电子照相光敏部件，和使用该部件的制版暗盒和电子照相设备

摘要

公布一种电子照相光敏部件，它具有一个包含一种有机电荷生成材料和一种有机电荷输送材料的光敏层，和一个包含一些导电颗粒的表面层；它由一个按照与它相接触的方式放置的充电部件进行充电。光敏部件具有一个不小于130pF/cm

说明书

本发明涉及一种电子照相光敏部件，和使用电子照相光敏部件的一种制版暗盒(process cartridge)和一种电子照相设备。特别是，本发明涉及一种用一个同它接触地放置的充电部件进行充电的电子照相光敏部件，和涉及使用电子照相光敏部件的一种制版暗盒和一种电子照相设备。

普通的电子照相制版术包括：充电电子照相光敏部件，光敏部件的光图象曝光，显影所形成的静电图象，转移所显影的图象，定影图象，和清洗光敏部件。按常规，通过用一根金属丝施加一个引起电晕充电的高电压(DC5-8Kev)，进行电子照相光敏部件的充电。这种制版术有一些缺点：象臭氧和NO_x之类的电晕产物使光敏部件表面变质，引起图象模糊和破坏；并且金属丝上的灰尘会使图象中产生空白或黑色条纹。特别是，含有有机光电导物质的电子照相光敏部件在化学稳定性上不如无机光敏部件，例如硒光敏部件或无定形硅光敏部件；它在暴露于电晕产物时，容易由于化学反应(主要是氧化)而变质。因此，重复进行电晕充电会由于光敏部件变质而使图象模糊，和由于灵敏度下降而使复制密度下降，从而使光敏部件的打印寿命或复制寿命缩短。

此外，在电晕充电过程中，只有全部电流的5-30％引向光敏部件，而大部分电流流向屏蔽板，这就降低充电装置的效率。

在日本专利申请拟公开号57-178267，56-104351，58-40566，58-139156，58-150975等的出版物中透露了一些为弥补上述不足而进行的研究：用一种同电子照相光敏部件相接触地安放的充电部件进行充电，而不用电晕充电部件充电。具体地说，以同光敏部件相接触的方式安放一个跟导电弹性滚筒一样的充电部件，并且把约为1-2KV的DC电压加到充电部件上，以便按照一个规定的电位来充电光敏部件的表面。

然而，直接充电容易引起光敏部件的不均匀充电和介质击穿。

为了解决上述问题，以改进充电的均匀性，在日本专利申请拟公开号63-149668中透露了一种方法：把一个AC电压(V_AC)和一个DC电压(V_DC)的叠加电压加到充电部件上。在这种方法中，所叠加的AC电压的峰到峰电压V_PP应该是DC电压绝对值的2倍或2倍以上，才能获得均匀充电的效果。

然而，在光敏器件中有轻微缺陷处，随着所叠加AC电压的增高，变成容易由于所施加脉冲电压的最高电压而引起介质击穿。尤其是，在具有低介质强度的光敏部件中，这种介质击穿是严重的。在这种情况下，能够在一个正片显影系统中形成一个白色空白片，或者能够在一个反转显影系统中沿着接触段的长度方向形成一个黑色带。如果存在一个针孔，就通过这个针孔处漏失电流，使加到充电部件上的电压下降。漏失电流量是如此大，以致于光敏部件可能严重损坏，其耐用性受损，这是不利的。

在日本专利申请拟公开号6-3921中，透露了一种解决上述问题的方法：在没有放电的情况下进行充电(注入充电)，以便把电荷直接注入光敏部件的表面层。这种充电方法几乎不损坏光敏部件，因为加到充电部件上的电压与光敏部件的表面电位之间的差别是很小的；并且不生成臭氧，因为通过一个充电部件把电荷直接注入一个其中含有弥散导电颗粒的表面层(电荷注入层)。然而，这种充电方法也有一个缺点：充电倾向于不均匀，因为只在充电部件的接触点进行电荷注入。

近年来，日益需要更高质量的图象，故正在研究一些能够形成更精细和更均匀画面图象的电子照相光敏部件。

本发明之一个目的在于提供一种用于注入充电的电子照相光敏部件，以获得更精细和更均匀的画面图象。

本发明之另一目的在于提供使用电子照相光敏部件的一种制版暗盒和一种电子照相设备。

本发明的电子照相光敏部件包括一个支持体，一个在支持体上的含有有机负荷生成材料和有机电荷输送材料的光敏层，和一个在光敏层上的含有导电颗粒的表面层；它由与此接触地安放的一个充电部件来充电。在这里，电子照相光敏部件的静电容量不小于130PF/cm²。

本发明的制版暗盒采用上述的电子照相光敏部件和充电部件。

本发明的电子照相设备采用上述的制版暗盒。

图1示意地说明一个电子照相设备的结构，它装有制版暗盒，而制版暗盒具有本发明的电子照相光敏部件。

图2示意地说明另一个电子照相设备的结构，它装有制版暗盒，而制版暗盒具有本发明的电子照相光敏部件。

本发明的电子照相光敏部件包括一个支持体，一个在支持体上的包含有机电荷生成材料和有机电荷输送材料的光敏层，和一个在光敏层上的包含导电颗粒的表面层；它由与此接触地安放的一个充电部件来充电。电子照相光敏部件的静电容量不小于130PF/cm²。

在本发明中，认为光敏器件是以高电荷密度均匀地充电的，因为已把光敏部件的静电容量(C)提高到130或130以上(PF/cm²)，以注入更多的电荷。

通过使用一种相对介电常数较大的材料，通过减小支持体上的形成层的厚度，或者通过类似的方法，能够控制静电容量。

在本发明中，因为从支持体注入载体会引起不均匀的充电，故光敏部件的静电容量C最好不超过500PF/cm²。

在本发明中，测量静电容量如下。把一个铝片5绕在铝圆柱体上。在其上，按照与实际层相同的条件形成光敏件层，例如光敏层和表面层。用一种阻抗检验机(YHP 4192A，由Yokogawa Hewlett Packard公司制造)测量有着形成层的铝片的静电容量。

表面层中的导电颗粒材料包括颗粒状的锌氧化物，钛氧化物，锡氧化物，锑氧化物，铟氧化物，铋氧化物，锡掺杂的铟氧化物，锑或钽掺杂的锡氧化物，锆氧化物等。上述金属氧化物可以单独使用，也可把其中两种或两种以上的氧化物混合起来使用。混合物可以是一种固溶体，也可以是一种熔融体。

表面层可以在必要时包含一种树脂。这种树脂包括聚酯类，聚碳酸酯类，聚氯酯树脂类，丙烯酸树脂类，环氧树脂类，硅酮树脂类，醇酸树脂类，酚树脂类，和氯乙烯-醋酸乙烯共聚物类。尤其是，用由下述方法形成的表面层可以达到极好的薄膜强度和导电颗粒弥散性：在一种其分子中有两个或两个以上丙烯酰基的照相排版丙烯酸单体中，弥散导电颗粒；把这种弥散物质涂到光敏层上；干燥所涂复的弥散物质，和对此单体进行照相排版。

本发明的表面层的厚度范围为0.1至10μm是优越的，而从1至5μm是更优越的。

为了高效率地进行注入充电，本发明优选表面层的体积电阻率为从1×10⁹到1×10¹⁴Ω·cm的范围。

表面层的体积电阻率测量方法是：在其表面上有蒸气镀铂的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上形成一个表面层，并且用一台体积电阻率检验板(4140B PAMATER，由Hewlett packard公司制造)在23℃和50％RH的条件下以100V测量DC电压。

本发明的光敏层可以是一种单一膜式的层，该层由一种有机电荷生成材料和一种有机电荷输送材料结合起来形成；或者是一种叠层式的层，该层由一个含有有机电荷生成材料的电荷生成层和一个含有电荷输送材料的电荷生成层构成。其中，叠层式是优选的。

有机电荷生成材料包括恶英翁染料类，硫代恶英翁染料类，酞花青颜料类，蒽垛蒽酮颜料类，二苯并嵌二萘苯醌颜料类，皮蒽酮染料颜料类，偶氮颜料类，靛蓝颜料类，奎吖啶酮颜料，不对称奎诺花青类，和奎诺花青类。

电荷生成层形成方法可以是：借助一种弥散设备，例如均化器、超声混合器、球磨机、振动式研磨机、混砂机、磨碎机和辊磨机、把按重量计的一份上述电荷生成材料弥散于按重量计的0.3至4份象苄叉树脂或丁缩醛树脂之类的粘合剂树脂和溶剂中，涂复和干燥该弥散液。该层的厚度最好别超过5μm，而从0.01至1μm的范围更好。

有机电荷输送材料包括腙类，吡唑啉酮类，苯乙烯基化合物类，恶唑类，噻唑类，三芳基甲烷基，和多芳基烷烃类。

电荷输送层的形成方法是：把上述的电荷输送材料和粘合剂溶解于溶剂中，涂复和干燥该溶液。电荷输送材料对粘合剂树脂的混合比例是处于从约2∶1到1∶2的范围内。溶剂包括酮类，例如丙酮、和丁酮、酯类，例如乙酸甲酯，和乙酸乙酯；芳族烃类，例如甲苯，和二甲苯；和含氯烃类，例如氯苯，氯仿，和四氯化碳。能够用涂复方法，例如浸泡涂复、喷射涂复和旋压涂复，来涂复这种溶液。所涂复的溶液可以在从10℃到200℃的温度范围内，从20℃到150℃更可取，干燥一段从5分钟到5小时的优选范围内的时间，从10分钟到2小时更可取。干燥方法是通风法和自然干燥法。

用于电荷输送层的粘合树脂包括丙烯酸树脂类，聚苯乙烯树脂类，聚酯类，聚碳酸酯类，多芳基类，聚砜类，聚苯撑氧类，环氧树脂类，聚氨酯树脂类，醇酸树脂类和不饱和树脂类。特别优选的是：聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙乙烯，苯乙烯一丙烯腈共聚树脂类，聚碳酸酯类，和两个烯丙基酞酸酯树脂类。

电荷输送层的厚度是优先选用从5至20μm范围的，而从10至18μm更好。

单膜式光敏层可用下述方法完成：把电荷生成材料、电荷输送材料和上述的粘合树脂溶解和弥散于一种溶剂中，涂复和干燥所得的溶液。光敏层的厚度是优先选用的从5至20μm范围的，从10至18μm更好。

本发明的光敏层可以含有一种添加剂，例如抗氧剂，UV吸收剂，和润滑剂。

支持体可以由任何一种导电材料制成，这些材料包括金属类，例如铝和不锈钢；纸；和塑料类。其形式为圆筒，薄板，或薄膜。如果需要，圆筒、薄板和薄膜可以有一个导电聚合物层或树脂层，该层含有一种颗粒导电材料，例如锡氧化物，钛氧化物，和银。

在支持体与光敏层之间，可以提供一个起阻挡层和粘附层作用的胶层。胶层的厚度是优先选用从约0.2至约2μm范围的。可以用一种涡流式薄膜厚度测量仪器(Permascope Type E 111，由Fischer公司制造)，测量各层的厚度。

本发明采用的充电部件包括一个由磁性颗粒构成的磁刷，一个毛刷，和一个有导电橡胶层的充电筒。优先选用磁刷，因为它有大量的接触点。

磁刷由一些象Zn-Cu铁氧体之类的磁性材料颗粒构成。在其中封闭一个磁铁的非磁性导电筒上，制成磁刷。

毛刷由聚合物制成，聚合物是用碳、铜硫化物、金属、金属氧化物或类似物质作导电性处理的。聚合物包括人造丝，丙烯酸树脂，尼龙，聚丙烯，PET，和聚乙烯。由经导电性处理的芯材或金属支撑毛。

充电筒具有一个装在圆筒上的经导电性处理的橡胶层或树脂层。

充电部件的电阻值优先选用从1×10⁴到1×10⁹Ω的范围。充电部件电阻的测量方法是：在实际运行条件下，施加100V的DC电压，使电流通过充电部件到一个代替光敏部件的接触的铝圆筒，测量此电流即得。

如果基本上不引起放电。即，电荷注入主要引起充电，则本发明不限制加到充电部件上的电压。在这方面，DC电压(V_DC)的绝对值最好不超过放电起始电压(V_th)。考虑到紧接充电后的表面电位(V_D)，该电压最好满足下列方程：

|V_DC-V_D|≤200(V)

在本发明中，为了更均匀地充电该层，AC电压(V_AC)最好是叠加的。为了基本上防止放电，即，为了主要由电荷注入充电，则V_AC的峰到峰电压(V_PP)，V_DC，V_th，和V_D应该满足下述关系：

|V_DC-V_D|≤200(V)

|V_PP|＜2×|V_th|

|V_PP/2|+|V_DC|-|V_D|＜|V_th|

曝光装置，显影装置，和转印装置都没有特殊的限制。

下面参照具体实例，描述本发明的电子照相设备。

图1示意地说明本发明的电子照相设备的结构。本实例涉及激光束打印机。    

在图1中，标号1表示一个电子照相光敏部件，呈筒形(此后把它叫作“光敏筒”)。在本实例中，光敏筒以100mm/sec的制版速度(圆周速度)按照顺时针转动方向(如箭头标记所示)来驱动。使一个使用一个导电磁刷的接触充电部件2与光敏筒1发生接触。接触充电部件2由一个可转动的非磁性导电套筒21，一个充电磁铁22，和一些靠充电磁铁22的磁力而附着于套筒21上的磁性颗粒23构成。从一个充电偏压施加源S1施加一个-500V的充电DC偏压，以便在-500V用注入充电法对光敏筒的外周面均匀地充电。

根据在时序上用作电数字象元信号的物体图象信息的数字信号，对从一个有着一个激光二极管和一个多角镜的激光束扫描器(图中未示出)放出的一束激光，在强度上进行调制。使经过调制的激光束L可以扫描光敏筒1的可充电面。因此，按照物体的图象信息，在光敏筒1的表面上形成一个静电潜象。一个反转显影设备3用一种磁性单组元绝缘调色剂把静电潜象显影成调色剂图象。为了显影，使调色剂可以涂复其中封有一个磁铁3b的16mm直径的非磁性显影套筒3a。这个涂有调色剂的显影套筒被放在距光敏筒1的表面300μm处，以与光敏筒1相同的速度转动。类似地，用一个显影偏压源S2把一个显影偏压加到套筒3a上。所加的电压叠加一个-400V的DC电压和一个1800Hz频率的矩形AC电压与一个1600V的峰到峰电压，并且在套筒3a与光敏筒1之间引起跃迁显影。

另一方面，从一个图中未示出的供纸器供应用作记录介质的转印-接收材料P，并且把P引入光敏筒1与中等电阻的转印滚筒4之间的间隙T(转印部分)；其中转印滚筒4是按规定的计时以规定的压力压向光敏筒1的接触转印装置。用一个转印偏压源S3把一个规定的转印偏置电压施加到转印滚筒4上。在本实例中，转印滚筒4具有5×10⁸Ω的电阻，并且为图象转印而施加一个+2000V的DC电压。

在转印部分T捕捉那些引入转印部分T的转印-接收材料P，并且借助静电力和压力使P转送，以便把在光敏筒1的表面上形成的调色剂图象相继地转印到转印-接收材料P的面上。

从光敏筒1的表面分离那些已经接收调色剂图象的转印-接收材料P，把它们引入一个热定影类型或类似类型的定影设备5，以便定影调色剂图象，并且把它们从用于打印或复制的设备送出。

在调色剂图象转印到转印-接收材料P以后，用清洗设备6清洗光敏筒的表面，以清除象剩余调色剂之类的附着物质，供重复形成图象之用。

本实例的电子照相设备是一种可拆卸的暗盒式设备，它包括4个制版设备：一个光敏筒1，一个接触充电装置2，一个显影设备3，和一个与暗盒20结合在一起的清洗设备6。然而本发明的设备不限于此。

图2示出本发明的电子照相设备的另一个具体实例。这个实例的设备除了未安装清洗设备之外，其余都与图1所示的设备相同。在图2中，把相同的标号分别用于图1所示的相同的部件。在图2所示的设备中，用一个由磁性颗粒形成的磁刷再次捕集光敏筒上的图象转印以后剩余的调色剂，并在此后的一个适当时间把它送往光敏筒；或者使它通过磁刷，并最后由显影设备3回收。显影设备3最好是一种双单元式的设备。

下面用一些实例说明本发明。在这些实例中，除非另有说明，单位“份”均以重量为基础。

实例1

在一个30mm直径和260.5mm长的铝圆筒上，制成一个15μm厚的导电层，其制作方法是：用浸渍涂层法涂复一种溶液，该溶液包含10份涂复锡氧化物的钡硫酸盐，2份钛氧化物，6份苯酚树脂，0.001份硅酮油，4份甲醇，和16份甲氧基丙醇；并且在140℃使所涂复的物质热固30分钟。在所形成的导电层上，形成一个0.5μm厚的胶层(subbing layer)，其形成方法是：用浸渍涂复法，把一种在甲醇中溶有5％(按重量计)聚酰胺树脂(Amilan CM 8000：商标名，Toray Industriesw公司制品)的溶液，加以涂复和干燥。

在一个使用1mm玻璃珠的砂磨机中，把4份在9.0°、14.2°、23.9°和27.1 °有Bragg角2θ±0.2°的强峰的含氧酞花青颜料，2份聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1：商标名，Sekisui Chemical有限公司出品)和80份环己酮，分别进行4小时的弥散处理。把100份醋酸乙酯加到所得的弥散液中。把所得的混合物加到上述胶层上，并进行干燥，以形成0.2μm厚的电荷生成层。

在100份一氯代苯中溶解10份用下式表示的苯乙烯基化合物：

和10份的双酚Z型聚碳酸酯(Z-200：商标名，Mitsubishi GasChemical有限公司出品)。把这种溶认涂到上述电荷生成层上，并把所涂溶液用干热空气以105℃干燥1小时，以形成13μm厚的电荷输送层。

分别把25份用下式代表的丙烯酸单体：50份已用如下式所示的化合物处理的(处理量：7％)颗粒状(颗粒直径平均数值为0.03μm)的掺有锑的锡氧化物：和150份乙醇，用一个砂磨机进行66小时的弥散处理；并且还把20份颗粒状的(数字平均颗粒直径：0.18μm)聚四氟乙烯加入其中，和加以弥散。此外，还在其中溶解3份用作光致聚合引发剂的甲基噻吨酮，和9份用作第二光致聚合引发剂的以下式代表的一种化合物：以形成一种用于表面层形成的溶液。

把这种溶液用浸渍涂复法涂复到上述的电荷输送层上。用一个高压力汞灯以160mw/cm²的光强度把这个涂复层照射60秒钟，从而把它用光凝固方法固化。然后把这个固化层用热空气干燥法在120℃下干燥2小时，以获得一个表面层。该表面层具有3μm的厚度。表面层形成溶液中的弥散是令人满意的，且表面层具有均匀平整的面，而没有不规则性，表面层具有1×10¹³Ω·cm的体积电阻率，并且所得光敏部件具有196pF/cm²的静电容量。

通过使用图1所示的电子照相设备，由图象形成来评定这个光敏部件。在此设备中，用一种颗粒状Zn-Cu铁氧体作充电部件的磁性颗粒。磁刷在其接触处在与光敏部件表面运动方向相反的方向上以50mm/sec的圆周速度转动。充电部件具有1×10⁶Ω的电阻值。把一个由-500V的DC电压和700V的V_PP的AC电压构成的脉冲电压，加到充电部件上。在评定中，按照20℃和5％RH的环境条件，输出一个2网点/2间距的网点图象。直观地检查初始输出阶段的图象，以确定图象中是否存在象斑纹之类的缺陷。此外，对按照30℃和80％RH的环境条件输出10,000张网点图象以后的图象，进行显微镜检查，以确定网点的再现性。其结果示于表1中。

实例2-3

对一种光敏部件，除了电荷输送层的厚度变成15μm或18μm之外，都按照与实例1相同的方式进行制备和评定。其结果示于表1中。

对比实例1-3

对一种光敏部件，除了电荷输送层的厚度变成22μm、25μm或30μm之外，都按照与实例1相同的方式进行制备和评定，其结果示于表1中。

实例4-6

对一种光敏部件，按照与实例1相同的方式进行制备和评定，但有下述的不同：用以下式代表的腙化合物去取代苯乙烯基化合物；用聚甲基丙烯酸甲酯去取代双酚A型聚碳酸酯；在实例4-6中按照13μm、15μm或20μm的厚度制备电荷输送层；和只把DC电压加到充电部件上。其结果示于表1中。

对比实例4-6

对一种光敏部件，除了电荷输送层的厚度变成25μm、30μm或35μm之外，都按照与实例4相同的方式进行制备和评定。其结果示于表1中。

实例7-9

对一种光敏部件，除了充电部件变成一种导电人造丝(嫘萦)纤维的毛刷(REC-C，由Unitika有限公司生产)之外，都按照与实例1-3相同的方式进行制备和评定。毛刷具有5×10⁵Ω的电阻。毛刷在接触处按照与光敏部件表面运动方向相反的方向以200mm/sec的圆周速度转动。其结果示于表1中。

对比实例7-9

对一种光敏部件，除了电荷输送层的厚度变成22μm、25μm或30μm之外，都按照与实例7相同的方式进行制备和评定。其结果示于表1中。

实例10-12

对一种光敏部件，除了所用的电子照相设备是图2所示的设备之外，都按照与实例1-3相同的方式进行制备和评定。采用双组分显影系统进行显影。其结果示于表1中。

对比实例10-12

对一种光敏部件，除了电荷输送层的厚度变成22μm、25μm或30μm之外，都按照与实例10相同的方式进行制备和评定。其结果示于表1中。表1

   光敏部件的静电容量(pF/cm²)   图象  网点再现性实例

1          196                    好      好

2          170                    好      好

3          140                    好      好

4          200                    好      好

5          175                    好      好

6          132                    好      好

7          196                    好      好

8          170                    好      好

9          140                    好      好

10         196                    好      好

11         170                    好      好

12         140                    好      好对比实例

1          116                    好    轻微模糊

2          102                    好      模糊

3          85                     好      模糊

4          108                    好      模糊

5          91                     好      模糊

6          98                     好      模糊

7          116                  有斑纹  轻微模糊

8          102                  有斑纹    模糊

9          85                   有斑纹    模糊

10         116                    好    轻微模糊

11         102                    好    轻微模糊

12         85                     好    轻微模糊