KR20050073951A - 전자 사진용 감광체 - Google Patents

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KR20050073951A KR1020040002083A KR20040002083A KR20050073951A KR 20050073951 A KR20050073951 A KR 20050073951A KR 1020040002083 A KR1020040002083 A KR 1020040002083A KR 20040002083 A KR20040002083 A KR 20040002083A KR 20050073951 A KR20050073951 A KR 20050073951A
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요코다사브로
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Abstract

본 발명은 전자 사진용 감광체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 지지체 상에 하기 화학식 1로 표시되는 페닐 아조 화합물 및 수지 바인더를 포함하는 하부 코팅층이 형성되고, 상기 하부 코팅층 상부에 감광층이 형성된 것을 포함하는 전자 사진용 감광체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상기 페닐 아조 화합물은 알콜계 용매에 용해되어 분자 수준으로 하부 코팅층의 형성이 용이하고, 상기 전도성 지지체로부터의 정공 주입 억제 및 감광체에서의 전자 수송능이 증가함에 따라 전자 사진 방식을 따르는 팩시밀리, 복사기 프린터 및 전자 사진 분야에 적용시 화상 결함을 효과적으로 줄일 수 있다.
(상기 화학식 1에서, R1, R2, R3, l, m 및 n은 명세서 내에서 기재한 바와 같다.)

Description

전자 사진용 감광체{ELECTROPHOTOGRAPHIC PHOTOSENSITIVE COMPOSITION}
본 발명은 전도성 지지체 상에 전자 수송체로서 페닐 아조 화합물 및 수지 바인더를 포함하는 하부 코팅층이 형성되고, 상기 하부 코팅층 상부에 감광층이 형성된 것을 포함하는 전자 사진용 감광체에 관한 것이다.
전자 사진(electrophotography)은 팩시밀리, 복사기, 레이저 프린터, CRT 프린터, LED 프린터, 액정 프린터 및 레이저 전자 사진 등에 적용되고 있다.
이때 전자 잠상을 전달하기 위한 물질을 사용하게 되는데 이러한 물질을 일컬어 전자 사진용 감광체(electrophotographic photosensitizer)라 한다. 통상적인 전자 사진용 감광체는 전도성 지지체 상에 전하 발생 물질 및 전하 수송 물질을 포함하는 감광층이 적층된 구조를 가진다.
이러한 전자 사진용 감광체가 구동하여 이미지를 생성하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 감광층의 표면을 정전기적으로 균일하게 음전하로 대전시킨 다음, 상기 감광층의 대전된 표면을 부분적으로 노광한다. 상기 노광에 의해 전하 발생 물질 또는 전하 발생층에서는 전자·정공 쌍이 생성되고, 생성된 정공은 상기 전하 수송 물질 또는 상기 전하 수송층에 의해 상기 음전하로 대전된 감광층 표면으로 이동하여, 상기 음전하로 대전된 감광층 표면을 방전시킨다. 이와 동시에, 노광에 의해 생성된 전자는 상기 전도성 지지체로 주입된다. 그 결과, 상기 노광된 영역은 잔류 전위를 갖는 방전 영역을 형성하고, 노광되지 않은 영역은 대전 전위를 유지하는 대전 영역으로 남아 정전기적 잠상(electrostatic latent image)을 형성한다.
다음으로, 액체 또는 고체 토너가 상기 잠상이 형성된 감광체 근처에 제공되고, 상기 대전 또는 방전영역 상에 도포되어 상기 감광층 표면상에 토너 이미지(toner image)을 만든다. 이와 같이 형성된 토너 이미지는 종이와 같은 수용체 표면으로 전사됨으로써 최종 이미지(final image)를 생성한다.
일반적인 전자 사진용 감광체는 전술한 바와 같이, 전도성 지지체 상에 전하 발생 물질, 전하 수송 물질 및 수지 바인더 등으로 구성되는 감광층을 형성하여 이루어진다. 상기 감광층으로는 전하 발생 물질과 전하 수송 물질을 포함하여 단층으로 형성하거나, 전하 발생층 및 전하 수송층을 적층하는 적층형 등 여러 가지 구조가 사용되고 있다.
상기 감광체로 사용되는 감광 물질로는 셀렌(Se), 셀렌 합금, 산화아연(ZnO), 황화 카드뮴(CdS) 등의 무기 광전도성 물질을 수지 바인더에 분산시켜 사용하거나, 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물 또는 비스아조(bisazo-) 화합물 등의 유기 광전도성 물질을 수지 바인더에 분산 또는 진공 밀착시켜 사용하고 있다. 그러나 전도성 지지체 상에 감광층이 형성된 구조의 전자 사진용 감광체는 상기 전도성 지지체로부터 정공이 유입되어 실제 얻어진 사진상의 해상도(resolution)가 저하되는 등의 화상 결함이 발생한다.
이에, 최근에는 상기 전도성 지지체와 감광층 사이에 하부 코팅층을 추가로 형성하여 상기 지지체로부터 상기 감광층으로의 정공의 주입을 억제하고, 상기 감광층에서 노광에 의해 생성된 전자를 상기 지지체로 주입시키는 역할을 함과 동시에 상기 지지체 표면의 결함이나 오염으로부터 상기 감광층을 보호할 수 있었다. 그러나, 상기 하부 코팅층은 정공의 주입을 억제하거나, 상기 지지체 표면의 결함이나 오염으로부터 상기 감광층을 보호하기 위해서 일정 두께 이상이 요구된다. 따라서, 상기 하부 코팅층이 두꺼울수록 전기저항이 증가하여 상기 감광층에서 노광에 의해 생성된 전자를 상기 지지체로 효과적으로 주입할 수 없게 된다. 이 경우 상기 전자 사진용 감광체를 반복 사용함에 있어서, 상기 방전영역의 잔류전위가 상승하는 결과를 가져오고 이는 상기 전자 사진용 감광체의 화상 결함을 유발할 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 미합중국특허 제 5,141,837호 및 제5,589,309호에서는 페릴렌 안료(perylene pigment)를 고분자 수지 바인더에 분산시켜 하부 코팅층(undercoating layer)을 형성함을 언급하고 있다.
상기 특허에 따르면, 전도성 지지체 상에 하부 코팅층을 형성하기 위하여, 페릴렌 안료를 고분자 수지 바인더에 분산하여 제공된 전도성 지지체에 도포하여 형성한다. 이때 상기 사용되는 고분자 수지 바인더는 코팅을 원활히 하기 위하여 적절한 용매에 용해하여 사용하며, 공지된 전자 수송 물질이 대부분 유기 용매를 사용한다. 그러나, 후속 공정에서의 감광체를 형성시 사용되는 감광 물질 또한 유기 용매에 용해 되는 바, 상기 수지 바인더가 유기 용매에 대해 용해성을 나타내는 경우 이미 형성된 하부 코팅층 또한 용해되는 문제점이 발생한다. 이에 따라 상기 하부 코팅층에 사용되는 수지 바인더가 후속 공정에서 사용되는 유기 용매에 대하여 내성을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
통상적으로 하부 코팅층을 형성하는 데 사용되는 수지 바인더는 폴리아마이드계 수지 또는 멜라민 수지와 같은 열가교성 수지가 알려져 있으며, 그 중 폴리아마이드계 수지는 알콜계 용매에 용해되며, 상기 유기 용매에 대해 비용해성을 가진다. 그러나, 하부 코팅층의 전자 수송 물질 대부분이 알콜계 용매에 대해 비용해성을 나타내는 바, 이제까지는 단분자 전자 수송 물질을 안료 형태로 고분자 수지 바인더에 분산시켜 사용하여 왔다. 그결과, 상기 분산된 전자 수송 물질 사이에 전자의 이송이 원활하지 못하고, 이에 따라 얻어진 전자 사진의 해상도가 저하되는 등의 문제점이 발생하였다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 알콜계 용매에 용해가 가능한 전자 수송 물질을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전자 수송 물질로서 페닐 아조 화합물을 사용하는 것을 포함하는 전자 사진용 감광체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전도성 지지체 및 감광층 사이에 하부 코팅막층으로 페닐 아조 화합물 및 수지 바인더로 형성하는 전자 사진용 감광체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전도성 지지체로부터의 정공의 주입을 효과적으로 억제하면서도 상기 지지체로의 전자 수송 능력이 우수한 전자 사진용 감광체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전자 사진의 해상도를 증가시키는 전자 사진용 감광체를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은:
전도성 지지체;
상기 전도성 지지체 상에 위치하여 하기 화학식 1로 표시되는 전자수송체 및 수지 바인더를 갖는 하부 코팅층(undercoating layer); 및
상기 하부 코팅층 상에 위치하는 감광층을 포함하는 전자 사진용 감광체를 제공한다.
화학식 1
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 수소 원자, C1∼C20의 치환 또는 비치환된 알킬기(alkyl), C1∼C20의 치환 또는 비치환된 알콕시기(alkoxy), C6∼C 30의 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl), C7∼C30의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기(arylalkyl), 및 할로겐 원자(halogen)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고,
R3는 니트로기(nitro), 시아노기(cyano) 및 술폰기(sulfone)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고,
l은 0 내지 4의 정수이고,
m은 0 내지 5의 정수이고,
n은 0 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 1에서 R1 또는 R2가 비대칭 탄소를 포함하는 경우 화학식 1의 화합물은 R 또는 S의 광학 이성질체이며, 본 발명은 이들 광학 이성질체와 라세믹 혼합물을 모두 포함한다.
바람직하게 상기 화학식 1로 표시되는 페닐 아조 화합물은 알콜계 용매에 용해가 가능하여, 전자 사진용 감광체의 하부 코팅층에 바람직하게 적용가능하다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자사진용 감광체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전자 사진용 감광체는:
전도성 지지체(100);
상기 전도성 지지체 상에 위치하여 상기 화학식 1로 표시되는 전자 수송체 및 수지 바인더를 갖는 하부 코팅층(undercoating layer, 200); 및
상기 하부 코팅층 상에 위치하는 감광층(300)을 포함한다.
이때, 상기 전자 사진용 감광체는 추가로 상기 감광층(300)상에 보호층(400)을 더욱 포함할 수 있다.
상기 전자 사진용 감광체의 제조방법을 살펴보면, 먼저 전도성 지지체(conductive substrate; 100)를 제공한다. 상기 전도성 지지체(100)는 전자 사진용 감광체의 한 전극으로서의 역할을 함과 동시에 상기 감광체를 지지하는 역할을 하며, 원통형, 판형 또는 필름형 등 다양한 형태로 적용 가능하다. 상기 전도성 지지체(100)는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 전도성 지지체가 가능하며, 예를 들어 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈 등의 금속 또는 유리, 수지 등의 표면에 도전 처리를 한 것 등으로 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 전도성 지지체(100) 상에 상기 화학식 1로 표시되는 페닐 아조 화합물이 수지 바인더에 균일하게 분산된 하부 코팅층(200)을 형성한다. 상기 하부 코팅층(200)은 상기 전도성 지지체(100)로부터 감광층(300)으로의 불필요한 전하의 주입을 억제함과 동시에, 상기 전도성 지지체(100)와 감광층(300)의 접착력을 높여 전자의 이송을 원활히 한다. 또한, 후속 공정에서의 감광층(300) 특히, 전하 발생층(300b)으로부터 노광에 의해 생성된 전자를 상기 지지체(100)로 주입시키는 역할을 함과 동시에 상기 전도성 지지체(100) 표면의 결함이나 오염으로부터 상기 감광층(300)을 보호하는 역할을 한다.
특히, 본 발명에서는 전자를 수송하기 위한 전자 수송체로서 상기 화학식 1로 표시되는 페닐 아조 화합물을 사용한다. 상기 페닐 아조 화합물은 분자 구조내 일측에 니트로, 시아노 또는 술폰기와 같은 전자 끌게 관능기(R3)(electron-withdrawing group)와 반대편에 전자 주게 관능기(=O)(electron-donating group)를 포함함으로써 감광체로부터 이송된 전자를 원활히 수송할 수 있다. 일예로, 상기 화학식 1로 표시되는 페닐 아조 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이 가능하다.
상기 화학식 2로 표시되는 2,6-디-t-부틸-4-[(4-니트로-페닐아조)-메틸렌]-싸이클로헥사-2,5-디엔온(2,6-di-tert-butyl-4-[(4-nitro-phenylazo)-methylene]-cyclohexa-2,5-dienone)은 분자 구조내 감광성 그룹인 아조기(-N=N-)를 포함하여, 전자를 수송할 수 있는 공액 구조(conjugated structure)를 포함함으로써, 분자 내 또는 분자 간의 전자 수송이 이루어진다. 또한, 페닐기에 전자 끌게 그룹인 니트로기를 가지고, 반대측에 전자 주게 그룹인 케톤기를 포함함으로써 전자 수송이 원활하게 이루어 질 수 있다.
더욱이, 본 발명에서 전자 수송체로 제시한 화학식 1의 페닐 아조 화합물은 수지 바인더가 용해되는 알콜계 용매에 대해 용해도가 높음으로써, 전도성 지지체(100) 상에 코팅시 상기 화합물이 수지 바인더 상에 분자 단위로 균일한 분산이 가능해진다. 이는 종래 알콜계 용매에 용해도가 낮은 전자 수송체를 사용함으로써, 상기 전자 수송체가 수지 바인더에 비균일하게 분산됨에 따라 전자 이동이 어려워 전자 수송능이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명에 따른 전자 수송체는 수지 바인더에 대하여 1:0.2∼1:0.5 (w/w, 고형분)로 혼합하여 사용하며, 상기 범위를 벗어나게 되면 전자 수송이 원활히 이루어지지 않거나 분산이 어려워 바람직하지 못하다.
상기 수지 바인더는 하부 코팅층(200)과 전도성 지지체(100)간의 접착성의 향상과, 감광층(350)에 적용된 용매에 대한 내성을 갖기 위한 것으로, 알콜계 용매에 용해성을 가지는 폴리아마이드계 수지(polyamides resin)를 사용한다.
본 발명에 따른 하부 코팅층(200)의 형성은 전자 수송체로서의 화학식 1로 표시되는 페닐 아조 화합물과 수지 바인더를 일정 비율로 혼합한 다음, 알콜계 용매에 분산시켜 하부 코팅액을 제조한 다음, 상기 전도성 지지체(100)에 코팅한 후 40∼100 ℃에서 건조하여 1 내지 5 ㎛의 두께를 갖도록 수행한다.
이때 사용하는 알콜계 용매는 상기 수지 바인더 및 전자 수송체(화학식 1의 화합물)를 동시에 용해할 수 있는 것으로, 통상적으로 사용되는 C1∼C10의 선형 또는 가지 달린 알콜이 가능하며, 바람직하기로 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 벤질알코올 및 이들의 혼합물 중에서 적절히 선택한다.
상기 코팅 방법은 통상적으로 사용되는 습식 코팅 방법으로 수행하며, 일예로 침지(dipping), 닥터 블레이드(doctor blade), 바 코우터(bar coater), 링 코팅(ring-coating) 및 롤전사법(roll transferrign method)로 이루어진 그룹 중에서 선택하여 사용한다.
이때, 상기 수지 바인더와 전자 수송체와의 균일한 분산을 위하여 얻어진 하부 코팅액을 볼 밀(ball mill), 롤 밀(roll mill), 샌더 그라인더(sander grinder) 등의 혼합기를 이용하며, 바람직하게는 볼 밀을 사용한다. 이에 따라, 균일한 분산액의 형성으로 첨가되는 전자 수송체가 수지 바인더 내에 분산되지 않고 침전되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 하부 코팅층(200) 내의 상기 전자 수송체의 함량을 증가시켜 상기 하부 코팅층(200)의 전자 수송 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 하부 코팅층(200) 상에 감광층(350)을 형성한다. 상기 감광층(350)은 빛에 반응하여 전하를 발생하고 상기 발생된 전하를 수송하는 역할을 하며, 전하 발생 물질, 전하 수송 물질 및 수지 바인더를 포함한다.
상기 전하 발생 물질은 빛을 수용하여 전하를 발생하는 것으로, 본 발명에서는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 물질을 사용한다. 일예로, 프탈로시아닌 안료(phthalocyanine pigment), 페릴렌 안료(perylene pigment), 아조 안료(azo pigment) 및 이들의 혼합물 등이 사용 가능하다.
상기 전하 수송 물질은 상기 전하 발생 물질에서 발생한 전하를 유지 및 수송하는 것으로, 이 분야에서의 통상적인 물질을 사용한다. 일예로, 스티릴계(styryls) 화합물, 아민계(amines) 화합물, 부타디엔계(butadiens) 화합물, 폴리비닐 카바졸(polyvinylcabazoles) 등을 사용한다.
상기 수지 바인더는 상기한 전하 발생 물질 및 전하 수송 물질은 균일하게 분산하기 위한 것으로, 통상적으로 폴리비닐아세탈 수지(polyvinylacetal resin), 폴리비닐부티랄 수지(polyvinylbutyrals resin), 염화비닐계 수지(polyvinyl chlorides), 아세트산비닐계 수지(vinylacetics resin), 실리콘계 수지(silicone resin), 폴리카보네이트계 수지(polycarbonates resin), 폴리에스테르계 수지(polyesters resin), 폴리에틸렌계 수지(polyethylenes resin), 폴리프로필렌계 수지(polypropylenes resin), 폴리스티렌계 수지(polystylens resin), 아크릴계 수지(acrylates resin), 폴리우레탄계 수지(polyurethanes resin), 에폭시계 수지(epoxy resin) 단독, 블렌드(blend) 및 이들 공중합체 등을 적절하게 조합하여 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에서 전하 발생 물질 및 전하 수송 물질을 포함하는 감광층(300)은 도 1에 도시한 바와 같이 상기 물질을 포함하여 단층으로 형성하거나, 도 2에 도시한 바와 같이 전하 수송층(300a) 및 전하 발생층(300b)의 이층 형태로도 형성할 수 있다.
상기 감광층(300)을 단층으로 적용하는 경우 전하 발생 물질, 전하 수송 물질 및 수지 바인더를 혼합하여 상기 하부 코팅층(200)에 코팅하여 이루어진다.
이와 달리, 상기 감광층(300)을 전하 발생층(300b)과 전하 수송층(300a)의 이층 형태로 적용하는 경우, 전하 수송 물질을 수지 바인더에 분산시켜 도포하여 전하 수송층(300a)을 형성한 다음, 그 상부로 전하 발생 물질을 진공 증착하여 적층하거나 유기 용매에 용해 후 수지 바인더에 분산시켜 도포하여 전하 발생층(300b)을 형성한다. 이때 상기 전하 발생층(300b) 및 전하 수송층(300a)은 그 위치를 달리 하여도 무관하다.
상기 사용되는 유기 용매는 통상적으로 이 분야에서 사용되는 방향족 용매(aromatic hydrocarbon solvent), 지방족 용매(aliphatic hydrocarbon solvent), 케톤계 용매(ketone-based solvent), 에테르계 용매(ether-based solvent), 아세테이트계 용매(acetate-based solvent), 실리콘 용매(silicon-based solvent) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 사용하는 유기 실란에 따라 적절한 단일 용매 또는 일정 혼합비를 가진 혼합용매를 사용할 수 있다.
구체적으로, 헥산을 포함하는 지방족계 탄화수소; 톨루엔, 아니졸(anisole), 메스틸렌(mesitylene), 자이렌(xylene) 등의 방향족계 탄화수소; 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥사논(cyclohexanone), 아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 이소프로필에테르(isopropyl ether)등의 에테르계 용매; 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 부틸 아세테이트(butyl acetate) 또는 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 등의 아세테이트계 용매; 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide) 등의 아마이드계 용매; 실리콘 용매; 또는 이들을 2 종 이상 혼합한 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다
다음으로, 상기 감광층(300) 상에 보호층(400)을 형성하여 본 발명에 따른 전자 사진용 감광체를 완성한다. 상기 보호층(400)은 기계적 스트레스에 대한 내구성이 뛰어나고, 상기 감광층(300)이 감응하는 광을 저손실로 투과시킬 수 있는 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 통상적으로 사용되는 보호층(400)은 수지 바인더를 도포하여 막을 형성하거나 비정질 카본, 알루미나 등의 무기 박막을 증착하여 이루어진다.
이외에 본 발명의 전자 사진용 감광체는 여러 가지 목적에 의해 각 층에 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 일예로, 화상 결함 등을 방지하기 위해 산화 티타늄 및 산화 아연 등의 금속 산화물을 상기 하부 코팅층(200)에 더욱 포함할 수 있다. 또한, 상기 감광층(300)은 여러 가지 목적으로 첨가제를 더욱 포함할 수도 있다. 일예로, 산화 방지제(anti-oxidant) 및 광 안정제 등의 열화 방지제, 실리콘 오일 등의 레벨링제(rebelling agent), 윤활제(lubricant) 등의 첨가제가 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 적절히 포함된다.
상술한 바를 거쳐 얻어진 본 발명의 전자 사진용 감광체는 대전, 노광, 현상, 전사 및 정착의 공정을 갖는 일반적인 전자 사진 공정에 적합하게 이용될 수 있으며, 팩시밀리, 복사기, 레이저 프린터, CRT 프린터, LED 프린터, 액정 프린터 및 레이저 전자 사진기에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 실시예(example)들을 제시한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
화학식 2의 화합물(2,6-디-t-부틸-4-[(4-니트로-페닐아조)-메틸렌]-싸이클로헥사-2,5-디엔온(2,6-Di-tert-butyl-4-[(4-nitro-phenylazo)-methylene]-cyclohexa-2,5-dienone))을 전자 수송체로 사용하여 전자 사진용 감광체를 하기와 같이 제조하였다.
먼저, 메탄올/부탄올(8:2, w/w)의 혼합 용매에 수지 바인더인 CM8000TM(나일론 공중합체, 일본 Toray사 )과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 1:0.3의 비율(w/w, 고형분)로 혼합하여 하부 코팅액을 제조하였다. 이어서, 얻어진 하부 코팅액을 볼밀을 이용하여 균일하게 분산시킨 다음, 전도성 지지체 상에 상기 희석된 용액을 링 코팅 장치를 이용하여 300 ㎜/min.의 속도로 코팅한 후, 70 ℃에서 60분 동안 건조하여 약 1 ㎛ 두께의 하부 코팅층을 형성하였다.
다음으로, 상기 하부 코팅층 상에 전하 발생층 및 전하 수송층을 순차적으로 형성하여 이층형의 감광층을 제조하였다.
먼저, 전하 발생층을 형성하기 위하여 상기 하부 코팅층 상에 7:3 혼합중량비를 갖는 감마형 티타닐 프로시아닌(γ-TiOPc, H.W.Sands)과 BX-1(Seksui사의 PVB)의 혼합물을 12 중량%가 되도록 메틸에틸케톤(MethylEthyl Ketone; MEK)에 넣고 밀링하였다. 상기 밀링된 용액에 상기 메틸에틸케톤을 넣어 세배로 희석한 후, 링 코팅 장치를 사용하여 200 ㎜/min.의 속도로 코팅하고, 70 ℃에서 60분 동안 건조하여 약 0.5 ㎛ 두께의 전하 발생층을 형성하였다.
다음으로, 상기 전하 발생층 상에 1:1 혼합중량비를 갖는 MPCT10(Mitsubishi사의 정공수송물질)과 PCZ-200 (Mitsubishi사의 폴리카보네이트)의 혼합물을 20 중량%가 되도록 첨가한 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran; THF) 용액을 제조하였다. 상기 제조된 용액을 링 코팅 장치를 사용하여 300 ㎜/min.의 속도로 코팅하고, 80 ℃에서 60분 동안 건조하여 약 10 ㎛ 두께의 정공 수송층을 형성함으로써, 전자 사진용 감광체를 제조하였다.
<비교예 1>
본 발명의 실시예 1과 비교하기 위하여 하부 코팅층을 수지 바인더로만 형성하였다.
먼저, 8:2 혼합 중량비로 혼합한 메탄올과 부탄올의 혼합 용매에 수지 바인더인 CM8000TM(toray 사)을 5 중량%가 되도록 녹인 하부 코팅액을 제조하였다. 이어서, 얻어진 하부 코팅액을 볼밀을 이용하여 균일하게 분산시킨 다음, 전도성 지지체 상에 링 코팅 장치를 사용하여 150 ㎜/min.의 속도로 코팅한 후, 70 ℃에서 60분 동안 건조하여 약 1 ㎛ 두께의 하부 코팅층을 형성하였다.
이어서, 상기 하부 코팅층에 전술한 바와 동일한 방법으로 전하 발생층 및 전하 수송층의 이중층의 감광체를 형성하여 전자 사진용 감광체를 제조하였다.
<비교예 2>
본 발명의 실시예 1과 비교하기 위하여 전자 수송체로 페릴렌 안료(perylene pigment)를 포함하는 하부 코팅층을 형성하였다.
먼저, 메탄올/부탄올(8:2, w/w)의 혼합 용매에 수지 바인더인 CM8000TM(나일론 공중합체, 일본 Toray사 )과 페릴렌 안료(Paliogen Maroon L 3920)를 5% 농도로 용해하여 하부 코팅액을 제조하였다. 이어서, 얻어진 하부 코팅액을 볼 밀을 이용하여 균일하게 분산시킨 다음, 전도성 지지체에 링 코팅 장치를 사용하여 150 ㎜/min.의 속도로 코팅한 후, 70 ℃에서 60분 동안 건조하여 약 1 ㎛ 두께의 하부 코팅층을 형성하였다.
상기 하부 코팅층에 전술한 바와 동일한 방법으로 전하 발생층 및 전하 수송층의 이중층의 감광체를 형성하여 전자 사진용 감광체를 제조하였다.
<비교예 3>
하부 코팅층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 상기 실험예와 동일한 방법으로 수행하여 전도성 지지체 상에 이중층의 감광체가 형성된 전자 사진용 감광체를 제조하였다.
<시험예>
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 전자 사진용 감광체의 전기적 성질을 알아보기 위하여 하기와 같이 실시하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 대전 전위 측정(-V) : 상기 얻어진 전자 사진용 감광체의 표면을 900V±50 V로 음대전시킨 후, 1회 구동(1 cycle) 및 500 회 구동(500 cycle)시킨 후의 대전 전위를 측정하였다.
2. 노광 후 잔류 전위 측정 : 상기 대전된 감광체 표면을 780 nm에서 2.9 μW/cm2의 광을 0.68 초간 조사하여 1회 및 500회 회전후의 노광 전위를 측정하였다.
대전 전위(-V) 변화량 노광 후 잔류 전위(-Vr) 변화량
1 cycle 500 cycle 1 cycle 500 cycle
실시예 1 731 706 -25 41 46 +5
비교예 1 629 652 +23 61 140 +79
비교예 2 427 697 +270 18 32 +14
비교예 3 556 559 +3 17 26 +9
상기 표 1에 따르면, 본 발명에 따른 실시예 1의 전자 사진용 감광체는 대전 전위 및 노광 전위의 변화량이 매우 적었다. 이러한 결과는, 실시예 1에 따른 하부 코팅층에 포함된 전자 수송체로 인하여 감광체의 전하 발생층에서 노광에 의해 생성된 전자를 하부의 전도성 지지체로 효과적으로 이동함을 알 수 있다. 또한, 1회 구동과 500 회 구동에서의 적은 차이는 상기 실시예 1에 따른 전자 사진용 감광체의 수명에 직접 관계하는 것으로, 장시간 사용하더라도 전기적 특성이 유지됨을 보여준다.
이에 비하여, 전자 수송체를 포함하지 않은 비교예 1은 500회 구동 이후 대전 전위가 약간 상승하였나, 노광 후 잔류 전위의 급격한 상승을 나타내었다. 이는 감광층 표면에 발생한 전하의 이동이 효과적으로 이루어지지 않는 것에 기인하며, 결과적으로 최종 얻어지는 전자 사진의 해상도가 크게 저하되어 바람직하지 못하게 된다.
그리고, 전자 수송체로 페릴렌 안료를 사용한 비교예 2는 노광 후 잔류 전위의 상승이 비교적 안정하나 대전 전위가 급격히 상승함을 알 수 있다. 이러한 결과는 페릴렌과 수지 바인더의 특이한 전기적 성질에 기인한 것으로, 하부 코팅층이 전도성 지지체로부터의 정공을 효과적으로 억제하지 못하고, 상기 하부 코팅내 전자 수송이 원활히 이루어지지 않음을 알 수 있다.
또한, 하부 코팅층을 사용하지 않은 비교예 3은 감광층과 전도성 지지체가 직접적으로 접촉하는 구조로서, 노광 후 잔류 전위의 변화가 거의 없어 우수한 전기적 특성을 보이나, 하부의 지지체에서 생성된 정공의 주입을 억제하지 못하므로 매우 낮은 대전 전위를 보인다. 그 결과, 상기한 구조에서는 전자 사진의 해상도(resolution)가 저하되는 바 바람직하지 못하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 페닐 아조 화합물을 전자 수송체로 적용하여 전도성 지지체와 감광층 사이에 하부 코팅층으로 적용함으로써, 상기 전도성 지지체로부터의 감광층으로의 정공의 주입을 효과적으로 억제하고, 이와 동시에 상기 감광층으로부터 전자의 주입을 원활히 하는 전자 사진용 감광체를 제조할 수 있었다.
그 결과, 전자 사진용 감광체의 전자 주입 특성을 향상시킴과 동시에 상기 전자 사진용 감광체를 반복 사용한 후에도 잔류전위의 상승을 억제하여 화상 결함을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층형의 감광층을 포함하는 전자 사진용 감광체의 단면도,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 이층형의 감광층을 포함하는 전자 사진용 감광체의 단면도.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
100 : 전도성 지지체 200 : 하부 코팅층
300 : 감광층 300a : 전하 수송층
300b : 전하 발생층 400 : 보호층

Claims (13)

  1. 전도성 지지체;
    상기 전도성 지지체 상에 위치하여 하기 화학식 1로 표시되는 전자 수송체 및 수지 바인더를 갖는 하부 코팅층(undercoating layer); 및
    상기 하부 코팅층 상에 위치하는 감광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체:
    화학식 1
    상기 화학식 1에서,
    R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 수소 원자, C1∼C20의 치환 또는 비치환된 알킬기(alkyl), C1∼C20의 치환 또는 비치환된 알콕시기(alkoxy), C6∼C 30의 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl), C7∼C30의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기(arylalkyl), 및 할로겐 원자(halogen)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고,
    R3는 니트로기(nitro), 시아노기(cyano) 및 술폰기(sulfone)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고,
    l은 0 내지 4의 정수이고,
    m은 0 내지 5의 정수이고,
    n은 0 내지 5의 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 수송체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체:
    화학식 2
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 수송체는 알코올계 용매에 녹는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 수송체는 수지 바인더에 대하여 1:0.2∼1:0.5 (w/w, 고형분)로 혼합되는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 바인더는 폴리아마이드계 수지(polyamides resin)인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 코팅층은 1 내지 5 ㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 코팅층은 산화 티타늄 또는 산화 아연의 금속 산화물을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 지지체는 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 니켈 중 어느 하나의 금속, 또는 유리 또는 수지의 표면에 도전 처리를 한 기판으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광층은 전하 발생 물질 및 전하 수송 물질을 포함하는 단층형으로 형성되거나, 상기 전하 발생 물질을 포함하는 전하 발생층 및 전하 수송 물질을 포함하는 전하 발생층이 적층된 적층형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전하 발생 물질은 프탈로시아닌 안료(phthalocyanine pigment), 페릴렌 안료(perylene pigment), 아조 안료(azo pigment) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전하 수송 물질은 스티릴계 화합물(styryls), 아민계 화합물(amines), 부타디엔계 화합물(butadiens) 및 폴리비닐 카바졸(polyvinylcarbazoles)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광층 상에 위치하는 보호층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 사진용 감광체는 팩시밀리, 복사기, 레이저 프린터, CRT 프린터, LED 프린터, 액정 프린터 및 레이저 전자 사진기로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 기기에 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 감광체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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