KR100584619B1 - 전자사진 화상형성장치 및 이를 이용한 전자사진화상형성방법 - Google Patents

전자사진 화상형성장치 및 이를 이용한 전자사진화상형성방법 Download PDF

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Abstract

도전성 지지체, 및 상기 도전성 지지체상에 형성된 감광층으로서 상기 감광층은 하나의 감광층에 전하발생물질 및 정공수송물질을 같이 포함하며, 또한 이 감광층은 특정 파장역의 노광원에 의하여 노광되는 경우의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 단층형 감광체; 상기 단층형 감광체를 부대전시킬 수 있는 대전장치; 상기 감광체상에 정전잠상을 형성하기 위하여 상기 부대전된 감광체를 화상화된 광(imagewise light)으로 조사하는 화상화 광조사장치로서, 상기 단층형 감광체의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 되도록 하는 특정 파장역의 광을 방출할 수 있는 노광원을 포함하는 화상화 광조사장치; 상기 감광체상에 토너화상(toner image)을 형성하기 위하여 상기 정전잠상을 토너로 현상하는 현상 유니트; 및 수용체상에 상기 토너화상을 전사하는 전사장치를 포함하는 화상형성장치가 제공된다. 상기한 본 발명의 전자사진 화상형성장치를 이용하면 제조공정이 간단하여 경제적으로 제조될 수 있는 단층형 전자사진 감광체를 이용하면서도 안정적으로 부대전방식의 접촉대전방식에 의하여 전자사진화상을 형성할 수 있다.

Description

전자사진 화상형성장치 및 이를 이용한 전자사진 화상형성방법{Electrophotographic image forming apparatus and electrophotographic image forming method using the same}
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자사진 감광체 및 전자사진 화상형성장치의 모식도이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
29: 단층형 전자사진 감광체
30: 전자사진 화상형성장치
본 발명은 전자사진 화상형성장치 및 이를 이용한 전자사진 화상형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정의 감도특성을 갖는 단층형 전자사진 감광체를 이용하면서도 기구(機構)상으로 유리한 부대전 방식의 접촉대전방식으로 화상을 형성할 수 있는 전자사진 화상형성장치 및 이를 이용한 전자사진 화상형성방법에 관한 것이다.
전자사진 감광체는 레이저 프린터, 복사기, CRT 프린터, 팩시밀리 머신, LED 프린터, 액정 프린터 및 레이저 전자사진 등의 전자사진법에서 사용된다. 전자사진 감광체는 도전성 지지체 상에 감광층을 구비하며, 플레이트, 디스크, 시트, 벨트, 드럼 등의 형태를 갖는다. 전자사진법에서 화상은 전자사진 감광체를 이용하여 다음과 같은 과정을 통하여 형성된다. 먼저 감광층의 표면을 균일하게 정전적으로 대전시키고, 대전된 표면을 광 패턴에 노광시킴으로써 화상이 형성된다. 노광은 표면에 광이 충돌된 조사 영역의 전하를 선택적으로 소산시킴으로써, 대전 및 비대전 영역의 패턴, 이른바 잠상(latent image)을 형성한다. 다음으로, 습식 또는 건식 토너가 잠상의 인접 부위에 제공되고, 토너 방울 또는 입자가 대전된 또는 비대전된 영역 중 어느 하나의 부위에 부착되어 감광층의 표면위에 토너 화상(toner image)을 형성한다. 상기 토너 화상은 종이와 같은 적당한 최종 또는 중간 수용 표면으로 전사되거나, 또는 감광층이 화상에 대한 최종 수용체로서 기능할 수 있다.
상기 전자사진 감광체는 크게 두가지 유형으로 구분된다. 제1 유형은 적층형으로서 결착수지와 전하발생물질을 포함하는 전하발생층과, 결착수지와 전하수송물질(주로 정공수송물질)을 포함하는 전하수송층의 적층구조를 가지며, 일반적으로 부대전형의 전자사진 감광체의 제조에 이용된다. 제2 유형은 단층형으로 결착수지, 전하발생물질, 정공수송물질 및 필요에 따라 전자수송물질을 모두 단일층에 포함하는 구조이며, 일반적으로 정대전형의 전자사진 감광체의 제조에 이용된다.
현재는 전하발생층과 전하수송층이 적층된 기능분리형태의 적층형 감광체가 주로 이용되고 있으나, 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴하며 인체에 유해한 오존발생이 적은 (+)의 코로나 방전을 이용할 수 있는 정대전성인 이점 때문에 최 근 단층형 감광체에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.
현재 개발의 주류가 되고 있는 단층형 감광체는 일본공개특허 소 54-1633호 등에 의하여 공지된 바와 같이 전하발생물질이 정공수송물질 및 필요에 따라 전자수송물질과 함께 수지에 분산된 구성으로 되어 있다. 이러한 감광체는 전하발생기능과 전하수송기능이 각각의 재료에 분담되어 있기 때문에, 재료선택의 폭이 넓으며 또한 전하발생물질의 농도를 낮게 설정 할 수 있어서 감광층의 기계적 및 화학적 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
최근, 부대전 방식의 전자사진장치에서 도전성의 고무롤러나 브러시와 같은 대전부재를 직접 감광체의 표면에 접촉시켜 대전시키는 접촉대전방식이 일반적이 되었는데, 이 방식에 의하면 대전시의 오존발생량을 비약적으로 저하시키는 것이 가능하다. 한편, 이러한 단층형 감광체의 정대전을 접촉대전법으로 반복실행하면 급격하게 전기특성이 열화되는 현상을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이 현상은 대전부재와 감광층과의 거리가 짧기 때문에 방출된 이온입자가 감쇠되지 않고 고속으로 감광층에 충돌하여 전하유지를 하는 감광층 표면에 데미지를 주기 때문이라고 생각된다. 적층형 감광체의 경우는 전하수송층이 정공수송성이기 때문에 감광층 표면으로부터의 부전하의 주입에 의한 영향은 무시할 수 있지만, 단층형 감광체에서는 정전하가 주입, 수송되기 때문에, 전하의 유지성이 손상되게 된다. 따라서 종래의 단층형 감광체는 실질적으로 접촉대전법으로는 이용할 수가 없고, 반대로 적층형 감광체를 이용한 부대전형의 전자사진장치가 접촉대전법의 적용에 의해 오존발생량을 큰 폭으로 저하할 수 있기 때문에 이 점에서는 유리하다.
그런데, 상기한 구성의 단층형 감광체는 정대전에 감도를 나타낼 뿐만 아니라 부대전에서도 감도를 발현하는 것이 알려져 있다. 그러나, 종래 개발되어 온 단층형 감광체의 부대전에서의 감도는 정대전에 비해 매우 작기 때문에 실용적인 특성을 얻을 수 없고, 부대전 방식의 전자사진장치에 있어서는 이러한 단층형감광체는 아직도 실용화되어 있지 않다.
따라서 본 발명의 기술저 과제는 기구적으로 유리한 단층형 감광체를 이용하면서도 부대전방식의 접촉대전방식으로 실용적으로 이용할 수 있는 전자사진 화상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 단층형 감광체를 이용하면서도 부대전방식의 접촉대전방식에 의하여 전자사진화상을 형성할 수 있는 실용적인 전자사진 화상형성방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 도전성 지지체, 및 상기 도전성 지지체상에 형성된 감광층으로서 상기 감광층은 하나의 감광층에 전하발생물질 및 정공수송물질을 같이 포함하며, 또한 이 감광층은 특정 파장역의 노광원에 의하여 노광되는 경우의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 단층형 감광체;
상기 단층형 감광체를 부대전시킬 수 있는 대전장치;
상기 감광체상에 정전잠상을 형성하기 위하여 상기 부대전된 감광체를 화상 화된 광(imagewise light)으로 조사하는 화상화 광조사장치로서, 상기 단층형 감광체의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 되도록 하는 특정 파장역의 광을 방출할 수 있는 노광원을 포함하는 화상화 광조사장치;
상기 감광체상에 토너화상(toner image)을 형성하기 위하여 상기 정전잠상을 토너로 현상하는 현상 유니트; 및
수용체상에 상기 토너화상을 전사하는 전사장치를 포함하는 화상형성장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 대전장치는 상기 단층형 감광체에 직접 접촉하여 대전하는 직접접촉방식의 대전장치이며, 또한 상기 노광원은 단색광원인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 감광체의 감광층은 전자수송물질을 더 포함하며 또한 정공 이동도가 전자 이동도 보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 전하발생물질은 상기 단층형 감광층의 총중량의 3% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 도전성 지지체 및 상기 도전성 지지체상에 형성된 감광층으로서 상기 감광층은 하나의 감광층에 전하발생물질 및 정공수송물질을 같이 포함하는 단층형 감광체로서, 상기 감광층은 특정 파장역의 노광원에 의하여 노광되는 경우의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 단층형 감광체, 및 상기 단층형 감광체의 정대전에서의 감도 Sp 및 부대전에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0이 되도록 하는 파장역의 노광원을 이용하여 상기 단층형 감광체를 부대전으로 노광하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성방법을 제공한다.
상기한 특징의 본 발명의 전자사진 화상형성장치를 이용하면 제조공정이 간단하여 경제적으로 제조될 수 있는 단층형 전자사진 감광체를 이용하면서도 전기적 특성의 열화없이 안정적으로 부대전방식의 접촉대전방식에 의하여 전자사진화상을 형성할 수 있다.
이하 본 발명에서 사용되는 단층형 전자사진 감광체, 이를 포함하는 전자사진 화상형성장치 및 이를 이용하는 전자사진 화상형성방법에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 특징은 특정의 감도비 범위를 만족하는 단층형 감광체를 접촉대전방식에 의하여 부대전형으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은, 단층형 감광체의 이점을 살리고 종래의 부대전형 전자 사진기술에의 적용을 가능하게 하는 기술에 대해서 예의검토를 한 결과, 단층형 감광체의 정대전과 부대전에서의 감도의 비율을 특정범위내로 하면 이러한 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하고 본 발명에 도달했다. 즉, 본 발명은 전하발생물질 및 정공수송물질을 하나의 감광층에 포함하는 단층형 전자사진 감광체를 이용하고, 또한 상기 감광체의 정대전에서의 감도 Sp 및 부대전에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0이 되도록 하는 파장역의 노광광원을 이용해 상기 감광체를 부대전으로 노광현상을 행하는 것을 특징으로 하는 전자사진화상 형성방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 단층형 감광체를 부대전으로 이용해도 충분한 전자사진적 특성을 발휘할 수 있기 때문에 종래의 적층형 감광체로 이용되어 온 장치나 부재를 이용하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면 단층형 감광체를 접촉대전법으로 이용해도 실용적인 안정성을 얻을 수 있으므로 대전시의 오존 발생량을 크게 감소시킬 수 있다.
이하 본 발명의 전자사진 감광체, 전자사진 화상형성장치 및 전자사진 화상형성 방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 이용되는 감광체는 기본적으로는 종래 정대전용으로 이용되어 온 감광체와 같은 구성이지만, 노광광원의 파장역에 있어서 정대전과 부대전에서의 감도비 즉 Sn/Sp이 0.5 ~ 1.0의 범위에 있는 것을 특징이 있다. 이는 종래의 단층형 감광체에서의 Sn/Sp 비가 노광광원의 파장으로서 일반적인 780 nm 부근의 파장에서 0.5 미만, 주로 0.2 이하인 것과 대조적이다. 이처럼 종래의 단층형 감광체의 경우 단층형 감광체의 경우 Sn/Sp 비가 이처럼 작은 것은 종래의 단층형 감광체에서 통상적으로 부대전의 감도는 정대전의 감도에 비해 매우 작기 때문이다.
본 발명으로 말하는 감도는 여러가지로 정의될 수 있다. 일반적으로는 초기의 대전전위를 1/2의 값까지 감쇠시키는데 필요한 에너지를 반감 노광량으로 정의하고 이의 역수를 감도로 하는 경우가 많지만, 광감쇠의 초기감쇠속도를 감도로 정의하는 경우 또는 양자효율을 감도로 정의하는 경우도 있다. 이와 같은 감도는 상기한 정의에 따라 절대치에는 큰 차이가 있지만, 상관성이 있어서 본 발명으로 이용하는 감도비로서는 어느 정의를 이용해도 거의 같은 값을 나타낸다.
본 발명자들은 이 감도비와 감광층 조성의 관계를 검토한 결과, 전하발생은 정대전의 경우 감광층의 표면에서 이루어지지만, 부대전의 경우는 도전성 지지체와 감광층의 계면 근방에서 되는 사실 및 이 감도비가 아래의 수학식으로 표시되는 것을 유도하였다.
Figure 112005004037643-pat00001
여기서 α는 흡광계수, l은 감광층의 막두께, β는 감광층 조성에 따른 고유정수를 나타낸다. r은 정(+), 부(-) 각각의 극성에서의 전하해리효율의 비, 즉 부대전에서의 전하해리효율/정대전에서의 전하해리효율의 비를 나타내며, 통상 지지체와 감광층의 계면에서 해리가 일어나는 부대전의 경우가 계면의 국소전기장 때문에 해리효율이 증가하므로 r>1이 된다. 이 관계식으로부터 감도비는 흡광계수, 막두께에 의해 조정할 수 있는 것을 알 수 있다. 이러한 연구성과는 2004년 10월 31일부터 11월 5일의 사이 미국 유타주 솔트레이크시티에서 개최된 The Society for Imaging Science and Technology 주최의 제20회 NIP 연구발표회에서 본 발명자들에 의하여 발표되었다.
흡광계수는 사용하는 파장, 전하발생물질의 농도 및 분산상태로 거의 결정되기 때문에 전하발생물질의 함량과 감광층의 막두께를 최적화하는 것에 의하여 감도비를 0.5 이상이라고 할 수가 있다. 이와 같은 조절에 의하여 감도비를 0.5 이상으로 하면 부대전시의 감도 특성을 실용적인 것으로 할 수 있다.
위의 수학식으로부터 알 수 있듯이, 감도비의 최대치는 r이 되지만, r은 각각의 극성에서의 전하해리효율의 비이기 때문에 1을 크게 상회하지 않으며, 또한 감도비를 크게 하기 위해서는 흡광도를 작게 하거나 막두께를 얇게 하는 것이 필요하기 때문에 실용상은 한계가 있어서 감도비의 상한은 실질적으로는 1 이하가 된다. 상기 범위내로 감도비를 설정하기 위하여 감광층의 막두께를 얇게 하면 대전특성이나 내구성에 영향을 주기 때문에 흡광도를 저하시키는 것 즉 전하발생물질의 농도를 낮게 하는 것이 실용적이다. 본 발명에서 사용하는 최적의 전하발생 물질 농도는 재료의 종류, 분산 상태, 막두께의 설정, 또는 사용하는 파장에 따라서 다르지만 통상 감광층의 총중량을 기준으로 3중량 % 이하이며, 바람직하게는 0.5 중량 ~ 3 중량%이고, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 2.5중량% 이다.
본 발명에서 단층형 감광체가 부대전방식으로 작동하므로 전하발생은 지지체와의 계면 근방에서 이루어진다. 또한 본 발명의 단층형 감광체에서 전하수송물질로서 전자수송물질이 병용되어도 통상 정공수송물질은 전자수송물질에 비해 현격히 이동도가 커서 감광층에서의 전하이동은 정공이 주역이 되므로 본 발명의 감광체는 본질적으로 정공수송성이다. 따라서 본 발명에서 이용되는 단층형 감광체의 표면으로부터의 부전하의 주입은 무시할 수 있으므로 접촉대전방식으로 이용하여 감광층 표면이 데미지를 받아도 전기적 특성에의 영향이 작으므로 안정적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에서 사용되는 단층형 전자사진 감광체는 도전성 지지체 및 상기 지지체 상에 도포된 단층형 감광층을 구비한다. 상기 감광층은 전 하수송물질 및 기타 필요에 따라 첨가되는 첨가제를 함유하는 결착수지중에 전하발생물질의 미세분말이 분산된 구조를 갖는다.
상기 도전성 지지체로서는 금속, 도전성 플라스틱 등으로 이루어진 드럼 또는 벨트 등을 들 수 있다. 상기 금속으로서는 알루미늄, 스테인레스 스틸 등을 들 수 있다. 상기 도전성 플라스틱으로서는 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지 및 이들의 공중합체 등에 도전성 카본, 산화 주석, 산화 인듐 등의 도전성 분말을 분산시킨 것을 들 수 있다.
본 발명의 감광층에 이용할 수 있는 결착수지로서는 전기 절연성의 고분자 중합체가 바람직하다. 이의 예를 들면 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 메타크릴수지, 아크릴수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리비닐아세테이트, 실리콘수지, 실리콘-알키드 수지, 스티렌-알키드 수지, 폴리-N-비닐카바졸, 페녹시수지, 에폭시수지, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐포르말, 폴리술폰, 폴리비닐알콜, 에틸 셀룰로오스, 페놀수지, 폴리아미드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리우레탄 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들의 고분자 중합체는 단독으로 사용될 수도 있고, 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 감광층에서 사용할 수 있는 전하발생물질로서는, 예를 들면, 프탈로시아닌계 안료, 아조계 안료, 퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 인디고계 안료, 비스벤조이미다졸계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 아줄레늄계 염료, 스쿠아릴륨(squarylium)계 염료, 피릴륨(pyrylium)계 염료, 트리아릴메탄계 염료, 시아닌계 염료 등의 유기재료나, 아모퍼스 실리콘, 아모퍼스 셀레늄, 삼방정 셀레늄, 텔루륨, 셀레늄-텔루륨 합금, 황화카드뮴, 황화안티몬, 황화아연 등의 무기재료를 들 수 있다. 감광층에 사용되는 전하발생물질은 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 이들을 단독으로 사용하는 것도 가능하지만, 2종류 이상의 전하발생물질을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 감광층에 사용할 수 있는 정공수송물질로서는, 예를 들면 피렌계, 카바졸계, 히드라존계, 옥사졸계, 옥사디아졸계, 피라졸린계, 아릴아민계, 아릴메탄계, 벤지딘계, 티아졸계, 스티릴계 등의 함질소환식 화합물이나 축합다환식 화합물을 들 수 있다. 또한 이러한 치환기를 주쇄 또는 측쇄에 갖는 고분자 화합물이나 폴리실란계 화합물을 이용할 수도 있다.
또한 정공수송물질에 더하여 잔류전위의 상승을 막아 반복안정성을 향상 시키기 위해서 전자수송물질을 병용하는 것이 바람직하다. 전자수송물질로서는, 예를 들면, 벤조퀴논계, 나프토퀴논계, 시아노에틸렌계, 시아노퀴노디메탄계, 플루오레논계, 크산톤계, 페난트라퀴논계, 무수프탈산계, 티오피란계, 디페노퀴논계, 스틸벤퀴논계 등의 전자흡인성 저분자화합물을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니고, 전자수송성의 고분자 화합물이나 전자수송성을 갖는 안료 등이어도 무방하다.
본 발명에서 사용하는 전자사진 감광체에 사용할 수 있는 정공수송물질 및 전자수송물질은 여기에서 든 것에 한정되는 것은 아니며, 또한 단독 또는 2 종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 감광층내에는 가소제, 레벨링제, 산화방지제, 광안정제, 분산안정제 등의 첨가제를 사용할 수도 있다.
감광층중의 정공수송물질과 전자수송물질을 합한 전하수송물질의 비율은 감광층의 총중량을 기준으로 10∼60 중량%의 범위가 바람직하다. 10 중량% 보다 적으면 전하수송능이 불충분하게 되기 때문에 감도가 부족해 잔류전위가 커지는 경향이 있으므로 바람직하지 않고, 60 중량% 보다 많으면 감광층중의 수지 함유량이 작아지므로 감광층의 도막 강도가 충분하지 않은 등의 악영향이 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 정공수송물질과 전자수송물질의 비율은 정공수송물질 100중량부에 대해서 전자수송물질 10∼100중량부의 범위가 바람직하다.
감광층의 두께는 통상 약 5㎛ ~ 약 50㎛의 범위인 것이 바람직하다. 단층형 감광층의 두께가 5㎛ 미만이면 대전능 및 감도가 저하하는 문제점이 있고, 50㎛를 초과하면 잔류전위가 증가하거나 응답속도가 저하하는 문제점이 있다.
한편 도전성 지지체와 감광층의 사이에는 접착성의 향상 또는 지지체로부터의 전하주입을 저지할 목적으로 중간층이 개재되어 있을 수 있다. 이러한 중간층으로서는 알루미늄의 양극산화층；산화 티타늄, 산화 주석 등 금속산화물 분말의 수지 분산층；폴리비닐 알코올, 카제인, 에틸 셀룰로오스, 젤라틴, 페놀 수지, 폴리아미드 등의 수지층을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 중간층의 두께는 약 0.05 내지 약 5㎛의 범위가 바람직하다.
본 발명에 이용되는 감광체는 필요에 따라서 상기 도전성 지지체와 상기 감광층의 사이 또는 상기 중간층 및 감광층의 사이에 도전층을 더 포함할 수 있으며 또한 상기 감광층의 표면에는 표면보호층을 포함할 수 있다.
결착수지, 전하발생물질, 및 전하수송물질 및 기타 필요에 따라 첨가되는 첨가제를 용매에 분산 또는 용해시켜서 얻은 감광층용 코팅액을 공지의 방법을 이용하여 도전성 지지체상에 도포하고 건조하면 상기한 본 발명에서 사용되는 단층형 감광체를 얻을 수 있다.
상기 코팅액을 조제하는데 이용되는 용매로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등의 알콜류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 디메틸에테르, 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트 등의 에스테르류; 술폰류, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소; n-헥산, 시클로헥산, 헵탄 등의 지방족탄화수소; 디클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 클로로포름, 사염화탄소, 클로로벤젠 등의 지방족 할로겐화 탄화수소류; N-메틸-2-피롤리돈 등의 함질소 환상화합물; 디메틸술폭사이드 등의 유기용제를 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
도포법으로서는 침지도포법이 바람직하지만 이외에 링 도포, 롤 도포, 스프레이 도포 등을 이용할 수도 있다.
이하, 상기한 단층형 감광체를 부대전방식으로 이용하는 본 발명에 따른 전자사진 화상형성장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자사진 화상형성장치(30)를 나타낸다. 전자사진 화상형성장치(30)는 위에서 상세하게 설명된 단층형 전자사진 감광체(29), 및 전자사진 카트리지(21) 등을 포함한다. 전자사진 카트리지(21)는 통상적으로 단층형 전자사진 감광체(29), 상기 전자사진 감광체(29)를 대전시키는 하나 이상의 접촉방식의 대전장치(25), 전자사진 감광체(29)상에 형성된 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(24), 및 전자사진 감광체(29)의 표면을 크리닝하는 크리닝 장치(26)를 포함한다. 전자사진 카트리지(21)는 화상형성장치(30)에 부착될 수 있고 또한 화상형성장치(30)로부터 탈착될 수 있다.
상기 단층형 전자사진 감광체(29)는 드럼(28)위에 설치되어 전자사진 감광체 드럼(28, 29)의 형태를 취할 수 있으며, 전자사진 감광체 드럼(28, 29)은 일반적으로 화상형성장치(30)에 부착될 수 있고 또한 화상형성장치(30)로부터 탈착될 수 있다.
본 발명의 전자사진 화상형성장치(30)는 상기한 단층형 전자사진 감광체(29), 상기 감광체(29)를 대전시키는 대전장치(25), 상기 감광체(29)상에 정전 잠상을 형성하기 위하여 상기 대전된 감광체(29)를 화상화된 광(imagewise light)으로 조사하는 화상화 광조사장치(22), 상기 감광체(29) 상에 토너화상(toner image)을 형성하기 위하여 정전 잠상을 토너로 현상하는 현상장치(24), 및 종이(P)와 같은 수용체상에 상기 토너 화상을 전사하는 전사장치(27)를 포함한다. 화상화 광조사장치(22)는 단색광원, 특히 반도체 레이저 또는 LED (light emitting diode)를 포함한다. 대전장치(25)는 전원으로부터 전압을 공급받을 수 있으며, 또한 상기 전자사진 감광체(29)와 접촉하여 이를 대전시킬 수 있다. 이 대전장치로서는 상기 단 층형 감광체(29)의 표면을 부(-)로 대전시킬 수 있는 것이면 되지만, 특히 도전성의 롤러 또는 브러시가 바람직하다. 화상형성장치(30)는 또한 다음 사이클을 준비하기 위하여 전자사진 감광체(29)의 표면상의 잔류전하를 소거하기 위한 예비노광유니트(23)를 포함할 수 있다.
이어서 본 발명의 전자사진 화상형성장치를 이용하여 전자사진화상을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 전자사진장치를 이용하는 전자사진 화상형성방법은 대전, 노광, 현상, 전사, 및 정착을 포함하는 공지된 전자사진 화상형성에 의하여 이루어지므로 각 단계의 상세한 설명은 생략한다. 다만 본 발명의 화상형성방법은 대전 단계에서 단층형 감광체를 이용하면서도 종래와 달리 감광체의 표면을 부(-)로 대전시키는 것을 특징으로 한다. 물론 상기 단층형 감광체는 상기한 바와 같이 Sn/Sp 비가 0.5~1.0의 범위에 있는 것이다. 대전방식은 부(-)로 대전시킬 수 있는 것이라면 임의의 것을 사용할 수 있지만, 특히 도전성의 롤러 또는 브러시를 직접 감광층의 표면에 접촉시켜 대전시키는 접촉대전방식이 오존 발생량이 적어서 바람직하다. 또한 본 발명의 화상형성방법의 노광 단계는 단층형 감광체의 Sn/Sp 비가 0.5~1.0의 범위에 있도록 할 수 있으며, 감광체의 감도가 파장에 영향을 받지 않도록 하는 단색광원을 노광원으로 이용하여 부대전방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있으며, 특히 상기 노광원으로서 반도체 레이저 또는 LED (light emitting diode)를 이용하는 것이 장치설계의 용이성 측면에서 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예를 기재하지만, 이는 예시를 위한 것으로서 본 발명 의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
α형태 티타닐프탈로시아닌 2중량부와 폴리카보네이트 Z수지(데이진카세이 사제, PANLITE TS-2020) 2중량부를 클로로포름 46중량부와 혼합하여 얻은 혼합물을 샌드 밀을 이용하여 1시간 동안 마쇄분쇄함으로써 상기 티타닐프탈로시닌이 미세하게 분산된 분산액을 얻었다.
이와 별도로, 아래 화학식 1로 표시되는 정공수송물질 35중량부, 화학식 2로 표시되는 전자수송물질 15중량부, 및 폴리카보네이트 Z수지 50중량부를 클로로포름 300중량부에 용해시킨 용액을 조제하켰다.
[화학식 1]
Figure 112005004037643-pat00002
[화학식 2]
Figure 112005004037643-pat00003
상기 분산액과 상기 용액을 1：8의 중량비로 혼합하고, 호모지나이저를 이용하여 균일하게 분산시킴으로써 감광층 도포액을 얻었다. 이 도포액을, 직경 30 mm 의 알루미늄제 드럼 위에 링 코트법으로 도포한 후 100℃에서 약 1시간 동안 건조하여 두께 15㎛의 단층형 전자사진 감광체를 얻었다.
실시예 2
α형태 티타닐프탈로시아닌의 함량을 1.5중량부로 조절한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 단층형 전자사진 감광체를 얻었다.
비교예 1
α형태 티타닐프탈로시아닌의 함량을 5중량부로 조절한 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 단층형 전자사진 감광체를 얻었다.
비교예 2
α형태 티타닐프탈로시아닌 대신에 이와 같은 중량의 x형무금속 프탈로시아닌을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 단층형 전자사진 감광체를 얻었다.
(전기특성 측정)
드럼감광체 평가장치(GENTEC사제, Cynthia-91)를 이용하여 상기 실시예 및 비교예에서 얻은 각 감광체 샘플의 전자사진특성을 온도 23℃ 및 습도 50%의 조건에서 측정했다.
측정조건은 감광체를 회전속도 100 mm/sec로 회전시키면서 코로나 방전기로 대전한 후 표면전위계의 측정프루브의 위치에서 정지시키고, 표면전위의 절대값이 600 V가 된 시점에서 파장 780 nm의 단색광을 프루브의 투명전극을 통해 노광에너 지 20 mW/m2의 강도로 조사했다. 노광에 의한 표면전위의 변화를 기록하여 표면전위가 1/2의 값으로 감쇠하는데 필요한 에너지를 측정했다. 감도는 이 반감 노광량의 역수로 정의하여, 정대전 및 부대전 각각의 경우에 대해서 감도 Sp 및 Sn를 구하였다. 측정결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
시료 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
Sp[m2/mJ] 0.27 0.24 0.32 0.16
Sn[m2/mJ] 0.15 0.17 0.14 0.05
Sn/Sp 0.56 0.71 0.44 0.32
(실용특성)
상기 실시예 및 비교예에서 얻은 각 감광체 샘플을 부대전 방식의 레이저 프린터(780 nm의 반도체 레이저, 도전성 고무롤러에 의한 접촉대전방식)에 장착하여 전기특성을 평가했다. 측정은 현상롤러의 위치에 표면전위계의 프루브를 설치하고 백지원고 인쇄시의 전위 VD 와 흑지원고 인쇄시의 전위 VL 을, 연속 500매 인쇄분(印刷分)의 대전노광을 실시하여 변화를 기록했다. 또 비교예 2의 감광체에 대해서는, 대전기의 극성을 플러스로 변경하여 정대전으로 같은 실험을 실시한 결과도 함께 나타냈다. 표 2에서 초기와 500매 인쇄분 후의 전위를 종합하여 나타낸다.
[표 2]
시료 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
VD[V] 초기 -803 -808 -781 -812 +805
500매후 -792 -797 -760 -773 +382
VL[V] 초기 -90 -86 -133 -327 +81
500매후 -98 -94 -164 -419 +143
표 2를 참조하면, 본 발명의 범위내에 있는 감도비를 갖는 감광체를 이용한 실시예 1 및 2의 경우 VD와 VL의 콘트라스트가 충분하고, 또한 접촉대전을 이용한 반복시험에서도 뛰어난 안정성을 나타내는 것을 알 수 있다. 한편, 감도비가 본 발명의 범위밖에 있는 감광체를 이용한 비교예 1 및 2의 경우 VD와 VL의 콘트라스트가 부족하고, 또한 반복에 의한 VL의 증가도 현저한 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 2의 감광체를 정대전으로 이용한 경우에는 초기특성은 양호하지만 급격한 VD의 저하와 VL의 상승이 관찰되어 전혀 실용성이 없는 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기한 특징의 본 발명의 전자사진 화상형성장치를 이용하면 제조공정이 간단하여 경제적으로 유리하게 제조될 수 있는 단층형 전자사진 감광체를 이용하면서도 반복사용에 의한 전기적 특성의 열화없이 안정적으로 부대전방식의 접촉대전방식에 의하여 전자사진화상을 형성할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 원래 부대전방식으로 작동하며 널리 보급되어 있는 적층형 감광체를 이용하는 기존의 전자사진 화상형성장치와의 호환성도 우수하다.

Claims (5)

  1. 도전성 지지체, 및 상기 도전성 지지체상에 형성된 감광층으로서 상기 감광층은 하나의 감광층에 전하발생물질 및 정공수송물질을 같이 포함하며, 또한 이 감광층은 특정 파장역의 노광원에 의하여 노광되는 경우의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 단층형 감광체;
    상기 단층형 감광체를 부대전시킬 수 있는 대전장치;
    상기 감광체상에 정전잠상을 형성하기 위하여 상기 대전된 감광체를 화상화된 광(imagewise light)으로 조사하는 화상화 광조사장치로서, 상기 단층형 감광체의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 되도록 하는 특정 파장역의 광을 방출할 수 있는 노광원을 포함하는 화상화 광조사장치;
    상기 감광체상에 토너화상(toner image)을 형성하기 위하여 상기 정전잠상을 토너로 현상하는 현상 유니트; 및
    수용체상에 상기 토너화상을 전사하는 전사장치를 포함하는 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대전장치는 상기 단층형 감광체에 직접 접촉하여 대전하는 직접접촉방식의 대전장치이며, 또한 상기 노광원은 단색광원인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감광체의 감광층은 전자수송물질을 더 포함하며 또한 정공 이동도가 전자 이동도 보다 큰 것을 특징으로 하는 전자사진화상 형성장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전하발생물질은 상기 단층형 감광층의 총중량의 3% 이하인 것을 특징으로 하는 전자사진화상 형성장치.
  5. 도전성 지지체 및 상기 도전성 지지체상에 형성된 감광층으로서 상기 감광층은 하나의 감광층에 전하발생물질 및 정공수송물질을 같이 포함하는 단층형 감광체로서, 상기 감광층은 특정 파장역의 노광원에 의하여 노광되는 경우의 정대전방식에서의 감도 Sp 및 부대전방식에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0인 단층형 감광체, 및 상기 단층형 감광체의 정대전에서의 감도 Sp 및 부대전에서의 감도 Sn의 비 Sn/Sp가 0.5 ~ 1.0이 되도록 하는 파장역의 노광원을 이용하여 상기 단층형 감광체를 부대전으로 노광하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성방법.
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