KR20080006171A

KR20080006171A - 유기감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치

Info

Publication number: KR20080006171A
Application number: KR1020060064973A
Authority: KR
Inventors: 이지영; 김범준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-16
Also published as: US20080014519A1; EP1879074A3; EP1879074A2; US7560207B2; CN101105645A

Abstract

본 발명은 유기감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치에 관한 것으로, 특히 종래의 적층형의 감광체와 같은 이점을 가지면서, 더욱 고감도이면서 낮은 노광전위와 같은 전기적 특성이 개선된 유기감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치에 관한 것이다.

Description

유기감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치{Organicphotoreceptor and electrophotographic imaging apparatus employing the same}

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 화상형성장치(30), 전자사진 드럼(28), 및 전자사진 카트리지(21)의 모식도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

21 : 전자사진 카트리지 28 : 전자사진 드럼

30 : 전자사진 화상형성장치

전자사진 프로세스에서 사용되는 이층 구조 유기감광체는 기본적으로 전도성지지체 상에 형성된 전하수송층(CTL, charge transport layer)과 전하발생층(CGL, charge generation layer)을 포함한다. 이와 같은 이층 구조 유기감광체, 즉 적층 형 유기감광체는 상기 전도성 지지체 상에 전하수송층이 형성되고, 그 위에 전하발생층이 형성되어 감광체의 표면을 양으로 대전시키는 정대전형 적층형 유기감광체와, 상기 전도성 지지체 상에 전하발생층이 형성되고, 그 위에 전하수송층이 형성되어 감광체의 표면을 음으로 대전시키는 부대전형 적층형 유기감광체로 구분할 수 있다.

상술한 기본적 구조를 갖는 적층형 정대전형 유기감광체가 전자사진적으로 화상을 형성하는 원리는 다음과 같다.

유기감광체의 표면에 양(+)전하를 대전시키고, 레이저빔을 조사하면 전하발생층에서 양전하 및 음전하가 발생한다. 이때, 인가된 전기장에 의해 양전하는 전하수송층으로 주입된 후 전도성 지지체로 이동하는 한편, 음전하(전자)는 전하발생층의 표면(전하발생층 표면에 오버코트층이 코팅되어 있는 경우에는 오버코트층의 표면)으로 이동하여 표면 전하를 중화시키게 된다. 그리하여 노광된 부분의 표면전위가 달라지고 그에 따른 잠상이 형성된다. 이 잠상 영역에 토너가 현상되면 유기감광체의 표면에 화상이 형성된다. 이와 같이 형성된 화상은 종이 또는 전사체와 같은 수용체 표면으로 전사된다.

적층형 부대전형 유기감광체는, 유기감광체의 표면에 음(-)전하를 대전시키고, 레이저빔을 조사하면 전하발생층에서 양전하 및 음전하가 발생한다. 이때 인가된 전기장에 의해 음전하는 전도성 지지체로 이동하는 한편, 양전하는 전하수송층으로 이동하여 표면 전하를 중화시키게 된다. 그 결과 노광된 부분의 표면전위가 달라지고 그에 따른 잠상이 형성된다. 이 잠상 영역에 토너가 현상되면 유기 감광 체의 표면에 화상이 형성된다. 이와 같이 형성된 화상은 종이 또는 전사체와 같은 수용체 표면으로 전사된다.

상술한 바와 같은 적층형 유기감광체는 전하수송층과 전하발생층 각각의 역할이 분리되어 있기 때문에, 한 개의 층에서 일련의 전기적 성질을 모두 만족시켜야 하는 일층형 유기감광체에 비해, 대전전위 및 노광전위 각각의 전기적 특성을 훨씬 더 용이하게 설계할 수 있다. 더욱이 전하발생층 및 전하수송층의 코팅 두께가 더 얇더라도 적층형 유기감광체에는 전기장을 안정하게 인가할 수 있다. 따라서 적층형 유기감광체는, 동일한 강도의 전기장이 인가된 상태에서도 일층형 유기감광체보다 더 많은 전하량을 보유할 수 있게 되고 이로 인하여 그 표면에 더 많은 양의 토너를 현상시킬 수 있게 된다. 따라서 적층형 정대전형 유기감광체는 건식 토너 뿐만 아니라 습식 토너에도 적용될 수 있다.

그러나 적층형 유기감광체의 전하발생층 형성용 조성물을 전도성 지지체 혹은 전하수송층에 코팅하는 과정에서, 전하발생층 도포액의 안정성을 높이고, 도포시 전하발생층의 도포 품질을 증가시키며, 전하발생층과 전도성 지지체 혹은 전하수송층과의 접착성을 높이기 위해서는 바인더의 함량을 증가시키는 것이 요구된다. 하지만 전하발생층 조성물의 조성비중 바인더의 함량이 높은 경우, 전하발생층 도포액의 안정성이 높아지고 도포 품질 및 접착성은 개선되지만 전하발생층 내에서 전자 수송이 원활하게 이루어질 수 없어 감도는 저하되고, 노광전위가 증가하는 등 전기적 특성은 급격히 저하되는 문제가 발생한다. 특히 고감도를 얻기 위하여 전하발생층의 두께를 증가시킨 경우, 이러한 전하 발생이 주로 전하발생층 상부에서 일 어나므로 전하발생물질에서 발생한 전자가 효과적으로 전도성 지지체 혹은 전하수송층으로 이동하기 힘들고, 이로 인해 전하발생도 원활하지 못하고, 감도는 나빠지며 노광전위는 상승하게 된다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 적층형 감광체의 이점을 유지하면서도 전기적 특성이 개량된 유기감광체를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 유기감광체를 채용한 전자사진 화상형성장치, 전자사진 카트리지 및 전자사진 드럼을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하는 유기감광체로서, 상기 전하발생층이 하기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 유기 감광체를 제공한다:

식중, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, 및 R₆는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록실기, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 7 내지 30의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기를 나타내며,

-X-는 단일결합, -S-, -O-, -NH-, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 7 내지 30의 아르알킬렌기를 나타내고,

n은 5 내지 1,000의 정수를 나타낸다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 일구현예로서 본 발명은,

유기감광체를 포함하는 전자사진 화상형성장치로서,

상기 유기감광체가 도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하며, 상기 전하발생층이 상기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 전자사진 화상형성장치를 제공한다.

도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하며, 상기 전하발생층이 상기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 유기 감광체; 및

상기 유기감광체를 대전시키는 대전장치, 상기 유기감광체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하는 현상 장치, 및 상기 유기감광체의 표면을 크리닝하는 크리닝 장치로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나;를 포함하며,

화상형성장치에 부착될 수 있고 또한 화상형성장치로부터 탈착될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자사진 카트리지를 제공한다.

화상형성장치에 부착될 수 있고 또한 화상형성장치로부터 탈착될 수 있는 드럼; 및 상기 드럼상에 배치된 유기감광체를 포함하는 전자사진 드럼으로서,

상기 유기감광체가 도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하며, 상기 전하발생층이 상기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 전자사진 드럼을 제공한다.

도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하며, 상기 전하발생층이 상기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 감광체 유닛;

상기 감광체 유닛을 대전시키는 대전장치;

상기 감광체 유닛상에 정전 잠상을 형성하기 위하여 상기 대전된 감광체 유닛을 화상화된 광(imagewise light)으로 조사하는 화상화 광조사장치;

상기 감광체 유닛상에 토너화상(toner image)을 형성하기 위하여 상기 정전 잠상을 토너로 현상하는 현상 유닛; 및

수용체상에 상기 토너화상을 전사하는 전사 장치를 포함하는 화상형성장치를 제공한다.

이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 유기 감광체는 도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하며, 상기 전하발생층이 상기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성을 취하면, 상기 유기감광체는 감도가 향상될 뿐만 아니라, 노광전위가 낮아져 전기적 특성이 개선된다.

본 발명에 따른 유기 감광체는 전하발생층을 형성시 사용하는 바인더로서 일반 접착성 바인더 수지가 아닌 하기 화학식 1의 구조를 갖는 전자수송능이 있는 고분자를 사용함으로써 광조사에 의해 상기 전하발생층 내에서 발생한 전자를 전도성 지지체 혹은 전하수송층까지 빠르고 원활하게 수송하고, 전하발생층에서 전도성 지 지체 혹은 전하수송층으로의 전자 주입을 용이하게 한다. 즉, 전하발생층에 바인더로서 전자수송 고분자를 사용함으로써 전하발생층의 조성비 중 바인더 수지의 함량을 증가시켜 전하발생층 형성용 도포액의 안정성, 도포 품질 및 접착성의 문제를 해결하면서, 그와 동시에 전자수송능을 개선하여 고감도 및 낮은 노광전위를 갖는 전기적 특성이 개선된 유기 감광체를 제공하게 된다.

본 발명에 따른 전하발생층에 사용되는 바인더로서는 하기 화학식 1의 스틸벤퀴논계 유도체를 사용한다:

<화학식 1>

n은 5 내지 1,000의 정수를 나타낸다.

상기 화학식 1의 전자수송 고분자에서, -X-는 단일 결합 또는 -O-이며, R₁ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소원자, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬렌기이고, R₂, R₃, R₅ 및 R₆는 각각 수소원자인 것이 층 가공성의 측면에서 보다 바람직하다.

상기 화학식 1의 전자수송 고분자는 고분자의 특성상 분자량이 작은 물질과 큰 물질이 다 같이 혼재하여 있으므로, 단분자 물질과 비교하여 결정화가 현저하게 어려워지므로 고농도로 사용하여도 단분자 물질처럼 결정으로 석출하는 경우가 거의 없어 상기 화학식 1의 전자수송 고분자를 바인더로 사용할 경우 고농도로 사용할 수 있어 전하발생층의 안정성, 도포 품질 및 접착성의 문제를 해결하면서, 그와 동시에 전자수송능의 개선을 이룰 수 있다.

상기 본 발명에 따른 화학식 1의 고분자는 대응하는 메틸렌비스페놀을 산화제 존재하에 유기용매와 함께 5 내지 48시간 환류시켜 얻어질 수 있다. 상기 산화제로서는 이산화망간, 크롬산, 과망간산 등과 같이 페놀을 산화시켜 스틸벤퀴논을 얻을 수 있다면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 유기용매로서는 할로겐화 용매가 바람직하며, 예를 들어 클로로포름, 디클로로메탄, 또는 디클로로에탄 등이 있다.

상기 본 발명에 따른 화학식 1의 전자수송 고분자는 그 수평균 분자량이 500 내지 100,000인 것이 바람직하다.

상기 화학식 1의 고분자로서 바람직한 구조의 화합물을 하기 화학식 2 내지 35에 나타내지만, 이들이 본 발명의 화학식 1의 고분자를 한정하는 것은 아니다.

일반적으로 유기 감광체는 도전성 지지체 상에 감광층을 도포한 것이 사용되며, 상기 감광체에 이용하는 도전성 지지체로서는 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 동, 동, 니켈 등의 금속 재료를 들 수 있다. 또한 표면에 알루미늄, 동, 팔라디움, 산화주석, 산화인듐의 전도성층을 입힌 폴리에스테르 필름, 종이, 유리 등의 절연성 기판도 사용할 수 있다. 전도성 지지체와 상기 감광층 사이에는 황산용액, 옥살산 등을 이용한 양극 산화 피막 혹은 폴리아미드, 폴리우레탄, 에폭시수지 등의 바인더층이 형성될 수 있다.

이미 상술한 바와 같이 상기 도전성 지지체 상에 형성되는 감광층은 전하수송층 및 전하발생층으로 이루어지며, 정대전형의 경우는 도전성 지지체 상에 전하수송층이 형성되고, 그 위에 전하발생층이 형성되고, 부대전형의 경우에는 도전성 지지체 상에 전하발생층이 형성되고, 그 위에 전하수송층이 형성된다.

상기 감광층을 구성하는 전하수송층은 전하 수송 물질을 단독으로 액상 도포, 혹은 진공 증착, 스퍼터링, CVD법 등의 수단으로 형성해도 좋고, 접착성이나 막의 강도를 높이기 때문에 바인더 수지와 함께 액상 도포해도 좋다. 바인더 수지와 함께 이용하는 경우는 발명의 효과를 충분히 얻기 위해서는 전하 수송 물질의 농도가 높은 것이 필요하므로, 적어도 30 중량% 이상의 농도로 하는 것이 바람직하다. 상기 전하수송층의 두께는 0.01 내지 1㎛ 정도의 박막이 바람직하다.

감광층 내의 전하 수송 물질의 비율은, 전하수송층의 총중량에 대해서, 10 내지 60 중량%의 범위가 바람직하다. 상기 함량이 10중량% 미만의 경우, 전하 수송능이 불충분하기 때문에 감도가 부족해지고, 잔류 전위가 커지는 경향이 있으므로 바람직하지 않고, 또한 60중량%를 초과하는 경우, 감광층 내의 수지의 함유량이 작아져, 기계적 강도가 저하하는 경향이 있으므로 바람직하지 않다.

상기 전하 수송 물질은 정공을 수송하는 정공 수송 물질과 전자를 수송하는 전자 수송 물질이 있는데 적층형 감광체를 부대전형으로 이용하는 경우에는 전하 수송 물질로서 정공 수송 물질을 사용하고, 정대전형으로 이용하는 경우에는 전자 수송 물질을 주요 성분으로 사용하지만 정/부의 양극성의 특성이 모두 요구되는 경우에는 정공 수송 물질과 전자 수송 물질을 혼합하여 사용하기도 한다. 전하수송 물질 자체가 피막 형성능력을 보유하는 경우에는 그 자체로 이용해도 좋지만 보통 저분자 상태로는 그 자체의 피막 형성능력을 가지지 않기 때문에, 피막 형성성이 있는 수지에 용해시킨 액체 상태로 전하발생층 혹은 전도성 지지체 위에 코팅한 후 건조시킴으로써 전하수송층이 형성된다. 상기 전하수송층의 두께는 용도에 의해 달리할 수 있으며 5 내지 50㎛가 바람직하다.

본 발명에 사용되는 전하 수송 물질에 있어서 정공 수송 물질로는 공지의 물 질을 사용할 수 있으며, 예를 들면 히드라존계 화합물, 피라졸린계 화합물, 옥사디아졸 화합물, 스티릴 화합물, 아릴아민 화합물, 옥사졸계 화합물, 피라졸린계 화합물, 피라졸론계 화합물, 스틸벤 화합물, 폴리아릴 알칸계 화합물, 폴리비닐카바졸 화합물 및 그 유도체, N-아크릴아미드메틸카바졸 중합체, 키노키사린 중합체, 비닐 중합체, 트리페닐메탄 중합체, 스틸렌 공중합체, 폴리아세나프텐, 폴리인덴, 아세나프틸렌과 스틸렌의 공중합체 및 포름알데히드계 축합수지 등이 있다.

한편, 전자수송 물질 역시 공지의 물질을 사용하는 것이 가능하며, 예를 들면 벤조퀴논계 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 안트라키논계 화합물, 마로노니트릴계 화합물, 풀루오레논계 화합물, 디시아노플루오레논계 화합물, 벤조퀴논이민계 화합물, 디페노퀴논계 화합물, 스틸벤 퀴논계 화합물, 디이미노퀴논계 화합물, 디옥소테트라센디온 화합물 및 황화피란계 화합물 등이 있다. 그러나 본 발명에 사용되는 전하수송 물질은 상기 정공수송 물질 또는 전자수송 물질에 한정되지 아니하고 이동도가 10^-8cm²/s보다 빠른 특성을 가지면 공지의 예 이외의 것을 사용하여도 무방하며, 2종류 이상의 전하수송 물질을 함께 사용하는 것도 가능하다.

상기 전하수송층에 사용되는 바인더 수지로서는, 전기 절연성의 필름을 형성할 수 있는 고분자 중합체가 바람직하다. 이러한 고분자 중합체로서는, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 메타크릴 수지, 아크릴 수지, 폴리염화비닐, 폴리 염화 비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트, 스티렌-부타디엔 공중합체, 염화 비닐리덴-아크릴로니트릴 중합체, 염화 비닐-초산비닐 공중합체, 염화 비닐-초 산비닐-무수 말레산 공중합체, 실리콘 수지, 실리콘-알키드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 스틸렌-알키드 수지, 폴리-N-비닐르카르바졸, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리술폰, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐 알코올, 에틸 셀룰로오스, 페놀 수지, 폴리아미드, 카르복시메틸셀룰로스, 염화 비닐리덴계 폴리머 라텍스, 폴리우레탄 등을 예로 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이러한 바인더 수지는, 단독 또는 2 종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

이와 같은 전하수송층을 형성하는 도포 방법은, 종래 공지의 액상 도포 방법, 예를 들어 스프레이 코팅법, 링 코팅법, 롤 코팅법 등이 있으며, 본 발명의 전자사진 감광체의 제조에 매우 적합하게 적용할 수 있다.

상기 전하수송층 외에 상기 감광층을 구성하는 전하발생층은 전하 발생 물질을 바인더로서 사용되는 상기 화학식 1의 화합물과 함께 용매에 분산시킨 후, 이를 도포하여 얻을 수 있다.

바인더로서 사용되는 상기 화학식 1의 화합물은 전하발생층 총 중량에 대하여 20 내지 80중량%의 비율로 사용될 수 있으며, 상기 함량이 20중량% 미만인 경우 충분한 도포 품질 및 접착성 등을 얻을 수 없고, 80중량%를 초과하는 경우 전하 발생 물질의 함량이 감소하여 감도가 감소하는 등의 문제가 발생할 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 전하 발생 물질로서는, 예를 들면, 아조계 안료, 퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 인디고계 안료, 티오인디고계 안료, 비스벤조이미다졸계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 퀴놀린계 안료, 레이크계 안료, 아조레이크계 안 료, 안트라퀴논계 안료, 옥사진계 안료, 디옥사진계 안료, 트리페닐메탄계 안료, 아즈레늄계 염료, 스퀘아리움계 염료, 피리륨계 염료, 트리알릴메탄계 염료, 크산텐계 염료, 티아진계 염료, 시아닌계 염료 등의 여러 가지의 유기 안료, 염료나, 또한 무정형 실리콘, 무정형 셀레늄, 텔루륨, 셀레늄-텔루륨 합금, 황화카드뮴, 황화 안티몬, 산화 아연, 황화 아연 등의 무기 재료를 예로 들 수 있다. 상기 전하 발생 물질은, 상기 예로 든 물질을 단독으로 이용할 수 있지만, 2종류 이상의 전하 발생 물질을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 이들의 함량은 전하발생층 총 중량에 대하여 20 내지 80중량%의 비율로 사용할 수 있는 바, 상기 함량이 20중량% 미만이면 전하 발생 물질의 함량이 감소하여 감도가 감소하는 문제가 있고, 80중량%를 초과하면 충분한 도포 품질 및 접착성 등을 얻을 수 없는 문제가 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 유기감광체는 상기 전하수송층 및 전하발생층 외에 기체 위에 하도층을 구비하여 전하발생과 전하수송이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다. 상기 하도층은 금속 산화물, 바인더 수지 및 산화방지제로 구성된다. 상기 금속 산화물은 산화주석, 산화인듐, 산화아연, 산화티탄, 산화실리콘, 산화지르코늄, 산화알루미늄 등을 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 바인더 수지는 무오일 알키드 수지를 열중합한 열경화성 수지, 부틸화된 멜라민 수지와 같은 아미노 수지, 불포화 결합을 갖는 폴리우레탄 혹은 불포화 폴리에스터와 같이 불포화 결합을 가지는 수지를 중합한 광경화성 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시수지 등을 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중 루틸형 산화티탄을 사용하는 것이 바람직하며, 산화티탄의 중량 대비 0.01% 내지 5%의 산화알루미늄을 조합하여 사용함으로써 정전 특성을 향상시키고 인쇄 화상의 매끄러움을 유지할 수 있어 보다 바람직하다.

상기 하도층의 두께는 0.1 내지 20㎛가 적당하며 바람직하게는 0.2 내지 10㎛이다. 상기 하도층의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우 고대전 전압에 의한 하도층의 손상으로 천공이 일어나 화상에 흑점이 발생하며, 20㎛을 초과하면 정전특성의 조절이 어렵고, 화상이 불량해지는 단점이 있다. 하도층의 금속 산화물과 바인더 수지의 중량비는 0.1/1 내지 10/1 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 이는 바인더 비율이 너무 높으면 금속 산화물에 의한 차폐력이 감소하고, 금속산화물의 비율이 너무 높으면 전도성 지지체에 도포시 부착력이 저하하기 때문이다.

본 발명의 유기감광체의 하도층, 전하발생층 또는 전하수송층 제조에 사용되는 도포액의 용제는 사용한 수지의 종류에 따라 달라지며, 도포시 인접한 층에 영향을 주지 않는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 벤젠, 크실렌, 리그로인, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 방향족 탄화 수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류; 초산 에틸, 메틸 셀로솔브 등의 에스테르류; 4염화 탄소, 클로로포름, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에틸렌등의 지방족 할로겐화 탄화수소류; 테트라히드로퓨란, 디옥산, 디옥솔란, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 에테르 류; N,N-디메틸 포름아미드, N,N-디메틸 아세트아미드 등의 아미드류; 및 디메틸설폭시드 등의 설폭시드류 중에 적당한 것이 선택된다. 본 발명에 따른 전하발생층이나 전하 발생수송층 제조에 있어서 본 발명의 혼정조성물 외에 공지의 전하 발생물질이나 분광 감도의 조정을 위한 염/안료를 병용할 수 있다. 병용할 수 있는 물질로는 비스아조계 화합물, 트리아조계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 페릴렌계 화합물, 페리논계 화합물, 아줄레니움염계 화합물, 스쿠아리움염계 화합물, 폴리시클로 퀴논, 피롤로피롤 화합물 또는 나프탈로시아닌 같은 종류의 프탈로시아닌 등을 들 수 있다.

상기 감광층의 총 두께는, 통상 5㎛ 내지 50㎛의 범위 내에서 설정된다.

또한 상기 감광층을 구성하는 전하발생층 및/또는 전하수송층은 분산 안정제, 가소제, 표면 개질제, 산화 방지제, 광열화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 감광층 총 중량에 대하여 0.01 내지 20중량%를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 가소제로서는, 예를 들면, 비페닐, 염화 비페닐, 터페닐, 디부틸 프탈레이트, 디에틸렌글리콜 프탈레이트, 디옥틸 프탈레이트, 트리페닐인산, 메틸나프탈렌, 벤조페논, 염화파라핀, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 각종 플루오로 탄화수소 등을 예로 들 수 있다.

상기 표면 개질제로서는, 예를 들면, 실리콘 오일, 불소 수지 등을 예로 들 수 있다.

상기 산화 방지제로서는, 예를 들면, 페놀계, 유황계, 인계, 아민계 화합물 등의 산화 방지제를 예로 들 수 있다. 페놀계 산화방지제는 2, 6-디-tert-부틸페놀, 2, 6-디-tert-부틸-4-메톡시페놀, 2, 6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 2-tert-부틸 -4-메톡시페놀, 2, 4-디메틸-6-tert-부틸페놀, 2-tert-부틸페놀, 3, 6-디-tert-부틸페놀, 2, 4-디-tert-부틸페놀, 2, 6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 2-tert-부틸-4, 6-메틸페놀, 2, 4, 6-tert-부틸페놀, 2, 6-디-tert-부틸-4-스테아릴프로오네이트 페놀, α-토코페롤, β-토코페롤, γ-토코페롤, 나프톨AS, 나프톨AS-D, 나프톨 AS-BO, , 4, 4'-메틸렌비스(2, 6-디-tert-부틸페놀), 4, 4'-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀), 2, 2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2, 2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀), 2, 2'-에틸렌비스(4, 6-디-tert-부틸페놀), 2, 2'-프로필렌비스(4, 6-디-tert-부틸페놀), 2, 2'-부탄비스(4, 6-디-tert-부틸페놀), 2, 2'-에틸렌비스(6-tert-부틸-m-크레졸), 4, 4'-부탄비스(6-tert-부틸-m-크레졸), 2, 2'-부탄비스((6-tert-부틸-p-크레졸), 2, 2'-티오비스((6-tert-부틸페놀), 4, 4'-티오비스(6-tert-부틸-m-크레졸), 4, 4'-티오비스(6-tert-o-크레졸), 2, 2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 1, 3, 5-트리메틸-2, 4, 6-트리스(3, 5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 1, 3, 5-트리메틸-2, 4, 6-트리스(3, 5-디-tert-아밀-4, 히드록시벤질)벤젠, 1, 3, 5-트리메틸-2, 4, 6-트리스(3-tert-부틸-5-메틸-4-히드록시벤질)벤젠, 2-tert-부틸-5-메틸-페닐아민페놀, 4, 4'비스아미노(2-tert-부틸-4-메틸페놀), N-옥타데실-3-(3', 5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트 2, 2, 4-트리메틸-6-히드록시-7-tert-부틸크로만, 테트라키스(메틸렌-3(3, 5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)메탄, 1, 1, 3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄 등이나 상기의 것에만 제한되는 것은 아니고, 2종 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

상기 광열화 방지제로서는, 예를 들면, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, 힌더드아민계 화합물 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 유기 감광체에는, 필요에 따라서, 중간층이나 표면 보호층 등의 기능층을 설치해도 좋다.

이하, 상기 본 발명에 따른 유기감광체를 채용한 전자사진 화상형성장치, 전자사진드럼, 전자사진 카트리지 등에 대하여 설명한다. 우선 상기 전자사진 화상형성장치에 대하여 먼저 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 화상형성장치(30), 전자사진 드럼(28), 및 전자사진 카트리지(21)의 모식도이다. 전자사진 카트리지(21)는 통상적으로 유기감광체(29), 유기감광체(29)를 대전시키는 하나 이상의 대전장치(25), 유기감광체(29)상에 형성된 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(24), 및 유기감광체(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.

화상형성장치(30)의 유기감광체 드럼(28, 29)은 일반적으로 전자사진장치(30)에 부착될 수 있고 또한 전자사진장치(30)로부터 탈착될 수 있으며, 그 위에 유기감광체(29)가 배치된 드럼(28)을 포함한다.

일반적으로, 화상형성장치(30)는 감광체 유닛(예를 들면, 유기감광체 드럼(28,29)), 상기 감광체 유닛을 대전시키는 대전장치(25), 상기 감광체 유닛상에 정전 잠상을 형성하기 위하여 상기 대전된 감광체 유닛을 화상화된 광(imagewise light)으로 조사하는 화상화 광조사장치(22), 상기 감광체 유닛상에 토너화 상(toner image)을 형성하기 위하여 정전 잠상을 토너로 현상하는 현상 유닛(24), 및 종이(P)와 같은 수용체상에 상기 토너 화상을 전사하는 전사 장치(27)를 포함하는데, 상기 감광체 유닛은 아래에서 상세하게 설명될 유기감광체(29)를 포함한다. 대전장치(25)는 대전 유닛으로서 전압을 공급받을 수 있으며, 또한 상기 유기감광체와 접촉하여 이를 대전시킬 수 있다. 화상형성장치(30)는 또한 다음 사이클을 준비하기 위하여 유기감광체의 표면상의 잔류전하를 소거하기 위한 예비노광유닛(23)을 포함할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 유기 감광체는 레이저 프린터, 복사기, 팩스 등의 전자사진 화상형성장치에 통합될 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명의 구체적 효과를 소개하지만, 본 발명의 적용 범위는 이들로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

하기 화학식 41의 전하발생물질(y-TiOPc, 티타닐옥시 프탈로시아닌) 20중량부, 하기 화학식 42의 전자수송 고분자 20중량부, THF 760중량부를 2시간 동안 샌드밀링한 후 초음파로 분산시켰다. 이렇게 얻어진 용액으로 양극산화처리된 알류미늄 드럼 위에 코팅한 후, 120℃에서 20분 건조하여 전하발생층을 형성하였다.

<화학식 41>

<화학식 42>

(수평균 분자량: 약 15,400)

상기 전하발생층 위에 하기 화학식 43의 정공수송물질 45중량부, 하기 화학식 44의 바인더수지(PCZ) 55중량부를 THF/톨루엔 혼합용매 426중량부(중량비 4/1)에 용해시켜 도포한 후 120℃에서 30분간 건조하여 전하수송층을 형성하였다.

<화학식 43>

<화학식 44>

형성된 유기감광체의 감광층 두께는 약 20㎛이었다.

실시예 2

상기 화학식 2의 전자수송 고분자의 함량을 15중량부로 하고, THF의 함량을 620중량부로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 감광체를 제조하였다.

비교예 1

상기 화학식 41의 전하발생물질(y-TiOPc, 티타닐옥시 프탈로시아닌) 20중량부, 하기 화학식 45의 바인더 수지(PVB; 폴리비닐부티랄) 20중량부, THF 1300중량부를 2시간 동안 샌드밀링한 후 초음파로 분산시켰다. 이렇게 얻어진 용액으로 양극산화처리된 알루미늄 드럼 위에 도포한 후, 120℃에서 20분간 건조하여 전하발생 층을 형성하였다.

<화학식 45>

(l:m:n = 81:17:2)

얻어진 전하발생층 상에 상기 화학식 43의 정공수송물질 45중량부, 상기 화학식 44의 바인더 수지(PCZ) 55중량부를 THF/톨루엔 혼합용매 (중량비 4/1) 426중량부에 용해시켜 도포한 후 120℃에서 30분간 건조하여 전하수송층을 제조하였다.

제조된 유기감광체의 감광층 두께는 약 20㎛이었다.

비교예 2

상기 화학식 45의 바인더 수지(PVB)의 함량을 15중량부를 사용하고 THF의 함량을 950중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 과정을 수행하여 유기감광체를 제조하였다.

상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제조된 유기감광체의 전자사진특성을 감광체 평가장치(QEA사제, "PDT-2000")를 사용하여 측정했다. 측정조건은 대전전위 (V_o) 값이 800V가 되도록 전압을 걸어주고, 대전기와 감광체의 상대속도 100mm/sec의 조건으로 대전하였으며, 직후에 파장 780nm의 단색광을 조사하여, 노 광 후 표면전위값을 기록하고, 에너지 대 표면전위의 관계를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<표 1>

구분	전하발생물질의 함량 (중량부)	바인더의 함량 (중량)	바인더 종류
실시예 1	20	20	화학식 42의 화합물
실시예 2	20	15	화학식 42의 화합물
비교예 1	20	20	PVB
비교예 2	20	15	PVB

<표 2>

구분	E_1/2	E₂₀₀	E_0.25	E_0.5
실시예 1	0.094	0.156	70	28
실시예 2	0.092	0.154	62	23
비교예 1	0.104	0.185	132	84
비교예 2	0.101	0.172	95	48

E_1/2 : 감도, 표면전위가 1/2이 되는데 필요한 광에너지

E₂₀₀: 표면전위가 200V가 되는데 필요한 광에너지

E_0.25 : 0.25 uJ/cm²의 광에너지를 조사했을때 표면전위

E_0.5 : 0.5 uJ/cm²의 광에너지를 조사했을때 표면전위

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2는 비교예 1 및 2보다 전반적으로 낮은 E₁ _/2, E₂₀₀, E₀ _.25 및 E₀ _.5 값을 나타내었다.

비교예 1과 같은 조성비인 실시예 1의 경우 상기 화학식 42의 전자수송 고분자를 전하발생층의 바인더로 사용한 경우로서 일반적인 폴리비닐부티랄 바인더를 사용한 경우인 비교예 1 및 2와 비교해 보았을 때 전반적으로 낮은 E_1/2, E₂₀₀, E_0.25 및 E_0.5 값을 나타내었다. 이는 전하발생층 상부에서 발생된 전자가 전자수송 고분자를 통해서 원활하게 전도성 지지체까지 흐르기 때문인 것으로 판단된다.

이상의 결과로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 유기감광체는 종래의 단층형 감광체의 특성을 살리면서, 보다 뛰어난 감도와 낮은 노광전위를 나타냄을 알 수 있어, 전자사진 화상 형성장치에 유용하다.

Claims

도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층을 함유하는 적층형 감광층을 구비하는 유기감광체로서,

상기 전하발생층이 하기 화학식 1의 전자수송 고분자를 포함하는 유기 감광체:

<화학식 1>

식중, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, 및 R₆는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록실기, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 7 내지 30의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기를 나타내며,

-X-는 단일결합, -S-, -O-, -NH-, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1 내지 20의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 2 내지 20의 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소원자수 7 내지 30의 아르알킬렌기를 나타내고,

n은 5 내지 1,000의 정수를 나타낸다.
제1항에 있어서,

상기 -X-는 단일 결합 또는 -O-이며,

상기 R₁ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소원자, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬렌기이고,

상기 R₂, R₃, R₅ 및 R₆는 각각 수소원자인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
제1항에 있어서,

상기 화학식 1의 화합물이 하기 화학식 2 내지 35의 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.

<화학식 2>

<화학식 3>

<화학식 4>

<화학식 5>

<화학식 6>

<화학식 7>

<화학식 8>

<화학식 9>

<화학식 10>

<화학식 11>

<화학식 12>

<화학식 13>

<화학식 14>

<화학식 15>

<화학식 16>

<화학식 17>

<화학식 18>

<화학식 19>

<화학식 20>

<화학식 21>

<화학식 22>

<화학식 23>

<화학식 24>

<화학식 25>

<화학식 26>

<화학식 27>

<화학식 28>

<화학식 29>

<화학식 30>

<화학식 31>

<화학식 32>

<화학식 33>

<화학식 34>

<화학식 35>
제1항에 있어서,

상기 화학식 1의 화합물의 함량이 상기 전하 발생층 총 중량에 대하여 20 내지 80중량%인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
제1항에 있어서,

상기 화학식 1의 화합물이 바인더의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
제1항에 있어서,

전도성 지지체 상에 하도층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
제1항에 있어서,

상기 적층형 감광층이 상기 도전성 지지체 상에 전하발생층 및 전하수송층의 순으로 적층되는 부대전형인 것을 특징으로 하는 유기 감광체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기감광체를 구비하는 전자사진 화상형성장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 감광체; 및

상기 유기감광체를 대전시키는 대전장치, 상기 유기감광체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하는 현상 장치, 및 상기 유기감광체의 표면을 크리닝하는 크리닝 장치로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나;를 포함하며,

화상형성장치에 부착될 수 있고 또한 화상형성장치로부터 탈착될 수 있는 전자사진 카트리지.
화상형성장치에 부착될 수 있고 또한 화상형성장치로부터 탈착될 수 있는 드럼; 및 상기 드럼상에 배치된 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기감광체를 구비하는 전자사진 드럼.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 감광체를 구비하는 감광체 유닛;

상기 감광체 유닛을 대전시키는 대전장치;

상기 감광체 유닛상에 정전 잠상을 형성하기 위하여 상기 대전된 감광체 유닛을 화상화된 광으로 조사하는 화상화 광조사장치;

상기 감광체 유닛상에 토너화상을 형성하기 위하여 상기 정전 잠상을 토너로 현상하는 현상 유닛; 및

수용체상에 상기 토너화상을 전사하는 전사 장치를 포함하는 화상형성장치.