专利名称：使用双极成像元件的数字标记的制作方法
技术领域：
本发明涉及静电印刷和标记系统，且更具体地，涉及直接数字标记的系统和方法。
背景技术：
通常，存在两种数字印刷技术平台，即静电和喷墨印刷。现代静电印刷包括多步骤感光器(photoreceptor)充电并在感光器上形成潜像(latent image);显影潜像；将经显影的图像转印至介质并在其上定影；擦除并清理感光器。尽管静电印刷是一项成熟的技术，在降低单位生产成本(UMC)和运行成本方面仍然存在挑战。不同于数字输入，静电印刷系统基本上是一种模拟器件。 固态喷墨印刷(SIJ)是另一种现在用于彩色办公市场并正进军生产彩色市场的印刷技术。然而，掌握SIJ存在许多挑战，包括低单元的UMC、高印刷质量以及具有类压(press-like)可靠性的宽介质范围。所有这些印刷平台的共同问题是印刷系统非常复杂。系统复杂性导致复杂的印刷方法、高UMC以及高运行成本。因此，需要简单、小巧、快速、绿色、智能且低成本的印刷元件，从而提供具有加强的图像对比度以及低偏压的标记方法。
发明内容
根据各种实施方案，本发明包括一种双极成像元件。所述双极成像元件可包括多个铬于基底上的电荷注入像素，所述多个电荷注入像素中的每一个像素是可单独寻址的且包括下述材料中的一种或多种含纳米碳的材料、共轭聚合物及其结合物。所述双极成像元件也可包括单一连续的双极CTL层或多个双极电荷传输层(CTL)，每个双极CTL铬于所述多个电荷注入像素中的一个像素并设铬成响应电偏压将底层像素提供的空穴或电子传输至与双极CTL和底层像素的界面相对的双极CTL表面。所述双极成像元件还可包括多个铬于基底上的薄膜晶体管(thin film transistor),使得每个薄膜晶体管与所述多个电荷注入像素中一个或多个像素连接以提供电偏压。根据各种实施方案，本发明也包括一种数字标记方法。在该方法中，可以提供一种双极成像兀件，其包括单一连续层或多个双极电荷传输层(CTL),各双极电荷传输层络于多个电荷注入像素中一个像素上，其中所述多个电荷注入像素中的每个像素可单独寻址，以响应电偏压注入空穴和电子二者。表面电荷对比度可通过反偏压多个电荷注入像素的相邻像素，使得空穴通过多个电荷注入像素的第一像素注入并通过对应双极CTL传输至第一表面，电子通过与所述第一像素相邻的第二像素注入并通过对应双极CTL传输至双极成像元件的第二表面，而在双极成像元件上产生。随后显影材料可在双极成像元件的第一表面和第二表面之一上显影形成显影图像。根据各种实施方案，本发明还包括一种通过首先提供一种双极成像元件的数字标记方法。所述双极成像元件可包括单一连续层或多个双极电荷传输层(CTL)，各双极电荷传输层铬于多个电荷注入像素中一个像素上；其中每个像素可单独寻址以通过响应薄膜晶体管的电偏压而注入空穴或电子。增强的表面电荷对比度于是可通过反偏压多个电荷注入像素的相邻像素，使得空穴通过多电荷注入像素的第一像素注入并通过对应双极CTL传输至第一表面，电子通过与所述第一像素相邻的第二像素注入并通过对应双极CTL传输至双极成像元件的第二表面而在双极成像元件上产生。随后可以在显影子系统和双极成像元件之间形成的显影夹缝(development nip)附近提供显影材料,所述显影材料在双极成像元件的第一表面和第二表面之一上静电显影形成显影图像。所述显影图像可以从双极成像元件转印至介质。应该理解前述的一般描述和以下的详细描述仅是示例性和说明性的而非限制权利要求中的本发明。
附图——插入并构成说明书的一部分——说明了本发明的一些实施方案并与说 明书一起用以解释本发明的原理。图I示意性地描绘了本发明的各种实施方案的示例性直接数字标记系统的一部分。图2A-2B示意性地描绘了本发明的各种实施方案的示例性双极成像元件一部分的截面视图。图3A-3B描绘了本发明的各种实施方案的示例性双极成像元件的充放电特性。图4示意性地描绘了本发明的各种实施方案的示例性图像显影方法。应该注意所述图的某些细节已经简化并用于帮助对实施方案的理解而不是保持严格的结构精确度、细节和尺寸。
具体实施例方式现将详细提及本发明的实施方案，其实施例在附图中说明。所有图中将尽可能使用相同的附图标号指代相同或类似部分。在以下说明书中，参考组成说明书一部分的附图，所述附图中通过示例说明示出可实施本发明的具体示例性实施方案。这些实施方案被足够详细的描述以使本领域技术人员实施本发明且应理解可使用其他实施方案以及在不背离本发明范围的情况下做出改变。因此，以下说明书仅仅是示例性的。各种实施方案提供了用于直接数字标记的材料和方法，其中表面电荷对比度可通过反向寻址双极成像元件的相邻电荷注入像素而形成。表面电荷对比度可形成潜像并可通过各种显影材料显影。由于公开的成像元件的双极性质，图像与非图像区域的图像对比度可在降低的偏压下增大。图I示意性地说明了根据本发明的各种实施方法的示例性数字标记系统100的一部分。该示例性数字标记系统100可包括双极成像元件102A或102B用于形成表面电荷对比度，其在本文也被称作“静电潜像”。双极成像元件102A/B可沿101的方向旋转。图2A-2B示意性地说明了本发明的各种实施方法的示例性双极成像元件102A-B的一部分的截面视图。双极成像元件102A可包括多个双极电荷传输层(CTL)240A-E、多个电荷注入像素225A-E、和/或多个薄膜晶体管255 (TFT) A-E，其铬于基底210上。在另一个实施方案中，双极成像元件102B可包括单一连续的双极电荷传输层(CTL) 240、多个电荷注入像素225A-E、和/或多个薄膜晶体管(TFT) 255A-E，其铬于基底210上。注意图2A中的双极CTL 240A-E或图2B的层240、图2A-2B示出的电荷注入像素225A-E、和/或TFT255A-E是示例的且可以包括任何可能数量的每个元件。如本文所使用的，术语“电荷注入像素”可与术语“像素”互换使用。基底210可以由任意合适的材料形成，包括，但不限制于，聚酯薄膜、聚酰亚胺(PI)、挠性不锈钢、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和弹性玻璃。在基底210上，多个双极CTL 240中的每一个可以铬于多个电荷注入像素225中的一个上，其中每个双极CTL 240可包括与多个电荷注入像素225相对的表面241。在一个如图2A所示的实施方案中，多个双极CTL 240A-E中的每一个可以相互分离或分隔。在一个如图2B所示的实施方案中，多个双极CTL 240A-E不是分离或分隔的，而 是可以形成单一连续的双极电荷传输层(CTL) 240或设铬为/在单一连续双极CTL 240，其铬于多个电荷注入像素225的所有像素中。图2A-2B中的双极CTL 240可以设铬为传输由相应像素225响应施用于相应TFT255的电偏压而提供的电荷载体(例如空穴和/或电子)至双极CTL 240的表面241。TFT255可以铬于例如基底210上。每个TFT 255可以偶联至一个(或多个)像素225使得每个像素225或选自多个像素225的一组像素可单独寻址。本文使用的短语“可单独寻址”意味着多个电荷注入像素中的每个像素可以独立于其邻近或周围像素而进行识别和操作。例如，参考图2A-2B，像素225A-E中的每一个可以独立于其邻近或相邻像素单独接通或断开。然而在一些实施方案中，一组像素(例如第一组包括如225A-C的像素)可以被选择并共同寻址，而不是单独寻址像素225A-E。也就是说，所述第一组像素225A-C可以独立于第二组包括例如22 和/或225E的像素或其他组选自多个像素的像素而一起接通或断开。如图2A-2B所示，包含一个覆盖于相应电荷注入像素225上的双极CTL 240的层堆叠可通过介电材料227而相互电绝缘。所述介电材料227可由任何已知的介电材料形成，用于电绝缘相邻像素225，并消除相邻像素间的串扰(cross talk)和横向电荷迁移(LCM)。每个双极CTL 240可包括一个或多个电荷传输分子,该电荷传输分子能够将空穴和电子二者，例如，从与像素225的界面传输至双极CTL 240的相对表面。在一些实施方案中，所述电荷传输分子可包括一种单体，该单体能使在双极CTL 240和像素225的界面处产生的自由空穴/电子穿过双极CLT 240传输至表面241。双极CLT 240中使用的能传输空穴和电荷二者的电荷传输分子可包括，但不限制于，苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM，一种富勒烯衍生物)、芴亚基丙二腈甲酸丁酯(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-萘四甲酰基二酰亚胺(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-( 二氰亚甲基)噻喃(PTS)、荷亚基丙二臆甲酸 2_ 乙基己酯(2-ethylehexylcarboxylatef luorenonemalononitrile, 2EHCFM)、I, I- (N, N'-双烧基 _ 双 _4-苯二酸亚氛基)~2, 2~ 双氛-乙稀(BIB-CN)及其混合物。示例性电荷传输分子PCBM的化学结构可以是
权利要求
1.一种双极成像元件，包括 基底； 多个铬于基底上的电荷注入像素，其中该多个电荷注入像素中的每个像素是可单独寻址的且包含下述材料中的一种或多种含纳米碳的材料、共轭聚合物、及其结合物； 多个双极电荷传输层(CTL)，其中该多个双极CTL中每个双极CTL铬于多个电荷注入像素中的一个像素上且设铬成响应电偏压将由底层像素提供的空穴或电子传输至与双极CTL和底层像素的界面相对的双极CTL的表面；和 多个铬于基底的薄膜晶体管，使得每个薄膜晶体管与所述多个电荷注入像素中一个或多个像素连接以提供电偏压。
2.权利要求I的元件，其中所述多个双极CTL相互分隔或设铬成单一连续的双极电荷传输层。
3.权利要求I的兀件，其中每个双极CTL包括络于聚合物基体内的电荷传输分子； 其中所述电荷传输分子包括下述材料中的一种或多种苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、芴亚基丙二腈甲酸丁酯(BCFM)、N，N，- 二 (I, 2- 二甲基丙基)-1，4，5，8-萘四甲酰基二酰亚胺(NTDI)、1，I’ - 二氧代-2-(4-甲苯基)-6-苯基-4-( 二氰亚甲基)噻喃(PTS)、芴亚基丙二腈甲酸2-乙基己酯(2EHCFM)、1，I-(N，N’-双烷基-双-4-苯二酰亚氨基)_2，2-双氰-乙烯(BIB-CN)及其混合物；并且 其中所述聚合物基体包括一种电惰性聚合物，所述电惰性聚合物包括下述材料中的一种或多种聚碳酸酯、多芳基化合物、丙烯酸酯聚合物、乙烯基聚合物、纤维素聚合物、聚酯、聚硅氧烷、聚酰胺、聚氨酯、聚(环烯烃)、聚砜、以及环氧化物，和其无规或交替共聚物。
4.权利要求I的元件，其中每个像素的表面电阻率在约50欧姆/平方至约5，000欧姆/平方范围内。
5.权利要求I的元件，其中所述含纳米碳的材料包括石墨烯或碳纳米管(CNT)，所述碳纳米管包括单壁CNT、双壁CNT、或多壁CNT。
6.权利要求I的元件，其中所述共轭聚合物包括PEDOT-PSS、聚噻吩、聚吡咯或其结合物。
7.权利要求I的元件，其中多个电荷注入像素中的每个像素的长和宽中至少一个为约IOOOiim或更小。
8.权利要求I的元件，其中所述基底包括下述材料中的一种或多种聚酯薄膜、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二酯和弹性玻璃。
9.权利要求I的元件，还包括一层或多层铬于基底与多个电荷注入像素之间或铬于基底与多个薄膜晶体管之间的粘合层。
10.一种印刷装铬，包括权利要求I的元件，其中所述印刷装铬是干/液态数字静电打印机或数字苯胺/胶印打印机。
11.一种数字标记方法，包括 提供一种双极成像元件，其包括各自铬于多个电荷注入像素中一个像素上的多个双极电荷传输层(CTL);其中多个电荷注入像素中的每个像素可单独寻址以响应电偏压而注入空穴和电子； 在双极成像元件上通过反偏压多个电荷注入像素的相邻像素，使得空穴通过多个电荷注入像素的第一像素注入并经由对应双极CTL传输至第一表面，且电子通过与第一像素相邻的第二像素注入并经由对应双极CTL传输至双极成像元件的第二表面，而产生表面电荷对比度； 在双极成像元件的第一表面和第二表面二者之一上显影一种显影材料形成显影图像。
12.权利要求11的方法，其中反偏压相邻像素的步骤包括使用铬于基底上且各自与多个电荷注入像素的一个或多个像素相连的多个薄膜晶体管。
13.权利要求11的方法，还包括控制相邻像素的反偏压从而增强双极成像元件上的显影图像区域与相邻背景区域的图像对比度。
14.权利要求11的方法，还包括显影步骤前在靠近显影子系统和双极成像元件之间形成的显影夹缝处提供显影材料。
15.权利要求11的方法，其中显影材料包括下述材料中的一种或多种粉状调色剂、液态调色剂、基于烃类的液态油墨、苯胺油墨、或胶印油墨。
16.权利要求11的方法，其中显影材料包括带电胶印油墨、任选地带电的苯胺油墨、或任选地带电的基于烃类的液态油墨， 其中所述带电胶印油墨进一步包括带电UV胶印油墨、带电无水胶印油墨、或带电水基胶印油墨；且 其中任选地带电的苯胺油墨包括任选地带电的UV苯胺油墨。
17.权利要求11的方法，其中在双极成像元件上产生表面电荷对比度的步骤还包括 偏压选自多个电荷注入像素的第一组电荷注入像素； 反偏压与所述第一组相邻且选自多个电荷注入像素的第二组电荷注入像素，使得空穴被注入并传输至第一组双极CTL表面且电子被注入并传输至第二组双极CTL表面，其中第二组双极CTL表面与第一组双极CTL表面相邻。
18.权利要求11的方法，其中每个双极CTL包括铬于聚合物基体内的电荷传输分子； 其中所述电荷传输分子包括下述材料中的一种或多种苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、芴亚基丙二腈甲酸丁酯(BCFM)、N，N，- 二 (I, 2- 二甲基丙基)-1，4，5，8-萘四甲酰基二酰亚胺(NTDI)、1，I’ - 二氧代-2-(4-甲苯基)-6-苯基-4-( 二氰亚甲基)噻喃(PTS)、芴亚基丙二腈甲酸2-乙基己酯(2EHCFM)、1，I-(N，N’-双烷基-双-4-苯二酰亚氨基)_2，2-双氰-乙烯(BIB-CN)及其混合物；并且 其中所述聚合物基体包括一种电惰性聚合物，所述电惰性聚合物包括下述材料中的一种或多种聚碳酸酯、多芳基化合物、丙烯酸酯聚合物、乙烯基聚合物、纤维素聚合物、聚酯、聚硅氧烷、聚酰胺、聚氨酯、聚(环烯烃)、聚砜、以及环氧化物，和其无规或交替共聚物。
19.一种数字标记方法,包括 提供一种双极成像元件，其包括各自铬于多个电荷注入像素中一个像素上的多个双极电荷传输层(CTL);其中多个电荷注入像素中的每个像素可单独寻址以通过响应薄膜晶体管的电偏压注入空穴或电子； 在双极成像元件上通过反偏压多个电荷注入像素的相邻像素，使得空穴通过多个电荷注入像素的第一像素注入并经由对应双极CTL传输至第一表面，且电子通过与第一像素相邻的第二像素注入并经由对应双极CTL传输至双极成像元件的第二表面，而产生表面电荷对比度；在靠近显影子系统和双极成像元件之间形成的显影夹缝处提供显影材料； 在双极成像元件的第一表面和第二表面二者之一上静电显影所述显影材料形成显影图像；且 将所述显影图像从双极成像元件转印至介质。
20.权利要求19的方法，还包括通过反偏压相邻对应薄膜晶体管来增强双极成像元件上显影图像区域与相邻背景区域之间的图像对比度。
21.权利要求20的方法，还包括 使与第一像素相连的薄膜晶体管正偏压为+Iv1I ； 使与相邻第二像素相连的邻近薄膜晶体管负偏压为-Iv2I ;且 使显影子系统的显影电极偏压为Vtl，其中Iv1Iwylv2U
22.权利要求19的方法，其中显影材料包括带电胶印油墨，任选地带电的苯胺油墨、或任选地带电的基于烃类的液态油墨， 其中所述带电胶印油墨包括带电UV胶印油墨、带电无水胶印油墨、或带电水基胶印油墨;且 其中任选地带电的苯胺油墨包括任选地带电的UV苯胺油墨。
全文摘要
本发明涉及用于直接数字标记的材料和方法，其中表面电荷对比度可以通过反寻址双极成像元件的相邻电荷注入像素而形成且可在减小的晶体管电压下以增强的图像对比度而显影。
文档编号G03G15/08GK102768478SQ20121013534
公开日2012年11月7日 申请日期2012年5月2日 优先权日2011年5月3日
发明者G·C·卡多苏, K-Y·罗, M·卡农戈 申请人:施乐公司