KR20110056328A - 전자사진 감광 부재, 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치 - Google Patents

전자사진 감광 부재, 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치 Download PDF

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Abstract

표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.6 질량％ 미만의 양의 규소 함유 화합물을 함유하는 표면층을 함유하며, 표면층의 규소 함유 화합물은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.01 질량％ 이상의 양의 실록산 부위를 가지고, 표면이 특정 오목부를 가지는 전자사진 감광 부재가 제공된다. 또한, 전자사진 감광 부재를 가지는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치도 개시된다.

Description

전자사진 감광 부재, 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치{ELECTROPHOTOGRAPHIC PHOTOSENSITIVE MEMBER, PROCESS CARTRIDGE, AND ELECTROPHOTOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 전자사진 감광 부재, 및 전자사진 감광 부재를 가지는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치에 관한 것이다.
전자사진 감광 부재는 대전 단계, 노광 단계, 현상 단계, 전사 단계 및 클리닝 단계를 가지는 전자사진 화상 형성 방법에 통상 이용된다. 전자사진 화상 형성 방법 중에서, 전사 잔류 토너라고 불리는 전사 단계 후 전자사진 감광 부재 상에 남는 토너를 제거해서 전자사진 감광 부재 표면을 클리닝하는 클리닝 단계는 선명한 화상을 얻기 위해서는 중요한 단계이다. 클리닝 블레이드를 이용하는 클리닝 방법은 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재를 서로 마찰시킴으로써 작용하는 클리닝 방법이다. 또한, 최근 대전 단계에서 전자사진 감광 부재를 대전 롤러를 이용해서 직접 대전하는 방법이 널리 행해졌다. 따라서, 대전 롤러 및 클리닝 블레이드가 전자사진 감광 부재와 접촉하거나 또는 접하는 이러한 구성에서는 "러빙 메모리(rubbing memory)"라는 현상이 중요한 문제점 중 하나로 제시될 수 있다. 이 현상은 전자사진 감광 부재와 접촉하거나 또는 접하는 대전 롤러 또는 클리닝 블레이드 및 전자사진 감광 부재가 물류 동안에 있을 수 있는 진동 또는 낙하로 인한 어떠한 충격을 받아 이들이 함께 문질러져서 전자사진 감광 부재 표면에 양전하를 형성할 때 야기되는 메모리 현상 중 하나이다.
전자사진 감광 부재의 표면층은 통상 침지 코팅에 의해 종종 형성된다. 침지 코팅에 의해 형성된 이러한 표면층의 표면, 즉 전자사진 감광 부재의 표면은 평활해지는 경향을 가진다. 이리하여, 이것은 클리닝 블레이드 또는 대전 롤러와 전자사진 감광 부재 표면 사이의 접촉하는(또는 접하는) 면적을 더 크게 하여 클리닝 블레이드 또는 대전 롤러와 전자사진 감광 부재 표면 사이의 마찰 저항을 더 크게 함으로써, 상기 문제가 현저히 인식되는 경향이 있다.
또한, 최근 화상 품질을 개선하기 위해, 토너 입자의 직경을 더 작게 하고 있다. 토너 입자의 직경을 더 작게 할수록, 토너와 전자사진 감광 부재 사이의 접촉 면적이 더 커진다. 이것은 토너가 전자사진 감광 부재 표면에 단위 질량 당 큰 힘으로 부착하게 하고, 따라서 전자사진 감광 부재 표면이 낮은 수준으로 클리닝될 수 있다. 따라서, 토너가 미끄러지지 않게 하기 위해 클리닝 블레이드를 접하는 압력을 높게 하여 설치하는 것이 필요하다. 그러나, 전자사진 감광 부재 표면이 상기한 바와 같이 평활하기 때문에, 클리닝 블레이드와 매우 밀접하게 닿게 된다. 따라서, 그들이 이러한 구성으로 있어서, 러빙 메모리로 인해 임의의 불량 화상이 형성되는 경향이 있다. 특히, 임의의 진동이 예를 들어, 프로세스 카트리지에 적용되는 경우, 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이에 마찰이 크게 생기므로, 이 문제는 현저하다.
이러한 클리닝 블레이드 및 대전 롤러와 전자사진 감광 부재 사이의 마찰에 따르는 문제들을 극복하는 방법으로서, 일본 특허 출원 공개 H10-142813호에 개시된 기술이 이용가능하다. 이 일본 특허 출원 공개 H10-142813호는 클리닝 블레이드와의 마찰을 줄이기 위해 불소로 치환된 페닐기를 바인더 분자 말단에 도입하는 기술을 개시한다. 또한, 일본 특허 출원 공개 2000-75517호는 특정 구조를 가지는 전하 수송 재료 및 특정 구조를 가지는 폴리카르보네이트를 조합하여 어떠한 메모리도 발생하지 않게 하는 기술을 개시한다.
전자사진 감광 부재와 대전 롤러 또는 클리닝 블레이드 사이의 마찰을 줄인다는 관점에서, 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일을 변화시키는 것을 한 가지 수단이라고 여긴다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 2001-066814호는 웰(well) 형상의 요철을 가지는 스탬퍼(스탬핑 다이)를 이용해서 압축 성형에 의해 전자사진 감광 부재 표면을 가공하는 기술을 개시한다.
그러나, 일본 특허 출원 공개 H10-142813호 및 2000-75517호에 개시된 전자사진 감광 부재를 이용하는 경우에도, 진동 시험에서와 같이 더 심한 조건 하에서는 전자사진 감광 부재와 접촉하거나 또는 접하는 부재와의 마찰로 인해 야기되는 메모리가 발생할 수 있고, 추가의 개선이 모색된다.
일본 특허 출원 공개 2001-066814호에 개시된 미세하게 표면 가공된 전자사진 감광 부재가 이용되고, 그것이 요철 표면 프로파일에 얕은 웰을 갖는 전자사진 감광 부재인 경우에는, 전자사진 감광 부재 표면과 탄성 부재인 대전 롤러 또는 클리닝 블레이드 사이의 접촉하는(또는 접하는) 면적을 충분히 감소시킬 수 없다. 따라서, 일부 경우에서는 러빙 메모리가 일어나지 않게 하는 효과를 충분히 얻을 수 없다.
통상의 전자사진 감광 부재가 가지고 있는 상기 문제들을 고려하여 본 발명을 완성하였다. 따라서, 본 발명의 목적은 전자사진 감광 부재 및 전자사진 감광 부재와 접촉하거나 또는 접하는 부재가 서로 매우 밀접하게 접촉하거나 또는 접하는 경우에도 어떠한 러빙 메모리도 발생하지 않게 하는 전자사진 감광 부재, 및 이러한 전자사진 감광 부재를 가지는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 지지체 및 지지체 상에 제공된 감광층을 가지는 전자사진 감광 부재이며,
전자사진 감광 부재의 표면층은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.6 질량％ 미만의 양의 규소 함유 화합물을 함유하고;
표면층의 규소 함유 화합물은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.01 질량％ 이상의 양의 실록산 부위(moiety)를 가지고;
전자사진 감광 부재 표면에, 서로 독립적인 오목부(오목한 부분)가 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛) 당 50 개 이상 70000 개 이하 형성되고, 오목부는 각각 장축 직경(Rpc)에 대한 깊이(Rdv)의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하이고 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하인 오목부이고;
X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정할 때, 표면층은 가장 바깥 표면에서 구성 원소 기준으로 0.6 질량％ 이상의 존재 비율의 규소 원소를 가지고; X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정할 때, 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서 표면층의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[A(질량％)] 및 표면층의 가장 바깥 표면에서 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[B(질량％)]의 비(A/B)가 0.0 초과 0.3 미만이고;
규소 함유 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸 구조 및 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체인 전자사진 감광 부재이다.
Figure pct00001
(여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타내고; m은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위임)
Figure pct00002
(여기서, X는 단일 결합, -O-, -S- 또는 치환 또는 비치환 알킬리덴기를 나타내고, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타냄)
Figure pct00003
(여기서, X 및 Y는 각각 단일 결합, -O-, -S- 또는 치환 또는 비치환 알킬리덴기를 나타내고, R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타냄)
또한, 본 발명은 상기 전자사진 감광 부재와 클리닝 수단을 일체로 지지하고 전자사진 장치의 본체에 탈착가능하게 장착될 수 있으며, 상기 클리닝 수단은 전자사진 감광 부재 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 가지는 프로세스 카트리지인 프로세스 카트리지이다.
또한, 본 발명은 상기 전자사진 감광 부재, 대전 수단, 노광 수단, 현상 수단, 전사 수단 및 클리닝 수단을 가지며, 상기 클리닝 수단은 전자사진 감광 부재 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 가지는 전자사진 장치이다.
본 발명에 따르면, 어떠한 러빙 메모리도 발생하지 않는 전자사진 감광 부재, 및 이러한 전자사진 감광 부재를 가지는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치를 제공할 수 있다.
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f 및 1g는 본 발명의 전자사진 감광 부재 표면의 오목부의 형상의 예를 나타낸 도면(상면도).
도 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f 및 2g는 본 발명의 전자사진 감광 부재 표면의 오목부의 형상의 예를 나타낸 도면(단면도).
도 3a는 본 발명에서 이용되는 마스크의 배열 패턴의 일례를 나타낸 도면(부분 확대도); 도 3b는 본 발명에서 이용되는 레이저 표면 가공 유닛의 일례를 나타낸 개략도; 도 3c는 본 발명에 따라서 얻은 감광 부재 표면의 오목부의 배열 패턴의 일례를 나타낸 도면(부분 확대도).
도 4a는 본 발명에서 이용되는 프로파일 제공 재료(몰드)를 이용하는 가압 접촉형 프로파일 전사 표면 가공 유닛의 일례를 나타낸 개략도; 도 4b는 본 발명에서 이용되는 프로파일 제공 재료(몰드)를 이용하는 가압 접촉형 프로파일 전사 표면 가공 유닛의 다른 예를 나타낸 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각 전자사진 감광 부재 표면과 접촉하는 프로파일 제공 재료(몰드)의 일부의 부분 확대도; (1)은 각각 상부에서 볼 때의 프로파일 제공 재료(몰드)의 표면 프로파일을 나타내고, (2)는 각각 측면에서 볼 때의 프로파일 제공 재료(몰드)의 표면 프로파일을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따라서 얻은 전자사진 감광 부재 표면의 각 오목부에 규소 함유 화합물이 어떻게 분포되는지를 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명의 전자사진 감광 부재를 가지는 프로세스 카트리지가 제공된 전자사진 장치의 구조의 일례를 나타낸 개략도.
도 8a는 실시예 1에서 이용된 프로파일 제공 재료(몰드)의 표면 프로파일을 나타낸 도면(부분 확대도); 도 8b는 실시예 1에 따라서 얻은 감광 부재 표면의 오목부의 배열 패턴을 나타낸 도면(부분 확대도).
도 9a는 실시예 11에서 이용된 마스크의 배열 패턴을 나타낸 도면(부분 확대도); 도 9b는 실시예 11에 따라서 얻은 감광 부재 표면의 오목부의 배열 패턴을 나타낸 도면(부분 확대도).
도 10은 레이저 전자 현미경으로 관찰한 실시예 14에서 제조된 감광 부재 표면의 오목부의 화상을 나타낸 도면.
본 발명자들은 특정 구조를 가지는 규소 함유 화합물을 전자사진 감광 부재의 표면층에 혼입하고 또한 전자사진 감광 부재 표면이 특정 오목부를 가지게 함으로써, 상술된 문제를 해결할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
상기에서 요약한 바와 같이, 본 발명의 전자사진 감광 부재는 지지체 및 지지체 상에 제공된 감광층을 가지는 전자사진 감광 부재이다. 또한, 본 발명의 전자사진 감광 부재의 표면층은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.6 질량％ 미만의 양의 규소 함유 화합물을 함유하고, 표면층의 규소 함유 화합물은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.01 질량％ 이상의 양의 실록산 부위를 가진다. 게다가, 전자사진 감광 부재의 표면은 다음 요건 (a), (b) 및 (c)를 모두 만족시킨다:
(a) 전자사진 감광 부재 표면에 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛) 당 50 개 이상 70000 개 이하의 서로 독립적인 오목부가 형성되고, 또한 오목부는 각각 장축 직경(Rpc)에 대한 깊이(Rdv)의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하이고 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하인 오목부이고,
(b) X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정할 때, 전자사진 감광 부재의 표면층은 가장 바깥 표면에서 구성 원소 기준으로 0.6 질량％ 이상의 존재 비율의 규소 원소를 가지고; X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정할 때, 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서 표면층의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[A(질량％)] 및 표면층의 가장 바깥 표면에서 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[B(질량％)]의 비(A/B)가 0.0 초과 0.3 미만이고,
(c) 상기 규소 함유 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸 구조 및 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체이다. 여기서 명명된 중합체는 하기 화학식 2로 나타낸 반복 구조 단위를 가질 때는 폴리카르보네이트이고, 하기 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가질 때는 폴리에스테르이다.
[화학식 1]
Figure pct00004
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타내고; m은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위이다.
[화학식 2]
Figure pct00005
화학식 2에서, X는 단일 결합, -O-, -S- 또는 치환 또는 비치환 알킬리덴기를 나타내고, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타낸다.
[화학식 3]
Figure pct00006
화학식 3에서, X 및 Y는 각각 단일 결합, -O-, -S- 또는 치환 또는 비치환 알킬리덴기를 나타내고, R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타낸다.
먼저, 본 발명의 전자사진 감광 부재의 표면에 형성된 오목부에 대해서 설명한다.
본 발명에서, "서로 독립적인 오목부"는 개개의 오목부가 다른 오목부와 뚜렷하게 분리된 상태로 존재하는 오목부를 의미한다.
본 발명에서, 본 발명의 전자사진 감광 부재 표면에 형성되는 오목부는, 예를 들어 전자사진 감광 부재의 표면을 관찰할 때, 오목부가 각각 직선으로 구성된 형상을 가지는 것, 오목부가 각각 곡선으로 구성된 형상을 가지는 것 및 오목부가 각각 직선 및 곡선으로 구성된 형상을 가지는 것을 포함할 수 있다. 오목부가 직선으로 구성된 형상은 예를 들어, 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형을 포함할 수 있다. 오목부가 곡선으로 구성된 형상은 예를 들어, 원 및 타원을 포함할 수 있다. 오목부가 직선 및 곡선으로 구성된 형상은 예를 들어, 모서리가 둥근 사각형, 모서리가 둥근 육각형, 및 부채꼴을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 또한 본 발명의 전자사진 감광 부재 표면에 형성되는 오목부는 예를 들어 감광 부재의 단면을 관찰할 때, 오목부가 각각 직선으로 구성된 형상을 가지는 것, 오목부가 각각 곡선으로 구성된 형상을 가지는 것 및 오목부가 각각 직선 및 곡선으로 구성된 형상을 가지는 것을 포함할 수 있다. 오목부가 직선으로 구성된 형상은 예를 들어, 삼각형, 사각형 및 오각형을 포함할 수 있다. 오목부가 곡선으로 구성된 형상은 예를 들어, 부분 원 및 부분 타원을 포함할 수 있다. 오목부가 직선 및 곡선으로 구성된 형상은 예를 들어 모서리가 둥근 사각형 및 부채꼴을 포함할 수 있다.
전자사진 감광 부재 표면에 형성되는 오목부의 구체적인 예로서, 오목부는 도 1a 내지 1g(전자사진 감광 부재 표면으로부터 관찰할 때의 오목부 형상의 예) 및 도 2a 내지 2g(단면을 관찰할 때의 오목부 형상의 예)에 나타낸 오목부를 포함할 수 있다. 본 발명에서, 전자사진 감광 부재 표면의 오목부는 개별적으로 상이한 형상, 크기 및 깊이를 가질 수 있다. 또한, 오목부는 동일한 형상, 크기 및 깊이를 가질 수도 있다. 추가로, 전자사진 감광 부재의 표면은 개별적으로 상이한 형상, 크기 및 깊이를 가지는 오목부 및 동일한 형상, 크기 및 깊이를 가지는 오목부를 조합하여 갖는 표면일 수 있다.
오목부는 적어도 전자사진 감광 부재 표면에 형성된다. 전자사진 감광 부재 표면 중에서, 오목부가 형성되는 영역은 전자사진 감광 부재 표면의 전체 영역일 수 있거나, 또는 전자사진 감광 부재 표면의 어느 일부에 형성될 수 있다. 오목부가 전자사진 감광 부재 표면의 어느 일부에 형성되는 경우에, 오목부가 화상 형성 영역(레이저에 의한 광에 노광될 수 있는 영역)의 범위 안에 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 오목부의 장축 직경은 도 1a 내지 1g 각각에서 화살표로 나타낸 길이 L, 및 도 2a 내지 도 2g 각각에서 장축 직경 Rpc로 나타낸 부분에 상응한다. 즉, 본 발명에서 장축 직경은 전자사진 감광 부재의 오목부의 개구 또는 개공부(open-top) 공간을 둘러싸는 표면을 기준으로 각 오목부의 개공부 표면 형상의 최대 길이를 의미한다. 예를 들어, 오목부의 개공부 표면 형상이 원인 경우, 장축 직경은 직경을 의미한다. 오목부의 개공부의 표면 형상이 타원인 경우, 장축 직경은 길이 방향 직경을 의미한다. 오목부의 개공부 표면 형상이 사각형인 경우, 장축 직경은 대각선 중에서 더 긴 대각선을 의미한다.
본 발명에서, 오목부의 깊이는 각 오목부의 가장 깊은 부분과 그의 개공부 사이의 거리를 의미한다. 구체적으로 설명하면, 도 2a 내지 2g에서 깊이 Rdv로 나타낸 바와 같이, 오목부의 깊이는 전자사진 감광 부재의 표면의 오목부의 개공부 공간을 둘러싸는 표면 S를 기준으로 각 오목부의 가장 깊은 부분과 그의 개공부 사이의 거리를 의미한다.
본 발명의 전자사진 감광 부재 표면에는, 서로 독립적인 오목부가 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛) 당 50 개 이상 70000 개 이하 형성된다. 본원에서 명명되는 오목부는 각각 장축 직경(Rpc)에 대한 깊이(Rdv)의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하이고 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하인 오목부를 의미한다. 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 미만인 임의의 오목부 또는 (Rdv/Rpc) 비가 0.3 이하인 오목부는 충분한 러빙 메모리 방지 효과를 전혀 약속할 수 없다. 한편, 너무 큰 깊이(Rdv)를 가지는 오목부 또는 너무 큰 (Rdv/Rpc) 비를 가지는 오목부는, 전자사진 감광 부재의 표면층의 대전 열화를 일으킬 수 있거나 또는 충분히 큰 두께의 표면층을 형성하는 것을 필요로 할 수 있는 임의의 국부 방전으로 인해서 열악한 화상 특성을 야기할 가능성을 가진다. 따라서, 깊이(Rdv)가 10.0 ㎛ 초과인 오목부 또는 (Rdv/Rpc) 비가 7.0 초과인 오목부에 관해서는, 이러한 오목부의 수가 적은 것이 바람직하고, 이러한 오목부가 전혀 없는 것이 훨씬 바람직하다.
즉, 본 발명의 전자사진 감광 부재의 표면에 많은 수의 상기한 특정 오목부를 형성하는 것이 러빙 메모리 방지 효과를 가져온다.
본 발명의 전자사진 감광 부재 표면에 상기 특정 오목부는 어떠한 배열일 수 있다. 상세히 설명하면, 특정 오목부는 랜덤하게 배열될 수 있거나, 또는 규칙적으로 배열될 수 있다. 전체 화상 영역에서 러빙 메모리를 방지하기 위해서는, 오목부가 규칙적으로 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 전자사진 감광 부재의 표면에 형성된 오목부는 상업적으로 입수가능한 레이저 현미경, 광학 현미경, 전자 현미경 또는 원자력 현미경으로 관찰할 수 있다.
레이저 현미경으로는 예를 들어 다음 장비가 이용될 수 있다:
초심(ultradepth) 프로파일 측정 현미경 VK-8550, 초심 프로파일 측정 현미경 VK-9000, 및 초심 프로파일 측정 현미경 VK-9500(모두 케이언스 코포레이션(Keyence Corporation)에서 제조); 표면 프로파일 측정 시스템 서피스 익스플로러(SURFACE EXPLORER) SX-520DR 모델 기기(리오카 시스템즈 인크.(Ryoka Systems Inc.)에서 제조); 주사 공초점 레이저 현미경 OLS3000(올림푸스 코포레이션(Olympus Corporation)에서 제조); 및 리얼 컬러 공초점 현미경 옵텔릭스(OPTELICS) C130(레이저테크 코포레이션(Lasertec Corporation)에서 제조).
광학 현미경으로는 예를 들어 다음 장비가 이용될 수 있다:
디지털 현미경 VHX-500 및 디지털 현미경 VHX-2000(둘 모두 케이언스 코포레이션에서 제조) 및 3D 디지털 현미경 VC-7700(옴론 코포레이션(Omron Corporation)에서 제조).
전자 현미경으로는 예를 들어 다음 장비가 이용될 수 있다:
3D 실제 표면 관찰 현미경 VE-9800 및 3D 실제 표면 관찰 현미경 VE-8800(둘 모두 케이언스 코포레이션에서 제조), 주사 전자 현미경 통상적/가변적 압력 시스템 SEM(SII 나노 테크놀로지 인크.(SII Nano Technology Inc.)에서 제조), 및 주사 전자 현미경 슈퍼 스캔(SUPER SCAN) SS-550(시마즈 코포레이션(Shimadzu Corporation)에서 제조).
원자력 현미경으로는 예를 들어 다음 장비가 이용될 수 있다:
나노스케일 하이브리드 현미경 VN-8000(케이언스 코포레이션에서 제조), 주사 탐침 현미경 나노나비 스테이션(NanoNavi Station)(SII 나노 테크놀로지 인크.에서 제조), 및 주사 탐침 현미경 SPM-9600(시마즈 코포레이션에서 제조).
상기 현미경을 이용해서, 언급된 배율로 측정 시야의 오목부의 장축 직경 및 깊이를 관찰해서 측정할 수 있다. 게다가, 단위 면적 당 오목부의 개공부의 면적 백분율을 계산에 의해 알아낼 수 있다.
분석 프로그램을 이용한, 서피스 익스플로러 SX-520DR 모델 기기에 의한 측정을 일례로서 설명한다. 측정 대상 전자사진 감광 부재를 작업 스탠드에 놓는다. 틸트를 조정해서 스탠드를 수평이 되게 하고, 여기서 전자사진 감광 부재의 주변 표면의 3 차원 프로파일 데이터가 분석기에 파형 모드로 입력된다. 여기서, 대물 렌즈는 100 ㎛ x 100 ㎛ (10,000 ㎛2)의 시야로 관찰할 때 50 배율로 설정할 수 있다.
그 다음, 데이터 분석 소프트웨어에 설치된 입자 분석 프로그램을 이용해서 전자사진 감광 부재 표면의 윤곽선 데이터를 표시한다.
형성된 오목부에 따라서 오목부의 구멍 분석 파라미터, 예를 들어 오목부의 형상, 장축 직경, 깊이 및 개공부 면적이 각각 최적화될 수 있다. 예를 들어, 장축 직경이 약 10 ㎛인 오목부를 관찰해서 측정하는 경우, 장축 직경의 상한은 15 ㎛로, 장축 직경의 하한은 1 ㎛로, 깊이의 하한은 0.1 ㎛로, 부피의 하한은 1 ㎛3으로 설정할 수 있다. 이어서, 분석 사진에서 오목부로 분간할 수 있는 오목부의 수를 세고, 얻은 값을 오목부의 수로 간주한다.
상기와 동일한 시야 및 분석 조건 하에서, 상기 입자 분석 프로그램을 이용함으로써 알아낸 각 오목부의 개공부 공간 면적의 합계로부터 오목부의 총 개공부 공간 면적을 계산할 수 있다. 이어서, 이렇게 계산된 총 개공부 공간 면적을 이용해서, 하기 식에 따라서 오목부의 개공부 공간 면적 백분율(이하에서는, 간단히 "면적 백분율"이라고 부름)을 계산할 수 있다.
오목부의 개공부 공간 면적 백분율 = [(오목부의 총 개공부 공간 면적)/(오목부의 총 개공부 공간 면적 + 오목부가 형성되지 않은 영역의 총 면적)] x 100 (％)
또한, 장축 직경이 약 1 ㎛ 이하인 오목부에 관해서는, 레이저 현미경 및 광학 현미경으로 측정할 수 있다. 그러나, 측정 정밀도를 더 개선해야 하는 경우에는, 전자 현미경을 이용한 관찰 및 측정을 조합하여 이용하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명에 따르는 전자사진 감광 부재 표면의 오목부를 형성하는 방법을 설명한다. 표면 프로파일을 형성하는 방법으로는, 오목부에 관한 상기 요건을 만족시킬 수 있는 방법이기만 하면 특별한 제한이 없다. 전자사진 감광 부재 표면의 오목부를 형성하는 방법의 예는 이하와 같다.
즉, 출력 특성으로서 100 ns(나노초) 이하의 펄스 폭을 가지는 레이저 조사로 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법일 수 있다. 또한, 언급된 표면 프로파일을 가지는 프로파일 제공 재료를 전자사진 감광 부재 표면과 가압 접촉시켜서 표면 프로파일 전사를 달성함으로써 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법일 수 있다. 또한, 전자사진 감광 부재의 표면층이 형성될 때 전자사진 감광 부재 표면에서 결로(condensation)가 일어나게 함으로써 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법일 수 있다.
먼저, 출력 특성으로서 100 ns(나노초) 이하의 펄스 폭을 가지는 레이저 조사로 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법을 설명한다. 이 방법에서 이용되는 레이저의 구체적인 예로서, Arf, KrF, XeF 또는 XeCl 같은 기체를 레이저 매질로 이용하는 엑시머 레이저, 및 티탄 사파이어를 레이저 매질로 이용하는 펨토초 레이저를 포함할 수 있다. 게다가, 상기 레이저 조사에서 레이저 광은 바람직하게는 1000 ㎚ 이하의 파장을 가질 수 있다.
엑시머 레이저는 다음 단계를 통해서 광을 방출하는 레이저이다. 먼저, 희기체, 예를 들어 Ar, Kr 또는 Xe, 및 할로겐 기체, 예를 들어 F 또는 Cl의 혼합 기체에 예를 들어 방전, 전자빔 또는 X선에 의해 에너지를 제공하여 상기 원소를 여기시켜서 결합시킨다. 이어서, 에너지가 기저 상태로 돌아와서 해리를 일으키고, 이 동안에 엑시머 레이저 광이 방출된다. 엑시머 레이저에 이용되는 기체는 예를 들어 Arf, KrF, XeCl 및 XeF를 포함할 수 있다. 특히, KrF 또는 ArF가 바람직하다.
오목부 형성 방법으로서, 레이저 광 차폐 영역 a 및 레이저 광 투과 영역 b가 적당하게 배열된 도 3a에 나타낸 마스크가 이용된다. 마스크를 투과한 레이저 광만 렌즈로 집광되고, 그 광이 전자사진 감광 부재 표면에 조사된다. 이것은 요망되는 형상 및 배열을 가지는 오목부를 형성할 수 있게 한다. 레이저 조사로 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 상기 방법에서는, 오목부의 형상 및 면적에 상관없이 일정 영역에 많은 수의 오목부가 동시에 즉시 형성될 수 있다. 따라서, 오목부를 형성하는 단계가 짧은 시간 내에 수행될 수 있다. 이러한 마스크를 이용하는 레이저 조사에 의해, 전자사진 감광 부재의 표면은 1 회 조사 당 수 ㎟ 내지 수 ㎠의 영역이 가공된다. 이러한 레이저 가공에서는, 먼저 도 3b에 나타낸 바와 같이, 작업 회전 모터 d에 의해 전자사진 감광 부재 f가 회전한다. 회전함으로써, 엑시머 레이저 광 조사기 c의 레이저 조사 위치가 작업 이동 유닛 e에 의해 전자사진 감광 부재 f의 축 방향으로 이동한다. 이것은 전자사진 감광 부재 표면의 전체 영역에 오목부를 좋은 효율로 형성할 수 있게 한다.
오목부를 형성하는 상기 방법은 본 발명의 전자사진 감광 부재를 제조할 수 있다. 레이저 조사에 의해 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 경우, 오목부의 깊이는 레이저 조사 시간 및 레이저 조사 횟수와 같은 제조 조건을 조정함으로써 조절할 수 있다. 제조 또는 생산성에서의 정밀도 관점에서 볼 때, 레이저 조사에 의해 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 경우, 1 회 조사로 형성된 오목부는 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 깊이일 수 있다. 상기 오목부 형성 방법의 이용은 오목부의 크기, 형상 및 배열에 관한 높은 조절가능성, 높은 정밀도 및 높은 자유도로 전자사진 감광 부재의 표면 가공을 실현할 수 있게 한다.
레이저 조사에 의해 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법에서는, 상기 형성 방법을 동일한 마스크 패턴을 이용함으로써 다수의 표면 부분에 또는 감광 부재 표면의 전체 영역에 적용할 수 있다. 이 방법은 전자사진 감광 부재의 전체 표면에 오목부를 높은 균일성으로 형성할 수 있게 한다. 따라서, 전자사진 감광 부재가 전자사진 장치에 이용될 때 클리닝 블레이드에 적용되는 기계적 하중이 균일할 수 있다. 또한, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 마스크 패턴은 오목부 h 및 오목부 비형성 영역 g가 둘 모두 전자사진 감광 부재 표면의 임의의 주변 방향 선(화살표로 나타냄)에 존재하고 배열되도록 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성하는 것은 클리닝 블레이드 및 대전 롤러에 적용되는 기계적 하중의 편재화를 더 방지할 수 있게 한다.
이어서, 언급된 표면 프로파일을 가지는 프로파일 제공 재료를 전자사진 감광 부재 표면과 가압 접촉시켜서 표면 프로파일 전사함으로써 표면에 오목부를 형성하는 방법을 설명한다.
도 4a는 프로파일 제공 재료를 이용하는 가압 접촉형 프로파일 전사 표면 가공 유닛의 일례를 나타내는 개략도이다. 언급된 프로파일 제공 재료 B를 가압 및 해제(release)를 반복 수행할 수 있는 가압 유닛 A에 설치하고, 그 후 프로파일 제공 재료를 언급된 압력으로 전자사진 감광 부재 C와 접촉시켜서 표면 프로파일의 전사를 행한다. 그 후, 먼저 가압을 해제하여 전자사진 감광 부재 C를 화살표 방향으로 회전하게 한 후, 다시 가압을 수행하여 표면 프로파일 전사 단계를 수행한다. 이 단계의 반복은 전자사진 감광 부재의 전체 주변 표면에 언급된 오목부의 형성을 가능하게 한다.
대신, 예를 들어 도 4b에 나타낸 바와 같이, 전자사진 감광 부재 C의 전체 주변 길이를 실질적으로 커버하는 언급된 표면 프로파일을 가지는 프로파일 제공 재료 B를 가압 유닛 A에 설치할 수 있고, 그 후 전자사진 감광 부재 C에 언급된 압력이 적용되는 동안에 전자사긴 감광 부재가 화살표로 나타낸 방향으로 회전하고 이동한다. 따라서, 언급된 오목부가 전자사진 감광 부재의 전체 주변 표면에 형성된다.
다른 방법으로서, 롤 형상 가압 유닛과 전자사진 감광 부재 사이에 시트형 프로파일 제공 재료를 보유시킴으로써, 프로파일 제공 재료 시트를 공급하면서 전자사진 감광 부재 표면을 가공할 수 있다.
표면 프로파일 전사를 효율적으로 행하기 위한 목적에서, 프로파일 제공 재료 및 전자사진 감광 부재를 가열할 수 있다. 프로파일 제공 재료 및 전자사진 감광 부재는 본 발명에서 명시된 오목부를 형성할 수 있으면 어떠한 온도로 가열될 수 있다. 바람직하게는, 이들은 전자사진 감광 부재의 표면층의 유리 전이 온도(℃)보다 높은 온도를 가지도록 가열될 수 있다. 게다가, 프로파일 제공 재료의 가열 외에, 표면 프로파일 전사시의 지지체의 온도(℃)를 표면층의 유리 전이 온도(℃)보다 낮도록 조절할 수 있다. 이것은 전자사진 감광 부재 표면의 오목부를 안정하게 형성하기 위해 바람직하다.
전자사진 감광 부재의 표면층이 전하 수송층인 경우, 프로파일 제공 재료 및 전자사진 감광 부재는 바람직하게는 표면 프로파일 전사시의 프로파일 제공 재료의 온도(℃)가 전하 수송층의 유리 전이 온도(℃)보다 높을 수 있도록 가열될 수 있다. 게다가, 프로파일 제공 재료의 가열 외에, 표면 프로파일 전사시의 지지체의 온도(℃)를 전하 수송층의 유리 전이 온도(℃)보다 낮도록 조절할 수 있다. 이것은 전자사진 감광 부재의 표면층의 오목부를 안정하게 형성하기 위해 바람직하다.
프로파일 제공 재료 자체의 재료, 크기 및 표면 프로파일은 적절히 선택할 수 있다. 재료는 예를 들어, 레지스트를 이용해서 패터닝된 표면을 가지는 미세 표면 가공된 금속 및 실리콘 웨이퍼, 및 미세 입자가 분산된 수지 필름 또는 금속으로 코팅된 언급된 미세 표면 프로파일을 가지는 수지 필름을 포함할 수 있다. 프로파일 제공 재료의 표면 프로파일의 예는 도 5a 및 5b에 나타낸다. 도 5a 및 5b는 각각 전자사진 감광 부재와 접촉하는 프로파일 제공 재료의 일부의 부분 확대도이고, 여기서 (1)은 각각 상부에서 볼 때의 프로파일 제공 재료의 표면 프로파일을 나타내고, (2)는 각각 측면에서 볼 때의 프로파일 제공 재료의 표면 프로파일을 나타낸다.
또한, 전자사진 감광 부재에 압력 균일성을 제공하기 위한 목적으로 프로파일 제공 재료과 가압 유닛 사이에 탄성 부재가 제공될 수 있다.
상기한 오목부 형성 방법은 본 발명의 전자사진 감광 부재를 제조할 수 있다. 오목부는 각각 상기 범위 내의 임의의 깊이를 가질 수 있다. 언급된 표면 프로파일을 가지는 프로파일 제공 재료를 전자사진 감광 부재 표면과 가압 접촉시켜서 표면 프로파일 전사를 행하는 경우, 오목부는 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 깊이(Rdv)를 가질 수 있다. 언급된 표면 프로파일을 가지는 프로파일 제공 재료를 전자사진 감광 부재 표면과 가압 접촉시켜서 표면 프로파일 전사를 행함으로써, 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법의 이용은 오목부의 크기, 형상 및 배열에 있어서의 높은 조절가능성, 높은 정밀도 및 높은 자유도로 전자사진 감광 부재의 표면 가공을 실현할 수 있게 한다.
이어서, 전자사진 감광 부재의 표면층이 형성될 때 전자사진 감광 부재 표면에서 결로시킴으로써, 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법을 설명한다. 전자사진 감광 부재의 표면층이 형성될 때 표면에서 결로시킴으로써 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하는 방법은 다음 단계를 가지는 방법에 의해 오목부를 형성하는 것이다:
바인더 수지 및 특정 방향족 유기 용매를 함유하고 방향족 유기 용매를 표면층 코팅 용액의 용매의 총 질량 기준으로 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하의 양으로 함유하는 표면층 코팅 용액으로 기재 부재(상부에 표면층이 형성되는 기재로서의 부재)를 코팅하는 코팅 단계;
그 후에, 표면층 코팅 용액이 코팅된 기재 부재를 유지하고 기재 부재 상에 도포된 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 결로시키는 결로 단계; 및
그 후에, 표면층 코팅 용액의 코팅을 가열하여 건조를 행하는 건조 단계.
이렇게 해서, 서로 독립적인 오목부가 표면에 형성된 표면층이 형성될 수 있다.
상기 바인더 수지는 예를 들어 다음 수지를 포함할 수 있다: 아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리페닐렌 옥시드 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지 및 불포화 수지.
이들 중에서, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지 및 디알릴 프탈레이트 수지가 특히 바람직하다. 폴리카르보네이트 수지 또는 폴리아릴레이트 수지가 더 바람직하다. 이들 중 임의의 것은 단독으로 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상의 혼합물 또는 공중합체 형태로 이용될 수 있다.
상기한 특정 방향족 유기 용매는 물에 대해 낮은 친화성을 가지는 용매이다. 구체적으로, 1,2-디메틸벤젠, 1,3-디메틸벤젠, 1,4-디메틸벤젠, 1,3,5-트리메틸벤젠 및 클로로벤젠을 포함할 수 있다.
상기 표면층 코팅 용액이 방향족 유기 용매를 함유하는 것은 중요하다. 표면층 코팅 용액은 오목부를 안정하게 형성하기 위한 목적으로 물에 대해 높은 친화성을 가지는 유기 용매 또는 물을 더 함유할 수 있다. 물에 대해 높은 친화성을 가지는 유기 용매로서, 다음을 포함할 수 있다: (메틸술피닐)메탄 (일반명: 디메틸 술폭시드), 티올란-1,1-디온(일반명: 술포란), N,N-디메틸카르복시아미드, N,N-디에틸카르복시아미드, 디메틸아세트아미드 및 1-메틸피롤리딘-2-온. 이들 유기 용매 중 임의의 것은 단독으로 함유될 수 있거나, 또는 두 종류 이상의 혼합물 형태로 함유될 수 있다.
표면층 코팅 용액이 코팅된 기재 부재를 유지시켜서 기재 부재 상에 도포된 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 결로시키는 상기 결로 단계는, 기재 부재 상에 적용된 표면층 코팅 용액의 코팅의 표면에서 결로가 일어나는 분위기에서 일정 시간 동안 표면층 코팅 용액이 코팅된 기재 부재를 유지시키는 단계를 의미한다. 이 단계에서 결로는 기재 부재 상에 도포된 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 물의 작용에 의해 액적이 생성되는 상태를 의미한다.
표면층 코팅 용액의 코팅의 표면에서 결로가 일어나는 조건은, 기재 부재가 유지되는 분위기의 상대 습도 및 표면층 코팅 용액의 용매의 증발 조건(예를 들어, 기화열)에 의해 영향을 받는다. 표면층 코팅 용액이 용매의 총 질량 기준으로 50 질량％ 이상의 양의 방향족 유기 용매를 함유하는 한, 결로 조건은 용매의 증발 조건에 의해 영향을 덜 받고, 기재 부재가 유지되는 분위기의 상대 습도에 주로 의존한다. 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 결로가 일어나는 상대 습도는 바람직하게는 40％ 내지 100％, 보다 바람직하게는 70％ 이상일 수 있다. 기재 부재 상에 도포된 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 결로를 수행하는 상기 단계에는 결로에 의해 액적이 생성되는 데 필요한 시간이 주어질 수 있다. 생산성 관점에서, 이 시간은 바람직하게는 1 초 내지 300 초일 수 있고, 특히 바람직하게는 10 초 내지 180 초일 수 있다. 상대 습도는 기재 부재에 도포된 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 결로시키는 단계에 중요하고, 이러한 분위기는 바람직하게는 20 ℃ 내지 80 ℃의 온도를 가질 수 있다.
표면층 코팅 용액의 코팅을 가열하여 건조를 행하는 상기 건조 단계를 통해서, 기재 부재 상에 도포된 표면층 코팅 용액의 코팅 표면에서 결로시키는 단계를 통해 표면에 생성된 액적에 상응해서 오목부가 전자사진 감광 부재의 표면에 형성된다. 높은 균일성으로 오목부를 형성하기 위해서는, 건조를 신속하게 건조하는 것이 중요하고, 따라서 가열 건조를 수행하는 것이 바람직하다. 이 건조 단계에서 건조 온도는 바람직하게는 100 ℃ 내지 150 ℃일 수 있다. 가열 건조 시간으로는, 기재 부재 상에 도포된 코팅 용액의 용매 및 결로 단계를 통해서 형성된 액적이 제거되는 시간이 주어질 수 있다. 건조 단계에서 가열 건조를 위한 시간은 바람직하게는 10 분 내지 120 분일 수 있고, 더 바람직하게는 20 분 내지 100 분일 수 있다.
상기한 오목부 형성 방법에 의해, 서로 독립적인 오목부가 표면에 형성된 표면층이 형성된다. 이러한 오목부 형성 방법은 물의 작용에 의해 형성되는 액적이 물에 대해 낮은 친화성을 가지는 용매 및 바인더 수지를 이용해서 생성되어 결로를 행하여 오목부를 형성하는 방법이다. 이 형성 방법에 의해 제조된 전자사진 감광 부재의 표면에 형성된 오목부는 물의 응집력에 의해 형성되고, 따라서 높은 균일성을 가지는 오목부일 수 있다.
이러한 오목부 형성 방법은, 액적을 제거하거나, 또는 액적이 충분히 성장한 상태로부터 액적을 제거하는 단계를 거치는 방법이다. 따라서, 전자사진 감광 부재 표면의 오목부는 예를 들어, 액적 형상 또는 벌집 형상(육각형)이다. 액적 형상의 오목부는 예를 들어, 전자사진 감광 부재의 표면을 관찰할 때 원 또는 타원으로 보이는 오목부 및 예를 들어, 전자사진 감광 부재의 단면을 관찰할 때 부분 원 또는 부분 타원으로 보이는 오목부를 의미한다. 또한, 벌집 형상(육각형)의 오목부는 예를 들어, 전자사진 감광 부재의 표면에 액적이 가장 밀접하게 충전된 결과로 형성된 오목부를 의미한다. 구체적으로 말하면, 오목부는 전자사진 감광 부재의 표면을 관찰할 때 원, 육각형 또는 모서리가 둥근 육각형처럼 보이는 오목부, 및 예를 들어, 전자사진 감광 부재의 단면을 관찰할 때 부분 원 또는 사각 기둥으로 보이는 오목부로서 형상화된다.
상기한 오목부 형성 방법은 본 발명의 전자사진 감광 부재를 제조할 수 있다. 오목부는 각각 상기 범위 내의 임의의 깊이(Rdv)도 가질 수 있다. 제조 조건은 바람직하게는 개개의 오목부가 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 깊이를 가질 수 있도록 설정할 수 있다.
오목부는 상기 형성 조건을 조정함으로써 조절할 수 있다. 오목부는 예를 들어, 표면층 코팅 용액의 용매 종류, 용매 함량, 결로 단계에서의 상대 습도, 결로 단계에서 기재 부재 체류 시간, 및 가열 건조 온도를 선택함으로써 조절할 수 있다. 레이저 전자 현미경으로 관찰된 오목부의 화상의 일례가 도 10에 나타나 있고, 여기서는 전자사진 감광 부재의 표면층이 형성될 때 표면에서 결로시킴으로써 전자사진 감광 부재의 표면에 오목부가 형성되었다.
이어서, 본 발명에서 요구되는 규소 함유 화합물을 표면층에 필요한 양 및 예상 효과를 나타내는 데 필요한 구조에 대해서 설명한다.
본 발명에서, 전자사진 감광 부재의 표면층에 혼입되는 규소 함유 화합물은 상기 화학식 1로 나타낸 구조 및 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체이다. 화학식 1로 나타낸 구조 및 화학식 2로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체는 실록산 개질 폴리카르보네이트이다. 화학식 1로 나타낸 구조 및 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체는 실록산 개질 폴리에스테르이다.
실록산 부위(Si-O)의 반복 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 표면층의 바인더 수지와 높은 상용성을 가지고, 표면층이 형성될 때 높은 표면 이동성을 가진다. 따라서, 적은 함량으로도, 앞에서 설명된 오목부와 조합될 때, 규소 함유 화합물은 도 6에 나타낸 바와 같이 오목부의 오목한 내부의 표면에 많이 분포된다(도 6에서, X는 규소 함유 화합물이 편재된 부분을 나타냄). 따라서, 비록 클리닝 블레이드 또는 대전 롤러 및 전자사진 감광 부재가 물류 동안에 있을 수 있는 진동 또는 낙하로 인한 어떠한 충격을 받더라도 러빙 메모리가 발생하지 않는다. 실리콘 오일(예를 들어, 디메틸실리콘 오일 및 개질 실리콘 오일)로 예시되는 상기 중합체 이외의 다른 규소 함유 화합물을 이용하는 경우에도, 실록산 부위 반복 구조 단위에 기인하는 윤활성을 어느 정도까지 달성할 수 있다. 그러나, 반대로, 대전 부재 또는 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 마찰로 인한 양전하가 덜 생성되게 하는 것을 충분히 할 수 없어서 러빙 메모리 발생 방지를 충분히 할 수 없다.
표면층의 가장 바깥 표면에서 표면층의 규소 함유 화합물의 분포 정도는 가장 바깥 표면에 존재하는 규소 함유 화합물의 비율을 측정함으로써 알 수 있다. 더 구체적으로, 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서 표면층의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[A(질량％)] 및 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면에서의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[B(질량％)]을 X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정하여 결정한다. 이렇게 해서 알아낸 존재 비율[B(질량％)]에 대한 존재 비율 [A(질량％)]의 비(A/B)를 계산하고, 이 비가 0.3 미만이기만 하면, 규소 함유 화합물이 표면층의 가장 바깥 표면으로 충분히 이동해서 농축된 상태로 존재한다고 판단할 수 있다. 본 발명에서, 비(A/B)는 0.0 초과 0.3 미만이어야 한다. 또한, 표면층의 가장 바깥 표면에서 구성 원소를 기준으로 한 규소 원소의 존재 비율은 0.6 질량％ 이상이어야 한다.
게다가, 비(A/B)가 0.1 미만인 경우에는, 규소 함유 화합물이 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면 및 그 근처에만 실질적으로 편재된 것으로 여긴다. 또한, 이것을 상기한 특정 오목부와 조합할 때, 규소 함유 화합물이 가지는 높은 윤활성은 최대가 될 수 있고, 이것은 러빙 메모리 방지 효과를 더 현저히 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
여기서, X선 광전자 분광법(ESCA)에 의해 측정할 수 있는 영역이 직경 약 100 ㎛의 영역이라는 사실을 고려할 때, 측정은 본 발명의 오목부를 위한 전자사진 감광 부재의 표면 가공 없이 행할 수 있고, 이것은 가장 바깥 표면에서 및 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 측정을 가능하게 할 수 있다.
전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면에서 및 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율은 X선 광전자 분광법(ESCA)에 의해 다음 방법으로 측정한다:
사용된 기기 : 퀀텀(Quantum) 2000 주사 ESCA 마이크로탐침, 피에이치아이 인크.(PHI Inc.)(Physical Electronics Industries, Inc.)에서 제조
가장 바깥 표면에서 및 에칭 후 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 측정 조건:
X선 공급원 : Al Ka 1,486.6 eV(25W, 15kV)
측정 영역 : 100 ㎛
스펙트럼 영역 : 1,500 ㎛ x 300 ㎛; 각도 : 45°
패스 에너지 : 117.40 eV
에칭 조건 : 이온 건 C60(10 kV, 2 ㎜ x 2 ㎜); 각도 : 70°
에칭 시간으로는, 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 1.0 ㎛ 깊이를 얻는 데 1.0 ㎛/100 분이 소요된다(이 깊이는 표면층 에칭 후 단면의 SEM 관찰에 의해 확인함). 따라서, 에칭은 C60 이온 건을 이용해서 20 분 동안 행할 수 있고, 이것은 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 원소 분석을 가능하게 한다.
상기 조건 하에서 측정한 각 원소의 피크 강도로부터, 피에이치아이 인크.에서 제공하는 상대 감도 인자를 이용함으로써 표면 원자 농도(원자％)를 계산한다. 표면층을 구성하는 각 원소의 측정된 피크 탑 범위는 아래에 나타낸 바와 같다.
C 1s: 278 내지 298 eV
F 1s: 680 내지 700 eV
Si 2p: 90 내지 110 eV
O 1s: 525 내지 545 eV
N 1s: 390 내지 410 eV
본 발명의 전자사진 감광 부재의 표면층은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.6 질량％ 미만의 양의 규소 함유 화합물을 함유하고, 또한 표면층의 규소 함유 화합물은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.01 질량％ 이상의 실록산 부위를 가진다. 이 특징과 상기 특정 오목부 및 X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정한 규소 원소의 존재 비율이 상기한 바와 같은 표면층의 가장 바깥 표면 및 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 언급된 비율이라는 특징의 조합은, 러빙 메모리 방지를 가능하게 한다.
표면층의 전체 고체 함량을 기준으로 한 규소 함유 화합물의 실록산 부위의 양(질량 비율)은 표면층의 전체 고체 함량의 질량을 기준으로 규소 함유 화합물의 실록산 부위(Si-O)의 질량이 차지하는 비율에 대해서 질량％로 나타낸 것이다. 또한, Si에 직접 결합된 치환체(들)도 실록산 부위(Si-O)에 포함된다.
규소 함유 화합물이 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.6 질량％ 이상의 함량이면, 비록 일부 경우에서는 러빙 메모리 방지 효과가 확인되더라도, 대전 부재 또는 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 마찰로 인한 양전하가 덜 생성되게 충분히 할 수 없다. 또한, 대전 특성에 관해서도, 반복 사용으로 인한 잔류 포텐셜 증가에 기인하는 화상 농도 감소 등도 전자사진 감광 부재의 반복 사용 동안 후반기에 확인할 수 있다. 한편, 규소 함유 화합물이 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.01 질량％ 미만의 함량이면, 러빙 메모리가 일어나지 않게 충분히 할 수 없다.
게다가, 전자사진 감광 부재의 표면층은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.54 질량％ 이하의 양의 규소 함유 화합물을 함유할 수 있고, 또한 표면층의 규소 함유 화합물은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.05 질량％ 이상의 양의 실록산 부위를 가질 수 있다. 이것은 러빙 메모리 방지라는 관점에서 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 규소 함유 화합물의 바람직한 일례를 아래에 나타내지만, 본 발명은 결코 이것에 제한되지는 않는다.
본 발명에서 이용되는 규소 함유 화합물은 상기한 바와 같이 화학식 1로 나타낸 구조 및 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체(실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르)이다.
게다가, 이러한 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르 중에서, 하나 이상의 말단 부분에서의 구조로서 다음 화학식 4로 나타낸 구조를 가지는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 하나 이상의 말단 부분에서의 구조로서 하기 화학식 4로 나타낸 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 또한 그의 골격 사슬에 화학식 1로 나타낸 구조를 가질 수 있다.
Figure pct00007
화학식 4에서, R19 내지 R23은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타내고, n은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위이다.
하나 이상의 말단 부분에서의 구조로서 화학식 4로 나타낸 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르가 훨씬 바람직한 이유는 상세히 밝히지 못했다. 본 발명자들은 그것을 아래에 언급한 바와 같이 추정한다:
즉, 하나 이상의 말단 부분에 이러한 폴리실록산을 가지는 것은 실록산 부위(Si-O)의 자유도 증가를 가져오므로, 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르가 더 높은 표면 이동성을 가져서 표면층의 가장 바깥 표면에 국부적으로 농축될 수 있다. 따라서, 전자사진 감광 부재의 표면은 매우 높은 윤활성을 나타내고, 앞에서 언급한 바와 같이 적은 함량으로도, 추정되는 바와 같이 러빙 메모리 방지 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
더 긴 실록산 사슬(실록산 부위의 더 많은 반복)을 가지는 것이 윤활성 개선에 효과적으로 작용하고, 이 경우 화학식 1의 m 및 화학식 4의 n이 10 이상일 때 윤활성을 더 많이 나타내고, 20 이상 60 이하일 때 매우 높은 윤활성을 나타낸다. 또한, 규소 함유 화합물(실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르)은 바람직하게는 규소 함유 화합물의 총 질량 기준으로 30.0 질량％ 이상 60.0 질량％ 이하의 양의 실록산 부위를 가질 수 있다. 이 경우, 규소 함유 화합물은 더 높은 표면 이동성을 가져서, 높은 윤활성 및 대전 부재 또는 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 마찰로 인한 양전하를 덜 생성되게 하는 것을 모두 달성할 수 있다.
규소 함유 화합물의 총 질량 기준으로 실록산 부위의 양은 규소 함유 화합물의 총 질량을 기준으로 규소 함유 화합물의 실록산 부위(Si-O)의 질량이 차지하는 비율에 관해서 질량％로 나타낸 것이다. 또한, Si에 직접 결합된 치환체(들)도 실록산 부위(Si-O)에 포함된다.
화학식 1 또는 화학식 4로 나타낸 구조는 폴리알킬실록산, 폴리아릴실록산, 폴리알킬아릴실록산 등으로부터 유래되는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로 언급하면, 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리디페닐실록산 및 폴리메틸페닐실록산을 포함할 수 있다. 이들 중 임의의 것을 단독으로 이용할 수 있거나, 또는 두 종류 이상을 조합해서 이용할 수 있다. 폴리실록산의 길이는 화학식 1의 m 및 화학식 4의 n으로 나타내고, 여기서 m 및 n은 각각 10 내지 500의 범위일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60의 범위일 수 있다. 실록산 부위에 기인하는 충분한 윤활성을 달성하기 위해서는, m 및 n이 어느 정도까지 큰 것이 더 좋다. 그러나, 불포화기를 가지는 일관능성 페닐 화합물은 열등한 반응성을 가지기 때문에, m 및 n이 각각 500 초과인 것은 실용적이지 않다.
나중에 설명하는 규소 함유 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)은 통상의 방법으로 측정할 수 있다. 더 구체적으로, 측정할 샘플을 테트라히드로푸란에 넣고, 이것을 수 시간 동안 정치하도록 둔다. 이어서, 흔들어서 샘플 및 테트라히드로푸란을 함께 잘 혼합하고(측정할 샘플의 합체물(coalescent matter)이 사라질 때까지 혼합함), 얻은 혼합물을 12 시간 이상 동안 추가로 정치하도록 둔다. 그 후, 샘플 처리 필터(세공 크기: 0.45 내지 0.5 ㎛; 본 발명에서는 토소 코포레이션(Tosoh Corporation)으로부터 입수가능한 메이쇼리디스크(MAISHORIDISK) H-25-5가 이용됨)를 통과한 것을 GPC(겔 투과 크로마토그래피)의 샘플로 이용한다. 샘플은 0.5 내지 5 ㎎/㎖의 농도가 되도록 제조한다.
이렇게 해서 제조된 GPC용 샘플을 이용해서, 측정용 샘플의 중량 평균 분자량(Mw)을 다음 방법으로 측정한다. 즉, 칼럼을 40 ℃ 가열 챔버에서 안정화시킨다. 이 온도로 유지되는 칼럼에, 분 당 1 ㎖의 유속으로 테트라히드로푸란을 흐르게 하고, 여기에 10 μl의 GPC용 샘플을 주입해서 측정용 샘플의 중량 평균 분자량 (Mw)을 측정한다. 측정용 샘플의 중량 평균 분자량(Mw)을 측정할 때, 측정용 샘플이 가지는 분자량 분포는 몇 종류의 단분산 폴리스티렌 표준 샘플을 이용해서 작성한 검량 곡선의 대수값과 카운트 수 사이의 관계로부터 계산한다. 검량 곡선을 작성하기 위한 표준 폴리스티렌 샘플로는 알드리치 케미칼 코., 인크.(Aldrich Chemical Co., Inc.)로부터 입수가능한 800 내지 2,000,000의 분자량을 가지는 단분산 폴리스티렌 샘플 10 개를 이용한다. RI(굴절률) 검출기를 검출기로 이용한다.
칼럼으로는, 예를 들어 토소 코포레이션으로부터 입수가능한 하기 칼럼을 포함할 수 있는 복수의 폴리스티렌 겔 칼럼을 조합해서 이용하는 것이 유리하다. 아래에 나타낸 칼럼은 복수의 칼럼을 조합해서 이용할 수 있다.
TSK 겔 G1000H(HXL), G2000H (HXL), G3000H (HXL), G4000H (HXL), G5000H (HXL), G6000H (HXL), 및 G7000H (HXL); 및 TSK 가우어드(Gourd) 칼럼.
화학식 1로 나타낸 구조 및 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지고, 하나 이상의 말단 부분에서의 구조로서 화학식 4로 나타낸 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르의 구체적인 예를 아래에 나타낸다. 이러한 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르의 합성 방법의 예도 아래에 나타낸다. 그러나, 그 예들이 본 발명에서 이들에 제한되는 것은 결코 아니다.
먼저, 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 생성하는 데 이용되는 물질의 예를 아래에 나타낸다.
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
이 중에서, 표면층의 필름 형성성의 관점에서 (2-2) 및 (2-13)이 바람직하다.
그 다음, 화학식 1로 나타낸 구조를 형성하는 데 이용되는 재료의 예를 아래에 나타낸다. 다음 각 물질에서, m은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위이다.
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
그 다음, 화학식 4로 나타낸 구조를 형성하는 데 이용되는 재료의 예를 아래에 나타낸다. 다음 각 물질에서, n은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위이다.
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
상기 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르의 합성예를 아래에 나타낸다.
합성예 1
10 ％ 수산화나트륨 수용액 500 ㎖에 상기 화학식 (2-13)으로 나타낸 비스페놀 120 g을 첨가해서 용해하였다. 이렇게 얻은 용액에 디클로로메탄 300 ㎖를 첨가한 후 교반하고, 용액의 온도를 10 내지 15 ℃로 유지하면서 여기에 포스겐 100 g을 1 시간에 걸쳐서 불어넣었다. 포스겐의 약 70％를 불어 넣었을 때, 여기에 상기 화학식 (4-1)(m = 20)로 나타낸 실록산 화합물 10 g 및 상기 화학식 (5-1)(n = 20)로 나타낸 실록산 화합물 20 g을 첨가하였다. 포스겐 도입을 완료한 후, 반응 혼합물을 격렬하게 교반해서 유화하고, 이어서 트리에틸아민 0.2 ㎖를 첨가한 후 1 시간 동안 교반하였다. 그 후, 디클로로메탄 상을 인산으로 중화시키고, pH 7이 될 때까지 추가로 물로 반복 세척하였다. 이어서, 이 액체상을 이소프로판올에 적가하고, 생성된 침전물을 여과한 후 건조시켜 백색 분말 중합체(실록산 개질 폴리카르보네이트)를 얻었다.
얻은 중합체를 적외선 흡수 분광 분석(IR)로 분석해서 1,750 ㎝-1에서 카르보닐기에 기인하는 흡수, 및 에테르 결합에 기인하는 흡수 및 1,240 ㎝-1에서 카르보네이트 결합에 기인하는 흡수를 확인하였다. 또한, 3,650 내지 3,200 ㎝-1에서의 흡수는 거의 확인되지 않았고, 히드록실기에 기인하는 임의의 피크는 전혀 확인되지 않았다. 분자 흡수 분광광도법에 의해 발견된 잔류 페놀성 OH 수준은 112 ppm이었다. 추가로, 실록산에 기인하는 1,100 내지 1,000 ㎝-1에서의 피크를 확인하였다.
또한, 상기 실록산 개질 폴리카르보네이트에 대해 1H-NMR에 의한 측정을 행하였고, 실록산 개질 폴리카르보네이트를 구성하는 수소 원자의 피크 면적 비를 계산해서 공중합 비를 확인하였다. 그 결과, 상기 화학식 (4-1)로부터 형성된 폴리실록산 구조 대 상기 화학식 (5-1)로부터 형성된 폴리실록산 구조의 비가 1:2이고, m:n이 20:20임을 확인하였다. 또한, 이 실록산 개질 폴리카르보네이트는 26,000의 점도 평균 분자량(Mv) 및 0.46 dl/g의 20℃에서의 고유 점도를 가졌고, 20.0 질량％의 양(질량 비율)의 실록산 부위를 가졌다.
이 실록산 개질 폴리카르보네이트는 폴리카르보네이트의 두 말단에 폴리실록산 구조[화학식 4로 나타낸 구조]를 가지고 또한 폴리카르보네이트의 골격 사슬에도 폴리실록산 구조를 가지도록 구성된다. 점도 평균 분자량(Mv) 측정 방법으로는, 측정용 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르를 디클로로메탄에 0.5 w/v％가 되도록 용해해서 20 ℃에서 고유 점도를 측정한다. 이어서, 본 발명에서는 마크-호윙크-사쿠라다(Mark-Houwink-Sakurada) 점도 방정식의 K 및 a를 각각 1.23 x 104 및 0.83으로 설정해서 점도 평균 분자량(Mv)를 결정한다.
합성예 2
화학식 (4-1)(m = 40)로 나타낸 실록산 화합물 및 화학식 (5-1)(n = 40)로 나타낸 실록산 화합물을 각각 25 g 및 55 g의 양으로 첨가하는 것을 제외하고는 합성예 1에서와 동일한 방법으로 수행한 합성에 의해 실록산 개질 폴리카르보네이트를 얻었다. 이 실록산 개질 폴리카르보네이트는 20,600의 점도 평균 분자량(Mv)를 가졌다. 또한, 합성예 1에서와 동일한 방법으로 적외선 흡수 스펙트럼 분석 및 1H-NMR에 의해 다음 특성을 확인하였다. 즉, 이 실록산 개질 폴리카르보네이트에서 m:n은 40:40이었다. 또한, 이 실록산 개질 폴리카르보네이트에서 실록산 부위는 40.0 질량％의 양(질량 비율)이었다.
이 실록산 개질 폴리카르보네이트는 또한 폴리카르보네이트의 양 말단에 폴리실록산 구조[화학식 4로 나타낸 구조]를 가지고 폴리카르보네이트의 골격 사슬에도 폴리실록산 구조를 가지도록 구성된다. 게다가, 분자 흡수 분광 광도법에 의해 발견된 잔류 페놀성 OH 양은 175 ppm이었다.
합성예 3
다음 성분들을 교반기를 가지는 반응 용기에 넣은 후, 2720 ㎖의 물에 용해하였다.
상기 화학식 (2-2)로 나타낸 비스페놀 90 g
p-tert-부틸페놀 0.82 g
수산화나트륨 33.9 g
중합 촉매 트리-n-부틸벤질 암모늄 클로라이드 0.82 g
한편, 상기 화학식 (4-1)(m = 40)로 나타낸 실록산 화합물 4 g 및 상기 화학식 (5-1)(n = 40)로 나타낸 실록산 화합물 8 g을 염화메틸렌 500 ㎖에 용해하였다(유기상 1).
별도로, 테레프탈산 클로라이드 및 이소프탈산 클로라이드의 1/1 혼합물 74.8 g을 염화메틸렌 1,500 ㎖에 용해하였다(유기상 2).
먼저, 유기상 1을 강력한 교반 하에서 수성 상에 첨가한 후 유기상 2를 첨가하고, 여기서 20 ℃에서 3 시간 동안 중합 반응을 수행하였다. 그 후, 아세트산 15 ㎖를 첨가하여 반응을 중지시킨 후, 기울여 따르기에 의해 수성 상 및 유기상을 분리하였다. 게다가, 이렇게 해서 분리된 유기상에 대해 물 세척 및 원심 분리기에 의한 분리를 반복 수행하였다. 세척에 사용된 물의 총량은 유기상의 질량의 50 배였다. 그 후, 유기상을 메탄올에 첨가하여 중합체가 침전하였다. 이 중합체를 분리한 후 건조시켜서 실록산 개질 폴리에스테르(실록산 개질 폴리아크릴레이트)를 얻었다.
상기 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 바람직하게는 5,000 내지 200,000, 특히 더 바람직하게는 10,000 내지 100,000의 점도 평균 분자량(Mv)을 가질 수 있다. 이들 중 어느 것의 합성에서도, 분자량을 조절하기 위해 다른 일관능성 화합물을 말단 정지제(stopper)로서 조합하여 첨가할 수 있다. 이러한 정지제는 예를 들어, 페놀, p-쿠밀페놀, p-t-부틸페놀, 벤조산 및 벤질 클로라이드 같은 화합물을 포함할 수 있고, 이들은 보통 폴리카르보네이트 제조에 이용된다.
또한, 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 바람직하게는 0.25 질량％ 이하의 잔류 수분 함량을 가질 수 있다. 또한, 전자사진 성능의 관점에서, 바람직하게는 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 300 ppm 이하의 잔류 용매 함량 및 2.0 ppm 이하의 잔류 식염(common salt) 함량을 가질 수 있다. 또한, 바람직하게는 실록산 개질 폴리카르보네이트는 용매로서 디클로로메탄을 함유하는 0.5 g/dl 농도의 용액 중에서 10.0 dl/g 미만, 더 바람직하게는 0.1 dl/g 내지 1.5 dl/g의 20 ℃에서의 고유 점도를 가질 수 있다. 게다가, 바람직하게는 분자 흡수 분광 광도법으로 발견되는 바와 같이, 500 ppm 이하, 더 바람직하게는 300 ppm 이하의 잔류 페놀성 OH 수준을 가질 수 있다.
여기서, 잔류 수분 함량은 칼 피셔(Karl Fischer)의 수분 계측기를 이용해서 다음 방법으로 결정할 수 있다. 더 구체적으로, 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르를 디클로로메탄에 용해하고, 칼 피셔 시약 및 표준 메탄올 시약을 이용해서 자동 측정을 행함으로써 수분 농도를 결정할 수 있다. 또한, 잔류 용매 함량에 관해서는, 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르를 디옥산에 용해해서 기체 크로마토그래피에 의해 직접 정량을 행하였다. 잔류 식염 함량에 관해서는, 전위차 측정 기기에 의해 염소를 정량적으로 결정해서 식염의 농도를 알아낼 수 있다.
상기 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 전자사진 감광 부재의 표면층에 전체 고체 함량을 기준으로 0.6 질량％ 미만의 양으로 함유된다. 이렇게 적은 함량으로도, 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 표면층에서 가장 바깥 표면 및 그 근처에 편재되기 때문에 러빙 메모리 방지에 높은 효과를 나타낸다. 전자사진 성능의 면에서, 이러한 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 바람직하게는 우수한 기계적 강도를 가지는 수지와의 혼합물 상태로 이용될 수 있다.
상기 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르는 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면 및 그 근처에 농축되는 경향이 있고, 따라서 상기한 바와 같은 이렇게 적은 양을 첨가해도, 전자사진 감광 부재의 표면이 높은 윤활성을 가지게 할 수 있고, 또한 대전 부재 또는 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 마찰로 인한 양전하를 덜 발생하게 할 수 있다. 또한, 그것과 표면의 상기 특정 오목부의 조합은 더 심한 조건 하에서 전자사진 감광 부재가 물류 동안에 있을 수 있는 진동 또는 낙하로 인한 임의의 충격을 받을 때에도 러빙 메모리 방지를 가능하게 한다. 또한, 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르를 이용하는 표면층 코팅 용액은 양호한 투명도를 가지고, 따라서 양호한 전자사진 성능 및 양호한 코팅 성능에 기여한다. 예를 들어, 하룻밤 이상 수행되는 교반에 의해 합성예 1에서 합성된 실록산 개질 폴리카르보네이트 4.0 g을 클로로벤젠 및 디메톡시메탄의 1/1 (질량비) 혼합 용매 20.0 g에 완전히 용해한다. 그 후에, 얻은 용액을 1 ㎝ 정사각형 셀에 넣고, 778 ㎚에서의 용액의 투과율을 UV 분광기로 측정하고, 여기서 용액은 용매만을 함유하는 블랭크 샘플의 99％만큼의 높은 투과율을 나타낸다.
이어서, 본 발명의 전자사진 감광 부재의 구성을 설명한다.
본 발명의 전자사진 감광 부재는 앞에서 언급한 바와 같이 지지체 및 지지체 상에 제공된 감광층을 가진다. 전자사진 감광 부재는 통상 원통형 지지체 상에 감광층이 형성된 원통형 부재일 수 있고, 또한 벨트 또는 시트 형상을 가지는 것일 수도 있다.
감광층은 전하 수송 재료 및 전하 발생 재료를 동일한 층에 함유하는 단층형 감광층, 및 전하 발생 재료를 함유하는 전하 발생층 및 전하 수송 재료를 함유하는 전하 수송층으로 분리된 다층형(기능 분리형) 감광층 중 어느 하나일 수 있다. 전자사진 성능 관점에서는 다층형 감광층이 바람직하다. 또한, 다층형 감광층은 전하 발생층 및 전하 수송층이 지지체 면으로부터 이 순서로 겹쳐 놓인 순층형(regular-layer type) 감광층 및 전하 수송층 및 전하 발생층이 지지체 면으로부터 이 순서로 겹쳐 놓인 역층형(reverse-layer type) 감광층 중 어느 하나일 수 있다. 전자사진 성능 관점에서 순층형 감광층이 바람직하다. 전하 발생층은 다층 구조로 형성될 수 있고, 전하 수송층도 또한 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 내구성 또는 러닝(running) 성능을 개선하기 위한 목적으로 감광층 위에 보호층이 추가로 제공될 수 있다.
지지체로는 바람직하게는 전도성을 가지는 것(전도성 지지체)일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 제조된 지지체가 이용될 수 있다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 경우, ED 파이프, EI 파이프, 및 이들 파이프를 컷팅, 전해 복합 연마(i) 전해 작용을 가지는 전극 및 ii) 전해 용액을 이용해서 수행되는 전해와 연마 작용을 가지는 연마석을 이용해서 수행되는 폴리싱의 조합) 또는 습식 또는 건식 호닝(honing)함으로써 얻은 것이 이용될 수 있다. 또한 금속으로 제조된 상기 지지체, 또는 수지로 제조되고 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 산화인듐-산화주석 합금의 진공 증착에 의해 필름으로 형성된 층을 가지는 지지체가 이용될 수 있다. 여기서, 수지로 제조되는 지지체에 이용되는 수지는 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 페놀 수지, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌을 포함할 수 있다. 게다가, 전도성 입자, 예를 들어 카본 블랙, 산화주석 입자, 산화티탄 입자 또는 은 입자가 함침된 수지 또는 종이로 형성된 지지체, 및 전도성 바인더 수지를 함유하는 플라스틱으로 제조된 지지체도 이용될 수 있다.
레이저 광 등의 산란에 기인하는 간섭 무늬를 방지하기 위한 목적으로, 지지체 표면은 컷팅, 표면 조면화 또는 알루미늄 양극산화로 처리될 수 있다.
지지체는 바람직하게는 지지체의 표면이 전도성을 부여하기 위해 제공된 층인 경우 1 x 1010 Ω·㎝ 이하, 특히 더 바람직하게는 1 x 106 Ω·㎝ 이하의 부피 저항율을 가질 수 있다.
레이저 광 등의 산란에 의해 야기되는 간섭 무늬를 방지하거나 또는 지지체 표면의 스크래치를 감추는 것을 의도한 전도층이 지지체와 나중에 설명되는 중간층 또는 감광층(전하 발생층 또는 전하 수송층) 사이에 제공될 수 있다. 이것은 적당한 바인더 수지에 전도성 분말을 분산시킴으로써 제조된 코팅 유체로 지지체를 코팅함으로써 형성된 층이다.
이러한 전도성 분말은 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 예를 들어 알루미늄, 니켈, 철, 니크롬, 구리, 아연 및 은의 금속 분말, 및 금속 산화물 분말, 예를 들어 전도성 산화주석 및 ITO를 포함할 수 있다.
바인더 수지는 다음 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 광경화성 수지를 포함할 수 있다: 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-무수말레산 공중합체, 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아릴레이트, 페녹시 수지, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 에틸 셀룰로오스 수지, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 포르말, 폴리비닐톨루엔, 폴리-N-비닐 카르바졸, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지 및 알키드 수지.
전도층은 다음 용매에 상기 전도성 분말 및 바인더 수지를 분산 또는 용해함으로써 제조된 코팅 유체를 코팅함으로써 형성될 수 있다: 에테르계 용매, 예를 들어 테트라히드로푸란 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 알콜계 용매, 예를 들어 메탄올, 케톤계 용매, 예를 들어 메틸 에틸 케톤, 또는 방향족 탄화수소 용매, 예를 들어 톨루엔.
전도층은 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 1 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 더욱 더 바람직하게는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하의 층 두께(평균 층 두께)를 가질 수 있다.
또한, 지지체 또는 전도층과 감광층(전하 발생층 또는 전하 수송층) 사이에 배리어로서의 기능 및 접착 기능을 가지는 중간층이 제공될 수 있다. 중간층은 예를 들어 감광층의 접착성 개선, 코팅 성능 개선, 지지체로부터 전하 주입 개선, 및 임의의 전기적 고장으로부터의 감광층 보호를 목적으로 형성된다.
중간층은 경화성 수지를 함유하는 중간층 코팅 용액을 코팅한 후 수지를 경화해서 수지층을 형성함으로써, 또는 지지체 또는 전도층 상에 바인더 수지를 함유하는 중간층 코팅 용액을 코팅한 후 건조함으로써 형성될 수 있다.
중간층의 바인더 수지는 다음을 포함할 수 있다: 수용성 수지, 예를 들어 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 메틸 에테르, 폴리아크릴산, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 폴리글루탐산 및 카제인; 및 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드-이미드 수지, 폴리아믹산 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 및 폴리글루타메이트 수지.
전기적 배리어성을 효과적으로 발현하기 위해, 또한 코팅 성능, 접착성, 내용매성 및 전기 저항성 관점에서, 중간층의 바인더 수지는 바람직하게는 열가소성 수지일 수 있다. 구체적으로 말하면, 열가소성 폴리아미드 수지가 바람직하다. 폴리아미드 수지로는, 저결정성 또는 비결정성 공중합체 나일론이 용액 상태로 코팅될 수 있기 때문에 바람직하다. 중간층은 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상 7 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하의 층 두께(평균 층 두께)를 가질 수 있다.
중간층에는, 전하(캐리어) 흐름이 중간층에서 정체하지 않게 하기 위해 반전도성 입자가 분산될 수 있거나, 또는 전자 수송 재료(전자 수용 재료, 예를 들어 수용체)이 혼입될 수 있다.
이어서, 본 발명의 감광층을 설명한다.
본 발명의 전자사진 감광 부재에 이용되는 전하 발생 재료는 다음을 포함할 수 있다: 아조 안료, 예를 들어 모노아조, 디아조 및 트리아조 안료, 프탈로시아닌 안료, 예를 들어 금속 프탈로시아닌 및 비금속 프탈로시아닌, 인디고 안료, 예를 들어 인디고 및 티오인디고 안료, 페릴렌 안료, 예를 들어 페릴렌산 무수물 및 페릴렌산 이미드, 다환 퀴논 안료, 예를 들어 안트라퀴논 및 피렌퀴논, 스쿠알륨 염료, 피릴륨염 및 티아피릴륨염, 트리페닐메탄 염료, 무기 물질, 예를 들어 셀레늄, 셀레늄-텔루륨 및 비결정질 규소, 퀴나크리돈 안료, 아줄레늄염 안료, 시아닌 염료, 크산텐 염료, 퀴논이민 염료, 및 스티릴 염료.
이러한 전하 발생 재료 중 어느 것도 단독으로 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상의 조합으로 이용될 수 있다. 이들 중에서 금속 프탈로시아닌, 예를 들어 옥시티탄 프탈로시아닌, 히드록시갈륨 프탈로시아닌 및 클로로갈륨 프탈로시아닌이 높은 감도를 가지기 때문에 특히 바람직하다.
감광층이 다층형 감광층인 경우, 전하 발생층을 형성하는 데 이용되는 바인더 수지는 다음을 포함할 수 있다: 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아릴레이트 수지, 부티랄 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 아세탈 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 비닐 아세테이트 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리술폰 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지 및 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체 수지. 특히, 부티랄 수지가 바람직하다. 이들 중 어느 것도 단독으로 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상의 혼합물 또는 공중합체 형태로 이용될 수 있다.
전하 발생층은 바인더 수지에 용매와 함께 전하 발생 재료를 분산함으로써 얻은 전하 발생층 코팅 유체를 코팅한 후 건조함으로써 형성될 수 있다. 또한, 전하 발생층은 전하 발생 재료의 진공 증착 필름일 수 있다. 분산 방법으로는, 균질화기, 초음파, 볼 밀, 샌드 밀, 아트리터(attritor) 또는 롤 밀을 이용하는 방법이 이용가능하다. 전하 발생 재료 및 바인더 수지의 비율은 바람직하게는 10:1 내지 1:10(질량비), 특히 더 바람직하게는 3:1 내지 1:1(질량비)일 수 있다.
전하 발생층 코팅 유체에 이용되는 용매는 이용되는 바인더 수지, 및 전하 발생 재료의 용해도 또는 분산 안정성을 고려해서 선택할 수 있다. 용매는 알콜계 용매, 술폭시드계 용매, 케톤계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매 및 방향족 탄화수소 용매를 포함할 수 있다.
전하 발생층의 층 두께(평균 층 두께)는 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 특히 더 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하일 수 있다.
임의로, 다양한 종류일 수 있는 증감제, 산화방지제, 자외선 흡수제 및/또는 가소제도 전하 발생층에 첨가될 수 있다. 전하(캐리어) 흐름이 전하 발생층에서 정체하지 않게 하기 위해 전하 수송 재료(전하 수용 물질, 예를 들어 수용체)도 전하 발생층에 혼입될 수 있다.
감광층이 순층형 감광층인 경우에는, 전하 수송층이 전하 발생층 상에 형성된다. 전하 수송층에는 전하 수송 재료가 함유된다. 전하 수송 재료는 예를 들어 트리아릴아민 화합물, 히드라존 화합물, 스티릴 화합물, 스틸벤 화합물, 피라졸린 화합물, 옥사졸 화합물, 티아졸 화합물, 및 트리아릴메탄 화합물을 포함할 수 있다. 이들 전하 수송 재료 중 어느 것도 한 종류만 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상이 이용될 수 있다. 전하 수송층이 전자사진 감광 부재의 표면층인 경우, 상기 규소 함유 화합물이 전하 수송층에 혼입된다. 그것이 상기한 규소 함유 화합물이기만 한다면, 한 종류의 화합물만 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상이 이용될 수 있다. 이러한 전하 수송층은 적당한 용매를 이용해서 전하 수송 재료 및 규소 함유 화합물을 용해하고, 추가로 임의로 다른 바인더 수지를 혼합함으로써 제조되는 용액을 코팅한 후 건조함으로써 형성될 수 있다. 건조 온도로는, 100 ℃ 이상의 온도에서 건조될 수 있고, 상기 규소 함유 화합물이 이용되기만 한다면, 그것은 표면층의 가장 바깥 표면으로 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 이것은 높은 윤활성, 및 대전 부재 또는 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 마찰로 인한 양전하가 덜 생성된다는 관점에서 바람직하다.
본 발명에서 규소 함유 화합물과 혼합될 수 있는 바인더 수지는 예를 들어 다음을 포함할 수 있다: 아크릴 수지, 아크릴로니트릴 수지, 알릴 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 나일론, 페놀 수지, 페녹시 수지, 부티랄 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드-이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리알릴 에테르 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리술폰 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리페닐렌 옥시드 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리프로필렌 수지, 메타크릴 수지, 우레아 수지, 비닐 클로라이드 수지 및 비닐 아세테이트 수지.
특히, 폴리아릴레이트 수지 및 폴리카르보네이트 수지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 또는 실록산 개질 폴리에스테르가 이용되는 경우에 상용성, 전자사진 성능 및 표면 이동과 표면 프로파일의 조합에 의해 생기는 효과가 나타난다는 점에서 훨씬 바람직하다. 이들 중 어느 것도 단독으로 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상의 혼합물 또는 공중합체 형태로 이용될 수 있다.
전하 수송 재료 및 바인더 수지의 비율은 바람직하게는 2:1 내지 1:2(질량비)의 범위일 수 있다.
전하 수송층의 층 두께(평균 층 두께)는 바람직하게는 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 특히 더 바람직하게는 7 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다.
또한, 첨가제, 예를 들어 산화방지제, 자외선 흡수제 및/또는 가소제도 임의로 전하 수송층에 첨가될 수 있다.
감광층이 단층형인 경우, 상기한 바와 같은 바인더 수지에 상기한 바와 같은 전하 발생 재료 및 전하 수송 재료를 분산 및/또는 용해함으로써 제조되는 용액을 코팅한 후 건조함으로써 형성될 수 있다.
상기 각 층의 코팅 용액 또는 유체를 코팅할 때, 임의의 코팅 방법이 이용될 수 있고, 예를 들어 침지 코팅, 분무 코팅, 스피너 코팅, 롤러 코팅, 메이어 바(Meyer bar) 코팅, 블레이드 코팅 또는 링 코팅이 이용될 수 있다.
코팅에 이용되는 코팅 용액 또는 유체는 각각 바람직하게는 5 mP·s 이상 500 mP·s 이하의 점도를 가질 수 있다.
전하 수송층 코팅 유체에 이용되는 용매는 다음을 포함할 수 있다: 케톤계 용매, 예를 들어 아세톤 및 메틸 에틸 케톤; 에스테르계 용매, 예를 들어 메틸 아세테이트 및 에틸 아세테이트; 에테르계 용매, 예를 들어 테트라히드로푸란, 디옥소란, 디메톡시메탄 및 디에톡시메탄; 및 방향족 탄화수소 용매, 예를 들어 톨루엔, 크실렌 및 클로로벤젠.
이들 용매 중 어느 것도 단독으로 이용될 수 있거나, 또는 두 종류 이상의 혼합물 형태로 이용될 수 있다. 이들 용매 중에서 수지 용해성 등의 관점에서 에테르계 용매 또는 방향족 탄화수소 용매를 이용하는 것이 바람직하다.
전하 수송층의 층 두께(평균 층 두께)는 바람직하게는 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 특히 더 바람직하게는 10 ㎛ 내지 35 ㎛일 수 있다.
전자사진 감광 부재의 러닝 성능 면에서 더 개선하는 것이 필요한 경우, 제 2 전하 수송층 또는 보호층이 전자사진 감광 부재의 표면층으로서 형성되는 구성이 이용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 규소 함유 화합물이 제 2 전하 수송층 또는 보호층의 코팅 용액에 혼입될 수 있다. 이어서, 이 코팅 용액을 이용해서, 표면에 상기한 특정 오목부를 가지는 제 2 전하 수송층 또는 보호층을 형성해야 한다.
제 2 전하 수송층 또는 보호층은 가소성을 가지는 바인더 수지(열가소성 수지)를 이용해서 형성될 수 있다. 전자사진 감광 부재를 그의 러닝 성능을 더 개선하기 위해, 경화성 수지를 이용해서 형성하는 것이 바람직하다.
표면층을 이러한 경화성 수지로 형성하는 방법으로는, 전하 수송층을 경화성 수지로 형성하는 방법이 이용될 수 있다. 또한, 제 2 전하 수송층 또는 보호층을 경화성 수지를 이용해서 형성하는 방법도 이용될 수 있다. 경화성 수지를 이용하는 층에 요구되는 성질은 필름 강도 및 전하 수송성 모두이고, 이러한 층은 통상 전하 수송 재료 및 중합성 또는 가교성 단량체 또는 올리고머로 구성된다.
전자사진 감광 부재의 표면층이 경화성 수지로 형성되는 방법에서는, 임의의 공지된 정공 수송 화합물 또는 전자 수송 화합물이 전하 수송 재료로 이용될 수 있다. 이들 화합물을 합성하기 위한 물질은 아크릴로일옥실기 또는 스티렌기를 가지는 사슬 중합형 물질을 포함할 수 있다. 또한, 그것은 히드록실기, 알콕시실릴기 또는 이소시아네이트기를 가지는 연속 중합형 물질을 포함할 수 있다. 특히, 표면층이 경화성 수지로 형성된 층(경화된 층)인 전자사진 감광 부재의 전자사진 성능, 범용성, 재료 설계 및 제조 안정성 관점에서, 정공 수송 화합물 및 사슬 중합형 재료를 조합해서 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 분자에 정공 수송 화합물 및 아크릴로일옥실기를 가지는 화합물을 경화함으로써 형성되는 표면층을 가지는 전자사진 감광 부재가 특히 바람직하다.
경화 수단으로는, 열, 광 또는 방사선을 이용하는 임의의 공지된 수단이 이용될 수 있다.
전자사진 감광 부재의 표면층으로서 이러한 경화된 층은 층 두께(평균 층 두께)가 표면층이 (제 1) 전하 수송층인 경우에 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 10 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하이다. 표면층이 제 2 전하 수송층 또는 보호층인 경우, 층 두께는 바람직하게는 0.3 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 전자사진 감광 부재의 각 층에는 다양한 첨가제가 첨가될 수 있다. 이러한 첨가제는 열화 방지제, 예를 들어 산화방지제 및 자외선 흡수제를 포함할 수 있다.
이어서, 본 발명의 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치를 설명한다. 본 발명의 프로세스 카트리지는 상기한 전자사진 감광 부재와 클리닝 수단을 일체로 지지하고 전자사진 장치의 본체에 탈착가능하게 장착될 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 프로세스 카트리지는 클리닝 수단으로서 전자사진 감광 부재의 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 가진다. 본 발명의 프로세스 카트리지는 대전 수단, 현상 수단 및/또는 전사 수단을 추가로 가질 수 있다. 본 발명의 전자사진 장치는 상기한 전자사진 감광 부재, 대전 수단, 노광 수단, 현상 수단, 전사 수단 및 클리닝 수단을 가지는 것이고, 클리닝 수단은 전자사진 감광 부재의 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 가진다. 대전 수단으로서, 바람직하게는 전자사진 감광 부재의 표면과 접촉해서 제공되는 대전 롤러를 가지는 것일 수 있다.
도 7은 본 발명의 전자사진 감광 부재를 가지는 프로세스 카트리지가 제공된 전자사진 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 7에서, 도면 부호 1은 축 (2) 둘레를 화살표 방향으로 언급된 주변 속도로 회전하여 구동되는 원통형 전자사진 감광 부재를 나타낸다.
회전 구동되는 전자사진 감광 부재 (1)의 표면은 대전 수단 (일차 대전 수단, 예를 들어 대전 롤러) (3)을 통해서 양 또는 음의 소정 전위로 균일하게 정전기적으로 대전된다. 이어서, 이렇게 대전된 전자사진 감광 부재가 슬릿 노광, 레이저빔 주사 노광 등의 노광 수단(나타내지 않음)으로부터 방출되는 노광 광(화상별 노광 광) (4)에 노광된다. 이 방법으로, 목적하는 화상에 상응하는 정전 잠상이 전자사진 감광 부재 (1)의 표면에 연속적으로 형성된다.
이렇게 해서, 전자사진 감광 부재 (1)의 표면에 형성된 정전 잠상은 현상 수단 (5)가 가지는 현상제에 함유된 토너로 현상되어 토너 화상을 형성한다. 이어서, 이렇게 전자사진 감광 부재 (1)의 표면에 형성되어 유지되는 토너 화상은 전사 수단(예를 들어, 전사 롤러) (6)으로부터 적용되는 전사 바이어스에 의해 연속적으로 전사되고, 연속적으로 전사재(예컨대, 종이) P에 전사된다. 전사재 P는 전자사진 감광 부재 (1)의 회전과 동기화되는 방식으로 전사 재료 공급 수단(나타내지 않음)으로부터 전자사진 감광 부재 (1)과 전사 수단 (6) 사이의 부분(접촉부)으로 공급될 수 있다.
토너 화상이 전사된 전사재 P는 전자사진 감광 부재 (1)의 표면으로부터 분리되어 정착 수단 (8)에 이르러서 토너 화상이 정착되고, 이어서 화상 형성물(인쇄물 또는 복사물)로서 장치 밖으로 배출된다.
토너 화상을 전사한 전자사진 감광 부재 (1)의 표면은 클리닝 수단(전자사진 감광 부재의 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 가짐) (7)을 통과함으로써, 전사 후 남은 현상제(토너)가 제거된다. 따라서, 표면이 클리닝된다. 또한, 토너 화상을 전사한 전자사진 감광 부재의 표면에 남은 토너는 클리닝 수단 (7)에 의해 수집된다.
최근, 입자 직경이 더 작아진 중합 토너를 클리닝에 의해 제거하기 위해, 전자사진 감광 부재 및 클리닝 블레이드를 30 N/m 이상 120 N/m 이하의 접하는 선 압력으로 설치하는 것이 종종 필요할 수 있고, 여기서 이들 사이의 접하는 길이 방향으로 단위 길이 당 가해지는 힘을 접하는 선 압력이라고 부른다. 전자사진 감광 부재 및 클리닝 블레이드를 종래보다 더 높은 접하는 각도의 범위인 25° 이상 30° 이하의 접하는 각도로 설치하는 것이 종종 필요할 수 있다.
일반적으로, 전자사진 감광 부재와 클리닝 블레이드 사이의 마찰 저항은 전자사진 감광 부재가 표면에 가지는 요철 프로파일 때문에 접촉하는(또는 접하는) 면적이 감소함에 따라 감소하는 경향이 있다. 그러나, 클리닝 블레이드 및 전자사진 감광 부재가 위에서 언급한 바와 같은 높은 접하는 선 압력 및 높은 접하는 각도로 설치되는 경우, 클리닝 블레이드는 본래 탄성 물질이기 때문에 필수적으로 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일을 따를 수 있다. 이리하여, 일부 경우에서는 물류 동안에 있을 수 있는 진동 또는 낙하로 인한 임의의 충격을 받을 때도 러빙 메모리가 방지될 수 없다. 본 발명의 전자사진 감광 부재에서는, 전자사진 감광 부재의 표면이 상기 특정 오목부를 가지고, 또한 특정 구조를 가지는 규소 함유 화합물이 표면층의 가장 바깥 표면 및 그 근처에 분포되는 표면층을 가진다. 따라서, 위에서 언급한 경우에도, 클리닝 블레이드가 상기한 바와 같이 따르지 못하게 할 수 있고, 본 발명의 규소 함유 화합물은 효과적으로 양전하가 덜 발생되게 할 수 있다. 따라서, 러빙 메모리가 임의의 통상의 전자사진 감광 부재보다도 더 현저히 방지될 수 있다.
러빙 메모리 방지 관점에서, 본 발명의 오목부는 바람직하게는 전자사진 감광 부재의 표면층의 전체 영역에 형성될 수 있고, 바람직하게는 적어도 클리닝 블레이드가 전자사진 감광 부재의 표면층과 접하는 영역에 형성될 수 있다.
클리닝 블레이드를 블레이드 엣지에 토너 이외의 불화탄소, 산화세륨, 산화티탄, 실리카 등의 무기 입자로 코팅하는 일반적이다. 이것은 전자사진 감광 부재에 윤활성 개선 및 물류 동안에 있을 수 있는 러빙 메모리 방지를 가능하게 한다. 그러나, 본 발명의 전자사진 감광 부재는 그의 표면에 매우 높은 윤활성을 가지기 때문에 그리고 본 발명에 명시된 오목부를 가지는 표면층과의 조합 때문에, 반복 사용에도 높은 윤활성을 유지할 수 있다. 따라서, 클리닝 블레이드가 임의의 윤활제로 전혀 코팅되지 않더라도 러빙 메모리가 방지될 수 있고, 처음 단계부터 양호한 화상을 얻을 수 있다.
전자사진 감광 부재의 표면은 사전 노광 수단(나타내지 않음)으로부터 방출되는 사전 노광 광(나타내지 않음)에 의한 제전(정전기 제거)를 추가로 행할 수 있고, 그 후 화상 형성을 위해 반복 사용될 수 있다.
도 7에 나타낸 장치에서는, 전자사진 감광 부재 (1) 및 대전 수단 (3), 현상 수단 (5) 및 클리닝 수단 (7)이 일체로 지지되어 카트리지를 형성하여, 전자사진 장치의 본체에 제공되는 레일과 같은 안내 수단 (10)에 의해 전자사진 장치의 본체에 탈착가능하게 장착될 수 있는 프로세스 카트리지 (9)를 설치한다.
실시예
이하 실시예를 제공함으로써 본 발명을 더 상세히 설명한다. 다음 실시예에서, "부(들)"는 "중량부(들)"를 의미한다.
실시예 1
직경 30 ㎜ 및 길이 260.5 ㎜의 알루미늄 실린더를 지지체(원통형 지지체)로 이용하였다.
이어서, 다음 성분들을 볼 밀을 이용하여 약 20 시간 동안 분산시켜 전도층 코팅 유체를 제조하였다.
산화주석 코트층을 가지는 황산바륨 입자로 이루어진 분말 60 부
(상품명: 파스트란(PASTRAN) PC1; 미쯔이 마이닝 앤드 스멜팅 코., 엘티디.(Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.)로부터 입수가능함)
산화티탄 15 부
(상품명: 티타닉스 제이알(TITANIX JR); 테이카 코포레이션(Tayca Corporation)으로부터 입수가능함)
레졸계 페놀 수지 43 부
(상품명: 페놀라이트(PHENOLITE) J-325; 다이니폰 인크 앤드 케미칼즈, 인코포레이티드(Dainippon Ink & Chemicals, Incorporated)로부터 입수가능함; 고체 함량: 60 ％)
실리콘 오일 0.015 부
(상품명: SH28PA; 토레이 실리콘 코., 엘티디.(Toray Silicone Co., Ltd.)로부터 입수가능함)
실리콘 수지 3.6 부
(상품명: 토스펄(TOSPEARL) 120; 도시바 실리콘 코., 엘티디.(Toshiba Silicone Co., Ltd.)로부터 입수가능함)
2-메톡시-1-프로판올 50 부
메탄올 50 부
이렇게 제조된 상기 전도층 코팅 유체를 상기 지지체 상에 침지 코팅에 의해 코팅한 후, 140 ℃로 가열된 오븐에서 1 시간 동안 가열하여 경화시켜 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 15 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 전도층을 형성하였다.
이어서, 다음 성분들을 메탄올 400 부 및 n-부탄올 200 부의 혼합 용매에 용해하여 중간층 코팅 용액을 제조하였다.
공중합체 나일론 수지 10 부
(상품명: 아밀란(AMILAN) CM800; 토레이 인더스트리즈, 인크.(Toray Industries, Inc.)로부터 입수가능함)
메톡시메틸화 나일론 6 수지 30 부
(상품명: 토레진(TORESIN) EF-30T; 테이코쿠 케미칼 인더스트리 코., 엘티디.(Teikoku Chemical Industry Co., Ltd.)로부터 입수가능함)
이 중간층 코팅 용액을 전도층 상에 침지 코팅에 의해 코팅한 후, 100 ℃로 가열된 오븐에서 30 분 동안 가열하여 건조시켜 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 0.65 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 중간층을 형성하였다.
이어서, 다음 성분을 직경 1 ㎜의 유리 비드를 이용하는 샌드 밀에 의해 4 시간 동안 분산한 후, 에틸 아세테이트 700 부를 첨가하여 전하 발생층 코팅 유체를 제조하였다.
히드록시갈륨 프탈로시아닌 20 부
(CuKα 특성 X선 회절에서 7.5°, 9.9°, 16.3°, 18.6°, 25.1°및 28.3°의 2θ±0.2°의 브래그 각에서 강한 피크를 가지는 것)
하기 화학식 5로 나타낸 카릭스아렌(Carixarene) 화합물 0.2 부
폴리비닐 부티랄 10 부
(상품명: S-LEC BX-1; 세키스이 케미칼 코., 엘티디.(Sekisui Chemical Co., Ltd.)로부터 입수가능함)
시클로헥사논 600 부
Figure pct00019
상기 전하 발생층 코팅 유체를 중간층 상에 침지 코팅에 의해 코팅한 후, 100 ℃로 가열된 오븐에서 10 분 동안 가열하여 건조시켜 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 0.17 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 전하 발생층을 형성하였다.
이어서, 다음 성분을 클로로벤젠 350 부 및 디메톡시메탄 150 부의 혼합 용매에 용해하여 전하 수송층 코팅 용액을 제조하였다.
하기 화학식 6으로 나타낸 화합물 35 부
하기 화학식 7로 나타낸 화합물 5 부
하기 화학식 8로 나타낸 공중합체형 폴리아릴레이트 50 부
표 1에 나타낸 구조 단위를 가지고 골격 사슬에만 실록산 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (1) 0.49 부
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
화학식 8에서, k 및 l은 이 수지의 반복 구조 단위의 비(즉, 공중합 비)를 나타낸다. 이 수지에서, k:l은 7:3이다.
상기 폴리아크릴레이트에서, 테레프탈산 구조 및 이소프탈산 구조의 몰비(테레프탈산 골격:이소프탈산 골격)는 50:50이고, 이 폴리아크릴레이트는 120000의 중량 평균 분자량(Mw)을 가진다.
실록산 개질 폴리카르보네이트 (1) 합성 방법으로서, 앞에서 제공된 합성예 1에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 이 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 30 g의 화학식 (4-1)(m = 15)로 나타낸 실록산 화합물만 이용하였다.
이 전하 수송층 코팅 용액을 전하 발생층 상에 침지 코팅에 의해 코팅한 후, 110 ℃로 가열된 오븐에서 30 분 동안 가열하여 건조시켜 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 전하 수송층을 형성하였다.
이렇게 해서, 지지체, 중간층, 전하 발생층 및 전하 수송층을 이 순서로 가지는 전자사진 감광 부재를 제조하였고, 이 전하 수송층이 표면층이었다.
- 가장 바깥 표면에서 및 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 ESCA에 의한 원소 분석:
표면층에서의 규소 함유 화합물 분포 정도를 ESCA(X선 광전자 분광법)로 측정하였다. 앞에서 언급한 바와 같이, ESCA에 의해 측정할 수 있는 영역이 직경 약 100 ㎛의 원 영역의 범위 내라는 사실을 고려해서, 본 발명의 오목부를 위한 전자사진 감광 부재의 표면 가공을 하지 않고서 가장 바깥 표면에서 및 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서 측정함으로써 측정을 행하였다.
다음 항목 i) 및 ii)에 관한 데이터를 표 2에 나타내었다.
i) 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면에서의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율.
ii) X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정한, 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율 A(질량％) 및 전자사진 감광 부재의 표면층의 가장 바깥 표면에서의 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율 B(질량％)의 비(A/B).
측정 조건은 아래에 나타낸 바와 같다.
사용된 기기: 퀀텀 2000 주사 ESCA 마이크로탐침 (피에이치아이 인크.(피지컬 일렉트로닉스 인더스트리즈, 인크.)에서 제조
가장 바깥 표면 및 에칭 후 0.2 ㎛ 안쪽 부분의 측정 조건:
X선 공급원 : Al Ka 1,486.6 eV(25W, 15 kV)
측정 영역 : 100 ㎛
스펙트럼 영역 : 1,500 ㎛ x 300 ㎛
각도 : 45°
패스 에너지 : 117.40 eV
에칭 조건 : 이온 건 C60 (10 kV, 2 ㎜ x 2 ㎜); 각도: 70°
에칭 시간으로는, 전하 수송층의 가장 바깥 표면으로부터 1.0 ㎛의 깊이를 얻는 데 1.0 ㎛/100 분이 걸렸다(깊이는 전하 수송층 에칭 후 단면을 SEM 관찰함으로써 확인함). 따라서, 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 조성 분석으로는, C60 이온 건을 이용해서 20 분 동안 에칭을 행하였고, 이것은 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서의 원소 분석을 가능하게 하였다.
상기 조건 하에서 측정된 각 원소의 피크 강도로부터, 피에이치아이 인크.가 제공하는 상대 감도 인자를 이용함으로써 표면 원자 농도(원자％)를 계산하였다. 표면층을 구성하는 각 원소의 측정된 피크 탑 범위는 아래에 나타낸 바와 같다.
C 1s : 278 내지 298 eV
F 1s : 680 내지 700 eV
Si 2p : 90 내지 110 eV
O 1s : 525 내지 545 eV
N 1s : 390 내지 410 eV
- 전자사진 감광 부재 표면의 오목부 형성 가공:
도 8a에 나타낸 기둥 형상 표면 프로파일 전사를 위한 프로파일 제공 재료를 도 4b에 나타낸 가공 유닛에 설치하였다(F로 나타낸 각 기둥 형상 돌출부의 높이는 2.9 ㎛이고, D로 나타낸 각 기둥 형상 돌출부의 장축 직경은 2.0 ㎛이고, E로 나타낸 각 기둥 형상 돌출부 사이의 간격은 0.5 ㎛임). 이 가공 유닛을 이용해서, 상기한 방식으로 제조된 전자사진 감광 부재를 표면 전체 영역에 대해 표면 가공하였다. 표면 가공시 전자사진 감광 부재 및 프로파일 제공 재료의 온도를 110 ℃로 조절하고, 50 ㎏/㎠의 압력으로 가압하면서 전자사진 감광 부재를 그의 주변 방향으로 회전시켜서 표면 프로파일 전사를 수행하였다. 도 8a에서, (1)은 상부에서 볼 때의 프로파일 제공 재료의 표면 프로파일을 나타내고, (2)는 측면에서 볼 때의 프로파일 제공 재료의 표면 프로파일을 나타낸다.
- 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일 측정:
상기한 바와 같이 제조된 전자사진 감광 부재(표면 가공된 전자사진 감광 부재)의 표면을 초심 프로파일 측정 현미경 VK-9500(케이언스 코포레이션에서 제조)으로 관찰하였다. 측정 대상 전자사진 감광 부재를 원통형 지지체가 수직으로 체결될 수 있도록 작동되는 스탠드 위에 놓고, 여기서 전자사진 감광 부재의 표면을 상단부로부터 130 ㎜ 떨어진 위치에서 관찰하였다. 여기서, 전자사진 감광 부재 표면의 100 ㎛ x 100 ㎛(10,000 ㎛2)의 시야에서 관찰시에 대물 렌즈를 50 배율로 설정하였다. 측정 시야에서 관찰된 오목부를 분석 프로그램을 이용해서 분석하였다.
측정 시야 내의 각 오목부의 표면 공간의 형상, 그의 장축 직경(Rpc), 및 각 오목부의 가장 깊은 부분과 그의 개공부 사이의 거리를 나타내는 깊이(Rdv)를 측정하였다. 이어서, 개개의 오목부의 장축 직경의 평균을 구하여 평균 장축(Rpc-A)으로 표현하고, 개개의 오목부의 깊이의 평균을 구하여 평균 깊이(Rdv-A)로 표현하였다. 평균 장축(Rpc-A)에 대한 평균 깊이(Rdv-A)의 비, Rdv-A/Rpc-A도 알아냈다.
도 8a에 나타낸 바와 같은 기둥형 오목부가 전자사진 감광 부재의 표면에 형성되었음을 확인하였고, 여기서 오목부 사이의 간격 I는 0.5 ㎛였다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다. 도 8b에서, (1)은 주변 방향에서 볼 때의 전자사진 감광 부재 표면에 형성된 오목부의 배열 패턴을 나타내고, (2)는 오목부의 단면 형상을 나타낸다. 측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값을 표 2에 나타내었다. 형성된 오목부는 모두 동일한 형상을 가지고, 따라서 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값은 Rpc, Rdv 및 Rdv/Rpc 값과 동일하였다.
- 전자사진 감광 부재의 러빙 메모리에 대한 성능 평가:
상기한 방식으로 제조되고 표면 가공된 전자사진 감광 부재를 레이저빔 프린터 칼러 레이저 제트(COLOR LASER JET) 4600(휴렛 팩커드 코.(Hewlett-Packard Co.) 제조)의 프로세스 카트리지의 전환 유닛에 설치하고, 하기 진동 시험으로 평가하였다. 대전 부재의 스프링 압력이 1.5 배로 변하고 전자사진 감광 부재에 대한 클리닝 블레이드(탄성 클리닝 블레이드)의 접하는 압력 및 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 접하는 각도가 각각 70 N/m 및 28°로 설정되도록 프로세스 카트리지를 전환시켰다. 여기서, 클리닝 블레이드는 임의의 윤활제(윤활성을 제공하기 위한 토너 또는 미세 실리콘 수지 입자와 같은 분말)로 전혀 코팅되지 않았다.
온도 15 ℃ 및 상대 습도 10％의 환경에서 물류 시험 표준(JIS Z0230)에 따라서 진동 시험을 수행하였다. 프로세스 카트리지를 진동 시험기(EMIC CORP. 모델 905-FN)에 놓았다. 이어서, 이 시험기에서 프로세스 카트리지를 x축, y축 및 z축 각 방향에서 5 분의 왕복 스윕 시간 및 2 시간의 시험 시간 동안 린 스윕(LIN SWEEP)의 스윕 방향으로 1G의 과속으로 10 Hz 내지 100 Hz의 진동수로 진동시켰다. 이어서, 5 분 동안 정치하도록 둔 것 및 2 시간 동안 정치하도록 둔 것 각각에 대해, 상기 프린터를 이용해서 하프톤 화상을 재현하였다. 육안으로 러빙 메모리에 대해 평가해서 다음 등급에 따라서 평가하였다.
A: 러빙 메모리로 인한 불량 화상(수평 흑색 톤(tone))이 전혀 나타나지 않음
B: 매우 약한 러빙 메모리로 인한 불량 화상이 클리닝 블레이드와 접하는 위치에서만 나타남
C: 러빙 메모리로 인한 불량 화상이 클리닝 블레이드와 접하는 위치에서 나타나고, 매우 약한 러빙 메모리로 인한 불량 화상이 대전 롤러와 접하는 위치에서 나타남
D: 현저한 러빙 메모리로 인한 불량 화상이 클리닝 블레이드와 접하는 위치에서 나타나고, 러빙 메모리로 인한 불량 화상이 대전 롤러와 접하는 위치에서 나타남
E: 현저한 러빙 메모리로 인한 불량 화상이 클리닝 블레이드와 접하는 위치 및 대전 롤러와 접하는 위치에서 나타남
결과를 모두 표 2에 나타내었다.
- 전자사진 감광 부재의 양대전 감쇠에 대한 성능 평가:
상기한 방법으로 제조되고 표면 가공된 전자사진 감광 부재를 레이저빔 프린터 칼러 레이저 제트 4600(휴렛 팩커드 코.에서 제조)의 프로세스 카트리지의 상기 전환 유닛에 설치하고, 하기 방법으로 평가하였다.
온도 15 ℃ 및 상대 습도 10％의 환경에서 평가하였다. 또한, 대전 롤러가 전자사진 감광 부재를 따르지 않도록 고정하고 이 카트리지를 프린터에 설치하였고, 여기서 전자사진 감광 부재가 대전되지도 않고 노광되지도 않은 상태에서 50 V로 양대전될 때까지 회전 구동시킨 후에 회전 구동을 정지시켰다. 이러한 방법으로 회전 구동되고 정지된 후, 전자사진 감광 부재를 1 분 동안 정치하도록 두고, 이 상태에서, 양대전 감쇠 수준을 측정하여 양대전의 감쇠 백분율을 알아냈다. 양대전의 감쇠 백분율은 다음 식에 따라서 알아냈다. 그러나, 5 분 동안 회전 구동하여도 50 V로 대전되지 않은 것은 5 분 후에 회전 구동을 정지시키고, 그 시점에서의 대전량 및 그 후에 전자사진 감광 부재를 1 분 동안 정치하도록 둔 상태에서의 양대전 감쇠 수준을 측정하고, 양대전 감쇠 백분율을 다음 식에 따라서 계산하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
양대전 감쇠 백분율 =
[(회전 구동 정지 직후의 대전량(V) - 1 분 후의 대전량(V))/(양대전량)] x 100％
실시예 2
실시예 1의 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물에 대해서 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지고 골격 사슬에만 실록산 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (1)의 첨가량 0.49 부를 0.1 부로 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 표면을 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 3
실시예 1의 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (2)로 변화시키고, 0.18 부로 변화시킨 양을 첨가한다는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 표면을 가공하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리카르보네이트 (2)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 1에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 이 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 52 g의 화학식 (4-1)(m = 40)로 나타낸 실록산 화합물만 이용하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 4
실시예 1에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (3)으로 변화시키고, 0.3 부로 변화시킨 양으로 첨가한다는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리카르보네이트 (3)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 2에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 여기서 이용되는 실록산 화합물로는 25 g의 화학식 (4-1)(m = 40)로 나타낸 실록산 화합물 및 55 g의 화학식 (5-1)(n = 40)로 나타낸 실록산 화합물을 이용하였다.
또한, 전자사진 감광 부재를 실시예 1에서 사용된 프로파일 제공 재료에서 도 8a에서 D로 나타낸 장축 직경이 4.5 ㎛이고, E로 나타낸 돌출부 사이의 간격이 각각 0.5 ㎛이고, F로 나타낸 각 돌출부의 높이가 9.0 ㎛라는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 5
실시예 4에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리에스테르 (1)로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 표면을 가공하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리에스테르 (1)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 3에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 실록산 개질 폴리에스테르 (1)의 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 4 g의 화학식 (4-1)(m = 40)로 나타낸 실록산 화합물 및 8 g의 화학식 (5-1)(n = 40)로 나타낸 실록산 화합물을 이용하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 6
실시예 4에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (6)으로 변화시키고, 0.02 부로 변화시킨 양으로 첨가한다는 점을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 표면을 가공하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리카르보네이트 (6)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 2에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 이 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 화학식 (4-1)(m = 60)로 나타낸 실록산 화합물 및 화학식 (5-1)(n = 70)로 나타낸 실록산 화합물을 이용하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 7
실시예 4에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (5)로 변화시키고, 0.49 부로 변화시킨 양으로 첨가한다는 점을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 표면을 가공하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리카르보네이트 (5)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 2에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 이 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 화학식 (4-1)(m = 60)로 나타낸 실록산 화합물 및 화학식 (5-1)(n = 60)로 나타낸 실록산 화합물을 이용하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 8
실시예 4에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (4)로 변화시키고, 0.3 부로 변화시킨 양으로 첨가한다는 점을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 표면을 가공하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리카르보네이트 (4)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 2에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 이 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 화학식 (4-1)(m = 20)로 나타낸 실록산 화합물 및 화학식 (5-1)(n = 20)로 나타낸 실록산 화합물을 이용하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 9
실시예 3에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고, 실시예 1에서 사용된 프로파일 제공 재료에서 도 8a에서 D로 나타낸 장축 직경이 1.9 ㎛이고, E로 나타낸 돌출부 사이의 간격이 각각 0.6 ㎛이고, F로 나타낸 각 돌출부의 높이가 1.2 ㎛라는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면을 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.6 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 10
실시예 4의 절차를 반복해서 지지체 상에 전도층, 중간층 및 전하 발생층을 형성하였다.
이어서, 전하 수송층 형성에 이용되는 용매를 클로로벤젠 350 부 및 디메톡시메탄 35 부의 혼합 용매로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전하 수송층 코팅 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 전하 수송층 코팅 용액을 침지에 의해 전하 발생층 상에 코팅함으로써, 전도층, 중간층, 전하 발생층 및 전하 수송층이 이 순서로 지지체 상에 형성되고 전하 수송층이 표면층이었다.
코팅 단계가 완료된 후 60 초 경과시, 전하 수송층 코팅 용액(표면층 코팅 용액)이 코팅된 기재 부재를 미리 70％의 상대 습도 및 60 ℃의 분위기 온도로 내부를 컨디셔닝한 결로 단계 유닛에서 120 초 동안 유지시켰다. 결로 단계 완료 후 60 초 경과시, 전하 수송층을 가지는 이 기재 부재를 미리 120 ℃로 내부를 가열한 공기 송풍 건조기에 넣어서 건조 단계를 60 분 동안 수행하였다. 이렇게 해서, 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 전하 수송층이 표면층인 전자사진 감광 부재를 제조하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 1.8 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 278 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
ESCA 측정을 위한 전자사진 감광 부재로는, 상기 전자사진 감광 부재 제조 방법에서 기재 부재를 표면층인 전하 수송층 코팅 용액으로 코팅한 직후 60 분 동안 건조 단계를 수행함으로써 얻은 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지고 표면에 오목부를 전혀 가지지 않는 전자사진 감광 부재를 이용하였다.
실시예 11
전자사진 감광 부재를 실시예 4에서와 동일한 방법으로 제조하였다. 얻은 전자사진 감광 부재 표면에 도 3b에 나타낸 KrF 엑시머 레이저(파장 λ: 248 ㎚)를 이용해서 오목부를 형성하였다. 여기서는, 도 3a에 나타낸 직경 8.0 ㎛의 원형 레이저 광 투과 영역이 도면에 나타낸 바와 같이 2.0 ㎛ 간격으로 배열된 패턴을 가지는 석영 유리로 제조된 마스크를 이용하였다. 조사 에너지를 0.9 J/㎤로 설정하였다. 도 3a에서, 문자 기호 a는 레이저 광 차단 영역을 나타낸다. 추가로, 1 회 조사 당 2 ㎜ 정사각형 영역을 조사하였고, 2 ㎜ 정사각형 조사 부위 당 3 회씩 레이저 광으로 표면을 조사하였다. 도 3b에 나타낸 바와 같이 전자사진 감광 부재를 회전시키고 축 방향으로 조사 위치를 이동시키는 방법으로 마찬가지로 오목부를 형성함으로써 전자사진 감광 부재 표면에 오목부를 형성하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 도 3c에 나타낸 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 2.0 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 100 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 12
실시예 4의 러빙 메모리에 대한 성능 평가에서, 사용된 프로세스 카트리지에서 전자사진 감광 부재에 대한 탄성 클리닝 블레이드의 접하는 압력 및 탄성 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 접하는 각도를 각각 30 N/m 및 25°로 설정한 것을 제외하고는 실시예 4와 모두 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고 전자사진 감광 부재의 표면을 가공하고 성능 평가를 행하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 13
실시예 4의 러빙 메모리에 대한 성능 평가에서, 사용된 프로세스 카트리지에서 전자사진 감광 부재에 대한 탄성 클리닝 블레이드의 접하는 압력 및 탄성 클리닝 블레이드와 전자사진 감광 부재 사이의 접하는 각도를 각각 120 N/m 및 30°로 설정한 것을 제외하고는 실시예 4와 모두 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고, 전자사진 감광 부재의 표면을 가공하고 성능 평가를 행하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 14
실시예 4의 절차를 반복해서 지지체 상에 전도층, 중간층 및 전하 발생층을 형성하였다.
이어서, 전하 수송층 형성에 이용되는 용매를 클로로벤젠 300 부, 옥소실란 150 부 및 디메톡시메탄 50 부의 혼합 용매로 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전하 수송층 코팅 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 전하 수송층 코팅 용액을 침지에 의해 전하 발생층 상에 코팅함으로써, 전도층, 중간층, 전하 발생층 및 전하 수송층이 이 순서로 지지체 상에 형성되었고 전하 수송층이 표면층이었다.
코팅 단계가 완료된 후 60 초 경과시, 전하 수송층 코팅 용액(표면층 코팅 용액)이 코팅된 기재 부재를 미리 80％의 상대 습도 및 50 ℃의 분위기 온도로 내부를 컨디셔닝한 결로 단계 유닛에서 120 초 동안 유지시켰다. 결로 단계 완료 후 60 초 경과시, 전하 수송층을 가지는 이 기재 부재를 미리 120 ℃로 내부를 가열한 공기 송풍 건조기에 넣어서 건조 단계를 60 분 동안 수행하였다. 이렇게 해서, 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 전하 수송층이 표면층인 전자사진 감광 부재를 제조하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 레이저 전자 현미경으로 관찰된 이 실시예에서 제조된 전자사진 감광 부재 표면의 오목부의 화상을 도 10에 나타내었다. 또한, 오목부는 0.2 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
ESCA 측정을 위한 전자사진 감광 부재로는 상기 전자사진 감광 부재 제조 방법에서 기재 부재를 표면층인 전하 수송층 코팅 용액으로 코팅한 직후 60 분 동안 건조 단계를 수행함으로써 얻은 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지고 전하 수송층의 표면에 오목부를 전혀 가지지 않는 전자사진 감광 부재를 이용하였다.
실시예 15
실시예 4의 절차를 반복해서 지지체 상에 전도층, 중간층 및 전하 발생층을 형성하였다.
이어서, 전하 수송층 형성에 이용되는 용매를 클로로벤젠 300 부, 디메톡시메탄 140 부 및 (메틸술피닐)메탄 10 부의 혼합 용매로 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 방법으로 전하 수송층 코팅 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 전하 수송층 코팅 용액을 침지에 의해 전하 발생층 상에 코팅함으로써, 전도층, 중간층, 전하 발생층 및 전하 수송층이 이 순서로 지지체 상에 형성되었고 전하 수송층이 표면층이었다.
코팅 단계가 완료된 후 60 초 경과시, 전하 수송층 코팅 용액(표면층 코팅 용액)이 코팅된 기재 부재를 미리 70％의 상대 습도 및 45 ℃의 분위기 온도로 내부를 컨디셔닝한 결로 단계 유닛에서 180 초 동안 유지시켰다. 결로 단계 완료 후 60 초 경과시, 전하 수송층을 가지는 이 기재 부재를 미리 120 ℃로 내부를 가열한 공기 송풍 건조기에 넣어서 건조 단계를 60 분 동안 수행하였다. 이렇게 해서, 지지체 상단부로부터 130 ㎜가 되는 위치에서 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지는 전하 수송층이 표면층인 전자사진 감광 부재를 제조하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 2,500 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
ESCA 측정을 위한 전자사진 감광 부재로는, 상기 전자사진 감광 부재 제조 방법에서 기재 부재를 표면층인 전하 수송층 코팅 용액으로 코팅한 직후 60 분 동안 건조 단계를 수행함으로써 얻은 20 ㎛의 층 두께(평균 층 두께)를 가지고 전하 수송층의 표면에 오목부를 전혀 가지지 않는 전자사진 감광 부재를 이용하였다.
비교예 1
전자사진 감광 부재를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하고, 실시예 1에서 이용된 프로파일 제공 재료에 의한 전자사진 감광 부재의 표면 가공을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면을 가공하였다. 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 측정하였다. 표면 프로파일 가공을 전혀 수행하지 않았기 때문에, 뚜렷한 주기적 요철이 전혀 없었고, 실질적으로 편평하고 20 ㎛의 층 두께를 가지는 표면층을 얻었다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 또한, 전자사진 감광 부재의 성능 평가를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 2
실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하고, 실시예 1에서 이용된 프로파일 제공 재료에서 도 8a에서 D로 나타낸 장축 직경이 4.2 ㎛이고, E로 나타낸 돌출부 사이의 간격이 각각 0.8 ㎛이고, F로 나타낸 각 돌출부의 높이가 1.1 ㎛인 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면을 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일을 측정하여 표면에 기둥형 오목부가 형성되었고 오목부가 0.8 ㎛ 간격으로 형성되었음을 확인하였다. 또한, 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 3
실시예 1에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 페놀 개질 실리콘 오일(상품명: X-22-1821; 신에쓰 실리콘 코., 엘티디.(Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.)로부터 입수가능함)로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하였다. 전자사진 감광 부재를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였지만, 실리콘 오일이 오목부 내에서 여기저기에 응집되어 있는 것이 보였다. 오목부의 간격 I는 0.5 ㎛이었다. 또한, 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 4
실시예 1에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물을 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지고 골격 사슬에만 실록산 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (7)로 변화시키고, 0.6 부로 변화시킨 양으로 첨가한다는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하였다.
여기서, 실록산 개질 폴리카르보네이트 (7)의 합성 방법으로서 앞에서 제공된 합성예 1에 따르는 방법에 의해 합성하였다. 이 합성에 이용되는 실록산 화합물로는 30 g의 화학식 (4-3)(m = 10)으로 나타낸 실록산 화합물만 이용하였다.
실시예 1에서 이용된 프로파일 제공 재료에서 도 8a에서 D로 나타낸 장축 직경이 4.2 ㎛이고, E로 나타낸 돌출부 사이의 간격이 각각 0.8 ㎛이고, F로 나타낸 각 돌출부의 높이가 2.0 ㎛인 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재의 표면을 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일을 측정하여 표면에 기둥형 오목부가 형성되었고 오목부가 0.8 ㎛ 간격으로 형성되었음을 확인하였다. 또한, 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 400 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 5
실시예 1에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 규소 함유 화합물을 전혀 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하였다. 실시예 1에서 이용된 프로파일 제공 재료에서 도 8a에서 D로 나타낸 장축 직경이 2.0 ㎛이고, E로 나타낸 돌출부 사이의 간격이 각각 0.5 ㎛이고, F로 나타낸 각 돌출부의 높이가 2.4 ㎛인 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재의 표면을 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재의 표면 프로파일을 측정하여 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 6
실시예 1에서 전자사진 감광 부재 제조시 표면층에 첨가되는 규소 함유 화합물, 즉 표 1에 나타낸 구조 단위를 가지고 골격 사슬에만 실록산 구조를 가지는 실록산 개질 폴리카르보네이트 (1)을 0.02 부로 변화시킨 양으로 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 전자사진 감광 부재를 제조하였다. 이어서, 전자사진 감광 부재를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 가공하였다.
실시예 1에서와 동일한 방법으로 표면 프로파일을 측정하여 전자사진 감광 부재 표면에 기둥형 오목부가 형성되었음을 확인하였다. 또한, 오목부는 0.5 ㎛ 간격으로 형성되었다. 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛)에서 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하이고 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부의 수를 세어 1,600 개의 오목부가 있음을 알아냈다.
측정된 Rpc-A, Rdv-A 및 Rdv-A/Rpc-A 값 및 오목부를 위한 표면 가공 없이 오목부 측정에 의해 얻은 ESCA 데이터를 표 2에 나타내었다. 전자사진 감광 부재의 성능 평가도 또한 실시예 1에서와 동일한 방법으로 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
상기에 나타낸 결과로부터, 본 발명의 실시예 1 내지 15와 비교예 1 내지 6의 비교에서 전자사진 감광 부재의 표면층이 규정된 양의 본 발명의 규소 함유 화합물을 함유하고, 또한 전자사진 감광 부재가 표면에 장축 직경에 대한 깊이의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하인 오목부를 가지는 특징 때문에 러빙 메모리가 방지될 수 있다는 것을 알았다. 또한, 양대전 감쇠 백분율 결과로부터, 본 발명의 전자사진 감광 부재가 마찰에 의해 발생된 양전하의 효과적 감소를 가능하게 한다는 것을 알았다.
본원은 전체 내용이 본원에 참고로 인용되는 2008년 9월 26일자로 출원된 일본 특허 출원 2008-248210호의 이익을 주장한다.

Claims (9)

  1. 지지체 및 지지체 상에 제공된 감광층을 포함하는 전자사진 감광 부재이며,
    전자사진 감광 부재의 표면층은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.6 질량％ 미만의 양의 규소 함유 화합물을 함유하고;
    표면층의 규소 함유 화합물이 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.01 질량％ 이상의 양의 실록산 부위를 갖고;
    전자사진 감광 부재 표면에 서로 독립적인 오목부가 단위 면적(100 ㎛ x 100 ㎛) 당 50 개 이상 70000 개 이하 형성되고, 오목부는 각각 장축 직경(Rpc)에 대한 깊이(Rdv)의 비 Rdv/Rpc가 0.3 초과 7.0 이하이고 깊이(Rdv)가 0.1 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 이하인 오목부이고;
    X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정할 때, 표면층은 가장 바깥 표면에서 구성 원소 기준으로 0.6 질량％ 이상의 존재 비율의 규소 원소를 갖고, X선 광전자 분광법(ESCA)으로 측정할 때, 표면층의 가장 바깥 표면으로부터 0.2 ㎛ 안쪽 부분에서 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[A(질량％)] 및 표면층의 가장 바깥 표면에서 구성 원소에 대한 규소 원소의 존재 비율[B(질량％)]의 비(A/B)가 0.0 초과 0.3 미만이고;
    규소 함유 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸 구조 및 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위를 가지는 중합체인 전자사진 감광 부재.
    [화학식 1]
    Figure pct00026

    (여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타내고, m은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위임)
    [화학식 2]
    Figure pct00027

    (여기서, X는 단일 결합, -O-, -S- 또는 치환 또는 비치환 알킬리덴기를 나타내고, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타냄)
    [화학식 3]
    Figure pct00028

    (여기서, X 및 Y는 각각 단일 결합, -O-, -S- 또는 치환 또는 비치환 알킬리덴기를 나타내고, R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타냄)
  2. 제1항에 있어서, 표면층은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.54 질량％ 이하의 양의 규소 함유 화합물을 함유하고, 표면층의 규소 함유 화합물은 표면층의 전체 고체 함량 기준으로 0.05 질량％ 이상의 양의 실록산 부위를 가지는 전자사진 감광 부재.
  3. 제1항에 있어서, 규소 함유 화합물은 규소 함유 화합물의 총 질량 기준으로 30.0 질량％ 이상 60.0 질량％ 이하의 양의 실록산 부위를 갖고, 규소 함유 화합물이 가지는 화학식 2 또는 화학식 3으로 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값이 20 이상 60 이하인 전자사진 감광 부재.
  4. 제1항에 있어서, 규소 함유 화합물이 하나 이상의 말단 부분의 구조로서 하기 화학식 4로 나타낸 구조를 가지는 전자사진 감광 부재.
    [화학식 4]
    Figure pct00029

    (여기서, R19 내지 R23은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 니트로기, 치환 또는 비치환 알킬기 또는 치환 또는 비치환 아릴기를 나타내고, n은 각각 괄호 안에 나타낸 반복 구조 단위의 수의 평균값을 나타내고, 1 내지 500의 범위임)
  5. 제1항에 기재된 전자사진 감광 부재와 클리닝 수단을 일체로 지지하고, 전자사진 장치의 본체에 탈착가능하게 장착될 수 있으며,
    클리닝 수단은 전자사진 감광 부재 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 포함하는 프로세스 카트리지.
  6. 제5항에 있어서, 클리닝 블레이드가 임의의 윤활제로 코팅되지 않은 프로세스 카트리지.
  7. 제5항에 있어서, 전자사진 감광 부재와 클리닝 블레이드는 30 N/m 이상 120 N/m 이하의 접하는 선 압력(touch linear pressure)(여기서, 전자사진 감광 부재와 클리닝 블레이드 사이의 접하는 길이 방향으로 단위 길이 당 가해지는 힘을 접하는 선 압력이라고 부름)으로 설치된 프로세스 카트리지.
  8. 제5항에 있어서, 클리닝 블레이드가 전자사진 감광 부재에 대해서 25°이상 30°이하의 접하는 각도로 설치된 프로세스 카트리지.
  9. 제1항에 기재된 전자사진 감광 부재, 대전 수단, 노광 수단, 현상 수단, 전사 수단 및 클리닝 수단을 포함하며,
    클리닝 수단은 전자사진 감광 부재 표면과 정반대 방향으로 접하여 제공되는 클리닝 블레이드를 포함하는 전자사진 장치.
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