專利名稱：具有填充罩涂層的成像元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開(kāi)的是成像元件，也稱為光敏元件、光感受器、光電導(dǎo)體等，可用于靜電成像裝置中，這些裝置包括印刷機(jī)、復(fù)印機(jī)、其它復(fù)制設(shè)備和數(shù)字裝置。在特定的實(shí)施方案中，本文中的成像元件具有包括至少一種類型的填料的外涂層。在實(shí)施方案中，填充的罩涂層包括金屬填料如硅石、二氧化鈦和它們的混合物。在實(shí)施方案中填充的罩涂層提供了成像元件，它具有較長(zhǎng)壽命；改進(jìn)的硬度，疏水性和平滑度；增大的接觸角；和較低的表面能和摩擦。在實(shí)施方案中，填充的罩涂層提供了成像元件，它耐磨損和對(duì)于小顆粒乳液聚集調(diào)色劑具有改進(jìn)的清潔性能。在實(shí)施方案中，填充的罩涂層對(duì)于普通的調(diào)色劑也表現(xiàn)良好。另外，在實(shí)施方案中，填充的罩涂層很好地粘附于底涂層并且耐劃痕性高達(dá)超過(guò)100,000個(gè)循環(huán)。在實(shí)施方案中，對(duì)于A、B和C區(qū)的每一個(gè)中的18,000個(gè)復(fù)印件而言，印刷質(zhì)量是穩(wěn)定的。另外，在實(shí)施方案中，填充的罩涂層在偏壓充電輥系統(tǒng)中比對(duì)照轉(zhuǎn)鼓耐磨性好了5.4倍，并預(yù)計(jì)在scorotron充電系統(tǒng)中有超過(guò)1.7百萬(wàn)個(gè)循環(huán)。
背景技術(shù)：
獲得更長(zhǎng)光感受器轉(zhuǎn)鼓壽命的一個(gè)方法是在成像表面形成保護(hù)罩涂層，例如光感受器的電荷傳輸層。該罩涂層必須滿足許多要求，包括傳輸空穴、抵抗圖像缺失、抵抗磨損、和避免在涂覆期間底層的擾動(dòng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開(kāi)了各種使用醇溶性聚酰胺的罩涂層。最早的罩涂層之一是包括醇溶性聚酰胺，而不帶有任何含有甲基甲氧基基團(tuán)的N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-羥基苯基)-(1，1’-聯(lián)苯基)-4，4’-二胺(ELVAMIDE)的罩涂層。該罩涂層記載于美國(guó)專利5,368,967，其全部公開(kāi)內(nèi)容在差引入作為參考。
使用聚酰胺罩涂層帶來(lái)一些問(wèn)題，包括光感受器罩涂層的磨損性降低。使用改進(jìn)的小顆粒乳液聚集調(diào)色劑引起了額外的清潔問(wèn)題。更具體而言，目前的罩涂層忍受著乳液聚集調(diào)色劑和清潔刀的高摩擦。結(jié)果，難以使用已知的清潔刀裝置從目前的罩涂層表面除去這種乳液聚集調(diào)色劑。本文所述的感受器罩涂層負(fù)載了低表面能的無(wú)機(jī)氧化物，在實(shí)施方案中該氧化物在感受器罩涂層上產(chǎn)生有紋理的表面。在實(shí)施方案中，有紋理的層減少了調(diào)色劑與罩涂層表面之間的接觸面積，由此使得調(diào)色劑易于被清潔刀除去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案包括成像元件，該成像元件包括基材；有電荷傳輸材料分散在其中的電荷傳輸層；和位于電荷傳輸層上的罩涂層，其中罩涂層包括聚酰胺和金屬材料。
實(shí)施方案進(jìn)一步包括成像元件，該成像元件包括基材；有電荷傳輸材料分散在其中的電荷傳輸層；和位于電荷傳輸層上的罩涂層，其中罩涂層包括聚酰胺、無(wú)機(jī)氧化物、交聯(lián)劑、缺失控制劑(deletioncontrol agent)和電荷傳輸分子。
另外，實(shí)施方案包括在記錄介質(zhì)上形成圖像的圖像形成裝置，它包括a)具有電荷保持表面以在其上接收靜電潛影的光感受器元件，其中光感受器元件包括基材，在其中包括電荷傳輸材料的電荷傳輸層，和位于電荷傳輸層上的罩涂層，其中該罩涂層包括聚酰胺和無(wú)機(jī)氧化物；b)顯影組件，它將顯影劑材料施加于電荷保持表面上以使靜電潛影顯影而在電荷保持表面上形成顯影圖像；c)將顯影圖像從電荷保持表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)元件或復(fù)制基材上的轉(zhuǎn)移組件；和d)將顯影圖像熔凝(fuse)到復(fù)制基材上的熔凝元件。


圖1是使用光感受器元件的普通靜電成像裝置的示意圖。
圖2是顯示各層的光感受器的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
圖3是PIDC(光誘導(dǎo)放電特性)電壓對(duì)曝光量(erg/cm2)的曲線圖。
圖4是顯示了在A區(qū)中彩色和網(wǎng)點(diǎn)圖案的密度與彩色拷貝的數(shù)量之間相互關(guān)系的曲線圖。
圖5是顯示了在B區(qū)中彩色和網(wǎng)點(diǎn)圖案的密度與彩色拷貝的數(shù)量之間相互關(guān)系的曲線圖。
圖6是顯示了在C區(qū)中彩色和網(wǎng)點(diǎn)圖案的密度與彩色拷貝的數(shù)量之間相互關(guān)系的曲線圖。
圖7是顯示了罩涂層厚度對(duì)磨損速率和殘余電壓的影響的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，在典型的靜電成像復(fù)制裝置中，待復(fù)制的原型的亮像以靜電潛影的形式記錄在光敏元件上，然后潛影通過(guò)應(yīng)用通常稱為調(diào)色劑的驗(yàn)電(electroscopic)熱塑性樹(shù)脂顆粒而變成可見(jiàn)的。具體地說(shuō)，光感受器10利用充電器12(從電源11為它提供電壓)在其表面上帶電荷。光感受器然后以影像方式曝露于來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)或圖像輸入裝置13如激光和發(fā)光二極管的光，在其上面形成靜電潛影。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)讓來(lái)自顯影站14的顯影劑混合物與其接觸來(lái)使靜電潛影顯影。顯影可以通過(guò)使用磁刷、粉末云霧或其它已知的顯影方法進(jìn)行。
在調(diào)色劑顆粒已經(jīng)沉積在光電導(dǎo)性表面上之后，它們以圖像結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)印設(shè)備15(它能夠壓力轉(zhuǎn)印或靜電轉(zhuǎn)印)被轉(zhuǎn)印到復(fù)印紙16上。在實(shí)施方案中，顯影的圖像能夠轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印元件上和隨后轉(zhuǎn)印到復(fù)印紙上。
在顯影圖像的轉(zhuǎn)印完成之后，復(fù)印紙16前進(jìn)到熔凝站19，其在圖1中描繪為熔凝輥和壓力輥，其中通過(guò)讓復(fù)印紙16在熔凝元件20和壓力元件21之間通過(guò)來(lái)使顯影圖像熔凝到復(fù)印紙16上，從而形成永久的圖像。熔凝通過(guò)其它熔凝元件如與壓力輥實(shí)現(xiàn)壓力接觸的熔凝帶，與壓力帶接觸的熔凝輥或其它類似系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。在轉(zhuǎn)印之后，光感受器10前進(jìn)到清潔站17，其中保留在光感受器10上的任何調(diào)色劑通過(guò)使用刮刀22(圖1中未示出)、刷、或其它清潔裝置從其上清除掉。
電子照相成像元件是本領(lǐng)域中眾所周知的。電子照相成像元件可通過(guò)任何適用技術(shù)來(lái)制造。參見(jiàn)圖2，典型地，柔性或剛性基材1配備導(dǎo)電性表面或涂層2。
基材可以是不透明的或基本上透明的，并可以包括具有所需機(jī)械性能的任何合適材料。因此，該基材可以包括非導(dǎo)電性或?qū)щ娦圆牧希鐭o(wú)機(jī)或有機(jī)組合物的層。作為非導(dǎo)電性材料，可以使用已知用于此類目的的各種樹(shù)脂，其中包括聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯等，它們作為薄片幅是柔韌的。導(dǎo)電性基材可以是任何金屬，例如鋁、鎳、鋼、銅等，或用導(dǎo)電性物質(zhì)如碳、金屬粉末等填充的如上所述的聚合物材料，或有機(jī)導(dǎo)電材料。電絕緣或?qū)щ娦曰目梢允侨嵝原h(huán)帶、片幅、剛性圓筒、片等形式的?；膶拥暮穸热Q于很多因素，其中包括所需的強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)考慮。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)鼓，這一層可以是例如高達(dá)許多厘米的足夠厚度或小于毫米的最小厚度。類似地，柔性帶可以具有例如約250微米的足夠厚度，或小于50微米的最小厚度，條件是對(duì)最終電子照相成像設(shè)備沒(méi)有不利影響。
在基材層不是導(dǎo)電性的實(shí)施方案中，可通過(guò)導(dǎo)電性涂層2賦予其表面導(dǎo)電性。導(dǎo)電涂層的厚度可以在較寬范圍內(nèi)變化，這取決于光學(xué)透明度、所需的撓度、和經(jīng)濟(jì)因素。因此，對(duì)于柔性光敏性的成像裝置，導(dǎo)電涂層的厚度可以是約20埃到約750埃，或約100埃到約200埃，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性、柔韌性和光透射率的最佳組合。柔性導(dǎo)電涂層可以是例如由任何合適的涂覆技術(shù)如真空沉積技術(shù)或電沉積在基材上形成的導(dǎo)電性金屬層。典型的金屬包括鋁、鋯、鈮、鉭、釩和鉿、鈦、鎳、不銹鋼、鉻、鎢、鉬等等。
任選的空穴封閉層3可以施涂于基材1或涂層上。能夠在相鄰的光電導(dǎo)層8(或電子照相成像層8)和基材1的底下的導(dǎo)電性表面2之間形成對(duì)空穴的電子阻隔層的任何合適和普通的封閉層都可以使用。
任選的粘合劑層4可以施涂于空穴封閉層3上。在本領(lǐng)域中公知的任何合適的粘合劑層都可以使用。典型的粘合劑層材料包括例如聚酯、聚氨酯等等。在約0.05微米(500埃)和約0.3微米(3,000埃)之間的粘合劑層厚度能夠獲得令人滿意的結(jié)果。在空穴封閉層上施涂粘合劑層涂料混合物的常規(guī)技術(shù)包括噴涂、浸涂、輥涂、繞線棒涂覆、凹槽輥涂布、伯德式施涂器涂覆等等。沉積的涂層的干燥可通過(guò)任何合適的常規(guī)技術(shù)如烘箱干燥、紅外輻照干燥、空氣干燥等等來(lái)進(jìn)行。
在粘合劑層4、封閉層3或基材1上形成至少一層電子照相成像層8。電子照相成像層8可以是本領(lǐng)域中公知的同時(shí)發(fā)揮電荷產(chǎn)生和電荷傳輸功能的單層(在圖2中的7)，或它可以包括多層，如電荷產(chǎn)生層5、電荷傳輸層6和罩涂層7。
電荷產(chǎn)生層5可以施涂于導(dǎo)電性表面上，或施涂于在基材1和電荷產(chǎn)生層5之間的其它表面上。電荷封閉層或空穴封閉層3可以任選地在施涂電荷產(chǎn)生層5之前施涂于導(dǎo)電性表面上。如果需要，粘合劑層4可以在電荷封閉或空穴封閉層3和電荷產(chǎn)生層5之間使用。通常，電荷產(chǎn)生層5施涂于封閉層3上并且電荷傳輸層6在電荷產(chǎn)生層5上形成。這一結(jié)構(gòu)可以在電荷傳輸層6之上或之下具有電荷產(chǎn)生層5，和在電荷傳輸層6之上具有罩涂層7。
電荷產(chǎn)生層可以包括由真空蒸發(fā)或沉積制造的硒以及硒和砷、碲、鍺等的合金，氫化無(wú)定形硅以及硅和鍺、碳、氧、氮等的化合物的無(wú)定形膜。電荷產(chǎn)生層也可以包括分散在成膜聚合物粘結(jié)劑中和由溶劑涂覆技術(shù)制造的結(jié)晶硒及其合金的無(wú)機(jī)顏料；第II-VI族元素的化合物；和有機(jī)顏料如喹吖啶酮，多環(huán)顏料如二溴蒽嵌蒽二酮顏料，苝和紫環(huán)酮(perinone)二胺，多核芳族醌類，偶氮顏料，其中包括雙-、三-和四-偶氮類等等。
酞菁已經(jīng)在使用紅外曝光系統(tǒng)的激光打印機(jī)中用作光生材料。紅外線敏感度是曝露于低成本的半導(dǎo)體激光二極管曝光設(shè)備的光感受器所需要的。酞菁的吸收光譜和光敏性取決于該化合物的中心金屬原子。許多金屬酞菁已經(jīng)被報(bào)導(dǎo)，包括氧釩酞菁、氯鋁酞菁、銅酞菁、氧鈦酞菁、氯鎵酞菁、羥基鎵酞菁、鎂酞菁和不含金屬的酞菁。酞菁類以許多晶體形式存在，并對(duì)光生有強(qiáng)烈的影響。
任何合適的聚合物成膜粘結(jié)劑材料可以在電荷產(chǎn)生(光生)粘結(jié)劑層中用作基質(zhì)。典型的聚合物成膜材料包括例如在美國(guó)專利3,121,006中描述的那些。因此，典型的有機(jī)聚合物成膜粘結(jié)劑包括熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂，如聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚芳醚、聚芳砜、聚丁二烯、聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚甲基戊烯、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇縮醛、氨基樹(shù)脂、亞苯基醚樹(shù)脂、對(duì)苯二甲酸樹(shù)脂、苯氧基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚苯乙烯和丙烯腈共聚物、聚氯乙烯、氯乙烯和乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、醇酸樹(shù)脂、纖維素膜形成劑、聚(酰胺-酰亞胺)、苯乙烯-丁二烯共聚物、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-偏二氯乙烯共聚物、苯乙烯-醇酸樹(shù)脂、聚乙烯基咔唑等等。這些聚合物可以是嵌段的、無(wú)規(guī)的或交替的共聚物。
光生組合物或顏料以各種量存在于樹(shù)脂粘結(jié)劑組合物中。然而，一般約5體積％到約90體積％的光生顏料分散在約10體積％到約95體積％的樹(shù)脂粘結(jié)劑中，或約20體積％到約30體積％的光生顏料分散在約70體積％到約80體積％的樹(shù)脂粘結(jié)劑組合物中。在一個(gè)實(shí)施方案中，約8體積％的光生顏料分散在約92體積％的樹(shù)脂粘結(jié)劑組合物中。光生器層也能夠由真空升華法制造，在這種情況下沒(méi)有粘結(jié)劑。
任何合適的和常規(guī)的技術(shù)都可以用于混合并隨后施涂該光生層涂料混合物。典型的涂敷技術(shù)包括噴涂、浸涂、輥涂、繞線棒涂覆、真空升華等等。對(duì)于一些應(yīng)用，產(chǎn)生器層可以按照點(diǎn)或線條圖案來(lái)制造。溶劑涂覆層的溶劑的除去可通過(guò)任何合適的常規(guī)技術(shù)如烘箱干燥、紅外輻照干燥、空氣干燥等等來(lái)進(jìn)行。
電荷傳輸層6可以包括溶解或以分子水平分散在成膜電惰性聚合物如聚碳酸酯中的電荷傳輸小分子22。在這里使用的術(shù)語(yǔ)“溶解”在這里被定義為形成一種溶液，其中小分子溶于聚合物中形成均相。在這里使用的表述“以分子水平分散”被定義為電荷傳輸小分子分散在聚合物中，該小分子在分子水平上分散在聚合物中。任何合適的電荷傳輸或電活性小分子可以用于本發(fā)明的電荷傳輸層中。表述電荷傳輸“小分子”在這里被定義為使在傳輸層中光生的自由電荷傳輸穿過(guò)傳輸層的單體。典型的電荷傳輸小分子包括例如吡唑啉類如1-苯基-3-(4’-二乙基氨基苯乙烯基)-5-(4”-二乙基氨基苯基)吡唑啉，二胺類如N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-(1，1’-聯(lián)苯基)-4，4’-二胺，腙類如N-苯基-N-甲基-3-(9-乙基)咔唑基腙和4-二乙基氨基苯甲醛-1，2-二苯基腙，和噁二唑類如2，5-雙(4-N，N’-二乙基氨基苯基)-1，2，4-噁二唑，均二苯代乙烯等等。然而，為了避免在高產(chǎn)量機(jī)器中成環(huán)(cycle-up)，電荷傳輸層應(yīng)該基本上不含(低于約2％)二或三氨基三苯基甲烷。如上所指出，合適的電活性小分子電荷傳輸化合物溶解或以分子水平分散在電惰性聚合物成膜材料中。使空穴以高效率從顏料注入到電荷產(chǎn)生層中并以非常短的轉(zhuǎn)送時(shí)間輸送它們穿過(guò)電荷傳輸層的小分子電荷傳輸化合物是N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-(1，1’-聯(lián)苯基)-4，4’-二胺。如果需要，在電荷傳輸層中的電荷傳輸材料可以包括聚合物電荷傳輸材料或小分子電荷傳輸材料與聚合物電荷傳輸材料的組合。
不溶于用于施涂罩涂層的醇溶劑中的任何合適的電惰性樹(shù)脂粘合劑均可用于本發(fā)明的電荷傳輸層中。典型的惰性樹(shù)脂粘結(jié)劑包括聚碳酸酯樹(shù)脂、聚酯、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚砜等等。分子量可以是例如約20,000到約150,000。粘結(jié)劑的例子包括聚碳酸酯，如聚(4，4’-異亞丙基二亞苯基)碳酸酯(也稱為雙酚-A-聚碳酸酯)、聚(4，4’-環(huán)亞己基二亞苯基)碳酸酯(稱為雙酚-Z聚碳酸酯)、聚(4，4’-異亞丙基-3，3’-二甲基二苯基)碳酸酯(也稱為雙酚-C-聚碳酸酯)等等。任何合適的電荷傳輸聚合物也可用于本發(fā)明的電荷傳輸層中。電荷傳輸聚合物應(yīng)該不溶于用于施涂本發(fā)明的罩涂層的醇溶劑中。這些電活性電荷傳輸聚合物材料應(yīng)該能夠支持光生空穴從電荷產(chǎn)生材料中的注射并能夠讓這些空穴輸送穿過(guò)該材料。
任何合適的和常規(guī)的技術(shù)都可以用于混合并隨后施涂電荷傳輸層涂料混合物到電荷產(chǎn)生層上。典型的涂敷技術(shù)包括噴涂、浸涂、輥涂、繞線棒涂覆等。沉積涂層的干燥可通過(guò)任何合適的常規(guī)技術(shù)如烘箱干燥、紅外輻照干燥、空氣干燥等等來(lái)進(jìn)行。
一般，電荷傳輸層的厚度是約10至約50微米，但是超出這一范圍的厚度也可以使用?？昭▊鬏攲討?yīng)該在以下程度上是絕緣體位于空穴傳輸層上的靜電荷在沒(méi)有光照下不會(huì)以足以防止靜電潛影在其上形成和保留的速率進(jìn)行傳導(dǎo)。一般說(shuō)來(lái)，空穴傳輸層與電荷產(chǎn)生層的厚度比可以維持在約2∶1到200∶1，并且在有些情況下高達(dá)400∶1。該電荷傳輸層基本上不吸收在預(yù)定應(yīng)用區(qū)中的可見(jiàn)光或輻射但卻是電“活性”的，因?yàn)樗试S光生空穴從光電導(dǎo)層即電荷產(chǎn)生層中的注射，并允許這些空穴被輸送穿過(guò)其本身以便在活性層的表面上有選擇地放出表面電荷。
在實(shí)施方案中，罩涂層7被涂覆在電荷傳輸層6上。在實(shí)施方案中，聚酰胺樹(shù)脂用作在罩涂層中的樹(shù)脂。在實(shí)施方案中，聚酰胺是醇溶性聚酰胺。在實(shí)施方案中，聚酰胺包括選自甲氧基、乙氧基和羥基側(cè)基中的側(cè)基。在實(shí)施方案中，側(cè)基是亞甲基甲氧基側(cè)基。在實(shí)施方案中，聚酰胺具有下式I
其中R1，R2和R3是具有約1到約15個(gè)碳原子，或約1到約10個(gè)碳原子，或約1到約5個(gè)碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基等等，n是約50到約1,000，或約150到約500的數(shù)，或約270。適合在這里使用的典型的可商購(gòu)醇溶性聚酰胺聚合物包括以商品名LUCKAMIDE5003(從Dai Nippon Ink獲得)，NYLON8，CM4000和CM8000(兩者都從Toray Industries，Ltd.獲得)銷售的那些，和其它聚酰胺，如根據(jù)在Sorenson和Campbell，“聚合物化學(xué)制備方法(Preparative Methods of Polymer Chemistry)”，第二版，第76頁(yè)，John Wiley & Sons，Inc.，1968中描述的方法制備的那些等等，以及它們的混合物。在實(shí)施方案中，聚酰胺具有甲氧基、乙氧基和羥基，其中包括N-甲氧基甲基、N-乙氧基甲基和N-羥甲基側(cè)基。在這里有用的其它聚酰胺包括在美國(guó)專利6,132,913和6,071,659中列出和公開(kāi)的那些，整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容特此引入供參考。
合適的聚酰胺的其它例子包括諸如從DuPont de Nemours &Company獲得的ELVAMIDE之類的那些聚酰胺。這些不含有連接于在聚合物骨架中的酰胺基的氮原子上的甲氧基甲基基因。ELVAMIDE的一個(gè)例子具有下式II 其中R1，R2和R3是相同或不同的，并可以是具有約1到約15個(gè)碳原子，或約1到約10個(gè)碳原子，或約1到約5個(gè)碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基等等，n是約50到約1,000，或約150到約500的數(shù)，或約270。在實(shí)施方案中，式II中的R1，R2和R3是含有少于約6個(gè)碳原子的亞烷基基團(tuán)并占烷基總數(shù)的約20-約60％。ELVAMIDE可以通過(guò)與低聚甲醛和丙烯酸反應(yīng)形成丙烯酰氧基-甲基改性的ELVAMIDE來(lái)進(jìn)行化學(xué)改性。
該聚酰胺以總固體的約20-約90wt％，或約40-約60wt％的量存在于罩涂層中。
缺失控制劑(在圖2中的9)可以存在于罩涂層中。由于提高光感受器表面的導(dǎo)電性的scorotron或偏壓充電輥(BCR)排放物的氧化作用而可能發(fā)生缺失。本發(fā)明的缺失控制劑最大程度地減少這一導(dǎo)電性變化。對(duì)于一些空穴傳輸組合物有效的已知的缺失控制劑類別包括帶有含氮取代基的三苯基甲烷類，如雙(2-甲基-4-二乙基氨基苯基)-苯基甲烷等等。其它缺失控制劑包括例如受阻酚，如丁基化羥基甲苯等。
然而，當(dāng)與基于聚酰胺的空穴傳輸層一起使用時(shí)，以上缺失控制劑無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的缺失控制。當(dāng)光感受器用于使用充電scorotron的高速機(jī)器中時(shí)和當(dāng)高度耐磨性層使導(dǎo)電性氧化物質(zhì)積累時(shí)，問(wèn)題逐步變得嚴(yán)重。缺失控制分子像四亞甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)甲烷[Irganox 1010]、丁基化羥基甲苯(BHT)、雙(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷(BDETPM)、雙[2-甲基-4-(N-2-羥乙基-N-乙基氨基苯基)]苯基甲烷、雙(二乙基氨基)三苯基甲烷、雙(2-甲基-4-二乙基氨基苯基)苯基甲烷和它們的混合物等，已經(jīng)與芳基胺電荷傳輸物質(zhì)一起被添加到電荷傳輸層中。然而，對(duì)于基于聚酰胺的罩涂層的情況，這些已知的缺失控制添加劑已證明是不適宜的。缺失在聚酰胺罩涂層中是最明顯的，歸因于它的極端耐磨性(對(duì)于BCR而言為10nm/千周而對(duì)于scorotron充電而言為4nm/千周)。因?yàn)檠趸谋砻鏇](méi)有相當(dāng)大程度地磨損，聚酰胺罩涂層的缺失比在聚碳酸酯電荷傳輸層中更明顯，其中更大的磨損率連續(xù)地更新光電導(dǎo)體表面。
該缺失控制化合物能以總固體的約5-約40wt％，或約10-約30wt％，或約15-約20wt％的量存在于聚酰胺罩涂層中。
除了缺失控制分子之外，電荷傳輸分子22或電荷控制試劑22也能夠存在于外部罩涂層中。例子包括N，N′-二苯基-N，N′-雙(3-羥苯基)-[1，1’-聯(lián)苯基]-4，4’-二胺(DHTBD)，PTAP(N-[3-羥苯基]-N-[4-甲基苯基]-N-苯胺)，DTAP(N-[3-羥苯基]-N，N-雙[4-甲基苯基]胺)，等等。電荷傳輸分子能以總固體的約50-約99wt％，或約30-約90wt％，或約60-約80wt％的量存在于罩涂層中。
交聯(lián)劑能夠與罩涂層結(jié)合使用以促進(jìn)聚合物如聚酰胺的交聯(lián)，從而提供強(qiáng)鍵。合適的交聯(lián)劑的例子包括草酸、三噁烷、對(duì)甲苯磺酸、磷酸、硫酸、Cymel 303(可從Cytec Industries Inc.獲得的六甲氧基甲基蜜胺)等，和它們的混合物。在實(shí)施方案中，交聯(lián)劑是草酸。交聯(lián)劑能夠以總聚合物含量的約1-約20wt％，或約5-約10wt％，或約8-約9wt％的量使用。
附加填料18，如無(wú)機(jī)材料如無(wú)機(jī)氧化物，能夠被添加到罩涂層中。填料的添加提供了改進(jìn)的耐磨性和改進(jìn)的清潔作用，尤其供小顆粒乳液聚集調(diào)色劑使用時(shí)。合適的填料的例子包括無(wú)機(jī)氧化物如TiO2、硅石、ZrO2、ZnO或SnO2等。無(wú)機(jī)氧化物能夠以罩涂層中總固體的約20-約70wt％，或約30-約60wt％的量存在于罩涂層中。
該無(wú)機(jī)氧化物充分地分散于聚酰胺(尤其LUCKAMIDE)中。同樣，聚酰胺用作粘合促進(jìn)劑以增大罩涂層粘合性到超過(guò)15g/cm。
一種以上類型的聚酰胺可用于外層中。例如，ELVAMIDE和LUCKAMIDE兩者，或這些和/或其它聚酰胺的組合，都能夠使用。如果ELVAMIDE和LUCKAMIDE兩者都使用，則ELVAMIDE與LUCKAMIDE粘結(jié)劑不相容并作為小于0.3微米直徑的小球被分散。
所形成的罩涂層是平滑的，在整個(gè)壽命中具有約0.01-約0.1微米，或約0.04-約0.06微米的Ra。
外層的接觸角在整個(gè)壽命中是約85-約95°，或約89-約91°。
調(diào)色劑如乳液聚集調(diào)色劑之間的摩擦與已知的電荷傳輸層相比是非常低的。
所選擇的連續(xù)罩涂層的厚度取決于在所使用的系統(tǒng)中的充電(例如偏壓充電輥)、清潔(例如刀或網(wǎng)片)、顯影(例如刷)、轉(zhuǎn)移(例如偏壓轉(zhuǎn)移輥)等的磨損性，并能夠是至多約20微米。在實(shí)施方案中，厚度是約1微米-約20微米，或約3-約15微米。任何合適的和常規(guī)的技術(shù)可以用于混合并隨后施涂罩涂層涂料混合物到電荷產(chǎn)生層上。典型的涂敷技術(shù)包括噴涂、浸涂、輥涂、繞線棒涂覆等。沉積涂層的干燥可通過(guò)任何合適的常規(guī)技術(shù)如烘箱干燥、紅外輻照干燥、空氣干燥等來(lái)進(jìn)行。本發(fā)明的干燥罩涂層應(yīng)該在成像過(guò)程中輸送空穴并且不應(yīng)該具有太高的自由載流子濃度。在罩涂層中的自由載流子濃度會(huì)提高暗衰減。在實(shí)施方案中，罩涂層的暗衰減應(yīng)該與無(wú)罩涂層設(shè)備的暗衰減幾乎相同。
實(shí)施例I沒(méi)有罩涂層的光感受器的制備通過(guò)在具有3cm直徑和31cm長(zhǎng)度的17個(gè)鋁制轉(zhuǎn)鼓的粗糙表面上浸涂電荷封閉層來(lái)制備電子照相成像元件。封閉層涂料混合物是溶于92wt％丁醇、甲醇和水溶劑混合物中的8wt％聚酰胺(尼龍6)的溶液。該丁醇、甲醇和水混合物的百分?jǐn)?shù)分別是55、36和9wt％。涂層是以約30cm/分鐘的涂覆浴上提速度來(lái)施涂的。在強(qiáng)制氣流烘箱中干燥之后，各封閉層具有1.5微米的厚度。干燥的封閉層涂有含有2.5wt％羥基鎵酞菁顏料顆粒、2.5wt％聚乙烯醇縮丁醛粘結(jié)劑聚合物和95wt％環(huán)己酮溶劑的電荷產(chǎn)生層。該涂層是以約30cm/分鐘的涂覆浴上提速度來(lái)施涂的。在強(qiáng)制氣流烘箱中干燥之后，各電荷產(chǎn)生層具有0.2微米的厚度。轉(zhuǎn)鼓隨后涂有含有被分散在聚碳酸酯粘結(jié)劑(PcZ400)中的N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-1，1-聯(lián)苯基-4，4’-二胺的電荷傳輸層。該電荷傳輸涂料混合物由8wt％ N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-1，1-聯(lián)苯基-4，4’-二胺、12wt％粘結(jié)劑和80wt％一氯苯溶劑組成。各傳輸層的干燥厚度是20微米。
實(shí)施例2其上有罩涂層的光感受器的制備用保護(hù)層涂料溶液對(duì)實(shí)施例1的幾個(gè)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行罩涂。組合物制備如下0.7克含有甲氧基甲基的聚酰胺(可從Dai Nippon Ink獲得的Luckamide5003)、0.3克ELVAMIDE8063(可以從E.I.Dupont獲得)、甲醇(3.5克)和1-丙醇(3.5克)全部在2盎司琥珀色瓶子中摻混并在磁力攪拌作用下在大約60℃水浴中升溫。在30分鐘中形成溶液。這一溶液然后冷卻至25℃。接著，添加0.08克草酸并將混合物加熱至40℃。隨后，添加0.9克N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-羥苯基)-[1，1’-聯(lián)苯基]-4，4’-二胺(DHTPD)并加以攪拌，直到完全溶解為止。形成含有0.08克Cymel303(可從Cytec Industries Inc.獲得的六甲氧基甲基蜜胺)和0.2克雙(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)-4-甲氧基苯基甲烷和1克四氫呋喃的單獨(dú)溶液，并添加到聚合物溶液中。然后添加0.45克TiO2(MT 400)、0.05克硅石(Aerosil R104)和20克3mm直徑的玻璃珠。
2盎司琥珀色瓶子進(jìn)行輥磨四個(gè)連續(xù)日。TiO2-硅石罩涂層的充分混合分散體然后使用0.5微米過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。以250毫米/分鐘的牽引速度在浸涂裝置中施涂6微米厚的罩涂層。有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓在120℃下干燥35分鐘。
實(shí)施例3以上實(shí)施例的光感受器的拷貝試驗(yàn)實(shí)施例1的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(沒(méi)有罩涂層的標(biāo)準(zhǔn)光感受器)和實(shí)施例2的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(有罩涂層的光感受器)通過(guò)使用Xerox Docucolor 12/50復(fù)印機(jī)在72°F和50％濕度的B區(qū)條件下進(jìn)行拷貝試驗(yàn)。每天生產(chǎn)總共4,000個(gè)連續(xù)彩色拷貝，總共3天。在不同時(shí)間間隔收集拷貝以進(jìn)行分析。通過(guò)使用Macbeth光密度計(jì)，測(cè)量所收集拷貝的實(shí)區(qū)密度(solid area density)。在圖5中所示的結(jié)果說(shuō)明，TiO2-硅石罩涂層保持了全部16,000個(gè)彩色拷貝的彩色質(zhì)量和圖像質(zhì)量，并且在有罩涂層的光感受器和標(biāo)準(zhǔn)光感受器之間在彩色質(zhì)量和圖像質(zhì)量上沒(méi)有顯著差異。
實(shí)施例4以上實(shí)施例的光感受器的拷貝試驗(yàn)實(shí)施例1的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(沒(méi)有罩涂層的標(biāo)準(zhǔn)光感受器)和實(shí)施例2的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(有罩涂層的光感受器)通過(guò)使用Xerox Docucolor 12/50復(fù)印機(jī)在80°F和85％濕度的A區(qū)條件下進(jìn)行拷貝試驗(yàn)。每天生產(chǎn)共4,000個(gè)連續(xù)彩色拷貝，3天總共16,000個(gè)拷貝。在不同時(shí)間間隔收集拷貝以進(jìn)行分析。通過(guò)使用Macbeth光密度計(jì)，測(cè)量所收集拷貝的實(shí)區(qū)密度。在圖4中所示的結(jié)果說(shuō)明，TiO2-硅石罩涂層保持了全部16,000個(gè)彩色拷貝的彩色質(zhì)量和圖像質(zhì)量，并且在本發(fā)明的有罩涂層的光感受器和標(biāo)準(zhǔn)光感受器之間在彩色質(zhì)量和圖像質(zhì)量上沒(méi)有顯著差異。
實(shí)施例5以上實(shí)施例的光感受器的拷貝試驗(yàn)實(shí)施例1的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(沒(méi)有罩涂層的標(biāo)準(zhǔn)光感受器)和實(shí)施例2的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓(有罩涂層的光感受器)通過(guò)使用Xerox Docucolor 12/50復(fù)印機(jī)在15°F和52％濕度的C區(qū)條件下進(jìn)行拷貝試驗(yàn)。每天生產(chǎn)共4,000個(gè)連續(xù)彩色拷貝，3天總共16,000個(gè)拷貝。在不同時(shí)間間隔收集拷貝以進(jìn)行分析。通過(guò)使用Macbeth光密度計(jì)，測(cè)量所收集拷貝的實(shí)區(qū)密度。在圖6中所示的結(jié)果說(shuō)明，TiO2-硅石罩涂層保持了全部16,000個(gè)彩色拷貝的彩色質(zhì)量和圖像質(zhì)量，并且在本發(fā)明的有罩涂層的光感受器和標(biāo)準(zhǔn)光感受器之間在彩色質(zhì)量和圖像質(zhì)量上沒(méi)有顯著差異。
實(shí)施例6上述實(shí)施例的光感受器使用偏壓充電輥的磨損率試驗(yàn)以上施例1的沒(méi)有罩涂層的光感受器和實(shí)施例2的有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓在帶有充電用的偏壓充電輥的磨損夾具中進(jìn)行磨損率試驗(yàn)。磨損率是以納米/旋轉(zhuǎn)千周(nm/Kc)計(jì)算的。校準(zhǔn)用基準(zhǔn)的可再現(xiàn)性是大約±2nm/Kc。實(shí)施例1的沒(méi)有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓的磨損率是大約65nm/Kc。實(shí)施例2的有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓的磨損率在12和15nm/Kc之間。結(jié)果，具有6微米厚度罩涂層的光感受器產(chǎn)生500,000個(gè)旋轉(zhuǎn)循環(huán)，它應(yīng)該比實(shí)施例1的沒(méi)有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)循環(huán)數(shù)大約4倍。
實(shí)施例7上述實(shí)施例的光感受器使用scorotron的磨損率試驗(yàn)實(shí)施例1的沒(méi)有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓和實(shí)施例2的有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓在帶有scorotron充電系統(tǒng)的磨損夾具中進(jìn)行磨損率試驗(yàn)。磨損率是以納米/旋轉(zhuǎn)循環(huán)千周(nm/Kc)計(jì)算的。實(shí)施例1的沒(méi)有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓的磨損率是大約15nm/Kc，而實(shí)施例2的有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓的磨損率在3nm/Kc和5nm/Kc之間。結(jié)果，具有6微米厚度罩涂層的光感受器產(chǎn)生1.7百萬(wàn)個(gè)旋轉(zhuǎn)循環(huán)，它應(yīng)該比實(shí)施例1的沒(méi)有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)循環(huán)數(shù)大約2-3倍。
實(shí)施例8有罩涂層的光感受器的粘合性試驗(yàn)實(shí)施例2的有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓通過(guò)使用改進(jìn)的FINAT拉伸試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)試電荷傳輸層對(duì)罩涂層的粘合性，該拉伸試驗(yàn)機(jī)能夠在300mm/分鐘的夾頭分離速率下以150°的角度剝離層壓材料，具有±2％的準(zhǔn)確度。將一條約1英寸×8英寸的標(biāo)準(zhǔn)帶貼合于一端稍微與電荷傳輸層剝離的罩涂層表面上。罩涂層能夠以150°的剝離角度從電荷傳輸層上剝離掉。在300mm/min剝離速率下的以g/cm/英寸寬度表示的剝離力的最終結(jié)果是以2英寸間隔的五個(gè)或更多個(gè)讀數(shù)的平均值。20g/cm的中等粘合性是從實(shí)施例2獲得的有罩涂層的轉(zhuǎn)鼓的平均讀數(shù)。
實(shí)施例9以上實(shí)施例的光感受器的接觸角試驗(yàn)設(shè)備表面上水的接觸角是在環(huán)境溫度(約23℃)下通過(guò)使用Contact Angle System OCA(Dataphysics Instruments GmbH，OCA15型)測(cè)量的。去離子水用作液相。進(jìn)行至少十次測(cè)量，對(duì)于每一設(shè)備記錄它們的平均值。實(shí)施例2的設(shè)備具有98-100°的平均接觸角，相比之下，實(shí)施例1的設(shè)備具有89-91°的平均接觸角。由以下?tīng)顟B(tài)方程計(jì)算表面能2·(γsvγlv)1/2·exp[-β(γ1v-γsv)2]=1+cosθ]]>對(duì)于實(shí)施例2的設(shè)備是22-24erg.cm-2，對(duì)于實(shí)施例1的設(shè)備是28-30erg.cm-2，其中γsv和γlv分別是固體表面和液體表面的表面能，θ是接觸角，β是常數(shù)。一般，較低的表面能能夠更容易地進(jìn)行調(diào)色劑轉(zhuǎn)移和清潔。
實(shí)施例10以上實(shí)施例的光感受器的摩擦試驗(yàn)測(cè)試實(shí)施例1和2各自的一個(gè)轉(zhuǎn)鼓在乳液聚集(EA)調(diào)色劑與實(shí)施例2有罩涂層設(shè)備的罩涂層表面或?qū)嵤├?沒(méi)有罩涂層的光感受器的電荷傳輸層表面之間的摩擦作用。通過(guò)使用Wazau Corporation的RPG型摩擦測(cè)試儀測(cè)量摩擦作用。在這一試驗(yàn)過(guò)程中，EA調(diào)色劑附著于表面上的滑塊以一定速度克服設(shè)備表面的阻力運(yùn)動(dòng)。測(cè)力計(jì)測(cè)量所產(chǎn)生的摩擦力的大小。同樣，在EA調(diào)色劑和罩涂層之間的摩擦比和實(shí)施例2的電荷傳輸層之間的低得多。
實(shí)施例11以上實(shí)施例的光感受器的電荷試驗(yàn)實(shí)施例1和2的各自設(shè)備被安裝在靜電復(fù)印掃描器中。靜電復(fù)印掃描器是工業(yè)中公知的并由在充電和放電的同時(shí)使樣品旋轉(zhuǎn)的器件組成。在樣品上的電荷通過(guò)使用沿著設(shè)備圓周在精確位置上放置的靜電探頭來(lái)監(jiān)測(cè)。樣品被充電到負(fù)電位500伏特。當(dāng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)，初始充電電位由電壓探頭1測(cè)量。樣品然后暴露于已知強(qiáng)度的單色輻射中并由電壓探頭2和3測(cè)量表面電位。最后，樣品暴露于合適強(qiáng)度和波長(zhǎng)的擦除燈并由電壓探頭4測(cè)量任何殘余電位。該過(guò)程在靜電復(fù)印掃描器計(jì)算機(jī)和所貯存的數(shù)據(jù)的控制下重復(fù)進(jìn)行。通過(guò)將在電壓探頭2和3上的電位作為光能的函數(shù)繪制曲線，來(lái)獲得PIDC(光誘導(dǎo)放電曲線)。從掃描器數(shù)據(jù)還確定樣品電荷接收性和暗衰減。在三種不同環(huán)境條件，例如A區(qū)(80°F，85％濕度)、B區(qū)(72°F，50％濕度)和C區(qū)(15°F，52％濕度)下測(cè)量PIDC，并將其示于圖3中。
實(shí)施例12以上實(shí)施例的光感受器的電荷試驗(yàn)用實(shí)施例2中所述的罩涂溶液對(duì)實(shí)施例1的幾個(gè)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行罩涂。對(duì)罩涂層涂覆過(guò)程采用不同的牽引速度，以獲得從4微米到19微米的罩涂層厚度。然后如實(shí)施例11中所述測(cè)量這些轉(zhuǎn)鼓的PIDC。圖7顯示了由于罩涂層的存在厚度對(duì)殘余電壓的影響。太厚的罩涂層因?yàn)楦叩臍堄嚯妷憾罱K降低圖像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.成像元件，包括基材；有電荷傳輸材料分散在其中的電荷傳輸層；和位于所述電荷傳輸層上的罩涂層，其中所述罩涂層包括聚酰胺和無(wú)機(jī)氧化物。
2.成像元件，包括基材；有電荷傳輸材料分散在其中的電荷傳輸層；和位于所述電荷傳輸層上的罩涂層，其中所述罩涂層包括聚酰胺、無(wú)機(jī)氧化物、交聯(lián)劑、缺失控制劑和電荷傳輸分子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的成像元件，其中所述無(wú)機(jī)氧化物選自硅石、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅、氧化錫，和它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的成像元件，其中所述聚酰胺是醇溶性聚酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的成像元件，其中所述聚酰胺具有下式I 其中R1，R2和R3是相同或不同的，并且是具有約1到約15個(gè)碳原子的烷基，并且其中n是約50到約1,000的數(shù)。
全文摘要
一種成像元件，包括基材、有電荷傳輸材料分散在其中的電荷傳輸層和位于所述電荷傳輸層上的罩涂層，其中所述罩涂層包括聚酰胺和無(wú)機(jī)氧化物。
文檔編號(hào)G03G5/147GK1716106SQ200510078139
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者K·－T·T·丁, T·J·福勒, P·J·德菲奧, D·M·派, J·F·亞努斯, L·費(fèi)拉雷斯, C·C·陳 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司