DE2123600C3 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer Deckschicht aus polymeren organischen Verbindungen, einer photoleitfähigen Schicht und gegebenenfalls einem Schichtträger.

Bei der heute üblichen Xerographie unter Verwendung von wiederbenutzbarem elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht /.. B. aus glasigem Selen ist die photoleitfähige Schicht im allgemeinen sowohl die teuerste als auch der am leichtesten zerstörbare Teil des Aufzeichnungsmaterials.

Beim schnell-xerographischen Verfahren, wie: es z. B. in der US-PS 23 57 809 beschrieben wird, ist es besonders wichtig die photoleitfähige Schicht mit einer Deckschicht zu versehen, um die Lebensdauer des Aufzeichnungsmaterials zu verlängern. Im allgemeinen bildet man die Deckschicht, indem man die Lösung eines organischen Harzes auf die Plattenoberfläche aufbringt und die Lösung eindampfen läßt.

Ein so hergestelltes elcktrographisches Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art wird z. B. in der DT-OS 15 22718 beschrieben.

Jedoch gibt es viele hochpolymerisierte lösungsmittelbeständige Polymerisate, die auf diese V/eise nicht aufgebracht werden können; wenn man die Lösungsmittel für ein derartiges Polymer findet, hat es außerdem oft nachteilige Auswirkungen auf die photoleitfähige Schicht. Gemäß der US-PS 31 4b 145 kann man eine <>5 Deckschicht aufbringen, indem man ein dünnes Häutchen aus einem hochpolymerisierten lösungsmittelbeständigen Polymerisat mit einer photoleilfähigen Schicht in Kontakt bringt und das ganze im Vakuum einem Ionenbombardement ausetzt.

Als Deckschicht für wiederverwendbares elckirophotographisches Aufzeichnungsmaterial kann man die verschiedensten Wachse, Kohlenwasserstoffe und anorganische Harze verwenden; sie haben alle aber ein ähnliches Problem, nämlich daß sich ihre elektrischen Eigenschaften bei sehr hoher und sehr niedriger Feuchtigkeit wesentlich ändern. Deshalb beeinträchtigen die meisten organischen Materialien insbesondere Harze, bei Benutzung als Deckschicht auf elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien die Qualität der Bildauflösung, wenn man bei über etwa 58% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder unter 20% relativer Luftfeuchtigkeit arbeitet. Dies beruht auf der Tendenz des Materials der Deckschicht, Feuchtigkeit zu absorbieren und zu desorbieren und hierbei ihr elektrisches Verhalten zu ändern, d. h. die Entladungseigenschaften des eiektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials. Es wurde z. B. gefunden, daß eine übliche Deckschicht, wie Celluloseacetat, das bei mittlerer Luftfeuchtigkeit verschleißfest ist und annehmbare elektrische Eigenschaften hat. sowohl bei hoher als auch bei niedriger Feuchtigkeit feuchtigkeitsempfindlich ist. Deshalb ist Celluloseacetat unter solchen Bedingungen für <Jie Verwendung in Systemen, die eine hohe Bildqualität erfordern, nicht brauchbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein elekirophotographisches Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art, das ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und Zuverlässigkeit auch bei hoher oder niedriger relativer Luftfeuchtigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das eingangs genannte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Deckschicht aus einer Mischung aus (a) einem Polyester, (b; einem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Mist hpolymerisat oder einem Homo- oder Mischpolymerisat mit Vinylchlorid-, Vinylfluorid-, Vinylidenchlorid- oder Isobutylen Einheiten und(c)cinem Polyurethan besteht.

Das erfindungsgemäße elcktrographische Aufzeichnungsmaterial besitzt die folgenden Eigenschaften: Verschleißfestigkeit, Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit, außergewöhnlich leichtes Reinigen, allgemeine Wirksamkeit beim wiederholbaren xerographischen Prozeß. Die photoleitfähige Schicht des wiederverwendbaren eiektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß vorliegender Erfindung kann in Form einer kontinuierlichen gleichförmigen Schicht, wie im Falle des gasförmigen Selens, oder in Form einer Binderplatte vorliegen.

Der in der Mischung der Deckschicht verwendete Polyester ist ein filmbildender Polyester, dessen physikalische Verschleißfestigkeit bekannt ist. Das Vinylchlorid-Acrylnitril-Mischpolymerisat oder Homo oder Mischpolymerisat mit Vinylchlorid-, Vinylfluorid . Vinylidenchlorid- oder Isobutyleneinheiten ist ein filmbildendes in organischen Lösungsmitteln lösliches, gegen Feuchtigkeit unempfindliches Harz.

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß als Deckschicht verwendete Mischung, die physikalischen und elektrischen Eigenschaften jedes einzelnen MischunKsbestandieiis besitzt; d.h. sie ist entsprechend ihrem Polyestergehalt verschleißfest, entsprechend ihrem Gehalt an Komponente (b) feiichtigkeitsune■ ipfindlich und entsprechend ihrem Gehalt an Pokureihan mit geeigneten elektr sehen Eigenschaften versehen.

Vorzugsweise besteht die Deckschicht aus Ib bis 7 1

Gew.-% der Komponente (a), 16 bis 71 Gew.-"/u der Komponente (b) und 5 bis 35 Gew.-% der Komponente (c) mit einem spezifischer. Widerstand von etwa 10" bis 10^1JOhm ■ cm.

Es wurde gefunden, daß eine Mischung außerhalb dieser Konzentrationsbereiche eine der drei Eigenschaften, welche für organische xerographische Deckschichten nötig sind, nicht oder nur in geringem Ausmaß hat. Besonders kritisch ist die Kontrolle der elektrischen Eigenschaften der Deckschicht durch Zusatz der richtigen Menge des Polyurethans. Die elektrischen Anforderungen bestehen dann, daß eine ausreichende L.adungsverteilung durch die Deckschicht gewährleistet sein muß, ohne daß eine beträchtliche laterale Leitfähigkeit vorliegt, wodurch bei der xerographischen Bildererzeugung Kon/.entrationsbereiche Abbau des Bildes bewirkt wird. Wenn in dem Dreikomponenten-Gemisch zu viel Polyurethan enhalten ist, ist die Deckschicht lateral leitfähig; ist zu wenig vorhanden, so wird die Deckschicht ein Isolator hinsichtlich der Ladungsverleilung in der Schicht. Dies soll später noch näher erläutert werden.

Bevorzugte Polymerisate der Komponente (b) sind die Vinyl-Mischpolymerisaie und Mischpolymerisate aus Vinylidenchlorid und Acryilnitril.

Als Polyester für die Dreikomponeinen-Mischung kann man alle filmbiL.^ nden Polyester verwenden, die in üblicher Weise erhalten werden, z. B. durch Unr t/ung eines Anhydrids oder Dicarbonsäurechlorids mn einem Diol in Gegenwart eines Katalysators. Typische Beispiele dieser Gruppe von Harzen sind die Polyterephthalaie des Äthylcnglykols oder l,4-Bis-(hydroxymelhy!)-cyc!ohexans; Polycarbonate, wie Polybisphenol-A-Carbonat; und Polyadipate des Äthylen-, Propylen- und Butylenglykols.

Als Poleurethan können alle stark vernetzten Polyurethane mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10" bis 10¹⁵OhTn ■ cm verwendet werden; man erhält sie durch Reaktion eines Isocyanats mit einem Alkohol oder einem Ester. Typische Beispiele sind Polyurethane, welche man durch Rekation von Tuluoldiisocyanat oder Diphenylmeihan-4,4-diisocyanat mit irgendeinem Alkohol erhält.

Die Abbildung zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Aufzeichnungsmaterial. D.is elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 10 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Schichtträger ti. der auf mindestens einer Seite mit einer photoleitfähigen Schicht 12 überzogen ist. Die photoleitfähige Schicht kann aus Selen, Selen-Legierungen, einem organischen Photoleitermaterial oder einer Binderschicht gemäß US-PS 26 63 636 bestehen. Auf der photoieitiähigen Schicht befindet sich die Deckschicht 13 aus einer Dreikomponenten-Mischung. Die Dicke dieser Deckschicht beträgt etwa 0.5 bis 5 μηι.

Zur Herstellung einer derartigen Deckschicht gehl man beispielsweise wie folgt vor: 60 g eines Vinylidenchlond-Acrylnitril-MischpoIymerisals werden in 1000 ml Cyclohexanon und 150OmI Äthoxy-äthanol gelöst, wobei man 2 h ruhrl. Nun löst man 90 g eines filmbildendcn Polyesters in einem Gemisch von 800 ml Tuluol und 1200ml Cyclohexanon unter 3-siündigem Rühren. Ferner stellt man eine lösung aus Polyurethan her. indem man J5 g eines stark vernetzten Polyurethans innerhalb 2 Ii in 700 ml Dimethylformamid gibt, bis eine klare Losung erhallen wird. Die drei Lösungen werden miteinander vereinigt und man gibt nötigenfalls weiteres Lösungsmittel zu. uir die Ausfällung eines der Harze zu verhindern. Taucht man :ine xerographische Selen-Trommel in die erhaltene Lösung, so wird ein dünner Überzug gebildet, der physikalisch einem Muster aus verschieden-phasigen Punkten ähnelt, die in einem Binder dispergiert sind. Das erhaltene elektrische Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem Aluminium-Schichtträger, einer photoleitfähigen Schicht aus amophem Selen von etwa 20 μηι dicken Deckschicht. Es wurde gefunden, daß das erfindungsgemüße elektrische

ίο Aufzeichnungsmaterial bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 6 bis 9τ'/ο zur Bildherstellung verwendet werden kann.

In den nachstehenden Beispielen ist die Erfindung näher erläutert; sie soll aber nicht darauf beschränkt

Beispiel

Man stellt in folgender Weise eine Mischung der drei Polymerisaikomponenten a). b) und c) her: SQ g eines

:.o filinbildenden Polyesters werden in einer Lösung vosi 240 ml Methyläthyiketon. 240 ml 2-Melho\v-älhylacetat. 220 ml Tuluol. 1200 ml Xylol und 800 ml Cyclohexanon gelöst, wobei man 3 h rührt.

Eine zweite Lösung wird hergestellt aus 25 g eines

.!5 festen Polyurethans mit dem spezifischen Widerstand von ca. 10" Ohm · cm und 667 ml Dimethylformamid. Man erhält eine klare Lösung, wenn man die Zugabe innerhalb von 3 h langsam durchführt und während dieser Zeit rührt.

:.o Line dritte Lösung erhält man aus 50 g eines Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Misch polymerisats und 1000 ml Cyclohexanon sowie 1 533 ml 2-Äthoxy-äthanol. wobei man ebenfalls i h rührt.

Nachdem die verschiedenen Polymerisate innerhalb der Drei-Stunden-Periode völlig aufgelöst sind, vereinigt man die Polyurethan-Lösung und die Vinylidenchlorid Aeryhiitril-Mischpolymerisyllösung und rührt eine weitere Stunde. Während dieser Z.eit beobachtet man keine Ausfällung eines der beiden Harze. Dann wird die Polyesterlösung zugegeben, wobei man eine trübe Lösung durch Ausfällung erhält. Man gibt nun 6400 ml Tuluol sowie IbOOmI Dimethylformamid langsam zu. wobei man eine klare Lösung der drei Harze erhält.

Ein flaches elektrisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Aluminium-Schichtträger, welcher mit einer 60 μιη starken Schicht aus einer Arsen-Selen-Legierung überzogen ist. die 0.5% Arsen und 99,5% Selen sowie 10 ppm Chlor enthält, wird in der üblichen Weise

so hergestellt, wie sie in der LJS-PS 33 12 548 beschrieben ist. Die Platte wird nun in die oben hergestellte Dreikomponenten-Lösung getaucht, wobei man ein Fisher-Paine-Eintauchgerät benutzt und in einem evakuierten Umluft Platten-Trockenschrank trocknet.

ss Man erhält ein elektrisches Aufzeichnungsmaterial mit einer etwa 2 μιη dicken Deckschicht der drei Polymerisate, die in den obigen Lösungen enthalten waren. Physikalisch erscheint die Deckschicht als ein Punktmuster von verschiedcn-phasigcn Kügelchen, die in einer

fi.j Matrix dispergiert sind.

Vergleichsbeispiel

Fine. Lösung von Celluloseacetat wird hergestellt. inde'v man K)Og Celluloseacetat in 2000ml Äthylen- K., dichlond auflöst. Ein elektrisches Aufzeichnungsmaterial derselben Zusammensetzung wie im vorstehenden Beispiel w ird in die C elluloseacetai- Lösung eingetaucht, wobei man ein Eishe: -Paine-llber/ugsgerät benutzt und

in einem evakuierten IJmluft-Platten-Trockenschrank trocknet. Man erhall ein elektrisches Aufzeichnungsmaterial mit einer 2 μηι dicken Deckschicht aus Celluloseacetat.

Die Platten gemäß den obigen Beispielen werden in ·■ eine kontrollierte Umgebung mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von bO% gebracht und unter diesen Bedingungen 2d aufbewahrt. Dann gibt man beide Platten unter eine einer kontrollierten Luftfeuchtigkeit von 60°/o in eine xerographische Maschine, worauf man sie mit 800 V belädl und mit einem Standard-Muster belichtet. Das elektrische Aufzeichnungsmaterial, welches man mit der Platte gemäß dem Beispiel erhält, zeigte eine ausgezeichnete Reproduktion, insbesondere hinsichtlich der Auflösung der Linien des Musters. Das i.s elektrische Aufzeichnungsmaterial, das man mit der Platte gemäß dein Verglcichsbeispie! erhält, zeigt einen Abbau der Bildqualität, welcher auf die laterale Leitfähigkeit der Deckschicht infolge der hohen Luftfeuchtigkeit zurückzuführen ist. 2"

Die Platte gemäß dein Beispiel zeigte auch eine gute Adhäsion auf der Oberfläche des elektrischen Auf/'.eichnungsmatcrials; sie konnte durch Kontakt mit einem druckempfindlichen haftenden Band nicht entfernt werden. Die Platte zeigte ferner eine gute Verschleiß- ^s festigkeit indem sie 10 000 Abrieb-Cyclen mit einer Bürste widerstand, die Borsten aus einem Copolymeren des Vinylchlorids und Acrylnitril trug.

Das Lösungsmittel-System für die Dreikomponenten-Mischung kann alle handelsüblichen Lösungsmittel y> enthalten, die dem Fachmann wohl bekannt sind. Als Beispiele seien Methylethylketon. 2-Äthoxyäthylacetat. Tuluol, Xylol. Cyclohexanon, Dimethylformamid, 2-Ätroxyäthanol genannt. Die Zusammensetzungdes I osungsmittel-Systems hängt von Parametern ab. v. ie Temperatur und Menge der endgültigen Komposition: dem Fachmann sind Methoden zur Vereinfachung des Verfahrens, wobei an mehrere Mengen von leicht-verfügbaren Lösungsmitteln verwendet, bekannt.

Im folgenden soll versucht werden, eine [Erklärung ν über die Funktion der erfindungsgemäß verwendeten Deckschicht unter hohen oder niederen Feuchtigkeitbedingungen /u geben, ohne jedoch den Schutz in irgendeiner Form einzuschränken. Es ist bekannt, daß bei hoher Feuchtigkeit die meisten Polymerisate ein ^s beträchtliches Ansteigen ihrer lateralen und vertikalen Leitfähigkeit zeigen; d. h. die Ladungsverteilung erfolgt sowohl über als auch durch die Deckschicht. Man nimmt nun an. ilaß die vorgeschlagenen Deckschichten bei hoher oder niederer Feuchtigkeit praktisch keine Änderung in ihrer vertikalen und lateralen Leitfähigkeit aufweist. Dieses Phänomen beruht vermutlieh auf der Art der Deckschicht aus einer Mischung von drei Komponenten, wobei die obenerwähnten verschiedenphasigen Punkte Polvurethan-Kügelchen sind, welche in der ganzen Film-Matrix verteilt sind. Da die Polyurethan-Teilchen durch den Bilderfilm relativ geschützt sind, bleiben die elektrischen Ligenschaftcn des Überzugs bei hoher oder niederer Feuchtigkeit praktisch unverändert.

Ls wird ferner angenommen.daß bei der Funktion der vorgeschlagenen Deckschicht die Kügelchcn des dispergieren Polyurethans Ladungen durch die Deckschicht tragen. Nach Beladung einer erfindungsgemäßen xerographischen Platte wird deshalb die Ladung durch die Dicke der Deckschicht verteilt und verbleibt an der Grenzphasc zwischen Deckschicht und photoleilfähiger Schicht. Nach Belichtung werden dann die Ladungen in den belichteten !eilen durch die photoleitfähige Schicht verteilt, während die nicht-beliehtelen Bezirke die Ladungen an der Grenzfläche zurückhallen. Da die Dicke der Schicht nicht mehr als 5 μηι beträgt, besieht bei der Umwicklung mit clektroskopischen Teilchen keine Schwierigkeit.

Selen ist bei dem handelsüblichen elektrischen Aufzeichnungsmaterial der Photolciter der Wahl, jedoch ist die Art der phololeitfähigcn Schicht nicht kritisch, und man kann die vorgeschlagene Deckschicht bei allen photoleitfähigen Schichten verwenden, /.. B. bei Selen-Legierungen (Se-Ie, Se-As, etc.). Anthraccn. ferner bei anderen kontinuierlichen Filmen in den oben beschriebenen Binder-Platten. Bekanntlich kann man bei der Xerographie alle elektrisch leitfähigen Träger schichten als phololeitfähige Schicht benutzen. Platten uus Selen-Legierungen haben oft eine Schichtstruktur wobei eine dünne Legierungsschicht, z. B. Selen-Tellur oder Selen-Arsen, auf einer Schicht aus gasförmigen' Selen aufgebracht ist; auf diese Weise ist die ausgezeichnete Lichtempfindlichkeit der Legierung mn den ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften de? gasförmigen Selens kombiniert. Derartige Platten sine z. B. in der US-PS 28 03 541 beschrieben.

Schließlich kann man dem erfindungsgemäß verwen detcn Gemisch für die Deckschicht Substanzen zufügen um die Eigenschaften der Deckschicht zu vcrbesserr oder synergistisch zu beeinflussen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

21 23 6C0 Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer Deckschicht aus polymeren organisehen Verbindungen, einer photoleitfähigen Schicht und gegebenenfalls einem Schichtträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Mischung aus a) einem Polyester, b) einem Vinylidenchlorid -Acrylnitril-Mischpolynierisat oder einem Homo- oder Mischpolymerisat mit Vinylchlorid-, Vinylfluorid-, Vinylidenchlorid- oder Isobutyleneinheiten und c) einem Polyurethan besteht.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus 16 — 71 Gew. % des Polyesters, 16 — 71 Gew.-% des

Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Mischpolymerisats oder des Homo- oder des Mischpolymerisats mit Vinylchlorid-, Vinylfluorid-, Vinylidenchlorid- oder Isobutyleneinheiten und 5 — 35 Gew.-% des Polyurethans besteht.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus 51 Gew.-% des Polyesters, 32 Gew.-% des Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Mischpolymerisats und 17 Gew. % eines Polyurethans mit einem spezifischen Widerstand von 10" - lO'iOhm/cm besteht.

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht aus amorphem Selen oder einer gegebenenfalls ein Halogen enthaltenden Selen-Arsen-Lcgierung besteht.