DE2363738A1

DE2363738A1 - Elektrophotographisches aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2363738A1
Application number: DE2363738A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Phys Dr Duelken; Wolf Glowinski; Gottfried Dipl Phys Guder; Karl-Heinz Dipl Phys Dr Kassel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1975-06-26
Also published as: US4046562A; GB1494637A; JPS5416416B2; FR2272424A1; DE2363738B2; NL7416649A; JPS5098841A; FR2272424B1

Description

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Licentia-Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.

6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai'1

Jacobsohn/bei . FBE

12. 12. 1973

"Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial"

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden biegsamen Träger über eine Zwischenschicht aufgebracht ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Elektrophotographische Verfahren und Vorrichtungen hierzu haben in der Vervielfältigungstechnik weite Verbreitung gefunden. Sie beruhen auf der Eigenschaft des photoleitenden Materials, bei Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung den elektrischen Widerstand zu ändern.

Nach elektrischer Aufladung und Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung läßt sich auf einer photoleitenden Schicht ein latentes elektrisches Ladungsbild erzeugen, das dem optischen Bild entspricht. An den belichteten Stellen findet nämlich eine solche Erhöhung der Leitfä- · higkeit der photoleitenden Schicht statt, daß die elektrische Ladung über den leitenden Träger - zumindest teilweise, jedenfalls aber stärker als an den unbelichteten Stellen - abfließen kann, während an den unbelichteten Stellen die elektrische Ladung im wesentlichen erhalten bleibt; sie kann mit einem Bildpulver, einem sogenannten Toner, sichtbar gemacht und das entstandene Tonerbild,

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falls es erforderlich sein sollte, schließlich auf Papier oder eine andere Unterlage übertragen werden.

.Als elektrophotographisch wirksame Stoffe werden sowohl organische als auch anorganische Stoffe verwendet. Unter ihnen haben Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen besondere Bedeutung erlangt. Als leitende Träger dienen Metalle, wie vorzugsweise Aluminium, Aluminiumlegierungen oder Stahl und Messing. Ebenfalls werden als Träger nichtleitende Unterlagen mit einer elektrisch leitenden Beschichtung, beispielsweise Glas, das mit Zinndi- ·· oxid beschichtet ist, verwendet.. . ,

Elektrophotographische Geräte, bei denen die photoleitende Schicht auf einer ebenen Platte aufgebracht ist, sind für einen schnellen kontinuierlichen Betrieb wenig geeignet. Die Trägerplatten werden daher vielfach durch zylindrische Trommeln ersetzt. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, daß auf Grund der gekrümmten Oberfläche das Bild nur in Streifen übertragen werden kann und die Breite dieser Streifen durch die Schärfentiefe des abbildenden Systems bestimmt wird.

Es ist daher notwendig, daß das Original oder Teile des optischen Systems synchron zur Trommelumdrehung bewegt werden. Bei hohen Kopiergeschwindigkeiten machen solche Präzisionsbewegungen ebenso erhebliehe Schwierigkeiten wie die Übertragung der erforderlichen Lichtmenge, weil ja innerhalb einer sehr kurzen Zeit ausreichende Lichtmengen die elektrophotographische Schicht erreichen müssen.

Eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit ist möglich, wenn die photoleitende Schicht keine gekrümmte, sondern eine ebene Oberfläche aufweist, weil dann breitere Streifen des Originals oder auch das gesamte Original gleichzeitig abge- · bildet werden können. Dies wird bei bekannten AusführungSrl formen elektrophotographischer Geräte etwa durch einen biegsamen Schichtträger erreicht, der beispielsweise von einer

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Solle abgespult und auf eine zweite Rolle aufgespult oder auch als endloses Band über zwei oder mehr Rollen geführt wird. Das Teilstück des Bandes, das gerade belichtet wird, ist dabei zu einer ebenen Fläche ausgespannt. Zu diesem Zweck sind als Träger wegen ihrer mechanischen Eigenschaften Bänder aus Aluminium, Stahl oder Messing geeignet, doch werden auch mit leitenden Überzügen aus Aluminium oder Kaliumiodid beschichtete Kunststoffbänder, etwa aus Polyäthylenterephthalat-Pötyesterfilm, oder entsprechend leitend gemachte Bänder aus Papier oder Gummiarten sowie gewebte oder nicht-gewebte faserige Bänder aus Glas, Baumwolle oder Seide verwendet.

Den genannten Vorteilen solcher biegsamen Trägerbänder steht ein gewisser Nachteil darin entgegen, daß es schwierig ist, eine ausreichende Haftfestigkeit zwischen den Schichtträgern und der photoleitenden Schicht zu erhalten und eine Beschädigung der Schicht während der Bewegung zu vermeiden. Die dauernde Biegung der photoleitenden Schicht bei der Umleitung um die Rollen führt besonders bei einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit bei den im allgemeinen verhältnismäßig harten und spröden glasigen Photoleitern, auch wenn diese nur eine sehr geringe Schichtdicke besitzen, zur Bildung von Rissen und Brüchen-, so daß es schließlich zu einem Abblättern der photoleitenden Schicht von den biegsamen Schichtträgern kommt.

Diesen Nachteilen der biegsamen Schichtträger glaubte man bisher dadurch begegnen zu können, daß man versuchte, die Haftfestigkeit zwischen Träger und Photoleiter zu verbessern. Zu diesem Zweck ist beispielsweise vorgeschlagen worden, die AluminiumbeSchichtung vor dem Aufbringen des Photoleiters durch Ionenbeschuß aufzurauhen oder auch zwischen das biegsame Trägerband und die photoleitende Schicht eine Zwischenschicht aufzubringen, die eine gute" Haftfestigkeit sowohl gegenüber dem Schichtträger als auch gegenüber dem

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Photoleiter aufweist und die andererseits die elektrophot-ographische Empfindlichkeit des Systems nach Möglichkeit wenig beeinträchtigt.

Bisher bekannte Zwischenschichten bestehen im wesentlichen aus polymeren organischen oder siliciumorganischen Kunststoffen, zum Beispiel aus nichtleitenden Harzbindemitteln ohne oder mit Einlagerungen von Phthalocyaninpigmenten oder aus substituiertem Silylisobutyläthylendiamin. Auch Graphit ist als Zwischenschicht bekannt geworden, nachteilig bei solchen Zwischenschichten ist einerseits, daß sich eine merkliche Einschränkung der elektrophotographischen Empfindlichkeit kaum vermeiden läßt. Da andererseits die KunststoffZwischenschichten teilweise Schichtdicken von nur 0,1 /um aufweisen, kommt noch die technologische Schwierigkeit der Herstellung hinzu, zumal wenn gleichzeitig noch eine gleichmäßige Schichtdicke gefordert v/ird. Schließlich aber führt die Anwendung solcher Zwischenschichten, selbst wenn anfänglich auch eine bessere Haf·* tung erreicht werden sollte, im Laufe der Zeit zu Ermüdungserscheinungen und als Folge der dauernden Biegung zur Bildung von Mikrorissen, die die Brauchbarkeit des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials stark beeinträchtigen oder sogar ausschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden biegsamen Träger über eine Zwischenschicht aufgebracht ist, nicht nur die Haftung zwischen Träger und Photoleitermaterial zu verbessern, sondern auch die Biegebeständigkeit soweit zu erhöhen, daß während der Biegung des Trägerbandes bei Führung über Rollen in der photoleitenden Schicht Mikrorisse nicht mehr auftreten und das Aufzeichnungsmaterial funktionsfähig erhalten bleibt.

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Diese Aufgabe wird bei einem elektrophotographisehen Aufzeichnungsmaterial aus Selen,-Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden biegsamen Träger über eine Zwischenschicht aufgebracht ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zwischenschicht aus einem Me+^

2 tall.mit einem Elastizitätsmodul unter 6000 kp/mm und einer Rekristallisationstemperatur unter 40 ⁰C besteht. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Zwischenschicht aus einem Metall mit einem Elastizitätsmodul unter

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2000 kp/mm und einer Rekristallisationstemperatur unter

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Zwischenschicht aus Blei mit einer Schichtdicke von etwa 3 bis 12 /um, bevorzugt 6 /um, oder aus Indium mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 4yum, bevorzugt 2,um, auf die dann jeweils die photoleitende Schicht in einer Schichtdicke von etwa 20 bis 80/um aufgebracht ist. Als biegsamer Träger hat sich ein Stahlband mit einer Schichtdicke von etwa 0,05 bis 0,2 mm, bevorzugt mit einer Schichtdicke von etwa 0,1 mm, bewährt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß auch bei Biegungen bis zu einem Winkel von 180° und einem Radius bis herab zu 25 mm keine Mikrorisse mehr in der photoleitenden Schicht und keine Abtrennerscheinungen von der Unterlage auftreten, weil sich die elastisch-plastisch gut verformbare Zwischenschicht in bestimmten Schichtdickenbereichen spannungsabbau-_ end verhält. Daher ist die Möglichkeit gegeben, das biegsame Band auch über Rollen mit einem verhältnismäßig kleinen Radius laufen zu lassen, was den Raumbedarf der mit solchen Bändern versehenen Geräte in wünschenswerter Weise verringert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Schichtdicke des Photoleiters nicht allein nach Gesichtspunkten seiner mechanischen Eigenschaften bemessen zu werden braucht, das heißt also nicht besonders kleingehalten zu werden braucht, was sich nämlich unter Umständen nachteilig auf die Eigenschaf-

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ten des Aufzeichnungsmaterials auswirken und seinen Anwendungsbereich einschränken könnte. Vielmehr gibt die Verwendung einer Zwischenschicht gemäß der Erfindung die Möglichkeit, die Schichtdicke des Photoleiters im wesentlichen nach den an ihn gestellten Forderungen der elektrophotographisc.hen Eigenschaften auszuwählen. Daher lassen sich auch Photoleiter mit Schichtdicken bis zu 80 /Um ohne Gefahr einer Beschädigung verwenden. Durch die besonders niedrige Rekristallisationstemperatur des Zwischenschichtmaterials behält dies auch nach den Biegungen wegen seines ausgedehnten plastischen Bereichs sein plastisch-elastisches Verhalten bei, ohne zu verhärten oder zu verspröden, und bewirkt für die Dauer den Spannungsabbau der photoleitenden Schicht.

Entgegen der in der Fachwelt vertretenen Auffassung, daß allein schon durch eine Verbesserung der Haftfestigkeit bei gegebenenfalls zusätzlicher gleichzeitiger Verringerung der Schichtdicke der photoleitenden Schicht das Reißen und Ablösen der photoleitenden Schicht verhindert werden kann, hat sich vielmehr gezeigt, daß erst und entscheidend durch die im folgenden beschriebenen Maßnahmen gemäß der Erfindung die Biegebeständigkeit ausreichend erhöht und dadurch die Entstehung von Mikrorissen ausgeschlossen wird.

Dabei kann angenommen werden, daß durch das Zusammenwirken der besonderen Eigenschaften der Zwischenschicht sowohl hinsichtlich ihres Elastizitätsmoduls als auch ihres Rekristallisationsvermögens innerhalb eines ganz bestimmten Schichtdickenbereiches die bei einer Biegung in der photoleitenden Schicht auftretenden Spannungen abgebaut werden. Durch die Verringerung der Spannung wird dann aber auch die Gefahr der Bildung von Mikrorissen gebannt, während bei den bisher üblichen, allein auf eine Erhöhung der Haftfestigkeit gerichteten Maßnahmen gerade unerwünschte Spannungespitzen auftreten. Überraschenderweise gelingt es bei Anwendung der Erfindung daher auch, auf den biegsamen Trägern Photoleiter mit Schichtdicken bis zu 80/um zu verwenden, während bei den

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herkömmlichen Zwischenschichten die Schichtdicke der . photoleitenden Schicht nur 20 bis 35 /um betragen durfte. In der Erweiterung des anwendbaren Schichtdickenbereichs kann ein weiterer Vorteil der Erfindung gesehen werden.

Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, zwischen der metallischen Zwischenschicht und der photoleitenden Schicht eine weitere Zwischenschicht vorzusehen, die die Injektion von Ladungsträgern aus der metallischen in die photoleitende Schicht hemmt. Hierzu dient beispielsweise eine AluminiumoxLdschicht, deren Schichtdicke etwa 0,1 /Um, gegebenenfalls auch weniger, aufweist, oder auch eine dünne isolierende Kunststoffzwischenschicht.

Die Herstellung einer Zwischenschicht nach der Erfindung erfolgt in an sich bekannter Weise etwa durch galvanische oder durch Aufdampfverfahren.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel, das als Material für die Zwischenschicht Blei vorsieht, das mit Hilfe eines Aufdampfverfahrens auf den biegsamen Träger aufgebracht wird, soll die Herstellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung noch einmal näher beschrieben werden.

Hierbei geht man zweckmäßigerweise von Blei aus, das einen Reinheitsgrad von ungefähr 99»999 % aufweist und aus einem Chrom-Nickel-Verdampfungsschiffchen bei einer Verdampfungstemperatur von etwa 600 bis 800 ⁰C und unter einem Druck von etwa 5*10" Torr verdampft wird. Das dampfförmige Blei wird daraufhin auf einem Stahlband, das eine Breite von 20 mm und eine Dicke von 0,1 mm besitzt, bei einer Substrattemperatur von 40 bis 60 ⁰C abgeschieden. Anschließend wird bei einer Substrattemperatur von etwa 60 ⁰C und unter einem Druck von

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etwa 5·10 Torr eine photoleitende Selenschicht mit einer Schichtdicke von etwa 55/Um aufgedampft.

Man erhält auf diese Weise die in der Figur in teilweise

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schematischer Darstellung gezeigte Schichtenfolge aus einem Träger 1, auf dem sich über eine Zwischenschicht 2 eine photoleitende Schicht 3 befindet. Wie Versuche gezeigt haben, treten bei einem Aufzeichnungsmaterial, daß in der oben angegebenen Weise hergestellt wird, keine Mikrorisse und keine Abplatzerscheinungen auf, wenn es bei einem Biegeradius von nur 11,0 mm um einen Biegewinkel von 180° statisch gebogen wird.

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Claims

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Patentansp~.ruch.-e

f 1 J Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden biegsamen Träger über eine Zwischenschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus. einem Metall mit einem Elastizitätsmodul unter 6000 kp/mm und einer Rekristallisationstemperatur unter 40 ⁰O besteht.
2. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem Metall mit einem Elastizitätsmodul unter

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2000 kp/mm und einer Sekristallisatioröbemperatur unter 40 ⁰C besteht.
3. Elektrophotographisch.es Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Blei mit einer Schichtdicke von etwa 3 bis 12 ,um besteht.
4. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschich.t aus Blei mit einer Schichtdicke von etwa 6/um besteht.
5. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Indium mit einer Schichtdicke von etwa 0,5 bis 4,um besteht.
6. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 öder 2 und 5_} dadurch, gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Indium mit einer - Schichtdicke von etwa 2. axssl besteht.

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7. Elektropliotographisclies Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame " Träger aus einem Stahlband mit einer Dicke von etwa 0,05 bis 0,2 mm besteht.
8* Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 7s dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Träger aus einem Stahlband mit einer Dicke von etwa 0,1mm besteht.
9. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht eine Schichtdicke von etwa 20 bis 80/um aufweist.
10. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 9i dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der metallischen Zwischenschicht -und der' phoiöLeitenden Schicht eine weitere, die Injektion von Ladungsträgern hemmende Zwischenschicht befindet.
11. Verfahren zum Herstellte eines elektrophotographischen Auf Zeichnungsmaterials nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aufgedampft wird.
12. Verfahren zum Herstellen eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht mit Hilfe eines galvanischen Verfahrens abgeschieden wird.

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