DE19505908A1

DE19505908A1 - Fotorezeptor für Elektrofotografie

Info

Publication number: DE19505908A1
Application number: DE19505908A
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Mori
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1995-08-24
Also published as: GB9503087D0; GB2286892B; CA2143073A1; US5567557A; GB2286892A

Description

Die Erfindung betrifft einen Fotorezeptor für Elektrofotografie, besonders ei nen organischen Fotorezeptor für Elektrofotografie mit guter Beständigkeit gegen aktive Gase, wie Ozon, und guten Fotorezeptor- und Wiederholungseigenschaften.

Stand der Technik

Übliche Fotorezeptoren für Elektrofotografie, die für Kopiergeräte und Drucker verwendet werden (im folgenden einfach als "Fotorezeptoren" bezeichnet, weisen hauptsächlich ein anorganisches fotoleitendes Material, wie Selen, Selenlegierung, Zinksulfid und Cadmiumsulfid auf. Neuerdings sind viele Fotorezeptoren aus einem organischen fotoleitenden Material entwickelt worden, da sie Vorteile wie Biegsam keit, Wärmebeständigkeit, Filmbildungsfähigkeit, geringes Gewicht und geringe Ko sten aufweisen. Von diesen liefern organische Fotorezeptoren mit Schichtaufbau (laminierte Fotorezeptoren), mit funktionsverschiedenen Schichten mit einer licht empfindlichen (fotosensitiven) Schicht, die in eine lichtempfangende Ladungserzeu gungsschicht zur Erzeugung von Ladungsträgern und eine Ladungstransportschicht zum Transportieren erzeugter Ladungsträger unterteilt ist, gute Eigenschaften, wenn die jeweiligen Schichten aus einem für die entsprechende Funktion optimalen Mate rial gebildet und kombiniert sind; negativ geladene Funktionsgeteilte organische Foto rezeptoren mit Schichtaufbau, die eine Ladungserzeugungsschicht und eine La dungstransportschicht aufweisen, die in dieser Reihenfolge auf einem leitenden Substrat aufgebracht sind, haben eine Lichtempfindlichkeit (Fotoempfindlichkeit) vergleichbar der von Selen-Fotorezeptoren erreicht.

In einer elektrofotografischen Vorrichtung wird ein Zyklus von Arbeitsgängen der Bilderzeugung, wie Aufladung, Belichtung, Entwicklung, Transfer, Reinigung und Statik-Beseitigung auf der Oberfläche eines Fotorezeptors wiederholt. Die Eigen schaften eines Fotorezeptors müssen also während der wiederholten Zyklen dieser Bilderzeugungsschritte stabil bleiben. Bei organischen Fotorezeptoren nimmt jedoch das Aufladungspotential während wiederholten Gebrauchs ab (Verschlechterung der Aufladungscharakteristik), was zu verschlechterter Bildqualität führt.

Eine solche Verschlechterung der Aufladungscharakteristik ist hauptsächlich zurückzuführen auf den Abbau eines organischen Materials an der Oberfläche eines Fotorezeptors, die durch aktive Gase, wie Ozon (O₃) verursacht wird, die durch die Corona-Entladung von einem Auflader erzeugt werden. Um dieses Problem zu lö sen, wurde ein Gebläse in eine Ventilationsvorrichtung eingebaut, um Ozon zu ent fernen und so die Menge von Ozon zu verringern, welche mit der Oberfläche eines Rezeptors in Berührung kommt, oder verschiedene Antioxidantien, wie 2,6-Di-butyl- 4-methylphenol (BHT), Pentaerythrityl-tetrakis [3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionat], 2,4-Bis(n-octylthiol)-6-(4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino)-1, 3,5-triazin wur den der äußersten Oberfläche eines Fotorezeptors zugesetzt, um einen solchen Ab bau zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung

Es ist jedoch immer noch schwierig, mit einer üblichen Ventilationsvorrichtung vollkommen zu verhindern, daß aktive Gase die Oberfläche eines Fotorezeptors beeinträchtigen, und Geräte mit solchen Vorrichtungen sind teuer. Auch der Zusatz eines Antioxidans zur Oberfläche eines Fotorezeptors kann dessen Abbau ohne Ver schlechterung der Fotorezeptor-Eigenschaften nicht vollkommen verhindern. Außer dem haben organische Fotorezeptoren die Anforderungen des Marktes hinsichtlich Wiederholungseigenschaften nicht erfüllt. Im Hinblick darauf ist es Aufgabe der Er findung, einen organischen Fotorezeptor mit einer guten Beständigkeit gegen aktive Gase, wie Ozon, und einer guten Wiederholungscharakteristik zu schaffen.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß können die obigen Schwierigkeiten behoben und damit die Aufgabe gelöst werden durch einen Fotorezeptor für Elektrofotografie, der eine lichtempfindliche Schicht aus einem organischen Material auf einem leitenden Substrat aufweist, worin die äußerste Schicht der lichtempfindlichen Schicht ein Ester-phosphit-Antioxidans und ein gehindertes Phenol-Antioxidans aufweist (Patentanspruch 1). Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein bevorzugtes Beispiel des Ester-phosphit-Antioxidans ist eine Verbindung mit der folgenden allgemeinen Formel:

[A-O]₃-P (1)

worin A eine Phenylgruppe bedeutet, die einen Substituenten aufweisen kann.

Spezielle Beispiele der Verbindung mit der Formel (1) sind Verbindungen mit der folgenden Strukturformel (1)-1 bis (1)-6.

Ein weiteres bevorzugtes Beispiel des Ester-phosphit-Antioxidans ist eine Verbindung mit der folgenden allgemeinen Formel

[A-O]₂-P-O-R₁ (2)

worin A eine Phenylgruppe, die einen Substituenten tragen kann und R₁ eine Alkyl gruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen bezeichnen.

Spezielle Beispiele der Verbindung der Formel (2) sind unter anderem die Verbindungen mit den folgenden Strukturformeln (2)-1 bis (2)-4:

Ein weiteres Beispiel des Ester-phosphit-Antioxidans ist eine Verbindung mit der folgenden allgemeinen Formel:

worin R₁, R₂ und R₃ jeweils eine Alkylgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen be deuten.

Spezielle Beispiele der Verbindung der Formel (3) sind unter anderem die Verbindungen mit den folgenden Strukturformeln (3)-1 bis (3)-5:

Spezielle Beispiele von Antioxidantien mit gehindertem Phenol sind Verbin dungen mit den folgenden Strukturformeln (4)-1 bis (4)-10

Wenn eine lichtempfindliche Schicht wenigstens eine Ladungserzeugungs schicht und eine auf dieser gebildete Ladungstransportschicht aufweist und die La dungstransportschicht die äußerste Schicht ist, sollte die Ladungstransportschicht ein Ester-phosphit-Antioxidans und ein gehindertes Phenol-Antioxidans enthalten. In diesem Fall enthält die Ladungstransport-Schicht vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-% eines Ester-phosphit-Antioxidans und 0,01 bis 10 Gew.% eines gehinderten Phenol- Antioxidans, bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge der Ladungstransportschicht.

Effekte der Erfindung

Ein Fotorezeptor mit einer lichtempfindlichen Schicht aus einem organischen Material auf einem leitenden Substrat, der den nachteiligen Effekt von aktiven Ga sen, wie Ozon, verhindern kann und eine gute Wiederholungscharakteristik hat, kann erhalten werden, wenn die äußerste Schicht der lichtempfindlichen Schicht ein Ester-phosphit-Antioxidans und ein gehindertes Phenol-Antioxidans enthält.

Wenn die äußerste Schicht der lichtempfindlichen Schicht eines Fotorezep tors eine Ladungstransportschicht ist, sollten diese Antioxidantien der La dungstransportschicht in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-% eines Ester-phosphit-Antioxidans und 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugs weise 0,01 bis 5 Gew.-% eines gehinderten Phenol-Antioxidans, jeweils bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge der Ladungstransportschicht zugesetzt werden. Eine Wir kung tritt nicht ein, wenn die zugesetzte Menge dieser Antioxidantien zu klein ist, während das Restpotential ansteigt und die Lichtempfindlichkeit abnimmt, wenn die se zugesetzte Menge zu groß ist.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, ohne daß die Erfindung darauf begrenzt wäre, so lange nur der Sinn der Erfindung beach tet wird. In den Ausführungsformen angegebene Teile beziehen sich auf Gewichts teile.

Fig. 1 ist ein typischer Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Fotorezeptors 3 mit einer Ladungserzeugungsschicht 3a und einer darauf angeordneten Ladungstransportschicht 3b und einer darunter angeordneten Zwi schenschicht 2, die auf einem leitenden Substrat aufgebracht ist.

Das leitende Substrat 1 kann die Form einer Platte, eines Blattes, eines Ban des oder eines Zylinders haben. Als Material des leitenden Substrats 1 können unter anderem dienen ein Metall, wie Aluminium, Aluminium-Legierung oder Kupfer, ein Metall oder Kunststoff, die unter Verwendung von Vakuum-Bedampfung mit Alumini um, Aluminium-Legierung oder Zinnoxid beschichtet sind, ein Metall oder Kunststoff, die mit einem Beschichtungsmittel, das eine Mischung eines leitenden Materials und eines geeigneten Harz-Bindemittels enthält, beschichtet sind, oder Kunststoffe, die ein leitendes Material enthalten.

Die Zwischenschicht 2 wird nach Bedarf ausgebildet, um die Haftung zwi schen dem leitenden Substrat und der lichtempfindlichen Schicht zu verbessern und die Injektion von Ladungsträgern vom leitenden Substrat in die lichtempfindliche Schicht zu regeln, und sie kann als wesentlichen Bestandteil einen der folgenden Stoffe aufweisen: Polyvinyl-alkohol, Polyvinyl-methylether, Polyamid, Polyurethan, Melaminharz, Phenolharz oder Aluminiumoxid. Die Filmdicke dieser Schicht beträgt vorzugsweise 0,05 bis 20 µm und besonders bevorzugt 0,05 bis 10 µm.

Die Ladungserzeugungsschicht 3a wird gebildet durch Aufdampfen oder Sputtern von Phthalocyanin, Perylen, Bis-Azo, polycyklischem Chinon oder Indigo- Pigment oder einem Farbstoff wie Squarain oder Azulen, oder Beschichten mit ei nem Beschichtungsmittel, worin das genannte Pigment oder der genannte Farbstoff dispergiert sind in einer Lösung eines Bindemittel-Harzes, wie Polyvinylbutyralharz, Polyallylatharz, Polyesterharz oder Epoxyharz. Die Filmdicke der Ladungserzeu gungsschicht liegt zweckmäßigerweise bei 0,1 bis 1 µm.

Die Ladungstransportschicht 3b enthält nicht nur ein Ladungstransport- Material und ein Bindemittelharz, sondern erfindungsgemäß auch ein Ester-o phosphit-Antioxidans und ein gehindertes Phenol-Antioxidans. Das Ladungstrans port-Material schließt ein allgemein bekannte Verbindungen oder Derivate von Hy drazon, Hydrazin, Triarylamin, Styrylamin, Indol, Indolin, Butadien oder Pyrazol. Zum Bindemittelharz gehören solche Harze wie Polyvinylbutyral-, Styrol-, Polycarbonat-, Polyester-, Epoxy-, Urethan- und Acryl-Harze.

Die Ladungstransportschicht enthält vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-% des La dungstransportmaterials bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge dieser Schicht. Die Filmdicke der Ladungstransportschicht beträgt vorzugsweise 10 bis 50 µm und be sonders bevorzugt 15 bis 40 µm.

Die Ladungstransportschicht enthält vorzugsweise 0,001 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,01 bis 5 Gew.-% des Ester-phosphit-Antioxidans bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge dieser Schicht. Außerdem enthält die Ladungstrans portschicht vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.% und besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-% des gehinderten Phenol-Antioxidans, bezogen auf die Gesamtfeststoffmen ge dieser Schicht.

Verschiedene Zusatzstoffe können der erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Schicht zugesetzt werden, um die Filmbildungsfähigkeit, Lichtechtheit, mechanische Festigkeit und Potential-Stabilität zu verbessern.

Beispiel 1

Als leitendes Substrat wurde eine Aluminiumplatte mit den Abmessungen 30 mm×30 mm×1 mm hergestellt. 8 Gewichtsteile copolymerisiertes Polyamidharz (Handelsname "Diamid T-17"; Hersteller: Daicel Hules) wurden in einem Lösungsmit tel bestehend aus einem Gemisch von 70 Gew.-Teilen Methanol und 30 Gew.-Teilen n-Butanol gelöst und das Substrat wurde mit dieser Lösung beschichtet und dann 20 Minuten bei 90°C getrocknet, um eine Zwischenschicht von 0,5 µm Filmdicke zu bilden.

Anschließend wurden 10 Gew.-Teile Disazo-Pigment der folgenden Struktur formel (5), 10 Gewichtsteile Polyvinylbutyral-Harz (Handelsname "S-Lec BH-S"; Hersteller: Sekisui Kagaku Co., Ltd.) und 100 Gew.-Teile Cyclohexan gemischt und die Mischung wurde in einer Kugelmühle mit Glaskugeln von 1 mm Durchmesser während 8 Stunden dispergiert. Der dispergierten Flüssigkeit wurden zur Verdün nung 500 Gew.-Teile Tetrahydrofuran zugesetzt und die Zwischenschicht wurde dann mit dieser Flüssigkeit beschichtet und 20 Minuten bei 90°C getrocknet, um eine Ladungserzeugungsschicht von 0,3 µm Dicke zu erzeugen.

Anschließend wurde die obige Verbindung (1)-3, nämlich (2,4-Di-tert- butylphenol)-phosphit als ein Ester-phosphit-Antioxidans und die obige Verbindung (4)-1, das ist 2,4-Bis-(n-octylthio)-6-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylanilin) als gehindertes Phenol-Antioxidans zu 10 Gew.-Teilen Hydrazon-Verbindung mit der folgenden Strukturformel (6), die als Ladungstransportmaterial verwendet wurde und 10 Gew.- Teilen Polycarbonat-Harz (Handelsname "Panlite TS-2050"; Hersteller: Teÿin Kasei Co., Ltd.) zugesetzt und das Gemisch wurde in 90 Gew.-Teilen Tetrahydrofuran ge löst, um ein Beschichtungsmittel für die Ladungstransportschicht zu erhalten. Die Mengen an zugesetztem Ester-phosphit-Antioxidans und gehindertem Phenol- Antioxidans (jeweils bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge der Ladungstransport schicht) wurden verändert wie in Tabelle 1 angegeben, um neun Typen von Be schichtungsmitteln zu erhalten. Jedes dieser Beschichtungsmittel wurde auf die La dungserzeugungsschicht aufgebracht und dann 20 Minuten bei 100°C getrocknet, um eine Ladungstransportschicht mit einer Filmdicke von 20 µm zu bilden und damit die Fotorezeptoren 1-1 bis 9-1 zu erhalten.

Jeder dieser Fotorezeptoren wurde hinsichtlich seiner Fotorezeptor- Eigenschaften und Ozon-Festigkeit bewertet. Die Eigenschaften wurden bewertet unter Verwendung der Testvorrichtung EPA8100 (Hersteller Kawaguchi Denki Seis akujo) zur Prüfung der Aufladung mit statische Elektrizität. Die Oberfläche des Foto rezeptors wurde aufgeladen, und das Anfangs-Aufladungspotential E₀ wurde ge messen. Anschließend wurde der Fotorezeptor mit weißem Licht von 5 lux Leucht stärke (Illuminanz) belichtet, um die Halbabfallbelichtung E_½ (Lichtempfindlichkeit) zu bestimmen, die erforderlich ist, um das Anfangs-Aufladungspotential auf die Hälfte herabzusetzen. Nachdem die Anfangscharakteristika in dieser Weise gemes sen worden waren, wurde der Fotorezeptor in einen schwarzen Kasten (black box) gebracht, der mit einem Ozon-Generator verbunden war, um die Ozonkonzentration darin konstant bei 20 ppm zu halten, und der Fotorezeptor wurde 11 Stunden in die ser Ozon-Atmosphäre belassen. Anschließend wurden die Fotorezeptor- Eigenschaften wie beschrieben gemessen, um einen Abfall im Aufladungs-Potential (%) infolge der Ozon-Einwirkung und damit die Ozon-Beständigkeit zu bestimmen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

Tabelle 1

Tabelle 1 zeigt deutlich, daß der Zusatz von sowohl dem Ester-phosphit- Antioxidans als auch dem gehinderten Phenol-Antioxidans zu einer Ladungstrans portschicht zu einer viel höheren Ozonbeständigkeit führt als wenn keines oder nur eines der Antioxidantien zugesetzt wird. Die Tabelle zeigt auch, daß der Zusatz der beiden Antioxidantien die Aufladungscharakteristika verbessert, ohne die Empfind lichkeit herabzusetzen, im Vergleich mit dem Zusatz von nur einem der Antioxidanti en.

Beispiel 2

Die Fotorezeptoren 2-1 bis 2-9 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß das Ester-phosphit-Antioxidans und das gehinderte Phenol- Antioxidans, die einer Ladungstransportschicht zugesetzt wurden, ersetzt waren durch die obige Verbindung (2)-1, nämlich Diphenylmono-(2-ethylhexyl)-phosphit bzw. die obige Verbindung (4)-2, nämlich 2,5 Bis (1,1,3,3,-tetramethylbutyl)- hydrochinon, und daß die zugesetzte Menge von jedem Antioxidans verändert wur de, wie in Tabelle 2 angegeben. Die Eigenschaften und Ozonbeständigkeit dieser Fotorezeptoren wurden wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Tabelle 2 zeigt, daß der Zusatz von beiden, dem Ester-phosphit-Antioxidans und dem gehinderten Phenol-Antioxidans zu einer Ladungstransportschicht die glei chen Wirkungen wie in Beispiel 1 hat.

Beispiel 3

Die Fotorezeptoren 3-1 bis 3-9 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß das Ester-phosphit-Antioxidans und das gehinderte Phenol- Antioxidans, die der Ladungstransportschicht zugesetzt wurden, ersetzt waren durch die obigen Verbindungen (3)-1, nämlich Tris-(2-ethylhexyl)-phosphit bzw. die obige Verbindung (4)-3, nämlich Pentaerythrityl-tetrakis [3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydrophenyl) propionat], und daß die von jedem Antioxidans zugesetze Menge verändert wurde, wie in Tabelle 3 gezeigt. Die Eigenschaften und Ozonbeständigkeit wurden wie in Beispiel 1 gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Tabelle 3 zeigt, daß der Zusatz von beidem, Ester-phosphit-Antioxidans und dem gehinderten Phenol-Antioxidans zu einer Ladungstransportschicht die glei chen Wirkungen wie in Beispiel 1 herbeiführt.

Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß enthält ein Fotorezeptor für Elektrofotografie eine lichtemp findliche (fotosensitive) Schicht eines organischen Materials auf einem leitenden Substrat, wobei die äußerste Schicht der lichtempfindlichen Schicht sowohl ein Ester-phosphit-Antioxidans als auch ein gehindertes Phenol-Antioxidans enthält. Die Bildung einer solchen lichtempfindlichen Schicht liefert einen organischen Fotore zeptor mit guter Beständigkeit gegen aktive Gase, wie Ozon, und einer guten Wie derholungscharakteristik.

Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein typischer Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Fotorezeptors.

Bezugszeichenliste

1 Leitendes Substrat
2 Zwischenschicht
3 Lichtempfindliche Schicht
3a Ladungserzeugungsschicht
3b Ladungstransportschicht

Claims

1. Fotorezeptor für Elektrofotografie mit einer lichtempfindlichen (fotosensitiven) Schicht eines organischen Materials auf einem leitenden Substrat, worin die äu ßerste Schicht der lichtempfindlichen Schicht ein Ester-phosphit-Antioxidans und ein gehindertes Phenol-Antioxidans enthält.

2. Fotorezeptor für Elektrofotografie nach Anspruch 1, worin das Ester-phosphit- Antioxidans eine Verbindung mit der folgenden allgemeinen Formel ist: [A-O]₃-P (1)worin A eine gegebenenfalls substituierte Phenylgruppe bedeutet.

3. Fotorezeptor für Elektrofotografie nach Anspruch 1, worin das Ester-phosphit- Antioxidans eine Verbindung mit der folgenden allgemeinen Formel ist: [A-O]₂-P-O-R₁ (2)worin A eine gegebenenfalls substituierte Phenylgruppe und R₁ eine Alkylgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen bedeuten.

4. Fotorezeptor für Elektrofotografie nach Anspruch 1, worin das Ester-phosphit- Antioxidans eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel ist: worin R₁, R₂ und R₃ jeweils eine Alkylgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen bedeuten.

5. Fotorezeptor für Elektrofotografie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die lichtempfindliche Schicht eine Schichtstruktur mit wenigstens einer Ladungser zeugungsschicht und einer auf dieser gebildeten Ladungstransportschicht hat und die Ladungstransportschicht die äußerste Schicht ist.

6. Fotorezeptor für Elektrofotografie nach Anspruch 5, worin die Ladungstransport schicht, welche die äußerste Schicht der lichtempfindlichen Schicht ist, 0,01 bis 10 Gew.-% eines Ester-phosphit-Antioxidans und 0,01 bis 10 Gew.-% eines ge hinderten Phenol-Antioxidans, jeweils bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge der Ladungstransportschicht enthält.