DE2400362A1 - Entfernbare ueberzuege fuer verbesserte xerographische platten - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DXPI. ING. W. ElTI .E · £>R. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWlLTE
D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

2h 807

Xerox Corporation, Rochester, N.Y. / USA

Entfernbare Überzüge für verbesserte xerographische Platten

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Xerographie und insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Herstellung photosensitiver Vorrichtungen.

Auf dem Gebiete der Xerographie wird ein xerographisches Ab- bildungselement, das eine photoleitfähige Isolierschicht enthält, dadurch mit einem Bild versehen, daß zunächst dessen

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Oberfläche gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen wird. Das Abbildungselement (Platte) wird dann einem Muster einer aktivierenden, elektromagnetischen Strahlung, wie Licht, Röntgenstrahlen oder dergleichen, ausgesetzt, die selektiv die Ladung· an den belichteten Stellen der photoleitfähigen Isolierschicht aufhebt, wobei ein latentes elektrostatisches Bild an den unbelichteten Stellen der Schicht entsteht. Dieses latente Bild kann dann dadurch zu einem sichtbaren Bild entwickelt werden, daß man fein zerteilte, elektroskopische Markierungsteilchen auf die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht abscheidet. Diese Konzeption wurde ursprünglich von Carlson in der US-PS 2 297 691 beschrieben und ist in erweitertem Umfang in vielen ähnlichen Patenten auf diesem Gebiet beschrieben.

Im allgemeinen stellt der am weitesten verbreitete Photoleiter in der "Wiederholungs"-Xerographie eine Schicht aus glasigem Selen oder Selen, das eine geringe Menge von Arsen enthält, die auf einem Trägersubstrat vorhanden ist, dar. Diese photoleitfähige Schicht wird normalerweise durch die Vakuumverdampfungsmethodik gebildet. Die US-PS j5 312 548 beschreibt eines der typischen bekannten Vakuumverdampfungsverfahren.

Bei gewissen Anwendungen der Xerographie, wie beispielsweise in der Xeroradiographie, in welcher Röntgenstrahlen zur Herstellung eines entwickelbaren latenten elektrostatischen Bildes verwendet werden, wird über der photoleitfähigen Schicht im allgemeinen ein permanenter organischer Überzug angewandt. Diese Überzugsschicht dient hauptsächlich zum Schutz der Platte, die wiederholt gebraucht wird, gegen Abrieb und andere unerwünschte Umwelteinflüsse.

Normalerweise steigen die Dämpfe des zu verdampfenden Mittels - in der"Praxis der Vakuumverdampfung zur Herstellung von photoleitfähigen Schichten auf Trägersubstraten - aufwärts von einem

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Verdampfungsschiffchen oder einer anderen Quelle und kondensieren auf dem Trägersubstrat, wie beispielsweise auf Metallplatten oder -trommeln, die im allgemeinen oberhalb der Quelle des Verdampfungsmittels angebracht sind. Während dieses Vorgangs wirken sich unerwünschte Vorgänge, wie beispielsweise Spray oder Spritzer von Staub, Schmutz oder von dem zu verdampfenden Mittel selbst, auf der Oberfläche des. Rezeptors in Form von schadhaften Stellen (Defekten) aus. Außerdem wird beim Eintritt von Luft in die Vakuumkammer oder den Beschichter nach der Verdampfung durch die dabei entstehende Turbulenz Beschlchtungsstaub gegen die beschichtete Platte oder Trommel geworfen, wobei diese Staubpartikelchen vielfach an der Photoleiteroberfläche haftenbleiben. Diese Haftung von Beschichtungsstaub ist möglich, weil sich der Photoleiter noch in einem weichen oder klebrigen Zustand befindet. Diese Defekte erscheinen in Form von entweder unzureichend oder ausreichend bepuderten Stellen, je nach dem Typ des Defekts, und beeinträchtigen deshalb die Qualität des Endbildes und sind der Grund für den hohen Prozentsatz von Ausschußware bei der Herstellung von xerographischen Qualitätsphotorezeptoren in Form von Platten und Trommeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von photosensitiven Elementen mit einer verminderten Anzahl von Oberflächendefekten zur Verfugung zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Entfernung von Oberflächen- und Zwischenflächendefekten bei Photorezeptorelementen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein -Verfahren zur Ausschaltung oder Verminderung von Oberflächendefekten auf Photorezeptorelementen geschaffen wird, wobei man eine Schicht eines photoleitfähigen Materials auf einem Trägersubstrat vakuumabscheidet, einen abziehbaren organischen Überzug

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über der photoleitfähigen Schicht nach der Vakuumabseheidung bildet, und dann diesen Überzug abzieht, wobei Staub, Schmutz und anderes störendes Material in dem abziehbaren Überzug eingefangen und von der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht entfernt werden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Überziehen des mit einer photoleitfähigen Isolierschicht versehenen Photorezeptorelements in einer organischen Lösung bewirkt, um eine dünne abziehbare Schutzschicht oder Schutzfilm des organischen Materials auf der photoleitfähigen Schicht zu erreichen. Diese Schutzschicht wird dann unmittelbar vor der Verwendung oder unmittelbar vor der Bildung eines permanenten Überzuges abgezogen, falls ein solcher Überzug des Photoleiters notwendig ist. Während die abziehbare Schicht gebildet und getrocknet wird, wird jedes Staubteilchen oder jeder Photorezeptordefekt auf der Oberfläche des Photoleiters, das in der abziehbaren Schicht eingefangen ist, entfernt. Das Endergebnis ist eine photoleitfähige Oberfläche, die relativ frei von Oberflächendefekten ist.

Jedes geeignete abziehbare Überzugsmaterial kann in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden. Typische geeignete Substanzen sind beispielsweise organische Polymere, Copolymere und Polymergemische. Eine bevorzugte Gruppe von Überzugsmaterialien sind beispielsweise abziehbare Thermoplaste, wie beispielsweise Copolymere von Äthylen und Vinylacetat mit einem Hilfspolymeren, wie beispielsweise einem anderen Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren, das ein Molekulargewicht unterhalb von 10.000 hat, wie es ausführlich in der US-PS 3 625 727 beschrieben wird; Petroleumwachs und ein Ä'thylen/Vinylacetat-Copolymeres mit 16 bis 22 Prozent Vinylacetat, wie es eingehend in der US-PS J5 620 796 beschrieben wird; und Polycarbonatharze. Jedes geeignete handelsübliche Polycarbonatharz kann verwendet werden. Diese Kunstharze stammen normalerweise vom Bisphenol A und Phosgen ab und haben die folgende Struktur und Zusammensetzung:

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(-COOC₆H₄C (CH₅)₂ C₆H₄O-)_n

Im allgemeinen können die Polycarbonatharze aus jeder Dihydroxyverbindung und jedem Carbonatdiester oder durch Esteraustausch hergestellt werden.

Zur Aufbringung des abziehbaren Überzuges wird eine Überzugslösung durch Auflösung der geeigneten Menge eines organischen Überzugsmaterials in jeglichem geeigneten organischen Lösungsmittel hergestellt, die Photorezeptorplatte oder -trommel mit der Lösung beschichtet und der- abziehbare Überzug trocknen gelassen. Die Eintauchbeschichtung stellt ein bequemes Überzugsverfahren dar, jedoch viele andere geeignete Überzugsverfahren, wie beispielsweise durch Besprühen oder Auftragen, können ebenfalls angewandt werden. Im allgemeinen sollte die Dicke des abziehbaren Überzuges stark genug sein, um diesen in Form einer im wesentlichen kontinuierlichen Folie bzw. Blattes abzuziehen, aber dünn genug, so daß die photoleitfähige Schicht nicht entfernt wird. Bei Verwendung eines Polycarbonatharzes liegt die geeignete Dicke des abziehbaren Überzuges beispielsweise bei etwa 0,00254 bis 0,0127 cm (.001 bis .005 inches). Der abziehbare Überzug kann'mit der Hand oder durch jedes geeignete Gerät, das den Photoleiter oder die Substratoberfläche nicht verkratzt oder beschädigt, entfernt werden.

Um optimale Abzieheigenschaften zu erhalten, kann in einer bevorzugten Ausführungsform vor der Bildung des abziehbaren Über-. zuges ein Trenn- bzw. Entformungsmittel auf die Oberfläche gegeben werden. Ein geeignetes Trenn- bzw. Entformungsmittel' enthält eine Lösung von Nigrosin in Isopropylalkohol in einer Konzentration von etwa 0,5 g Nigrosin pro 250 ml des Alkohols.

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die oben beschriebene. Technik normalerweise zur Herabsetzung von

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Oberflächendefekten an glasartigen Photoleitern, wie beispielsweise bei Selen oder anderen geeigneten photosensitiven Selenlegierungen, verwendet. Photosensitives glasartiges Selen ist ausführlich von Bixby in der US-PS 2 970 906 beschrieben. Ein . Beispiel einer geeigneten Selenlegierung enthält einen Arsen-Selen-Photorezeptor, der ausführlich in den US-PSen 2 8Oj5 5^2 (Ullrich) und 2 822 300 (Mayer et al) beschrieben wird. Ein weiterer geeigneter Photoleiter ist beispielsweise ein glasartiger Arsen-Selen-Photorezeptor, der außerdem einen kleinen Zusatz eines Halogens, wie beispielsweise Chlor oder Jod, enthält, wie es ausführlich in der US-PS 3 312 548 beschrieben wird.

Im allgemeinen werden die abziehbaren Überzüge der vorliegenden Erfindung bei Photorezeptoren vom oben beschriebenen Typ, in welchen die photoleitfähige Schicht im allgemeinen von einem elektrisch leitfähigen Trägerelement getragen wird, wie beispielsweise von Messing, Aluminium, Nickel, Stahl oder dergleichen, verwendet. Der Träger kann in jeder brauchbaren Dicke verwendet werden, kann starr oder flexibel sein und kann in jeder gewünschten Form, wie beispielsweise in Form eines Blattes bzw. Folie, eines Bandes bzw. Gewebes, einer* Platte, eines Zylinders, einer Trommel oder dergleichen, vorliegen. Er kann auch andere Materialien enthalten, wie beispielsweise metallisiertes Papier, Plastikfolien, die mit einer dünnen Schicht von Metall, wie beispielsweise Kupfer, Jod oder Aluminium, beschichtet sind, oder Glas, das mit einer dünnen Schicht Zinnoxid oder Aluminium beschichtet ist.

Im allgemeinen ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf Photorezeptoren anwendbar, die durch Vakuumabseheidung gebildet werden. Im allgemeinen variieren die Vakuumbedingungen zwischen

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etwa 10 ^J bis 10 ' Torr. Das Verfahren der Vakuumverdampfung kann eine gleichzeitige Verdampfung einer anderen Substanz (Coevaporation), wenn mehr als eine Verbindung verwendet wird, um

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eine photoleitfähige Legierungsschicht zu bilden, oder eine Entspannungs- bzw. Spontanverdampfung unter ähnlichen Bedingungen wie die Co-Verdampfung einschließen. Diese Verfahren werden ausführlicher in der US-PS 3 655 377 (Sechak) beschrieben.

Im allgemeinen wird das photoleitfähige Material während der Vakuumverdampfung auf eine Temperatur zwischen etwa dessen Schmelzpunkt und wesentlich niedriger als dessen Siedepunkt erhitzt, und Dämpfe, die aus dem erhitzten, zu verdampfenden Material gebildet wurden, werden aufwärts auf das Substrat, welches im allgemeinen oberhalb des zu verdampfenden Materials angeordnet ist, geleitet. Wenn ein Zylinder oder eine Trommel verwendet werden, werden diese im allgemeinen während des gesamten Verdampfungszyklus rotiert. Bei den meisten oben beschriebenen Verfahren wird das Substrat, auf welches das photoleitfähige Material aufgedampft wird, gewöhnlich bei einer etwas erhöhten Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 80°C gehalten.-

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden abziehbare Überzüge in der Verfahrenssequenz angewendet, in welcher der Überzug über einem photoleitfähigen Substrat unmittelbar vor der Bildung der photoleitfähigen Schicht durch Vakuumabscheidung gebildet wird. Wenn die abziehbare Schicht zu diesem Zeitpunkt angewendet wird, so bewirkt diese, daß die Staubpartikelchen oder anderer Schmutz, welcher versehentlich auf dem Photoleitersubstrat gebildet wurde, eingefangen und somit die Substrat-Zwischenschicht- bzw. Grenzschichtdefekte wesentlich vermindert werden. Photorezeptorplatten und -trommeln, die die obigen Verfahren des abziehbaren Überzuges anwenden, zeigen eine deutliche Verminderung von Überzugsdefekten an beiden Grenzflächen der photoleitfähigen Oberfläche.

Es ist offensichtlich, daß die abziehbaren Überzüge der vorliegenden Erfindung sowohl auf einem Substrat unmittelbar vor der

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Bildung der photoleitfähigen Schicht, oder getrennt davon nach der Abscheidung der photoleitfähigen Schicht, oder auch in beiden Fällen verwendet werden können. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der abziehbare Überzug von der Photoleiterschicht unmittelbar vor Bildung eines permanenten Überzugs auf der photoleitfähigen Schicht entfernt.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung im Hinblick auf ein Verfahren zur Herstellung eines Photorezeptorabbildungselementes. Die Prozente stellen Gewichtsprozente, sofern nicht anders angegeben, dar. Diese Beispiele sollen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung illustrieren.

Beispiel 1

Ein oxidiertes Aluminiumsubstrat in Form einer flachen Platte von 0,2032 cm (.080 inches) Dicke, 23,495 cm (9.25 inches) Breite und 36,195 cm (14.25 inches) Länge wird in einer Vakuumkammer etwa 20 cm (8 inches) oberhalb eines Tiegels aus rostfreiem Stahl angeordnet. Etwa 45 g einer Legierung, die 99*67 Prozent Selen, 0,33 Prozent Arsen und 10 ppm Chlor enthält, werden in den Tiegel in Form von Kügelchen von einem Durchmesser von etwa 0,381 cm eingebracht. Der Tiegel wird dann etwa 30 Minuten lang auf eine Temperatur von etwa 28O⁰C erhitzt, wobei eine glasartige Schicht von etwa 130/U Dicke auf dem Aluminiumsubstrat gebildet wird. Nach Beendigung der Vakuumabseheidung wird die Vakuumkammer auf Raumtemperatur.abgekühlt, das Vakuum aufgehoben und die beschichtete Platte aus der Vakuumkammer entfernt.

Beispiel 2

Eine Überzugslösung wird hergestellt, indem man 85 g pro Liter Merlon M-50, ein Polycarbonatharz der Firma Mobay Chemical Company, in Methylenchlorid auflöst. Die eine Hälfte der Platte

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aus Beispiel 1 wird mit der Polycarbonatlösung überzogen und bis zu einer Dicke von etwa 0,00254 cm (0.001 inches) trocknen gelassen. Die Polycarbonatschicht wird dann in einem sauberen Raum von der Platte abgezogen und die gesamte Platte anschließend mit einem Polymergemisch, das einen Polyester, Polyurethan und Polyvinylidenchlorid enthält, überzogen, wobei eine Auftragstechnik verwendet wird (Giejßüberzugstechnik), um einen beständigen Überzug von einer Dicke von etwa 1yu zu erhalten. Die Prüfung der fertigen Platte mit bloßem Auge ergab, daß eine bemerkenswerte Abnahme von schadhaften Stellen auf der Oberfläche der abgestreiften Hälfte der Platte erfolgt war. Das Einstäuben mit Puderwolken bestätigte diese Abnahme von Oberflächendefekten. Die abgezogene Hälfte hatte 0,05 Oberflächendefekte pro 6,452 cm (square inch), während die nicht abgezogene Hälfte 1,1 Oberflächen-

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defekte pro 6,452 cm aufwies.

Beispiel 3

Zwei zusätzliche Platten mit der Struktur der Platte gemäß Beispiel

1 werden durch Eintauchen in die Polycarbonatlösung gemäß Beispiel

2 vor der Bildung der photoleitfähigen Schicht überzogen. Der Polycarbonatüberzug wird unmittelbar vor der Bildung der photoleitfähigen Schicht entfernt. Nach dem Überziehen wurde jede Platte mit Puderwolken eingestaubt und die Anzahl von Defekten an den Grenzflächen gezählt und mit der gleichen Anzahl ähnlicher Platten, bei denen keine Polycarbonatschicht abgezogen wurde, verglichen. Es wurde gefunden, daß eine Abnahme der Grenzflächen-" defekte um 22 Prozent durch die Anwendung von abziehbaren PoIycarbonatüberzügen erreicht wurde.

Obwohl spezifische Verbindungen und Proportionen in der obigen Beschreibung für die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angegeben wurden, können andere geeignete Materialien und Verfahren, wie beispielsweise die oben genannten, mit

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ähnlich guten Ergebnissen verwendet werden. Außerdem können andere Materialien und Abänderungen angewendet werden, die synergistisch wirken oder die Wirkung der vorliegenden Erfindung erhöhen oder modifizieren.

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Claims (11)

1. Patentansprüche

   \.) Verfahren zur Herstellung eines Photorezeptorelementes, dadurch gekennzeichnet , daß man

   a) eine Schicht eines photoleitfähigen Materials auf einem Trägersubstrat vakuumabscheidet,

   b) einen abziehbaren organischen Überzug über der photoleitfähigen Schicht nach der Vakuumabscheidung bildet, und

   c) den gebildeten Überzug abzieht, wobei Staub, Schmutz und anderes störendes Material in dem abziehbaren Überzug eingefangen und von der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht entfernt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man nach der Entfernung des abziehbaren Überzuges auf der photoleitfähigen Schicht einen permanenten Überzug aufträgt.
3. J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der abziehbare Überzug ein thermoplastisches Material darstellt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch ~5, dadurch gekennzeichnet , daß der Thermoplast ein Polycarbonat darstellt.
5. 5· Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven

   Elementes, dadurch gekennzeichnet , daß man

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   a) eine'Schicht eines photoleitfähigen Materials auf einem Trägersubstrat vakuumabscheidet, wobei das photoleitfähige Material unter glasartigem Selen und glasartigen Selenlegierungen ausgewählt ist,

   b) einen abziehbaren organischen Überzug über der photoleitfähigen Schicht nach der Vakuumabscheidung aufbringt, und

   c) den Überzug abzieht, wobei im wesentlichen alle störenden bzw. fremden Teilchen innerhalb des Überzuges eingefangen und von der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht entfernt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß weiter ein permanenter Überzug über dem Photoleiter nach Entfernung des abziehbaren Überzuges gebildet wird.
7. 7· Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet , daß der Überzug ein abziehbares thermoplastisches Material darstellt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet , daß der Thermoplast ein Polycarbonat darstellt.
9. 9. Verfahren zur Herstellung eines Photorezeptorelementes, dadurch gekennzeichnet , daß man

   a) einen abziehbaren organischen Überzug über einem Substrat bildet,

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   b) den abziehbaren Überzug unmittelbar vor der
   Vakuumabseheidung einer photoleitfähigen
   Schicht auf dem Trägersubstrat entfernt,
   wobei im wesentlichen alle störende, teilchenförmige Materie, die ursprünglich auf der Substratoberfläche vorhanden war, innerhalb des
   Überzuges eingefangen und von der Substratoberfläche entfernt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet , daß man einen zweiten abziehbaren Überzug
    nach der Vakuumabscheidung einer photoleitfähigen Schicht
    bildet.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man den abziehbaren Überzug entfernt,
    bevor man einen permanenten Überzug auf der Schicht bildet.

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