KR20050024405A - 전자사진 감광체, 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치 - Google Patents

전자사진 감광체, 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치 Download PDF

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아끼라 요시다
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Abstract

본 발명은 전사 전류를 강하게 하지 않고도 장기간에 걸쳐 높은 전사 효율을 유지할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있으며, 특히 컬러 전자사진 장치에 적용하더라도 전사 전류를 강하게 하지 않고도 장기간에 걸쳐 높은 전사 효율을 유지할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있는 전자사진 감광체를 제공하며, 또한 이러한 전자사진 감광체를 갖는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치를 제공한다. 지지체 상에 감광층을 갖는 전자사진 감광체에 있어서, 상기 전자사진 감광체의 표면층이 특정한 반복 구조 단위 α 및 β를 가지며, 중량평균 분자량이 1000 내지 1000000인 디오르가노폴리실록산을 함유하고, 상기 표면층 중의 상기 디오르가노폴리실록산의 함유량이 상기 표면층 총 중량에 대하여 0.01 내지 20 중량％이다(단, 상기 표면층이 불소 원자 함유 수지 입자를 함유하는 경우는 제외함).

Description

전자사진 감광체, 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치 {Photosensitive Body for Electrophotography, Process Cartridge, and Electrophotographic Apparatus}
본 발명은 전자사진 감광체, 전자사진 감광체를 갖는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치에 관한 것이다.
종래부터 화상 형성 장치에는 전자사진 방식, 열전사 방식, 잉크젯 방식 등의 여러가지 방식이 이용되어 왔다. 이들 중에서 전자사진 방식을 이용한 화상 형성 장치(전자사진 장치)는 다른 방식을 이용한 화상 형성 장치에 비해 고속, 고화질, 정숙성면에서 우위성을 가졌다.
또한, 단색 전자사진 장치 뿐만 아니라, 다색(컬러)의 전자사진 장치(컬러 전자사진 장치)도 최근 보급되고 있다.
컬러 전자사진 장치에는 여러가지 방식이 있으며, 예를 들면 하나의 전자사진 감광체에서 노광·현상을 1색씩 차례로 행하고, 각 색의 토너상을 전사재 유지 부재(전사 드럼 등)에 유지된 전사재(종이 등) 상에 차례로 전사함으로써 컬러 화상을 형성하는 다중 전사 방식, 하나의 전자사진 감광체에서 노광·현상을 1색씩 차례로 행하고, 각 색의 토너상을 중간 전사체(중간 전사 드럼·중간 전사 벨트 등) 상에 차례로 일차 전사한 후, 이것을 전사재 상에 일괄적으로 이차 전사함으로써 컬러 화상을 형성하는 중간 전사 방식, 또는 직렬로 배치된 각 색의 화상 형성부(전자사진 감광체·노광 수단·현상 수단을 가짐)에서 각 색의 토너상을 각각 형성하고, 이들을 전사재 이송 부재(전사재 이송 벨트 등)에 의해 각 화상 형성부에 차례로 이송되는 전사재 상에 차례로 전사함으로써 컬러 화상을 형성하는 인라인(inline) 방식 등이 잘 알려져 있다.
이러한 컬러 전자사진 장치의 경우, 전자사진 감광체로부터 전사재로의 전사 또는 전자사진 감광체로부터 중간 전사체로의 전사가 복수회로 요구되기 때문에, 2색째 이후에는 전자사진 감광체와 전사재 사이, 또는 전자사진 감광체와 중간 전사체 사이에 이전에 전사된 색의 프린팅 부분에 토너가 존재한다. 따라서, 토너가 있는 부분과 없는 부분에서 흐르는 전사 전류에 차이가 생기고, 이 전사 전류차에 의해 전자사진 감광체에 전위차가 발생한다. 상기 전사 전류차는 전사 전류를 강하게 할수록 현저하게 나타나며, 고스트 화상(ghost image) 등의 화상 불량을 일으키는 원인이 된다.
또한, 컬러 전자사진 장치의 경우, 이전에 전사된 색의 토너가 이후의 색을 전사할 때 전자사진 감광체로 되돌아 가버리는 현상, 이른바 재전사를 막기 위해 색을 중첩할 때마다 전사 전류를 강하게 하는 경우가 많았다. 따라서, 이후에 전사되는 색만큼 전자사진 감광체의 전위차에 의한 화상 불량이 생기기 쉬워진다.
전사 전류를 강하게 하는 것은 전자사진 감광체, 중간 전사체 또는 전사재 이송 부재에 고압의 전사 바이어스를 가하게 되는 것이므로, 핀홀 누설의 원인이 되거나, 전자사진 감광체의 내구성을 손상시키거나, 전자사진 감광체를 구성하는 재료 그 자체의 파괴가 일어나는 경우가 있었다.
전사 전류를 강하게 하지 않고 전사 효율을 충분히 높이는 것은 전자사진 장치 전반에 요구되는 것이지만, 그 중에서도 상기와 같은 컬러 전자사진 장치에는 보다 고차원적으로 요구된다.
전사 효율을 높이는 수단으로서는, 전자사진 감광체의 표면층에 실리콘 수지를 함유시키거나 불소 원자 함유 수지 입자(불소 수지 분체)를 분산시켜 전자사진 감광체의 표면의 이형성을 향상시키는 것이 알려져 있다.
그런데, 전자사진 감광체의 표면층에 실리콘 수지를 함유시켰을 경우에는 전자사진 감광체의 표면의 발수성은 어느 정도 향상되지만, 전사시 요구되는 이형성은 여전히 불충분하였다. 또한, 실리콘 수지가 층 표면으로 이행되기 쉽기 때문에, 초기에는 효과가 얻어지더라도 내구 사용에 의해 전자사진 감광체의 표면이 마모되면 유효한 성분이 손실되어 장기에 걸쳐 효과를 유지할 수 없었다.
따라서, 전자사진 감광체의 표면층에 불소 원자 함유 수지 입자를 분산시켰을 경우, 전자사진 감광체의 표면의 이형성은 실리콘 수지를 사용한 경우보다 더 향상될 것을 기대할 수 있다. 불소 원자 함유 수지 입자로서는 사불화에틸렌 수지, 삼불화염화에틸렌 수지, 사불화에틸렌 육불화에틸렌프로필렌 수지, 불화비닐 수지, 불화비닐리덴 수지, 이불화이염화에틸렌 수지, 및 이들의 공중합 수지 등의 입자를 들 수 있다(일본 특허 공개 제2000-081715호 공보, 일본 특허 공개 제2001-249481호 공보). 또한, 일본 특허 공개 제2000-081715호 공보 및 일본 특허 공개 제2001-249481호 공보에는 특정한 구조의 디오르가노폴리실록산을 전자사진 감광체의 표면층에 함유시킴으로써, 표면층 중의 불소 원자 함유 수지 입자의 분산성을 향상시킬 수 있다는 것이 개시되어 있다.
그러나, 전자사진 감광체의 표면층 중의 불소 원자 함유 수지 입자는 노광광을 산란시켜 버리기 때문에, 샤프한 정전 잠상이 얻어지기 어렵고, 화질면에서 제약이 생기는 경우가 있었다.
전자사진 감광체의 표면의 높은 이형성을 장기에 걸쳐 유지하거나, 샤프한 정전 잠상을 얻는 것은 전자사진 장치 전반에 요구되는 것이지만, 그 중에서도 복수색의 토너상을 형성하고, 이들을 중첩시켜 하나의 컬러 화상을 형성하는 상기와 같은 컬러 전자사진 장치에는 보다 고차원적으로 요구된다.
도 1은 본 발명의 전자사진 감광체를 갖는 프로세스 카트리지를 구비한 전자사진 장치의 개략적인 구성의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 전자사진 감광체를 갖는 중간 전사 방식의 컬러 전자사진 장치의 개략적인 구성의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 전자사진 감광체를 갖는 인라인 방식의 컬러 전자사진 장치의 개략적인 구성의 일례를 나타낸다.
<발명의 실시 형태>
상술한 바와 같이 전자사진 감광체의 표면층 중에 불소 원자 함유 수지 입자를 함유시키면, 전자사진 감광체의 표면의 이형성 향상을 기대할 수 있는 반면, 그 불소 원자 함유 수지 입자가 노광광을 산란시켜 버리는 경우가 있고, 노광광이 산란되면 샤프한 정전 잠상을 얻기 어려워지기 때문에, 본 발명의 전자사진 감광체의 표면층은 불소 원자 함유 수지 입자를 함유하지 않는다.
따라서, 본 발명의 전자사진 감광체의 표면층은 불소 원자 함유 수지 입자 대신에 하기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α 및 하기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β를 가지며, 중량평균 분자량이 1000 내지 1000000인 디오르가노폴리실록산을 함유한다. 그에 따라 노광광의 산란을 야기하지 않으면서 전자사진 감광체의 표면의 이형성을 향상시킬 수 있으며, 전사 전류를 강하게 하지 않고도 전사 효율을 충분히 높일 수 있다.
<화학식 11>
<화학식 12>
식 중, R11 및 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, B11은 퍼플루오로알킬기를 갖는 1가 유기기를 나타내며, D11은 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기, 및 탄소 원자수 12 이상의 1가 유기기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1가 기를 나타낸다.
또한, 상기 디오르가노폴리실록산은 추가로 하기 화학식 13으로 표시되는 반복 구조 단위 γ를 가질 수도 있다.
식 중, R13 및 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타낸다.
또한, 상기 디오르가노폴리실록산의 말단기로서는, 예를 들면 하기 화학식 14로 표시되는 구조를 갖는 말단기 Ⅰ, 및 하기 화학식 15로 표시되는 구조를 갖는 말단기 Ⅱ를 들 수 있다.
식 중, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, E11 및 E12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기, 퍼플루오로알킬기를 갖는 1가 유기기, 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기, 및 탄소 원자수 12 이상의 1가 유기기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1가 기를 나타내되, 단 상기 화학식 14 중의 El1은 상기 디오르가노폴리실록산의 반복 구조 단위의 주쇄 (-Si-O-) 중의 Si와 결합되고, 상기 화학식 15 중의 Si는 상기 디오르가노폴리실록산의 반복 구조 단위의 주쇄 (-Si-O-) 중의 O와 결합된다.
본 발명에서 "유기기"란 치환 또는 비치환된 탄화수소기를 의미한다. 또한, 탄화수소기로서는 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아릴알케닐기 등을 들 수 있다.
상기 R11 내지 R16의 1가 탄화수소기로서는 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 아릴알케닐기 등을 들 수 있다. 이들 기의 탄소 원자수는 1 내지 30인 것이 바람직하며, 특히 메틸기 또는 페닐기인 것이 보다 바람직하다.
상기 B11로 표시되는 퍼플루오로알킬기를 갖는 1가 유기기로서는, 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 1가 기가 바람직하다.
식 중, R21은 알킬렌기 또는 알킬렌옥시알킬렌기를 나타내고, a는 3 이상의 정수를 나타낸다.
상기 알킬렌기로서는 에틸렌기, 프로필렌기 등을 들 수 있다. 상기 알킬렌옥시알킬렌기로서는 에틸렌옥시에틸렌기, 에틸렌옥시프로필렌기, 프로필렌옥시프로필렌기 등을 들 수 있다.
상기 D11로 표시되는, 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기로서는, 하기 화학식 3으로 표시되는 구조를 갖는 1가 기가 바람직하다.
식 중, R31은 치환 또는 비치환된 2가 탄화수소기를 나타내고, R32 및 R33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내며, W31은 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 나타내고, R34는 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내며, b는 0 또는 1을 나타낸다.
상기 2가 탄화수소기로서는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 등의 알킬렌기를 들 수 있으며, 탄소 원자수가 1 내지 10인 것이 바람직하다. 상기 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등을 들 수 있다. 상기 아릴기로서는 비치환인 것이 바람직하며, 페닐기 등을 들 수 있다.
상기 D11로 표시되는, 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기로서는 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 갖는 1가 기가 바람직하다.
식 중, R41 및 R42는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 2가 탄화수소기를 나타내고, R43은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내며, c는 0 또는 1을 나타내고, d는 1 이상 300 이하의 정수를 나타낸다.
상기 2가 탄화수소기로서는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 등의 알킬렌기나, 페닐렌기 등의 아릴렌기 등을 들 수 있다. 상기 1가 탄화수소기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기나, 페닐기 등의 아릴기 등을 들 수 있다. 상기 d는 5 이상인 것이 바람직하다.
상기 화학식 12 중, D11로 표시되는 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기로서는, 하기 화학식 5로 표시되는 구조를 갖는 1가 기가 바람직하다.
식 중, R51은 알킬렌기, 알킬렌옥시기 또는 산소 원자를 나타내고, R52 내지 R56은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내며, e는 3 이상의 정수를 나타낸다.
상기 알킬렌기로서는 에틸렌기, 프로필렌기 등을 들 수 있고, 알킬렌옥시기로서는 에틸렌옥시기, 프로필렌옥시기 등을 들 수 있으며, 상기 알킬기로서는 메틸기, 에틸기 등을 들 수 있고, 상기 아릴기로서는 페닐기 등을 들 수 있으며, 상기 e는 5 이상인 것이 바람직하다.
상기 D11로 표시되는, 탄소 원자수 12 이상의 1가 유기기로서는 n-도데실기, n-테트라도데실기, n-헥사데실기 및 n-옥타데실기 등의 알킬기를 들 수 있다. 상기 탄소 원자수는 100 이하인 것이 바람직하다.
상기 각 기가 가질 수도 있는 치환기로서는 불소 원자, 염소 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자나, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기나, 페닐기 등의 아릴기 등을 들 수 있다.
상기 디오르가노폴리실록산 중의 상기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α의 수(평균)는 1 내지 1000인 것이 바람직하고, 10 내지 200인 것이 보다 바람직하다.
상기 디오르가노폴리실록산 중의 상기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β의 수(평균)는 1 내지 1000인 것이 바람직하고, 5 내지 100인 것이 보다 바람직하다.
상기 디오르가노폴리실록산 중의 상기 화학식 13으로 표시되는 반복 구조 단위 γ의 수(평균)는 0 내지 1000인 것이 바람직하고, 100 내지 200인 것이 보다 바람직하다.
상기 디오르가노폴리실록산이 갖는 반복 구조 단위로서는, 상기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α 및 상기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β만인 것, 또는 상기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α, 상기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β 및 상기 화학식 13으로 표시되는 반복 구조 단위 γ만인 것이 바람직하다.
상기 디오르가노폴리실록산 중의 상기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α, 상기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β 및 상기 화학식 13으로 표시되는 반복 구조 단위 γ의 합(평균)은 2 내지 2000인 것이 바람직하고, 5 내지 1000인 것이 보다 바람직하며, 20 내지 500인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α의 수가 2 이상인 경우에는 복수의 R11은 동일한 기일 수도 있고, 상이한 2종 이상의 기일 수도 있으며, 복수의 B11은 동일한 기일 수도 있고, 상이한 2종 이상의 기일 수도 있다.
상기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β의 수가 2 이상인 경우에는 복수의 R12는 동일한 기일 수도 있고, 상이한 2종 이상의 기일 수도 있으며, 복수의 D11은 동일한 기일 수도 있고, 상이한 2종 이상의 기일 수도 있다. D11은 상술한 바와 같이 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기, 및 탄소 원자수 12 이상의 1가 유기기 중 어느 하나이지만, D11이 복수인 경우에는 적어도 1개의 D11이 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 13으로 표시되는 반복 구조 단위 γ의 수가 2 이상인 경우에는 복수의 R13은 동일한 기일 수도 있고, 상이한 2종 이상의 기일 수도 있으며, 복수의 R14는 동일한 기일 수도 있고, 상이한 2종 이상의 기일 수도 있다.
상기 화학식 3 중의 R32 및 R33, 상기 화학식 4 중의 R42, 및 상기 화학식 5 중의 R52 및 R53에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
이하, 본 발명에 사용되는 디오르가노폴리실록산의 구체예를 나타낸다. 단, 본 발명이 이들 구체예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 디오르가노폴리실록산 (1-1) 내지 (1-23)은, 모두 말단기로서 상기 화학식 14로 표시되는 구조를 갖는 말단기 Ⅰ(E11: 메틸기), 하기 화학식 15로 표시되는 구조를 갖는 말단기 Ⅱ(E12, R15 및 R16: 메틸기)를 갖는다.
이들 중에서는 (1-1), (1-4), (1-5), (1-7), (1-10), (1-14), (1-15) 및 (1-22)가 바람직하고, 특히 (1-1), (1-5), (1-10) 및 (1-22)가 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 사용되는 디오르가노폴리실록산의 중량평균 분자량은 1000 내지 1000000이지만, 10000 내지 200000인 것이 바람직하고, 10000 내지 100000인 것이 보다 바람직하며, 20000 내지 40000인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 사용되는 디오르가노폴리실록산 중의 불소 원자의 함유량은 디오르가노폴리실록산 총 중량에 대하여 1 내지 90 중량％인 것이 바람직하고, 특히 5 내지 60 중량％인 것이 바람직하다. 불소 원자의 함유량이 1 중량％ 미만이면 전자사진 감광체의 표면층의 이형성이 충분히 발휘되지 않는 경우가 있고, 90 중량％를 초과하면 전자사진 감광체의 표면층 중의 결착 수지와의 상용성이 악화되거나 앵커 효과(anchoring effect)가 충분히 얻어지지 않아, 디오르가노폴리실록산이 표면으로 이행되기 쉬워지고, 장시간 내구 사용에 의해 전자사진 감광체의 표면이 마모되었을 경우 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.
일반적으로 실리콘 오일이나 실록산 화합물은 층 중에서 표면 이행성이 있기 때문에, 장시간 내구 사용에 의해 전자사진 감광체의 표면이 마모되었을 경우, 이들 성분의 대부분이 손실되어 충분한 효과가 얻어지지 않는 것이다.
그에 반해, 본 발명에 사용되는 디오르가노폴리실록산은 특히 측쇄의 D11이 전자사진 감광체의 표면층의 결착 수지에 대하여 앵커 효과를 갖기 때문에 층 중에서의 표면 이행성이 억제된다.
이하, 본 발명의 전자사진 감광체의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 전자사진 감광체는 지지체 상에 감광층을 갖는다.
지지체로서는 도전성을 갖는 것(도전성 지지체)일 수 있으며, 알루미늄, 스테인레스 등의 금속제 지지체나, 금속, 종이, 플라스틱 등의 위에 도전성을 부여하는 층을 갖는 지지체 등을 들 수 있다. 지지체의 형상으로서는 원통상, 벨트상 등을 들 수 있다.
감광층은 전하 수송 물질과 전하 발생 물질을 동일한 층에 함유하는 단층형일 수도 있고, 전하 발생 물질을 함유하는 전하 발생층 및 전하 수송 물질을 함유하는 전하 수송층으로 분리된 적층형(기능 분리형)일 수도 있지만, 전자사진 특성면에서는 적층형이 바람직하다. 또한, 적층형 감광층에는 지지체측으로부터 전하 발생층, 전하 수송층의 순서로 적층된 순층형 감광층, 및 지지체측으로부터 전하 수송층, 전하 발생층의 순서로 적층된 역층형 감광층이 있지만, 전자사진 특성면에서는 순층형이 바람직하다.
노광광이 레이저광인 경우에는 산란에 의한 간섭 무늬를 방지하기 위해, 또는 지지체의 흠집을 피복하기 위해, 지지체 상에 도전층을 제공할 수도 있다. 도전층은 카본 블랙, 금속 입자 등의 도전성 입자를 결착 수지에 분산시켜 형성할 수 있다. 도전층의 막 두께는 5 내지 40 ㎛인 것이 바람직하고, 10 내지 30 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 절삭 처리, 알루마이트 처리, 건식 블라스트 처리, 습식 블라스트 처리 등에 의해 지지체 표면을 처리함으로써도 간섭 무늬를 방지할 수 있다.
지지체 또는 도전층 상에 접착 기능이나 배리어 기능을 갖는 중간층을 제공할 수도 있다. 중간층은 폴리아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥시드, 에틸 셀룰로오스, 카세인, 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄 등의 수지를 적당한 용매에 용해하고, 이것을 지지체 또는 도전층 상에 도포·건조시킴으로써 형성할 수 있다. 중간층의 막 두께는 0.05 내지 5 ㎛인 것이 바람직하고, 0.3 내지 1 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 지지체 표면을 알루마이트 처리하거나, 졸겔법에 의해 얻어진 도전성 막을 사용하는 경우에는 중간층이 반드시 필요한 것은 아니다.
감광층이 순층형 감광층인 경우, 지지체, 도전층 또는 중간층 상에는 전하 발생층이 제공된다.
전하 발생 물질로서는, 예를 들면 셀레늄-텔루륨, 피릴륨, 티아피릴륨 염료, 프탈로시아닌, 안토안트론, 디벤즈피렌퀴논, 트리스아조, 시아닌, 아조(트리스아조, 디스아조, 모노아조), 인디고, 퀴나크리돈, 비대칭 퀴노시아닌 등의 안료를 들 수 있다.
전하 발생층은 전하 발생 물질을 그의 0.3 내지 4 배량(중량비)의 결착 수지 및 용매와 함께, 균질화기, 초음파 분산기, 볼 밀, 진동 볼 밀, 샌드 밀, 아트리터(Attritor), 롤 밀, 액충돌형 고속 분산기 등에 의해 잘 분산하고, 얻어진 분산액을 도포·건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또한, 결착 수지를 전하 발생 물질의 분산 후 투입할 수도 있고, 전하 발생 물질이 막 형성성을 가지면 결착 수지를 사용하지 않을 수도 있다. 전하 발생층의 막 두께는 5 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.1 내지 2 ㎛인 것이 보다 바람직하다.
감광층이 순층형 감광층인 경우, 전하 발생층 상에는 전하 수송층이 제공된다.
전하 수송 물질로서는, 예를 들면 트리아릴아민 화합물, 히드라존 화합물, 스틸벤 화합물, 피라졸린 화합물, 옥사졸 화합물, 트리아릴메탄 화합물, 티아졸 화합물 등을 들 수 있다.
전하 수송층은 전하 수송 물질 및 결착 수지를 용매 중에 용해시키고, 얻어진 도포액을 도포·건조시킴으로써 형성할 수 있으며, 전하 수송층이 전자사진 감광체의 표면층인 경우에는 전하 수송 물질, 결착 수지, 및 추가로 상기 디오르가노폴리실록산을 용매 중에 용해시키고, 얻어진 도포액을 도포·건조시킴으로써 형성할 수 있다. 전하 수송 물질과 결착 수지의 중량비는 5:1 내지 1:5인 것이 바람직하고, 특히 3:1 내지 1:3인 것이 보다 바람직하다. 전하 수송층의 막 두께는 5 내지 50 ㎛인 것이 바람직하고, 10 내지 30 ㎛인 것이 보다 바람직하다.
전하 수송층의 결착 수지로서는 열가소성 수지 및 경화성 수지를 들 수 있다. 구체적으로는 페녹시 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴 수지, 메타크릴 수지, 염화비닐 수지, 아세트산 비닐 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리우레탄 수지, 또는 이들 수지의 반복 구조 단위 중 2개 이상을 포함하는 공중합체, 예를 들면 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리-N-비닐카르바졸, 폴리비닐안트라센, 폴리비닐피렌 등의 유기 광도전성 중합체로부터도 선택할 수 있다.
이들 중 폴리카르보네이트 수지 및 폴리아릴레이트 수지는, 본 발명에 사용되는 디오르가노폴리실록산과의 상용성이 우수하고, 따라서 양호한 도포액을 제조할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히, 디오르가노폴리실록산과 함께 사용하는 폴리카르보네이트 수지의 중량평균 분자량은 20000 내지 300000의 범위인 것이 바람직하고, 50000 내지 150000의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한, 디오르가노폴리실록산과 함께 사용하는 폴리아릴레이트 수지의 중량평균 분자량은 20000 내지 300000의 범위인 것이 바람직하고, 50000 내지 150000의 범위인 것이 보다 바람직하다.
또한, 폴리카르보네이트 수지로서는, 하기 화학식 6으로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리카르보네이트 수지가 바람직하다.
식 중, X601은 단일 결합, 카르보닐기, 에테르기, 티오에테르기, 또는 -CR605R606-기(여기서, R605 및 R606은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내거나, 또는 R605와 R606이 함께 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 시클로알킬리덴기를 나타냄)를 나타내고, R601 내지 R604 및 R607 내지 R610은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타낸다.
이들 중에서도 상기 X601은 단일 결합 또는 -CR605R606-기가 바람직하고, R602, R604, R607 및 R609는 수소 원자가 바람직하다.
또한, 폴리아릴레이트 수지로서는, 하기 화학식 7로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지가 바람직하다.
식 중, X701은 단일 결합, 카르보닐기, 에테르기, 티오에테르기, 또는 -CR705R706-기(여기서, R705 및 R706은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내거나, 또는 R705와 R706이 결합하여 형성된 치환 또는 비치환된 시클로알킬리덴기를 나타냄)를 나타내고, R701 내지 R704 및 R707 내지 R714는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타낸다.
이들 중에서도 상기 X701은 단일 결합 또는 -CR705R706-기가 바람직하고, R702, R704, R707 및 R709는 각각 수소 원자가 바람직하다.
상기 화학식 6 및 7 중의 할로겐 원자로서는 불소 원자, 염소 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있으며, 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있고, 시클로알킬리덴기로서는 시클로헥실리덴기 등을 들 수 있다.
이들 기가 각각 가질 수도 있는 치환기로서는 불소 원자, 염소 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자나, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기나, 페닐기 등의 아릴기 등을 들 수 있다.
이하에, 상기 화학식 6으로 표시되는 반복 구조 단위의 구체예를 나타낸다.
이들 중에서는 (6-1), (6-3), (6-4), (6-10) 및 (6-16)이 바람직하고, 특히 (6-1), (6-3) 및 (6-16)이 보다 바람직하다.
이하에, 상기 화학식 7로 표시되는 반복 구조 단위의 구체예를 나타낸다.
이들 중에서는 (7-2), (7-3), (7-6), (7-13), (7-22) 및 (7-23)이 바람직하고, 특히 (7-3), (7-13) 및 (7-22)가 보다 바람직하다.
전자사진 감광체의 표면층 중의 상기 디오르가노폴리실록산의 함유량은 표면층 총 중량에 대하여 0.01 내지 20 중량％인 것이 바람직하고, 0.1 내지 10.0 중량％인 것이 보다 바람직하다. 전자사진 감광체의 표면층이 전하 수송층인 경우에도, 전하 수송층 중의 상기 디오르가노폴리실록산의 함유량은 전하 수송층 총 중량에 대하여 0.01 내지 20 중량％인 것이 바람직하고, 0.1 내지 10.0 중량％인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 지나치게 적으면 본원 발명의 효과가 얻어지기 어렵고, 지나치게 많으면 캐리어의 트랩이 원인이 되어 전위 변동이 발생하는 경우가 있다.
유기 광도전성 물질인 전하 발생 물질 및 전하 수송 물질은 일반적으로 자외선, 오존, 오일에 의한 오염, 금속 등에 민감하기 때문에, 감광층을 보호하기 위해 감광층 상에 보호층을 제공하고, 이것을 전자사진 감광체의 표면층으로 할 수도 있다.
전자사진 감광체의 표면층으로서의 보호층은, 상기 디오르가노폴리실록산과, 폴리에스테르 수지, 폴리카르보네이트 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-아크릴산 공중합체 등의 결착 수지를 적당한 용매 중에 용해시키고, 얻어진 도포액을 감광층 상에 도포·건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또한, 보호층의 결착 수지로서 축합계 단량체나 불포화기를 갖는 라디칼 중합계 단량체로부터 얻어진 수지를 사용하는 경우에는 도포액을 도포한 후, 열이나 자외선 등의 에너지광을 조사하여 경화시켜 보호층을 형성할 수도 있다. 보호층의 막 두께는 0.05 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 보호층은 전하 수송층보다 박막으로 형성될 수 있기 때문에, 상기 디오르가노폴리실록산의 양을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 전자사진 감광체의 표면층에는, 필요에 따라 금속, 도전성 금속 산화물 등의 도전성 입자 및(또는) 전하 수송 물질을 추가로 함유시킬 수도 있다.
상기 각 층을 형성할 때, 도포하는 방법으로서는 침지 도포법, 분무 도포법, 스피너 도포법, 블레이드 도포법, 롤 도포법 등을 들 수 있다.
도 1에 본 발명의 전자사진 감광체를 갖는 프로세스 카트리지를 구비한 전자사진 장치의 개략적인 구성의 일례를 나타낸다.
도 1에서 참조 번호 (1)은 드럼형의 본 발명의 전자사진 감광체이고, 축 (2)를 중심으로 화살표 방향으로 소정의 주속도로 회전 구동된다.
회전 구동되는 전자사진 감광체 (1)의 주변면(peripheral surface)은 대전 수단(일차 대전 수단) (3)에 의해 소정의 양전위 또는 음전위로 균일하게 대전되고, 이어서 슬릿 노광이나 레이저빔 주사 노광 등의 노광 수단(도시하지 않음)으로부터 출력되는 노광광(화상 노광광) (4)를 받는다. 이렇게 하여 전자사진 감광체 (1)의 주변면에 목적하는 화상에 대응하는 정전 잠상이 차례로 형성된다.
전자사진 감광체 (1)의 주변면에 형성된 정전 잠상은, 현상 수단 (5)의 토너에 의해 현상되어 토너 화상이 된다. 이어서, 전자사진 감광체 (1)의 주변면에 형성 담지되어 있는 토너 화상이, 전사 수단(전사 롤러) (6)으로부터의 전사 바이어스에 의해, 전사재 공급 수단(도시하지 않음)으로부터 전자사진 감광체 (1)과 전사 수단 (6) 사이(접촉부)로 전자사진 감광체 (1)의 회전과 동기(同期)하여 취출되어 급송된 전사재(종이 등) (P)로 차례로 전사된다.
토너 화상이 전사된 전사재 (P)는 전자사진 감광체 (1)의 주변면으로부터 분리되고, 정착 수단 (8)로 도입되어 화상이 정착됨으로써 화상 형성물(인쇄, 복사물 등)로서 장치밖으로 출력된다.
토너 화상 전사 후에 전자사진 감광체 (1)의 주변면은 세정 수단(세정 블레이드) (7)에 의해 전사 잔류 토너가 제거되어 세정되고, 추가로 전-노광(pre-exposure) 수단(도시하지 않음)으로부터의 전-노광광(도시하지 않음)에 의해 전하 제거 처리된 후, 반복적으로 화상 형성에 사용된다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 대전 수단 (3)이 대전 롤러 등을 이용한 접촉 대전 수단인 경우에는 전-노광이 반드시 필요한 것은 아니다.
상술한 전자사진 감광체 (1), 대전 수단 (3), 현상 수단 (5), 전사 수단 (6) 및 세정 수단 (7) 등의 구성 요소 중, 복수의 구성요소를 용기에 넣어 프로세스 카트리지로서 일체형으로 결합하여 구성하고, 상기 프로세스 카트리지를 복사기나 레이저빔 인쇄기 등의 전자사진 장치의 본체에 대하여 탈착이 자유롭도록 구성할 수도 있다. 도 1의 장치에서는, 전자사진 감광체 (1), 대전 수단 (3), 현상 수단 (5) 및 세정 수단 (7)을 일체형으로 지지하여 카트리지화하고, 전자사진 장치의 본체의 레일 등의 안내 수단 (10)을 이용하여 전자사진 장치의 본체에 대한 탈착이 자유로운 프로세스 카트리지 (9)로서 구성되어 있다.
전자사진 감광체의 표면의 높은 이형성을 장기간에 걸쳐 유지하고, 전사 전류를 강하게 하지 않고도 전사 효율을 충분히 높이며, 또한 샤프한 정전 잠상을 얻는 것은 전자사진 장치 전반에 요구되는 것이지만, 컬러 전자사진 장치(다중 전사 방식, 중간 전사 방식, 인라인 방식 등)에는 보다 고차원적으로 요구되는 것이기 때문에, 본 발명의 전자사진 감광체는 컬러 전자사진 장치용 전자사진 감광체로서 특히 바람직하다.
이하, 컬러 전자사진 장치의 예로서, 중간 전사 방식의 컬러 전자사진 장치 및 인라인 방식의 컬러 전자사진 장치를 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 4색(옐로우, 마젠타, 시안, 블랙)을 예로 들었지만, 본 발명에서의 "컬러"란 4색으로 한정되지 않고 다색, 즉 2종 이상의 색이다.
도 2에 본 발명의 전자사진 감광체를 갖는 중간 전사 방식의 컬러 전자사진 장치의 개략적인 구성의 일례를 나타낸다.
도 2에서, 참조 번호 (1)은 드럼형의 본 발명의 전자사진 감광체이고, 축 (2)를 중심으로 화살표 방향으로 소정의 주속도로 회전 구동된다.
회전 구동되는 전자사진 감광체 (1)의 주변면은, 대전 수단(일차 대전 수단) (3)에 의해 소정의 양전위 또는 음전위로 균일하게 대전되고, 이어서 슬릿 노광이나 레이저빔 주사 노광 등의 노광 수단(도시하지 않음)으로부터 출력되는 노광광(화상 노광광) (4)를 받는다. 이 때 노광광은 목적하는 컬러 화상의 제1색 성분 화상(예를 들면, 옐로우 성분 화상)에 대응하는 노광광이다. 이렇게 하여 전자사진 감광체 (1)의 주변면에 목적하는 컬러 화상의 제1색 성분 화상에 대응하는 제1색 성분 정전 잠상(옐로우 성분 정전 잠상)이 차례로 형성된다.
장가(張架) 롤러 (12) 및 이차 전사 대향 롤러 (13)에 따라 장력이 걸린 채 구동되는 중간 전사체(중간 전사 벨트) (11)은 화살표 방향으로 전자사진 감광체 (1)과 거의 동일한 주속도(예를 들면, 전자사진 감광체 (1)의 주속도에 대하여 97 내지 103 ％)로 회전 구동된다.
전자사진 감광체 (1)의 주변면에 형성된 제1색 성분 정전 잠상은, 제1색 성분 현상 수단(옐로우 성분 현상 수단) (5Y)의 제1색 토너(옐로우 토너)에 의해 현상되어 제1색 토너 화상(옐로우 토너 화상)이 된다. 이어서, 전자사진 감광체 (1)의 주변면에 형성 담지되어 있는 제1색 토너 화상이, 일차 전사 수단 (6p)로부터의 일차 전사 바이어스에 의해 전자사진 감광체 (1)과 일차 전사 수단(일차 전사 롤러) (6p) 사이를 통과하는 중간 전사체 (11)의 주변면에 차례로 일차 전사된다.
제1색 토너 화상 전사 후에 전자사진 감광체 (1)의 주변면은, 세정 수단 (7)에 의해 일차 전사 잔류 토너가 제거되어 세정된 후, 전자사진 감광체 (1)은 다음 색의 화상 형성에 사용된다.
제2색 토너 화상(마젠타 토너 화상), 제3색 토너 화상(시안 토너 화상) 및 제4색 토너 화상(블랙 토너 화상)도 제1색 토너 화상과 마찬가지로 전자사진 감광체 (1)의 주변면에 각각 형성되어, 중간 전사체 (11)의 주변면으로 차례로 전사된다. 이렇게 하여 중간 전사체 (11)의 주변면에 목적하는 컬러 화상에 대응하는 합성 토너 화상이 형성된다. 제1색 내지 제4색의 일차 전사 동안에는 이차 전사 수단(이차 전사 롤러) (6s) 및 전하 부여 수단(전하 부여 롤러) (7r)이 중간 전사체 (11)의 주변면으로부터 떨어져 있다. 도 2에서 참조 부호 (5M), (5C) 및 (5K)는 각각 제2색 성분 현상 수단(마젠타 성분 현상 수단), 제3색 성분 현상 수단(시안 성분 현상 수단) 및 제4색 성분 현상 수단(블랙 성분 현상 수단)을 나타낸다.
중간 전사체 (11)의 주변면에 형성된 합성 토너 화상은, 이차 전사 수단 (6s)로부터의 이차 전사 바이어스에 의해, 전사재 공급 수단(도시하지 않음)으로부터 중간 전사체 (11)과 이차 전사 수단 (6s) 사이(접촉부)로 중간 전사체 (11)의 회전과 동기하여 취출되어 급송된 전사재(종이 등) (P)로 차례로 이차 전사된다.
합성 토너 화상이 전사된 전사재 (P)는 중간 전사체 (11)의 주변면으로부터 분리되고, 정착 수단 (8)로 도입되어 화상이 정착됨으로써 컬러 화상 형성물(인쇄, 복사물 등)로서 장치 밖으로 출력된다.
합성 토너 화상 전사 후에 중간 전사체 (11)의 주변면에는 전하 부여 수단 (7r)이 접촉된다. 전하 부여 수단 (7r)은 중간 전사체 (11)의 주변면의 이차 전사 잔류 토너에 일차 전사시와의 반대 전하를 부여한다. 일차 전사시와의 반대 전하가 부여된 이차 전사 잔류 토너는 전자사진 감광체 (1)과 중간 전사체 (11) 사이의 접촉부 및 그 근방에서 전자사진 감광체 (1)의 주변면으로 정전기적으로 전사된다. 이렇게 하여 합성 토너 화상 전사 후에 중간 전사체 (11)의 주변면은 전사 잔류 토너가 제거되어 세정된다. 전자사진 감광체 (1)의 주변면으로 전사된 이차 전사 잔류 토너는 전자사진 감광체 (1)의 주변면의 일차 전사 잔류 토너와 함께 세정 수단 (7)에 의해 제거된다. 중간 전사체 (11)로부터 전자사진 감광체 (1)로의 이차 전사 잔류 토너의 전사는 일차 전사와 동시에 행할 수 있기 때문에, 작업 처리량을 저하시키지 않는다.
또한, 세정 수단 (7)에 의한 전사 잔류 토너의 제거 후에 전자사진 감광체 (1)의 주변면을 전-노광 수단으로부터의 전-노광광에 의해 전하 제거 처리할 수도 있지만, 도 2에 나타낸 바와 같이 대전 수단 (3)이 대전 롤러 등을 이용한 접촉 대전 수단인 경우에는 전-노광이 반드시 필요한 것은 아니다.
도 3에 본 발명의 전자사진 감광체를 갖는 인라인 방식의 컬러 전자사진 장치의 개략적인 구성의 일례를 나타낸다.
도 3에서 참조 부호 (1Y), (1M), (1C) 및 (1K)는 드럼형의 본 발명의 전자사진 감광체(제1색 내지 제4색용 전자사진 감광체)이고, 각각 축 (2Y), (2M), (2C) 및 (2K)를 중심으로 화살표 방향으로 소정의 주속도로 회전 구동된다.
회전 구동되는 제1색용 전자사진 감광체 (1Y)의 주변면은, 제1색용 대전 수단(제1색용 일차 대전 수단) (3Y)에 의해 소정의 양전위 또는 음전위로 균일하게 대전되고, 이어서 슬릿 노광이나 레이저빔 주사 노광 등의 노광 수단(도시하지 않음)으로부터 출력되는 노광광(화상 노광광) (4Y)를 받는다. 노광광 (4Y)는 목적하는 컬러 화상의 제1색 성분 화상(예를 들면, 옐로우 성분 화상)에 대응하는 노광광이다. 이렇게 하여 제1색용 전자사진 감광체 (1Y)의 주변면에 목적하는 컬러 화상의 제1색 성분 화상에 대응하는 제1색 성분 정전 잠상(옐로우 성분 정전 잠상)이 차례로 형성된다.
한쌍의 장가 롤러 (12)에 따라 장력이 걸린 채 구동되는 전사재 이송 부재(전사재 이송 벨트) (14)는 화살표 방향으로 제1색 내지 제4색용 전자사진 감광체 (1Y), (1M), (1C) 및 (1K)와 거의 동일한 주속도(예를 들면, 제1색 내지 제4색용 전자사진 감광체 (1Y), (1M), (1C) 및 (1K)의 주속도에 대하여 97 내지 103 ％)로 회전 구동된다. 또한, 전사재 공급 수단(도시하지 않음)으로부터 급송된 전사재(종이 등) (P)는 전사재 이송 부재 (14)에 정전기적으로 담지(흡착)되어, 제1색 내지 제4색용 전자사진 감광체 (1Y), (1M), (1C) 및 (1K)와 전사재 이송 부재 (14) 사이(접촉부)에 차례로 이송된다.
제1색용 전자사진 감광체 (1Y)의 주변면에 형성된 제1색 성분 정전 잠상은, 제1색용 현상 수단 (5Y)의 토너에 의해 현상되어 제1색 토너 화상(옐로우 토너 화상)이 된다. 이어서, 제1색용 전자사진 감광체 (1Y)의 주변면에 형성 담지되어 있는 제1색 토너 화상이, 제1색용 전사 수단(제1색용 전사 롤러) (6Y)로부터의 전사 바이어스에 의해 제1색용 전자사진 감광체 (1Y)와 제1색용 전사 수단 (6Y) 사이를 통과하는 전사재 이송 부재 (14)에 담지된 전사재 (P)로 차례로 전사된다.
제1색 토너 화상 전사 후에 제1색용 전자사진 감광체 (1Y)의 주변면은, 제1색용 세정 수단(제1색용 세정 블레이드) (7Y)에 의해 전사 잔류 토너가 제거되어 세정된 후, 반복하여 제1색 토너 화상 형성에 사용된다.
제1색용 대전 수단 (3Y), 제1색용 노광 수단 (4Y), 제1색용 현상 수단 (5Y) 및 제1색용 전사 수단 (6Y)를 통합하여 제1색용 화상 형성부라고 한다.
제2색용 대전 수단 (3M), 제2색용 노광 수단 (4M), 제2색용 현상 수단 (5M) 및 제2색용 전사 수단 (6M)을 갖는 제2색용 화상 형성부, 제3색용 대전 수단 (3C), 제3색용 노광 수단 (4C), 제3색용 현상 수단 (5C) 및 제3색용 전사 수단 (6C)를 갖는 제3색용 화상 형성부, 제4색용 대전 수단 (3K), 제4색용 노광 수단 (4K), 제4색용 현상 수단 (5K) 및 제4색용 전사 수단 (6K)를 갖는 제4색용 화상 형성부의 갖동은 제1색용 화상 형성부의 작동과 동일하며, 전사재 이송 부재 (14)에 담지되어 제1색 토너 화상이 전사된 전사재 (P)에 제2색 토너 화상(마젠타 토너 화상), 제3색 토너 화상(시안 토너 화상), 제4색 토너 화상(블랙 토너 화상)이 차례로 전사된다. 이렇게 하여 전사재 이송 부재 (14)에 담지된 전사재 (P)에 목적하는 컬러 화상에 대응하는 합성 토너 화상이 형성된다.
합성 토너 화상이 형성된 전사재 (P)는 전사재 이송 부재 (14)의 주변면으로부터 분리되고, 정착 수단 (8)에 도입되어 화상 정착됨으로써 컬러 화상 형성물(인쇄, 복사물 등)로서 장치 밖으로 출력된다.
또한, 제1색 내지 제4색용 세정 수단 (7Y), (7M), (7C) 및 (7K)에 의한 전사 잔류 토너의 제거 후의 제1색 내지 제4색용 전자사진 감광체 (1Y), (1M), (1C) 및 (1K)의 주변면을 각각 전-노광 수단으로부터의 전-노광광에 의해 전하 제거 처리할 수도 있지만, 도 3에 나타낸 바와 같이 제1색 내지 제4색용 대전 수단 (3Y), (3M), (3C) 및 (3K)가 대전 롤러 등을 이용한 접촉 대전 수단인 경우에는 전-노광이 반드시 필요한 것은 아니다.
이어서, 중간 전사체에 대해 설명한다.
중간 전사체로서는 장가 롤러(구동 롤러, 인장 롤러를 포함함)에 따라 장력이 걸린 채 구동되는 말단이 없는 형상의 중간 전사 벨트를 들 수 있다. 중간 전사 벨트의 부피 저항률은 106 내지 1012Ω·cm인 것이 바람직하다. 중간 전사 벨트의 부피 저항률이 지나치게 낮으면 일차 전사된 부분과 그렇지 않은 부분 사이에 중간 전사 벨트의 저항치에 큰 차이가 생기기 때문에, 2색째 이후의 토너를 효율적으로 전사할 수 없게 되어 목적하는 색조의 화상을 얻을 수 없게 된다. 또한, 중간 전사 벨트의 저항치가 지나치게 높으면 2색째 이후의 토너를 일차 전사할 때 그 이전에 일차 전사가 종료된 토너가 전자사진 감광체로 되돌아가는 경우가 있다.
또한, 중간 전사 벨트의 재료로서는 우레탄 수지, 불소 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지, 및 실리콘 고무, 우레탄 고무, 히드린 고무 등의 탄성 재료를 들 수 있고, 불소 수지, 또는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지가 강도나 전자사진 특성면에서 바람직하다. 저항 조정은 상기 수지나 탄성 재료에 카본 블랙이나 금속 입자(산화티탄 입자, 산화주석 입자 등) 등의 도전성 입자를 분산시켜 행할 수 있다. 도전성 입자의 양을 증가시킴으로써 부피 저항률을 낮출 수 있다.
중간 전사 벨트의 장력은 신장률이 1 ％ 이내가 되도록 설정하여, 중간 전사 벨트의 파단이나 영구 왜곡이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 중간 전사 벨트의 두께는 10 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다.
이어서, 전사재 이송 부재에 대해 설명한다.
전사재 이송 부재로서는 장가 롤러(구동 롤러, 인장 롤러를 포함함)에 따라 장력이 걸린 채 구동되는 말단이 없는 형상의 전사재 이송 벨트를 들 수 있다. 전사재 이송 벨트의 부피 저항률은 107 내지 1013Ω·cm인 것이 바람직하고, 108 내지 1012Ω·cm인 것이 보다 바람직하다. 부피 저항률이 지나치게 크면 전사재 이송 벨트를 오염시킨 토너를 제거할 때 전사시에 축적된 전하가 악영향을 미치는 경우가 있고, 지나치게 작으면 전사재의 흡착이 불안정해지는 경우가 있다.
또한, 전사재 이송 벨트의 재료로서는 우레탄 수지, 불소 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지, 및 실리콘 고무, 우레탄 고무, 히드린 고무 등의 탄성 재료를 들 수 있고, 불소 수지(폴리불화비닐리덴, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등), 폴리카르보네이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드 수지가 전사성, 전사재의 흡착성면에서 바람직하다. 저항 조정은 상기 수지나 탄성 재료에 카본 블랙이나 금속 입자(산화티탄 입자, 산화주석 입자 등) 등의 도전성 입자를 분산시켜 행할 수 있다. 도전성 입자의 양을 늘림으로써 부피 저항률을 낮출 수 있다.
전사재 이송 벨트의 장력은 신장률이 1 ％ 이내가 되도록 설정하여, 전사재 이송 벨트의 파단이나 영구 왜곡이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 전사재 이송 벨트의 두께는 10 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다.
전사재 이송 벨트 상의 전하 축적이 전사성이나 전사재의 흡착성에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 전사재 이송 벨트를 후속 색의 토너 화상 전사 이전에 전하 제거 수단에 의해 전하 제거하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 전사재 이송 벨트 상에 오염 토너가 부착된 상태로 전하 제거 장치의 부분을 통과시키는 것은 전하 제거 장치의 토너에 의한 오염이나 토너의 전하 상승(charge up)(또는 전하 소실), 경우에 따라서는 전사재 이송 벨트의 방전 파괴 등의 원인이 되기도 한다.
전사재 이송 벨트의 주변면(전사재를 담지하는 측의 면)의 표면 조도(Rz)는 5 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 3 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 표면 조도(Rz)가 5 ㎛를 초과하면 오염 토너와 전사재 이송 벨트 표면의 밀착성이 높아져 오염 토너의 제거가 곤란해지는 경우가 있다.
한편, 전사재 이송 벨트의 표면 조도(Rz)는 0.05 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 토너에는 그의 단위 면적당의 대전 전하량을 제어하기 위해 입경이 대략 0.001 내지 0.05 ㎛인 실리카 입자, 산화티탄 입자, 산화아연 입자 등의 무기 입자가 외부 첨가되어 있다. 이러한 서브마이크론 입자는 전사재 이송 벨트에 대한 정전 흡착력이 강하기 때문에, 전사재 이송 벨트 표면으로부터의 제거가 곤란하다. 따라서, 이송 벨트의 표면 조도(Rz)를 이들 외부 첨가제의 입경(직경)보다 크게 하여 이송 벨트에 어느 정도 매립(embedding)시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서 부피 저항률은, JIS-K6911에 따른 측정 프로브를 이용하여 어드벤테스트사(ADVANTEST CORPORATION) 제조의 고저항계 R8340으로 100 V의 전압을 인가하여 얻은 측정치를 중간 전사 벨트 및 전사재 이송 벨트의 두께를 이용하여 정규화한 값이다.
중간 전사 벨트나 전사재 이송 벨트의 주변면의 표면 조도를 상기한 범위 내로 설정하기 위해서는, 예를 들면 벨트를 주형 내에서 가열 성형하는 방법을 이용하며, 이 때 주형의 벨트와 접촉하는 면의 표면 조도를 상기 값보다 충분히 작게 하는 방법, 또는 성형 후 벨트 표면을 연마 등의 후-가공에 의해 평활화하는 방법을 들 수 있다.
이어서, 토너에 대해 설명한다.
본 발명의 전자사진 감광체는 보다 작은 입경의 토너를 사용했을 경우 전사 효율 향상의 효과가 현저하게 나타나고, 자성체를 함유하지 않는 비자성 토너를 사용했을 경우 효과가 더욱 현저하게 나타난다.
토너로서는 결착 수지, 착색제, 하전 제어제 및 저 연화 물질을 함유한 비자성 일성분 토너가 바람직하게 사용된다.
토너의 결착 수지로서는 통상 사용되는 것, 예를 들면 스티렌-폴리에스테르, 스티렌-부틸 아크릴레이트 등의 스티렌계 공중합체, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
착색제는 통상 사용되고 있는 것, 예를 들면 옐로우 토너용으로서는 벤진 황색 안료, 포론 옐로우, 아세토아세트아닐리드 불용성 아조 안료, 모노아조 염료, 아조메틴 안료 등을 들 수 있다.
마젠타 토너용으로서는 크산텐 마젠타 염료의 포스포 텅스텐 몰리브덴산 레이크 안료, 2,9-디메틸퀴나크리돈, 나프톨 불용성 아조 안료, 안트라퀴논 염료, 크산텐 염료와 유기 카르복실산을 포함하는 착색재, 티오인디고, 나프톨 불용성 아조 안료 등을 들 수 있다.
시안 토너용으로서는 구리 프탈로시아닌 안료 등을 들 수 있다.
하전 제어제로서는 통상 사용되고 있는 것, 예를 들면 음하전 제어제로서는 알킬살리실산의 금속 착체, 디카르복실산 금속 착체, 다환체 살리실산 금속염 등을 들 수 있고, 양하전 제어제로서는 4급 암모늄염, 벤조티아졸 유도체, 구아나민 유도체, 디부틸틴 옥시드, 그 밖의 질소 함유 화합물 등을 들 수 있다.
저 연화 물질로서는 파라핀 왁스, 폴리올레핀 왁스, 미세결정질 왁스, 피셔-트로프슈 (Fischer-Tropsch) 왁스 등의 폴리메틸렌 왁스, 아미드 왁스, 고급 지방산, 장쇄 알코올, 에스테르 왁스, 및 이들의 그래프트 화합물, 블럭 화합물 등의 유도체를 들 수 있고, 토너 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량％의 함유량이 바람직하다.
또한, 토너의 원 상당 개수 평균 직경(D1)은 2 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 토너의 평균 원형도는 0.920 내지 0.995인 것이 바람직하고, 0.950 내지 0.995인 것이 보다 바람직하며, 0.970 내지 0.990인 것이 더욱 바람직하다. 토너의 원형도 표준 편차는 0.040 미만인 것이 바람직하고, 0.035 미만인 것이 보다 바람직하며, 0.015 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 원 상당 개수 평균 직경(D1), 원형도, 평균 원형도 및 원형도 표준 편차란 각각 유동식 입자상 측정 장치로 계측되는 개수 기준의 원 상당 직경-원형도 산포도(scattergram)에서의 상당 개수 평균 직경(D1), 원형도, 평균 원형도 및 원형도 표준 편차이다.
또한, 본 발명에서 토너는 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용한 토너의 단층면 관찰에 있어서, 유동식 입자상 측정 장치로 계측되는 중량 기준의 원 상당 중량평균 직경 (D4)에 대하여, 0.9≤R/D4≤1.1의 관계를 충족하는 장경 R을 갖는 토너의 단층면을 20 군데 선택하고, 선택된 토너의 20 군데의 단층면 각각에 존재하는 왁스 성분에 기인하는 상 분리 구조 중 최대의 장경 r을 계측하고, r/R의 산술 평균치(r/R)st가 0.05≤(r/R)st≤0.95를 충족하도록 상기 왁스 성분이 토너의 결착 수지 중에 구상 또는 방추형의 섬(island)모양으로 분산되어 있는 토너인 것이 바람직하다. 특히, 산술 평균치(r/R) st가 0.25≤(r/R)st≤0.90인 것이 보다 바람직하다.
또한, 자성체를 함유하지 않는 비자성 토너를 사용하면, 본 발명의 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 전사 전류를 강하게 하지 않고도 장기간에 걸쳐 높은 전사 효율을 유지할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있으며, 특히 상기와 같은 컬러 전자사진 장치에 적용하더라도 전사 전류를 강하게 하지 않고도 장기간에 걸쳐 높은 전사 효율을 유지할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있는 전자사진 감광체를 제공하는 것이다. 또한, 이러한 전자사진 감광체를 갖는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 지지체 상에 감광층을 갖는 전자사진 감광체에 있어서, 상기 전자사진 감광체의 표면층이 하기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α 및 하기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β를 갖고, 중량평균 분자량이 1000 내지 1000000인 디오르가노폴리실록산을 함유하며, 상기 표면층 중의 상기 디오르가노폴리실록산의 함유량이 표면층 총 중량에 대하여 0.01 내지 20 중량％인(단, 상기 표면층이 불소 원자 함유 수지 입자를 함유하는 경우는 제외함) 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체에 관한 것이다.
식 중, R11 및 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, B11은 퍼플루오로알킬기를 갖는 1가 유기기를 나타내며, D11은 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기, 및 탄소 원자수 12 이상의 1가 유기기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1가 기를 나타낸다.
또한, 본 발명은 상기 전자사진 감광체와, 상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단, 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 전사재 또는 중간 전사체에 전사하기 위한 전사 수단, 및 상기 전사 수단에 의한 전사 후에 상기 전자사진 감광체의 표면에 남아 있는 토너를 세정하기 위한 세정 수단으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수단을 포함하여 일체형으로 지지하며, 전자사진 장치의 본체에 대한 탈착이 자유로운 프로세스 카트리지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단, 상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단, 상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 및 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 전사재 또는 중간 전사체에 전사하기 위한 전사 수단을 갖는 전자사진 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단, 상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단, 상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 전사재를 유지하기 위한 전사재 유지 부재, 및 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 상기 전사재 유지 부재에 유지된 전사재에 전사하기 위한 전사 수단을 갖는 전자사진 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단, 상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단, 상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상이 상기 전자사진 감광체로부터 일차 전사된 후에 전사된 토너상을 전사재에 이차 전사하기 위한 중간 전사체, 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 상기 중간 전사체의 표면에 전사하기 위한 일차 전사 수단, 및 상기 일차 전사 수단에 의해 상기 중간 전사체의 표면에 전사된 토너상을 전사재에 전사하기 위한 이차 전사 수단을 갖는 전자사진 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전사재를 유지하고, 상기 전사재를 전사 위치에 이송하기 위한 전사재 이송 부재를 가지며, 적어도 상기 전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단, 상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단, 상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 및 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 상기 전사재 이송 부재에 의해 이송된 전사재에 전사하기 위한 전사 수단을 포함하는 복수개의 화상 형성부를 갖는 전자사진 장치에 관한 것이다.
이하에, 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 달리 언급하지 않는 한 실시예에서 "부"는 "중량부"를 의미한다.
우선, 본 발명에서 사용되는 디오르가노폴리실록산은 다음과 같이 합성할 수 있다.
<합성예 1>
하기 반복 구조 단위 α, β, γ를 갖는 폴리실록산 3.23 g, 염화백금산 20 ppm(5 ％ 이소프로필알코올 용액), 화학식 로 표시되는 구조를 갖는 폴리스티렌(n: 평균 25) 18.9 g, 및 m-크실렌 헥사플루오라이드 80 g을 플라스크 중에서 혼합하여 서서히 가열하였다.
또한, 80 ℃에서 6 시간 반응을 계속하였다. 이어서, 플라스크 내의 압력을 140 ℃의 조건하에서 20 Torr(2666.45 Pa)까지 감압하여 용매나 저비점 성분을 제거하였다.
얻어진 반응 생성물을 29Si-NMR, 13C-NMR 및 FT-IR에 의해 분석한 결과, 디오르가노폴리실록산 (1-1)로서 판명되었다.
<합성예 2>
합성예 1에서 폴리스티렌을 화학식 로 표시되는 구조를 갖는 폴리스티렌(n: 평균 25) 13.4 g으로 변경한 것 이외에는, 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하였다.
얻어진 반응 생성물을 29Si-NMR, 13C-NMR 및 FT-IR에 의해 분석한 결과, 디오르가노폴리실록산 (1-4)로서 판명되었다.
본 발명에서 사용되는 다른 구조의 디오르가노폴리실록산을 합성예 1이나 합성예 2와 동일한 방법으로 합성할 수 있다.
<실시예 1-1>
직경 30 mm, 길이 357 mm의 알루미늄 실린더를 지지체로서 사용하고, 이하의 재료로 구성되는 도전층 형성용 도포액을 지지체 상에 침지 도포하고, 140 ℃에서 30 분간 열경화시켜 막 두께가 15 ㎛인 도전층을 형성하였다.
도전성 안료: SnO2 코팅 처리 황산바륨 10 부
저항 조절용 안료: 산화티탄 2 부
결착 수지: 페놀 수지 6 부
레벨링제: 실리콘 오일 0.001 부
용매: 메탄올/메톡시프로판올=2/8 20 부
이어서, 도전층 상에 N-메톡시메틸화 나일론 3 부 및 공중합 나일론 3 부를 메탄올 65 부/n-부탄올 30 부의 혼합 용매에 용해시킨 용액을 침지 도포하여 막 두께가 0.5 ㎛인 중간층을 형성하였다.
이어서, CuKα 특성 X선 회절에서 브래그(Bragg)각(2θ±0.2 °) 7.3 ° 및 28.1 °에서 강한 피크를 갖는 결정형 히드록시 갈륨 프탈로시아닌 결정 9 부 및 폴리비닐 부티랄(상품명: 에스렉(S-LEC) BX-1, 세끼스이 가가꾸(주) (Sekisui Chemical Co., Ltd.) 제조) 3 부를 테트라히드로푸란 100 부에 용해시킨 액체를 직경 1 ㎜의 유리 비드를 이용한 샌드 밀 장치에서 3 시간 동안 분산시켰다.
여기에 200 부의 아세트산 부틸을 첨가하여, 희석한 후 회수하여 이 분산액을 중간층 상에 침지 도포하고, 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 막 두께가 0.30 ㎛인 전하 발생층을 형성하였다.
이어서, 이하의 재료로 구성되는 전하 수송층 형성용 도포액을 전하 발생층 상에 침지 도포하고, 130 ℃에서 1 시간 동안 건조시킴으로써 막 두께가 30 ㎛인 전하 수송층을 형성하였다.
결착 수지: 상기 화학식 7-2로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지(중량평균 분자량 128000) 10 부
전하 수송 물질: 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 아민 화합물 A 7 부
전하 수송 물질: 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 아민 화합물 B 1 부
디오르가노폴리실록산: 디오르가노폴리실록산 (1-4)(중량평균 분자량: 36000) 0.18 부
용매: 모노클로로벤젠/디메톡시메탄=6/4 20 부
이와 같이 전하 수송층이 표면층인 전자사진 감광체를 제조하였다.
이어서, 평가에 대해 설명한다.
평가 장치로서 도 2에 나타낸 구성을 갖는 중간 전사 방식의 컬러 전자사진 장치인 캐논(주)(Canon Inc.) 제조의 컬러 레이저 프린터 LBP-2040(흑백 매분 16매/컬러 매분 4매 인쇄기)을 개조하여 이용하였다. 개조는 중간 전사 벨트 유닛을 장착하지 않더라도 작동하도록 하였다. 또한, 전사 바이어스를 개조 전의 60 ％로 설정하였다. 또한, 임의의 현상기를 선택하고, 고정할 수 있도록 개조하였다. 토너는 원 상당 개수 평균 직경이 8 ㎛이고, 평균 원형도가 0.94인 것을 사용하였다.
평가는 하기와 같이 수행하였다. 우선 중간 전사 벨트 유닛을 제거하고, A4 원고 1매분의 인쇄율이 50 ％인 하프톤 화상(블랙 단색)을 형성시켜 직접 세정하였다. 그 후, 폐토너 중량을 측정하여 W1로 하였다. 이어서, 중간 전사 벨트 유닛을 장착하고, A4 원고 1매분의 인쇄율이 50 ％인 하프톤 화상을 형성시켜 전사시켰다. 전사가 완료된 시점에서 정지시키고, 그 후 폐토너 중량을 측정하여 W2로 하였다. {(W1-W2)/W1}× 100으로부터 계산하여 전사 효율 T를 구하였다.
또한, 상기 장치 및 A4 보통지를 사용하여 단색 20000매의 간헐적 내구 시험을 행하였다. 내구 시험 중의 전사 바이어스는 개조 전의 값으로 설정하였다. 토너가 소진된 경우에는 보급하였다. 내구 시험 후, 상술한 방법에 의해 내구 시험 후의 W120000 및 W220000을 각각 구하여 전사 효율 T20000을 구하였다.
또한, 상기 전자사진 감광체와 동일한 전자사진 감광체를 제조하고, 이것과 상기 평가 장치를 이용하여 블랙 단색의 하프톤 화상 및 풀컬러의 사진 화상을 출력하여 화상 평가를 행하였다. 하프톤 화상에 대해서는 도트 재현성을 평가하고, 사진 화상에 대해서는 종합적인 인쇄 품질을 평가하였다. 하프톤 화상 및 사진 화상의 평가 등급 1 내지 3은 숫자가 클수록 양호하다는 것을 나타낸다.
이상의 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-2>
실시예 1-1에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산의 함유량을 0.18부에서 0.9부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-3>
실시예 1-2에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산 (1-4)를 디오르가노폴리실록산 (1-17)(중량평균 분자량: 38000)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-2와 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-4>
실시예 1-2에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산 (1-4)를 디오르가노폴리실록산 (1-22)(중량평균 분자량: 35000)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-2와 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-5>
실시예 1-2에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산 (1-4)를 디오르가노폴리실록산 (1-5)(중량평균 분자량: 29000)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-2와 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-6>
실시예 1-1에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 상기 화학식 7-2로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지(중량평균 분자량 128000)를 상기 화학식 6-3으로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리카르보네이트 수지(중량평균 분자량 106000)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-7>
실시예 1-6에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산의 함유량을 0.18부에서 0.9부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-6과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 1-8 내지 1-14>
실시예 1-1 내지 1-7에 있어서 각각 내구 시험시 및 하프톤 화상 평가시에 현상기를 시안으로 고정하여 시안 단색으로 화상 출력한 것 이외에는, 실시예 1-1 내지 1-7과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1-1>
실시예 1-1에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중에 디오르가노폴리실록산을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1-2>
실시예 1-1에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산을 실리콘 오일(상품명: KF96, 신에츠 실리콘(주)(Shin-Etsu Silicones Inc.) 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1-3>
실시예 1-1에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 디오르가노폴리실록산을 실리콘 화합물(상품명: GS101, 도아 고세이(주)(Toagosei Co., Ltd.) 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1-4>
비교예 1-1에 있어서 전하 수송층 형성용 도포액 중의 상기 화학식 7-2로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지를, 상기 화학식 7-3으로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지(중량평균 분자량: 113000)와 상기 화학식 7-3으로 표시되는 반복 구조 단위 및 화학식
로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 공중합체(공중합비: 1:9, 중량평균 분자량: 98000)의 혼합물(혼합비: 9:1)로 변경한 것 이외에는, 비교예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1-5>
실시예 1-1에 있어서 전하 수송층을 이하와 같이 형성한 것 이외에는, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
즉, 상기 화학식 7-2로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지(중량평균 분자량 128000) 10 부를 클로로벤젠 100 부에 용해시키고, 불소 원자 함유 수지 입자로서의 사불화에틸렌 수지 입자(상품명: 루브론(LUBRON) L-2, 다이킨 고교(주)(Daikin Industries Ltd.) 제조, 평균 입경(일차 입자) 0.3 ㎛, 평균 입경(이차 입자) 5 ㎛) 10 부 및 디오르가노폴리실록산 (1-4)(중량평균 분자량: 36000) 2 부를 첨가하여 잘 혼합하였다. 상기 혼합물을 액체 충돌형 분산기를 이용하여 2회 분산시킴으로써 불소 원자 함유 수지 입자 분산액을 제조하였다.
이어서, 상기 화학식 7-2로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지:상기 아민 화합물 A:상기 아민 화합물 B:상기 사불화에틸렌 수지 입자:상기 디오르가노폴리실록산 (1-4):상기 용매(클로로벤젠)의 최종 중량비가 10:9:1:1:0.2:80이 되도록 상기 화학식 7-2로 표시되는 반복 구조 단위를 갖는 폴리아릴레이트 수지, 상기 아민 화합물 A 및 상기 아민 화합물 B를 상기 불소 원자 함유 수지 입자 분산액에 첨가하여 조정하였다.
상기 분산액을 전하 발생층 상에 침지 도포하고, 130 ℃에서 1 시간 동안 건조시킴으로써 막 두께가 30 ㎛인 전하 수송층을 형성하였다.
<실시예 2-1>
실시예 1-1과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하였다.
이어서, 평가에 대해 설명한다.
평가 장치로서 도 3에 나타낸 구성을 갖는 인라인 방식의 컬러 전자사진 장치인 캐논(주) 제조의 복사기 CLC1000(매분 31매 인쇄기)을 개조하여 사용하였다. 전면 도어를 개방하여 전사재 이송 벨트를 통상의 위치로부터 떼어내고, 복사 용지가 없는 상태에서도 그 밖의 동작을 행할 수 있도록 회로를 변경하여 개조하였다. 또한, 전사 바이어스를 개조 전의 60 ％로 하였다. 현상 수단에 사용하는 토너는 원 상당 개수 평균 직경이 8 ㎛이고, 평균 원형도가 0.94인 것을 사용하였다.
평가는 하기와 같이 수행하였다. 우선 전면 도어를 개방하여 전사재 이송 벨트를 통상의 위치로부터 떼어내고, 복사 용지가 없는 상태에서 블랙용 화상 형성부에서 전사재(종이 등)가 없는 상태에서 A4 원고 1매분의 인쇄율이 50 ％인 하프톤 화상(블랙 단색)을 형성시키고, 직접 세정하였다. 그 후, 폐토너 중량을 측정하여 W1로 하였다. 이어서, 전사재 이송 벨트를 통상의 위치로 되돌려 A4 원고 1매분의 인쇄율이 50 ％인 하프톤 화상을 형성시키고, 전사재로서 OHP 용지를 사용하여 전사시켰다. 전사가 완료된 시점에서 정지시키고, 정착 전의 OHT 용지를 취출하여 OHT 상의 토너를 전부 회수하고 중량을 측정하여 W2로 하였다. (W2/W1)×100에 의해 전사 효율 T를 구하였다.
또한, 상기 장치 및 A4 보통지를 사용하여 컬러 화상 20000매의 간헐적 내구 시험을 행하였다. 내구 시험 중의 전사 바이어스는 개조 전의 값으로 설정하였다. 토너가 소진된 경우에는 보급하였다. 내구 시험 후, 상술한 방법에 의해 내구 시험 후의 W120000 및 W220000를 각각 구하여 전사 효율 T20000를 구하였다.
또한, 상기와 동등한 감광체 및 평가기를 이용하여 블랙 단색의 하프톤 화상 및 풀컬러의 사진 화상을 출력하여 화상 평가를 행하였다. 하프톤 화상에 대해서는 도트 재현성을 평가하고, 사진 화상에 대해서는 종합적인 인쇄 품질을 평가하였다.
이상의 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 2-2 내지 2-7>
각각 실시예 1-2 내지 실시예 1-7과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고, 각각 실시예 2-1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
<실시예 2-8 내지 2-14>
실시예 2-1 내지 2-7에 있어서 각각 토너를 원 상당 개수 평균 직경이 6.5 ㎛이고, 평균 원형도가 0.98이며, 토너 입자 내에 왁스 성분이 구상으로 분산되어 있는 토너로 변경한 것 이외에는, 실시예 2-1 내지 2-7과 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
<비교예 2-1 내지 2-5>
각각 비교예 1-1 내지 비교예 1-5와 동일한 방법으로 전자사진 감광체를 제조하고, 각각 실시예 2-1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
본 발명에 의하면, 전사 전류를 강하게 하지 않고도 장기간에 걸쳐 높은 전사 효율을 유지할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있으며, 특히 상기와 같은 컬러 전자사진 장치에 적용하더라도 전사 전류를 강하게 하지 않고도 장기간에 걸쳐 높은 전사 효율을 유지할 수 있고, 양호한 화상을 얻을 수 있는 전자사진 감광체를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 전자사진 감광체를 갖는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 지지체 상에 감광층을 갖는 전자사진 감광체에 있어서, 상기 전자사진 감광체의 표면층이 하기 화학식 11로 표시되는 반복 구조 단위 α 및 하기 화학식 12로 표시되는 반복 구조 단위 β를 가지며, 중량평균 분자량이 1000 내지 1000000인 디오르가노폴리실록산을 함유하며, 상기 표면층 중의 상기 디오르가노폴리실록산의 함유량이 표면층 총 중량에 대하여 0.01 내지 20 중량％인(단, 상기 표면층이 불소 원자 함유 수지 입자를 함유하는 경우는 제외함) 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.
    <화학식 11>
    <화학식 12>
    식 중, R11 및 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, B11은 퍼플루오로알킬기를 갖는 1가 유기기를 나타내며, D11은 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기, 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기, 및 탄소 원자수 12 이상의 1가 유기기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1가 기를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디오르가노폴리실록산이 추가로 하기 화학식 13으로 표시되는 반복 구조 단위 γ를 갖는 것인 전자사진 감광체.
    <화학식 13>
    식 중, R13 및 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타낸다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디오르가노폴리실록산의 중량평균 분자량이 10000 내지 200000인 전자사진 감광체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 R11 내지 R16이 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 페닐기인 전자사진 감광체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 B11로 표시되는 퍼플루오로알킬기를 갖는 1가 유기기가 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 1가 기인 전자사진 감광체.
    <화학식 2>
    식 중, R21은 알킬렌기 또는 알킬렌옥시알킬렌기를 나타내고, a는 3 이상의 정수를 나타낸다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 D11로 표시되는, 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 갖는 1가 유기기가 하기 화학식 3으로 표시되는 구조를 갖는 1가 기인 전자사진 감광체.
    <화학식 3>
    식 중, R31은 치환 또는 비치환된 2가 탄화수소기를 나타내고, R32 및 R33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내며, W31은 중합도가 3 이상인 치환 또는 비치환된 폴리스티렌쇄를 나타내고, R34는 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내며, b는 0 또는 1을 나타낸다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 D11로 표시되는 치환 또는 비치환된 알킬렌옥시기를 갖는 1가 유기기가 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 갖는 1가 기인 전자사진 감광체.
    <화학식 4>
    식 중, R41 및 R42는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 2가 탄화수소기를 나타내고, R43은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내며, c는 0 또는 1을 나타내고, d는 1 이상 300 이하의 정수를 나타낸다.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 D11로 표시되는 치환 또는 비치환된 실록산쇄를 갖는 1가 유기기가 하기 화학식 5로 표시되는 구조를 갖는 1가 기인 전자사진 감광체.
    <화학식 5>
    식 중, R51은 알킬렌기, 알킬렌옥시기 또는 산소 원자를 나타내고, R52 내지 R56은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내며, e는 3 이상의 정수를 나타낸다.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면층 중의 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 갖는 디오르가노폴리실록산의 함유량이 상기 표면층 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량％인 전자사진 감광체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자사진 감광체의 표면층이 결착 수지를 함유하는 것인 전자사진 감광체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 결착 수지가 폴리아릴레이트 수지 또는 폴리카르보네이트 수지인 전자사진 감광체.
  12. 전자사진 감광체와,
    상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단,
    상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단,
    상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 전사재 또는 중간 전사체에 전사하기 위한 전사 수단, 및
    상기 전사 수단에 의한 전사 후에 상기 전자사진 감광체의 표면에 잔류된 토너를 세정하기 위한 세정 수단으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수단을 포함하여 일체형으로 지지하고, 전자사진 장치의 본체에 대한 탈착이 자유로운 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 전자사진 감광체가 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  13. 전자사진 감광체,
    상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단,
    상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단,
    상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 및
    상기 현상 수단에 의해 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 전사재 또는 중간 전사체에 전사하기 위한 전사 수단을 갖는 전자사진 장치에 있어서, 상기 전자사진 감광체가 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 전자사진 장치.
  14. 전자사진 감광체,
    상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단,
    상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단,
    상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단,
    전사재를 유지하기 위한 전사재 유지 부재, 및
    상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 상기 전사재 유지 부재에 유지된 전사재에 전사하기 위한 전사 수단을 갖는 전자사진 장치에 있어서, 상기 전자사진 감광체가 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 전자사진 장치.
  15. 전자사진 감광체,
    상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단,
    상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단,
    상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단,
    상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상이 상기 전자사진 감광체로부터 일차 전사된 후에 전사된 토너상을 전사재에 이차 전사하기 위한 중간 전사체,
    상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 상기 중간 전사체의 표면에 전사하기 위한 일차 전사 수단, 및
    상기 일차 전사 수단에 의해 상기 중간 전사체의 표면에 전사된 토너상을 전사재에 전사하기 위한 이차 전사 수단을 갖는 전자사진 장치에 있어서, 상기 전자사진 감광체가 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 전자사진 장치.
  16. 전사재를 유지하고, 상기 전사재를 전사 위치에 이송하기 위한 전사재 이송 부재를 가지며,
    적어도 전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단, 상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 전자사진 감광체의 표면을 노광광에 노출시켜 정전 잠상을 형성하기 위한 노광 수단, 상기 노광 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하기 위한 현상 수단, 및 상기 현상 수단에 의해 상기 전자사진 감광체의 표면에 형성된 토너상을 상기 전사재 이송 부재에 의해 이송된 전사재에 전사하기 위한 전사 수단을 포함하는 복수개의 화상 형성부를 갖는 전자사진 장치에 있어서, 상기 전자사진 감광체가 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 전자사진 장치.
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