 황수정(topaz), MgAl2O4, SiC, 다이아몬드 및 BeAl2O4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
  15. 제11항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프가 계면활성제를 더 포함하며,
    상기 계면활성제가 실리콘 계면활성제, 불소화된(fluorinated) 계면활성제, 탄화수소 계면활성제, 폴리에틸렌옥사이드중에서 선택된 비이온성 계면활성제, 포스페이트, 술포네이트, 설페이트중에서 선택된 음이온성 계면활성제, 4급 암모늄염, 알케닐 숙신산 무수물(alkenyl succinc anhydride) 유도체, 지방산, 지방산 금속염, 포스페이트 에스테르, 에톡실레이티드 지방산, 에톡실레이티드 지방산아민(ethoxylated fatty amine), 에톡실레이티드 글리세리드, 에톡실레이티드 알콜류 및 알킬 페놀류, 에톡실레이티드 포스페이트 에스테르 및 생분해성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
  16. 제11항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 무기 입자의 함량이 건조 도전 그라운드 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 5-40 중량%이고, 상기 도전 입자의 함량이 건조 도전 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 40% 미만인 것을 특징으로 하는 유기 광 수용체.
  17. (a) 복수개의 지지롤러;
    (b) 상기 지지롤러 주위를 플랙시블 벨트의 형태로 감싸고 있고,
    (i) 전자 사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소;
    (ii) 도전성 표면을 갖고 있는 도전 기판;
    (iii) 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있고, 필름 형성용 바인더, 도전 입자 및 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프;
    (iv) 상기 광도전 요소에 포함되어 있고 전하 캐리어를 수송하는 적어도 하나의 전하 수송 화합물; 및
    (v) 상기 광도전 요소에 포함되어 있고 광을 흡수하여 전하 캐리어를 생성하는 적어도 하나의 전하 생성 화합물을 포함하는 유기 감광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 지지롤러의 적어도 하나의 직경이 40mm 이하인 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 도전 입자가 카본 블랙, 그래파이트, 도전 폴리머, 바나듐 옥사이드, 구리, 은, 금, 니켈, 탄탈륨, 크롬, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 인듐 틴 옥사이드 또는 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 바인더가 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아크릴산 및 이의 코폴리머, 폴리우레탄, 아크릴레이트 폴리머, 메타크릴레이트 폴리머, 셀룰로오즈 폴리머, 폴리아미드, 나일론, 폴리부타디엔, 폴리(비닐클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테레프탈레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 그 혼합물 및 그 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 무기 입자가 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 티타늄 디옥사이드(티타니아), 알파-Fe2O3, Fe3O4, MgO, SnO2, ZrO2, 석영, 황수정(topaz), MgAl2O4, SiC, 다이아몬드 및BeAl2O4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성 장치.
  22. 제17항에 있어서, 상기 도전 스트라이프가 계면활성제를 더 포함하며,
    상기 계면활성제가 실리콘 계면활성제, 불소화된(fluorinated) 계면활성제, 탄화수소 계면활성제, 폴리에틸렌옥사이드중에서 선택된 비이온성 계면활성제, 포스페이트, 술포네이트, 설페이트중에서 선택된 음이온성 계면활성제, 4급 암모늄염, 알케닐 숙신산 무수물(alkenyl succinc anhydride) 유도체, 지방산, 지방산 금속염, 포스페이트 에스테르, 에톡실레이티드 지방산, 에톡실레이티드 지방산 아민(ethoxylated fatty amine), 에톡실레이티드 글리세리드, 에톡실레이티드 알콜류 및 알킬 페놀류, 에톡실레이티드 포스페이트 에스테르 및 생분해성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성 장치.
  23. 제17항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프의 무기 입자의 함량이 건조 도전 그라운드 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 5-40 중량%이고, 상기 도전 입자의 함량이 건조 도전 스트라이프의 총중량을 기준으로 하여 40% 미만인 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성 장치.
  24. (a) (i) 전자 사진 잠상을 보유할 수 있는 적어도 하나의 광도전 요소;
    (ii) 도전성 표면을 갖고 있는 도전 기판;
    (iii) 상기 광도전 요소에 인접되며, 도전기판과 전기적으로 접촉하고 있으며, 필름 형성용 바인더, 도전 입자, 모스 경도 5 이상의 무기 입자를 포함하는 도전 그라운드 스트라이프;
    (iv) 상기 광도전 요소에 포함되어 있고 전하 캐리어를 수송하는 적어도 하나 전하 수송 화합물; 및
    (v) 상기 광도전 요소에 포함되어 있고 광을 흡수하여 전하 캐리어를 생성하는 적어도 하나 전하 생성 화합물을 포함하는 유기 감광체의 표면을 대전시키는 단계;
    (b) 상기 유기 감광체의 표면을 노광하여 소정 영역에 전하를 방출시켜 대전 영역 및 비대전 영역의 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 상기 유기 감광체의 표면을 유기 용매에서의 착색제 입자의 분산액을 함유하는 액체 토너와 접촉시켜 색상 이미지를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 색상 이미지를 기판에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 이미지 형성방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 도전 그라운드 스트라이프가 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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