KR20090023204A - 개선된 이미징 부재 - Google Patents

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낸시 엘. 벨크냅
란후이 장
캐슬린 에이. 윌리스
조디 엘. 와트슨
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Abstract

본원에 기재된 양태들은 정전인쇄술에 유용한 전하 수송층에 관한 것이다. 보다 특히, 상기 양태들은 하도층, 특정한 안료 배합물을 갖는 전하 발생층, 수명이 긴 전하 수송층 및 임의의 상도층을 갖는 개선된 정전인쇄용 이미징 부재에 관한 것이다.
이미징 부재, 정전인쇄, 전하 수송층, 전하 발생층.

Description

개선된 이미징 부재{Improved imaging member}
일반적으로, 본원에 기재된 양태들은 디지탈을 포함하는 정전인쇄장치에서 사용하기 위한 이미징 장치 부재 및 부품들에 유용한 층들에 관한 것이다. 보다 특히, 본 양태들은 두꺼운 전도성 하도층, 전하 발생층, 수명이 긴 전하 수송층, 및 임의의 상도층을 포함하는 특정 광 수용체 물질 팩키지를 갖는 개선된 정전인쇄용 이미징 부재에 관한 것이다. 양태들에서, 본 발명의 이미징 부재는 드럼 기재를 가질 수 있다. 양태들에서, 본 발명의 이미징 부재는 높은 전사 전류를 사용하는 건식인쇄 용도에서 고스팅(ghosting)이 적은 장치를 제공하는 데 유용하다.
전형적인 다중층 광 수용체 또는 이미징 부재는 둘 이상의 층을 갖고, 기재, 전도층, 임의의 전하 차단층, 임의의 접착층, 광발생층(종종 "전하 발생층"이라고도 한다), 전하 수송층, 임의의 상도층, 임의의 하도층, 및 일부 벨트 양태에서, 컬 방지 배면층을 포함할 수 있다. 다중층 배열에서, 광수용체의 활성층은 전하 발생층(CGL) 및 전하 수송층(CTL)이다. 이들 층을 가로지르는 전하 수송층의 개 선은 보다 우수한 광 수용체 성능을 제공한다.
용어 "광 수용체" 또는 "광전도체"는 일반적으로 "이미징 부재"라는 용어와 호환하여 사용된다. 용어 "정전인쇄"는 "전자사진인쇄" 및 "건식인쇄"를 포함한다. 용어 "전하 수송 분자"는 일반적으로 "정공 수송 분자"라는 용어와 호환하여 사용된다.
한 층은 정공을 광 발생하여 인접 전하 수송층(CTL) 속으로 광 발생된 정공을 주입할 수 있는 광전도층을 포함한다. 일반적으로 2개의 전기 작동층이 전도층 위에 지지되는 경우, 상기 광전도층은 인접 CTL과 지지 전도층 사이에 샌드위칭된다. 대안으로는, CTL은 지지 전극과 광전도층 사이에 샌드위칭될 수 있다. 상술한 바와 같이 둘 이상의 전기 작동층을 갖는 감광성 부재는, 어둠 속에서 균일한 음의 정전하로 하전되어 광 이미지에 노출된 후 미분된 검전기적 표시 입자로 전개되는 경우, 우수한 정전기적 잠상을 제공한다. 생성된 토너 이미지는 일반적으로 종이와 같은 적합한 수용성 부재 또는 중간 전사 부재로 전사되며, 이후 종이와 같은 부재로 이미지를 전사한다.
전하 발생층((CGL)이 CTL과 전기전도층 사이에 샌드위칭되는 경우, CTL의 외부 표면은 음전하로 하전되며, 전기전도층은 양전하로 하전된다. 이어서, CGL은 이미지가 형성되도록 노출되어 오직 정공만을 CTL을 통해 주입하는 경우 전자-정공 쌍을 생성시킬 수 있어야 한다. CTL이 CGL과 전도층 사이에 샌드위칭되는 또 다른 경우에서, CGL층의 외부 표면은 양전하로 하전되는 반면, 전기전도층은 음전하로 하전되고, 정공은 CGL로부터 CTL로 주입된다. CTL은 가능한 한 전하의 포획이 적 도록 정공을 수송할 수 있어야 한다. 광 수용체와 같은 가요성 웹에서, 전하 전도층은 열가소성 수지의 박층 상의 금속 박막일 수 있다.
전형적인 기계 설계에서, 드럼 광 수용체는 침지 피복 또는 분무 피복과 같은 널리 공지된 기술에 의해 도포되는 하나 이상의 도료로 피복된다. 드럼의 침지 피복은 일반적으로 드럼 축이 전체 피복 공정 동안 수직 배열을 유지하는 원통형 드럼 침지와 후속적인 건조 공정을 수반한다. 피복 공정 동안 드럼 축의 수직 배열 때문에, 도포된 피막은 도료 유동에 대한 중력의 영항으로 인해 드럼 상부 말단에 비해 드럼 하부 말단에서 더 두꺼워지는 경향이 있다. 분무 피복에 의해 도포된 피막 또한, 예를 들면, 오렌지 박리 효과로 인해 불균일할 수 있다. 불균일한 두께를 갖는 피막은 상이한 피복 위치에서 균일한 전기 특성을 갖지 않는다. 표준 기계 이미징 기능 조건하에서, 광 수용체는 기계 서브시스템 상호작용으로 인해 층들에 대한 물리적/기계적/전기적/화학적 종 작용으로 처리된다. 이들 기계 서브시스템 상호작용은 표면 오염, 스크래칭, 마모 및 신속한 표면 마모 문제에 기여한다.
전자사진인쇄술이 진보함에 따라, 복잡하고 고도로 정교한 복제 시스템 역시, 광 수용체에 대한 요건이 엄격하고 광 수용체 성능 뿐만 아니라 수명까지 감소시킬 수 있는 매우 높은 속도에서 작동할 것을 요구한다. 따라서, 광전도성 이미징 부재의 성능 개선과 수명을 증가시킬 것이 지속적으로 요구된다.
본원에 설명된 양태에 따라, 경질 부품 형태의 두께가 약 500 내지 약 3,000㎛인 기재, 기재 위에 배치된 하도층, 하도층 위에 배치된 전하 발생층(상기 전하 발생층은 열처리를 통해 수득한 상이한 민감도를 갖는 프탈로시아닌 안료 배합물을 포함하며, 최종 안료 민감도는 프탈로시아닌 안료의 중량 비를 통해 조정된다), 및 전하 발생층 위에 배치된 전하 수송층(상기 전하 수송층은 점도-분자량이 약 20,000 내지 약 150,000인 폴리카보네이트 결합제를 포함한다)을 포함하는 이미징 부재가 제공된다.
일반적으로, 본원에 기재된 양태들은, 평균 입자 간격과 함께 광 수용체의 민감도를 조정하기 위해, 하도층, 수명이 긴 전하 수송층, 및 안료 배합물을 갖는 전하 발생층을 포함하는 특정 광 수용체 물질 팩키지를 갖는 개선된 정전인쇄용 이 미징 부재에 관한 것이다. 이들 층들은, 상승된 양의 전사 전류에서, 생성된 인쇄에서 관찰되는 고스팅 수준이 감소된 이미징 시스템에서 상승된 공정 속도에서 고품질 블랙 및 컬러 프린트를 생성시킬 수 있는 수명이 긴 이미징 부재를 제공한다.
광 수용체를 사용하는 전형적인 정전인쇄용 재현성 또는 디지탈 인쇄 장치에서, 광 이미지는 감광성 부재에 대한 정전기적 잠상 형태로 기록되며, 상기 잠상은 후속적으로 현상재 혼합물의 도포에 의해 가시화될 수 있다. 본원에 함유된 토너 입자들을 갖는 현상제는 정전기적 잠상과 접촉하여 전하 보존 표면을 갖는 정전인쇄용 이미징 부재 위에 이미지를 현상시킨다. 이어서, 현상된 토너 이미지는 전사 부재를 통해 이미지를 수용하는 종이와 같은 복사 기재에 전사될 수 있다.
본 명세서의 예시 양태는 도면을 참조로 하여 후술된다. 특정 용어가 명확성을 위해 다음 설명에서 사용되며 도면에서 도시되도록 선택되지만 본 명세서의 범위를 한정하거나 제한하지는 않는다. 별도로 언급하지 않는 한, 상이한 도면에서 동일한 구조를 확인하기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다. 도면에서의 구조는 이들의 상대적인 비율에 따라 도시된 것이 아니며, 도면은 크기, 상대 크기, 또는 위치에서 본 명세서를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 음전하가 하전된 시스템에 중점을 두어 논의하였지만, 본 발명의 이미징 부재는 양전하가 하전된 시스템에도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 피막은 단순화를 이유로 가요성 벨트 배열 또는 경질 드럼 형태에서 전자사진인쇄 이미징 부재에 적용될 수 있지만, 하기 논의는 드럼 형태의 전자사진인쇄 이미징 부재에 초점을 맞췄다. 드럼형 광 수용체의 장기 내구성은 벨트형 광 수용체의 내구성을 크게 초과하지 않는다. 일부 드럼 광 수용체는 하나 이상의 피막으로 피복된다. 피막은 침지 피복 또는 분무 피복과 같은 널리 공지된 기술에 의해 도포될 수 있다. 드럼의 침지 피복은 일반적으로, 드럼 축이 전체 피복 공정 동안 수직 정렬을 유지하는 원통형 드럼의 침지 단계와 후속적인 건조 단계를 수반한다.
도 1은 드럼 배열을 갖는 다중층 전자사진인쇄 이미징 부재의 예시 양태이다. 도시된 바와 같이, 상기 예시된 이미징 부재는 경질 지지 기재(10), 하도층(14), 전하 발생층(18) 및 전하 수송층(20)을 포함한다. 경질 기재는 금속, 금속 합금, 알루미늄, 지르코늄, 니오븀, 탄탈륨, 바나듐, 하프늄, 티탄, 니켈, 스테인레스 스틸, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 구성될 수 있다. 전하 발생층(18) 및 전하 수송층(20)은 2개의 별개층으로서 본원에 기술된 이미징 층을 형성한다. 도면에 도시된 것에 대한 대안으로, 전하 발생층은 또한 전하 수송층의 상부에 배치될 수도 있다. 이들 층의 기능성 부품들은 단일층으로 조합될 수 있다.
상도층
상기 이미징 부재의 기타 층은, 예를 들면, 임의의 상도층(32)을 포함할 수 있다. 필요한 경우, 임의의 상도층(32)은 이미징 부재 표면을 보호할 뿐만 아니라 내마모성을 개선시키기 위해 전하 수송층(20) 위에 배치될 수 있다. 양태들에서, 상도층(32)은 두께가 약 0.1 내지 약 10㎛ 또는 약 1 내지 약 10㎛이거나 특정 양 태에서는 약 3㎛이다. 이들 상도층은 전기절연성이거나 약간 반전도성인 열가소성 유기 중합체 또는 무기 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상도층은 수지 중에 입자형 첨가제를 포함하는 분산물로부터 제조될 수 있다. 상도층용으로 적합한 입자형 첨가제는 산화알루미늄을 포함하는 금속 산화물, 실리카 또는 표면 에너지가 낮은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하는 비금속 산화물, 및 이들의 조합물을 포함한다. 적합한 수지는 광 발생층 및/또는 전하 수송층에 적합한 것으로서 상술한 것들을 포함하며, 예를 들면, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐클로라이드, 비닐클로라이드 및 비닐 아세테이트 공중합체, 카복실-개질된 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 공중합체, 하이드록실-개질된 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 공중합체, 카복실- 및 하이드록실-개질된 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리비닐 알콜, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리설폰, 폴리아릴에테르, 폴리아릴설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈, 폴리아미드, 폴리이미드, 아미노 수지, 페닐렌 옥사이드 수지, 테레프탈산 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리-N-비닐피롤리디논, 아크릴레이트 공중합체, 알키드 수지, 셀룰로즈 필름 형성제, 폴리(아미드이미드), 스틸렌-부타디엔 공중합체, 비닐리덴클로라이드-비닐클로라이드 공중합체, 비닐아세테이트-비닐리덴클로라이드 공중합체, 스틸렌-알키드 수지, 폴리비닐카바졸, 및 이들의 조합물이다. 상도층은 연속적일 수 있으며, 약 0.5 내지 약 10㎛의 두께를 가지며, 양 태에 따라 약 2 내지 약 6㎛이다.
기재
광 수용체 지지 기재(10)는 불투명하거나 실질적으로 투명하며, 필수 기계적 특성을 갖는 임의의 적합한 유기 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 전체 기재는 전기전도성 표면에서의 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있거나, 상기 전기전도성 표면이 단지 기판 위의 피막일 수 있다. 임의의 적합한 전기전도성 물질(예: 금속 또는 금속 합금)이 사용될 수 있다. 전형적인 전기전도성 물질은 구리, 놋쇠, 니켈, 아연, 크롬, 스테인레스 스틸, 전도성 플라스틱 및 고무, 알루미늄, 반투명 알루미늄, 스틸, 카드뮴, 은, 금, 지르코늄, 니오븀, 탄탈륨, 바나듐, 하프늄, 티탄, 니켈, 니오븀, 스테인레스 스틸, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 적합한 물질을 내포하거나 전도성이 되기에 충분한 물 함량이 존재하도록 습한 대기에서 컨디셔닝됨으로써 전도성이 된 종이, 인듐, 주석, 금속 산화물(산화주석 및 산화인듐주석) 등을 포함한다. 단일 금속성 화합물 또는 상이한 금속 및/또는 산화물의 이중층일 수 있다.
기재(10)는 또한 전적으로 전기전도성 물질로 제형화될 수 있거나, 무기 또는 유기 중합체성 물질을 포함하는 절연재일 수 있으며, 상기 절연재는, 예를 들면, 듀퐁으로부터 시판 중인 이축 배향된 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 마일라(MYLAR), 또는 칼레덱스(KALEDEX) 2000으로서 입수 가능한 폴리에틸렌 나프탈레이트이며, 기저 평면층(12)은 전도성 티탄 또는 티탄/지르코늄 피막을 포함하거나 유기 또는 무기 물질 층은 산화인듐주석, 알루미늄 및 티탄 등과 같은 반도체 표면 층을 갖거나 알루미늄, 크롬, 니켈, 놋쇠, 기타 금속 등과 같은 전도성 물질로만 구성된다. 지지 기재의 두께는 기계적 성능 및 경제적 고려를 포함하는 무수한 인자에 달려 있다.
기재(10)는, 예를 들면, 판, 원통, 드럼, 스크롤, 무한 가요성 벨트 등과 같은 다수의 매우 상이한 배열을 가질 수 있다. 기재가 벨트 형태인 경우, 상기 벨트는 솔기를 갖거나 솔기가 없을 수 있다. 양태에서, 본원의 광 수용체는 드럼 배열이다.
기재(10)의 두께는 가요성, 기계적 성능 및 경제적 고려를 포함하는 무수한 인자들에 의존한다. 본 양태의 지지 기재(10)의 두께는 약 500 내지 약 3,000㎛, 또는 약 750 내지 약 2500㎛의 범위일 수 있다.
예시되는 기재 지지체(10)는 각각의 피복층 용액에서 사용되는 어떠한 용매 중에서도 용해되지 않으며, 광학적으로 투명하거나 반투명하며, 최대 약 150℃의 고온에서 열적으로 안정하다. 이미징 부재 제조를 위해 사용되는 전형적인 기재 지지체(10)는 열 수축 계수가 약 1 × 10-5/℃ 내지 약 3 × 10-5/℃이고, 영 모듈러스가 약 5 × 10-5psi(3.5 × 10-4Kg/cm2) 내지 약 7 × 10-5psi(4.9 × 10-4Kg/cm2)이다.
하도층
하도층의 일반적인 양태는 금속 산화물 및 수지 결합제를 포함할 수 있다.
본원의 양태에 사용될 수 있는 금속 산화물은 산화티탄, 산화아연, 산화주석, 산화알루미늄, 산화규소, 산화지르코늄, 산화인듐, 산화몰리브덴, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 전형적인 하도층 결합제 물질은, 예를 들면, 폴리에스테르, MOR-ESTER 49,000(제조원: Morton International Inc.), VITEL PE-100, VITEL PE-200, VITEL PE-200D, 및 VITEL PE-222(제조원: Goodyear Tire and Rubber Co.), 폴리아릴레이트(예: 아르델(ARDEL), 제조원: AMOCO Production Products), 폴리설폰(제조원: AMOCO Production Products), 폴리우레탄 등을 포함한다. 적합한 하도층 결합제 물질의 다른 예는 룩카미드(LUCKAMIDE) 5003(제조원: DAINIPPON Ink and Chemicals)과 같은 폴리아미드; 메틸메톡시 펜던트 그룹을 갖는 나일론 8; CM 4000 및 CM 8000(제조원: Toray Industries Ltd); 및 문헌(Sorenson and Campbell "Preparative Methods of Polymer Chemistry" second edition, p. 76, John Wiley and Sons Inc. (1968))에 기재된 방법에 따라 제조된 것들과 같은 기타 N-메톡시메틸화 폴리아미드 등, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 이들 폴리아미드는, 예를 들면, 중합체 주쇄로부터의 펜던트인 메톡시, 에톡시 및 하이드록시 그룹과 같은 극성 관능기를 가져서 알콜 가용성일 수 있다. 하도층 결합제 물질의 또 다른 예는 사이멜(CYMEL) 수지(제조원: CYTEC)와 같은 아미노플라스트-포름알데히드 수지; BM-1(제조원: Sekisui Chemical)와 같은 폴리(비닐 부티랄) 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 추가의 결합제 물질은 바르쿰(VARCUM) 29159(제조원: Oxychem Company)와 같은 페놀-포름알데히드 수지를 포함한다. 페놀 수지의 예는 페놀, p-3급-부틸페놀 및 크레졸과 의 포름알데히드 중합체, 예를 들면, 바르쿰 29159 및 29101(제조원: Oxychem Company) 및 두라이트(DURITE) 97(제조원: Borden Chemical); 암모니아, 크레졸 및 페놀과의 포름알데히드 중합체, 예를 들면, 바르쿰 29112(제조원: OxyChem Company); 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀과의 포름알데히드 중합체, 예를 들면, 바르쿰 29108 및 29116(제조원: OxyChem Company); 크레졸 및 페놀과의 포름알데히드, 예를 들면, 바르쿰 29457(제조원: OxyChem Company), 듀라이트 T SD-42° A., SD-422A(제조원: Borden Chemical); 페놀 및 p-3급-부틸페놀과의 포름알데히드 중합체, 예를 들면, 듀라이트 ESD 556C(제조원: Border Chemical)를 포함한다.
하도층 조성물에서 금속 산화물과 수지 결합제의 중량/중량 비는 약 50/50 내지 약 70/30, 또는 약 55/45 내지 약 65/35이다. 양태에서, 상기 하도층은 약 50/50 내지 약 70/30, 또는 약 55/45 내지 약 65/35 TiO2/페놀 수지를 포함하며, 추가 양태에서, Xyl:BuOH 용매 혼합물 등과 같은 약 30/70 내지 약 70/30 알콜 용액 속에 분산된다.
특정 양태에서, 상기 하도층은 g-아미노프로필트리에톡시실란, 트리부톡시지르코늄아세틸아세토네이트, 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 3성분 층이다.
다양한 양태에서, 하도층은 임의의 광 산란 입자를 추가로 함유한다. 다양한 양태들에서, 광 산란 입자는 결합제와 상이한 굴절율을 가지며, 수 평균 입자 크기가 약 0.8㎛보다 크다. 광 산란 입자는 무정형 실리카 또는 실리콘 볼일 수 있다. 다양한 양태들에서, 상기 광 산란 입자는, 하도층의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 양태에서, 하기 하도층은 두께가 약 0.75 내지 약 2㎛, 또는 약 0.5 내지 약 3㎛이다.
하기 하도층은 분무, 침지 피복, 연신 바 피복, 그라비어 피복, 실크 스크리닝, 에어 나이프 피복, 역 롤 피복, 진공 침착, 화학적 처리 등과 같은 당분야에 공지된 임의의 적합한 기술에 의해 도포되거나 피복될 수 있다. 하도층을 형성하기 위한 도포 또는 피복 후 남아있는 임의의 용매들을 제거하기 위해 추가의 진공, 가열, 건조 등을 사용할 수 있다.
접착층
임의의 분리된 접착 계면층이, 예를 들면, 가요성 웹 배열과 같은 특정 배열로 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 양태에서, 계면층은 차단층(14) 및 전하 발생층(18) 사이에 배치될 수 있다. 상기 계면층은 코폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 계면층에 사용될 수 있는 예시된 폴리에스테르 수지는 폴리아릴레이트폴리비닐부티랄, 예를 들면, 시판 중인 아르델(ARDEL) 폴리아릴레이트(U-100)(제조원: Toyota Hsutsu Inc.); 바이텔 PE-100, 바이텔 PE-200, 바이텔 PE-200D, 및 바이텔 PE-222(제조원: Bostik); 49,000 폴리에스테르(제조원: Rohm Hass); 폴리비닐 부티랄 등을 포함한다. 접착성 계면층은 정공 차단층(14)에 직접 도포될 수 있다. 따라서, 양태들에서 접착성 계면층은 기저 정공 차단층(14)과 기저 전하 발생층(18)과 직접 접촉하여 접착 결합을 증강시켜 결합시킨다. 또 다른 양태에서, 접착 계면층은 완전히 생략된다.
임의의 적합한 용매 또는 용매 혼합물이 사용되어 접착 계면층용 폴리에스테르의 피복 용액을 형성한다. 전형적인 용매는 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 모노클로르벤젠, 메틸렌 클로라이드, 사이클로헥사논 등, 및 이들의 혼합물이다. 임의의 기타 적합한 기존 기술을 사용하여 상기 접착층 피복 혼합물을 혼합하여 정공 차단층에 도포한다. 전형적인 도포 기술은 분무, 침지 피복, 롤 피복, 와이어가 감긴 로드 피복 등을 포함한다. 침착된 습윤 피막의 건조는 오븐 건조, 적외선 건조, 공기 건조 등과 같은 임의의 적합한 통상적인 공정에 의해 수행될 수 있다.
접착 계면층은 건조후 두께가 약 0.01 내지 약 900㎛일 수 있다. 양태들에서, 건조된 두께는 약 0.03 내지 약 1㎛이다.
전하 발생층
이후, 상기 전하 발생층(18)은 하도층(14)에 도포될 수 있다. 전하 발생/광전도 물질을 포함하는 임의의 적합한 전하 발생 결합제가 사용될 수 있으며, 이는 입자 형태로서 필름 형성 결합제(예: 불활성 수지) 속에 분산될 수 있다. 전하 발생 물질의 예는, 예를 들면, 무정형 셀레늄, 삼각형 셀레늄, 및 셀레늄 합금(상기 합금은 셀레늄-텔루륨, 셀레늄-텔레륨-비소, 비소화셀레늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다)을 포함하며, 유기 광전도 물질은 금속 비함유 프탈로시아닌의 X-형태 및 금속 프탈로시아닌(예: 바나딜 프탈로시아닌 및 구리 프탈로시아닌, 하이드록시 갈륨 프탈로시아닌, 클로로갈륨 프탈로시아닌, 티타닐 프탈로시아닌)과 같은 다양한 프탈로시아닌 안료, 퀴나크리돈, 디브로모 안탄트론 안료, 벤즈이미다졸 페릴렌, 치환된 2,4-디아미노-트리아진, 다핵 방향족 퀴논, 엔지미다졸 페릴렌 등, 및 이들의 혼합물을 포함하며, 이들은 필름 형성 중합체 결합제 속에 분산된다. 셀레늄, 셀레늄 합금, 벤즈이미다졸 페릴렌 등 및 이들의 혼합물이 연속되는 균질한 전하 발생층으로서 형성될 수 있다. 벤즈이미다졸 페릴렌 조성물은 익히 공지되어 있으며 기술되어 있다. 다중-전하 발생층 조성물이 사용될 수 있으며, 여기서 광전도층은 전하 발생층의 특성을 개선시키거나 감소시킨다. 당업계에 공지된 기타 적합한 전하 발생 물질도 필요하다면 사용될 수 있다. 선택된 전하 발생 물질은 전자사진인쇄 이미징 공정에서 이미지를 형성하는 방사선 노출 단계 동안 파장이 약 400 내지 약 900nm인 활성화 방사선에 민감해서 정전기적 잠상을 형성해야 한다. 예를 들면, 하이드록시갈륨 프탈로시아닌은 파장이 약 370 내지 약 950nm인 광을 흡수한다.
임의의 적합한 불활성 수지가 전하 발생층(18)에서 결합제로서 사용될 수 있다. 전형적인 유기 수지성 결합제는 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리아릴에테르, 폴리아릴설폰, 폴리부타디엔, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 아세테이트, 폴리실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈, 폴리아미드, 폴리이미드, 아미노 수지, 페닐렌 옥사이드 수지, 테레프탈산 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리스티렌과 아크릴로니트릴과의 공중합체, 폴리비닐클로라이드, 비닐클로라이드와 비닐 아세테이트와의 공중합체, 아크릴레이트 공중합체, 알키드 수지, 셀룰로즈성 필름 형성제, 폴리(아미드이미 드), 스틸렌-부타디엔 공중합체, 비닐리덴 클로라이드/비닐클로라이드 공중합체, 비닐아세테이트/비닐리덴 클로라이드 공중합체, 스틸렌-알키드 수지 등 중의 하나 이상과 같은 열가소성 및 열경화성 수지를 포함한다. 또 다른 필름 형성 중합체 결합제는 점도-분자량이 40,000인 PCZ-400[폴리(4,4'-디하이드록시-디페닐-1-1-사이클로헥산); 제조원: Mitsubishi Gas Chemical Corporation, 일본 도쿄 소재]이다.
상기 전하 발생 물질은 상기 수지성 결합제 조성물 중에 다양한 양으로 존재할 수 있다. 일반적으로, 약 5 내지 약 90용적%의 전하 발생 물질이 약 95 내지 약 10용적%의 수지성 결합제에 분산되며, 보다 특히 약 20 내지 약 60용적%의 전하 발생 물질이 약 80 내지 약 40용적%의 수지성 결합제 조성물에 분산된다.
특정 양태에서, 상기 전하 발생층(18)은 두께가 약 0.1 내지 약 2㎛, 또는 약 0.2 내지 약 1㎛의 범위일 수 있다. 이들 양태는 클로로갈륨 프탈로시아닌, 하이드록시갈륨 프탈로시아닌, 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다. 특정 양태들은 약 10/90 내지 약 90/10의 비로 안료/결합제 배합물을 가질 수 있다. 한 특정 양태에서 상기 결합제는, 예를 들면, 폴리(비닐 클로라이드/비닐 아세테이트) 수지[예: 유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 입수할 수 있는 VMCH]와 같은 비닐 수지이다. 이들 양태는 민감도가 상이한 클로로갈륨 프탈로시아닌 안료의 배합물을 갖는 전하 발생층으로 구성된다. 각각의 층에서 대략 동일한 양의 안료를 포함하는 이들 전하 발생층은 안료 열처리에 의해 조절되는 상이한 민감도를 갖는 안료를 갖는다. 가변 이미징 부재에 사용되는 전하 발생층이 본원에 전문이 인용되는 문헌[참조: Lanhui Zhang et al., entitled "Tunable Electrophotographic Imaging Element and Method of Making the Same" and filed February 6, 2007 (Attorney Docket No. 20060296-US-NP)]에 기재되어 있다. 안료/안료 중량 비는 상이한 열처리를 겪는 동일한 안료의 조합을 통해 민감도를 조정하도록 설정된다. 상기 열처리는 안료 민감도를 완화시키도록 수행되며, 생성된 안료는 최종 안료 민감도가 중량/중량 비를 기준으로 하여 조정될 수 있도록 하는 비로 조합된다. 전하 발생 물질과 수지성 결합제 물질을 함유하는 전하 발생층(18)은 건조시 두께가 일반적으로 약 0.1 내지 약 5㎛, 예를 들면, 약 0.2 내지 약 3㎛의 범위이다. 상기 전하 발생층 두께는 일반적으로 결합제 함량과 연관된다. 결합제 함량이 더 높은 조성물은 일반적으로 전하 발생을 위해 보다 두꺼운 층들을 사용한다.
전하 수송층
드럼 광 수용체에서, 전하 수송층은 동일한 조성의 단일층을 포함한다. 이와 같이, 상기 전하 수송층은 단일층(20)의 견지에서 특정하게 논의될 것이지만, 이의 세부사항은 2개의 전하 수송층을 갖는 양태에도 적용될 수 있을 것이다. 이후, 상기 전하 수송층(20)은 전하 발생층(18)에 도포되며, 전하 발생층(18)로부터 광 발생된 정공 또는 전자의 주입을 지지할 수 있고 이들 정공/전자를 전하 수송층을 통해 수송하여 이미지 부재 표면 위의 표면 전하를 선택적으로 방전시킬 수 있는 임의의 적합한 투명한 유기 중합체 또는 비-중합체성 물질을 포함할 수 있다. 한 양태에서, 전하 수송층(20)은 정공을 수송하는 작용을 할 뿐만 아니라 전하 발 생층(18)을 마모 또는 화학적 공격으로부터 보호하므로 이미징 부재의 유효 수명을 연장시킬 수 있다. 상기 전하 수송층(20)은 실질적으로 광전도성이 아닌 물질일 수 있지만, 전하 발생층(18)으로부터 광발생된 정공의 주입을 지지하는 것이다.
층(20)은, 입사 방사선의 대분분이 기저 전하 발생층(18)에 의해 사용되는 것을 보장하기 위해 노출되는 경우 전자사진인쇄 이미징 부재가 사용되는 파장 영역에서 일반적으로 투명하다. 상기 전하 수송층은 광학적 투명성이 우수하면서 흡광이 무시할만 해야 하고 건식인쇄에 유용한 광 파장, 예를 들면, 400 내지 900nm에서 노출시 전하를 발생하지 않아야 한다. 광 수용체가 투명한 기재(10)와 역시 투명하거나 부분적으로 투명한 전도층(12)를 사용하여 제조되는 경우, 이미지를 형성하는 노출 또는 제거는 기재의 배면을 통과하는 모든 광을 사용하여 기재(10)을 통해 달성할 수 있다. 이 경우, 층(20)의 물질은 전하 발생층(18)이 기재와 전하 수송층(20) 사이에 샌드위칭된 경우 사용 파장 영역에서 광을 투과할 필요는 없다. 전하 발생층(18)과 함께 전하 수송층(20)은, 전하 수송층 상에 위치하는 정전하가 방사선 조사의 부재시 전도되지 않을 정도의 절연재이다. 상기 전하 수송층(20)은 전하가 방전 공전 동안 통과함에 따라 최소한의 전하를 포획해야 한다.
전하 수송층(20)은 폴리카보네이트 결합제와 같은 전기적으로 불활성인 중합체성 물질 속에 용해되거나 분자상으로 분산된 첨가제로서 유용한 임의의 적합한 전하 수송 성분 또는 활성화 화합물을 포함하여 고체 용액을 형성함으로써 상기 물질을 전기적으로 활성이 되게 할 수 있다. "용해된"이란, 예를 들면, 작은 분자가 중합체 속에 용해되어 균질한 상을 형성하는 용액을 형성하는 것을 지칭하며, 양태 들에서 "분자적으로 분산된"이란, 예를 들면, 중합체 속에 분산된 전하 수송 분자를 지칭하며, 상기 작은 분자는 분자 규모로 중합체 속에 분산된다. 상기 전하 수송 성분은 전하 발생 물질로부터 광 발생된 정공의 주입을 지지할 수 없고 이들 정공을 수송할 수 없는 필름 형성 중합체성 물질에 첨가할 수 있다. 상기 첨가는 전기적으로 불활성인 물질을, 전하 발생층(18)로부터 광 발생된 정공의 주입을 지지할 수 있고 이들 정공을 전하 수송층을 통해 수송하여 전하 수송층 위의 표면 전하를 방전시킬 수 있는 물질로 전환시킨다. 고 이동성 전하 수송 성분은 전형적으로 분자들 사이의 전하를 수송하여 궁극적으로 전하 수송층의 표면으로 수송하는 것을 돕는 유기 화합물의 작은 분자를 포함한다. 예를 들면, N,N'-디페닐-N,N-비스(3-메틸 페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(mTBD), 트리페닐 아민과 같은 기타 아릴아민, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TM-TPD) 등이 있으나, 이로 제한되지는 않는다.
중합체 결합제 물질의 특정 예는 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 아크릴레이트 중합체, 비닐 중합체, 셀룰로즈 중합체, 폴리에스테르, 폴리실록산, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리(사이클로 올레핀) 및 에폭시, 및 이들의 랜덤 및 교호 공중합체를 포함한다. 양태들에서, 전기적으로 불활성인 결합제는, 예를 들면, 분자량Mw이 약 20,000 내지 약 150,000, 보다 특히 약 30,000 내지 약 100,000인 폴리카보네이트 수지로 구성된다. 폴리카보네이트의 예는 폴리(4,4'-이소프로필리덴-디페닐렌)카보네이트(이는, 비스페놀-A-폴리카보네이트라고도 한다), 폴리(4,4'-사이클로헥실리딘디페닐렌)카보네이트(이는, 비스페놀-Z 폴리카보네이트라고도 한다), 폴 리(4,4'-이소프로필리덴-3,3'-디메틸-디페닐)카보네이트(이는 비스페놀-C-폴리카보네이트라고도 한다) 등이다. 양태들에서, 정공 수송층과 같은 전하 수송층은 두께가 약 10내지 약 40㎛이다.
상기 전하 수송층은 점도-분자량이 약 20,000 내지 약 150,000, 또는 약 30,000 내지 약 80,000인 중합체성 결합제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 양태들에서, 상기 중합체성 결합제는 폴리카보네이트 Z 중합체, 또는 폴리(4,4'-디페닐-1,1'-사이클로헥산 카보네이트)일 수 있다. 특정 양태에서, 상기 중합체성 결합제는 폴리(4,4'-디하이드록시-디페닐-1,1-사이클로헥산이다. 상기 중합체성 결합제는 전하 수송층 중에, 전하 수송층의 총 중량을 기준으로 하여, 약 40 내지 약 80%, 또는 약 50 내지 약 80%의 양으로 존재할 수 있다. 양태들에서, 전하 수송층에 존재하는 전하 수송 분자 대 중합체성 결합제의 비는 약 20:80 내지 약 60:40, 또는 약 25:75 내지 약 50:50이다. 추가 양태들에서, 상기 전하 수송층은 상기 이미징 부재의 수명을 연장시키기 위해 중합체성 결합제 전체에 걸쳐서 균질하게 분산된 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)도 포함할 수 있다. 그러나, 상기 양태들은 입자 첨가제가 전하 수송층에 첨가되지 않은 이미징 부재도 포함한다.
전하 수송층 또는 하나 이상의 전하 수송층에 임의로 혼입되어, 예를 들면, 측면 전하 이동(LCM) 내성을 개선시킬 수 있는 성분들 또는 물질들의 예는 장애된 페놀 산화방지제, 예를 들면, 테트라키스 메틸렌(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시 하이드로신나메이트)메탄(IRGANOX® 1010, 제조원: Ciba Specialty Chemical), 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT), 및 수밀라이저(SUMILIZER)™ BHT-R, MDP-S, BBM-S, WX-R, NW, BP-76, BP-101, GA-80, GM 및 GS(제조원: Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 이르가녹스(IRGANOX)® 1035, 1076, 1098, 1135, 1141, 1222, 1330, 1425WL, 1520L, 245, 259, 3114, 3790, 5057 및 565 (제조원: Ciba Specialties Chemicals), 및 아데카 스타브(ADEKA STAB)™ AO-20, AO-30, AO-40, AO-50, AO-60, AO-70, AO-80 및 AO-330(제조원: Asahi Denka Co., Ltd.)을 포함하는 기타 장애된 페놀 산화방지제; 장애된 아민 산화방지제, 예를 들면, 사놀(SANOL)™ LS-2626, LS-765, LS-770 및 LS-744(제조원: SANKYO CO., Ltd.), 티누빈(TINUVIN)® 144 및 622LD(제조원: Ciba Specialties Chemicals), 마르크(MARK)™ LA57, LA67, LA62, LA68 및 LA63(제조원: Asahi Denka Co., Ltd.), 및 수밀라이저® TPS(제조원: Sumitomo Chemical Co., Ltd.); 티오에테르 산화방지제, 예를 들면, 수밀라이저® TP-D(제조원: Sumitomo Chemical Co., Ltd); 포스파이트 산화방지제, 예를 들면, 마르크™ 2112, PEP-8, PEP-24G, PEP-36, 329K 및 HP-10(제조원: Asahi Denka Co., Ltd.); 비스(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄(BDETPM), 비스-[2-메틸-4-(N-2-하이드록시에틸-N-에틸-아미노페닐)]-페닐메탄(DHTPM)과 같은 기타 분자 등을 포함한다. 하나 이상의 전하 수송층 중의 산화방지제의 중량%는 약 0 내지 약 20중량%, 약 1 내지 약 10중량%, 또는 약 3 내지 약 8중량%이다.
상기 전하 수송층은 정공 수송층 상에 위치하는 정전하가 정전 잠상이 상부에 형성 및 유지되는 것을 방지하기에 충분한 속도에서 방사선 조사의 부재시 전도 되지 않을 정도의 절연재이어야 한다. 상기 전하 수송층은 의도하는 용도의 영역에서 가시광선을 흡광하지 않지만, 광전도층, 즉 전하 발생층으로부터 광발생된 정공을 주입시키고 이들 정공을 그 자체를 통해 수송하여 활성층의 표면 상의 표면 전하를 선택적으로 방전시킨다는 점에서 전기적으로 "활성"이다.
임의의 적합한 기존 기술을 사용하여 전하 수송층 혼합물을 형성시킨 다음, 이를 지지 기재층에 도포한다. 상기 전하 수송층은 1회 피복 단계 또는 다회 피복 단계로 형성될 수 있다. 침지 피복, 링 피복, 분무, 그라비어 또는 임의의 기타 드럼 피복 방법이 사용될 수 있다.
침착된 피막의 건조는 오븐 건조, 적외선 건조, 공기 건조 등과 같은 임의의 적합한 기존 기술에 의해 수행될 수 있다. 건조 후 전하 수송층의 두께는 최적의 광전기적 및 기계적 결과를 위해 약 10 내지 약 40㎛ 또는 약 12 내지 약 36㎛이다. 또 다른 양태에서, 상기 두께는 약 14 내지 약 36㎛이다.
전자사진인쇄 이미징 부재를 위해, 전도성 층 위에 배치된 가요성 유전성 층은 활성 광전도층으로 대체될 수 있다. 임의의 적합한 통상적인 가요성 전기 절연성 열가소성 유전성 중합체 매트릭스 물질이 전자사진인쇄 이미징 부재의 유전성 층에서 사용될 수 있다. 필요하다면, 본원에 기재된 가요성 벨트가 주기적 내구성이 중요한 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
제조된 이미징 드럼은, 이후, 전자기 방사선을 활성화시키기 위해 이미지가 형성되도록 노출시키기 전에 균질한 하전을 사용하는 임의의 적합한 기존의 전자사진인쇄 이미징 방법에서 사용된다. 전자사진인쇄 부재의 이미징 표면이 정전하로 균질하게 하전되고 이미지를 형성하도록 전자기 방사선에 노출된 경우, 기존의 포지티브 또는 역 현상 기술을 사용하여 전자사진인쇄 이미징 부재의 이미징 표면 위에 표시 물질 이미지를 형성한다. 따라서, 적합한 전기적 바이어스를 인가하고 적합한 극성의 전하를 갖는 토너를 선택함으로써, 토너 이미지는 전자사진인쇄 이미징 부재의 이미징 표면 위의 하전된 영역 또는 방전된 영역에 형성된다. 예를 들면, 포지티브 현상의 경우, 하전된 토너 입자는 이미징 표면의 반대로 하전된 정전 영역에 끌리고, 역 현상의 경우, 하전된 토너 입자가 이미징 표면의 방전된 영역에 끌린다.
전자사진인쇄 장치는 표시 엔진에서 인쇄됨으로써 평가될 수 있으며, 상기 엔진 속으로 예시 양태에 따라 형성된 광 수용체 벨트가 설치된다. 고유한 전기적 특성의 경우, 기존의 전기 드럼 스캐너에 의해서도 조사될 수 있다.
도 2는 이미지 형성 장치(50)의 양태의 도식적 구성을 도시한 것이다. 이미지 형성 장치(50)는 상부에 정전 잠상을 수용하기 위해 전하 보유 표면을 갖는 원통형 이미징 또는 광 수용체 드럼과 같은 이미징 부재(52)를 구비한다. 이미징 부재(52) 둘레에, 이미징 부재(52) 위의 잔여 정전하를 제거하기 위한 정적 제거 광원(54), 이미징 부재(52) 위에 남아 있는 토너를 제거하기 위한 임의의 클리닝 블레이드(56), 이미징 부재(52)를 하전하기 위한 하전기 롤과 같은 하전 부품(58), 이미지 신호를 기준으로 이미징 부재(52)를 노출시키기 위한 노광 레이저 광학 시스템(60), 이미징 부재(52)에서 현상된 이미지를 생성시키기 위해 전하-보유 표면에 현상제 물질을 도포하기 위한 현상 부품(62), 및 종이와 같은 복사 기재(66) 위 에 이미징 부재(52)로부터의 토너 이미지를 전사하기 위한 전사 롤과 같은 전사 부품(64)이 언급된 순서대로 배치될 수 있다. 또한, 이미지 형성 장치(50)는 전사 부품(64)으 로부터 복사 기재(66) 위에 전사된 토너 이미지를 용융시키기 위한 용융/고착 롤과 같은 용융 부품(68)을 구비한다.
노광 레이저 광학 시스템(60)은 디지탈 처리된 이미지 신호를 기준으로 레이저 광을 조사하기 위한 레이저 다이오드(예: 오실레이션 파장 780nm), 방사된 레이저 광을 평광시키는 다각형 거울, 및 유한한 크기를 갖는 균일한 속도에서 레이저 광을 움직이는 렌즈 시스템을 구비한다.
본원에 포함된 다양한 예시 양태들은 이미징 부재 위에 정전기적 잠상을 발생시키는 단계, 잠상을 현상하는 단계, 및 현상된 정전기적 상을 적합한 기재에 전사하는 단계를 포함하는 이미징 방법을 포함한다.
g-아미노프로필트리에톡시실란, 트리부톡시지르코늄아세틸아세토네이트, 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 3성분 하도층을 제조하고, 광 수용체 드럼의 기재 위에 직접 형성시킨다. 생성된 건조된 하도층은 두께가 약 0.5 내지 약 3㎛이다. 클로로갈륨 및 폴리(비닐 클로라이드/비닐 아세테이트) 수지(예, 유니온 카바이드로부터 입수 가능한 VMCH)을 포함하는 전하 발생층이 하도층 위에 형성된다. 상기 전하 발생층은 안료/결합제 비가 약 50:50 내지 약 65:35인 비닐 수지 결합제에 분산된 민감도가 상이한 클로로갈륨 프탈로시아닌들의 배합물이다. 두께가 약 12 내지 36㎛인 PTFE-도핑된 전하 수송층은 광 수용체 드럼의 전하 발생층 위에 형성된다. 상기 전하 수송층은 약 35 내지 약 45중량%의 mTBD, 약 55 내지 약 65중량%의 PCZ 결합제, 예를 들면, PCZ-400(Mw=40,000), 약 1중량%의 산화방지제, 약 2 내지 약 15% PTFE 입자들의 특정한 조성(PTFE를 분산시키기 위한 계면활성제 포함)을 갖는다.
상기 예시 양태들은 내마모성, 주기적 안정성 및 방전 특성이 우수하다. 이러한 이미징 부재들은 또한 상승된 포지티브 전사 전류에서, 예를 들면, 약 20 내지 약 55μA의 범위에서 인쇄시 관찰되는 고스팅을 감소시키기면서 이미징 시스템에서 상승된 공정 속도에서 고품질 블랙 및 컬러 인쇄를 생성시킬 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 첨부된 도면을 참조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 드럼 배열의 이미징 부재의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 형성 장치를 도시한 도식적 비구조도이다.

Claims (4)

  1. 두께가 약 500 내지 약 3,000㎛인 경질 부품 형태의 기재,
    기재 위에 배치된 하도층,
    하도층 위에 배치된 전하 발생층(상기 전하 발생층은 열처리를 통해 수득된 상이한 민감도를 갖는 프탈로시아닌 안료들의 배합물을 포함하며, 최종 안료 민감도는 프탈로시아닌 안료의 중량 비를 통해 조정된다) 및
    전하 발생층 위에 배치된 전하 수송층(상기 전하 수송층은 점도-분자량이 약 20,000 내지 약 150,000인 폴리카보네이트 결합제를 포함한다)을 포함하는 이미징 부재.
  2. 제1항에 있어서, 하도층이 g-아미노프로필트리에톡시실란, 트리부톡시지르코늄아세틸아세토네이트 및 폴리비닐부티랄을 포함하는 3성분 층인, 이미징 부재.
  3. 제1항에 있어서, 프탈로시아닌 안료들의 배합물이 클로로갈륨 프탈로시아닌을 포함하는, 이미징 부재.
  4. 제3항에 있어서, 클로로갈륨 프탈로시아닌이 안료/수지 비가 약 10/90 내지 약 90/10인 비닐 수지 속에 분산된, 이미징 부재.
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