KR20100097225A - 전자 사진 감광체 및 그 제조방법, 그것을 사용한 전자 사진 장치 - Google Patents

Abstract

양대전(positive-charging) 방식의 고속·고해상·컬러기에 있어서, 도트 재현성·계조성이 우수한 전자 사진 감광체 및 전자 사진 장치를 얻는다. 또한, 장치마다 최적의 감도 특성을 막 두께 비율의 조정만으로 실현 가능한 전자 사진 감광체를 제공한다. 　도전성 지지체 위에, 적어도 정공 수송재와 제 1 결착수지로 이루어진 전하 수송층과, 적어도 전하 발생재, 정공 수송재, 전자 수송재 및 제 2 결착수지로 이루어진 전하 발생층이 순서대로 적층되어 이루어진 적층형 양대전의 전자 사진 감광체로서, 상기 전하 발생층 내의 상기 전하 발생재의 함유율이 해당 층 내에서 0.7wt%를 초과하고 3.0wt% 미만의 범위이다.

Description

전자 사진 감광체 및 그 제조방법, 그것을 사용한 전자 사진 장치{ELECTROPHOTOGRAPHIC-PHOTOSENSITIVE ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ELEMENT, AND ELECTROPHOTOGRAPHIC DEVICE USING THE SAME}

본 발명은, 고해상도, 고속의 양대전(positive-charging) 방식의 전자 사진 장치로서, 대전 특성 및 고립 도트 재현성이 우수하고, 최적의 감도 맞춤 제조가 가능하며, 또한 최적의 화상 품질을 얻을 수 있는 전자 사진 감광체, 그 제조 방법, 및 그것을 이용한 전자 사진 장치에 관한 것이다.

종래, 프린터, 팩시밀리, 복사기 등의 전자 사진 방식을 이용한 화상 형성 장치는, 상 담지체인 감광체와, 이 표면을 균일하게 대전시키는 대전 장치와, 화상에 따른 전기적인 상(정전 잠상)을 기입하는 노광 장치와, 이 잠상에 토너를 현상함으로써 토너상을 만드는 현상 장치와, 이 토너상을 전사지에 전사하는 전사 장치를 포함한다. 또한, 이 전사지 위의 토너를 전사지에 융착시키기 위한 정착 장치를 겸비한다.

이러한 화상 형성 장치에서는, 그 장치 컨셉에 따라 이용되는 감광체가 상이한데, 현재는 대형기·고속기에서의 Se나 a-Si 등의 무기계 감광체를 제외하고, 그 우수한 안정성·비용·사용의 편리함으로 인해, 유기 안료를 수지 중에 분산시킨 유기 감광체(OPC: Organic Photo Conductor, 이하 「OPC」라고 약기함)가 널리 이용되고 있다.

이 OPC는, 무기계 감광체가 양대전형인 것과 대칭적으로, 일반적으로는 음대전(negative charging)형이다. 그 이유는, 음대전 OPC에 필요한, 양호한 정공 수송 기능을 가지는 정공 수송재가 옛날부터 개발되어 온 것에 비해, 양대전 OPC에 필요한, 양호한 전자 수송능을 가지는 전자 수송재는 좀처럼 개발되지 않았기 때문이다.

이 음대전형 OPC용 음대전 프로세스에서는, 음극성의 코로나 방전에 의한 오존 발생량이 양극성에 비해 약 10배로 압도적으로 많아, 감광체에 대한 악영향이나, 사용 환경에 대한 악영향이 문제가 되고 있다. 그 때문에, 롤러 대전이나 브러시 대전과 같은 접촉 대전 방식을 채용함으로써, 오존 발생량을 억제하고 있지만, 비용이 양극성의 비접촉 대전 방식에 비해 불리한 것 외에, 대전 부재의 오염을 피할 수 없어 신뢰성 면에서 불충분한 것이나, 감광체의 표면 전위를 균일하게 하기 어려운 등, 고화질화의 점에서도 불리한 면을 가지고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는, 양대전 OPC를 적용하는 것이 유효하며, 고성능의 양대전 OPC가 요구되고 있다. 양대전 OPC는, 상술한 바와 같은 양대전 방식 특유의 이점 외에도, 도트 재현성(해상성·계조성)이 음대전 OPC에 비해 유리한 것을 들 수 있어, 고해상도화가 진행되는 각 분야에서 검토되고 있다. 이러한 양대전 OPC에서는, 이하와 같이, 크게 나누어 4종류의 층 구성이 있으며, 이전부터 이러한 타입의 양대전 OPC가 활발히 제안되고 있다.

제 1 타입은, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 지지체 위에 전하 수송층, 전하 발생층을 순서대로 적층한 2층 구성(언더코팅층(undercoating layer)의 유무는 고려하지 않음)의 기능 분리형 감광체이다.

제 2 타입은, 특허문헌 3, 특허문헌 4, 특허문헌 5와 같이, 상기 2층 구성 위에 표면 보호층을 적층한 3층 구성(언더코팅층의 유무는 고려하지 않음)의 기능 분리형 감광체이다.

제 3 타입은, 특허문헌 6, 특허문헌 7과 같이, 제 1 타입과는 반대로, 전하 발생층, 전하(전자) 수송층을 순서대로 적층한 역적층의 2층 구성(언더코팅층의 유무는 고려하지 않음)의 기능 분리형 감광체이다.

제 4 타입은, 특허문헌 8과 같이, 전하 발생재, 정공 수송재, 전자 수송재를 동일 층 내에 분산한 단층형 감광체이다.

이 중, 제 4 타입의 단층형 감광체에 대해서는, 상세한 검토가 이루어져, 유일하게 실용화가 활발히 진행되고 있다. 그 큰 이유는, 정공 수송재의 정공 수송기능에 비해, 수송능이 뒤떨어지는 전자 수송재의 전자 수송 기능을, 정공 수송재가 보완하는 구성을 취하고 있기 때문이라고 생각된다. 분산형이기 때문에, 막 내부에서도 캐리어 발생이 일어나는데, 표면 근방일수록 캐리어 발생량은 크고, 정공 수송 거리에 비해 전자 수송 거리는 작아도 되므로, 전자 수송능은 정공 수송능 정도로 필요하지 않은 것으로 생각된다.

또한, 막 내부에서 발생하는 경우에도, 표면 방향으로 이동하는 전자에 대해, 반대 방향에서 이동해 오는 절대량이 많은 정공에 포획되기 때문에, 정공 수송능에 비해 전자 수송능은 낮은 레벨이 된다고 생각된다. 이에 따라, 다른 세 개의 타입에 비해, 실용상 충분한 환경 안정성과 피로 특성을 실현하고 있다.

한편, 도트 재현성의 관점에서는, 양대전 OPC와 음대전 OPC와의 사이에 이하의 차이점이 있다.

단층형 양대전 OPC에서는, 캐리어 발생 기능과 수송 기능을 단일 막에 설치한 분산형 감광체로 되어 있다. 그 때문에, 노광에 의해 발생하는 캐리어의 위치는 비교적 표면 근방이 되며, 특히 노광 빔의 저변 부분(고립 도트의 단부)은 광 에너지가 작고 표면 근방이 된다. 그 결과 도트의 저변 부분은 가장 빨리 표면의 전하를 제거하여, 중앙일수록 광 에너지가 높기 때문에, 캐리어 발생 위치가 깊어져 늦게 감광체 표면에 도달한다. 즉, 고립 도트의 외측에서부터 표면의 전하가 소실되어, 1도트의 가우스 분포에 충실한 정전 잠상을 얻기 쉽다.

한편, 적층형 음대전 OPC에서는, 캐리어 발생 위치가 지지체 근방의 얇은 전하 발생층이며, 깊은 위치가 된다. 캐리어가 전하 발생층 내로부터 전하 수송층으로 주입할 때에 확산하는 동시에, 전하 수송층 내를 이동할 때, 밀도가 높은 캐리어(노광 빔 중심에서의 캐리어)에 의해, 외측의 밀도가 낮은 캐리어가, 보다 외측으로 확산되는 것으로 생각된다. 또한, 음대전 OPC에서는, 캐리어(정공)의 이동도가 양대전 OPC의 캐리어(전자) 이동도에 비해 크고, 횡방향으로의 이동도 일어나 쉽기 때문에, 1도트의 저변 부분이 확대되기 쉽다고 생각된다. 그 때문에, 1도트에 의한 정전 잠상의 확대가, 노광광의 가우스 분포에 비해 커지는 것으로 생각된다.

따라서, 원리적으로 단층형 양대전 OPC는, 노광광에 의한 캐리어 발생으로부터 이동 메카니즘의 관점에서, 도트 재현성이 우수한 특징을 본래 가지고 있는 것으로 생각된다.

그러나, 최근 장치의 고속화·고해상도화·컬러화에 따라, 고립 도트 재현성, 고계조성에 대한 요구는 더욱 엄격해지고 있다. 특히, 컬러기에서는, 1색씩 도트의 색 겹침에 의해, 중간색을 낼 필요성이 있어, 도트 재현성, 고계조성이 더 요구되고 있다. 우수한 도트 재현성을 실현하려면, 장치마다 상이한 현상 특성에 최적인 감도 특성을 감광체에 갖게 하는 것이 중요해진다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 광 감쇠 곡선에 있어서, 노광 에너지가 낮은 영역에서의 감광체의 표면 전위를 낮게 하는 것(Lowγ화)이, 1도트의 잠상에 대한 토너의 현상 효율을 올리기 위해 유효한 수단이 되고 있다.

그러나, 현재 실용화되고 있는 양대전 OPC에서는, 전술한 바와 같이, 단일막 중에 기능재를 분산하는 타입이므로, 최근의 고속·고해상·컬러기 등의 다양한 요구 감도에 대응 가능한 감도 제어에는 한계가 있다. 이하에 그 이유를 설명한다.

첫 번째로, 단층 양대전 OPC에서는, 단일막에 캐리어 발생과 캐리어 수송의 양 기능을 갖게 하므로, 도포 공정의 간소화가 가능하고, 높은 양품률과 공정 능력을 얻기 쉬운 장점을 가지는 한편, 이와 정반대로 감도 특성을 대부분 제어할 수 없는 결점을 가지고 있다.

그러나, 최근의 고속·고해상·컬러기 등에 있어서, 우수한 해상도·계조성·도트 재현성을 실현하기 위해서는 다양한 요구 감도에 대응할 필요가 있다. 이에 대응하기 위해서, 감광체 제조자측에서는, 특허문헌 9에 기재되어 있는 바와 같이, 전하 발생재를 별도로 사용한다고 하는, 새로운 재료 개발이나 도포액 개발을 해야만 하므로, 개발 자원의 소비나 도포액의 증가에 따른 생산 효율의 악화를 초래하기 쉽다. 그 결과, 장치 제조자측에서, 감광체에 대한 맞춤이 필요하여, 설계의 여유도도 감소한다는 결점을 가지고 있었다.

두 번째로, 지금까지 설명한 바와 같이, 광 감쇠 곡선을 Lowγ화하려면, 전하 발생재의 첨가량 증가에 의한 캐리어 발생량 상승이 유효하지만, 단일의 분산막에서는, 암(暗)감쇠 특성이나 대전 성능의 악화라고 하는 부작용을 초래하기 쉬우며, 비용면에서도 불리해진다. 따라서, 종래의 단층 양대전 OPC에서는, 탑재 장치에 대한 적합 최적화점 및 최근 고속·고해상·컬러기에 있어서는, 고화질화에 대한 대응력에 한계가 있다는 과제를 가지고 있었다.

이상과 같이, 양대전용으로 유일하게 실용화가 도모되어 대량 생산된 단층형 OPC에 있어서도, 음대전용 OPC에서는 비교적 용이한 감도 제어가 곤란한 결점이 있어, 다른 층 구성(적층형 양대전 OPC)도 활발히 검토되고 있다. 그러나, 이하와 같이, 각종 과제를 충분히 해결하지 못하여, 실용화에 이르지 않았다.

예를 들면, 제 1 타입의 2층 적층 타입에 대해서는, 상술한 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 각각의 층에 대하여, 적용하는 재료에 대한 규정은 있지만, 실시예에 기재되어 있는 고농도의 전하 발생재를 이용하고 있는 것을 보아도, 화학적 공격(chemical attack)에 대한 내구성이나 흠, 마모 등의 기계적 공격(mechanical attack)에 대한 내구성이 부족한 것이 문제가 된다. 특허문헌 2에서는, 전자 수송재를 포함하는 전하 발생층으로 하고 있기 때문에, 실시예에서는 5㎛의 전하 발생층을 설치하고 있지만, 전체적으로 고농도의 전하 발생재를 함유시키며, 감도 제어를 위해서는 전하 발생층 자체의 재료와 조성비를 변경하고 있다. 따라서, 내구성 및 특성상의 문제를 가져, 실용화에는 이르지 않았다.

제 2 타입의 3층 적층 타입에 있어서는, 상기 2층 적층 타입의 결점을 해소하기 위하여, 현재도 활발히 검토가 이루어지고 있으며, 표면 보호층에 도전성 미립자를 첨가하여 전자 수송성을 향상한 특허문헌 10이나, 2 이상의 층을 표면 보호층으로서 이용하는 특허문헌 11 등이 있는데, 전하 발생층의 조정 범위가 넓어 범용성이 높은 구성으로 할 수 있는 가능성이 높기는 하지만, 충분한 전자 수송능과 화학적·기계적 안정성을 갖는 표면 보호층을 우수한 양산(量産) 안정성으로 제조할 수 있는 단계까지는 이르지 않아, 환경 안정성, 반복 안정성 및 화질 안정성의 면에서 충분한 성능을 얻지 못하여, 실용화에는 이르지 않았다.

제 3 타입의 역적층 2층 타입에 대해서도, 과포화 흡수 색소를 포함하는 전자 수용성 물질을 전자 수송층에 이용하는 특허문헌 12나, 정공 수송재를 포함하는 전자 수송층을 이용하는 특허문헌 13 등이 있는데, 전자 수송층의 전자 수송 기능이, 종래의 음대전 OPC에서 이용되는 정공 수송재의 정공 수송 기능에는 미치지 않으며, 감도 및 광 응답성이 반드시 충분하지 않아, 실용화에는 이르지 않았다.

따라서, 종래의 양대전 OPC는, 음대전형 OPC와 같이 감도 제어가 가능한 것이 얻어지지 않아, 양대전 OPC 본래의 고해상성의 이점을 충분히 발휘할 수 없는 것이 현 상태이다.

OPC의 감도 조정에 관해서 보면, 전하 발생층의 막 두께를 제어하는 방법 외에, 전하 발생재의 프탈로시아닌의 혼합 비율을 변경함으로써 감도 제어를 행하는 방법(특허문헌 14), 전하 발생층의 막 두께나 조성을 변경하지 않고 별개의 감도 조정층을 형성하여 그 막 두께를 변경함으로써 감도 조정을 행하는 방법(특허문헌 15), 보호층 중의 실리콘나프탈로시아닌의 첨가량을 변화시킴으로써 광량 의존성을 제어하는 방법(특허문헌 16) 등이 알려져 있다.

특허문헌 1 : 일본국 공개특허공보 평05-30262호

특허문헌 2 : 일본국 공개특허공보 평04-242259호

특허문헌 3 : 일본국 공개특허공보 평05-47822호

특허문헌 4 : 일본국 공개특허공보 평05-12702호

특허문헌 5 : 일본국 공개특허공보 평04-241359호

특허문헌 6 : 일본국 공개특허공보 평05-45915호

특허문헌 7 : 일본국 공개특허공보 평07-160017호

특허문헌 8 : 일본국 공개특허공보 평03-256050호

특허문헌 9 : 일본국 공개특허공보 평10-288849호

특허문헌 10 : 일본국 공개특허공보 제2003-21921호

특허문헌 11 : 일본국 공개특허공보 제2005-84623호

특허문헌 12 : 일본국 공개특허공보 평11-160898호

특허문헌 13 : 일본국 공개특허공보 제2005-121727호

특허문헌 14 : 일본국 공개특허공보 평05-173345호

특허문헌 15 : 일본국 공개특허공보 평07-28264호

특허문헌 16 : 일본국 공개특허공보 평06-123993호

본 발명은, 이상의 문제점을 감안한 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 양대전 방식의 고속·고해상·컬러기에 있어서, 도트 재현성·계조성이 우수한 전자 사진 감광체 및 전자 사진 장치를 얻는 것이며, 장치마다 최적의 감도 특성을 막 두께 비율의 조정만으로 실현 가능한 전자 사진 감광체를 제공하는 것에 있다.

본 발명자 등은, 상기 과제를 해결하기 위하여 면밀히 검토한 결과, 이하의 구성에 의해 달성할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 전자 사진 감광체는, 도전성 지지체 위에, 적어도 정공 수송재와 제 1 결착(結着) 수지로 이루어진 전하 수송층과, 적어도 전하 발생재, 정공 수송재, 전자 수송재 및 제 2 결착 수지로 이루어진 전하 발생층이 순서대로 적층되어 이루어지는 적층형 양대전(positive-charging)의 전자 사진 감광체로서, 상기 전하 발생층 내의 상기 전하 발생재의 함유율이 해당 층 내에서 0.7wt%를 초과하고 3.0wt% 미만의 범위인 전자 사진 감광체이다.

또한, 본 발명의 전자 사진 감광체는, 표면 보호층을 형성하지 않고 상기 전하 발생층이 최표면층인 전자 사진 감광체이다.

또한, 본 발명의 전자 사진 감광체는, 상기 전하 발생층 내의 상기 제 2 결착 수지의 함유율이, 40wt%~70wt%인 전자 사진 감광체이다.

또한, 본 발명의 전자 사진 감광체는, 상기 전하 수송층 내의 상기 제 1 결착 수지의 함유율이 40wt%~60wt%이다. 또한, 상기 제 1 결착 수지가 폴리스티렌인 전자 사진 감광체이다.

또한, 본 발명은, 도전성 지지체 위에, 적어도 정공 수송재와 제 1 결착 수지로 이루어진 전하 수송층과, 적어도 전하 발생재, 정공 수송재, 전자 수송재 및 제 2 결착 수지로 이루어진 전하 발생층이 순서대로 적층되어 이루어지는 적층형 양대전의 전자 사진 감광체의 제조 방법으로서, 상기 전하 발생층 내의 상기 전하 발생재의 함유율을 해당 층 내에서 0.7wt%를 초과하고 3.0wt% 미만의 범위로 하며, 상기 전하 수송층의 막 두께와 상기 전하 발생층의 막 두께의 상대비를 변경함으로써 소망하는 감도로 설정하는 전자 사진 감광체의 제조 방법이다.

또한, 본 발명의 전자 사진 감광체의 제조 방법은, 상기 전하 수송층의 제 1 결착 수지가 폴리스티렌이며, 상기 전하 수송층 위에 상기 전하 발생층을 침지 도공 방법(immersion application method)에 의해 제막(製膜)하는 전자 사진 감광체의 제조 방법이다.

또한, 본 발명은, 상기의 전자 사진 감광체를 탑재(搭載)하는 전자 사진 장치이다.

또한, 본 발명의 전자 사진 장치는, 양(positive)극성 중합 토너를 사용하는 비자성 일성분 접촉 현상 클리너리스 프로세스(single-component contact development cleanerless process)인 전자 사진 장치이다.

본 발명에 따르면, 고해상도의 양대전 방식에 이용되는 양대전형 전자 사진 감광체에 있어서, 전하 수송층 위에 전하 발생층을 최적의 막 두께비로 설치함으로써, 감도 특성, 광 감쇠 곡선이 제어되고, 도트 재현성·계조성이 우수한 고화상 품질이 얻어지며, 장치마다 미묘하게 요구 감도가 다른 경우에서도, 동일층 구성으로 막 두께 비율을 변경함으로써 최적의 화상 품질을 얻을 수 있다.

도 1은 노광 에너지와 표면 전위의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 양대전의 전자 사진 감광체(언더코팅층 없음)의 모식적 단면도이며, 도 2(b)는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층형 양대전의 전자 사진 감광체(언더코팅층 있음)의 모식적 단면도이다.
도 3은 실험예에 있어서의 전하 발생층의 막 두께와 노광부 전위와의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 전자 사진용 감광체의 구체적인 실시예에 대하여, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 이 발명은 이하에 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

전자 사진용 감광체는, 도전성 지지체 위에, 적어도 전하 수송층 및 전하 발생층을 순서대로 적층하는 양대전용의 적층형 전자 사진 감광체이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예의 전자 사진용 감광체를 나타내는 모식적 단면도로, 도전성 기체(1; 基體) 위에, 전하 수송 기능을 구비한 전하 수송층(2) 및 전하 발생·수송 기능을 구비한 전하 발생층(3)이 순서대로 적층되어 있다.

도 2(a)와 같이 언더코팅층이 없는 것이어도 되지만, 간섭 무늬가 나오기 쉬운 경우는, 도 2(b)와 같이 언더코팅층(4)를 설치해도 된다.

도전성 기체(1)는, 감광체의 일 전극으로서의 역할과 동시에 감광체를 구성하는 각층의 지지체로 되어 있고, 원통 형상, 판 형상, 필름 형상 등 어느 형상으로 하여도 되며, 재질적으로는, 알루미늄, 스테인리스 강, 니켈 등의 금속류, 혹은 유리, 수지 등의 표면에 도전 처리를 실시한 것이어도 된다.

언더코팅층(4)은, 본 발명에 있어서 필수는 아니지만, 필요에 따라 설치하는 것도 가능하다. 수지를 주성분으로 하는 층이나 알루마이트 등의 금속 산화 피막으로 이루어지며, 도전성 기체와 전하 수송층의 밀착성 향상 외에, 감광층에 대한 전하 주입성을 제어하는 목적으로 필요에 따라서 설치된다. 언더코팅층에 이용되는 수지 재료로서는, 카제인, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 멜라민, 셀룰로오스 등의 절연성 고분자, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 도전성 고분자를 들 수 있으며, 이러한 수지는 단독, 혹은 적절히 조합하고 혼합하여 이용할 수 있다. 또한, 이러한 수지에 이산화티탄, 산화 아연 등의 금속 산화물을 함유할 수 있다.

전하 수송층(2)은, 주로 정공 수송재와 결착 수지에 의해 구성되고, 사용되는 정공 수송재로서는, 각종 히드라존 화합물, 스티릴 화합물, 디아민 화합물, 부타디엔 화합물, 인돌 화합물 등을 단독, 혹은 적절히 조합하고 혼합하여 이용하며, 결착 수지로서는, 비스페놀 A형, 비스페놀 Z형, 비스페놀 A형-비페닐 공중합체 등의 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리페닐렌계 수지 등이 각각 단독, 혹은 적절히 조합하고 혼합하여 이용되지만, 상층인 전하 발생층의 용매에 용해하기 어려운 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

이 중에서, 시일 코팅법 혹은 스프레이 코팅법에 의하면, 전하 발생층액의 용매의 영향을 받기 어렵기 때문에, 일반적으로 많이 이용되고 있는 폴리카보네이트 혹은 폴리에스테르계 수지로도 제막 가능하지만, 양산성은 낮아진다.

면밀히 검토를 거듭한 결과, 전하 수송층의 결착 수지로서는, 일반적으로 부적절하다고 생각된 폴리스티렌계 수지를 이용함으로써, 전하 수송재와의 상용성(相溶性)을 확보하면서, 침지 도공법에 있어서도, 전하 수송층의 용출(溶出)을 억제하여, 제막할 수 있는 것을 찾아냈다.

폴리스티렌계 수지는, 폴리카보네이트계 수지나 폴리에테르계 수지에 비해, 기계 강도가 낮은 문제가 있지만, 본 발명에서는, 최표면층에 이용하지 않기 때문에 적용 가능해진다.

전하 수송층에 있어서의 결착 수지의 비율은, 25wt%~75wt%의 범위에서 사용된다. 바람직하게는 40wt%~60wt%의 범위이다. 결착 수지가 전하 수송층 내의 60wt%보다 함유량이 많아지면, 즉 정공 수송재가 전하 수송층 내의 40wt%보다 함유량이 적어지면, 일반적으로 수송 기능이 부족하여, 잔류 전위가 높아지는 것 외에, 장치 내의 노광부 전위의 환경 의존성이 크며, 화상 품질의 환경 안정성이 부족하기 쉬워, 사용에 적합하지 않다. 한편, 결착 수지가 전하 수송층 내의 40wt% 보다 함유량이 적어지면, 유리 전이점 저하에 따라 기계적 강도가 저하하여, 특히 고온 보관시의 현상 롤러, 전사 롤러나 클리닝 블레이드 등의 접촉 부재로부터의 가압에 의한 크립 변형(creep deformation)이 일어나기 쉬워 실용이 불가능하다.

막 두께는, 후술하는 전하 발생층과 관련하여 결정되지만, 실용상 유효한 성능을 확보하는 관점에서, 1㎛~40㎛의 범위가 적합하고, 바람직하게는 3㎛~27㎛이며, 보다 바람직하게는 5㎛~25㎛이다.

전하 발생층(3)은, 전술한 바와 같이, 전하 발생재의 입자를 정공 수송재 및 전자 수송재가 용해한 결착 수지 중에 분산시킨 도포액을 도포하는 등의 방법에 의해 형성된다. 광을 수용하여 캐리어를 발생하는 기능을 가지는 동시에, 발생한 전자는 감광체 표면으로 운반하며, 정공은 상기 전하 수송층으로 운반하는 기능을 수행한다. 캐리어 발생 효율이 높은 동시에, 발생한 정공의 전하 수송층(2)에 대한 주입성이 중요하며, 전기장 의존성이 적고, 저(低)전기장에서도 주입이 양호한 것이 바람직하다.

전하 발생재로서는, X형 무금속 프탈로시아닌 단체 혹은, α형 티타닐프탈로시아닌, β형 티타닐프탈로시아닌, Y형 티타닐프탈로시아닌, γ형 티타닐프탈로시아닌, 비정질(amorphous)형 티타닐프탈로시아닌을 단독, 또는 적절히 조합하여 이용하여, 화상 형성에 사용되는 노광 광원의 광파장 영역에 따라 적합한 물질을 선택할 수 있다.

정공 수송재로서는, 상기 전하 수송층에서 이용되는 것을 사용할 수 있지만, 전하 수송층에 정공을 주입할 필요가 있으므로, 이온화 포텐셜(ionization potential)의 차이가 작은 것이 바람직하고, 적합하게는 그 차이가 0.5ev 이내이다.

전자 수송재로서는, 고이동도의 재료 정도가 바람직하며, 벤조퀴논, 스틸벤 퀴논, 나프토퀴논, 디페노퀴논, 페난트렌퀴논, 아조퀴논 등의 퀴논계 재료가 바람직하다. 이들은, 단일로 이용할 수 있지만, 보다 고감도화가 필요한 경우는, 2종 이상 이용하여, 석출을 억제하면서, 전자 수송재의 함유량을 증가시키는 것이 바람직하다.

상기 각 성분을 분산시키기 위한 전하 발생층용 결착 수지로서는, 상기 전하 수송층용 결착 수지를 이용할 수 있다. 즉, 비스페놀 A형, 비스페놀 Z형, 비스페놀 A형-비페닐 공중합체 등의 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리페닐렌계 수지 등이 각각 단독, 혹은 적절히 조합하고 혼합하여 이용될 수 있다. 이 중에서, 전하 발생재의 분산 안정성, 정공 수송재 및 전자 수송재와의 상용성 및 기계적 안정성·화학적 안정성·열적 안정성의 관점에서, 폴리카보네이트계 수지 혹은 폴리에스테르계 수지가 적합하다.

막 두께는, 후술하지만, 전하 수송층과 관련하여 결정되는데, 실용상 유효한 성능을 확보하는 관점에서, 1㎛~40㎛의 범위가 적합하고, 바람직하게는 3㎛~27㎛이며, 보다 바람직하게는 5㎛~25㎛이다.

각각의 기능 재료(전하 발생재, 전자 수송재, 및 정공 수송재)의 배분량에 대해서는, 이하와 같이 설정된다.

먼저, 본 발명에 있어서는, 전하 발생층(3) 내의 전하 발생재의 함유율이 해당 전하 발생층 내 0.7wt%를 초과하고 3wt% 미만, 바람직하게는 1wt%~2.5wt%인 것이 중요하다. 이 함유율이 1wt% 미만에서는 감도 제어의 범위가 한정(좁게)되어 버리며, 또한 간섭 무늬가 발생하기 쉬워진다. 한편, 함유율이 2.5wt%를 초과하면, 전하 발생층의 막 두께 제어에 의해 감도 조정을 행하는 것이 곤란해진다.

다음으로, 전하 발생층 내의 결착 수지의 비율은, 소망하는 특성을 내기 위해, 적합하게는 30wt%~70wt%의 범위에서 설정된다. 보다 적합하게는 40wt%~70wt%의 범위가 바람직하다. 전하 발생층 내의 나머지의 성분은 기능 재료(전하 발생재와 전자 수송재와 정공 수송재)이다.

결착 수지가 전하 발생층의 40wt%보다 적으면, 유리 전이점의 저하에 따라 크립 강도가 부족하여, 접촉 부재 가압에 의한 크립 변형이 일어나기 쉬워진다. 또한, 토너 필르밍(toner filming)이나 외부 첨가재, 지분(紙粉)에 의한 필르밍이 일어나기 쉬워지는 것 외에, 윤활유나 피지 등에 대한 내용제 균열(solvent crack resistance)이 부족하여 실용에 적합하지 않다. 한편, 결착 수지가 전하 발생층의 70wt% 보다 많으면, 즉 기능 재료가 30wt% 보다 적으면, 막 두께 제어에 의해서도, 소망하는 감도 특성을 내는 것이 어려워질 우려가 있어, 실용에 적합하지 않다.

따라서, 전하 발생재와 전하 수송재(정공 수송재와 전자 수송재의 합)의 비율은, 1:11(2.5wt%:27.5wt%)~1:59(1wt%:59wt%)의 범위로 설정된다. 전하 발생 재료의 비율이 너무 많으면, 전하 발생층과 전하 수송층의 막 두께비로 감도, 광 감쇠 곡선을 제어할 수 없게 되며, 너무 적으면 소망하는 감도를 얻는 것이 곤란해진다.

전자 수송재와 정공 수송재의 비율은, 막 두께·감도에 의해, 1:4~4:1로 가변 가능하지만, 2:3~3:2가 적합하다. 전자 수송 재료가 너무 적어도, 너무 많아도 전자 수송과 정공 수송의 균형이 무너지고 감도가 저하하여, 메모리 화상의 발생을 초래하기 쉽다.

본 발명의 구성에 따르면, 하기의 실시예의 결과를 나타내는 도 3에 나타낸 바와 같이, 전하 발생층의 막 두께를 변경함으로써, 임의의 노광부 전위(감도 특성)를 얻을 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 구성에 따르면, 전하 발생층과 전하 수송층을 별개로 설정할 수 있기 때문에, 이용하는 전하 발생재를 낮게 억제하며, 즉 대전 성능을 확보하면서, 도 1에 나타낸 바와 같이 단층형 OPC에 비해, 광 감쇠 곡선을 Lowγ화하는 것이 가능해져, 도트 재현성이 우수한 특성을 실현할 수 있다.

한편, 장치의 마이너 체인지(minor change)에 의한 고속화에 있어서는, 설정 광량에 한계가 있어, 감광체에 대한 노광 조사 에너지가 감소한 결과, 동일 감광체에서는, 보다 약한 광 에너지로 노광 후 전위를 내릴 필요가 있으므로, 종래기계에 있어서, 광 감쇠 곡선의 저(低)조도측에서의 기울기(이하, γ지수라 약기함)가 보다 큰 감광체를 적용하는 것이 화상 품질 확보를 위해 중요해진다. 그러나, 이때, 종래의 단층형 양대전 OPC에서는, 새로운 감광층의 재료·조성을 개발할 필요가 발생한다.

이에 대해 본 발명의 적층형 양대전의 전자 사진 감광체에서는, 이 γ지수를 전하 발생층과 전하 수송층의 막 두께비를 조정함으로써 얻을 수 있으므로, 장치마다의 최적의 γ지수, 즉 최적의 광 감쇠 특성을 실현 가능한 범용성을 가질 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 전자 사진 감광체는, 전하 수송층 도포액을 침지 도공한 후, 건조시켜 전하 수송층을 얻는 공정과, 얻어진 전하 수송층 위에 전하 발생층 도포액을 침지 도공하고 건조시켜 전하 발생층을 형성하는 공정을 포함하는 전자 사진 감광체의 제조 방법에 의해 바람직하게 제조할 수 있다. 이때, 전하 수송층 도포액과 상기 전하 발생층 도포액을 각각 용제에 의해 점도 조정하는 동시에, 인상 속도(lifting speed)를 조정함으로써, 전하 발생층(3)과 전하 수송층(2)의 막 두께비를 조정하는 것이 가능해진다. 본 발명에 있어서는, 감광체 전층에 차지하는 전하 발생층의 비율을 높임으로써, 탑재 장치 내에서의 노광 전위가 낮아지며, 그 결과 장치마다의 최적의 γ지수를 실현하는 것이 가능해진다.

본 발명의 전자 사진 감광체는, 상이한 요구 감도의 각종 전자 사진 장치에 적절하게 탑재할 수 있다. 특히, 양극성 중합 토너를 사용하는 비자성 일성분 접촉 현상 클리너리스 프로세스인 전자 사진 장치에 있어서, 그 효과를 충분히 발휘할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 대해 설명한다.

(전자 사진 감광체 제작 실시예)

[도전성 기체]

φ30㎜×244.5㎜ 형상의 표면 조도(Rmax) 0.2로 절삭 가공된 알루미늄 0.75㎜ 두께의 관을 이용하였다.

[전하 수송층 도포액 제작]

정공 수송재(이하, HTM이라고 칭함)로서, 하기에 나타내는 스티릴 화합물(HTM-A)과, 결착 수지로서 폴리스티렌 「PS-680(PS Japan사 제품)」을 각각 100 중량부로 하고, 용제인 디클로로메탄에 용해하여, 전하 수송층 도포액을 제작하였다. 폴리스티렌은 일반적으로 광유(mineral oil)를 포함하는 것이지만, OPC의 결착 수지에 이용하는 경우는 감도 특성을 악화시키는 경향이 있다. 본 발명에서 사용하는 폴리스티렌은, 이에 대해 광유를 포함하지 않는 것으로, OPC의 결착 수지로서 적합한 것을 찾아낸 것이다. 형성되는 전하 수송층의 막 두께에 대응하여 용제인 디클로로메탄을 적절히 휘발, 희석 조정함으로써, 점도 조정을 행하였다.

(HTM-A)

[전하 발생층 도포액 제작]

전하 발생재(이하, CGM이라고 칭함)로서 X형 무금속 프탈로시아닌을, HTM으로서 전하 수송층에서 이용한 것과 같은 HTM-A를, 전자 수송재(이하, ETM이라고 칭함)로서 하기에 나타내는 ETM-B를, 결착 수지로서 폴리카보네이트 「TS2050 Teijin Chemicals사 제품」를 이용하였다.

(ETM-B)

전하 발생층 내의 HTM 25wt%와 ETM 25wt%의 첨가량으로 하고, 가변한(표 1에서 나타낸 바와 같이 0.7wt%로부터 4wt%) CGM 첨가량과 결착 수지 첨가량으로 50wt%로 하며, 용제로서 디클로로메탄에 용해하여, 일괄 볼 밀(ball mill) 분산에 의해, 전하 발생층 도포액을 얻었다. 형성되는 전하 수송층의 막 두께에 대응하여 용제인 디클로로메탄을 적절히 휘발 감량, 추가 희석함으로써, 점도 조정을 행하였다.

[감광체 제작]

상기 전하 수송층 도포액을 침지 도공한 후, 건조 로(爐)에서 130℃, 1시간 건조하여, 전하 수송층을 얻었다. 다음으로, 상기 전하 발생층 도포액을 침지 도공법에 의해 도공 후, 90℃, 1시간 더 건조하여, 감광체를 얻었다.

(실험예 1~7)

하기의 표 1에 나타낸 바와 같이, 전하 발생층 내의 전하 발생재의 첨가량을 0.7wt%로부터 4wt%로 변화시킨 각종 적층형 양대전 OPC를 제작하여, 각각 실험예 1~7로 하였다. 전하 발생재 첨가량이 1wt%, 1.5wt%, 2wt%, 2.5wt% 첨가한 적층형 양대전 OPC가 본 발명의 실험예 2~5이다. 각 실험예에 있어서, 전하 발생층의 막 두께를 3㎛, 5㎛, 10㎛, 15㎛, 20㎛, 25㎛, 30㎛로 하여, 각각 전하 수송층을 합친전체 막 두께를 30㎛로 일정하게 한 감광체를 제작하였다.

이러한 감광체를, 30ppm(A4 환산)의 현탁 중합 토너를 사용하는 양대전 비자성 일성분 현상 방식의 클리너리스 프로세스의 1200DPI 고해상도 프린터인 Brother Industries사 제품 「HL5240」에 탑재하여, 노광부 전위를 측정하였다. 얻어진 결과를 하기의 표 1과 도 3에 나타낸다.

[표 1]

전하 발생재가 0.7wt%인 실험예 1은, 전체적으로 노광부 전위가 높아, 감도 부족 경향인 것 외에, 전하 발생층 막 두께 5㎛인 것은 간섭 무늬가 발생하기 쉬워 적합하지 않다. 한편, 전하 발생재가 3wt% 이상인 실험예 6 및 7에 있어서는, 10㎛ 이상의 전하 발생층의 막 두께 증가 부분에서 노광부 전위가 오히려 상승하는 경향이 있어, 전하 발생층 막 두께 제어로 감도 제어가 곤란하다는 것을 알 수 있다. 전하 발생재의 첨가량이 1wt%~2.5wt%인 실험예 2~5는, 감도 레벨 전체도 감도 제어에도 적합하다.

전하 발생층의 막 두께가 5㎛ 이하인 영역에서는, 막 두께 1㎛ 감소 당 노광부 전위 상승량은, 전하 발생재 1wt%시에 60V, 2.5%시에 25V로 크며, 내구시의 막 감소에 의한 노광부 전위 변동량이 커, 실용이 불가능하였다. 또한, 전하 발생층의 막 두께 20㎛ 이상은, 전하 발생층의 막 두께 당 노광부 전위 변화량이 작으며, 특히 25㎛ 이상은 거의 변화가 없다. 따라서, 전하 발생층의 막 두께는 5~25㎛의 범위가, 감도 제어에 적합하다는 것을 알 수 있다.

상기 장치에서는, 실험예 4의 전하 발생층 10㎛의 샘플에서 양호한 도트 재현성, 계조성을 나타내는 것을 확인하였지만, 광량이 작은 장치나 고속 장치에서는, 전하 발생층의 막 두께를 증가함으로써 대응 가능해진다. 한편, 광량이 큰 장치나 저속 장치에 있어서는, 저감도화를 위해, 전하 발생층의 막 두께를 감소함으로써 대응 가능해진다. 또한, 이와 같이, 전하 발생층의 막 두께를 10㎛ 이하로 사용하는 경우에는, 반복 사용에 의한 막 감소가 2㎛ 이하로 적은 현탁 중합 토너를 사용하는 양대전 비자성 일성분 현상 방식의 클리너리스 프로세스 장치에 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 내구성이 있는 전하 발생층을 최표면층으로서 설치함으로써, 종래의 적층형 양대전 OPC와 같이, 특별한 표면 보호층을 설치할 필요가 없어진다. 그 결과, 양호한 환경 안정성, 반복 안정성, 내구성을 실현 가능한 외에, 장치마다 최적의 감도 특성을 실현 가능한 양대전 OPC를 얻을 수 있다. 양대전 OPC 본래의 도트 재현성, 계조성이 우수한 고해상도의 화상을 안정하게 얻을 수 있는 동시에, 본 발명의 동일액으로, 전하 발생층의 막 두께를 변경함으로써, 장치에 대한 적합성을 확보할 수 있다.

1 : 도전성 기체 2 : 전하 수송층
3 : 전하 발생층 4 : 언더코팅층

Claims (12)

1. 도전성 지지체 위에, 적어도 정공 수송재와 제 1 결착(結着) 수지로 이루어진 전하 수송층과, 적어도 전하 발생재, 정공 수송재, 전자 수송재 및 제 2 결착 수지로 이루어진 전하 발생층이 순서대로 적층되어 이루어진 적층형 양대전(positive-charging)의 전자 사진 감광체로서, 상기 전하 발생층 내의 상기 전하 발생재의 함유율이 해당 층 내에서 0.7wt%를 초과하고 3.0wt% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
2. 제 1 항에 있어서,
   표면 보호층을 형성하지 않고 상기 전하 발생층이 최표면층인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전하 발생층 중의 상기 제 2 결착 수지의 함유율이, 40wt%~70wt%인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 전하 발생층 중의 상기 제 2 결착 수지의 함유율이, 40wt%~70wt%인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전하 수송층 중의 상기 제 1 결착 수지의 함유율이 40wt%~60wt%인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 전하 수송층 중의 상기 제 1 결착 수지의 함유율이 40wt%~60wt%인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 결착 수지가 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 결착 수지가 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체.
9. 도전성 지지체 위에, 적어도 정공 수송재와 제 1 결착 수지로 이루어진 전하 수송층과, 적어도 전하 발생재, 정공 수송재, 전자 수송재 및 제 2 결착 수지로 이루어진 전하 발생층이 순서대로 적층되어 이루어진 적층형 양대전의 전자 사진 감광체의 제조 방법으로서, 상기 전하 발생층 내의 상기 전하 발생재의 함유율을 해당 층 내에서 0.7wt%를 초과하고 3.0wt% 미만의 범위로 하며, 상기 전하 수송층의 막 두께와 상기 전하 발생층의 막 두께의 상대비를 변경함으로써 소망하는 감도로 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전하 수송층의 제 1 결착 수지가 폴리스티렌이며, 상기 전하 수송층 위에 상기 전하 발생층을 침지 도공 방법(immersion application method)에 의해 제막(製膜)하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 감광체의 제조 방법.
11. 제 1 항에 기재된 전자 사진 감광체를 탑재(搭載)하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    양(positive)극성 중합 토너를 사용하는 비자성 일성분 접촉 현상 클리너리스 프로세스(single-component contact development cleanerless process)인 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치.

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