DE2436676C3

DE2436676C3 - Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials

Info

Publication number: DE2436676C3
Application number: DE2436676A
Authority: DE
Inventors: Donald W. Pittsford Schaeffer; John B. Savannah Wells
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-07-30
Filing date: 1974-07-30
Publication date: 1978-10-19
Also published as: BR7406144D0; SE7409748L; ES428791A1; FR2239713B1; DE2436676B2; JPS50142241A; BE817875A; SE396146B; GB1467184A; DE2436676A1; AU7177974A; FR2239713A1; IT1019751B

Description

Die Erfindung bezieht skh auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des 1 itentanspruchs 1.

Damit ein latentes elektrostatisches Bild auf der fotoleitenden Isolierschicht des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials entwickelt werden kann, muß der Unterschied /wischen dem Potential in den belichteten und unbelichteten Bereichen dieser Schicht (dieser Unterschied wird im folgenden als Kontrastpotential bezeichnet) ausreichen, um zu ermöglichen, daß die elektroskopischen Tonerpartikel zwischen diesen zwei Bereichen unterscheiden und so vorzugsweise nur von einem derselben angezogen werden. Nach der Sensibilisierung der Oberfläche einer [ntolcitcndcn Isolierschicht fängt die Große des Oherflachenpotentials im allgemeinen an. stetig abzunehmen. Der Betrag dieser Verringerung des Potentials wird prinzipiell durch den inhärenten Isoliercharakter des fotoleitcndcn Materials bestimmt, das fur die fotoleitend«; Isolierschicht verwendet wird. Ie ho her die Fotoempfindlichkeit des totoleitenden Mate rials ist. desto hoher ist auch die Dunkelleitfähigkeit und desto schneller der Dunkelabfall oder die E-.ntla dung Der Betrag der Dunkelenlladung ist kritisch, weil die /wischen Laden, Abbilden und Entwickeln vergehende Zeit ausreichen kann, um wesentliche Dunkelentladung des Fotoreziptnrs /u ermöglichen und so daß d;is Kuntrastpotcntial nicht ausreicht, um nach dem Belichten die faltwicklung des latenten Hildes zu ermöglichen.

Zusätzlich zur Auswahl der fotoleitenden Materialien mit niederer Dunkelleitfähigkeit ist eine im allgemeinen zur Verringerung des Betrages der Dunkelenlladung einer fotoleitenden Isolierschicht verwendete Maßnahme das Vorsehen einer dazwischenliegenden Trennschicht zwischen der fotoleitcnden Bildschicht und dem leitenden Substrat, von welchem die Bildschicht gewohnlich getragen wird. Diese Art Trennschicht bildet eine Kontaktunterbreehung, wodurch ein vorheriges eindringen von Ladungsträgern vom leitenden Substrat in die fotoleitend«: Bildschicht verhindert wird. Die elektronischen Eigenschaften und physikalischen Parameter solcher zwischenliegenden Trennschichten sind im einzelnen in der US-PS 29Ul 348 beschrieben. Wie dort in Spalte '\ Zeile 55, bis Spalte 10, Zeile 2, beschrieben ist, können solehe Trennschichten aus einer großen Anzahl verschiedener, organischer Materialien, z. B. Polymeren, Wachsen und Ölen, und aus einer Anzahl anorganischer Materialien, wie Oxiden, Sulfiden und dergleichen, hergestellt werden.

Die zur Verwendung bei solchen Trennschichten ausgewählten Materialien diktieren häufig das Verfahren ihrer Anbringung auf dem leitenden Substrat. Wenn zum Beispiel organisches Material, wie Polymer, ausgewählt wird, folgt das Verfahren der Herstellung solcher Materialien in Form einer zwischenliegenden Trennschicht den im allgemeinen angewandten Techniken bei der Beschichtung mit Polymeren.

Die Verwendung eines Aluminiumsubstrates in Verbindung mit einer Trennschicht aus Aluminiumoxid ist in der Elektrofotografie weit verbreitet. Dieses Aluminiumoxid kann entweder thermisch oder elektrolytisch gebildet werden. Die thermische Bildung von Aluminiumoxidzwischenflächen ist in der US-PS 2901348 und die elektrolytische Bildung von Zwischenfiächen aus Aluminiumoxid ist in der US-PS 2 277 013 und der US-PS 3 684 368 beschrieben.

Die elektrolytische Bildung von Aluminiumoxiden ist in der Aluminiumindustrie weit verbreitet, insbe sondere bei der Abwandlung des ästhetischen Aussehens von Aluminium. Zum Beispiel erleichtert die «modische Bildung poröser Oxidschichten auf Alumi niumplatten die Absorption von Farbstoff durch solche Platten. Diese Farbstoffe können dann daran gehindert werden auszutreten, indem die poröse Schicht wasserabgedichtet wird, wodurch ein transparenter, glasartiger Film aus hydriertem Aluminiumoxid die Öffnungen dieser Poren verschließt, so daß die Farbe innerhalb der Zwischenräume dieser porösen Bc schichtung eingeschlossen wird. Die Art des gewonnenen Oxids ändert sich als Ergebnis solcher elektro lytischer Verfahren mit dem besonderen, in dem Behandlungsbad verwendeten Elektrolyten. Unter bestimmten Bedingungen wird mehr als eine Art AIuminiumoxid wahrend der elektronischen Oxidation von Aluminium gebildet.

Zum Beispiel fuhrt die Anodisierung von Aluminium in einem Schwefelsäureelektrolyten im allgemeinen /ut Bildung zweier vorherrschender Formen Vt)Ii Aluminiumoxid. Die eine entsteht dicht am 0x1 dierten Substrat und wird im allgemeinen als die dichte, kompakte oder trennende Form des Oxids bezeichnet, und die andere, an der Oberflache der dichten Oxidschicht gebildete Schicht wird im allgemeinen

6a als pums bezeichnet. Bei dieser Art doppelter Oxidbildung wird ein Gleichgewicht erreicht, bei welchem die Dicke der kompakten, dichten Oxidschicht relativ konstant bleibt und die poröse Schicht fortfährt zu Wachsen. Vergleiche hierzu M. S. Flunter & P.

Fowle, NATURAL AND THERMALLY FORMED OXIDE FILMS ON ALUMINIUM, J. Elcktrochem Soc, 103:9, 482 (1956).

Die Wertbestimmung verschiedener polymorpher

Aluminiumoxide als zwischenliegende Trennschichten in der Elektrofotografie hut gezeigt, daß die dichte, kompakte Oxidschicht zur Gleichrichtung geeignet ist (hochwirksame Sperre nur gegen Elektronen), während die poröse Form des Oxids Ladungsträgern aller Polaritäten gleichen Widerstand entgegensetzt. Zusätzlich zu dieser zwischenliegenden Trennschicht, weiche eine Kontaktunterbrechung gegen Eindringen von Ladungsträgern vom leitenden Substrat bildet, muß auch ausreichend elektrischer Kontakt geschaffen wurden, um schnelle und gleichmäßige Lichtentladung des Fotorezeptors zu ermöglichen. Implizit ist in dieser späteren elektrischen Anforderung die Notwendigkeit gegenüber dieser zwischenliegenden Trennschicht vorhanden, daß sie im wesentlichen vollständigen physikalischen Kontakt sowohl mit dem leitenden Substrat als auch der daruberliegenden fotoleitenden Bildschicht haben und aufrechterhalten muß. Die Erfahrung hat gezeigt, daß durch Oxidation des leitenden Substrates gebildete Trennschichten bessere Adhäsion am Substrat als andere Arten von Isolierschichten haben. Unglücklicherweise ist die Adhäsion dieser anorganischen Oxidschicht an der daruberliegenden fotoleitenden Isolierschicht vergleichsweise relativ schlecht, insbesondere wenn sowohl das leitende Substrat als auch die Oxidschicht flexibel sind. Eine vorgeschlagene Lösung zur Verbesserung der Adhäsion der fotoleitenden Isolierschicht an einem flexiblen, leitenden Substrat ist der Ersatz durch eine organische, dazwischenliegende Trennschicht, weiche aus einem Mehrfachgemisch von Polykarbonat/Polyurethan an Stelle der anorganischen Oxidschicht besteht (US-PS 3 713 «21). Obwohl diese Art Trennschicht sehr wirksam ist, beruht die Adhäsion sowohl an dem leitenden Substrat als auch ander fotoleitenden Isolierschicht prinzipiell auf mechanischen Kräften. Weil diese Art Trennschicht nicht durch Oxidation des leitenden Substrates an Ort und Stelle hergestellt ist, muß darüber hinaus außerordentliche Sorgfalt bei der Bildung einer solchen Polymerschicht sichergestellt werden, weil sogar kleinere Abweichungen der Gleichförmigkeit und Vollständigkeit der Beschichtung des leitenden Substrates mit diesem Polymer den sich ergebenden Photoleiter in der Funktion nicht zufriedenstell *nd werden lassen können. Darüber hinaus kann das Vorhandensein von Staub oder anderen Beimengungen innerhalb oder an der Oberfläche dieser Polymertrennschicht sowohl die Ladungsspeicherung al' auch die Photoentladungseigunschaften des sich ergebenden Photoleiters nachteilig bcemPussen. Daher scheint die Herstellung von Phololeitern, welche solche Trennschichten aus PoIygemischen verwenden, sehr strenge Qualitätskontrollen zu erfordern

Aus der DE-OS 2 125 080 ist ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxids auf einer Metallunterlage beschrieben, wobei auf der Metallunterlage nach deren Trocknung in einem Hochtemperaturi'fen bei 200° C eine Oxidschicht ausgebildet wird. Anschließend wird die mit der Oxidschicht versehene Unterlage in eine Vakuunjaufdampfkammer gebracht, in der eine fotoleilfähige Schicht durch Vakuumaufdampfung aufgebracht wird.

Dadurch erhält man einen elektrofotografischen Aufzeichnungsträger mit einer Unterlage, einer Zwischenschicht aus Metalloxid und einer lichtempfindlichen Schicht. Bei einem derartigen Verfahren ergibt sich der Nachteil, daß sich aus der Oxidschicht, insbesondere in deren Poren, Staub absetzen kann, wodurch ein Anhaften der fotografischen Isolierschicht nachteilig beeinflußt wird.

Aus der DE-PS 916 255 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Bei den gemäß diesem Verfahren angegebenen Arbeitsgangen wird darauf geachtet, daß eine vollständige Reinheit und eine möglichst vollkommene Ahwesenheit submikroskopischer Feuchtigkeitsfilme gesichert ίο ist. Es wird auch angestrebt, das Auftreten von absorbierten oder adsorbierten Verunreinigungen von Filmen auszuschließen. Nach diesem Verfahren wird auf eimer Aluminiumunterlage eine im wesentlichen nicht poröse, amorphe Alumiiiiurnoxidschicht ausgebildet, die jedoch entsprechend dem angegebenen Verfahren in der vor dem Aufdampfen der Isolierschicht verbleibenden Zeit nicht absolut saubergehalten werden kann. Dadurch wird ein Anhaften der fotoleitenden Isolierschicht nachteilig beeinflußt Der Erfindung liegt daher die .aufgäbe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Adhäsion einer fotoleitcnden Isolierschicht auf einem leitenden Substrat durch relativ einfache und leicht kontrollierbare Verfahrenstechniken dahingehend zu schaffen, daß die Oxids .!licht absolut frei von Verunreinigungen gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäü durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Poren der Oxidschicht abgedichtet, so daß auf der Beschichtung keine Rückstände verbleiben oder sich Verunreinigungen absetzen können, welche deren elektrofotografischen Eigenschaften oder ein sicheres Anhaften nachteilig beeinflussen könnten. Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren lassen sich sowohl flexible als auch starre Fotoleiter herstellen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Aluminiumoxidschicht durch Eintauchen in ein über 66" C erwärmtes Wasserbad mit deionisiertem Wasser abgedichtet wird. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Abdichtung in relativ kurzer Zeit erfolgen kann, da die Ahdiehtungs zeit temperaturabhängig ist.

Zur weiteren Verkürzung der Abdichtungszeit er folgt hinsichtlich einer weiteren Ausgestaltung die Abdichtung der porösen Oxidschicht durch Wasser dampf.

Hinsichtlich einer relativ schnellen und guten Aus bildung der Alumiiiumoxidschicht wird entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erf'ndungdie Aluminiumo^idschicht durch elektrolytische Oxidation des Schichtträgers oder der elektrisch lci (enden Schicht in Schwefelsäure oder in Phosnhorsaure erzeugt

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert, [is zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Prüfgerätes, das zur Wertbestimmung tier Dauerhaftigkeit des erfindungsgemäßen flexiblen Fotoleiters verwendet wird, und

Fig. 2 eine schematische, teilweise vertikal geschnittene Seitenansicht eines elektrostatografischen Abbildungsgerätes, in welchem der Fotoleiter aus ein <:m flexiblen Band besteht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein flexibles oder starres, leitendes Substrat, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, vor-

gereinigt, in eine eleklrolytische Zelle als Anode eingesetzt und anodisiert (elektrisch oxidiert), wodurch eine gleichförmige, poröse Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche des dem Elektrolyten ausgesetzten Substrates gebildet wird. Anschließend an das Anodosieren wird das leitende Substrat auf der clektfolylischert Zelle herausgenommen, die anodisierte Oberfläche des Substrates gewaschen, gereinigt, getrocknet und darauf eine fotoleitendc Isolierschicht aus amorphem Selen aufgebracht.

Die Substrate aus Aluminium und Aluminiumlcgierungcn. die abgewandelt werden können, um das Anhaften einer fotoleitenden Isolierschicht aus Selen oder einer Selcnlegierung daran zu fördern, sind im allgemeinen von einer Anzahl von Quellen handelsüblich zu beziehen. Diese Substrate können die Form flexibler Blätter oder fortlaufender, flexibler Bänder haben. Der Ausdruck »flexibel«, wie er zur Kennzeichnung dieser Substrate und später zur Kennzeichnung des sich ergebenden fotoleitenden Bildteilcs verwendet wird, bezieht sich auf die Fähigkeit dieser Gegenstände, wiederholtes Biegen in einer elektrofotografischen Anlage ohne irgendwelche nachteilige Änderungen weder ihrer ursprünglichen physikalischen und oder ursprünglichen elektrofotografischen Eigenschaften auszuhalten. Um die gleichmäßige Anodisierung der Oberfläche dieser leitenden Substrate sicherzustellen, sollten sie vorzugsweise einen relativ hohen Reinheitsgrad haben. Beispiele für Substrate, welche diesen bevorzugten Reinheitsgrad haben, umfassen die Legierungsreihe 1100 von Aluminiumplatten, welche von der Alcoa Company bezogen werden können. Diese Filme sind in Dicken von ungefähr 0.127 bis 0,635 mm (0,005 bis 0,025") erhältlich. Leitende und nicht-leitende Substrate mit einer AIumimumbeschichtungsind bei diesem Verfahren ebenfalls verwendbar. Die Aluminiumbeschichtung muß ausreichend dick sein, so daß ihre Anodisierung zu einer porösen Oxidschicht mit den erforderlichen physikalischen und elektrischen Eigenschaften möglich ist. Das Ausmaß der Anodisierung dieser Schicht kann ausreichen, um im wesentlichen das gesamte vorhandene Aluminium auf dem leitenden Substrat in das entsprechende Oxid zu überfuhren. Wenn im wesentlichen die gesamte Aluminiumbeschichtung oxidiert wird, muß das unter der Aluminiumschicht liegende Substrat naturlich die Anlagerung der porösen Aluminiumoxide, die während dieser Anodisierung gebildet werden, aufnehmen können. Trägermaterialien, die mit Aluminium beschichtet und danach gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt "werden können, umfassen entweder flexible oder starre, plastische Filme (z. B. Polyäthylenterephthafat) und auch flexible oder starre Metallbleche (z. B. Nickel, Messing, Chrom, Stahl, Silber und deren Legierungen).

Vor der Behandlung dieser Substrate ist es notwendig, daß die zu anodisierende Oberfläche vorgereinigt wird, um fettige Rückstände, die während der Herstellung darauf abgelagert wurden, und/oder natürlich auftretende Oxide zu entfernen, die sich gebildet haben können, während das Substrat den Umweltbedingungen ausgesetzt wurde. Jede der traditionell zum Entfernen solcher Oxidschichten benutzten Reinigungslösungen kann auch zum Reinigen dieser Substrate verwendet werden. Zu den typischen dieser Reinigungsbäder, welche sich als zufriedenstellend erwiesen haben, gehören stark saure, wäßrige Lösungen von Chromsüure/Phosphorsäure und alkalische, wäßrige Lösungen von phosphorsaurem Natrium/ kohlensaurem Natrium.

Anschließend an das Reinigen des Susbtratcs ist es empfehlenswert, daß dessen nicht gegenüber der Kathode angeordnete Oberfläche mit einer Isolierschicht oder anders gegen den Elektrolyten isoliert wird.

Nachdem im wesentlichen alle fettigen Rückstände und vorher gebildeten Oxide von der Oberfläche des

ίο leitenden Substrates entfernt sind, wird dieses in einer elektrolytisches Zelle angeordnet, mit dem positiven Anschluß verbunden und anodisiert. Der beim Ano disieren der Oberfläche des Substrates verwendete Elektrolyt wird entsprechend seiner Fähigkeit, einen porösen Oxidfilm auf dem Aluminiumsubstrat aufzubauen, ausgewählt. Im allgemeinen können solche Elektrolyten in ihrer hunklionso beschrieben werden, daß sie geeignet sind, während der Elektrolyse Sauer stoff zu erzeugen, während die gleichzeitig das Substrat während des Arbcitcns der Zelle angreifen, wodurch Metall (z. B. Aluminium) in dem Elektrolyten gelöst wird, mit dem Sauerstoff reagiert und das sich ergebende Oxid auf dem Metallsubstrat wieder abgelagert wird. Beispiele für Elektrolyten, die geeignet sind, beim Anodisieren von Aluminiumsubstrat eine poröse Oxolbeschichtung zu bilden, umfassen Schwefelsäure und Phosphorsäure. Bei der Auswahl des Elektrolyten und der Behandlungsbedingungen, die bei der Bildung einer porösen Oxidschicht auf einem Aluminium- oder aluminiumbeschichteten Substrat verwendet werden, ist die Möglichkeit der Bildung anderer Formen von Aluminiumoxid entweder vor, gleichzeitig oder anschließend an die Bildung des porösen Oxids natürlich vorhanden und nicht mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren unverträglich. Dies setzt voraus, daß diese anderen Oxide, wenn sie vorhanden sind, mit den elektronischen Parametern eines elektrofotografischen Bildteiles verträglich sind, die Flexibilität der sich ergebenden Bildteile nicht nach- teilig beeinflussen und das poröse Oxid nicht von der freien Oberfläche der Oxidschicht verschieben oder ersetzen, um so die anschließende Bildung einer im wesentlichen durchgehenden, dichten, porösen Oxidschicht auf der freien Oberfläche zu verhindern.

Die Menge des Elektrolyten, die in dem Anodisierbad vorhanden sein kann, muß sorgfältig gesteuert werden, um die genaue Bildung der Oxidschicht sicherzustellen. Zum Beispiel muß genügend Elektrolyt vorhanden sein, um den Durchgang von Strom duich die Zelle zu ermöglichen, und die Konzentration des Elektrolyten im Anodisierbad darf die Höhe nicht

- übersteigen, bei welcher ein starkes Anfressen des Substrates und/oder eine Erosion der Oxidschicht während des Betriebes der Zelle auftreten. Abhängig von dem spezifischen, ausgewählten Elektrolyten kann die Konzentration des Elektrolyten im Anodisierbad irgendwo in einem Bereich von 10 bis 30 Vol.% liegen. Zum Beispiel wäre die Konzentration von Schwefelsäure in einem solchen Bad selten geringer als ungefähr 10% und würde kaum 25% übersteigen, während die Konzentration eines schwächeren Elektrolyten eine Änderung der Konzentration zu einem höheren Bereich der Werte erfordern würde, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen {das Gegenteil ist bei einem stärkeren Elektrolyten der Fall).

Der Betrag der Bildung des porösen Oxids, ebenso wie dessen endgültige Dicke, ändert sich mit der Größe der Spannung und des Stromes in der Zelle.

Bei Schwefelsäure als !Elektrolyt im Anodisicrbad wurden gule Ergebnisse bei Verwendung einer Aufbauspannung im Bereich von 4 bis 8 V (Gleichstrom) und einem Slfom von ungefähr 1,5 A erzielt. Bei dcri obigen Arbeitsbedingungen und einer Schwefelsäure als EIctefrOlyt dfiueft es im allgemeinen ungefähr 2 Minuten, um eine poröse Oxidschicht der bevorzugten Dicke (100 bis 250 A) auf Aluminium oder einem aluminiumbcschichtcien Substrat zu bildeii. Andere Veränderliche, z. B. die Temperatur des Anodisicr bades, können ebenfalls den Betrag der Oxidation des Substrates beeinflussen. Im allgemeinen wird das obige Anodisieren vorzugsweise beim Raumtemperatur oder einer wenig höher liegenden Temperatur ausgeführt. Nach dem Anodisieren wird das Substrat aus der Zelle genommen, in Leitungswasser und dann in

I' I 1 I t

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Spuren des Elektrolyten zu beseitigen. Die während des obigen Anodisicrens gebildete, poröse Aluminiumoxidschicht kann dann abgedichtet werden, indem ao sie in heißes, deionisiertes Wasser getaucht wird, die anodisicrte Schicht einem Dampfstrahl (vorzugsweise mit mehr als Atmosphärendruck) ausgesetzt oder die poröse Oxidschicht anderen Bedingungen und/oder Chemikalien ausgesetzt wird, welche das Aluminiumoxid im erforderlichen Ausmaß einer Hydration unterziehen können, um die Poren der Oxidschicht abludichten, und auf der Beschichtung keine Rückstände zurücklassen, welche dessen elektrofotografische Eigenschaften oder Anhaften der fotoleitenden Isolierschicht nachteilig ändern könnten. Der Zeitraum, der notwendig ist, um im wesentlichen vollständige Abdichtung der piorösen Oxidschicht zu erzielen, ist im allgemeinen temperaturabhängig, und daher ist es zur Erleichterung der Abdichtung ratsam, die Abdichtungsanlage auf einer Temperatur von mehr als 66" C (150° F) zu halten. Beim Abdichten mit heißem Wasser sollte das Bad vorzugsweise kochend gehalten werden. Gewöhnlich ist die Abdichtung der porösen Oxidschicht in kochendem Wasser innerhalb von ungefähr 5 bis 20 Minuten nach dem Eintauchen des anodisierten Substrates abgeschlossen. Der zur Abdichtung der porösen Schicht mit Dampf erforderliche Zeitraum ist erheblich kürzer, und wenn das Abdichten bei Drücken oberhalb des Atmosphärendrukkes durchgeführt wird, beträgt der Zeitraum zur Beendigung dieses Vorganges im allgemeinen weniger als 2 Minuten. Während der Abdichtung wird eine hydratierte Form des Aluminiumoxids erzeugt, welche die Poren der porösen Oxidschicht abdichtet, so

Nach dem Abdichten wird das anodisierte Aluminiumsubstrat getrocknet und seine abgedichtete, anodisierte Oberfläche mit einer fotoleitenden Isolierschicht beschichtet, weiche amorphes Selen, Selenlegierungen oder Mischungen derselben enthält. Diese fotoleitenden Materialien können auf der dichten, anodisch gebildeten Sperrschicht durch übliche Anlagerung mittels Unterdruck hergestellt werden. Die Dicke dieser Schicht kann in einem Bereich zwischen ungefähr 1 bis 60 μ und vorzugsweise ungefähr zwisehen 2 und ungefähr 40 μ liegen, wenn flexible, fotoleitende Elemente verwendet werden. Die Dicke der fotoleitenden Schicht ist nicht in ähnlicher Weise begrenzt wie bei starren Fotorezeptoren. Die freiliegende Oberfläche dieser fotoleitenden Isolierschicht β₅ kann auch weiter mit einem dielektrischen Film überzogen werden. Wenn diese dielektrische Beschichtung eine Ladung speichern soll, muß ihre dielektrische Dicke mindestens der der fotoleitendcn Isolierschicht vergleichbar sein. Folorezeptorcn mit solchen Überzügen wurden bei herkömmlichen elektrofotografischen Abbildungsvcrfahren (z. B. gemäß der GB-PS 1 337228 und CA-PS 932 199) oder in sogenannten Abbildungssystcmen der Induktionsart verwendet (z. B. Mitsui, M. J., IEEE Trans, on Electron Dev. Vol. ED-19, Nr. 4, Seilen 396-404, April 1972 und Nakatiiurä, K. ibid. Seiten 405-412), Bei herkömmlichen elektrofotografischen Bildclementen kann ein dielektrischer Film auf eine relativ dünne Schicht fotoleitenden Materials (im allgemeinen von wcnigci als 1 |im Dicke) aufgebracht werden. Auf Grund der relativen Dicken der entsprechenden Schichten dieses Bildclemcntes muß dieser dielektrische Oberzug nicht nur im wesentlichen die gesamte scrf^iwiufricrciidc !.3ί!ΐ!Γί^π irs"Cii körtrisri sondern such die Ladungsträger mindestens einer Polarität schnell Und wirksam transportieren können. Auf Grund der bemerkenswerten Transporteigenschaften dieses Überzuges werden diese Schichten als »elektronisch aktiv« bezeichnet. Beispiele von Materialien, die zur Herstellung solcher elektronisch aktiven Überzüge (auf Grund ihrer inhärenten Transporteigenschaften) geeignet sind, umfassen die Vinylcarbazolpolymere und Polyvinylpyren. Wenn ein Material nicht inhärent die Fähigkeit zum Transport von Ladungsträgern irgendeiner Potarität aufweist, kann sie als »elektronisch inert« bezeichnet werden (z. B. Polyäthylenterephthalat). Diese elektronisch inerten dielektrischen Materialien umfassen im allgemeinen die Art von Überzügen, wie sie bei Induktionsbildelementen verwendet werden (US-PS 3653064, auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird). Solche elektronisch inerten Materialien können elektronisch aktiviert werden, indem sie mit einem Elektronendonator oder einem Elektronenakzeptor dotiert werden (z. B. US-PS 3791826, Polyethylenterephthalat plus 50%. 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon, auf die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird). Eine solche zusätzliche Schicht kann auch als Schutz dienen, indem sie die Gefahr der Abtragung der fotoleitenden Isolierschicht während des Reinigens und/oder Entwickeins verringert.

Ein fotoleitendes Bildelement, das in der oben beschriebenen Weise hergestellt ist (das Aluminiumsubstrat besteht aus einem flexiblen, durchgehenden Band), ist in einem elektrostatografischen Kopierer 50derinFig. 2 dargestellten Art eingebaut. Das fotoleitcnde Bildelement 15 wird zu Anfang durch Aufladen mit einem positiven Potential mittels eines Skorotrones 21 sensitiviert, und der sensitivierte Abschnitt des Bildelementes wird in der mit Pfeil angezeigten Richtung zur Belichtungsstation 40 gefördert, wo der sensitivierte Abschnitt einer den ganzen Rahmen umfassenden Blitzbelichtung mit einem Bildmuster aktivierender, elektromagnetischer Strahlung von der Projektionsstation 20 ausgesetzt wird. Nach dem Belichten und dem sich dadurch ergebenden wahlweisen Verzehren der Oberflächenladung wird das Bildelement 15 weiter in eine Entwicklungszone 22 gefördert, wo das auf dem Bildelement verbleibende, restliche Ladungsmuster sichtbar gemacht wird, indem das Ladungsmusier mit gefärbten elektroskopischen Tofterpartikeln in Berührung gebracht wird. Das das Tonerbild tragende Bildelement wird nun weiter zur Übertragungsstation 45 gefördert, wo das Tonerbild auf ein Blatt ebenen Papiers übertragen wird, das von

der Papierzuführvorrichtung 23 zugeführt wird. Das das Tonerbild tragende Papier wird vom Bildelement abgenommen und durch den Förderer 51 zur Aufschmelzstation 26 gebfacht, wo das Tonerbild ständig niit dem Papier verbunden wird. Anschließend an die Übertragung des Tonerbildes auf das Papierblatt Wird das Bildclement weiter zu einer vorreinigenden Skorotronc 24 gefördert, wo die darauf verbleibenden, restlichen Tonerpartikel einer neutralisierenden Ladung ausgesetzt werden. Diese neutralisierten Tonerpartikel werden dann an einer Reinigungsstation 25 einer Bürste ausgesetzt, wo sie von der Oberfläche des Bildclemcntcs durch eine sich entgegengesetzt drehende Bürste 60 abgefegt und aus dem Bürstengehäuse 61 mittels einer Unterdruckeinrichtung abge- j₅ saugt werden. Der Abbildungsprozeß kann dann auf diesem Abschnitt des Bildelcmcntcs wiederholt werden. Der prinzipielle Vorteil, den die Verwendung solcher flexibler, fotoleitender Elemente bildet, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Fähigkeit, solche Bild- »o elemente an eine den vollen Rahmen umfassende Blitzbelichtung anzupassen und so das Erfordernis einer Synchronisation der Projektion des Bildes mit der Bewegung des Fotorezeptors zu vermeiden. Die vergrößerte Bildfläche, die durch solche flexible Fotore- as zeptoren erreicht wird, ermöglicht auch eine erhebliche Steigerung der Kopiergeschwindigkeit.

Die folgenden Beispiele definieren, beschreiben und veranschaulichen weiter die Vorbereitung und Verwendung der abgeschlossenen, anodisch gcbildeten, porösen Aluminiumoxidschichten zur Verbesserung der Adhäsion amorphen Selens sowohl an flexiblen als auch starren Aluminiumsuistraten. Die bei den Beispielen genannten Anteile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, wenn es nicht anders angegeben ist. Die zur Herstellung und/oder Wertbestimmung der erfindungsgemäßen flexiblen und starren, fotoleitendcn Bildelemente verwendeten Techniken und Ausrüstung sind als Standard anzusehen oder so, wie es oben beschrieben wurde.

Beispiel I

Eine 0,127 mm (0,005") dicke Platte von 127 x 178 mm (5" x 7") wird zunächst in einer Lösung gereinigt, welche aus 60 g Chromsäure, 150 ml Phosphorsäure und 3000 ml deionisiertem Wasser besteht. Das Reinigen besteht lediglich im Eintauchen der Platte in die obige Lösung für einen Zeitraum von 2 Minuten. Die Temperatur dieser Reinigungslösung wird während des Zeitraums, in welchem sie sich mit der Platte so in Berührung befindet, auf über 90" C gehalten. Die Platte wird dann aus dem Reinigungsbad genommen, -in warmen Leitungswasser (ungefähr 50" C) ungefähr a 30 Sekunden lang gewaschen und anschließend einige Male ire v/armem, deionisierten Wasser (ungefähr 50" C) eine entsprechende Zeitlang gewaschen. Anschließend an das letzte Bad wird die Platte in einer elektrolytischen Zelle angeordnet und mit dem positiven Anschluß verbunden. Der bei diesem Anodisieren verwendete Elektrolyt besteht aus 15 VoI. % konzentrierter Schwefelsäure und 85 Vol.% deionisiertem Wasser Die Anordnung der Aluminiumplatte in der Zelle in bezug auf die Kathode (Blei) ist so, daß die Entfernung zwischen beiden gleichmäßig ist. Die ungefähre Entfernung zwischen Anode und Kathode beträgt etwa 51 mm (2"). Die Zelle wird nun an eine Gleichstromquelle angeschlossen und die Aluminiumplatte ungefähr 2 Minuten lang anodisiert. Die an der Zelle anliegende Spannung beträgt 6 V und der Strom 1,5 A. Nach dem Anodisieren wird die AlUininiumplattc aus der Zelle genommen, in warmem Leitungswasser und anschließend in deionisiertem Wasser gewaschen (beide Waschungen mit ungefähr 40° C). Die poröse Oxidschicht auf einem Teil dieser Platte wird nun durch teilweises Eintauchen der Platte in kochendes Wasser für einen Zeitraum von ungefähr U) Minuten abgedichtet bzw. zusammengeschmolzen. Nach der Abdichtung wird die Platte getrocknet, und eine fotoleitende Isolierschicht aus amorphem Selen Wird unter Unterdruck auf der abgedichteten, anodisicrten Oberfläche der Platte bis zu einer Dicke von ungefähr 40 μ aufgebracht.

Diese Platte wird nun in dem in F'ig. 1 gezeigten Prüfgerät einer Wertbestimmung unterworfen, um zu bestimmen, bis zu welchem Ausmaß die Wasser-Abdichtun¹¹ der oorösen Oxidschicht vor dem Ahbipi;rn der Selenschicht unter Unterdruck einen Einfluß auf die Adhäsion des Selens an der porösen Oxidschicht hat. Die Platte wird zunächst an einem flexiblen Nikkeiband 1 befestigt, und das Band wird im Prüfgerät durch Aufschieben auf zwei Gummirollen 2 und 2' von 76 mm (3") Durchmesser geschoben. Darauf wird die Spannung des Bandes 1 mittels der Rolle 2' am Drehpunkt 5 eingestellt, so daß ungefähr die Spannung am Band ausgeübt wird wie in einem elektrofotografischen (ierät der in Fig. 2 gezeigten Art. Wenn die gewünschte Bandspannung erreicht ist, wird die Rolle 2' in ihrer Lage durch Einstellen der Spannung der Feder 7 mit dem Schraubbolzen 6 gesichert. Nun wird der Motor 3 eingeschaltet und das Band mittels des Getriebes 4 mit einer Geschwindigkeit von 51 mm (2") pro Sekunde ISOOOmal umlaufen gelassen (30000 Biegungen der Platte um eine Rolle von 76 mm [3"] Durchmesser).

Nach Abnehmen der Platte vom Prüfgerät zeigt eine Prüfung erhebliche Brüche des Selens in den Bereichen der Platte, die der Wasser-Abdichtung nicht unterworfen waren. In dem Teil der Platte, in welchem das poröse Oxid mit heißem Wasser abgedichtet wurde, sind keine solchen Fehler zu beobachten. Die Platte wird nun mit einer Rasierklinge in einem Gittermuster gekerbt. Ein Stück Scotch-Reparaturband Nr. 810 (hergestellt von 3M) wird über einem Paar einander schneidender Kerben angeordnet. Der Bereich, mit welchem das Band mit der fotoleitenden Oberfläche in Berührung gebracht wird, beträgt ungefähr 4,8 cm² (V₄ sq in). Das Band wird dann schnell von der Oberfläche abgezogen. Diese Prüfung wird an verschiedenen Stellen der Platte durchgeführt. Wo die darunterliegende, poröse Schicht mit heißem tWasser abgedichtet bzw. zusammengeschmolzen ist, werden nur Selenspäne als Ergebnis des Kerbcns mit der Rasierklinge mit dem Band abgenommen. Dies steht in scharfem Gegensatz zu dem nahezu vollständigen Abstreifen des Selens vom Fotoleiter, wo die darunterliegende Oxidschicht nicht mit heißem Wasser abgedichtet ist. Um zu versuchen, diese Verbesserung der Haftung des Selens an dem wasserabgedichteten Teil der Platte zu erklären, wurde Selen vom wasserabgedichteten Teil der Platte abgenommen und sowohl das Selen als auch die darunterliegende, poröse Oxidschicht mit dem nicht wasserabgedichteten Abschnitt der Platte verglichen. Das Seien von dem wasserabgedichteten Teil der Platte hatte etwas, das aussah wie eine irrideszente Schicht auf der Oberfläche, angrenzend an die wasserabgedichtete, poröse

Ιί

Oxidtrennschicht. Es ist anzunehmen, daß diese irridcszcntc Schicht das Ergebnis der Reaktion des Selens mit der darunterliegenden, wassefabgedichtcten, porösen Aluminiumoxidschicht ist. Keine solche trrides-ZCIiZ ist an dem Selen zu beobachten, das von dem nicht wasserabgedichteten Teil der Platte entfernt wurde.

Beispiele II bis V

Die Behandlungen des Beispiels I werden wiederholt, ausgenommen daß die Bildung der fotoleitcnden Isolierschicht auf der teilweise abgedichteten, anodisch gebildeten Aluminiumoxidschicht durch Unterdruckablagerung einer der folgenden Selenlegierungen an Stelle reinen Selens erfolgt.

Heispiel Legierung

Selen/Arsen
Seieu/Teiiui
Selen/Antimon Seien/Wismut

Beispiel VII

Es wurden den beim Beispiel I erzielten Ergebnissen äquivalente Ergebnisse bei den Beispielen II bis V erhalten.

Beispiel VI

Eine Oxidtrennschicht wird auf einer Platte mit den gleichen Abmessungen wie beim Beispiel I durch Erwärmen der Platte in trockenem Sauerstoff bei 200° C über eine Zeitdauer von 1 Stunde gebildet. Die Dicke der trennenden Oxidschicht, die so erzeugt wird, beträgt ungefähr 25 A. Diese Platte wird dann teilweise in kochendes Wasser getaucht, wie es im Beispiel I beschrieben wurde, und eine fotoleitende Isolierschicht aus amorphem Selen wird anschließend unter Unterdruck angelagert. Die Dicke der Selenschicht beträgt ungefähr 40 μ. Diese Platte wird in derselben Weise wie beim Beispiel I einer Wertbestimmung unterzogen. Nach Beendigung von 15 000 Umdrehungen im Prüfgerät ist die Selenschicht stark gebrochen und kann, leicht ohne Kerben durch Berühren mit dem Scotch-Band abgenommen werden. Augenscheinlich besteht kein Unterschied der Adhäsion zwischen den Bereichen der Platte, welche in kochendes Wasser getaucht wurden, und den Bereichen, weiche nicht mit kochendem Wasser in Berührung gebracht wurden. Die Späne des mit dem Klebeband von der Platte abgenommenen Selens zeigen nicht die beim Beispiel I beobachtete irrideszentc Beschichtung.

Die Behandlung gemäß Beispiel I wird wiederholt, ausgenommen daß ein Teil der Aluminiumoxidschicht

abgedichtet wird, indem er einem Dampfstrahl ausgesetzt wird. Das Abdichten der porösen Oxidschicht wird in einer Druckkammer bei einem Druck von ungefähr 1 kp/cm- (15 psi) durchgeführt. Die poröse Aliuminiumoxidscnichl ist ungefähr innerhalb von

ίο 2 Minuten abgedichtet, nachdem sie dem Dampf unter den obigen Bedingungen ausgesetzt wurde. Anschließend wird eine fotoleitende Isolierschicht aus amorphem Selen (40 μ dick) durch Unterdruck in der gewöhnlichen Weise auf dieser abgedichteten Besehichtung abgelagert. Die Wertbestimmung dieser flexiblen Platte in der oben beim Beispiel I beschriebenen Weise zeigt eine schwache Adhäsion des Selens in dem nicht abgedichteten Abschnitt der Platte und eine ausgezeichnete Adhäsion des Selens in den durch IJampl

ao abgedichteten Abschnitten der Platte. Nach Entfernen und Prüfen der Stücke des Selens von den abgedichteten und nicht abgedichteten Abschnitten der Platte ist zu erkennen, daß die gleiche Irrideszenz vorhanden ist, jedoch nur an den Stücken des von den

abgedichteten Abschnitten der Platte entfernten Selens.

Beispiel VIII
Die Behandlungen des Beispiels I werden wicderholt, ausgenommen daß das Substrat durch ein relativ inflexibles Aluminiumsubstrat von 0,635 mm (0,025") Dicke ersetzt wird. Anschließend an das Reinigen, Anodisieren, Abdichten und Anlagern der fotoleitenden Isolierschicht aus amorphem Selen unter Unterdruck wird die Platte mit einer Rasierklinge gitterartig gekerbt, und ein Stück von Scotch-Reparaturband Nr. 810 von etwa 4,8 cm² (V₄ sq in) wird über dem Schnittpunkt eines Paares der Kerblinien angebracht und dann abrupt entfernt. Dieser Vorgang wird an vcr-

schiedenen Abschnitten der Platte wiederholt. Die gleichen Ergebnisse, wie sie beim Beispiel I beschrieben wurden, werden auch hier im Hinblick auf die Unterschiede der Adhäsion der fotolcitendep .Schicht auf der teilweise abgedichteten Aluminiumoxidschicht beobachtet.

Darüber hinaus zeigen die von den wasserabgedichteten Abschnitten der Platte entfernten Selenspäne die gleiche Art Irrisdeszenz, wie sie beim Beispiel I beobachtet wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, hei dem auf einem Schichtträger oder einer elektrisch leitenden Schicht jeweils aus oder mit Aluminium anodisch eine 0,005-1 μπι dicke Aluminiumoxydschicht erzeugt und auf die Aluminiumoxydschicht im Vakuum eine Selen enthaltende fotoleitende Schicht aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxydschicht vor dem Aufdampfen der Selenschicht abgedichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxydschicht durch Eintauchen in ein über 66^Λ C erwärmtes Wasserbad mit deionisiertein Wasser abgedichtet wird.

3. Verfallren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxydschicht durch Wasserdampf abgedichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxydschicht durch elektrolytische Oxydation des Schichtträgers oder der elektrisch leitenden Schicht in Schwefelsäure oder in Phosphorsäure erzeugt wird.