KR100561460B1 - 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물 및 이를이용하여 제조된 유기 감광체 및 이를 포함하는 전자사진화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 유기 감광체 및 이를 이용한 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 특성이 우수하고, 내마모성, 접착성 및 코팅성을 향상시켜 유기 감광체의 수명을 연장시키는데 적합한 오버코트층 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 유기 감광체 및 이를 이용한 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.

본 발명은 음이온성 폴리우레탄 수분산체, 불소수지 입자 분산체 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 것을 특징으로 하는 오버코트층 형성용 조성물을 제공한다.

Description

유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 유기 감광체 및 이를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치{Composition for forming overcoat layer of organophotoreceptor, organophotoreceptor manufactured by employing the same and electrophotographic imaging apparatus containing the same}

도 1 은 다층구조 유기 감광체를 대략적으로 도시한 단면도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 다층 구조 유기 감광체의 일 실시예를 대략적으로 도시한 단면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 단층 구조 유기 감광체의 일 실시예를 대략적으로 도시한 단면도이다.

도 4 는 유기 감광체 드럼의 습식 토너 현상 및 마모 평가 장치를 도시한 개략도이다.

* 도면에 사용된 부호의 간단한 설명

1: 전도성 지지체; 2: 전하수송층(CTL);

3: 전하발생층(CGL); 4: 오버코트층(OCL)

5: 불소수지 입자; 6: 폴리우레탄 수지

7: 광전도층; 8: 폴리비닐부티랄

11: 전압 프로브; 13: 우레탄 클리닝 블레이드

15: 코로트론; 17: LSU빔

19: 유기 감광체 드럼; 20: 액체 토너 현상 유니트

본 발명은 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 유기 감광체 및 이를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 전기적 특성이 우수하고, 내마모성, 접착성 및 코팅성을 향상시켜 유기 감광체의 수명을 연장시킬 수 있으며, 특히 습식 토너용 유기 감광체에 사용될 수 있는 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물, 이 조성물을 이용하여 제조된 오버코트층을 포함하는 유기 감광체 및 이 유기 감광체를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.

통상적인 정대전 방식의 전자사진 프로세스에서는 먼저, 유기 감광체의 표면을 양전하(+)로 균일하게 대전시킨 다음, 대전된 표면을 레이저 빔으로 조사한다. 그 결과 전하발생층에서는 양,음전하가 발생하는데, 이 중 양전하(정공, hole)는 전하수송층으로 주입된 다음 전도성 지지체로 이동하고, 음전하(전자, electron)는 표면층으로 이동하여 표면전하를 중화시키게 되면, 노광된 부분의 표면 전위가 낮아져 잠상이 형성된다. 이 잠상 영역에 토너가 현상되는 것이다.

이와 같은 정대전 방식의 전자사진 프로세스에서 사용될 수 있는 유기 감광 체는 통상적으로, 전도성 지지체, 유기 광전도층(PCL, photoconducting layer)으로 이루어진 단층 구조 유기 감광체와 전도성 지지체, 전하수송층(CTL, charge transport layer), 전하발생층(CGL, charge generation layer) 및 오버코트층 순으로 이루어진 다층 구조 유기 감광체로 구분될 수 있다. 상기 단층 구조 유기 감광체의 유기 광전도층, 또는 상기 다층 구조 유기 감광체의 전하수송층과 전하발생층의 조합을 "감광층"이라고도 한다.

이 중 단층 구조 유기 감광체는 전술한 바와 같은 전기적 프로세스가 효과적으로 이루어지기 위한 전기적 성질을 하나의 층에서 모두 만족시켜야 하나, 다층 구조 유기 감광체는 각 층의 역할이 분리되어 있기 때문에, 대전 전위, 노광 전위 등 각각의 전기적 성질을 용이하게 설계할 수 있다. 뿐만 아니라, 다층 구조 유기 감광체의 경우, 얇게 코팅된 상태로 안정하게 전기장을 걸어줄 수 있기 때문에 같은 전기장 세기 하에서도 많은 전하량을 보유할 수 있으므로 다량의 토너를 현상할 수 있어, 특히 입자 크기가 작고 전하량이 큰 습식 토너의 현상에 용이하게 사용될 수 있다.

이러한 정대전형 다층 구조 유기 감광체의 기본적인 구성은 도1에 도시된 바와 같이 전도성 지지체(1) 상에 전하수송층(CTL, charge transport layer, 2) 및 전하발생층(CGL, charge generation layer, 3)이 코팅된 형태이다. 또한 상기 전하발생층(3)의 두께가 얇아서 야기되는 토너, 클리닝 블레이드와의 마찰에 의해 쉽게 마모되는 단점을 보완하기 위하여 상기 전하발생층 상에 오버코트층(OCL, overcoat layter, 4)이 도입된다.

그러나, 이와 같은 오버코트층이 존재할 경우, 오버코트층이 코팅되지 않은 경우에 비하여 프린팅이 진행됨에 따른 반복적인 전자사진 프로세스(예를 들면, 대전, 노광, 제전 등)의 전기적 피로에 의하여 노광전위 및 잔류 전위 등이 상승하여 화상에 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 오버코트층의 두께에는 한계가 있을 수 밖에 없다. 그러나 오버코트층의 전기적 특성을 만족시키기 위하여 오버코트층을 얇게 코팅시키면, 토너가 존재하는 경우의 클리닝 블레이드와의 마찰 등과 같은 기계적 피로에 의하여 쉽게 마모되거나, 토너 또는 이물질에 의하여 국부적으로 발생한 스크래치가 화상에 나타나게 된다.

또한, 유기 감광체의 상업적인 대량생산을 위해서는 오버코트층의 딥코팅(dip coating)이 가능해야 하는데, 딥코팅에서 유기 용제를 사용할 경우 코팅 과정에서 감광층이 파괴될 수 있고, 유기 용제에 용출된 감광층의 구성 물질로 인하여 오버코트층 코팅액 조성물이 오염될 수 있으며, 코팅액에 접촉되는 시간의 차이로 인하여 감광체 길이 방향으로의 물성이 불균일해지는 문제점이 있을 수 있다. 특히 다층 구조 유기 감광체의 경우 전하발생층의 두께가 매우 얇기 때문에 오버코트층 코팅시 감광층이 파괴될 가능성이 더욱 클 수 있다.

따라서, 최근의 습식 토너를 이용한 전자사진 방식의 프린터 개발에 따른 습식 토너용 유기 감광체 개발 추세에 따라, 전술된 바와 같은 기술상 문제점이 개선된 유기 감광체용 오버코트층의 개발은 필수적으로 요구되는 것이다. 그러나, 기존 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물은 주로 건식 토너용 유기 감광체의 수명 연장만을 목적으로 한 것이 대부분이므로 습식 토너에 적합한 오버코트층 형성용 조성물에 대한 개발 내용은 거의 없는 실정이다.

한편, 본 발명과 관련된 공지 기술은 등록 번호 제0173522호 "폴리우레탄 프리폴리머의 제조 방법, 상기 프리폴리머로부터 제조되는 수용성 폴리우레탄 분산체의 제조 방법 및 그의 용도"에 기재되어 있다.

상기 출원 발명에는 하나 이상의 이중 결합을 갖거나 갖지 않는 산무수물 1종 이상과 3-4개의 히드록실기를 갖는 트리올 또는 테트라올 유도체 1종 이상을 반응시켜 디올 또는 트리올 단량체, 또는 이들의 혼합물을 제조한 다음, 이들을 폴리올, 및 디이소시아네트 또는 디이소시아네이트 중합체와 반응시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 프리폴리머의 제조 방법 및 이를 이용한 음이온성 폴리우레탄 수분산체가 기재되어 있다. 그러나, 상기 출원 발명에는 상기 폴리우레탄 수분산체가 우수한 내용제성, 내마모성, 신축성, 광택성 등을 가지고 있으며, 나무 접착제 종이 피복제 또는 종이 사이징제로서 유용하게 사용될 수 있다고만 기재되어 있을 뿐, 이 수분산체가 유기 감광체의 오버코트층에 사용되어 바람직한 전기적 성질을 만족시킬 수 있다는 어떠한 교시 및 암시도 되어 있지 않다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기적 특성 및 기계적 물성이 향상된 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 오버코트층 형성용 조성물을 사용하여 제조한 오버코트층을 채용한 유기 감광체를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 유기 감광체를 포함하 는 전자사진 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

음이온성 폴리우레탄 수분산체, 불소수지 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 것을 특징으로 하는 오버코트층 형성용 조성물을 제공한다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물에 포함되는 상기 폴리비닐부티랄은 화학식1의 화합물일 수 있으며;

상기 화학식 중, a는 5 내지 35 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 55 내지 85 몰% 인 것이 바람직하다.

상기 폴리비닐부티랄의 중량 평균 분자량은 40,000 내지 160,000 인 것이 바람직하다.

상기 조성물은 상기 음이온성 폴리우레탄 분산체에 함유된 폴리우레탄 고형분 100 중량부 당 1 내지 15 중량부의 폴리비닐부티랄 고형분을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물에 포함되는 상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체는, 이중결합을 갖거나 갖지 않은 산무수물 1종 이상과, 트리올 또는 테트라올 유도체 1종 이상을 반응시켜 카르복실기를 포함하거나, 카르복실기와 이중결합을 동시에 포함한 디올 또는 트리올 단량체, 또는 이들의 혼합물을 제조한 다음, 이들을 폴리올, 및 디이소시아네이트 또는 디이소시아네이트 중합체와 반응시켜 폴리우레탄 프리폴리머를 제조한 다음, 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 카르복실산기를 중화제로 중화시키고, 물에서 분산시킨 다음 사슬 연장제로 사슬 연장시켜 얻을 수 있다.

상기 중화제는 수용성 3차 아민, 알칼리 금속 수산화물 또는 이들의 혼합물중에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기 사슬 연장제는 2 개의 활성 수소를 갖고, 분자량이 18 내지 250인 화합물인 것이 바람직하며, 디올, 트리올, 디아민, 트리아민, 히드라진 및 디히드라지드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리우레탄 프리폴리머의 NCO 함량은 0.1 내지 30 % 인 것이 바람직하다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물에 포함되는 불소수지는, 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 플루오리네이티드에틸렌프로필렌 공중합체(FEP), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체(PE-TFE), 폴리플루오로알콕시 공중합체(PFA), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVF) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

상기 조성물은 상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체의 고형분 100 중량부 당 20 내지 200 중량부의 불소수지를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조성물은 상기 불소수지의 고형분 100 중량부 당 1 내지 10 중량부의 불소계 분산제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물은 음이온성 폴리우레탄 분산체, 불소수지 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 조성물에 함유되어 있는 전체 고형분의 함량이 1 내지 15 중량% 가 되도록 희석용 물, 또는 물과 알콜의 희석용 혼합 용매를 더 포함할 수 있다.

전술한 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 본 발명을 따르는 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물을 사용하여 제조한 오버코트층을 채용한 유기 감광체를 제공한다.

상기 유기 감광체의 오버코트층 두께는 0.1 내지 5 ㎛ 인 것이 바람직하다.

상기 유기 감광체의 구조는 전하 수송 물질과 전하 발생 물질을 하나의 층에 동시에 포함하는 단일층 구조이거나, 또는 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층과 상기 전하 수송층 상부에 위치하며 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층을 각각 포함하는 2층 적층 구조일 수 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명을 따르는 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물을 이용하여 제조한 오버코트층을 채용한 유기 감광체를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치를 제공한다.

이하, 보다 구체적으로 본 발명을 설명하기로 한다.

본 발명은 유기 감광체의 최외각층을 구성하는 오버코트층 형성용 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 음이온성 폴리우레탄 수분산체, 불소수지 및 폴리비닐부티랄을 포함한다.

상기 조성물에 사용되는 폴리비닐부티랄은 오버코트층의 코팅성과 접착성을 증가시켜, 전자사진 프로세스가 지속적으로 반복되어도 두께가 얇은 오버코트층의 국부적인 마모 및 이에 따른 스크래치의 발생을 최소화시킴으로써 이로 인한 화상의 영향을 감소시켜 유기 감광체의 성능을 향상시킨다.

이와 같은 폴리비닐부티랄은 다음과 같은 화학식 1의 화합물일 수 있으며,

[화학식 1]

상기 화학식 중, a는 5 내지 35 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 55 내지 85 몰% 일 수 있다. 바람직하게, a 는 5 내지 30 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 60 내지 85 몰 % 이며, 더욱 바람직하게 a 는 5 내지 25 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 65 내지 85 몰% 일 수 있다.

상기 화학식 중, c 가 55 몰% 미만이면 물 또는 물/알콜과 같은 공용매에 대한 용해성이 저하되고, 85 몰% 이상이면 폴리우레탄 수지 및 불소수지 입자와의 상용성에 문제가 있을 수 있으므로, 바람직하지 않다.

폴리비닐부티랄의 중량 평균 분자량이 40,000 내지 160,000, 바람직하게는 50,000 내지 150,000, 더욱 바람직하게는 60,000 내지 140,000 일 수 있다. 폴리비닐부티랄의 중량 평균 분자량이 40,000 미만이면 오버코트층의 내구성 향상에 기여하지 못하고, 160,000 이상이면 물 또는 물/알콜과 같은 공용매에 대한 용해성이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.

폴리비닐부티랄은 통상적으로 하기 반응식1에서와 같이, 강산의 존재 하에서 폴리비닐아세테이트의 가수분해 생성물인 폴리비닐알콜과 부틸 알데히드의 아세탈 반응으로 합성되며, 이 아세탈 반응 동안 유화제를 추가로 첨가할 수 있다.

본 발명에 사용되기 위한 폴리비닐부티랄을 제조하기 위한 아세탈 형성 조건은, 제조된 폴리비닐부티랄에 포함되어 있는 아세탈기, 아세테이트기 및 하이드록시기가 전술한 바와 같은 비율로 폴리비닐부티랄 중합체 내에 존재할 수 있도록 조절되어야 하며, 이를 달성하기 위하여 사용되는 용매, 실험 조건 등을 당업자는 용이하게 알 수 있는 것이다.

통상적인 폴리비닐부티랄 제조 방법은 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저 폴리비닐알콜 수용액을 얻기 위하여 먼저 폴리비닐알콜 및 물을 혼합한다. 폴리비닐알콜의 가수분해 정도는 최종적으로 형성될 폴리비닐부티랄 중합체에 포함될 수산화기의 양에 따라 달라질 것이나, 98%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐알콜을 사용하는 것이 바람직하다. 결과물로 얻은 폴리비닐알콜 수용액을 10℃로 냉각시킨 다음, 밀도가 1.18인 염산 및 선택적으로 디옥틸설포석신산 나트륨을 첨가한다. 최종 폴리비닐부티랄에 바람직한 양으로 수산화기가 존재할 수 있는 양의 부틸 알데히드를 상기 혼합물에 폴리비닐부티랄이 침전되도록 첨첨히 가한다. 이 후 이 혼합물을 8 내지 15℃까지 가온시키고 이 온도에서 30분 동안 교반시킨 다음, 60 내지 80℃의 온도로 가온시킨다. 이 혼합물에 염기를 첨가하여 pH가 7이 되도록 한다. 혼합물을 중화시킬 수 있는 염기 중 수산화나트륨이 바람직하다. 중화된 혼합물로부터 침전된 폴리비닐부티랄을 분리하여 물로 수 회 세척하여 건조시켜 최종 생성물을 얻는다.

상기 반응에 사용가능한 폴리비닐알콜은 염기(예를 들면, 수산화나트륨) 촉매 하의 메탄올분해(methanolysis)를 사용하여 폴리비닐아세테이트를 가수분해시켜 제조될 수 있다. 상기 폴리비닐아세테이트는 염화팔라듐 존재 하에서 에틸렌을 아세테이트, 산소와 반응시켜 얻은 비닐아세테이트 단량체로부터 제조된다. Vinol(Air Product), Evanol(Du Pont), Gelvatol(Monsanto) 등의 상표명으로 시판되고 있는 폴리비닐알콜을 사용할 수도 있다.

상기와 같은 아세탈 반응에서 사용할 수 있는 산은 물에 용해되었을 때 완전히 이온화되는 강산으로서, 이러한 강산의 예에는 염산, 질산, 묽은 수용액 상태인 황산, 묽은 수용액 상태인 과염소산 등이 있으며, 아세탈 반응에서 사용 가능한 강산은 염산이 바람직하다.

선택적으로 부가될 수 있는 유화제는 예를 들면 디옥틸설포석신산 나트륨 또는 하기 화학식2의 에톡실화된 알킬페놀 설페이트 등일 수 있다.

상기 폴리비닐부티랄은 폴리비닐부티랄 고형분 대 물의 비가 1:4-1:6인 폴리비닐부티랄 수용액 형태로 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 폴리비닐부티랄 수용액은 본 발명의 조성물을 제조하는 동안 준비될 수도 있으나, 상업적으로 시판되고 있는 제품을 사용할 수도 있다. 이러한 제품의 예에는 일본 Sekisui 사으로부터 공급되는 KW-1, KW-3, KW-10 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 폴리비닐부티랄은 상기 음이온성 풀리우레탄 수분산체에 함유된 폴리우레탄 고형분 100 중량부 당 1 내지 15 중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 3 내지 12 중량부, 가장 바람직하게는 5 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 폴리비닐부티랄의 함량비에 있어서, 그 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 본 발명으로서 달성하려고 하는 오버코트층의 접착성 및 코팅성이 충분히 나타나지 않게 되고, 15 중량부 이상인 경우에는 조성물의 점도가 높아져 감광층 상에 이 조성물을 코팅시키기 곤란한 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물에 포함되는 음이온성 폴리우레탄 수분산체는 미국특허 5863980호(출원인: 헵스켐)에 상세히 개시되어 있으며, 그 전체적인 내용이 인용되어 본 발명에 통합되어 있다.

상기 폴리우레탄 수분산체는,

(1) 카르복실기 또는 카르복실기와 이중결합을 동시에 포함하는 디올, 트리올 단량체 또는 이들의 혼합물을 제조하는 단계;

(2) 상기 디올, 트리올 단량체 또는 이들의 혼합물과 폴리올을 혼합한 후 디이소시아네이트 단량체 또는 폴리이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계; 및

(3) 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 카르복실기를 중화제로 중화시키고 물로 분산시킨 다음 사슬 연장시켜 폴리우레탄 수분산체를 제조하는 단계를 거쳐 제조된다.

상기 각 제조단계에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 제조 공정중 (1)단계는 산무수물, 이들의 유도체들, 또는 이들의 혼합물에 작용기가 3개 또는 4개이고 분자량이 작은 트리올 또는 테트라올 유도체 또는 이들의 혼합물을 첨가 반응시켜 카르복실기 또는 카르복실기와 이중결합을 동시에 포함하는 디올, 트리올 단량체 또는 이들의 혼합물을 제조하는 단계이다. 상기 제조 공정은 장치나 제조기술에 아무런 제한이 없다. 제조 방법은 다음과 같은 반응식2의 단일 단계를 포함한다.

상기 반응에서 사용되는 트리올, 테트라올 유도체는 OH 작용기가 3개 또는 4개인 에테르 폴리올 또는 에스테르 폴리올이며 분자량이 100 내지 4,000인 것이 바람직하다. 특히 트리올 유도체의 경우 분자량이 100 내지 1000(TMP, castor oil, 한국폴리올사 제품의 GP-250, GP-400, GP-280)인 것이, 테트라올 유도체의 경우 분자량이 200-1500인 것이 더욱 바람직하다.

사용가능한 산무수물 유도체로는 먼저 카르복실기만 포함하는 것으로서, 예를 들면, 숙신산 무수물, 글루타르산 무수물, 메틸숙신산 무수물, 헥사히드로 -4-메틸프탈산 무수물, 시스-1,2-시클로헥산디카르복실산 무수물, 디글리콘 산무수물, 3-에틸-3-메틸글루콘산 무수물, 프탈산 무수물 및 이들의 유도체 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

카르복실기와 이중결합을 동시에 포함하는 산무수물의 예로서는 말레산 무수물, 푸마르산 무수물, 이타콘산 무수물, 브로모말레산 무수물, 3,4,5,6-테트라히드로프탈산 무수물, 2-도데센-1-일-숙시산 무수물, 시스-아코니트산 무수물, 이들의유도체, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들은 폴리올과 반응한 후 카르복실기와 이중결합을 동시에 형성하며, 특히 이렇게 형성된 이중결합은 수용성 폴리우레탄 분산체의 경화 시스템에 UV경화, 열경화 방법을 도입할 경우 상기 폴리우레탄 분산체의 물성을 월등히 향상시켜주는 역할을 한다.

상기 반응은 상압하의 질소 분위기 하에서 실시되며, 특별한 반응 장치가 요구되지 않는다. 반응 온도는 50℃ 내지 200℃가 바람직하며, 반응 시간은 반응 온도에 따라 달라지지만, 60분 내지 180분이 바람직하다.

반응물의 양은 트리올 1몰 당 산무수물 유도체 0.5몰 내지 1몰, 테트라올 1몰 당 산무수물 유도체 0.5몰 내지 2몰이 바람직하다.

상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체 제조 방법 중, (2)단계 반응은 카르복실기 또는 카르복실기와 이중결합을 동시에 포함하는 디올 단량체 및 폴리올을 혼합한 후 디이소시아네이트 단량체 또는 폴리이소시아네이트와 통상의 반응 조건 하에서 반응시켜, 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계이다.

폴리올로는 폴리에테르 폴리올과 이들의 혼합물이 바람직하다. 폴리에테르 폴리올은 히드록시기를 2개에서 8개까지 가지는 여러 종류의 폴리옥시알킬렌 폴리올과 이들의 혼합물이 바람직하며, 분자량이 300에서 6,500인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 폴리에테르 폴리올로에는 한국폴리올사의 PP-750, PP-950, PP-1000, PP-2000, PP-3000, PP-4000, GP-400, GP-280, GP-1000, GP-3000, GP-4000, GL-3000 등이 포함된다.

폴리에스테르 폴리올은 폴리카르복실산과 다가 알코올의 반응에 의해 합성된다. 폴리카르복실산의 예로서는 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디핀산, 피멜릭산, 수 버직산, 아제라익산, 세바시닉산, 브라실릭산,타프식산, 말레산 또는이들의 혼합물등이 바람직하고, 다가 알코올의 예로서는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,1,1-트리에틸로에탄, 헥산-1,2,6-트리올, 펜탄에리쓰리티올, 쏘비톨 또는 이들의 혼합물 등이 바람직하다.

디이소시아네이트 단량체와 폴리이소시아네이트로는 방향족, 지환족 및 지방족 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트등이 바람직하다.

지방족 디이소시아네이트의 예로서는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있고, 방향족 디이소시아네이트로는 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 2,4-디메틸-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4-디이소시아네이트 디페닐에테르, 벤지딘 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트 디벤질, 메틸렌 -비스(4-페닐이소시아네이트)-1,3-페닐렌 디이소시아네이트 및 이들의 혼합물등을 들 수 있다.

본 발명에서 수득되는 프리폴리머의 NCO함량은 0.5 내지 30%인 것이 바람직하다. 이러한 경우에 상기 NCO-프리폴리머의 분자량은 약 200 내지 8,000이다. 상기 반응물의 이소시아네이트(NCO)기와 히드록시(OH)기의 비율은 0.5:1에서 5:1이 바람직하며, 약 1.1:1에서 2:1이 더욱 바람직 하다. 반응온도는 25℃에서 150℃까지가 바람직하며 25℃에서 100℃까지가 더욱 바람직하다. 이 때, NCO와 카르복실산기와는 반응이 일어나기는 하나 NCO와 OH의 반응속도보다는 느리다. 따라서 이러한 반응조건에서는 NCO와 COOH가 반응하여 형성하는 아미드 결합에 의해 약간의 가교가 형성될 수 있다. 실제로 폴리우레탄 프리폴리머 형성단계에서 약간의 가교가 일어남을 알 수 있다.

상기 음이온성 폴리우레탄 제조 방법 중, (3)단계는 폴리우레탄 수분산체를 제조하는 과정이다. 이 과정은 (a) 먼저 카르복실산기를 중화제로 중화시키고; (b) 물을 첨가해서 중화된 프리폴리머를 분산시킨 다음; (c) 이 분산된 프리폴리머를 물로 사슬 연장을 시키거나 또는 질소 원자 하나당 활성화된 수소를 적어도 1개 이상 갖는 아민기를 갖는 디아민, 디올, 트리올, 트리아민 또는 이들의 혼합물을 이용하여 사슬 연장시켜 제조하는 것이 일반적이나, 상기 과정은 동시에 수행될 수도 있다.

상기 중화 반응에서 통상적인 중화제를 사용할 수 있으나, 보다 바람직한 중화제로, 물에 녹는 3차 아민, 알칼리 금속 수산화물, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 즉, 트리에틸아민, 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨 등이 중화제로서 바람직하다. 중화제의 첨가량은 프리폴리머에 포함된 카르복실산기를 모두 중화시킬 수 있는 양이 가장 적합하나 전체 카르복실산기량의 50%만 중화시킬 수 있어도 가능하다. 즉 카르복실산기 대 중화제의 몰비는 1:0.5에서 1:1.2까지가 바람직하다.

상기 중화 반응으로 중화된 프리폴리머를 분산시키기 위하여 사용하는 물의 양은 상기 수분산체를 사용하는 응용 분야에 따라 다르나 일반적으로 최종 분산체의 고형분이 5% 내지 80% 이 되도록 하는 것이 바람직하다. 물의 온도는 5 내지 80℃ 가 적당하다.

사슬 연장은 일정시간 동안 수용액 안에 존재할 수 있는 NCO-프리폴리머에 사슬 연장제를 넣어서 사슬 연장시키는 것으로서, 사슬 연장제로는 2개의 활성화된 수소를 갖는 화합물이면서 그 분자량이 18에서 250인 것이 바람직하다. 즉, 물, 디올, 트리올, 디아민, 트리아민, 히드라진, 디히드라지드 등이 바람직하다. 디아민으로는 에틸렌 디아민이 적합하고 기타다른 화합물로는 이소포론 디아민, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 멜라민, 디에틸렌 트리아민(DETA),트리에틸렌 테트라아민(TETA) 등이 바람직하다.

특히 카르복실기와 이중결합을 동시에 포함하는 디올 단량체를 사용한 폴리우레탄 수분산체의 경우, 열경화성 또는 UV 경화성 중합 개시제, 그리고 이들의 혼합물을 첨가할 수도 있으며, 필요에 따라서 열경화성 사슬 연장제 또는 UV경화성 사슬 연장제를 첨가할 수도 있다.

열경화성 중합 개시제는 50℃ 내지 200℃에서 개시가 일어나는 유기 또는 무기 퍼옥시드, 아조 화합물, 히드로퍼옥시드류,유기금속 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 개시제의 첨가량은 이중결합을 포함하는 카르복실산기와첨가한 사슬 연장제의 전체몰에 대해 0.01몰%에서 1몰%까지가 바람직하다.

UV 중합 개시제는 자외선의 파장범위가 약 180에서 460nm에서 개시가 되는 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인옥틸에테르등의 벤조인 화합물, 벤질, 디아세틸, 디에톡시아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 4'-이소프로필-2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 메틸아드라퀴논, 아세토페논,벤조페논, 벤조일포름산메틸, 벤질디 메틸케탈, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노-프로펜-1 등의 카르보닐 화합물, 디페닐디술파이드, 디티오카바메이트등의 황화합물, 알파-염화메틸나프탈렌등의 나프탈렌계 화합물, 안트라센등의 축합방향족 탄화수소, 및 염화철과 같은 금속염 등이 바람직하여, 이들의 첨가량은 이중결합을 포함하는 카르복실산기와 필요에 따라 첨가한 사슬 연장제의 전체중량부를 100으로 할 때 약 0.01에서 20중량부가 바람직하다. 또한 180에서 460nm의 UV빛을 방출 할 수 있는 자외선 발생원으로는 저압수은등, 중압수은등, 고압수은등, 초고압수은등, 크세논수은등, 자외선형광등, 탄소아크(arc)등, 무전극 마이크로파 방식의 자외선 램프 등이 바람직하다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물에 포함되는 불소수지는 클리닝 블레이드와의 마찰계수를 감소시켜 유기 감광체의 회전시 마찰력에 의한 과부하를 방지하고, 클리닝 블레이드의 꺾임을 방지하며, 특별히 첨가되는 윤활제가 없어도 유기 감광체의 회전을 가능하게 하며, 유기 감광체에 현상된 토너의 클리닝 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 불소수지로서는 그 형태에 제한은 없으나, 입자상인 것을 사용할 수 있으며, 그 평균입경은 0.1 내지 1㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 불소 수지 입자의 평균입경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 불소수지 입자의 분산이 곤란해지는 문제가 있어 바람직하지 않으며, 1㎛를 초과하는 경우에는 오버코트층의 표면에 돌출하여 불균일한 필름을 형성하는 문제가 있어 바람직하지 않다.

이와 같은 불소수지로서는 고분자 구조 내에 불소원자가 함유되어 윤활성을 갖는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 플루오리네이티드에틸렌프로필렌 공중합체(FEP), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체 (PE-TFE), 폴리플루오로알콕시 공중합체(PFA), 폴리비닐플루오라이드(PVF) 또는 이들의 혼합물을 예로 들 수 있다.

상기 불소수지의 함량은 상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체의 고형분 100중량부 당 20 내지 200중량부를 사용할 수 있다. 상기 불소수지의 함량이 20중량부 미만인 경우에는 오버코트층의 윤활성이 열악하여 유기 감광체의 회전시 마찰력에 의하여 과부하가 걸리거나, 클리닝 블레이드가 꺾이는 문제가 있으며, 200중량부를 초과하는 경우에는 결합제로 작용하는 폴리우레탄의 상대적인 함량이 적어서 기계적 물성이 감소하는 문제가 있어 바람직하지 않다.

상기 불소수지 입자를 보다 균질하게 분산시키기 위하여 분산제를 더 포함할 수 있으며, 바람직한 분산제로서는 비이온성의 불소계 분산제를 사용할 수 있다. 이와 같은 불소계 분산제로서는 현재 시판 중인 FSO, FSN, FSH, FS-300(듀퐁사 제조) 등을 예로 들 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 불소계 분산제의 함량은 상기 불소수지 고형분 100중량부 당 1 내지 10중량부인 것이 바람직하며, 1중량부 미만인 경우에는 분산으로 인한 효과를 얻기가 곤란하며 10중량부를 초과하는 경우에는 초과된 분산제로 인한 물성의 감소와 같은 문제가 있어 바람직하지 않다.

상기 불소계 분산제를 포함하는 불소수지로서는 현재 시판중인 Tefron PTFE 30, 30B, 304A, 305A, 307A, 313A, B, 35, FPD 3584, K-20(듀퐁사 제조) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 오버코트층 형성용 조성물은, 본 발명의 조성물에 함유되어 있는 전체 고형분의 함량이 1 내지 15중량%가 되도록 하는 양의 희석용 물 또는 물과 알콜을 포함하는 희석용 혼합 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 고형분의 함량이 1중량% 미만인 조성물을 채용한 경우에는 오버코트층이 너무 얇게 형성되어 내마모성과 같은 오버코트층 본연의 역할을 하기가 곤란해지며, 15중량%를 초과하는 조성물을 채용하는 경우에는 오버코트층이 너무 두껍게 형성되어 노광전위가 높고 전자사진 사이클링시 노광전위가 상승하는 문제가 있어 바람직하지 않다.

상기 알콜로서는 해당 업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으나, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, t-부탄올 등을 사용할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 유기 감광체의 오버코트층 형성용 조성물을 이용하여 제조한 오버코트층을 채용한 유기 감광체를 제공한다.

상기 오버코트층은 감광층 상부에 상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체, 불소수지 및 폴리비닐부티랄을 포함하는, 본 발명의 오버코트층 형성용 조성물을 도포하고, 이를 건조시킴으로써 얻어진다.

본 발명에 따른 상기 오버코트층의 두께는 0.1 내지 5㎛인 것이 바람직하며, 0.3 내지 2㎛가 더욱 바람직하다. 상기 오버코트층의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우에는 하부층 보호기능이 약화되고, 5㎛를 초과하면 노광전위가 높아지는 등 전기적인 특성이 저하되어 바람직하지 않다.

상기 감광체는 전도성 지지체 상부에 전하 발생 물질과 전하 수송 물질을 동시에 포함하는 단일층 구조를 갖거나, 또는 전도성 지지체 상부에 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층과 전하 발생 물질을 포함하며 상기 전하 수송층 상부에 형성되어 있는 전하 발생층으로 구성되는 2층 적층 구조를 갖는 것일 수 있다.

이하, 본 발명의 오버코트층 형성용 조성물을 이용하여 제조된 오버코트층을 채용한 유기 감광체를 제조하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 전도성 지지체 상에 감광층을 형성한다. 이 때 감광층은 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층과, 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다. 또는 전하 수송 물질과 전하 발생 물질을 동시에 포함하는 단일 감광층을 형성하여도 좋다.

상기 전하 수송층은 전하 수송 물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 건조하여 이루어지며, 전하 발생층은 전하 발생 물질, 결합제 및 유기용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 건조하여 이루어진다.

상기 전하 수송 물질로는 피라졸린(pyrazoline) 유도체, 플루오렌(fluorene) 유도체, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 스틸벤 유도체, 히드라존 유도체, 카바졸 히드라존 유도체, 폴리비닐 카바졸, 폴리비닐피렌(polyvinylpyrene) 또는 폴리아세나프틸렌(polyacenaphthylene) 등을 사용할 수 있다.

상기 전하 수송층의 결합제로서, 절연체이면서 통상의 조건하에 또는 열 및/또는 광에 의해 경화(가교)되어 코팅을 형성할 수 있는 수지 (즉, 열경화성 수지 및 광경화성 수지)가 특별한 제한없이 사용될 수 있는데, 이러한 결합제의 예에는 실리콘 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리케톤 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리카보네이트 공중합체, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리비닐피라졸린, 폴리비닐피렌 및 폴리에스테르 공중합체 등이 있다. 상기 결합제는 약 40 내지 약 60 중량%로 상기 전하 수송층에 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 전하수송층 조성물에 사용되는 유기용매로서, 예를 들면, 방향족 용매, 케톤 용매, 탄화수소 할라이드 용매 및 에테르 용매 등이 사용될 수 있다. 이들 용매는 개별적으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

전하 발생 물질로는 금속 프리 프탈로시아닌(예: Progen 1x-폼 메탈 프리 프탈로시아닌, Zeneca Inc.), 티타늄 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 옥시티타늄 프탈로시아닌, 하이드록시갈륨 프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌을 사용할 수 있다.

상기 전하발생층 형성용 조성물에 사용되는 결합제는 전하 발생 물질을 분산 시킬 수 있어야 하는데, 이러한 결합제의 예에는 폴리비닐부티랄, 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜, 폴리스티렌-Co-부타디엔, 폴리술폰, 폴리에테르 및 이들의 혼합물 등이 있다.

상기 전하발생층 형성용 조성물에 있어서, 전하 발생 물질의 함량은 전하발생층 형성용 조성물의 고형분을 기준으로 하여 55 내지 85중량%이고, 결합제의 함량은 전하발생층 형성용 조성물의 고형분을 기준으로 하여 15 내지 45중량%를 포함 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전하발생층 조성물에 사용되는 유기용매로서, 예를 들면, 알코올류, 아세테이트계 용매 등이 사용될 수 있다. 이들 용매는 개별적으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

상기 전하 발생층 형성용 조성물과 전하 수송층 형성용의 코팅방법은 특별히 제한되지는 않으나, 전도성 지지체가 드럼 형태를 갖고 있는 경우에는 링 코팅(ring coating)법 또는 딥 코팅(dip coating)법을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 오버코트층 형성용 조성물의 코팅방법으로는 스핀코팅법, 딥 코팅법, 링 코팅법 등을 사용할 수 있고, 전도성 지지체가 드럼 형태를 갖는 경우에는 링 코팅법 또는 딥 코팅법을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 감광체에서 감광층의 총두께는 5.2 내지 31㎛이다. 그 중에서도, 전하 발생층의 두께는 0.1 내지 1.0㎛이고, 전하 수송층의 두께는 5 내지 25㎛이고, 전도성 지지체 특히 드럼 기판은 일반적으로 0.5 내지 2mm 두께를 가진다. 그리고 오버코트층은 상술한 바와 같이 0.1 내지 5㎛의 두께를 가진다.

상술한 유기 감광체를 이용하여 전자사진적으로 화상을 형성하는 경우, 건식 또는 습식 토너를 사용할 수 있다.

습식 토너를 이용한 전자 사진 방식에서, 종래 기술에 따른 건식 토너용 유기 감광체를 습식 토너에 그대로 적용하는 경우에는 습식 토너의 주요 구성 성분인 파라핀계 용제와 접촉되어 크랙이나 크레이징(crazing) 현상이 발생되거나 유기 감 광체의 구성 성분이 일부 용출되는 문제점이 있다.

반면, 본 발명의 유기 감광체는 파라핀계 용제에 대한 저항성이 우수하여 습식 토너를 이용한 전자 사진 화상 형성 공정에 매우 유용하게 사용될 수 있고, 상술한 바와 같은 문제점을 미연에 예방할 수 있다. 또한 본 발명의 유기 감광체는 습식 토너 존재시 내마모성도 우수하다.

특히 클리닝 블레이드와의 마찰계수를 감소시켜 유기 감광체의 회전시 마찰력에 의한 과부하를 방지하고, 클리닝 블레이드의 꺾임을 방지하며, 특별히 첨가되는 윤활제가 없이도 유기 감광체의 회전이 가능해지며, 또한 유기 감광체에 현상된 토너의 클리닝 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

(a) 복수개의 지지 롤러; 및

(b) 상기 지지롤러와 동작가능하게 체결된 유기 감광체로서, 상기 지지롤러의 운동이 상기 유기 감광체의 운동을 일으키는 유기 감광체를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치로서, 상기 유기 감광체가

전도성 지지체;

상기 전도성 지지체 상부에 형성된 감광층; 및

상기 감광층 상부에 형성되어 있으며, 상기 본 발명에 따른 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 얻어진 오버코트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치를 제공한다.

상기 전자사진 화상 형성 장치를 이용하여 전자사진 화상을 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저 전술한 과정에 따라 제조된 유기 감광체의 표면을 정전기적으로 균일하게 대전시킨 다음, 대전된 표면을 화상 패턴대로 광을 조사하여 유기 감광체의 표면에 정전기적 잠상을 형성한다. 이어서, 정전기적 잠상이 형성된 유기 감광체 표면을 습식 토너와 직접적으로 접촉하여 현상시켜 임시 화상을 형성한 다음, 종이 또는 전사체와 같은 수용체 표면으로 전사하는 과정을 거치게 된다.

상기 습식 토너는 용매에 착색제, 대전제어제(charge control agent) 등을 분산시켜 제조된다.

상기 용매로는 지방족 탄화수소(n-펜탄, 헥산, 헵탄 등), 지환족 탄화수소(사이클로펜탄, 사이클로헥산 등), 방향족 탄화수소(벤젠, 톨루엔, 크실렌 등), 할로겐화된 탄화수소 용매(염소화된 알칸, 불소화된 알칸, 클로로플루오로카본 등), 실리콘 오일류 및 이들 혼합물을 들 수 있다. 그 중에서도 용매는 지방족 탄화수소계 용매 특히, 상품명 이소파르 G(Isopar G), 이소파르 H, 이소파르 K, 이소파르 L, 이소파르 M, 이소파르 V(Exxon Corporation), 노르파르(Norpar) 12, 노르파르 13 및 노르파르 15(Exxon Corporation)와 같은 파라핀 용매 혼합물인 것이 바람직하다. 그리고 용매의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 5 내지 100 중량부인 것이 바람직하다.

상기 착색제는 당해 기술 분야에서 공지된 착색제라면 모두 다 유용하며, 염료, 스테인(stain), 안료와 같은 물질을 포함한다. 이와 같은 착색제의 비제한적인 예로서, 프탈로시아닌 블루(C.I. Pigment Blue), 모노아릴리드 옐로우(monoarylide yellow), 디아릴리드 옐로우, 아릴아미드 옐로우, 아조 레드, 퀴나크리돈(quinacridone) 마젠타, 미분화된 카본과 같은 블랙안료 등이 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

전하 수송층의 제조

제1전하 수송물질인 하기 화학식3의 화합물 1.15g, 제2전하수송물질인 하기 화학식4의 화합물 1.15g, 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체(O-PET4-50, Kanebo, Japan) 0.23g과 폴리카보네이트(PCZ200, Mitsubishi Chemical, Japan) 2.07g을 테트라히드로퓨란(THF) 15.4g에 용해시키고 여과(pore size, 1um)한 후 링코팅장치에서 300mm/min의 속도로 알루미늄 드럼에 코팅하고 110℃에서 15분동안 건조하였다. 결과물로 얻어진 전하 수송층의 두께는 약 8㎛정도였다.

전하 발생층의 제조

폴리비닐부티랄(Polyvinylbutyral, BX-1, Sekisui,Japan) 0.84g을 에탄올 17.2g에 용해시킨 용액에 전하 발생 물질인 TiOPc(티타닐옥시 프탈로시아닌, H.W.Sands) 1.96g을 넣어 혼합하였다. 아트리터 형태의 밀링장치에 이 혼합액을 넣고 1시간 동안 밀링하였다(14%). 하기 화학식5로 표시되는 제3전하수송물질 0.08g에 부틸아세테이트 7.68g과 에탄올, 6.61g을 넣어 용해시킨 후 밀링된 분산액 5.71g을 혼합하여 전하 발생층 코팅액을 제조하였다. 이 전하 발생층 코팅액을 여과(pore size, 5um)한 후, 전술된 바와 같은 방법으로 코팅된 전하 수송층 위에 링코팅장치로 250mm/min의 속도로 코팅하고 110℃에서 15분동안 건조하였다. 결과물로 얻은 전하 발생층의 두께는 약 0.3um였다.

오버코트층의 제조

증류수 16.84g, Teflon PTFE 30J(PTFE 수지 입자의 수분산체, 고형분 60%, 평균입경 : 0.22㎛, DuPont, 미국) 0.83g, KW-3(폴리비닐부티랄, 고형분 20%, Sekisui, 일본) 0.42g 을 혼합한 다음, 음이온성 폴리우레탄 수분산체 HWU305A(고형분 40%, 물 55%, NMP 5% : Hepce Chem Co., Ltd, 한국) 2.50g를 첨가한 후 혼합하고, 1시간 동안 초음파를 가하였다. 코팅액을 여과(pore size, 5㎛)한 후 링코팅 장치로 200mm/min의 속도로 코팅하고, 120℃에서 20분 동안 오븐에서 건조하였다.

비교예 1 (폴리비닐부티랄이 포함되지 않은 오버코트층의 제조)

증류수 17.17g, Teflon PTFE 30J(PTFE 수지 입자의 수분산체, 고형분 60%, 평균입경 : 0.22㎛, DuPont, 미국) 0.83g, 음이온성 폴리우레탄 수분산체 HWU305A(고형분 40%, 물 55%, NMP 5% : Hepce Chem Co., Ltd, 한국) 2.50g를 첨가한 후, KW-3을 첨가하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 같은 방법으로 오버코트층을 제조하였다.

실험예 1 : 전기적 특성 평가

도4와 같은 습식토너 현상 장치(대전/노광/현상/클리닝)를 이용하여 전자 사진적인 기본적인 특성(대전전위, 노광전위)을 드럼의 선속도 = 5 inch per sec, Laser power = 0.5 mW 의 평가 조건에서 측정하고, 스크래치가 발생하는 시점까지 계속 현상/클리닝 동작을 반복수행하였다. 특성 평가 결과를 하기 표 1 에 나타내었다.

평가결과

평가항목	실시예	비교예
대전전위(V)	900	900
노광전위(V)	80	90
스크래치 발생 시 회전수	18,000회전	6,000회전

상기 표1에 기재된 바와 같이, 폴리비닐부티랄을 포함하는 오버코트층을 채용할 경우, 스크래치 발생없이 현상/클리닝 동작을 수행할 수 있는 드럼의 회전수가 폴리비닐부티랄을 포함하지 않은 오버코트층을 채용한 경우보다 3 배 가량 높았다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 음이온성 폴리우레탄 분산체, 불소수지 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 본 발명의 조성물이 오버코트층에 성공적으로 적용되었음을 알 수 있다.

본 발명의 조성물로 유기 감광체의 오버코트층을 형성하였을 때 균일한 코팅을 유도할 수 있어, 이에 따른 전기적 특성, 내마모성이 우수하여 전자사진용 유기 감광체의 수명을 향상시킬 수 있으며, 습식토너와 접촉하는 경우에도 내용제성 및 내마모성이 우수하여 습식토너 현상용으로도 효과적으로 사용할 수 있다. 또한, 클 리닝 블레이드와의 마찰계수를 감소시켜 유기 감광체의 회전시 마찰력에 의한 과부하를 방지하고, 클리닝 블레이드의 꺽임을 방지하며, 특별히 첨가되는 윤활제가 없이도 유기 감광체의 회전이 가능하게 하며, 유기 감광체에 현상된 토너의 클리닝 성능을 향상시킬 수 있고, 오버코트층 형성용 조성물 코팅시 감광층에의 영향을 최소한으로 하여, 코팅액 조성물의 안정성이 우수하여 대량 생산시 용이하게 사용할 수 있다.

Claims (19)

1. 이중결합을 갖거나 갖지 않는 산무수물 1종 이상과, 트리올 또는 테트라올 유도체 1종 이상을 반응시켜 카르복실기를 포함하거나, 카르복실기와 이중결합을 동시에 포함하는 디올 또는 트리올 단량체, 또는 이들의 혼합물을 제조한 다음, 상기 디올 또는 트리올 단량체 또는 이들의 혼합물을 폴리올, 및 디이소시아네이트 또는 디이소시아네이트 중합체와 반응시켜 폴리우레탄 프리폴리머를 제조한 후, 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 카르복실기를 중화제로 중화시키고, 물에서 분산시킨 다음 사슬 연장제로 사슬 연장시켜 제조된 음이온성 폴리우레탄 수분산체, 불소수지 및 수용성 폴리비닐부티랄을 포함하는 것을 특징으로 하는 오버코트층 형성용 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리비닐부티랄이 화학식(1)의 화합물로 표시되며;

   [화확식(1)]

   

   상기 화학식 중, a 는 5 내지 35 몰%이고, b는 0 내지 10 몰%이고, c는 55 내지 85 몰% 인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 폴리비닐부티랄의 중량 평균 분자량이 40,000 내지 160,000 인 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체에 함유된 폴리우레탄 고형분 100 중량부 당 1 내지 15 중량부의 폴리비닐부티랄 고형분을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 중화제가 수용성 3차 아민, 알칼리 금속 수산화물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제가 활성 수소를 갖는 분자량 18 내지 250의 물, 디올, 트리올, 디아민, 트리아민, 히드라진 및 디히드라지드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 불소수지의 평균 입경이 0.1 내지 1 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 조성물.
10. 제1항에 있어서, 상기 불소수지가 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 플루오리네이티드에틸렌프로필렌 공중합체(FEP), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체(PE-TFE), 폴리플루오로알콕시 공중합체(PFA), 폴리비닐플루오라이드(PVF) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
11. 제1항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄 수분산체의 고형분 100 중량부 당 20 내지 200 중량부의 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
12. 제1항에 있어서, 상기 불소수지 고형분 100 중량부 당 1 내지 10 중량부의 불소계 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
13. 제1항에 있어서, 음이온성 폴리우레탄 분산체, 불소수지 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 조성물에 함유되어 있는 전체 고형분의 함량이 1 내지 15 중량% 가 되도록 하는 양의 희석용 물, 또는 물과 알콜의 희석용 혼합 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
14. 전도성 지지체;

    상기 전도성 지지체 상부에 형성된 감광층;

    상기 감광층 상부에 형성되어 있으며, 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 얻어진 오버코트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
15. 제14항에 있어서, 상기 오버코트층의 두께가 0.1 내지 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
16. 제14항에 있어서, 상기 감광층이 전하 발생 물질과 전하 수송 물질을 동시에 포함하는 단일층 구조이거나, 또는 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층과 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층을 구비하는 2층 적층구조인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
17. (a) 복수개의 지지롤러; 및

    (b) 상기 지지롤러와 동작가능하게 체결된 유기 감광체로서, 상기 지지롤러의 온동이 상기 유기 감광체의 운동을 일으키는 유기 감광체를 포함하고, 상기 유기 감광체가

    전도성 지지체;

    상기 전도성 지지체 상부에 형성된 감광층; 및

    상기 감광층 상부에 형성되어 있으며, 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 오버코트층 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 얻어진 오버코트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 오버코트층의 두께가 0.1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 감광층이 전하 발생 물질과 전하 수송 물질을 동시에 포함하는 단일층 구조이거나, 또는 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층과 전하 수송 물질을 포함하는 전하 수송층을 구비하는 2층 적층구조인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.

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