KR20110086361A - 전자사진 감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치 - Google Patents

전자사진 감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치 Download PDF

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즈빅 토카르스키
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Abstract

전자사진 감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치가 제공되며, 상기 전자사진 감광체는 도전성 지지체; 상기 도전성 지지체 상에 형성된 전하발생층; 상기 전하발생층 상에 형성된 전하수송층; 및 상기 전하수송층 상에 형성된 오버코트층을 포함하고, 상기 전하수송층의 표면저항값(R1)과 오버코트층의 표면저항값(R2)의 비(R2/R1)가 약 0.01 내지 약 1.5이다.

Description

전자사진 감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치{Electrophotographic photoreceptor and electrophotographic imaging apparatus employing the photoreceptor}
전자사진 감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치가 개시된다.
전자사진 감광체는 레이저 프린터, 복사기, CRT 프린터, 팩시밀리 머신, LED 프린터, 액정 프린터, 대형 플라터 및 레이저 전자사진 등의 전자사진법을 이용한 장치에서 사용된다. 전자사진 감광체는 도전성 지지체 상에 감광층을 구비하며, 플레이트, 디스크, 시트, 벨트, 드럼 등의 형태를 갖는다.
전자사진법에서 화상은 전자사진 감광체를 이용하여 다음과 같은 과정을 통하여 형성된다. 먼저, 감광층의 표면을 균일하게 정전기적으로 대전시키고, 대전된 표면을 광 패턴에 노광시킴으로써 화상이 형성된다. 노광은 표면에 광이 충돌된 조사 영역의 전하를 선택적으로 소산시킴으로써, 대전 및 비대전 영역의 패턴, 이른바 잠상(latent image)을 형성한다. 다음으로, 습식 또는 건식 토너가 잠상의 인접 부위에 제공되고, 토너 방울 또는 입자가 대전된 또는 비대전된 영역 중 어느 하나의 부위에 부착되어 감광층의 표면위에 토너 화상(toner image)을 형성한다. 상기 토너 화상은 종이와 같은 적당한 최종 또는 중간 수용 표면으로 전사되거나, 또는 감광층이 화상에 대한 최종 수용체로서 기능할 수 있다.
전자사진 감광체는 대전 방식에 따라서 부대전 방식과 정대전 방식으로 나눌 수 있다. 현재는 감광체 표면에 마이너스(-) 전하를 인가하여 노광하는 부대전 방식의 감광체가 많이 사용되고 있다. 그러나, 마이너스 전하의 인가에 의한 오존 발생문제, 해상도 향상의 한계 등의 단점으로 인하여 최근 들어 감광체 표면에 (+) 전하를 인가하여 노광하는 정대전 방식의 감광체에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
한편, 일반적으로 복사기나 레이저프린터 등의 화상형성기기는 용지를 공급하기 위한 급지 유닛, 감광드럼에 레이저를 주사하는 레이저스캐닝 유닛, 토너를 종이에 고착시키는 정착 유닛, 현상유닛 및 화상이 정착된 용지를 외부로 배출시키는 배지유닛을 포함한다.
또한 상기 현상 유닛은 급지 유닛에 급지된 용지에 화상이 현상되는 감광드럼과 같은 전기사진 감광체를 포함하며, 레이저스캐닝 유닛은 화상이 형성될 부분의 전기적인 데이터에 따라 변조된 레이저빔을 상기 감광체에 주사하고, 상기 정착 유닛은 용지에 현상된 화상을 고온, 고압으로 인쇄한다.
상기 화상형성기기는 이러한 각종 장치들이 상호 작용하여 대전, 노광, 현상, 전사 및 정착 등의 화상형성 과정을 순차적으로 수행하여 용지 위에 원하는 화상을 인쇄한다.
이러한 화상형성기기는 작동시 인쇄하는 용지의 매수가 누적되어 증가함에 따라 감광드럼, 레이저 스캐닝 유닛, 현상 유닛 및 정착 유닛 등의 대전/노광/전사 특성의 변화가 발생하게 되어 용지에 인쇄되는 화상의 열화가 발생할 수 있다. 이러한 화상의 열화는 감광드럼의 마모에 의해 기인된다고 판단되고, 따라서, 내마모성이 개선된 감광드럼의 연구가 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
도전성 지지체;
상기 도전성 지지체 상에 형성된 전하발생층;
상기 전하발생층 상에 형성된 전하수송층; 및
상기 전하수송층 상에 형성된 오버코트층을 포함하고,
상기 전하수송층의 표면저항값(R1)과 오버코트층의 표면저항값(R2)의 비(R2/R1)가 약 0.01 내지 약 1.5인 전자사진 감광체를 제공한다.
상기 오버코트층이 바인더 수지 및 전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 오버코트층이 광경화성 화합물, 광개시제, 전도성 물질 및 용매를 포함하는 오버코트층 형성용 조성물의 광경화 결과물일 수 있다.
상기 광경화성 화합물이 단관능 (메트)아크릴산에스테르, 2관능 (메트)아크릴산에스테르 및 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 전도성 물질이 동, 주석, 알루미늄, 인듐, 실리카, 산화 주석, 산화 아연, 이산화 티탄, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 지르코늄, 산화 인듐, 산화 안티몬, 산화 비스무트, 산화 칼슘, ATO(안티몬 도핑된 산화 주석, Antimony doped Tin Oxide), 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 오버코트층이 광경화성 화합물 100 중량부 기준으로 광개시제 약 1 내지 약 20 중량부, 전도성 물질 약 5 내지 약 40 중량부, 및 용매 약 300 내지 약 700 중량부를 포함할 수 있다.
상기 오버코트층의 두께가 약 0.5 내지 약 4㎛일 수 있다.
상기 도전성 지지체와 상기 전하발생층의 사이에는 하도층이 더 구비되어 있을 수 있다.
상기 도전성 지지체와 상기 하도층의 사이에는 금속산화물층이 더 구비되어 있을 수 있다.
상기 도전성 지지체와 상기 전하발생층의 사이에는 금속산화물층이 더 구비되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체를 대전시키는 대전장치, 상기 전자사진 감광체의 표면에 정전잠상을 형성하는 노광장치, 및 상기 정전잠상을 현상하는 현상장치를 구비한 전자사진 화상형성장치로서,
상기 전자사진 감광체가 상기 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치가 제공된다.
이상과 같은 본 발명의 일 측면에 따르면, 내마모성이 개선된 장수명의 전기사진 감광체가 제공되어, 이를 채용한 화상형성장치는 용지 인쇄 횟수가 진행되어도 감광체의 마모, 즉 감광체의 두께 감소에 의한 화상열화를 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에에 따른 전자사진 화상형성장치의 일 구현예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전자사진 감광체를 이용하여 감광체 회전수에 따른 광학 밀도의 변화를 평가한 그래프이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자사진 감광체는 도전성 지지체; 상기 도전성 지지체 상에 형성된 전하발생층; 상기 전하발생층 상에 형성된 전하수송층; 및 상기 전하수송층 상에 형성된 오버코트층을 포함하고, 상기 전하수송층의 표면저항값(R1)과 오버코트층의 표면저항값(R2)의 비(R2/R1)가 약 0.01 내지 약 1.5이다.
도전성 지지체로서는 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인레스 스틸, 구리, 니켈 등의 금속재료가 사용될 수 있다. 또한, 표면에 알루미늄, 구리, 팔라듐, 산화주석, 산화인듐 등의 도전층을 형성한 폴리에스테르 필름, 종이, 유리 등의 절연성 지지체도 사용될 수 있다. 도전성 지지체의 형태는 드럼, 파이프, 벨트, 플레이트 등을 포함한다.
도전성 지지체 상에는 전하발생물질을 포함하는 전하발생층 및 전하수송물질을 포함하는 전하수송층을 포함하는 감광층이 형성되어 있다.
상기 전하발생층은 바인더 수지 및 상기 바인더 수지내에 분산 또는 용해된 전하발생물질을 포함한다. 사용될 수 있는 전하발생물질은 프탈로시아닌계 화합물, 페릴렌계 화합물, 페리논계 화합물，인디고계 화합물, 퀴나크리돈계 화합물, 아조계 화합물, 비스아조계 화합물, 트리스아조계 화합물, 비스벤조이미다졸계 화합물, 폴리시클로퀴논, 피롤로피롤 화합물, 무금속 나프탈로시아닌계 화합물, 금속 나프탈로시아닌계 화합물, 스쿠아라인계 화합물, 스쿠아릴륨(squarylium)계 화합물, 아줄레늄계 화합물, 퀴논계 화합물, 시아닌계 화합물, 피릴륨(pyrylium)계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 트리페닐메탄계 화합물, 스렌계 화합물, 톨루이딘계 화합물, 피아졸린계 화합물, 퀴나크리돈계 화합물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물과 같은 유기 안료 또는 염료를 포함한다. 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 무금속 프탈로시아닌계 안료, 화학식 2로 표시되는 금속 프탈로시아닌계 안료, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
,
[화학식 2]
Figure pat00002
여기서, Ｒ１ 내지 Ｒ16은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 알킬기 또는 알콕시기이고, M은 구리, 클로로알루미늄, 클로로인듐, 클로로갈륨, 클로로게르마늄, 옥시바나딜, 옥시티타닐, 히드록시게르마늄, 및 히드록시갈륨 중의 하나이다. 상기 화학식 2로 표시되는 금속 프탈로시아닌계 안료로는 옥소티타닐프탈로시아닌계 안료, 티타닐 프탈로시아닌계 안료, 구리 프탈로시아닌계 안료, 히드록시갈륨 프탈로시아닌계 안료 등이 있다.
상기 화학식 1 및 화학식 2의 프탈로시아닌 안료는 결정형이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 감광도의 향상 및 분산 안정성 측면을 고려하여 예를 들면, 무금속 프탈로시아닌 안료의 경우에는 X형 혹은 타우형의 결정형일 수 있고, 금속 프탈로시아닌 안료의 경우에는 Y형 옥시티타닐 프탈로시아닌, α형 옥시티타닐프탈로시아닌 등일 수 있다.
상기 전하발생물질로서 프탈로시아닌계 화합물이 사용되는 경우 원하는 영역에서 흡수파장을 갖도록 1종 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 한편, 전하발생물질이 피막형성능력을 보유하는 경우에는 바인더 수지를 사용할 필요가 없지만, 저분자량의 전하발생물질은 피막형성능력이 없으므로 바인더 수지를 이용하여 전하수송층을 형성한다.
상기 전하발생층용 바인더 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 이의 구체적인 예는 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트（비스페놀Ａ와 프탈산의 축중합체 등), 폴리아미드，폴리에스테르, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리비닐아세테이트, 스티렌-부타디엔 공중합체, 염화비닐리덴-아크릴로니트릴 공중찹체, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염화비닐-초산비닐-무수말레산 공중합체, 실리콘 수지, 실리콘-알키드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 스티렌-알키드 수지, 폴리비닐부티랄 및 폴리비닐포르말과 같은 폴리비닐아세탈, 폴리술폰, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 에틸 셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 폴리우레탄, 폴리아크릴아미드 수지，폴리비닐 피리딘，에폭시 수지，폴리케톤，폴리아크릴로니트릴，멜라민 수지，폴리비닐피롤리돈 등을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 바인더 수지는 단독 또는 2 종류 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 폴리 N-비닐카바졸, 폴리비닐 안트라센 또는 폴리비닐피렌 등의 유기 광전도성 수지를 사용할 수도 있다. 후술하는 하도층이 도전성 지지체와 전하발생층 사이에 구비되는 경우에는, 하도층의 바인더 수지와의 접착성, 프탈로시아닌계 전하발생물질 입자의 분산성 등의 측면에서 폴리비닐부티랄 수지가 사용될 수 있다.
상기 전하발생물질 및 바인더 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며 본 기술분야에서 통상적으로 사용되는 범위내에서 필요에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 전하발생물질의 함량은 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 약 10 내지 약 500 중량부, 약 10 내지 약 100 중량부일 수 있다. 상기 전하발생물질의 함량이 만족되는경우, 전하발생량이 충분하기 때문에 감도가 부족하여 잔류전위가 커지는 문제를 방지할 수 있고, 전하발생층 중의 수지의 함유량이 적절하여 기계적 강도가 개선되고, 전하발생물질의 분산안정성이 향상될 수 있다.
전하발생층은 전하발생물질, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 도포하여 형성되며, 상기 용매는 도포시에 인접한 층에 영향을 주지 않는 것이라면, 제한없이 사용될 수 있다. 상기 용매는 예를 들면 0 내지 4, 0 내지 3, 0 내지 2.5의 극성지수값을 가질 수 있다. 이러한 용매의 구체적인 예는 벤젠，자일렌，리그로인，모노클로로벤젠，디클로로벤젠등의 방향족 탄화수소류; 아세톤，메틸에틸케톤，시클로헥사논등의 케톤류; 메탄올，에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올 등의 알코올류; 초산 에틸，메틸 셀로솔브 등의 에스테르류; 사염화 탄소，클로로포름，디클로로메탄，디클로로에탄，트리클로로에틸렌 등의 지방족 할로겐화 탄화수소류; 테트라히드로퓨란，디옥산，디옥솔란，에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 에테르 류; N,N-디메틸 포름아미드, N,N－디메틸 아세트아미드 등의 아미드류; 및 디메틸설폭시드 등의 설폭시드류 등을 포함한다. 이들 용매는 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
또한, 전하발생층은 감도 향상, 잔류 전위감소 및/또는 반복 사용시의 피로 저감을 목적으로 전자수용성 물질을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 전자수용성 물질의 구체적인 예는 무수 호박산，무수 말레산，디브롬 무수 호박산，무수 프탈산，3-니트로 무수 프탈산，4-니트로 무수 프탈산，무수 피로멜리트 산，피로멜리트 산，트리멜리트 산，무수 트리멜리트산，프탈이미드，4-니트로프탈이미드，테트라시아노에틸렌，테토라시아노퀴노디메탄，클로라닐，브로마닐, o-니트로 안식향산，p-니트로 안식향산 등의 전자친화력이 큰 화합물을 포함한다. 전자수용성 물질의 함량은 전하발생물질의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 100 중량％일 수 있다.
상기 전하발생층은 전술한 전하발생물질, 바인더 수지, 용매, 또는 선택적으로 전자수용성 물질 등을 포함하는 전하발생층용 조성물을 밀링하고 도전성 지지체위에 (또는 도전성 지지체와 전하발생층 사이에 하도층이 구비될 경우에는 하도층 위에) 도포하고 건조하여 형성된다. 밀링방법은 금속 산화물 입자를 미세하게 분산시키기 위하여 실시되는 것으로서 공지의 볼밀, 샌드밀, 페인트쉐이커 등의 장치를 이 용하여 수행될 수 있다. 이 경우 통상적으로 지름 약 0.1 내지 약 5 mm의 유리, 알루미나, 스테인레스 스틸 등과 같은 재질의 비드가 사용된다. 도포방법은 특별히 한정되지 않으며 공지의 침지도포(dip coating), 스프레이 도포, 스핀코팅, 와이어바 코팅, 링 도포(ring coating) 등이 사용될 수 있다. 도포 후 건조는 약 50℃ 내지 약 200℃에서 약 5분 내지 약 2시간 정도 실시될 수 있다.
이와 같이 하여 형성된 전하발생층의 두께는 예를 들면 약 0.1 내지 약 20㎛, 약 1 내지 약 5㎛이다. 전하 발생층의 두께가 약 0.1 내지 약 20㎛의 범위를 만족하는 경우, 전하발생층을 균일하게 형성할 수 있고, 감광도 및 기계적 내구성이 충분히 발휘되고, 전하수송층과 전하발생층을 합한 전체 감광층의 총두께가 적절하게 조절되어 전자 사진 특성이 개선될 수 있다.
상기 전하발생층 위에는 전하수송층이 형성된다. 전하수송층은 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산 또는 용해된 전하수송물질과 열안정제를 포함한다.
전하수송물질은 정공을 수송하는 정공수송물질과 전자를 수송하는 전자수송물질이 있다. 감광체를 부대전형으로 이용하는 경우에는 전하수송물질로서 정공수송물질을 주요 성분으로 사용하고, 정대전형으로 이용하는 경우에는 전자수송물질을 주요 성분으로 사용한다. 정/부의 양극성의 특성이 모두 요구되는 경우에는 정공수송물질과 전자수송물질을 함께 사용하기도 한다. 전하수송물질이 피막형성능력을 보유하는 경우에는 바인더 수지를 사용할 필요가 없지만, 저분자량의 전하수송물질은 피막형성능력이 없으므로 바인더 수지를 이용하여 전하수송층을 형성한다.
전하수송층의 바인더 수지내에 분산 또는 용해된 전하수송물질은 공지의 정공수송물질 및/또는 공지의 전자수송물질일 수 있다. 정공수송물질은 저분자화합물로서는 예를 들면, 피렌계 화합물, 카르바졸계 화합물, 히드라존계 화합물, 옥사졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 피라졸린계 화합물, 아릴아민계 화합물, 아릴메탄계 화합물, 벤지딘계 화합물, 티아졸계 화합물, 스티릴계 화합물, 스틸벤계 화합물, 부타디엔계 화합물, 부타디엔계 아민 화합물 등을 포함한다. 또한, 정공수송물질은, 고분자 화합물로서는, 예를 들면, 폴리아릴알칸, 폴리비닐카바졸, 할로겐화 폴리비닐카바졸, 폴리비닐피렌, 폴리비닐안트라센, 폴리비닐아크리딘, 피렌-포름알데히드 수지 및 에틸카바졸-포름알데히드 수지와 같은 포름알데히드계 축합수지, 트리페닐메탄 폴리머, 폴리실란, N-아크릴아미드메틸카바졸 중합체，트리페닐메탄 중합체，스티렌 공중합체，폴리아세나프텐，폴리인덴，및 아세나프틸렌과 스티렌의 공중합체 등을 포함한다. 전자수송물질은 예를 들면, 벤조퀴논계 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 말로노니트릴계 화합물，풀루오레논계 화합물, 디시아노플루오레논계 화합물, 벤조퀴논이민계 화합물，디페노퀴논계 화합물，스틸벤퀴논계 화합물，디이미노퀴논계 화합물, 디옥소테트라센디온계 화합물, 티오피란계 화합물, 테트라시아노에틸렌계 화합물, 테트라시아노퀴노디메탄계 화합물, 크산톤계 화합물, 페난트라퀴논계 화합물, 무수프탈산계 화합물, 나프탈렌계 화합물 등의 전자흡인성 저분자 화합물을 포함한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 전자수송성의 고분자 화합물이나, 전자수송성을 갖는 안료 등도 사용될 수 있다.
전하수송물질은 상기한 것을 단독으로 이용할 수 있지만, 2 종 이상의 전하수송물질을 혼합하여 이용할 수도 있다. 예를 들면, 부타디엔계 아민 화합물과 히드라존계 화합물의 조합 또는 벤지딘계 화합물을 전하수송물질로서 사용하면 감광체의 반복 사용에 따른 화상 열화를 억제할 수 있다. 따라서 전하수송물질로서는 부타디엔계 아민 화합물과 히드라존계 화합물의 조합 또는 벤지딘계 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전하이동도가 10-8㎠／ｓ 보다 빠른 것이라면 상기한 정공수송물질 및 전자수송물질 이외의 것이라도 사용될 수 있다.
상기 바인더 수지는 필름 형성능이 있는 절연성 수지라면 제한없이 사용될 수 있다. 바인더 수지의 구체적인 예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트（비스페놀Ａ와 프탈산의 축중합체 등), 폴리아미드，폴리에스테르, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리비닐아세테이트, 스티렌-부타디엔 공중합체, 염화비닐리덴-아크릴로니트릴 공중찹체, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염화비닐-초산비닐-무수말레산 공중합체, 실리콘 수지, 실리콘-알키드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 스티렌-알키드 수지, 폴리비닐부티랄 및 폴리비닐포르말과 같은 폴리비닐아세탈, 폴리술폰, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 에틸 셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 폴리우레탄, 폴리아크릴아미드 수지，폴리비닐 피리딘，에폭시 수지，폴리케톤，폴리아크릴로니트릴，멜라민 수지，폴리비닐피롤리돈 등을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 바인더 수지는 단독 또는 2 종류 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 폴리 N-비닐카바졸, 폴리비닐 안트라센 또는 폴리비닐피렌 등의 유기 광전도성 수지를 사용할 수도 있다.
상기 전하수송층에 있어서 전하수송물질 및 바인더 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며 본 기술분야에서 통상적으로 사용되는 범위내에서 필요에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 전하수송물질의 함량은 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 약 10 내지 약 200 중량부, 약 20 내지 약 150 중량부의 범위일 수 있다. 상기 전하수송물질의 함량이 약 10 내지 약 200 중량부의 범위를 만족하는 경우, 전하수송능이 충분하기 때문에 감도가 부족하여 잔류전위가 커지는 문제를 방지할 수 있고, 전하수송층의 기계적 강도가 개선될 수 있다.
전하수송층은 전하수송물질, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 도포하여 형성되며, 상기 용매는 도포시에 인접한 층에 영향을 주지 않는 것이라면, 제한없이 사용될 수 있다. 이러한 용매의 구체적인 예는 벤젠，자일렌，리그로인，모노클로로벤젠，디클로로벤젠등의 방향족 탄화수소류; 아세톤，메틸에틸케톤，시클로헥사논등의 케톤류; 메탄올，에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올 등의 알코올류; 초산 에틸，메틸 셀로솔브 등의 에스테르류; 사염화 탄소，클로로포름，디클로로메탄，디클로로에탄，트리클로로에틸렌 등의 지방족 할로겐화 탄화수소류; 테트라히드로퓨란，디옥산，디옥솔란，에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 에테르 류; N,N-디메틸 포름아미드, N,N－디메틸 아세트아미드 등의 아미드류; 및 디메틸설폭시드 등의 설폭시드류 등을 포함한다. 이들 용매는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 전하수송층은 전술한 전하수송물질, 바인더 수지, 및 용매을 포함하는 전하수송층용 조성물을 밀링하고 전하발생층 위에 도포하고 건조하여 형성된다. 밀링방법 및 도포방법은 특별히 한정되지 않으며 전술한 전하발생층의 형성 방법과 동일할 수 있다.
전하수송층의 두께는 예를 들면 약 2 내지 약 100㎛, 약 5 내지 약 50㎛, 약10 내지 약 40㎛이다. 전하수송층의 두께가 약 2 내지 약 100㎛의 범위를 만족하는 경우, 대전 특성이 향상되고, 응답속도 및 화상 품질이 개선될 수 있다.
전하수송층은 또한 필요에 따라서 열안정제를 포함할 수 있다. 전하수송층에 사용될 수 있는 열안정제는 페놀계 열안정제, 포스파이트계 열안정제, 티오에테르계 열안정제 등을 포함한다. 전하수송층에서의 열안정제의 함량은 예를 들면 전하수송물질의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 15 중량%, 약 0.01 내지 약 10 중량%이다. 상기 열안정제의 함량이 약 0.01 내지 약 15 중량%를 만족하는 경우, 반복사용에 의한 화상 품질 열화 방지 등 열안정제 사용효과를 기대할 수 있고, 막마모 및 층간 접착력이 유지되어 내구성을 개선시킬 수 있다.
상기 페놀계 열안정제의 구체적인 예는 이에 한정되는 것은 아니지만 2,6-디-tert-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-메톡시페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 2-tert-부틸-4-메톡시페놀, 2,4-디메틸-6-tert-부틸페놀, 2-tert-부틸페놀, 3,6-디-tert-부틸페놀, 2,4-디-tert-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 2-tert-부틸-4,6-메틸페놀, 2,4,6-tert-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-스테아릴프로오네이트 페놀, α-토코페롤, β-토코페롤, γ-토코페롤, 나프톨 AS, 나프톨 AS-D, 나프톨 AS-BO, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-tert-부틸페놀), 4,4'-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-에틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페놀), 2,2'-프로필렌비스(4,6-디-tert-부틸페놀), 2,2'-부탄비스(4,6-디-tert-부틸페놀), 2,2'-에틸렌비스(6-tert-부틸-m-크레졸), 4,4'-부탄비스(6-tert-부틸-m-크레졸), 2,2'-부탄비스((6-tert-부틸-p-크레졸), 2,2'-티오비스((6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(6-tert-부틸-m-크레졸), 4,4'-티오비스(6-tert-o-크레졸), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-아밀-4,히드록시벤질)벤젠, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3-tert-부틸-5-메틸-4-히드록시벤질)벤젠, 2-tert-부틸-5-메틸-페닐아민페놀, 4,4'-비스아미노(2-tert-부틸-4-메틸페놀), n-옥타데실-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트, 2,2,4-트리메틸-6-히드록시-7-tert-부틸크로만, 테트라키스(메틸렌-3(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)메탄, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄 등을 포함한다.
상기 포스파이트계 열안정제의 구체적인 예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 트리메틸 포스파이트, 트리에틸 포스파이트, 트리-n-부틸 포스파이트, 트리옥틸 포스파이트, 트리데실 포스파이트, 트리도데실 포스파이트, 트리스테아릴 포스파이트, 트리올레일 포스파이트, 트리스트리데실 포스파이트, 트리세틸 포스파이트, 디라우릴히드로디엔 포스파이트, 디페닐모노데실 포스파이트, 디페닐모노(트리데실) 포스파이트, 테트라페닐디프로필렌 글리콜 포스파이트, 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-페닐-디-트리데실) 포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트, 디트리데실 펜타에리트리톨 디포스파이트, 디노닐페닐 펜타에리트리톨 디포스파이트, 디페닐옥틸 포스파이트, 테트라(트리데실)-4,4'-이소프로필리덴디페닐 디포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-아밀페닐) 포스파이트, 트리스(2-t-부틸-4-메틸페닐)포스파이트, 트리스(2-에틸-4-메틸페닐) 포스파이트, 트리스(4-노닐페닐) 포스파이트, 디(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디(노닐페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트, 트리스(노닐페닐) 포스파이트, 트리스(p-tert-옥틸페닐)포스파이트, 트리스(p-2-부테닐페닐) 포스파이트, 비스(p-노닐페닐)시클로헥실 포스파이트, 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)-4,4'-비페닐렌 디포스파이트, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐페닐 펜타에리트리톨 디포스파이트, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페닐스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트, 디(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐) 펜타에리트리톨 디포스파이트, 2,6-디-tert-아밀-4-메틸페닐페닐 펜타에리트리톨 디포스파이트 등을 포함한다.
상기 티오에테르계 열안정제의 구체적인 예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 디라우릴 티오디프로피오네이트, 디미리스틸 티오디프로피오네이트, 라우릴스테아릴 티오디프로피오네이트, 디스테아릴 티오디프로피오네이트, 디메틸 티오디프로피오네이트, 2-메르캅토벤즈이미다졸, 페노티아진, 옥타데실 티오글리콜레이트, 부틸 티오글리콜레이트, 옥틸 티오글리콜레이트, 및 티오크레졸을 포함한다.
상기 전하수송층 위에는 전하발생층 및 전하수송층의 감광층을 보호하기 위한 목적으로 오버코트층이 형성된다.
상기 오버코트층은 바인더 수지 및 전도성 물질을 포함하고, 광경화성 화합물, 광개시제, 전도성 물질 및 용매를 포함하는 오버코트층 형성용 조성물의 광경화 결과물로 이루어질 수 있다.
상기 광경화성 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 단관능 (메트)아크릴산에스테르, 2관능 (메트)아크릴산에스테르 및 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르가 중합성이 양호하고 얻어지는 오버코트층의 강도가 향상될 수 있다.
상기 단관능 (메트)아크릴산에스테르로서는, 예를 들면 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르메타크릴레이트, 이소보로닐아크릴레이트, 이소보로닐메타크릴레이트, 3-메톡시부틸아크릴레이트, 3-메톡시부틸메타크릴레이트, (2-아크릴로일옥시에틸)(2-히드록시프로필)프탈레이트, (2-메타크릴로일옥시에틸)(2-히드록시프로필)프탈레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 2관능 (메트)아크릴산에스테르로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 1,9-노난디올디메타크릴레이트, 비스페녹시에탄올플루오렌디아크릴레이트, 비스페녹시에탄올플루오렌디메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르로서는, 예를 들면 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트, 트리(2-아크릴로일옥시에틸)포스페이트, 트리(2-메타크릴로일옥시에틸)포스페이트나, 9관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르로서, 직쇄 알킬렌기 및 지환식 구조를 갖고, 또한 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물과, 분자 내에 1개 이상의 수산기를 갖고, 또한 3개, 4개 또는 5개의 아크릴로일옥시기 및/또는 메타크릴로일옥시기를 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 다관능 우레탄아크릴레이트계 화합물 등을 들 수 있다.
이들 단관능, 2관능 또는 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르 중, 높은 가교(cross-linking)를 형성하여 내마모성을 향상시킬 수 있다는 점에서, 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르가 특히 사용될 수 있고, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트나, 다관능 우레탄아크릴레이트계 화합물이 그 예가 될 수 있다.
상기 단관능, 2관능 또는 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 전도성 물질은 특별히 제한되지는 않지만, 동, 주석, 알루미늄, 인듐, 실리카, 산화 주석, 산화 아연, 이산화 티탄, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 지르코늄, 산화 인듐, 산화 안티몬, 산화 비스무트, 산화 칼슘, ATO(안티몬 도핑된 산화 주석, Antimony Tin Oxide), 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 오버코트층 형성용 조성물 중 전도성 물질의 함량은 예를 들면, 광경화성 화합물 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 40 중량부, 약 15 내지 약 25 중량부일 수 있다. 상기 전도성 물질의 함량이 약 5 내지 약 40 중량부를 만족하는 경우, 전하수송능이 충분하기 때문에 감도가 부족하여 잔류전위가 커지는 문제를 방지할 수 있고, 오버코트층의 대전능력 및 기계적 강도가 개선될 수 있다. 상기 오버코트층은 오버코트층 형성용 조성물 중 용매를 증발시켜 형성되므로, 조성물 중의 전도성 물질의 함량은 결국 형성되니느 오버코트층 중의 전도성 물질의 함량에 해당된다.
상기 광개시제는 가시광선, 자외선, 원자외선, 하전 입자선 등의 광의 노광에 의해, 전술한 광경화성 화합물의 중합을 개시할 수 있는 활성종을 발생하는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다. 구체적인 예를 들면 O-아실옥심계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, α-디케톤계 화합물, 다핵 퀴논계 화합물, 크산톤계 화합물, 포스핀계 화합물, 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 O-아실옥심계 화합물의 구체예로서는, 예를 들면 1-〔9-에틸-6-벤조일-9.H.-카르바졸-3-일〕-노난-1,2-노난-2-옥심-O-벤조에이트, 1-〔9-에틸-6-벤조일-9.H.-카르바졸-3-일〕-노난-1,2-노난-2-옥심-O-아세테이트, 1-〔9-에틸-6-벤조일-9.H.-카르바졸-3-일〕-펜탄-1,2-펜탄-2-옥심-O-아세테이트, 1-〔9-에틸-6-벤조일-9.H.-카르바졸-3-일〕-옥탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-〔9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일〕-에탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 1-〔9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일〕-에탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-〔9-에틸-6-(1,3,5-트리메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일〕-에탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 1-〔9-부틸-6-(2-에틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일〕-에탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 에타논, 1-〔9-에틸-6-〔2-메틸-4-(2,2-디메틸-1,3-디옥솔라닐)메톡시벤조일〕-9.H.-카르바졸-3-일〕-, 1-(O-아세틸옥심), 1,2-옥타디온-1-〔4-(페닐티오)페닐〕-2-(O-벤조일옥심), 1,2-부탄디온-1-〔4-(페닐티오)페닐〕-2-(O-벤조일옥심), 1,2-부탄디온-1-〔4-(페닐티오)페닐〕-2-(O-아세틸옥심), 1,2-옥타디온-1-〔4-(메틸티오)페닐〕-2-(O-벤조일옥심), 1,2-옥타디온-1-〔4-(페닐티오)페닐〕-2-(O-(4-메틸벤조일옥심)) 등을 들 수 있다.
상기 O-아실옥심계 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물로서는, 예를 들면 α-히드록시케톤계 화합물, α-아미노케톤계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 α-히드록시케톤계 화합물로서는, 예를 들면 1-페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-(4-i-프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등을 들 수 있다. 또한 상기 α-아미노케톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(4-메틸벤조일)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 들 수 있다. 이들 이외의 화합물로서, 예를 들면 2,2-디메톡시아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 아세토페논계 화합물을 상기 O-아실옥심계 화합물과 병용함으로써, 감도, 오버코트층의 형상 및 압축 강도를 더 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 비이미다졸계 화합물로서는, 예를 들면 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2-브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2-브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸계 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 비이미다졸계 화합물을 상기 O-아실옥심계 화합물과 병용함으로써, 감도, 해상도 및 밀착성을 더 개선하는 것이 가능해진다.
상기 광개시제로서 비이미다졸계 화합물을 사용하는 경우, 그것을 증감하기 위해서, 디알킬아미노기를 갖는 지방족계 또는 방향족계의 화합물(이하, 「아미노계 증감제」라고 함)을 첨가할 수 있다.
아미노계 증감제로서는, 예를 들면 N-메틸디에탄올아민, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, p-디메틸아미노벤조산에틸, p-디메틸아미노벤조산i-아밀 등을 들 수 있다. 상기 아미노계 증감제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 광개시제의 시판품으로서는 Ciba Specialty Chemical 의 Irgacure127, Irgacure184, Irgacure819, Irgacure127, Irgacure754 를 사용할 수있으며 이에 한정하지는 않는다.
광개시제의 함량은 예를 들면 광경화성 화합물 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 20 중량부, 약 2 내지 약 10 중량부일 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 약 1 내지 약 20 중량부를 만족하는 경우, 경화 반응이 충분히 이루어져 오버코트층의 경도가 충분하게 형성되고, 기계적 강도가 증가되어 내마모성이 개선될 수 있다.
오버코트층 형성용 조성물에 사용되는 용매는 여기에 제한되지는 않으나, 벤젠，자일렌，리그로인，모노클로로벤젠，디클로로벤젠등의 방향족 탄화수소류; 아세톤，메틸에틸케톤，시클로헥사논등의 케톤류; 메탄올，에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올 등의 알코올류; 초산 에틸，메틸 셀로솔브 등의 에스테르류; 사염화 탄소，클로로포름，디클로로메탄，디클로로에탄，트리클로로에틸렌 등의 지방족 할로겐화 탄화수소류; 테트라히드로퓨란，디옥산，디옥솔란，에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 에테르 류; N,N-디메틸 포름아미드, N,N－디메틸 아세트아미드 등의 아미드류; 및 디메틸설폭시드 등의 설폭시드류 등을 포함한다. 이들 용매는 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
상기 용매의 함량은 예를 들면 광경화성 화합물 100 중량부 기준으로 약 300 내지 약 700 중량부, 약 400 중량부 내지 약 600 중량부이다. 상기 용매의 함량이 약 300 내지 약 700 중량부를 만족하는 경우, 오버코트층 형성용 조성물을 구성하는 각 성분을 균일하게 용해하고, 오버코트층 형성시에 완전히 제거되어 내마모성의 오버코트층을 제공할 수 있다.
또한, 상기 오버코트층는 도포, 건조, 광경화 단계를 거쳐 형성된다. 먼저, 도포방법은 특별히 한정되지 않으며 공지의 침지 도포(dip coating), 스프레이 도포, 스핀코팅, 와이어바 코팅, 링도포(ring coating) 등이 사용될 수 있다. 도포 후 건조는 약 50℃ 내지 약 200℃에서 약 5분 내지 약 30분 정도 실시될 수 있다. 이와 같이 건조하여 용매를 증발시킨 이 후에 예를 들면 자외선 경화와 같은 광경화 시스템을 사용하여 광경화를 실시하고, 경화시의 램프 의 파워 조건은 약 80 내지 약120W 를 사용한다. 감광체는 균일한 경화를 위하여 회전시킬 수 있다. 상기 회전속도는 예를 들면 약 5 내지 약 40rpm, 약 20rpm이다. 경화 시간은 오버코트층의 두께 및 감광체의 회전 속도에 따라 다르지만 약 20 내지 약 100초이다. 경화시간이 약 20 내지 약 100초의 범위를 만족하는 경우, 경화가 불완전하거나, 경화가 지나쳐서 감광체의 손상 또는 감광체의 감도특성의 저하의 문제를 방지할 수 있다.
이와 같이 하여 형성된 오버코트층의 두께는 예를 들면 약 0.5 내지 약 10㎛, 약 0.5 내지 약 4㎛이다. 보호층의 두께가 약 0.5 내지 약 10㎛의 범위를 만족하는 경우, 너무 얇아 보호층의 효과가 불충분하거나 인쇄화상의 품질이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
상기 전하수송층의 표면저항값(R1)과 오버코트층의 표면저항값(R2)의 비(R2/R1)는 약 0.01 내지 약 1.5이고, 예를 들면 약 0.03 내지 약 0.5이다. 상기 R2/R1의 값이 약 0.01 내지 약 1.5를 만족하는 경우에는 전하발생층에서 생성된 정공을 전하수송층 및 오버코트층으로 빠르고 원할하게 수송함으로써, 감광체의 표면이 잠상이 형성되지 않은 부분과 비교하여 잠상이 형성된 부분은 낮은 노광 전위값을 가지게 된다. 그 결과, 적합한 극성의 토너 입자들이 잠상이 형성된 부분에만 보다 선택적으로 부착하게되어, 고품질의 화상을 얻을 수 있다.
상기 도전성 지지체와 상기 전하발생층의 사이에는 하도층이 더 구비될 수 있다. 상기 하도층은 도전성 지지체 위에 형성되어 정공주입 억제를 통한 화상 특성 향상, 도전성 지지체와 감광층의 접착성 개선, 감광층의 절연파괴 방지 등의 역할을 한다.
상기 하도층 형성용 조성물은 바인더 수지, 금속산화물 입자 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 전술한 전하발생층 및 전하수송층에 사용되는 것이면 제한없이 적용될 수 있고, 예를 들면 폴리아미드, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄, 폴리우레탄 등을 포함하며, 지지체와의 접착성, 내용제성, 도포성, 전기적 베리어 특성 등의 측면에서 폴리아미드가 사용될 수 있다. 폴리아미드로는 이에 한정하지 않지만 예를 들면 나일론 6수지, 나일론 612 수지, 공중합나일론 등을 포함한다. 그 중에서도 ATM D570법에 따라 측정한 포화흡수율이 5%$ 이하인 폴리아미드 수지를 사용하는 것이 환경의존성을 감소시킬 수 있다. 상기 공중합 나일론의 구체적인 예로는 CM8000(일본 도레이사 제품)을 들 수 있다.
상기 금속산화물 입자는 산화주석, 산화인듐, 산화아연, 이산화티타늄, 산화실리콘, 지르코니아, 알루미나 등이 1종 또는 2종 이상 사용될 수 있다. 그 중에서도 이산화티타늄 입자가 저온저습 환경에서의 감광드럼의 정전특성을 향상시킬 수 있다. 이산화티타늄 입자는 표면 미처리 또는 친수성 표면처리된 것이 사용될 수 있다. 금속산화물 입자의 평균 1차 입경은 예를 들면 약 100nm 이하, 약 50nm 이하, 약 25nm 이하일 수 있다. 상기 금속산화물 입자의 평균 1차 입경의 하한은 굳이 한정되지 않지만 분산안정성의 측면에서 약 10 nm 이상일 수 있다. 금속산화물 입자의 평균 1차 입경이 약 100 nm 이하의 조건을 만족하는 경우, 감광체의 정전특성 및 화상특성이 충분히 발휘될 수 있다. 사용될 수 있는 금속산화물 입자의 결정형은 비정질형, 아나타제(anatase) 결정형, 루타일(rutile) 결정형 및 브루카이트(brookite) 결정형을 포함한다.
상기 금속산화물 입자는 분산성, 환경의존성 및 정전특성을 개선시키기 위하여 그 표면이 친수성의 알루미나 및/또는 실리카로 코팅처리된 친수성 표면처리된 것일 수 있다. 또는 금속산화물 입자는 하도층의 환경 의존성을 개선시키기 위해 실리콘 등으로 소수성 표면처리된 것일 수도 있다. 하도층 형성용 조성물에서 금속산화물 입자의 함량은 특별히 한정되지 않지만, 하도층 형성용 조성물의 분산안정성 및 정전특성의 측면에서 예를 들면 바인더 수지 100 중량부에 대하여 금속산화물 입자 약 20 내지 350 중량부, 약 30 내지 약 250 중량부이다. 금속산화물의 함량이 약 20 내지 350 중량부의 조건을 만족하는 경우, 저온저습 조건에서의 정전특성 및 화상특성이 개선될 수 있다.
하도층 형성용 조성물의 용매는 바인더 수지를 용해할 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있고, 전술한 전하발생층 및 전하수소층 형성용 조성물에서 사용된 용매가 적용될 수도 있다. 예를 들면 바인더 수지로서 폴리아미드가 사용되는 경우 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, 부탄올 및 이들의 적당한 혼합물 등의 지방족 알콜이 바람직하게 사용될 수 있다. 용매의 사용량은 특별히 한정되지 않으며 목표로 하는 하도층 두께에 따라 적절히 결정될 수 있다.
상기와 같은 조성의 하도층 형성용 조성물을 밀링하고 도전성 지지체위에 도포하고 건조하면 하도층이 형성된다. 하도층의 구체적인 형성 방법은 전술한 전하발생층 형성 방법과 동일하다.
이와 같이 하여 형성된 하도층의 두께는 예를 들면 약 0.1 내지 약 10㎛, 약0.5 내지 약 3㎛일 수 있다. 하도층의 두께가 약 0.1 내지 약 10㎛의 범위를 만족하는 경우, 감광체의 절연파괴가 일어날 염려를 방지할 수 있고, 저온저습 조건에서의 정전특성 및 화상특성이 개선될 수 있다.
상기 하도층, 전하발생층, 전하수송층, 및 오버코트층 중 1층 이상은 가소제, 표면개질제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
가소제로서는, 예를 들면, 비페닐, 염화비페닐, 터페닐, 디부틸 프탈레이트, 디에틸렌글리콜 프탈레이트, 디옥틸 프탈레이트, 트리페닐 인산, 메틸나프탈렌, 벤조페논, 염소화 파라핀, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 각종 플루오르 탄화수소 등을 들 수 있다.
표면 개질제로서는, 예를 들면, 실리콘 오일, 불소 수지 등을 들 수 있다.
산화방지제로서는 예를 들면, 힌더드 페놀계 화합물, 방향족 아민계 화합물, 퀴논계 화합물 등을 들 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 전자사진 감광체에서 도전성 지지체와 하도층의 사이에는 황산 용액 또는 옥살산 등을 이용하여 형성된 양극 산화 피막과 같은 금속산화물층이 더 형성될 수 있다. 금속산화물층으로는 알루마이트 피막을 포함한다. 이 경우의 전자사진 감광체는 도전성 지지체, 금속산화물층, 하도층, 전하발생층, 전하수송층, 및 오버코트층의 순으로 형성된다.
또한, 상기 도전성 지지체와 상기 전하발생층의 사이에 하도층이 형성되지 않고, 금속산화물층 만이 더 구비될 수 있으며, 이 경우의 전자사진 감광체는 도전성 지지체, 금속산화물층, 전하발생층, 전하수송층, 및 오버코트층의 순으로 형성된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자사진 화상형성장치의 모식도이다. 도 1을 참조하면, 도면번호 1로 나타낸 것은 반도체 레이저이다. 제어회로(11)에 의해 화상정보에 따라 신호변조된 레이저광은 방출후 보정광학계(2)를 통하여 평행화되어, 회전다면경(3)에 의해 반사되어 주사운동을 한다. 레이저광은 주사렌즈(4)에 의해 전자사진 감광체(5)의 표면상에 집광되어 화상정보의 노광을 행한다. 전자사진 감광체는 미리 대전장치(6)에 의해 대전되어 있으므로 이 노광에 의하여 표면에 정전잠상이 형성되며, 이어서 현상장치(7)에 의해 가시화상화된다. 이 가시화상은 전사장치(8)에 의해 종이 등의 화상수용체(12)에 전사되어, 정착장치(10)에서 정착되어 프린트물로서 제공된다. 전자사진 감광체는 표면에 잔존하는 착색제를 크리닝장치(9)에 의해 제거하여 반복하여 사용될 수 있다. 한편 여기서는 전자사진 감광체는 드럼 형태의 것으로 도시되어 있으나, 위에서 설명한 바와 같이 시트상, 벨트상일 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 이는 예시를 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
메탄올 및 n-프로판올 혼합액 500 중량부에 5mmΦ알루미나 볼을 4,000 중량부 투입하고 이산화티타늄(TTO-55N, 이시하라산업제, 평균 1차 입경 약 35 nm) 70 중량부를 투입한 후 20시간 볼밀링에서 분산시켰다. 이 분산액을 1,833 중량부의 메탄올 및 n-프로판올 혼합액으로 희석한 후, 메탄올 및 n-프로판올 혼합액 500 중량부에 나일론 수지(토레이사제, CM8000) 100 중량부을 용해시킨 용액에 투입하고 균질화하여 하도층용 코팅 조성물을 제조하였다. 이때, 메탄올 및 n-프로판올 혼합액은 메탄올 대 n-프로판올의 중량비가 8대2이었다.
외경 30mmφ, 길이 248 mm, 및 두께 약 1mm의 원형 알루미늄 드럼 위에 금속산화물층으로 알루마이트 피막을 약 5㎛ 정도로 형성하며, 그 위에 상기 하도층 형성용 조성물을 딥 코팅 방식으로 도포하고, 120℃의 오븐에서 20분간 건조시켜 약 2㎛의 하도층을 형성하였다.
γ형 옥시티타닐 프탈로시아닌 1 중량부 및 폴리비닐부틸알 수지(전기화학제, 6000C）5 중량부와 시클로핵산 80 중량부를 직경 1mm 내지 1.5mm의 정 알칼리 유리 비드와 함께 페인트 세이커를 이용하여 30분 동안 분산시키고 30분 동안 볼밀링하여 분산하는 과정을 4회 반복한 후, 70 중량부의 시클로헥산을 더 첨가하고 유리비드를 제거함으로써 전하발생층용 코팅 조성물을 제조하였다. 이 코팅 조성물을 하도층 위에 딥 코팅 방식으로 도포하고 120℃의 오븐에서 10분 동안 건조시켜 약 1㎛ 두께의 전하발생층을 형성하였다.
전하수송물질로 스틸벤계 화합물(MPM사제, MPCT10)) 4 중량부, 폴리카보네이트 수지(테이진제 TS-2050) 10 중량부, 열안정제로서 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀 0.42중량부 및 실리콘오일(신에츠화학사제, KF-50) 0.004중량부를 THF 28 중량부와 톨루엔 18.7 중량부의 혼합용매에 용해하여 전하수송층 형성용 조성물을 제조하였다. 이 조성물을 전하발생층 위에 딥 코팅 방식으로 도포하고 120℃의 오븐에서 30분간 건조하여 약 20㎛ 두께의 전하수송층을 형성하였다.
디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(Saromoer사 제품, SR399) 80 중량부, 전도성 물질로 ATO(Antimony Doped SnO2) (Ishihara Sangyo사 제품, 제품명 FS-10P) 20 중량부, 광개시제로 Irgacure 819 (Ciba Specialty Chemicals)를 5 중량부를 용매인 메탄올 294 중량부 및 프로판올 126 중량부에 용해하여 오버코트층 형성용 조성물을 제조하였다. 이 조성물을 전하수송층 위에 딥 코팅 방식으로 도포하고 120℃의 오븐에서 30분간 건조하였다. 건조 후 자외선 경화 시스템(리트젠사)로 도포된 감광체를 회전시키면서 경화함으로써 2㎛의 두께를 갖는 오버코트층이 형성된 감광체를 제조하였다. 이때 사용된 자외선 램프는 금속 타입을 사용하였고, 경화 파워는 120W/cm2, 경화 시간은 60초, 감광체의 회전 속도는 24rpm이었으며, 감광체와 램프 사이의 거리는 130mm이었다.
실시예 2
오버코트층 형성용 조성물에서 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(Saromoer사 제품, SR399) 85 중량부 및 전도성 물질로 ATO(Antimony Doped SnO2) (Ishihara Sangyo사 제품, 제품명 FS-10P) 15 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광체를 제조하였다.
실시예 3
오버코트층을 1.5㎛의 두께로 형성시킨 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광체를 제조하였다.
실시예 4
오버코트층을 2.3㎛의 두께로 형성시킨 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광체를 제조하였다.
비교예 1
오버코트층에서 전도성 물질로 이산화규소 20 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광체를 제조하였다.
비교예 2
오버코트층에서 전도성 물질로 산화알루미늄(Al2O3) 20 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광체를 제조하였다.
비교예 3
오버코트층을 형성하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광체를 제조하였다.
평가 방법
<표면저항(Ω/□) 측정>
HIRESTA-UP(Mitsubishi Chemical社, Model MCP-HT450)을 사용하였으며, 측정시 인가전압은 1,000V, 측정용 프로브(Probe)는 링(Ring) 타입을 사용하였으며 5회 측정하여 평균치를 측정값으로 하였다.
<노광전위 측정>
Cynthia(Gentec 社, Model 92KSS) 장비를 사용하였으며 측정조건은 OPC 드럼의 회전속도는 129RPM, 대전과 노광사이의 각도는 90도, 노광과 전위 Probe 사이의 각도는 35도로 하여 노광전위를 측정하였다.
<표면조도 측정>
표면조도는 LSM(Keyence社, Model VK-9700k)를 사용하였으며 대물렌즈는 50X 를 사용하였으며 표면조도는 50㎛ X 50㎛의 정사각형에서 12개의 위치를 샘플링하여 표면조도값을 측정하여 평균치를 측정값으로 하였다.
<두께 측정>
LH-200C(한국 케트 엔지니어링사)를 사용하였으며, 측정 전에는 3개의 표준 샘플을 사용하여 영점조정을 실시하여 두께 교정을 한 후 두께를 측정하였다.
<화상 품질 평가>
컬러 복합기(삼성, Model C8385ND)를 사용하여 1600k OPC 회전수까지 인쇄하여 화상 품질을 평가하였다
표면저항(Ω/□) R2/R1 노광전위
(V)		 오버코트층 두께
(㎛)
오버코트층
(R2)		 전하수송층
(R1)
실시예1 2.30E+13 1.40E+14 0.16 -74 2.0
실시예2 3.60E+13 1.50E+14 0.24 -96 2.0
실시예3 1.50E+13 3.70E+14 0.04 -74 1.5
실시예4 2.60E+13 3.70E+14 0.07 -70 2.3
비교예1 5.50E+14 3.10E+14 1.77 -844 2.0
비교예2 4.70E+14 1.40E+14 3.36 -811 2.0
비교예3 0 2.50E+14 0 -56 0
상기 표 1을 참조하면, 전하수송층의 표면저항값(R1)과 오버코트층의 표면저항값(R2)의 비(R2/R1)이 약 0.01 내지 약 1.5의 범위를 만족하는 실시예 1 내지 4에 따른 전자사진 감광체는 전하발생층에서 생성된 정공을 전하수송층 및 오버코트층으로 빠르고 원할하게 수송함으로써 고해상도의 화상이 형성 가능한 약 -50V 내지 -100V의 낮은 노광 전위값을 가짐을 알 수 있었다.
표면저항(Ω/□) R2/R1 노광전위
(V)		 오버코트층 두께
(㎛)		 표면
조도
(㎛)		 화상 품질 마모두께
(㎛)
오버코트층
(R2)		 전하수송층
(R1)
실시예1 2.30E+13 1.40E+14 0.16 -74 2.0 1.1 (감광체
1000k
회전)
화상
정상		 (감광체
1000k
회전)
1.5
비교예3 0 2.50E+14 0 -56 0 3.9 (감광체
600k
회전)
화상
열화		 (감광체
600k
회전) 23.0
표 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 실시예 1의 전자사진 감광체는, 오버코트층을 구비하지 않은 비교예 3의 경우와 비교하면, 낮은 표면 조도값을 가져서 스크래치에 대한 내구성이 개선되었고, 감광체가 1000k 회전 이후에도 화상 품질이 정상이고, 감광체의 표면 마모두께는 1.5㎛ 정도가 되어 우수한 장수명성을 나타냄을 알 수 있었다.
<광학 밀도 측정>
분광색차계 SpectroEye(GretagMacbeth社, Model CH-8105) 를 사용하였으며 측정값의 정확도를 위하여 영점 조정을 실시한 후 실시예 1에서 제조된 감광체를 이용하여 감광체(OPC) 회전수에 따른 광학 밀도를 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2를 참조하면, 오버코트층이 형성된 실시예 1에 따른 감광체는 회전수가 1600k에서도 광학 밀도 값이 초기값을 유지하여 장수명 특성이 우수함을 알 수 있었다. 이러한 특성은 토너의 종류, 즉 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 블랙(K) 토너의 경우 모두에서 공통되게 확인되었다.
1: 반도체 레이저　　　 2: 보정광학계
3: 회전다면경　　　　　　 4: f-θ 렌즈
5: 전자사진 감광체　　 6: 대전장치
7: 현상 유니트　　　　　 8: 전사장치
9: 크리닝 장치　　　 　　 10: 정착장치
11: 제어회로　　　　 　　 12: 화상 수용체

Claims (11)

  1. 도전성 지지체;
    상기 도전성 지지체 상에 형성된 전하발생층;
    상기 전하발생층 상에 형성된 전하수송층; 및
    상기 전하수송층 상에 형성된 오버코트층을 포함하고,
    상기 전하수송층의 표면저항값(R1)과 오버코트층의 표면저항값(R2)의 비(R2/R1)가 약 0.01 내지 약 1.5인 전자사진 감광체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오버코트층이 바인더 수지 및 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 전자사진 감광체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오버코트층이 광경화성 화합물, 광개시제, 전도성 물질 및 용매를 포함하는 오버코트층 형성용 조성물의 광경화 결과물인 것을 특징으로 전자사진 감광체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광경화성 화합물이 단관능 (메트)아크릴산에스테르, 2관능 (메트)아크릴산에스테르 및 3관능 이상의 (메트)아크릴산에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전도성 물질이 동, 주석, 알루미늄, 인듐, 실리카, 산화 주석, 산화 아연, 이산화 티탄, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 지르코늄, 산화 인듐, 산화 안티몬, 산화 비스무트, 산화 칼슘, ATO(안티몬 도핑된 산화 주석, Antimony doped Tin Oxide), 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 오버코트층 형성용 조성물이 광경화성 화합물 100 중량부 기준으로 광개시제 약 1 내지 약 20 중량부, 전도성 물질 약 5 내지 약 40 중량부, 및 용매 약 300 내지 약 700 중량부를 포함하는 것을 특징으로 전자사진 감광체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오버코트층의 두께가 약 0.5 내지 약 4㎛인 것을 특징으로 전자사진 감광체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 지지체와 상기 전하발생층의 사이에는 하도층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 지지체와 상기 하도층의 사이에는 금속산화물층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 지지체와 상기 전하발생층의 사이에는 금속산화물층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전자사진 감광체.
  11. 전자사진 감광체, 상기 전자사진 감광체를 대전시키는 대전장치, 상기 전자사진 감광체의 표면에 정전잠상을 형성하는 노광장치, 및 상기 정전잠상을 현상하는 현상장치를 구비한 전자사진 화상형성장치로서,
    상기 전자사진 감광체가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전자사진 감광체인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치.
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