KR100509534B1 - 전자사진감광부재, 공정 카트리지 및 전자사진 장치 - Google Patents

전자사진감광부재, 공정 카트리지 및 전자사진 장치 Download PDF

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Abstract

도전성 지지체을 포함하고 이 도전성 지지체 위에 적어도 전하발생층, 전하수송층 및 보호층을 이 순서로 갖는 전자사진감광부재에 있어서, 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0 (μm), 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 b0 (μm), 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm) 및 상기 중앙부 이외의 부분에서의 보호층의 층 두께 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 다음과 같은 식을 만족한다.
bo ×(a/ao)3 ≤ b(μm) ≤ bo ×(a/ao)1/4
또한, 위와 같은 전자사진감광부재를 갖는 공정카트리지 및 전자사진 장치가 교시되어 있다.

Description

전자사진감광부재, 공정카트리지 및 전자사진 장치{Electrophotographic Photosensitive Member, Process Cartridge And Electrophotographic Apparatus}
본 발명은 전자사진감광부재, 공정카트리지 및 전자사진 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 도전성 지지체 상에 적어도 전하발생층, 전하수송층 및 보호층을 갖는 전자사진감광부재, 이 전자사진감광부재를 구비한 공정카트리지 및 전자사진 장치에 관한 것이다.
종래 기술
최근 전자사진감광부재는 더 내구적일 것이 요망되고 있다. 예를 들어, 일본특허출원공개 제5-173350호는 내구성이 매우 양호한 전자사진감광부재가 경화성 수지를 함유하는 보호층을 감광층 상에 형성시켜 제조하는 것에 관해 기술하고 있다. 다른 예로서, 일본특허출원공개 제7-5748호는 실질적인 방전을 수반함이 없이 감광층 상의 보호층에 전하를 주입하는 소위 주입대전(injection charging)으로 불리는 방법을 개시하고 있다.
이와 같이, 전자사진감광부재의 감광층 상에 보호층을 형성하는 것은 매우 중요한 기술에 속한다.
한편, 최근의 사무실의 소규모화 및 홈사무실화에 따라 복사기 및 프린터와 같은 전자사진 장치의 소형화가 요구되고, 전자사진감광부재의 모선 방향의 길이도 더 짧게 되는 경향이 있다.
그러나, 전자사진감광부재의 모선 방향의 현상 영역(developing region)은 용지와 같은 전사재의 크기에 의존하기 때문에, 현상 영역 그 자체는 좁게할 수 없다. 즉, 보다 짧은 전자사진감광부재를 이용하여 동일 용지공급폭 또는 현상폭을 보증하는 것이 필요하다. 따라서, 통상의 경우에 어떠한 화상도 형성되지 않았던 전자사진감광부재의 말단부에서도 화상을 형성하는 것이 필요해졌다.
그러나, 감광층 또는 보호층의 말단부는 균일하지 않는 두께를 갖는 경향이 있다. 이렇게 비균일한 층 두께를 갖는 말단부에서는 균일한 화상을 형성하는 것이 곤란한 경우가 많다.
현재, 코팅법으로 그러한 층의 양호한 생산성의 측면에서 소위 침지 코팅법이 널리 사용되는데, 상기 방법에서는 모선 방향에 실질적으로 수직방향으로 각 층을 위한 코팅액(용액 또는 분산액)에 도전성 지지체를 침지시킨 후에 들어 올린다. 그러나, 이러한 침지 코팅법의 경우, 말단부에서의 층 두께(이는 각 층을 위한 코팅액이 코팅되는 즉시의 층 두께, 즉 지지체(실린더)가 들어 올려질 때 전자사진감광부재층의 모선 방향으로 코팅액이 코팅되는 부분의 층 두께임)를 중간부에서의 층두께와 동일하게 하는 것이 매우 곤란하다. 그 이유는 코팅 후 곧바로 코팅액이 침하(sagging)하는 것을 완전히 막는 것은 곤란하기 때문이다.
특히, 감광층 상에 보호층을 갖는 전자사진감광부재의 경우, 임의의 보호층을 갖지 않는 전자사진감광부재의 경우에 비해 비균일한 코팅이 상당수의 층에 대한 부분에 현저하게 발생하는 경향이 있다. 일본특허출원공개 제59-26044호는 전하발생층 및 전하수송층의 두께를 조절해 보다 균일한 화상을 얻을 수 있다는 점을 기술하고 있다. 그러나, 동 문헌은 보호층과 감광층 사이의 관계에 대해서는 어떠한 사실도 밝혀낸 바 없다.
또한, 생산성을 개선하기 위해 코팅 속도를 증가시킴에 있어서, 코팅액의 고체 함량의 농도를 낮추는 것이 필요하다. 그러나, 코팅액은 그의 점도를 감소시킴에 따라 훨씬 더 침하할 수 있고, 이는 코팅의 비균일성을 현저히 발생시키는 결과를 가져온다.
이와 같이, 제조 기술의 측면에서 양호한 화상을 얻는 것은 매우 곤란하지만, 전사사진에서 컬러 화상의 형성이 달성되고 1,200 dpi(인치당 도트) 만큼 높은 미세 화상의 형성이 달성됨에 따라 훨씬 우수한 화상 품질을 달성하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 고도의 소형화, 저비용화 및 고화질화를 달성하기 위해, 전자사진감광부재의 제조시 코팅액의 침하로 인한 코팅 불균일성이 발생할 수 있음을 전제로 하여, 매우 우수한 전자사진 성능을 갖는 전자사진감광부재를 제조하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 그러한 우수한 전자사진감광부재를 갖는 공정카트리지 및 전자사진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 도전성 지지체을 포함하고 그 위에 적어도 전하발생층, 전하수송층 및 보호층을 이 순서로 갖는 전자사진감광부재에 있어서, 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0 (μm), 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 b0 (μm), 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm) 및 상기 중앙부 이외의 부분에서의 보호층의 층 두께 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 그러한 전자사진감광부재를 갖는 공정카트리지 및 전자사진 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0 (μm), 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 b0 (μm), 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm) 및 상기 중앙부 이외의 부분에서의 보호층의 층 두께 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 상기 식 (1) bo ×(a/ao)3 ≤ b(μm) ≤ bo ×(a/ao)1/4을 만족한다.
본 발명의 구체적인 태양은 도면을 참조하여 이하에서 기술한다.
도 1은 본 발명의 전자사진감광부재의 모선 방향의 횡단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자사진감광부재는 도전성 지지체 (4)를 포함하고 이 도전성 지지체 상에 적어도 전하발생층(도시되지 않음), 전하수송층 (2) 및 보호층 (1)을 이 순서로 갖는다. 상기 전하발생층 및 전하수송층은 감광층을 구성한다.
도 1로부터 알 수 있듯이, 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0(μm)와 비교해 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm)가 0.5 μm 이상 얇은 영역은 침지 코팅법을 사용해 코팅액을 코팅하고자하는 면의 말단부이다. 이 후, 보호층이 형성되어, 전하수송층의 층 두께가 어떤 두께 (μm)인 부분에서의 층 두께 b(μm)가 상기한 수식 (1)을 만족하도록 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있는 전자사진감광부재를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 보호층의 층 두께 b (μm)가 하기 수식을 만족하는 것이 바람직할 수 있다.
보호층의 층 두께 b(μm)가 코팅액이 코팅되기 시작하는 면에 있는 도전성 지지체의 말단부로부터 중앙부 까지의 거리가 10 내지 100 mm의 범위, 특히 코팅액이 코팅되기 시작하는 면에 있는 말단부로부터 중앙부까지의 거리가 12mm 범위 (이는 현상 영역의 말단부가 일반적으로 그러한 범위이기 때문임) 내에서 위 식 (1) 및 (2)를 만족시키는 것이 바람직할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0(μm)와 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm)가 하기 식을 만족하는 것이 바람직할 수 있다.
전하수송층의 층 두께가 중앙부의 층 두께와 비교하여 얇은 경우, 감광부재의 표면은 명전위(light-area potential) V1이 높게되어, 반전현상(reversal development)의 경우 낮은 화상농도(image density)을 갖는 화상을 유발한다. 그러한 농도의 불균일성은 특히, 하프톤과 같은 중간조의 화상에 특히 현저할 수 있고 컬러 화상 및 고화질 화상의 경우 더욱 현저할 수 있다.
본 발명자들은 이러한 화상 비균일성이 전하수송층과 보호층 사이에 형성된 계면에 축적된 전하에 의해 유발된다고 추정하였다.
최근, 전자사긴감광부재의 보호층의 연구/개발은 어지러울 정도로 진보하고 있지만, 전하수송층과 보호층과의 사이에는 계면이 형성된다는 점은 변화가 없다. 특히 보호층에 경화 수지를 이용하는 경우 그 경향이 강해진다.
전하 발생층으로부터 발생한 전하가 전하수송층을 통해 이동하고, 이어서 상기 계면에 도달한 후에 보호층에 들어가지만, 통상의 경우 계면에 약간의 전하의 축적이 있다고 생각된다. 그 약간의 전하 축적에 의한 표면전위의 상승은 보호층의 층 두께에 의존하여, 보호층의 층 두께가 두꺼울 수록 표면전위의 상승은 크고 역으로 보호층의 층 두께가 얇을 수록 표면전위의 상승은 작아진다.
따라서, 본 발명자들은 보호층의 층 두께가 상기 식 (1)의 관계를 만족하도록 제어함으로써, 전하수송층의 층 두께의 불균일성에 의한 표면전위의 불균일성을 억제할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 본 발명에 있어서 식 (1) 및 (2)는 본 발명자들이 상기한 측면에 기초해 광범위한 연구를 한 결과 실험적으로 유도한 것이다.
층 두께는 코팅액의 점도, 코팅액으로부터의 도전성 지지체의 상승 속도, 코팅 개시 위치 등에 의해 제어할 수 있지만, 본 발명에 있어서 층 두께를 형성하는 수단이 이들에 국한되는 것은 결코 아니다.
도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 bo(μm)는 0.5내지 5.5μm, 특히 1 내지 4μm인 것이 바람직할 수 있다. 이 층 두께가 0.5 μm 미만인 경우, 보호층 제공 효과 달성 자체가 곤란할 수 있다. 그 두께가 5.5 μm 보다 큰 경우, 잔류전위가 증가하는 경향이 있다.
한편, 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 ao(μm)는 5 내지 40μm, 특히 7 내지 30μm인 것이 바람직할 수 있다. 이 층 두께가 5 μm 미만인 경우 전자사진감광부재에 인가되는 전계 강도가 지나치게 높을 수 있고, 40μm 보다 큰 경우는 매우 미세한 화상을 얻는 것이 곤란할 수 있다.
본 발명에 있어서, 보호층 또는 전하수송층의 층 두께의 측정은 다음과 같은 방법으로 수행한다. 측정하고자 하는 층 두께의 점을 마크하고, 각 점을 포함하는 형태로 감광부재를 약 5 mm2로 절단한다. 얻어진 샘플은 포커스드 이온 빔(Focused Ion Beam) (FIB) FB-2000C (히타치제작소(주)제조)에 의해 에칭한다. 이어서, 단면을 45°의 각도로부터 관찰하고, 각도 보정을 수행하여 각 층의 두께를 결정한다. 특히, 도전성 지지체의 중앙부에서의 층 두께는 본 발명에 있어서 중요하기 때문에, 상기 중앙부에서 주위 방향으로 4점에 대해 샘플을 제조하고, 각 층에 대한 이들 평균치를 각각 ao(μm) 및 bo(μm)로 나타낸다. 또한, 보호층의 층 두께 제어를 위한 기준으로서의 전하수송층의 층 두께의 측정은 광의 간섭에 의한 순간다중 광측시스템(instantaneous multiple photometric system) MCD-2000(오오쓰카 전자(주)제조)를 이용하여 측정한다.
본 발명에 따른 전자사진감광부재의 보호층은 바인더 수지, 및 도전성입자 또는 전하수송재료 중 적어도 한쪽을 함유하는 층인 것이 바람직할 수 있다.
보호층 용 바인더 수지로서는 경화성 수지가 바람직하다. 특히, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 실록산 수지가 더욱 바람직하다. 더욱 특별하게는, 보호층의 전기 저항이 환경 변동을 덜 경험한다는 점에서 페놀 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 특히 더욱 바람직하게는, 표면경도가 높고 내마모성이 우수하고 미립자의 분산성, 분산 후의 안정성도 우수하다는 점에서 열경화성 레졸형 페놀수지를 이용하는 것이 바람직하다.
경화성 페놀수지는 일반적으로 페놀류와 포름알데히드의 반응에 의해서 얻어지는 수지이다.
페놀수지에는 2 종류가 있는데, 알칼리촉매의 존재 하에서 페놀류와 포름알데히드(페놀류에 대해 포름알데히드를 과도하게 사용함)의 반응에 의해 얻어지는 레졸형과, 산촉매의 존재 하에서 페놀류와 포름알데히드(이 때는 포름알데히드에 대하여 페놀류를 과도하게 사용함)의 반응에 의해 얻어지는 노볼락형이 그것이다.
레졸형은 알코올류 및 케톤류의 용매에 가용이고, 가열에 의해 3차원적으로 가교 중합되어 경화물로 된다. 한편, 노볼락형은 일반적으로 그대로 가열하더라도 경화하지 않지만, 파라포름알데히드나 헥사메틸렌테트라민과 같은 포름알데히드 공급원을 첨가해 가열하면 경화물을 생성한다.
일반적으로 그리고 공업적으로는, 레졸형은 도료, 접착제, 주형품 및 적층품용의 바니시에서 이용되고, 노볼락은 주로 성형재료나 바인더로서 이용된다.
본 발명에 있어서, 페놀수지로는 상기한 레졸형 및 노볼락형 어느쪽도 이용 가능하지만, 임의의 경화제를 첨가하지 않고도 경화하는 능력 및 도료로서의 조작성의 측면에서 레졸형을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 페놀수지를 사용하는 경우, 페놀수지를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 또한 레졸형과 노볼락형을 혼합하여 이용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에 사용되는 페놀수지는 공지의 페놀수지이면 어떠한 것을 이용하더라도 좋다.
통상적으로, 레졸형 페놀수지는 페놀 화합물과 알데히드 화합물을 알칼리 촉매 하에서 반응시켜 제조한다.
사용되는 주된 페놀류로서는 페놀, 크레졸, 크실레놀, 파라-알킬페놀, 파라-페닐페놀, 레소르신 및 비스페놀 등을 들수 있지만, 이들에 국한되는 것이 아니다. 또한, 알데히드류로서는 포름알데히드, 파라포름알데히드, 푸르푸랄 및 아세트알데히드 등을 들수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
이들 페놀류와 알데히드류를 알칼리 촉매 하에서 반응시켜, 모노메틸올페놀류, 디메틸올페놀류 또는 트리메틸올페놀류의 단량체, 및 이들의 혼합물, 또는 이들을 올리고머화한 것, 및 이들 단량체와 올리고머의 혼합물을 제조할 수 있다. 이 중, 분자 구조의 반복 단위가 약 2 내지 20인 비교적 큰 분자가 올리고머이고, 단일의 단위인 것이 단량체이다.
이용되는 알칼리 촉매로서는, 금속계 알칼리화합물 및 아민 화합물을 들 수 있고, 금속계 알칼리화합물로서는 NaOH, KOH 및 Ca(OH)2와 같은 알칼리 금속 및 알칼리토금속의 수산화물 등을 들 수 있고, 아민 화합물로서는 암모니아, 헥사메틸렌테트라민, 트리메틸아민, 트리에틸아민 및 트리에탄올아민 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
본 발명에 있어서 고습 환경 하에서의 전기 저항의 변동을 고려하면, 아민 화합물을 이용하는 것이 바람직하지만, 그 밖의 전자사진 성능을 고려하면 금속계알칼리화합물과의 혼합물 형태를 이용할 수도 있다.
본 발명에 따른 전자사진감광부재의 보호층은 경화성 페놀수지를 용제에 용해시키거나 그 수지를 용재 등으로 희석하여 얻은 코팅액(coating solution)을 감광층 상에 코팅하여 형성하는 것이 바람직할 수 있는데, 이것에 의해서 코팅 후에 중합반응이 일어나 경화층이 형성된다. 중합의 형태로서, 열에 의한 부가 및 축합반응에 의해 반응이 진행하여 보호층을 코팅에 의해 형성한 후에, 가열에 의해 중합 반응을 일으켜 수지가 경화된 고분자 경화층을 생성한다.
또한, 본 발명에 있어서 "수지가 경화하고 있다"란 수지가 메탄올이나 에탄올과 같은 알코올 용제로 습윤될 때조차도 수지가 불용성으로 남아있는 상태인 것을 말한다.
보호층을 위한 도전성 입자는 보호층의 체적 저항율을 조정하는 보조적인 역할을 담당하는 것으로, 필요없으면 반드시 이용하지 않아도 무방하다.
본 발명에 따른 전자사진감광부재의 보호층에 이용되는 도전성입자로서는 금속 입자 및 금속산화물 입자 등을 들 수 있다.
금속 입자에는 알루미늄, 아연, 구리, 크롬, 니켈, 은 및 스테인레스강 입자, 또는 이들 금속을 플라스틱의 입자의 표면에 증착한 것 등을 들 수 있다. 금속산화물 입자로서는 산화아연, 산화티탄, 산화주석, 산화안티몬, 산화인듐, 산화비스무스, 주석을 도핑한 산화인듐, 안티몬이나 탄탈룸을 도핑한 산화주석 및 안티몬을 도핑한 산화지르코늄 입자 등을 들 수 있다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 2종 이상 조합하여 사용하는 경우에는, 단순히 블렌딩하거나 또는 고용체나 융착의 형태로 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상술한 도전성입자의 중에서도 투명성의 관점에서 금속산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 이들 금속산화물 중에서도 산화주석을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 산화주석은 분산성 및 액체 안정성을 개선할 목적으로 후술하는 표면 처리를 하거나 또는 저항 제어성을 증가시킬 목적으로 안티모니 또는 탄탈룸으로 도핑할 수 있다.
보호층을 위한 도전성 입자의 평균입경은 보호층의 투명성의 점에서 O.3μm 이하, 특히 0.1μm 이하인 것이 바람직하다. 한편으로는, 분산성 및 분산 안정성의 관점에서 그 입경은 0.001 μm 이상인 것이 바람직하다.
보호층의 막강도의 관점에서, 도전성 입자의 양이 증가하면 증가할수록 보호층이 약해지기 때문에 도전성 입자의 양은 보호층의 체적 저항 및 잔류전위가 허용할 수 있는 범위에서 적게 하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 있어서, 전자사진감광부재의 보호층은 윤활성 입자를 함유하는 층이 바람직할 수 있다.
보호층에 이용되는 윤활성 입자로서는 불소원자 함유 수지입자, 실리콘 수지입자, 실리카 입자 및 알루미나 입자가 바람직할 수 있고, 보다 바람직하게는 불소원자 함유 수지입자이다. 또한, 이들을 2종 이상 블렌딩하여 사용할 수 있다.
불소원자 함유 수지입자로서는 테트라플루오로에틸렌 수지, 트리플루오로클로로에틸렌수지, 헥사플루오로에틸렌프로필렌수지, 비닐 플루오라이드 수지, 비닐리덴 플루오라이드 수지, 디플루오로디클로로에틸렌수지 및 이들 공중합체 중에서 1종 이상을 적절하게 선택하는 것이 바람직하지만, 특히 테트리플루오로에틸렌 수지 입자 및 비닐리덴 플루오라이드 수지 입자가 바람직하다.
윤활성 입자의 분자량이나 그 입경은 어떠한 제약 없이 적절하게 선택할 수가 있다. 이들은 바람직하게는 3,000 내지 5,000,000의 분자량 및 0.01 내지 10μm, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 2.0μm의 평균 입경을 가질 수 있다.
실리카 입자 또는 알루미나 입자와 같은 무기 입자는 입자 단독으로서는 윤활성 입자로서 작용하지 않을수도 있지만, 본 발명자들은 연구를 통해 이들을 분산/첨가함에 의해 보호층의 표면 거칠기가 커져, 결과적으로 보호층의 윤활성을 개선할 수 있다는 점을 밝혀내었다. 본 발명에서 윤활성 입자란 윤활성을 부여할 수 있는 입자를 포함하는 의미이다.
불소원자 함유 수지 입자와 같은 윤활성 입자 및 도전성 입자를 수지 용액 중에서 함께 분산시킬 때, 이들 입자들이 상호 응집하지 않도록 하기 위해, 불소원자 함유 화합물을 도전성입자의 분산시에 첨가하거나 또는 도전성 입자의 표면을 불소원자 함유 화합물로 표면 처리할 수 있다.
불소원자 함유 화합물을 도전성 입자에 첨가하거나 또는 도전성 입자를 불소 원자 함유 화합물로 표면 처리를 행하는 경우에는 불소원자 함유 화합물을 첨가하지 않는 경우와 비교하여 수지용액 중에서의 도전성 입자와 불소원자 함유 수지입자의 분산성 및 분산안정성이 매우 개선되었다.
또한, 불소원자 함유 화합물을 첨가하여 도전성 입자를 분산시킨 분산액, 또는 표면처리를 실시한 도전성 입자를 분산시킨 분산액 중에 불소원자 함유 수지입자를 분산함으로써 분산입자의 이차입자의 형성도 없고, 시간에 따라서도 매우 안정되며 분산성이 양호한 보호층 코팅액을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서의 불소원자 함유 화합물로서는 불소 함유 실란 커플링제, 불소 개질 실리콘 오일, 불소계 계면활성제 등을 들 수 있다. 아래 표는 바람직한 화합물을 예시한 것이며, 본 발명은 이러한 화합물에 한정되는 것이 아니다.
도전성 입자의 표면 처리법으로서는, 도전성입자와 표면 처리제를 적당한 용제에서 혼합ㆍ분산하여, 표면 처리제를 도전성 입자의 표면에 부착시킨다. 분산 방법으로서는, 볼밀(ball mill) 또는 샌드밀(sand mill)과 같은 통상의 분산 수단을 사용할 수 있다. 이어서, 이 분산액으로부터 용제를 제거하여 도전성입자의 표면에 표면 처리제를 고착시킬 수 있다.
또한, 필요에 따라서 이 후 추가의 열 처리를 수행할 수 있다. 또한, 표면 처리액에 반응 촉진을 위한 촉매를 첨가할 수 있다. 더욱이, 필요하다면 표면 처리 후 도전성 입자에 추가의 분쇄 처리를 실시할 수 있다.
도전성 입자에 대한 불소원자 함유 화합물의 비율은 입자의 입경, 형태 및 표면적 등에 영향을 받지만, 표면 처리된 도전성 입자의 전체 중량을 기준으로 바람직하게는 1 내지 65 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 50 중량%일 수 있다.
본 발명에 있어서, 하기 화학식 (1)로 표시되는 실록산 화합물을 도전성 입자의 분산시에 첨가하거나 또는 하기 화학식 (1)로 표시되는 실록산 화합물로 표면처리된 도전성 입자를 추가로 혼합함으로써 환경 안정성이 보다 우수한 보호층을 얻을 수 있다.
상기 식에서, A11 내지 A18은 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸기이나, 단 A's의 총수(a)에 대한 독립된 수소원자(즉, 메틸기에 존재하는 수소원자를 제외)의 총수(b)의 비(b/a)는 0.001 내지 0.5이고, n11은 0 이상의 정수이다.
이 실록산 화합물을 전도성 입자에 첨가한 후에 분산시키거나, 또는 이 실록산 화합물로 표면 처리된 도전성 금속산화물 입자를 용제에 녹인 바인더 수지중에 분산시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 분산 입자의 이차입자의 형성도 없고 시간이 경과함에도 안정되며 분산성이 우수한 보호층 코팅액을 제조할 수 있고, 또한 이 코팅액을 사용해 형성한 보호층의 투명성이 높고 내환경성에 특히 우수한 막을 얻을 수 있다.
화학식 (1)로 표시되는 실록산 화합물의 분자량은 특히 제한되는 것이 아니지만, 전도성 입자를 표면 처리하는 경우는 표면 처리 용이성의 관점에서 점도가 지나치게 높지 않는 것이 좋고, 바람직하게는 100 내지 50,000의 중량평균분자량, 표면 처리의 처리 효율의 관점에서 특히 바람직하게는 500 내지 10,000의 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하다.
표면처리 방법으로서는, 습식과 건식이 있다.
습식법에서는, 도전성 금속산화물 입자 및 화학식 (1)의 실록산 화합물을 용제 중에서 분산하여 상기 실록산 화합물을 입자 표면에 부착시킨다.
분산 수단으로서, 볼밀이나 샌드밀과 같은 통상의 분산 수단을 사용할 수 있다. 이어서, 이 분산액을 열처리하여 도전성 입자의 표면에 고착시킨다. 이 열처리에 있어서, 실록산 중의 Si-H 결합이 열처리 과정에서 공기 중의 산소에 의해서 수소원자의 산화가 발생하여 새로운 실록산 결합을 형성할 수 있다. 그 결과, 실록산이 삼차원 망상 구조로까지 발달하여, 도전성 입자의 표면이 이 망상 구조로 둘러 싸인다. 이와 같이, 표면 처리는 실록산 화합물을 도전성 입자의 표면에 고착시키는 것에 의해 완료되지만, 필요에 따라서 이렇게 처리된 입자에 분쇄처리를 실시할 수 있다.
건식 처리에 있어서는, 용제를 이용하지 않고 실록산 화합물과 도전성 금속산화물 입자를 혼합한 다음, 혼련(kneading)을 행하여 실록산 화합물을 입자 표면에 부착시킨다. 그 후는, 습식 처리에서와 같이 생성 입자에 열 처리/분쇄처리를 실시하여 표면 처리를 완료한다.
본 발명의 전자사진감광부재의 보호층에 사용가능한 전자수송재료는 분자 내에 1 이상의 수산기를 갖는 화합물이 바람직하고, 특히 분자 내에 1 이상의 히드록시알킬기, 히드록시알콕시기 또는 히드록시페닐기를 갖는 화합물이 바람직하다.
히드록시알킬기 및 히드록시알콕시기 중 1 이상을 분자 내에 갖는 전하수송재료로는, 하기 화학식 (2) 내지 (4)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
상기 화학식 (2)에서, R21, R22 및 R23은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 벤젠 고리들인 α, β 및 γ는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있다. a, b, d, m 및 n은 각각 독립적으로 O 또는 1이다.
위 화학식 (3)에서, R31 R32 및 R33은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 벤젠 고리 δ 및 ε는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있다. e, f 및 g는 각각 독립적으로 O 또는 1이다. p, q 및 r은 각각 독립적으로 O 또는 1이나, 전부가 동시에 O이 되는 경우는 배제된다. Z31 및 Z32는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내거나 또는 함께 고리를 형성할 수 있다.
위 화학식 (4)에서, R41, R42, R43 및 R44는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 벤젠 고리 ζ, η, θ및 ι는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있다. 문자 h, i, j, k, s, t 및 u는 각각 독립적으로 0 또는 1이다. Z41 및 Z42는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내거나 또는 함께 고리를 형성할 수 있다.
분자 내에 히드록시페놀기를 갖는 전하수송재료는 하기 화학식 (5) 내지 (7)중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
위 화학식 (5)에서, R51은 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. R52는 수소원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기 또는 치환되거나 비치환된 페닐기를 나타낸다. Ar51 및 Ar52는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타낸다. Ar53은 치환되거나 비치환된 2가의 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 2가의 방향족 헤테로시클릭기를 나타낸다. 문자 v 및 w는 각각 독립적으로 O 또는 1을 나타내나, 다만 w가 O인 경우 v는 O이다. 벤젠 고리 κ및 λ는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있다.
위 화학식 (6)에서, R61은 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. Ar61 및 Ar62는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타낸다. 문자 x는 0 또는 1을 나타낸다. 벤젠고리 μ 및 ν는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있거나 또는 치환기를 통해 고리를 형성할 수 있다.
위 화학식 (7)에서, R71 및 R72는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. Ar71은 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타낸다. 문자 y 및 z는 각각 독립적으로 0 또는 1이다. 벤젠 고리 ζ, π, ρ및 σ는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있다. 벤젠 고리 ξ및 π및 벤젠 고리 ρ및 σ는 각각 독립적으로 치환기를 통해 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 (2) 내지 (7)에 있어서 1 내지 8개의 탄소원자를 갖고 분지화될 수 있는, R21, R22, R23, R31, R32, R33, R41, R42, R43, R44, R51, R61, R71 및 R72로 표시되는 2가 탄화수소기에는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 및 부틸렌기와 같은 알킬렌기, 이소프로필렌기 및 시클로헥실리덴기가 포함될 수 있다.
R52로 표시되는 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기와 같은 알킬기가 포함될 수 있고, 아랄킬기에는 벤질기, 페네틸기 및 나프틸메틸기가 포함될 수 있다.
α, β, γ, δ, ε, ζ, η, θ, ι, κ, λ, μ, ν, ξ, π, ρ및 σ로 표시되는 벤젠 고리가 가질 수 있는 치환기로는, 불소, 염소, 브롬 및 요오드와 같은 할로겐 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기와 같은 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 및 부톡시기와 같은 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 피레닐기와 같은 방향족 탄화수소 고리기, 또는 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기 및 퀴놀릴기와 같은 방향족 헤테로시클릭기를 들 수 있다.
벤젠고리 μ와 ν, 벤젠 고리 ξ와 π, 그리고 벤젠 고리 ρ와 σ가 각각 치환기를 통해 고리를 형성하는 경우, 프로필리덴기 및 에틸렌기와 같은 치환기를 사용할 수 있다. 그러한 기를 통해 플루오렌 골격 및 디히드로페난트렌골격과 같은 시클릭 고리가 형성된다.
Z31, Z32, Z41 및 Z42로 표시되는 할로겐 원자에는 불소원자, 염소원소, 브롬원자 및 요오드원자가 또한 포함될 수 있고, 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기가 포함될 수 있고, 알콕시기에는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 및 부톡시기가 포함될 수 있고, 방향족 탄화수소 고리기에는 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 피레닐기가 포함될 수 있으며, 방향족 헤테로시클릭기에는 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기 및 퀴놀릴기가 포함될 수 있다.
Ar51, Ar52, Ar61, Ar62 및 Ar71로 표시되는 알킬기에는 또한 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기가 포함될 수 있고, 아랄킬기에는 벤질기, 페네틸기 및 나프틸메틸기가 포함될 수 있고, 방향족 탄화수소 고리기에는 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 피레닐기가 포함될 수 있으며, 방향족 헤테로시클릭기에는 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기 및 퀴놀릴기가 포함될 수 있다.
Ar53으로 표시되는 2가 방향족 탄화수소 고리기에는 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기 및 피레닐렌기가 포함될 수 있고, 2가의 방향족 헤테로시클릭기에는 피리딜렌기 및 티에닐렌가 포함될 수 있다.
상기한 기가 가질 수 있는 치환기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 와 같은 알킬기, 벤질기, 페네틸기 및 나프틸메틸기와 같은 아랄킬기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 플루오레닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸릴기 및 벤조티오페닐기와 같은 방향족 탄화수소 고리기 및 방향족 헤테로시클릭기, 메톡시기, 에톡시기 및 프로폭시기와 같은 알콕시기, 페녹실기 및 나프톡실기와 같은 아릴옥실기, 불소, 염소, 브롬 및 요오드와 같은 할로겐 원자, 니트로기 및 시아노기를 들 수 있다.
상기한 화학식 (2) 내지 (7) 중 어느 한 구조를 갖는 전하수송재료는 페놀수지와의 상용성이 양호하고 균일하게 분산된 보호층막을 쉽게 제조할 수 있다.
그 상용성을 더욱 양호하게하기 위해서, 식 (2) 내지 (4)에 있어서, R21, R22, R23, R31, R32, R33, R41, R42 , R43 및 R44로 표시되는 2가의 탄화수소기가 바람직하게는 4개 이하의 탄소원자를 가질 수 있고, 히드록시알킬기 및 히드록시알콕시기의 수는 2개 이상인 것이 바람직할 수 있다.
상기 화학식 (5) 내지 (7) 중 어느 한 화학식의 구조를 갖는 전하수송재료에 있어서, 전하수송재료에 포함되는 히드록시페놀기가 페놀수지와 반응하고 보호층의 매트릭스 중에 전하수송재료가 도입되어, 보호층으로서의 강도가 보다 강해질 수 있다.
상기한 화학식 (2) 내지 (7)의 구조의 전하수송재료를 보호층을 제조하기 위한 코팅액 중에 균일하게 용해 또는 분산시킨 후 코팅하여 보호층을 형성한다.
상기한 화학식 (2) 내지 (7)의 전하수송재료와 바인더 수지의 혼합비율은 전하수송재료/바인더수지가 바람직하게는 0.1/10 내지 20/10, 특히 바람직하게는 0.5/10 내지 10/10이다. 바인더 수지에 비해 전하수송재료가 너무 소량인 경우, 잔류 전위저하의 효과가 작아질 수 있다. 반대로, 너무 크면 보호층의 강도를 약하게할 수 있다.
이하에서는, 상기한 화학식 (2) 내지 (7)로 표시되는 전하수송재료의 구체적인 예를 도시하였다. 다만, 본 발명의 전하수송재료는 이들에 한정되는 것이 아니다.
이들 중, 예시적 화합물 (3), (4), (5), (8), (11), (12), (13), (17), (21), (24), (25), (26), (27), (28), (30), (31), (34), (35), (39), (44), (48), (49), (50), (52), (55), (56), (58) 및 (59)가 바람직하다. 또한, 예시적 화합물 (3), (8), (12), (25), (31), (39), (44), (49) 및 (56)이 더 바람직하다.
보호층 코팅액을 위한 성분들을 용해시키거나 분산시키는 용매로서, 바인더 수지를 충분히 용해시키고, 상기 화학식 (2) 내지 (7) 중 어느 것으로든 표시되는 구조를 갖는 전하수송재료도 충분히 용해시키고, 도전성 입자가 사용되는 경우 이러한 입자들에 대하여 양호한 분산성을 제공하고, 불소원자 함유 화합물, 불소원자 함유 수지 입자 및 사용되는 경우 실록산 화합물과 같은 윤활성 입자에 대하여 양호한 병용가능성 및 양호한 처리 성능을 가지고, 또한 보호층을 위한 코팅액이 접촉하게 되는 전하수송층에 불리한 영향을 주지 않는 용매가 바람직하다.
따라서, 용매로서는 메탄올, 에탄올 및 2-프로판올과 같은 알코올, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤과 같은 케톤, 메틸 아세테이트 및 에틸 아세테이트와 같은 에스테르, 테트라히드로푸란 및 디옥산과 같은 에테르, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소, 및 클로로벤젠 및 디클로로메탄과 같은 할로겐계 탄화수소(임의의 상기 화합물들이 혼합물 형태로 사용될 수 있음)를 사용할 수 있다. 이들 중, 페놀수지 형태를 위해 가장 바람직한 용매는 메탄올, 에탄올 및 2-프로판올과 같은 알코올이다.
통상의 전하수송재료는 일반적으로 알코올계 용매 중에서 불용성 또는 약간 가용성이며, 통상적 페놀수지 중에서 균일하게 분산되기 어렵다. 그러나, 본 발명에서 사용되는 다수의 전하수송재료는 주로 알코올로 이루어진 용매 중에서 가용성이며, 따라서 페놀수지가 용해되는 용매 중에 분산될 수 있다.
본 발명에 따른 전자사진감광부재의 보호층은 통상적으로 사용되는 임의의 코팅법, 예를 들어 침지코팅, 분무코팅, 스피너 코팅, 롤러 코팅, 마이어 바(Meyer bar) 코팅 및 블레이드 코팅에 의해 형성될 수 있다. 본 발명은 본 발명에서의 기술적 대상이 침지 코팅에 의해 형성시 생기는 경향이 있기 때문에 침지 코팅에 의해 형성된다.
본 발명에서, 대전시에 발생하는 오존 및 산화질소와 같은 활성 물질의 접착에 기인한 열화로부터 표면층을 보호하기 위하여 항산화제와 같은 첨가제를 표면층에 혼입시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 감광체의 감광층을 설명하기로 한다.
본 발명의 감광층은 다층 구조를 갖는다. 도 2A 내지 2C는 그 예를 보여준다. 도 2A에 도시한 전자사진감광부재는 도전성 지지체 (4)를 포함하며, 그 위에 순서대로 제공된 전하발생층 (3) 및 전하수송층 (2), 및 표면층으로서 추가로 제공된 보호층 (1)을 포함한다.
도전성 지지체 (4)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 만들어진 지지체와 같이 자체로 도전성을 갖는 지지체일 수 있다. 이들 외에, 알루미늄, 알루미늄 합금, 산화인듐-산화주석 합금 등이 진공 침착에 의해 막으로 형성된 플라스틱 지지체, 도전성 입자(예; 카본 블랙, 산화주석, 산화티탄 또는 은 입자)가 적합한 바인더 수지 및 도전선 결합제를 갖는 플라스틱과 함께 함침된 플라스틱 또는 종이를 포함하는 지지체도 사용가능하다.
도전성 지지체 (4)의 형상은, 예를 들어 원통형-드럼 형태 또는 벨트 형상일 수 있고, 특별한 제한이 없다. 전술한 바와 같이, 도전성 지지체 (4)는 전자사진 장치가 작은 크기로 제조됨에 따라 그 모선 방향 길이가 더 짧게 만들어지는 경향이 있다. A4 크기 또는 편지지 크기 종이와 같은 전사지를 길이 방향으로 종이를 공급하여 사용하는 경우, 현상 영역 폭은 약 215mm이다. A4 크기 전사지를 횡방향으로 공급하여 사용하는 경우, 현상 영역 폭은 약 290mm이다. 이에 관하여, 도전성 지지체는 약 10 내지 80mm의 길이 더하기 각 현상 영역의 폭을 갖는다. 그러나, 본 발명의 기술적 대상은 현상 영역 폭 더하기 범위 10 내지 50mm의 길이를 가질 때 일어나며, 현상 영역 폭 더하기 범위 10 내지 40mm의 길이를 가질 때 더 눈에 띠게 일어난다.
본 발명에서는, 결합층(접착층) (5)는 장벽으로 기능하며, 상기 접착 기능은 도전성 지지체 (4)와 감광층 사이에 제공될 수 있다(도 2B).
결합층 (5)는 예를 들어, 감광층의 접착 개선, 코팅 성능 개선, 지지체 보호, 지지체의 임의의 결함 감춤, 지지체로부터 전기 전하의 주입 개선 및 임의의 전기적 단선으로부터의 감광층 보호의 목적으로 형성된다. 결합층 (5)는 예를 들어 카제인, 폴리비닐 알코올, 에틸 셀룰로오스, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 폴리아미드, 변성 폴리아미드, 폴리우레탄, 젤라틴 또는 산화알루미늄으로 형성될 수 있다. 결합층 (5)는 바람직하게는 층 두께 5㎛ 이하, 더 바람직하게는 층 두께 0.1㎛ 내지 3㎛를 가질 수 있다.
본 발명에서는, 도 2C에 도시한 바와 같이, 결합층 (5) 및 간섭 프린지(fringe)를 예방할 목적으로 보조층(subbing layer) (6)이 도전성 지지체 (4)와 전하발생층 (3) 사이에 더 제공될 수 있다.
전하발생층 (3)은 전하발생재료 및 경우에 따라 바인더 수지를 함유한다.
전하발생재료는 모노아조, 디아조 및 트리아조와 같은 아조 안료, 금속 프탈로시아닌 및 금속이 없는 프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 안료, 인디고 및 티오인디고와 같은 인디고 안료, 페릴렌 산 무수물 및 페릴렌 산 이미드와 같은 페릴렌 안료, 안트라퀴논 및 피렌 퀴논과 같은 폴리시클릭 퀴논 안료, 스쿠아릴륨 염료, 피릴륨 염 및 티아피릴륨 염과 같은 염, 트리페닐메탄 염료, 셀레늄, 셀레늄-테릴륨 및 무정형 실리콘과 같은 무기재료, 퀴나크리돈 안료, 아줄레늄 염 안료, 시아닌 염료, 크산텐 염료, 퀴논이민 염료, 스티릴 염료, 황화카드뮴 및 산화아연을 포함할 수 있다.
바인더 수지는 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아릴레이트 수지, 부티랄 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 아세탈 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 아크릴수지, 메타크릴수지, 비닐 아세테이트 수지, 페놀수지, 실리콘 수지, 폴리술폰 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지 및 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체 수지를 포함할 수 있다. 이러한 것들로 예가 한정되지는 않는다. 이들 중 어느 것도 단독으로 사용될 수 있거나 둘 이상의 혼합물 또는 공중합체의 형태로 사용될 수 있다.
전하발생층 (3)을 형성하기 위해, 전하발생재료를 바인더 수지(균질화기, 초음파 분산기, 볼밀, 샌드밀, 분쇄기 또는 롤밀에 의해 용매와 함께 0.3 내지 4배량으로 사용됨)에 분산시키고, 생성된 분산액은 코팅된 후, 건조된다. 층 두께 5㎛ 이하가 바람직하며, 특히 0.01 내지 1㎛가 바람직하다.
이를 위해 사용되는 용매는, 전하발생재료 또는 사용될 바인더 수지의 가용성 또는 분산 안정성을 고려하여 선택할 수 있다. 유기 용매로서는, 알코올, 술폭시드, 케톤, 에테르, 에스테르, 지방족 할로겐화 탄화수소 또는 방향족 화합물을 사용할 수 있다.
전하발생층 (3)에, 증감제(sensitizer), 항산화제, 자외선흡수제, 가소제 등(다양한 형태일 수 있음)도 경우에 따라 가할 수 있다.
전하수송층 (2)는 전하수송재료 및 경우에 따라 바인더 수지를 함유한다.
전하수송재료는 다양한 트리아릴아민 화합물, 다양한 히드라존 화합물, 다양한 스티릴 화합물, 다양한 스틸벤 화합물, 다양한 피라졸린 화합물, 다양한 옥사졸 화합물, 다양한 티아졸 화합물 및 다양한 트리아릴메탄 화합물을 포함할 수 있다.
전하수송층을 형성하는데 사용될 수 있는 바인더 수지로는 아크릴수지, 스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 산화폴리페닐렌 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지 및 불포화 수지를 들 수 있다. 이들 중, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리카보네이트 수지 및 디알릴 프탈레이트 수지가 특히 바람직하다.
전하수송층 (2)는 상기 전하수송재료 및 바인더 수지를 용매에 용해시킨 후, 건조시켜 제조된 용액을 코팅하여 형성될 수 있다. 전하수송재료 및 바인더 수지는 약 2:1 내지 1:2의 중량비로 혼합될 수 있다.
용매로서, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤과 같은 케톤, 메틸 아세테이트 및 에틸 아세테이트와 같은 에스테르, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소, 및 클로로벤젠, 클로로포름 및 사염화탄소와 같은 염소계 탄화수소를 포함할 수 있다.
이 전하수송층 코팅액을 코팅할 경우, 코팅 방법은 예를 들어 침지 코팅, 분무 코팅 및 스피너 코팅을 사용할 수 있다. 본 발명은 본 발명의 기술적 대상이 층을 침지 코팅과 같은 방법에 의해 형성할 때 일어나기 쉽기 때문에, 도전성 지지체 (4)가 침지 코팅처럼 전하수송층 코팅 용액에 대해 수직으로 상하 운동을 하는 코팅 방법에서 특히 효과적이다.
건조는 바람직하게는 10℃ 내지 200℃, 특히 바람직하게는 20℃ 내지 150℃의 온도에서, 바람직하게는 5분 내지 5시간, 특히 바람직하게는 10분 내지 2시간 동안 행할 수 있다.
전하수송층 (2)에 항산화제, 자외선흡수제, 가소제 등을 경우에 따라 추가로 가할 수있다.
본 발명에서는, 보호층 (1)이 전술한 방법에 의해 상기 전하수송층 (2) 상에 추가로 형성된다.
본 발명의 전자사진감광부재를 사용하는 전자사진 장치의 특정 실시태양은 이하에 나타낸다.
실시태양 1
도 3은 본 발명의 전자사진감광부재를 갖는 공정 카트리지를 갖춘 전자사진 장치의 구성을 개략적으로 예시한다.
도 3에서, 참조 번호 11은 본 발명의 드럼형 전자사진감광부재를 나타내는데, 이것은 언급한 회전속도로 화살표 방향으로 축 (12) 둘레를 회전구동한다.
전자사진감광부재 (11)은 회전 과정에서 그 주위에 양 또는 음으로 (일차) 대전 수단 (13)을 통하여 주어진 전위로 정전기적으로 균일하게 대전된다. 이어서, 이렇게 대전된 전자사진감광부재는 슬릿 노광 또는 레이저 빔 주사 노광을 위한 노광 수단(도시되지 않음)으로부터 방출되고 목적하는 화상 정보의 시계열 디지털 화상 신호에 대응하여 강도조절된 노광 (14)에 노출된다. 이러한 방식으로, 목적하는 화상 정보에 대응하는 정전 잠상이 전자사진감광부재 (11)의 외주에 연속적으로 형성된다.
이렇게 형성된 정전 잠상은 이어서 현상 수단 (15)의 작동에 의해 토너로 현상된다. 이어서, 이렇게 형성되고 전자사진감광부재 (11)의 표면에 고정된 토너 화상은 전사 수단 (16)의 작동에 의해 전자사진감광부재 (11)과 전사 수단 (16) 사이 부분에 급지 영역(도시 되지 않음)으로부터 공급된 전사재료 (17)에 전자사진감광부재 (11)의 회전과 동기화된 방식으로 연속적으로 전사된다.
토너 화상이 전사되는 전사재료 (17)은 전자사진감광부재의 표면으로부터 분리되고, 화상 고착 수단 (18)(토너 화상이 고정됨)을 통해 인도된 다음, 화상형성된 재료(프린트 또는 복사물)로서 장치로부터 인쇄 배출된다.
화상이 전사되는 전자사진감광부재 (11)의 표면은 전사 후 클리닝 수단 (19)를 통하여 잔류 토너를 제거하게 된다. 이로서, 그 표면은 세정된다. 상기 전사 잔류 토너는 또한 임의의 클리닝 수단을 제공하지 않고(세정제 없음) 현상 수단을 통하여 직접 회수될 수 있다. 또한, 전자사진감광부재는 예비노광 수단(도시되지 않음)으로부터 방출된 예비 노광 (20)에 의해 전하가 제거된 다음, 화상 형성을 위해 반복적으로 사용된다. 일차 대전 수단 (13)이 대전 롤러를 사용하는 접촉 대전 수단인 경우, 예비노광은 반드시 필요하지는 않다.
본 발명에서, 상기 장치는 공정 카트리지가 복사기 또는 레이저 빔 프린터와같은 전자사진 장치의 본체에 착탈가능하게 장착되도록 상기 전자사진감광부재 (11), 대전 수단 (13), 현상 수단 (15) 및 클리닝 수단 (19)와 같은 구성요소 중 복수의 것을 공정 카트리지로서 일체로 연결된 요소들의 조합으로 구성할 수 있다. 예를 들면, 1 이상의 일차 대전 수단 (13), 현상 수단 (15) 및 클리닝 수단 (19)가 전자사진감광부재 (11)과 함께 카트리지에 일체로 지지되어 장치의 본체에 제공되는 레일(rail)과 같은 가이드 수단 (22)를 통하여 장치의 본체에 착탈가능하게 장착되는 공정 카트리지 (21)을 형성할 수 있다.
전자사진 장치가 복사기 또는 프린터일 경우, 노광 (14)는 원고로부터의 반사광이나 투과광, 또는, 센서로 원고를 판독, 신호화하여, 이 신호에 따라서 행해지는 레이저 빔의 주사, LED 어레이의 구동 또는 액정셔터 어레이의 구동 등에 의해 조사되는 광이다. 임의의 다른 보조 공정도 경우에 따라 추가될 수 있다.
실시태양 2
도 4는 본 발명의 전자사진감광부재를 가지고 대전 입자 공급 수단을 갖는 공정 카트리지를 갖춘 전자사진 장치의 구성을 개략적으로 예시한다.
드럼형 전자사진감광부재 (31)은 일정한 회전속도로 화살표 방향으로 회전구동된다.
대전 롤러 (32)는 대전 입자 (33)(전자사진감광부재를 정전기적으로 대전시키는 도전성 입자), 및 중간-저항층(탄성층) (32b) 및 심축 (32a)(대전 입자 담지체를 구성)로 이루어진다. 대전 롤러 (32)는 접촉부 n을 형성하는 예정된 탄성변형율로 전자사진감광부재 (31)과 접촉한다.
본 실시태양에서 대전 롤러 (32)는 심축 (32a) 및 그 위에 형성된 고무 또는 발포체로 이루어진 중간-저항층 (32b), 및 추가로 그 표면 상에 담지된 대전 입자 (33)으로 구성된다.
중간-저항층 (32b)는 수지(예; 우레탄), 도전성 입자(예; 카본 블랙), 가황제 및 발포제 등으로 구성되고, 심축 (32a) 상에 롤러형으로 형성된다. 그 후, 그 표면을 연마한다.
본 실시태양의 대전 롤러는 특히 하기 점들에서 실시태양 1의 대전 롤러(방전용 대전 롤러)와 다르다.
(1) 고밀도로 그 표면 상에 대전 입자를 담지하도록 고안된 표면 구조 및 조도 특성
(2) 주입 대전에 필요한 저항 특성(체적 저항, 표면 저항).
방전용 대전 롤러는 평탄한 표면을 가지며, 서브마이크론 이하의 평균 표면 조도 Ra 및 높은 롤러 경도를 갖는다. 방전을 이용하는 대전에서, 방전 현상은 대전 롤러와 전자사진감광부재 사이의 접촉부로부터 약간 떨어져 수십 마이크로미터(㎛) 간격으로 일어난다. 대전 롤러 및 전자사진감광부재 표면이 임의의 불균일성을 가질 경우, 방전 현상은 일부분에서 상이한 전계강도 때문에 불안정하여 전하 불균일성을 일으킨다. 따라서, 방전용 대전 롤러는 평탄하고 고도로 단단한 표면을 요구한다.
이제, 방전을 위한 대전 롤러가 주입 대전을 수행할 수 없는 이유는 상기한 표면 구조를 갖는 대전 롤러는 외부적으로 드럼과 밀접하게 위치하더라도, 전하 주입에 필요한 분자 수준에의 현미경적 접촉 성능의 관점에서 전자는 후자와 거의 접촉하지 않는다는 것이다.
한편, 주입 대전을 위한 대전 롤러 (32)는 고밀도로 대전 입자 (33)을 그 위에 담지하기 위해 필요하기 때문에 특정 조도를 갖는 것이 요구된다. 1㎛ 내지 500㎛의 평균 표면조도 Ra를 갖는 것이 바람직하다. 1㎛ 미만의 Ra를 갖는 다면, 대전 입자 (33)을 그 위에 담지하기에는 불충분한 표면적을 가질 수 있고, 또한, 임의의 절연재(예; 토너)가 롤러 표면층에 부착되는 경우, 그 주위에서 대전 롤러 (32)가 전자사진감광부재 (31)과 접촉하기 어렵게 되어, 그 대전 성능을 저하하는 경향이 있을 수 있다. 한편, Ra가 500㎛를 초과하면, 대전 롤러 표면의 요철은 전자사진감광부재의 면내 대전 균일성을 저하하는 경향이 있다.
평균 표면조도 Ra는 표면형상 측정 현미경 VF-7500 또는 VF-7510(Keyence 사 제조)로 측정한다. 대물렌즈 1,250배 내지 2,500배를 이용하고, 롤러 표면 형상 및 Ra를 비접촉식으로 측정할 수 있다.
방전을 위한 대전 롤러는 저저항 기재층이 형성된 후 그 표면이 고저항 층으로 피복된 심축(mandrel)을 포함한다. 방전에 의해 영향을 받는 롤러 대전에서, 인가 전압은 임의의 핀홀(필름의 손상 때문에 피복되지 않은 채 기체가 방치)이 있다면, 전압 강하가 그 주위에 까지 연장될 수 있어 대전 불량을 유발한다. 따라서, 대전 롤러는 바람직하게는 표면 저항 1011Ω이상을 가지도록 할 수 있다.
한편, 주입 대전 시스템에서는, 저전압에서 대전을 수행하는것이 가능하도록 하기 위해 표면층을 고저항이 되게 하는 것이 불필요하고, 대전 롤러는 단층으로 구성될 수 있다.
주입 대전에서는, 오히려, 대전 롤러가 104 내지 1010Ω의 표면 저항을 갖는 것이 바람직할 것이다. 1010Ω보다 큰 표면 저항을 갖는다면, 면내 대전 균일성은 낮아질 수 있고, 대전 롤러의 마찰 마모로 인한 임의의 불균일성이 하프톤(halftone) 화상에 선으로 나타날 수 있고, 화상 품질의 저하가 보이기 쉽다. 한편, 표면 저항이 1010Ω이라면, 전자사진감광부재의 임의의 핀홀이 주입 대전의 경우에도 그 주위에서 전압 강하를 일으키기 쉽다.
또한, 대전 롤러는 104 내지 107Ω·cm에 걸친 체적 저항을 갖는 것이 바람직하다. 104Ω·cm 미만의 체적 저항을 가진다면, 전류가 핀홀을 통한 전류의 누전 때문에 전압 강하가 일어나기 쉽고, 107Ω·cm를 초과하는 체적 저항을 가진다면, 대전에 필요한 임의의 전류를 확보하는 것이 어렵게 되어 대전 전압의 강하를 일으키기 쉽다.
대전 롤러의 저항은 하기 방식으로 측정된다.
롤러 저항을 측정하기 위해, 대전 롤러 (32)의 심축 (32a)에 총 압력 1kg의 하중을 인가하는 방식으로 외부 직경 30mm의 절연재 드럼에 전극을 제공한다. 전극으로서, 주 전극 둘레에 가드 전극을 배치하여 측정한다. 주 전극과 가드 전극 사이의 거리는 주 전극이 가드 전극에 대하여 충분한 폭을 확보하도록 실질적으로 탄성층 (32b)의 두께로 맞춘다. 측정을 하기 위해, 전압 +100V를 전원으로부터 주 전극으로 인가하고, 전류계 Av 및 As에 흐르는 전류를 측정하여, 체적 저항 및 표면 저항을 각각 측정한다.
주입 대전 시스템에서는, 대전 롤러 (32)가 소프트 전극으로서 기능하는 것이 중요하다. 자기 브러쉬의 경우에는, 자성입자층 자체가 갖는 유연성에 의해 실현된다. 본 실시태양에서는, 이것은 중간 저항층(탄성층) (32b)의 탄성 특성을 조절하여 이루어진다. 이 층은 Asker-C 경도 15 내지 50도를 바람직한 범위로서 가질 수 있고, 25 내지 40도가 더 바람직한 범위이다. 상기 층이 너무 높은 경도를 갖는다면, 임의의 필요한 탄성변형율을 얻을 수 없고, 대전 롤러와 전자사진감광부재 사이에서 접촉부 n을 확보할 수 없고, 이것은 대전 성능의 저하를 가져온다. 또한, 물질의 분자 수준의 접촉 성능을 얻을 수 없고, 따라서, 임의의 외부 물질의 혼입이 그 주위에서의 접촉을 방해할 수 있다. 한편, 상기 층이 너무 낮은 경도를 갖는다면, 롤러는 불안정한 형상을 가져 피대전체와의 접촉의 불균일 압력을 제공하여 대전 불균일성을 가져올 수 있다. 아니면, 상기 층은 장기간 방치의 결과로서 롤러의 압축 고정으로 인한 대전 불량을 가져올 수 있다.
대전 롤러 (32)를 위한 재료로는 에틸렌-프로필렌-디엔-메틸렌 고무(EPDM), 우레탄 고무, 니트릴-부타디엔 고무(NBR) 및 실리콘 고무, 및 카본 블랙과 같은 도전성 물질 또는 금속 산화물이 저항 조절의 목적으로 분산된 이소프렌 고무(IR)과 같은 고무 재료를 들 수 있다. 임의의 도전성 물질을 분산하지 아니하고, 이온-도전성 재료를 사용하여 저항 조절을 하는 것도 가능하다. 그 후에, 필요하다면, 표면 조도를 조정하거나, 형상을 연마 등에 의해 만들 수 있다. 또한, 다수의 기능적으로 분리된 층들로 탄성층을 만들 수 있다.
롤러의 형태로서, 다공체 구조가 바람직하다. 이것은 상기 표면 조도가 롤러를 성형에 의해 제조함과 동시에 이룰 수 있다는 점에서 제조 관점에서 유리하다. 상기 다공체가 셀 직경 1㎛ 내지 500㎛를 갖는 것이 적합하다. 다공체를 성형에 의해 형성한 후에, 그 표면을 연마하여 다공성 표면을 노출되게 하여, 상기한 조도를 갖는 표면 구조를 만들 수 있다.
대전 롤러 (32)는 전자사진감광부재 (31)에 대한 언급한 탄성변형율로 제공되어 접촉부 n을 형성한다. 이 접촉부 n에서, 전자사진감광부재 (31)의 회전방향에 반대(카운터) 방향으로 회전구동되는 대전 롤러는 전자사진감광부재 (31)의 표면 이동에 대한 속도차를 갖는 상태에서 전자사진감광부재와 접촉할 수 있다. 또한, 프린터의 화상 기록시에, 인가 전원(S1)에 대한 대전으로부터 언급된 대전 바이어스를 대전 롤러 (32)에 인가한다. 따라서, 전자사진감광부재 (31)의 주위가 주입 대전 시스템에 의해 언급된 극성 및 전위로 정전기적으로 대전된다.
대전 입자 (33)을 토너에 가하고 현상 장치(assembly)에 담지시키고, 토너가 현상됨과 동시에 전자사진감광부재 (31)을 통하여 대전 롤러 (32)에 공급된다. 이를 위한 공급 수단으로서, 조절 블레이드 (34)가 대전 롤러 (32)에 접촉하게 되고, 대전 롤러 (32)와 조절 블레이드 (34) 사이에 대전 입자가 고정되는 구조를 이용한다. 이이서, 대전 입자 (33)을 전자사진감광부재 (31)을 회전시키면서 대전 롤러 (32)에 대해 일정한 양으로 코팅되고, 대전 롤러 (32)와 전자사진감광부재 (31) 사이의 접촉부 n에 이르게 된다.
또한, 대전 입자 (33)은 고 대전 효율 및 대전 균일성을 확보하기 위하여 입경 10㎛ 이하를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 대전 입자가 응집체를 구성하는 경우의 입경은 응집체의 평균 입경으로 정의된다. 입경을 측정하기 위하여, 적어도 100개의 입자를 전자 현미경 관찰을 통하여 추출하는데, 여기서, 그 체적 입도 분포가 수평방향 최대 현(chordal) 길이에 기초하여 계산되고, 상기 입경은 그 50% 평균 입경에 기초하여 결정된다.
대전 입자 (33)은 일차 입자 상태로 존재할 수도 있고, 응집된 이차 입자 상태로 존재하는 것도 전혀 문제 없다. 응집체의 어떠한 형태라도, 응집체가 그 자체로 대전 입자로서 기능할 수 있는 한 그 형태는 중요하지 않다.
대전 입자 (33)은 전자사진감광부재의 대전에 사용시 잠상 노광을 특히 방해하지 않도록 백색 또는 거의 투명한 것이 바람직하다. 또한, 대전 입자가 부분적으로 전자사진감광부재 (31)의 표면으로부터 전사재 P에 전사되는 것이 부분적으로 불가피할 수 있다는 사실을 고려하면, 컬러 화상 기록에 사용할 경우, 무색 또는 백색이 바람직하다. 또한, 화상 노광시 대전 입자 (33)에 의해 광산란을 방지하기 위하여, 성분 화상 픽셀의 크기보다 크지 않은 입경을 갖는 것이 바람직하며, 토너의 입경보다 크지 않은 것이 더 바람직하다. 입경의 하한치로서, 이들이 입자로서 안정적으로 얻어질 수 있는 크기로서 10nm가 한계일 것으로 생각된다.
참조 번호 36은 현상 장치를 나타낸다. 전자사진감광부재 (31)의 표면에 형성된 정전 잠상은 이 현상 장치 (36)에 의해 현상부 (a)에서 토너 화상으로 현상된다. 현상 장치 (36)에는 현상제 및 그에 첨가된 대전 입자의 혼합제가 제공된다.
본 실시태양에서 전자사진 장치(프린터)는 토너 재생 공정을 수행한다. 토너 화상의 전사 후 전자사진감광부재 (31)의 표면 상에 잔류하는 전사 잔여 토너는 이를 위해 전적으로 사용되는 세정 수단(세정제)에 의해 제거되지 않지만, 전자사진감광부재 (31)이 회전함에 따라 역회전되는 대전 롤러 (32) 상에 일시적으로 회수된다. 이어서, 이것이 대전 롤러 (32)의 주위에 원형으로 움직임에 따라, 그 반전된 전기 전하가 정규화되는 토너가 전자사진감광부재 (31)에 대해 성공적으로 배출되고 현상부에 도달하는데, 여기서, 이것은 자기 롤러 (36a) 및 현상 슬리브 (36b)를 포함하는 현상 수단 (36)에서 현상시 세정(cleaning-at-development)에 의해 수거되고 재사용된다.
참조 번호 35는 레이저 다이오드 폴리곤 미러 등을 갖는 레이저 빔 스캐너(노광 수단)을 나타낸다. 이 레이저 빔 스캐너 (35)는 목적한 화상 정보의 시계열 디지털 화상 신호에 대응하여 강도 변조된 레이저광을 출력하여, 상기 레이저광을 통하여 전자사진감광부재의 균일 대전 표면을 주사 노광 L에 적용한다. 이러한 주사 노광 L의 결과로, 목적한 화상 정보에 대응하는 정전 잠상이 전자사진감광부재 (31)의 표면 상에 형성된다. 그렇게 형성된 정전 잠상은 현상 수단 (36)에 의해 현상되어 토너 화상을 형성한다. 현상 수단 (36)에 대해, 현상 바이어스를 전원 (S2)으로부터 인가한다.
참조 번호 38은 예를 들어 열정착 방식의 정착 수단을 나타낸다. 전자사진감광부재 (31)과 전사 롤러 (37) 사이의 전사 접촉부 (b)에 공급되고 전원 (S3)으로부터 전사 바이어스의 인가 하에 토너 화상이 그에 전사된 전사재 (P)는 전자사진감광부재 (31)의 표면으로부터 분리된다. 이어서, 정착 수단 (38)에 도입되는데, 여기서 토너 화상이 정착된 다음, 화상형성물(프린트 또는 복사물)로서 장치 밖으로 출력된다.
참조 번호 39는 본 실시태양에서 전자사진감광부재 (31), 대전 롤러 (32) 및 현상 장치 (36)(카트리지와 일체로 지지됨)로 구성되고, 장치의 본체에 구비된 레일 (40)과 같은 도입 수단을 통하여 장치의 본체에 착탈가능하게 장착될 수 있는 공정 카트리지를 나타낸다.
본 발명의 전자사진감광부재는 전자사진 복사기에 적용될 수 있고, 전자사진이 응용되는 분야들(예; 레이저 빔 프린터, CRT 프린터, LED 프린터, FAX, 액정 프린터 및 레이저 제판)에 널리 이용될 수 있다.
본 발명은 하기 주어진 실시예에 의해 더 상세히 설명된다. 본 발명은 그 목적 내에서 매우 다양하게 행해질 수 있고, 하기 실시예에 제한되지 않는다. 하기 실시예 및 비교예에서, "부"는 "중량부"를 말한다.
실시예 1
외부직경 30mm 및 길이 261mm를 갖는 알루미늄 실린더를 도전성 지지체로서, 이 위에 폴리아미드 수지(상품명: AMILAN CM8000, Toray Industries 제조)의 메탄올 용액 5 중량%를 침지 코팅에 의해 코팅한 다음, 건조시켜 층 두께 0.5㎛의 결합층을 형성하였다.
다음에, CuKα특성 X선 회절에서의 브래그각 (2θ±0.2°) 7.4°및 28.2°에서 강한 피크를 갖는 히드록시갈륨 프탈로시아닌 결정 2부 및 폴리비닐부티랄 수지(상품명: S-LEC BX-1, Sekisui Chemical Co., Ltd. 제조) 1부를 시클로헥사논 120부에 가하고, 이를 직경 1mm 유리 비드를 이용한 샌드밀로 3시간 동안 분산시킨 다음, 아세트산 에틸 120부를 추가로 가하여 희석하여 전하발생층 코팅 분산액을 제조하였다. 상기 결합층 상에 이 전하발생층 코팅액을 침지 코팅하여, 100℃에서 10분간 건조하여 층 두께가 0.15㎛인 전하발생층을 형성하였다.
도 5에 상기 히드록시갈륨 프탈로시아닌 결정의 분말 X선 회절 패턴을 도시한다. 분말 X선 회절의 측정은, CuKα선을 이용하고 하기 조건하에 행하였다.
사용 측정기: 전자동 X선 회절 장치 MXP18(Mach Science Co. 제조)
X선 관: Cu
관 전압: 50 KV
관 전류: 300 mA
스캔 방법: 2θ/θ 스캔
스캔 속도: 2도/분
샘플링 간격: 0.020도
스타트 각도(2θ): 5도
스톱 각도(2θ): 40도
발산 슬릿: 0.5도
산란 슬릿: 0.5도
수광 슬릿: 0.3도
만곡 모노크로미터 사용.
이어서, 하기 화학식으로 표시되는 화합물 10부 및 비스페놀 Z형 폴리카보네이트(상품명: IUPILON Z-200, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. 제조) 10부를 모노클로로벤젠 60부 및 THF 60부의 혼합 용매에 용해시켜 전하수송층 코팅 용액을 제조하였다:
상기 용액의 점도는 170 mPa·s이었다. 이 전하수송층 코팅 용액을 상기 전하발생층 상에 침지 코팅한 다음, 105℃에서 1시간 동안 건조시켜 전하수송층을 형성하였다. 침지 코팅은 실린더가 그 하단으로부터 잠기기 시작하여, 그 상단으로부터 2mm의 위치까지 잠기게 한 다음, 180mm/분의 속도로 그 위치로부터 실린더를 위로 올려 행하였다.
보호층용 층 두께 조절의 기준을 만들기 위해, 형성된 전하수송층의 층 두께를 실린더 상단으로부터 12mm 위치(즉, 전하수송층 코팅 상단으로부터 10mm) 및 중간 위치 130.5mm에서 측정하였는데, 이것은 순간 멀티측광 시스템 MCPD-2000(상품명, Ohtsuka Denshi K.K. 제조)로 측정되었다.
각 위치에서 주위 방향으로 4 점에서 층 두께를 측정하였고, 이들의 평균값은 각각 17.2㎛ 및 20.2㎛ 이었다.
다음에, 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 화합물로 표면처리한(처리량 7%) 안티몬도핑 산화주석 초미립자 20부:
메틸수소 실리콘 오일(상품명: KF99, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. 제조)로 표면 처리한(처리량 20%) 안티몬도핑 산화주석 미립자 30부 및 에탄올 170부를 샌드밀로 66시간에 걸쳐 분산을 행하고, 폴리테트라플루오로에틸렌 미립자(평균입경 0.18㎛) 20부를 추가로 가한 다음, 2시간 동안 분산을 행하였다. 그 후, 레졸형 열경화성 페놀수지(상품명: PL-4804: 아민계 화합물을 함유, Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd. 제조) 30부를 수지 성분으로서 용해시켜 액상 제제 1을 제조하였다. 상기 전하수송층의 층 두께의 차를 고려하여, 보호층의 액상 제제 1을 고형분 함량 23.4%가 되게 에탄올로 희석하여, 액상 제제 2를 만들었다.
상기 액상 제제 2를 이용하여 전하수송층을 침지 코팅한 다음, 1시간 동안 145℃에서 건조시켜 보호층을 형성하였다. 침지 코팅은 실린더가 그 하단으로부터 잠기기 시작하여, 그 상단으로부터 3mm 위치까지 잠기게 한 다음 이것을 그 위치로부터 상승시켜 행하였다. 실린더는 상승 시작으로부터 5초 까지는 230mm/분의 속도로, 그 후의 10초간은 220mm/분으로, 그 후의 10초간은 210mm/분으로, 그 후, 200mm/분으로 코팅 종료까지 속도를 일정하게 유지하였다. 경과 시간에 대한 실린더의 상승 속도를 나타내는 그래프를 도 6에 도시하였다.
이렇게 얻어진 전자사진감광부재에 대해, 실린더 상단으로부터 12mm, 22mm, 42mm, 62mm, 102mm(즉, 전하수송층 코팅 상단으로부터 10mm, 20mm, 40mm, 60mm 및 100mm) 및 중앙 위치 130.5mm(중앙 위치만 4 점)의 위치를 표시하였다. 각 점을 포함하는 형태로 감광체를 약 5mm2 으로 잘라내었다. 얻어진 샘플을 FIB(히타치제작소(주))를 이용하여 표면 보호층으로부터 보호층 및 결합층까지 에칭하였다. 이어서, 샘플들의 섹션을 45°각도에서 관찰하고, 각도 보정을 행하였다. 이로서, 보호층 및 전하수송층의 층 두께를 측정하였다. 중앙부만은, 4 점에서 이것을 측정하였고, 그 평균값을 층 두께로 간주하였다.
그 결과, 전하수송층의 층 두께는 각각, 17.2㎛, 18.3㎛, 18.9㎛, 19.4㎛, 19.8㎛, 그리고 중앙부는, 20.2㎛ 이었다. 유사하게, 보호층의 층 두께는 각각, 1.84㎛, 1.96㎛, 2.03㎛, 2.10㎛, 2.14㎛, 그리고 중앙부는, 2.20㎛ 이었다. 이 실시예에서, 층 두께는 이러한 전형적 5 점에서만 측정하였다. 생산 공정을 고려하면, 5 점에서의 측정만으로도 a0, a, b0 및 b가 표현 (1) 및 (2)를 만족하는지의 판단에 충분하다.
한편, 상기한 바와 같이 얻어진 전자사진감광부재를 상기 실시태양 1과 같은 전자사진 시스템을 갖는 개조된 전자사진 장치(상품명: LASER JET 4000, 휴렛팩커드(주)제조)에 장착하고, 화상을 출력하여 그 평가를 하였다. 주로 개조된 것은 화상 형성이 실린더의 상단으로부터 12mm 위치에서 개시되도록 만든 것이었다. 레이저 광의 양은 도전성 지지체의 모선방향으로 중앙부에서 명부(light-area) 전위 V1(V)가 -150(V)가 되도록 설정하고, 초기 단계와 5,000매 출력 후의 하프톤 화상을 시각적으로 평가하였다. 시험을 전개하는 경우, 6% 인쇄율을 갖는 특성 화상을 이용하였고, 평가 시험의 경우, 원도트는 블랙, 원도트는 화이트를 포함하는 1200dpi를 지속하는 원도트원스페이스(one-dot-one-space) 하프톤을 이용하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2
전자사진 장치를 실시태양 2에 나타낸 바와 같이 개조한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 평가하였다.
대전 롤러는, 심축 상에 고무의 중간-저항층을 형성함으로써 제조되었다. 중간-저항층은, 우레탄수지, 도전성 입자(카본 블랙), 가황제 및 발포제 등을 사용하여 형성되고 심축 상에 롤러형으로 형상화된 후, 그 표면을 연마하여 직경 12mm, 길이 230mm의 롤러를 제조하였다. 이 롤러의 전기 저항을 측정한 바, 10OkΩ이었다. 상기 대전 롤러의 심축에 총압 1kg의 하중을 인가하는 방식으로 대전 롤러를 전자사진감광부재와 압착 접촉된 상태에서 심축과 도전성 지지체에 10OV를 인가하여 측정하였다.
이 실시예에서는, 상기 대전 롤러와 전자사진감광부재 사이의 접촉부는 폭 3mm이었다. 상기 대전 롤러는 화살표로 나타낸 시계 방향으로 약 1.33Hz로 회전구동하였다(도 4). 즉, 상기 대전 롤러는 전자사진감광부재의 표면에 대하여 속도차를 가지면서 그 표면이 움직이도록 구동되었다.
대전 입자로서는, 체적 저항 106Ω·cm 및 이차응집체를 포함시킨 평균 입경 3㎛의 도전성 산화아연 입자를 이용하였다. 또한, 대전 입자 공급 수단으로서는, 도 4에 도시한 바와 같이 조절 블레이드(34)가 대전 롤러(32)와 접촉하고 대전 입자(33)이 조절 블레이드(34)와 대전 롤러(32) 사이에 고정되는 구성을 이용하였다. 이로서, 대전 입자(33)은 전자사진감광부재(31)이 회전함에 따라 대전 롤러(32) 상에 일정량으로 코팅된다.
대전 롤러에 인가된 전압은 DC만으로 -600V이었다. 여기서, 전자사진감광부재의 암부(dark-area) 전위 Vd는 -580V이었다.
클리닝 블레이드도 전사 후에 잔존하는 잔류 토너 등을 현상 장치에서 수거하도록 세정제없는 공정을 수행하기 위해 제거되었다. 결과를 표 1에 도시한다.
실시예 3 및 4
바인더 수지로 보호층의 페놀수지를 메틸페닐폴리실록산(상품명: KF-50700CS, Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd. 제조)으로 바꾸고, 폴리테트라플루오로에틸렌 미립자를 소직경 실리콘수지 입자(평균입경: 0.2㎛)로 바꾸고, 도 7에 도시한 바와 같이 침지 코팅에 의해 보호층을 형성할 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서는 240mm/분으로 하고, 그 후, 서서히 속도를 내려 25초 후에 200mm/분이 되도록 변화시킨 후, 200mm/분을 일정하게 유지하여 코팅을 종료시킨 것 이외에는, 각각 실시예 1 및 2와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 평가는 동일한 방식으로 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
여기서, 보호층의 층 두께는, 실시예 1 및 2에서와 동일한 위치에서, 2.08㎛, 2.12㎛, 2.15㎛, 2.17㎛, 2.18㎛ 및 2.20㎛(중앙부) 이었다.
실시예 5 및 6
보호층 액상 제제 2의 고형분 함량을 22.2%로 바꾸고, 보호층을 침지 코팅에 의해 형성할 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 290mm/분으로 설정한 후, 서서히 속도를 내려 25초 후에 250mm/분이 되도록 변화시켜, 그 후는 250mm/분을 일정하게 유지하여 코팅을 종료시킨 것 이외에는, 각각 실시예 3 및 4와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 3 및 4와 동일 위치에서, 1.49㎛, 1.69㎛, 1.80㎛, 1.90㎛, 1.97㎛ 및 2.05㎛(중앙부) 이었다.
실시예 7 및 8
보호층을 침지 코팅에 의해 형성시킬 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 240mm/분으로 설정하고, 15초 동안 240mm/분을 유지하고, 그 후, 코팅 종료까지 200mm/분을 일정하게 유지한 것 이외에는, 실시예 3 및 4와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 3 및 4와 동일 위치에서, 2.11㎛, 2.14㎛, 2.16㎛, 2.17㎛, 2.18㎛ 및 2.20㎛(중앙부) 이었다.
실시예 9 및 10
보호층을 침지 코팅으로 제조할 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 270mm/분으로 설정하고, 그 후 서서히 속도를 내려 25초 후에 250mm/분이 되게 변화시킨 후에, 250mm/분을 일정히 유지하여 코팅을 종료시킨 것 이외에는, 실시예 7 및 8과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 행하였다.
보호층의 층 두께는, 실시예 7 및 8과 동일 위치에서, 1.27㎛, 1.53㎛, 1.68㎛, 1.82㎛, 1.94㎛ 및 2.05㎛(중앙부) 이었다.
비교예 1 및 2
보호층을 침지 코팅으로 형성할 경우, 실린더의 상승 속도를 250mm/분으로 일정하게 유지한 것 이외에는, 각각 실시예 5 및 6과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 1.15㎛, 1.43㎛, 1.58㎛, 1.75㎛, 1.92㎛ 및 2.05㎛(중앙부) 이었다.
비교예 3 및 4
전하수송층 및 보호층을 하기 방식으로 형성한 것 이외에는, 각각 실시예 3 및 4에서와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 행하였다.
우선, 도전성 지지체로서 길이 261mm의 알루미늄 실린더를 더 긴 359mm의 실린더로 바꾸었다.
전하수송층을 위한 침지 코팅을 실린더 하단에서 침지하기 시작하여, 상단에서 100mm의 위치까지 침지한 다음, 그 위치에서 실시예 3과 마찬가지로 상승시켜 행하였다. 또한, 보호층을 위한 침지 코팅은 실린더 하단에서 침지하기 시작하여, 상단에서 2mm의 위치까지 침지한 다음, 그 위치에서 200mm/분의 일정한 속도로 상승시킴으로써 행하였다.
이렇게 얻어진 전자사진감광부재는 각각 전하수송층이 형성되지 않은 부분과 실린더의 상단에서 98mm 위치에서 잘라내어 길이 261mm로 만들었다.
전하수송층의 층 두께는, 실시예 3과 같은 위치에서, 17.1㎛, 18.1㎛, 18.8㎛, 19.3㎛, 19.8㎛ 및 20.2㎛(중앙부) 이었다. 유사하게, 표면 보호층의 층 두께는, 2.19㎛, 2.19㎛, 2.19㎛, 2.20㎛, 2,20㎛, 및 2.20㎛(중앙부) 이었다.
결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 11
전하수송층에 이용된 바인더 수지를 비스페놀-Z 폴리카보네이트(상품명: IUPILON Z-400, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. 제조) 12부로 바꾸고, 보호층을 하기 방식으로 형성한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 행하였다.
예시적 화합물 번호 8로 나타낸 화합물 30부, 레졸형 페놀수지(상품명: PL-4852, 아민 화합물 함유, Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd. 제조) 30부를 수지 성분으로서 에탄올 220부에 용해하여 보호층 액상 제제 3을 제조하였다. 이어서, 폴리테트라플루오로에틸렌 미립자(평균입경: 0.18㎛) 20부를 에탄올 20부 중에 마이크로플루다이저(microfluidizer)로 분산시켜 제조한 액상 분산액을 상기 액상 제제 3에 추가로 가하여 액상 제제 4를 제조하였다.
상기 액상 제제 4를 이용하여, 보호층을 침지 코팅에 의해 형성하고, 이 때 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 10초까지는 230mm/분으로 일정하게 유지하고, 그 후, 10초간은 210mm/분을 유지하고, 그 후는 200mm/분으로 일정하게 유지하여 코팅을 종료하였다.
전하수송층의 층 두께는, 실시예 1에서와 동일한 위치에서, 15.3㎛, 16.5㎛, 17.1㎛, 17.5㎛, 17.7㎛ 및 18.2㎛(중앙부) 이었다. 유사하게, 동 위치에서의 보호층의 층 두께는, 2.94㎛, 3.01㎛, 3.05㎛, 3.07㎛, 3.09㎛ 및 3.12㎛(중앙부) 이었다.
실시예 12
레졸형 페놀수지 PL-4852를 레졸형 페놀수지 PL-5294(상품명, 알칼리 금속 함유, Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd. 제조)로 바꾼 것 이외에는, 실시예 11에서와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가를 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 각각, 2.27㎛, 2.57㎛, 2.76㎛, 2.89㎛, 3.00㎛ 및 3.12㎛(중앙부) 이었다.
실시예 13
보호층의 바인더 수지를 에폭시수지로 바꾸고, 폴리테트라플루오로에틸렌 미립자를 알루미나 미립자(평균입경: 0.2㎛)로 바꾼 것 이외에는, 실시예11과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 각각, 3.74㎛, 3.80㎛, 3.82㎛, 3.85㎛, 3.87㎛ 및 3.92㎛(중앙부) 이었다.
실시예 14
보호층을 하기한 방식으로 형성한 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다.
보호층의 바인더 수지를 폴리우레탄 수지(상품명: RETHANE6000, Kansai Paint Co., Ltd. 제조)로 바꾸고, 용매를 THF로 바꾸고, 경화제로서 COLONATE HL(상품명, Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. 제조) 3.5부를 첨가하고, 또한, 폴리테트라플루오로에틸렌 미립자를 실리콘 미립자(평균입경: 0.25㎛)로 바꾸고, THF 50부를 가하여 보호층 액상 제제를 제조하였다.
상기 액상 제제를 이용하여, 보호층을 침지 코팅에 의해 형성하고, 이 때, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 250mm/분으로 설정하고, 그 후 서서히 속도를 떨어뜨려, 60초 후에 200mm/분이 되도록 하고, 그 후 코팅 종료까지 200mm/분을 일정하게 유지하였다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 각각, 3.27㎛, 4.10㎛, 4.57㎛, 4.89㎛, 5.06㎛ 및 5.50㎛(중앙부) 이었다.
결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 5
보호층을 침지 코팅에 의해 형성할 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 170mm/분으로 하여, 그 후, 서서히 속도를 올려, 40초후에 190mm/분이 되게 하한 후, 코팅 종료까지 200mm/분을 유지하면서 코팅한 것 이외에는, 실시예 14와 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 각각, 3.01㎛, 3.85㎛, 4.23㎛, 4.56㎛, 4.95㎛ 및 5.50㎛(중앙부) 이었다.
비교예 6
전하수송층 및 보호층을 하기한 방식으로 형성한 것 이외에는, 실시예 13과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다.
우선, 도전성 지지체로서 길이 261mm의 알루미늄 실린더를 더 긴 359mm를 갖는 실린더로 바꾸었다.
실린더 하단에서 침지하기 시작하여, 상단에서 1OOmm의 위치까지 침지하여, 그 위치에서 실시예 13에서와 동일한 방식으로 실린더를 상승시킴으로써 전하수송층을 위한 침지 코팅을 행하였다. 또한, 실린더 하단으로부터 침지를 시작하여, 실린더 상단에서 2mm의 위치까지 침지하고, 그 위치에서 200mm/분의 일정한 속도로 실린더를 상승시킴으로써, 보호층을 위한 침지 코팅을 행하였다.
이렇게 얻어진 전자사진감광부재를 전하수송층이 형성되지 않은 부분 및 실린더 상단으로부터 98mm의 위치에서 잘라내어, 길이를 261mm로 만들었다.
상기 전하수송층의 층 두께는, 실시예 13과 동 위치에서, 15.1㎛, 16.2㎛, 16.9㎛, 17.2㎛, 17.4㎛ 및 18.2㎛(중앙부) 이었다. 유사하게, 보호층의 층 두께는, 3.89㎛, 3.89㎛, 3.90㎛, 3.91㎛, 3.91㎛ 및 3.92㎛(중앙부) 이었다.
결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 7
보호층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 15
보호층에 이용하는 전하수송재료를 예시적 화합물 번호 8로부터 예시적 화합물 번호 18로 바꾼 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 2.85㎛, 2.91㎛, 2.95㎛, 2.98㎛, 3.00㎛ 및 3.12㎛(중앙부) 이었다.
실시예 16
보호층에 이용하는 전하수송재료를 예시적 화합물 번호 8로부터 예시적 화합물 번호 27로 바꾸고, 보호층을 침지 코팅에 의해 형성할 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 250mm/분으로 설정 하여, 그 후, 5초간 250mm/분으로 일정하게 유지하고, 그 후에 서서히 속도를 떨어뜨려, 60초 후 200mm/분이 되게 변화시킨 후 코팅이 완료될 때까지 200mm/분으로 일정하게 유지한 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 3.52㎛, 3.69㎛, 3.75㎛, 3.80㎛, 3.85㎛ 및 3.92㎛(중앙부) 이었다.
실시예 17
보호층에 이용하는 전하수송재료를 예시적 화합물 번호 8로부터 예시적 화합물 번호 36으로 바꾸고, 보호층을 침지 코팅에 의해 형성할 경우, 실린더의 상승 속도를 초기 단계에서 230mm/분으로 하여, 그 후, 20초간은 230mm/분을 일정하게 유지하고, 그 후에 210mm/분으로 바꾸어, 코팅이 완료될 때까지 210mm/분을 일정하게 유지한 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 11과 동 위치에서, 3.23㎛, 3.38㎛, 3.40㎛, 3.42㎛, 3.45㎛ 및 3.53㎛(중앙부) 이었다.
실시예 18
보호층에 이용하는 전하수송재료를 예시적 화합물 번호 36으로부터 예시적 화합물 번호 47로 바꾼 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 17과 동 위치에서, 3.15㎛, 3.25㎛, 3.35㎛, 3.45㎛, 3.55㎛ 및 3.62㎛(중앙부) 이었다.
실시예 19
보호층에 이용하는 전하수송재료를 예시적 화합물 번호 36으로부터 예시적 화합물 번호 57로 바꾼 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 방식으로 전자사진감광부재를 제조하였다. 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보호층의 층 두께는, 실시예 17과 동 위치에서, 3.02㎛, 3.15㎛, 3.24㎛, 3.30㎛, 3.35㎛ 및 3.42㎛(중앙부) 이었다.
실시예 실 험 (1) 실 험 (2) 화 상 평 가
초기단계 5,000매 출력 후
1 범위 내 범위 내 양호 양호
2 범위 내 범위 내 양호 양호
3 범위 내 범위 내 양호 양호
4 범위 내 범위 내 양호 양호
5 범위 내 범위 내 양호 양호
6 범위 내 범위 내 양호 양호
7 범위 내 범위 외 (상한치 초과) 양호 단부에서 약간 저밀도
8 범위 내 범위 외 (상한치 초과) 양호 단부에서 약간 저밀도
9 범위 내 범위 외 (하한치 미만) 양호 단부에서 약간 고밀도
10 범위 내 범위 외 (하한치 미만) 양호 단부에서 약간 고밀도
<표 1의 계속>
실시예 실 험 (1) 실 험 (2) 화 상 평 가
초기단계 5,000매 출력 후
11 범위 내 범위 내 양호 양호
12 범위 내 범위 내 양호 양호
13 범위 내 범위 외 (상한치 초과) 양호 단부에서 약간 저밀도
14 범위 내 범위 외 (하한치 미만) 양호 단부에서 약간 고밀도
15 범위 내 범위 내 양호 양호
16 범위 내 범위 내 양호 양호
17 범위 내 범위 내 양호 양호
18 범위 내 범위 내 양호 양호
19 범위 내 범위 내 양호 양호
<표 1의 계속>
비교예 실 험 (1) 실 험 (2) 화 상 평 가
초기단계 5,000매 출력 후
1 범위 외 (하한치 미만) 범위 외 (하한치 미만) 단부에서 약간 고밀도 단부에서 고밀도
2 범위 외 (하한치 미만) 범위 외 (하한치 미만) 단부에서 약간 고밀도 단부에서 고밀도
3 범위 외 (상한치 초과) 범위 외 (상한치 초과) 단부에서 약간 저밀도 단부에서 고밀도
4 범위 외 (상한치 초과) 범위 외 (상한치 초과) 단부에서 약간 저밀도 단부에서 저밀도
5 범위 외 (하한치 미만) 범위 외 (하한치 미만) 단부에서 약간 고밀도 단부에서 고밀도
6 범위 외 (상한치 초과) 범위 외 (상한치 초과) 단부에서 약간 저밀도 단부에서 저밀도
7 - - 단부에서 약간 저밀도 단부에서 크게 마모, 불량
상기한 바와 같이, 본 발명은 훨씬 고품질의 화상을 임의의 미래에 달성하여 처리할 수 있도록 화상 밀도에 경미한 차이도 거의 없는 양호한 화상을 고도로 안정적으로 얻을 수 있는 전자사진감광부재를 제공하는 것 및 그러한 전자사진감광부재를 갖는 전자사진 장치 및 공정 카트리지를 제공하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 전자사진감광부재의 모선 방향(generatrix direction)의 횡단면도이다.
도 2A, 2B 및 2C는 본 발명에 따른 전자사진감광부재의 층 구성의 일례를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자사진감광부재를 갖는 공정카트리지를 구비한 전자사진장치에 관한 실시태양 1에 따른 개략 구성을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자사진감광부재를 갖는 공정카트리지를 구비한 다른 전자사진 장치에 관한 실시태양 2의 개략 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 이용된 히드록시갈륨 프탈로시아닌의 CuKα특성 X선 특성의 차트이다.
도 6은 보호층을 도포에 의해 형성하는 경우, 시간 경과에 대한 원통형 지지체의 상승 속도[리프트 업(lift-up) 속도)의 변화를 표시하는 그래프이다.
도 7은 보호층을 도포에 의해 형성하는 경우, 시간 경과에 대한 원통형 지지체의 상승율의 변화를 표시하는 그래프이다.
부호의 설명
1: 보호층
2: 전하수송층
3: 전하발생층
4: 도전성 지지체
5: 결합층(접착층)
6: 보조층
11: 전자사진감광부재
12: 축
13: 대전수단
14: 노광
15: 현상수단
16: 전사수단
17: 전사재료
18: 화상고착수단
19: 클리닝수단
20: 예비노광
21: 공정카트리지
22: 가이드수단
31: 전자사진감광부재
32: 대전롤러
32a: 심축
32b: 중간-저항층
33: 대전입자
34: 조절 블레이드
35: 레이저빔 스캐너(노광수단)
36: 현상장치
36a: 자기롤러
36b: 현상슬리브
37: 전사롤러
38: 정착수단
39: 공정카트리지

Claims (13)

  1. 도전성 지지체을 포함하고 이 도전성 지지체 위에 적어도 전하발생층, 전하수송층 및 보호층을 이 순서로 갖는 전자사진감광부재에 있어서, 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0 (μm), 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 b0 (μm), 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm) 및 상기 중앙부 이외의 부분에서의 보호층의 층 두께 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 bo ×(a/ao)3 ≤ b(μm) ≤ bo ×(a/ao)1/4의 관계식을 만족하는 것인 전자사진감광부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a0 (μm), b0 (μm), a(μm) 및 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 bo ×(a/ao)2 ≤b (μm) ≤bo ×(a/ao)1/3의 관계식을 만족하는 것인 전자사진감광부재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 a0 (μm) 및 a(μm)가 현상 영역 폭에서 0.5 (μm) ≤(ao - a)의 관계식을 만족하는 것인 전자사진감광부재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 bo(μm)가 0.5 내지 5.5μm인 전자사진감광부재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 ao(μm)가 5 내지 40μm인 전자사진감광부재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보호층이 바인더 수지를 포함하고 또한 도전성 입자 및 전하수송재료 중 하나 이상을 포함하는 것인 전자사진감광부재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 바인더 수지가 경화성 수지인 전자사진감광부재.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경화성 수지가 페놀계 수지인 전자사진감광부재.
  9. 제6항에 있어서, 상기 전하수송재료가 그 분자 내에 1 이상의 히드록실기를 갖는 화합물인 전자사진감광부재.
  10. 제9항에 있어서, 상기 히드록실기가 히드록시알킬기, 히드록시알콕실기 또는 히드록시페닐기인 전자사진감광부재.
  11. 제10항에 있어서, 1 이상의 히드록시알킬기, 히드록시알콕실기 또는 히드록시페닐기를 갖는 상기 화합물이 하기 화학식 (2) 내지 (7) 중 어느 한 화학식으로 표시되는 것인 전자사진감광부재
    <화학식 2>
    (상기 화학식 (2)에서,
    R21, R22 및 R23은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타내고,
    벤젠 고리들인 α, β 및 γ는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있으며,
    a, b, d, m 및 n은 각각 독립적으로 O 또는 1임),
    <화학식 3>
    (위 화학식 (3)에서,
    R31 R32 및 R33은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타내고,
    벤젠 고리 δ 및 ε는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있고,
    e, f 및 g는 각각 독립적으로 O 또는 1이고,
    p, q 및 r은 각각 독립적으로 O 또는 1이나, 전부가 동시에 O이 되는 경우는 배제되며,
    Z31 및 Z32는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내거나 또는 함께 고리를 형성할 수 있음),
    <화학식 4>
    (위 화학식 (4)에서,
    R41, R42, R43 및 R44는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타내며,
    벤젠 고리 ζ, η, θ및 ι는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있고,
    h, i, j, k, s, t 및 u는 각각 독립적으로 0 또는 1이며,
    Z41 및 Z42는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내거나 또는 함께 고리를 형성할 수 있음),
    <화학식 5>
    (위 화학식 (5)에서,
    R51은 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타내고,
    R52는 수소원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기 또는 치환되거나 비치환된 페닐기를 나타내고,
    Ar51 및 Ar52는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내고,
    Ar53은 치환되거나 비치환된 2가의 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 2가의 방향족 헤테로시클릭기를 나타내고,
    v 및 w는 각각 독립적으로 O 또는 1을 나타내나, 다만 w가 O인 경우 v는 O이고,
    벤젠 고리 κ및 λ는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있음),
    <화학식 6>
    (위 화학식 (6)에서,
    R61은 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타내고,
    Ar61 및 Ar62는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내고,
    x는 0 또는 1을 나타내고,
    벤젠고리 μ 및 ν는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있거나 또는 치환기를 통해 고리를 형성할 수 있음),
    <화학식 7>
    (위 화학식 (7)에서,
    R71 및 R72는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8개의 분지화될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타내고,
    Ar71은 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 아랄킬기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 나타내고,
    y 및 z는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    벤젠 고리 ζ, π, ρ및 σ는 각각 독립적으로 치환기로서 할로겐 원자, 치환되거나 비치환된 알킬기, 치환되거나 비치환된 알콕시기, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소 고리기 또는 치환되거나 비치환된 방향족 헤테로시클릭기를 가질 수 있거나, 또는 벤젠 고리 ξ및 π및 벤젠 고리 ρ및 σ는 각각 독립적으로 치환기를 통해 고리를 형성할 수 있음).
  12. 전자사진감광부재 및 이 전자사진감광부재와 일체식으로 지지된 대전수단을 포함하고, 전자사진 장치의 본체에 탈착가능하게 탑재될 수 있는 공정카트리지에 있어서,
    상기 전자사진감광부재가 도전성 지지체을 포함하고 이 도전성 지지체 위에 적어도 전하발생층, 전하수송층 및 보호층을 이 순서로 갖고,
    상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0 (μm), 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 b0 (μm), 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm) 및 상기 중앙부 이외의 부분에서의 보호층의 층 두께 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 bo ×(a/ao)3 ≤ b(μm) ≤ bo ×(a/ao )1/4의 관계식을 만족하는 것인 공정카트리지.
  13. 전자사진감광부재, 대전수단, 노광수단, 현상수단 및 전사수단을 포함하는 전자사진 장치에 있어서,
    상기 전자사진감광부재는 도전성 지지체을 포함하고 이 도전성 지지체 위에 적어도 전하발생층, 전하수송층 및 보호층을 이 순서로 갖고,
    상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 전하수송층의 층 두께 a0 (μm), 상기 도전성 지지체의 모선 방향의 중앙부에서의 보호층의 층 두께 b0 (μm), 상기 중앙부 이외의 부분에서의 전하수송층의 층 두께 a(μm) 및 상기 중앙부 이외의 부분에서의 보호층의 층 두께 b(μm)가 0.8(μm) ≤(ao - a) ≤3.0(μm)를 만족하는 영역에서 bo ×(a/ao)3 ≤ b(μm) ≤ bo ×(a/ao )1/4의 관계식을 만족하는 것인 전자사진 장치.
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