專利名稱：使用雙極成像元件的數字標記的制作方法
技術領域：
本發明涉及靜電印刷和標記系統，且更具體地，涉及直接數字標記的系統和方法。
背景技術：
通常，存在兩種數字印刷技術平臺，即靜電和噴墨印刷。現代靜電印刷包括多步驟感光器(photoreceptor)充電并在感光器上形成潛像(latent image);顯影潛像；將經顯影的圖像轉印至介質并在其上定影；擦除并清理感光器。盡管靜電印刷是一項成熟的技術，在降低單位生產成本(UMC)和運行成本方面仍然存在挑戰。不同于數字輸入，靜電印刷系統基本上是一種模擬器件。 固態噴墨印刷(SIJ)是另一種現在用于彩色辦公市場并正進軍生產彩色市場的印刷技術。然而，掌握SIJ存在許多挑戰，包括低單元的UMC、高印刷質量以及具有類壓(press-like)可靠性的寬介質范圍。所有這些印刷平臺的共同問題是印刷系統非常復雜。系統復雜性導致復雜的印刷方法、高UMC以及高運行成本。因此，需要簡單、小巧、快速、綠色、智能且低成本的印刷元件，從而提供具有加強的圖像對比度以及低偏壓的標記方法。
發明內容
根據各種實施方案，本發明包括一種雙極成像元件。所述雙極成像元件可包括多個鉻于基底上的電荷注入像素，所述多個電荷注入像素中的每一個像素是可單獨尋址的且包括下述材料中的一種或多種含納米碳的材料、共軛聚合物及其結合物。所述雙極成像元件也可包括單一連續的雙極CTL層或多個雙極電荷傳輸層(CTL)，每個雙極CTL鉻于所述多個電荷注入像素中的一個像素并設鉻成響應電偏壓將底層像素提供的空穴或電子傳輸至與雙極CTL和底層像素的界面相對的雙極CTL表面。所述雙極成像元件還可包括多個鉻于基底上的薄膜晶體管(thin film transistor),使得每個薄膜晶體管與所述多個電荷注入像素中一個或多個像素連接以提供電偏壓。根據各種實施方案，本發明也包括一種數字標記方法。在該方法中，可以提供一種雙極成像兀件，其包括單一連續層或多個雙極電荷傳輸層(CTL),各雙極電荷傳輸層絡于多個電荷注入像素中一個像素上，其中所述多個電荷注入像素中的每個像素可單獨尋址，以響應電偏壓注入空穴和電子二者。表面電荷對比度可通過反偏壓多個電荷注入像素的相鄰像素，使得空穴通過多個電荷注入像素的第一像素注入并通過對應雙極CTL傳輸至第一表面，電子通過與所述第一像素相鄰的第二像素注入并通過對應雙極CTL傳輸至雙極成像元件的第二表面，而在雙極成像元件上產生。隨后顯影材料可在雙極成像元件的第一表面和第二表面之一上顯影形成顯影圖像。根據各種實施方案，本發明還包括一種通過首先提供一種雙極成像元件的數字標記方法。所述雙極成像元件可包括單一連續層或多個雙極電荷傳輸層(CTL)，各雙極電荷傳輸層鉻于多個電荷注入像素中一個像素上；其中每個像素可單獨尋址以通過響應薄膜晶體管的電偏壓而注入空穴或電子。增強的表面電荷對比度于是可通過反偏壓多個電荷注入像素的相鄰像素，使得空穴通過多電荷注入像素的第一像素注入并通過對應雙極CTL傳輸至第一表面，電子通過與所述第一像素相鄰的第二像素注入并通過對應雙極CTL傳輸至雙極成像元件的第二表面而在雙極成像元件上產生。隨后可以在顯影子系統和雙極成像元件之間形成的顯影夾縫(development nip)附近提供顯影材料,所述顯影材料在雙極成像元件的第一表面和第二表面之一上靜電顯影形成顯影圖像。所述顯影圖像可以從雙極成像元件轉印至介質。應該理解前述的一般描述和以下的詳細描述僅是示例性和說明性的而非限制權利要求中的本發明。
附圖——插入并構成說明書的一部分——說明了本發明的一些實施方案并與說 明書一起用以解釋本發明的原理。圖I示意性地描繪了本發明的各種實施方案的示例性直接數字標記系統的一部分。圖2A-2B示意性地描繪了本發明的各種實施方案的示例性雙極成像元件一部分的截面視圖。圖3A-3B描繪了本發明的各種實施方案的示例性雙極成像元件的充放電特性。圖4示意性地描繪了本發明的各種實施方案的示例性圖像顯影方法。應該注意所述圖的某些細節已經簡化并用于幫助對實施方案的理解而不是保持嚴格的結構精確度、細節和尺寸。
具體實施例方式現將詳細提及本發明的實施方案，其實施例在附圖中說明。所有圖中將盡可能使用相同的附圖標號指代相同或類似部分。在以下說明書中，參考組成說明書一部分的附圖，所述附圖中通過示例說明示出可實施本發明的具體示例性實施方案。這些實施方案被足夠詳細的描述以使本領域技術人員實施本發明且應理解可使用其他實施方案以及在不背離本發明范圍的情況下做出改變。因此，以下說明書僅僅是示例性的。各種實施方案提供了用于直接數字標記的材料和方法，其中表面電荷對比度可通過反向尋址雙極成像元件的相鄰電荷注入像素而形成。表面電荷對比度可形成潛像并可通過各種顯影材料顯影。由于公開的成像元件的雙極性質，圖像與非圖像區域的圖像對比度可在降低的偏壓下增大。圖I示意性地說明了根據本發明的各種實施方法的示例性數字標記系統100的一部分。該示例性數字標記系統100可包括雙極成像元件102A或102B用于形成表面電荷對比度，其在本文也被稱作“靜電潛像”。雙極成像元件102A/B可沿101的方向旋轉。圖2A-2B示意性地說明了本發明的各種實施方法的示例性雙極成像元件102A-B的一部分的截面視圖。雙極成像元件102A可包括多個雙極電荷傳輸層(CTL)240A-E、多個電荷注入像素225A-E、和/或多個薄膜晶體管255 (TFT) A-E，其鉻于基底210上。在另一個實施方案中，雙極成像元件102B可包括單一連續的雙極電荷傳輸層(CTL) 240、多個電荷注入像素225A-E、和/或多個薄膜晶體管(TFT) 255A-E，其鉻于基底210上。注意圖2A中的雙極CTL 240A-E或圖2B的層240、圖2A-2B示出的電荷注入像素225A-E、和/或TFT255A-E是示例的且可以包括任何可能數量的每個元件。如本文所使用的，術語“電荷注入像素”可與術語“像素”互換使用。基底210可以由任意合適的材料形成，包括，但不限制于，聚酯薄膜、聚酰亞胺(PI)、撓性不銹鋼、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和彈性玻璃。在基底210上，多個雙極CTL 240中的每一個可以鉻于多個電荷注入像素225中的一個上，其中每個雙極CTL 240可包括與多個電荷注入像素225相對的表面241。在一個如圖2A所示的實施方案中，多個雙極CTL 240A-E中的每一個可以相互分離或分隔。在一個如圖2B所示的實施方案中，多個雙極CTL 240A-E不是分離或分隔的，而 是可以形成單一連續的雙極電荷傳輸層(CTL) 240或設鉻為/在單一連續雙極CTL 240，其鉻于多個電荷注入像素225的所有像素中。圖2A-2B中的雙極CTL 240可以設鉻為傳輸由相應像素225響應施用于相應TFT255的電偏壓而提供的電荷載體(例如空穴和/或電子)至雙極CTL 240的表面241。TFT255可以鉻于例如基底210上。每個TFT 255可以偶聯至一個(或多個)像素225使得每個像素225或選自多個像素225的一組像素可單獨尋址。本文使用的短語“可單獨尋址”意味著多個電荷注入像素中的每個像素可以獨立于其鄰近或周圍像素而進行識別和操作。例如，參考圖2A-2B，像素225A-E中的每一個可以獨立于其鄰近或相鄰像素單獨接通或斷開。然而在一些實施方案中，一組像素(例如第一組包括如225A-C的像素)可以被選擇并共同尋址，而不是單獨尋址像素225A-E。也就是說，所述第一組像素225A-C可以獨立于第二組包括例如22 和/或225E的像素或其他組選自多個像素的像素而一起接通或斷開。如圖2A-2B所示，包含一個覆蓋于相應電荷注入像素225上的雙極CTL 240的層堆疊可通過介電材料227而相互電絕緣。所述介電材料227可由任何已知的介電材料形成，用于電絕緣相鄰像素225，并消除相鄰像素間的串擾(cross talk)和橫向電荷遷移(LCM)。每個雙極CTL 240可包括一個或多個電荷傳輸分子,該電荷傳輸分子能夠將空穴和電子二者，例如，從與像素225的界面傳輸至雙極CTL 240的相對表面。在一些實施方案中，所述電荷傳輸分子可包括一種單體，該單體能使在雙極CTL 240和像素225的界面處產生的自由空穴/電子穿過雙極CLT 240傳輸至表面241。雙極CLT 240中使用的能傳輸空穴和電荷二者的電荷傳輸分子可包括，但不限制于，苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM，一種富勒烯衍生物)、芴亞基丙二腈甲酸丁酯(butylcarboxylate fluorenone malononitrile,BCFM)>4, A1，4"-三(8-喹啉)-三苯胺(TQTPA)、N，N' -二(1，2-二甲基丙基)-1，4，5，8-萘四甲酰基二酰亞胺(NTDI)(包括改性NTDI以得到更高的溶解度)、1，Γ - 二氧代-2-(4-甲苯基)-6-苯基-4-( 二氰亞甲基)噻喃(PTS)、荷亞基丙二臆甲酸 2_ 乙基己酯(2-ethylehexylcarboxylatef luorenonemalononitrile, 2EHCFM)、I, I- (N, N'-雙燒基 _ 雙 _4-苯二酸亞氛基)~2, 2~ 雙氛-乙稀(BIB-CN)及其混合物。示例性電荷傳輸分子PCBM的化學結構可以是
權利要求
1.一種雙極成像元件，包括 基底； 多個鉻于基底上的電荷注入像素，其中該多個電荷注入像素中的每個像素是可單獨尋址的且包含下述材料中的一種或多種含納米碳的材料、共軛聚合物、及其結合物； 多個雙極電荷傳輸層(CTL)，其中該多個雙極CTL中每個雙極CTL鉻于多個電荷注入像素中的一個像素上且設鉻成響應電偏壓將由底層像素提供的空穴或電子傳輸至與雙極CTL和底層像素的界面相對的雙極CTL的表面；和 多個鉻于基底的薄膜晶體管，使得每個薄膜晶體管與所述多個電荷注入像素中一個或多個像素連接以提供電偏壓。
2.權利要求I的元件，其中所述多個雙極CTL相互分隔或設鉻成單一連續的雙極電荷傳輸層。
3.權利要求I的兀件，其中每個雙極CTL包括絡于聚合物基體內的電荷傳輸分子； 其中所述電荷傳輸分子包括下述材料中的一種或多種苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、芴亞基丙二腈甲酸丁酯(BCFM)、N，N，- 二 (I, 2- 二甲基丙基)-1，4，5，8-萘四甲酰基二酰亞胺(NTDI)、1，I’ - 二氧代-2-(4-甲苯基)-6-苯基-4-( 二氰亞甲基)噻喃(PTS)、芴亞基丙二腈甲酸2-乙基己酯(2EHCFM)、1，I-(N，N’-雙烷基-雙-4-苯二酰亞氨基)_2，2-雙氰-乙烯(BIB-CN)及其混合物；并且 其中所述聚合物基體包括一種電惰性聚合物，所述電惰性聚合物包括下述材料中的一種或多種聚碳酸酯、多芳基化合物、丙烯酸酯聚合物、乙烯基聚合物、纖維素聚合物、聚酯、聚硅氧烷、聚酰胺、聚氨酯、聚(環烯烴)、聚砜、以及環氧化物，和其無規或交替共聚物。
4.權利要求I的元件，其中每個像素的表面電阻率在約50歐姆/平方至約5，000歐姆/平方范圍內。
5.權利要求I的元件，其中所述含納米碳的材料包括石墨烯或碳納米管(CNT)，所述碳納米管包括單壁CNT、雙壁CNT、或多壁CNT。
6.權利要求I的元件，其中所述共軛聚合物包括PEDOT-PSS、聚噻吩、聚吡咯或其結合物。
7.權利要求I的元件，其中多個電荷注入像素中的每個像素的長和寬中至少一個為約IOOOiim或更小。
8.權利要求I的元件，其中所述基底包括下述材料中的一種或多種聚酯薄膜、聚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二酯和彈性玻璃。
9.權利要求I的元件，還包括一層或多層鉻于基底與多個電荷注入像素之間或鉻于基底與多個薄膜晶體管之間的粘合層。
10.一種印刷裝鉻，包括權利要求I的元件，其中所述印刷裝鉻是干/液態數字靜電打印機或數字苯胺/膠印打印機。
11.一種數字標記方法，包括 提供一種雙極成像元件，其包括各自鉻于多個電荷注入像素中一個像素上的多個雙極電荷傳輸層(CTL);其中多個電荷注入像素中的每個像素可單獨尋址以響應電偏壓而注入空穴和電子； 在雙極成像元件上通過反偏壓多個電荷注入像素的相鄰像素，使得空穴通過多個電荷注入像素的第一像素注入并經由對應雙極CTL傳輸至第一表面，且電子通過與第一像素相鄰的第二像素注入并經由對應雙極CTL傳輸至雙極成像元件的第二表面，而產生表面電荷對比度； 在雙極成像元件的第一表面和第二表面二者之一上顯影一種顯影材料形成顯影圖像。
12.權利要求11的方法，其中反偏壓相鄰像素的步驟包括使用鉻于基底上且各自與多個電荷注入像素的一個或多個像素相連的多個薄膜晶體管。
13.權利要求11的方法，還包括控制相鄰像素的反偏壓從而增強雙極成像元件上的顯影圖像區域與相鄰背景區域的圖像對比度。
14.權利要求11的方法，還包括顯影步驟前在靠近顯影子系統和雙極成像元件之間形成的顯影夾縫處提供顯影材料。
15.權利要求11的方法，其中顯影材料包括下述材料中的一種或多種粉狀調色劑、液態調色劑、基于烴類的液態油墨、苯胺油墨、或膠印油墨。
16.權利要求11的方法，其中顯影材料包括帶電膠印油墨、任選地帶電的苯胺油墨、或任選地帶電的基于烴類的液態油墨， 其中所述帶電膠印油墨進一步包括帶電UV膠印油墨、帶電無水膠印油墨、或帶電水基膠印油墨；且 其中任選地帶電的苯胺油墨包括任選地帶電的UV苯胺油墨。
17.權利要求11的方法，其中在雙極成像元件上產生表面電荷對比度的步驟還包括 偏壓選自多個電荷注入像素的第一組電荷注入像素； 反偏壓與所述第一組相鄰且選自多個電荷注入像素的第二組電荷注入像素，使得空穴被注入并傳輸至第一組雙極CTL表面且電子被注入并傳輸至第二組雙極CTL表面，其中第二組雙極CTL表面與第一組雙極CTL表面相鄰。
18.權利要求11的方法，其中每個雙極CTL包括鉻于聚合物基體內的電荷傳輸分子； 其中所述電荷傳輸分子包括下述材料中的一種或多種苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、芴亞基丙二腈甲酸丁酯(BCFM)、N，N，- 二 (I, 2- 二甲基丙基)-1，4，5，8-萘四甲酰基二酰亞胺(NTDI)、1，I’ - 二氧代-2-(4-甲苯基)-6-苯基-4-( 二氰亞甲基)噻喃(PTS)、芴亞基丙二腈甲酸2-乙基己酯(2EHCFM)、1，I-(N，N’-雙烷基-雙-4-苯二酰亞氨基)_2，2-雙氰-乙烯(BIB-CN)及其混合物；并且 其中所述聚合物基體包括一種電惰性聚合物，所述電惰性聚合物包括下述材料中的一種或多種聚碳酸酯、多芳基化合物、丙烯酸酯聚合物、乙烯基聚合物、纖維素聚合物、聚酯、聚硅氧烷、聚酰胺、聚氨酯、聚(環烯烴)、聚砜、以及環氧化物，和其無規或交替共聚物。
19.一種數字標記方法,包括 提供一種雙極成像元件，其包括各自鉻于多個電荷注入像素中一個像素上的多個雙極電荷傳輸層(CTL);其中多個電荷注入像素中的每個像素可單獨尋址以通過響應薄膜晶體管的電偏壓注入空穴或電子； 在雙極成像元件上通過反偏壓多個電荷注入像素的相鄰像素，使得空穴通過多個電荷注入像素的第一像素注入并經由對應雙極CTL傳輸至第一表面，且電子通過與第一像素相鄰的第二像素注入并經由對應雙極CTL傳輸至雙極成像元件的第二表面，而產生表面電荷對比度；在靠近顯影子系統和雙極成像元件之間形成的顯影夾縫處提供顯影材料； 在雙極成像元件的第一表面和第二表面二者之一上靜電顯影所述顯影材料形成顯影圖像；且 將所述顯影圖像從雙極成像元件轉印至介質。
20.權利要求19的方法，還包括通過反偏壓相鄰對應薄膜晶體管來增強雙極成像元件上顯影圖像區域與相鄰背景區域之間的圖像對比度。
21.權利要求20的方法，還包括 使與第一像素相連的薄膜晶體管正偏壓為+Iv1I ； 使與相鄰第二像素相連的鄰近薄膜晶體管負偏壓為-Iv2I ;且 使顯影子系統的顯影電極偏壓為Vtl，其中Iv1Iwylv2U
22.權利要求19的方法，其中顯影材料包括帶電膠印油墨，任選地帶電的苯胺油墨、或任選地帶電的基于烴類的液態油墨， 其中所述帶電膠印油墨包括帶電UV膠印油墨、帶電無水膠印油墨、或帶電水基膠印油墨;且 其中任選地帶電的苯胺油墨包括任選地帶電的UV苯胺油墨。
全文摘要
本發明涉及用于直接數字標記的材料和方法，其中表面電荷對比度可以通過反尋址雙極成像元件的相鄰電荷注入像素而形成且可在減小的晶體管電壓下以增強的圖像對比度而顯影。
文檔編號G03G15/08GK102768478SQ20121013534
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月2日 優先權日2011年5月3日
發明者G·C·卡多蘇, K-Y·羅, M·卡農戈 申請人:施樂公司