DE2448747B2

DE2448747B2 - Elektrophotographisches aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2448747B2
Application number: DE19742448747
Authority: DE
Inventors: Shinichi; Kobirumaki Ryo; Tokio Ishigaki
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1974-10-12
Publication date: 1977-01-13
Also published as: DE2448747C3; DE2448747A1; JPS5072636A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, das eine elektrisch leitende Schicht und eine darauf liegenden photoleitfähige Schicht aufweist. Solches Aufzeichnungsmaterial wird ^a5 in der Weise benutzt, daß von einer Vorlage ein sichtbares Bild auf der photoleitfähigen Schicht erzeugt und diese Abbildung dann auf ein anderes Material, z. B. ein Blatt Papier übertragen und dort zur fertigen Kopie fixiert wird. Bei einem solchen xerographischen Verfahren muß das Aufgabematerial wiederholt benutzbar sein.

Es ist bekannt (DT-PS 1 032069), ein solches Aufzeichnungsmaterial aus vier Schichten herzustellen, nämlich einem elektrisch leitenden Schichtenträger, einer Zwischenschicht, einer photoleitfähigen Schicht und einer transparenten Deckschicht, wobei die Zwischenschicht eine elektrisch nicht leitende Sperrschicht und die transparente Deckschicht ebenfalls nicht leitend ist oder aus einem Halbleiter besteht.

Aufzeichnungsträger haben den Nachteil, daß sie frühzeitig ermüden, daß nämlich im Laufe einer inehrhundertmaligen Eienutzung die Spannung der gespeicherten Ladung an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers erheblich geringer und dementsprechend das übertragene Bild schwächer wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Ermüdung wesentlich zu verzögern, die Lebensdauer des Aufzeichnungsträgers also erheblich zu steigern.

Gemäß der Erfindung ist bei einem elektrophoto- 5<> graphischen Aufzeichnungsmaterial, das aus einem Schichtträger, der entweder elektrisch leitend ist oder mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist, einer Zwischenschicht, einer photoleitiähigen Schicht und einer transparenten Deckschicht besteht, die Zwischenschicht einen spezifischen Widerstand von H)⁷ bis 1()'^: Ohm cm und die Deckschicht einen spezifischen Widerstand von K)" bis 10'² Ohm cm hat.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt des lichtempfindlichen Schichtenaufbaues,

Fig. 2a und 2b Querschnitte der halbleitenden Schicht, an Hand derer die elektrischen Eigenschaften der halbleitenden Schichten erläuten werden, und

Fig. 3 ein Diagramm, in dem der Ladungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit für einen lichtempfindlichen Schichtenaufbau gemäß der Erfindung und einen herkömmlichen lichtempfindlichen Schichtenaufbau dargestellt ist.

In Fig. 1 ist die Grundplatte mit 1 bezeichnet. Auf der Grundplatte befindet sich eine untere halbleitende Schicht 2, darüber eine photoleitende Isolierschicht 3 und auf dieser eine obere halbleitende Schicht 4. Die obere halbleitende Schicht 4 muß lichtdurchlässig sein, damit die photoleitende Schicht 3 aktiviert werden kann. Die Grundplatte 1 muß mindestens an der Oberfläche, auf der sich die untere halbleitende Schicht 2 befindet, die Elektrizität leiten. Die Grundplatte 1 kann deshalb ganz aus einem die Elektrizität leitenden Material oder aus einem die Elektrizität nicht leitenden Material bestehen, dessen Oberfläche durch eine bestimmte Behandlung leitfähig gemacht ist. Eine Grundplatte aus Metall würde zur ersten Kategorie gehören, während Platten aus an der Oberfläche leitfähig gemachtem Papier, aus Kunststoff mit aufgedampftem Merallfilm oder Nesaglas zur zweiten Kategorie zu zählen wären.

Die untere halbleitende Schicht 2 muß einen elektrischen Widerstand im Bereich von 10⁷ bis ΙΟ¹² Ω cm haben. Die Schichtdicke soll vorzugsweise 0,2 bis 15 μπι betragen. Bevorzugtes Material für die Schicht 2 sind Kunststoffe, denen durch eine geeignete Behandlung HalWeitereigenschaften erteilt worden sind, oder verschiedene Arten von Emulsionen mit Halbleitereigenschaften.

Die photoleitende Schicht 3 kann dadurch hergestellt werden, daß auf die untere halbleitende Schicht 2 ein die Elektrizität nicht leitendes Bindemittel aufgetragen wird, das aus einem Kunstharz besteht, in dem Halbleiterstoffe, wie Zinkoxid, Cadmiumsulfid, eine Selen-Cadmium-Legierung oder Zinksulfid, dispergiert sind.

Die obere halbleitende Schicht 4 muß einen elektrischen Widerstand im Bereich von 10⁸ bis ΙΟ¹² Ω cm haben. Da die obere halbleitende Schicht lichtdurchlässig sein muß, damit das Licht die photoleitende Schicht 3 aktivieren kann, ist ein bevorzugtes Material für die obere halbleitende Schicht eine wäßrige Emulsion oder ein Kunstharz mit HalWeitereigenschaften.

Die untere halbleitende Schicht 2 und die obere halbleitende Schicht 4, zwischen denen die photoleitende Schicht 3 eingebettet ist, können aus dem gleichen Material bestehen. Die untere halbleitende Schicht 2 braucht nicht lichtdurchlässig zu sein.

Wenn eine halbleitende Schicht mit einer leitenden Schicht in Berührung gebracht wird, so nimmt sie die gleichen elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften an. Wird eine halbleitende Schicht mit einer die Elektrizität nicht leitenden Schicht in Berührung gebracht, so zeigt auch die halbleitende Schicht Isoliereigenschaften. Wenn also, wie in Fig. 2a, ein Schichtenaufbau aus einer elektrisch leitenden Grundplatte 10 und einer darauf befindlichen halbleitenden Schicht 40 an der halbleitenden Schicht einer Korona- oder Glimmladung unterworfen wird, so wird die halbleitende Schicht keine Ladung festhalten. Wenn dagegen, wie in Fig. 2b, der Schichtenaufbau aus einer die Elektrizität nicht leitenden Grundplatte 50 und einer halbleitenden Schicht 40 besteht und an der halbleitenden Schicht einer Korona- oder Glimmladung unterworfen wird, so wird die elektrostatische Ladung auf der halbleitenden Schicht und auf der die Elektrizität nicht leitenden Grundplatte gespeichert.

Bei der Erfindung werden diese Eigenschaften halbleitender Schichten in dem lichtempfindlichen Schichtenaufbau zur Xerographie genutzt. Bei einem derartigen Schichtenaufbau, bei dem die photoleitende Schicht zwischen zwei halbltitenden Schichten eingebettet ist, wird der belichtete Teil der photoleitenden Schicht und mit diesem die an dieser Stelle befindlichen Teile der beiden halbleitenaen Schichten elektrisch leitend, während der nicht belichtete Teil der photGieitenden Schicht und die an dieser Stelle befindlichen Teile der beiden halbleitenden Schichten elektrisch nichtleitend bleiben.

Wenn also bei dem in Fig. 1 dargestellten Schichtenaufbau die obere halbleitende Schicht 4 im Dunkeln einer Korona- oder Glimmladung unterworfen und dann belichtet wird, so werden der belichtete Teil der photoleitenden Schicht 3 und die entsprechenden Teile der oberen halbleitenden Schicht 4 und der unteren halbleitenden Schicht 2 elektrisch leitend. Die nicht belichteten Teile der photoleitenden Schicht 3 und die entsprechenden Teile der oberen und unteren halbleitenden Schichten 4 bzw. 2 bleiben elektrisch nichtleitend, so daß also eine dem Bild entsprechende Ladungsverteilung entsteht. Die mit der elektrisch leitenden Oberfläche der Grundplatte 1 in Berührung stehende Fläche der unteren halbleitenden Schicht 2 bleibt aber elektrisch leitend.

Bei einem herkömmlichen lichtempfindlichen Schichtenaufbau aus einer Grundplatte und einer darauf befindlichen photoleitenden Schicht wirkt die Spannung der von der photoleitenden Schicht gespeicherten Ladung nur auf diese photoleitende Schichi Das hat zur Folge, daß die photoleitende Schicht bei wiederholtem Gebrauch ermüdet.

Bei dem lichtempfindlichen Schichtenaufbau gemäß der Erfindung dagegen wirkt die Spannung der von der oberen halbleitenden Schicht 4 gespeicherten Ladung auf die obere halbleitende Schicht 4, die darunter befindliche photoleitende Schicht 3 und die untere halbleitende Schicht 2. Infolgedessen ist die auf die photoleitende Schicht 3 wirkende Spannung erheblich kleiner als bei einem herkömmlichen Schichtenaufbau und daher auch ihre Ermüdung bei wiederholtem Gebrauch beträchtlich geringer. Dadurch werden stabile elektrische Eigenschaften hinsichtlich Ladung sowie Hell- und Dunkelnachwirkung erzielt, so daß auch bei längerem Gebrauch einwandfreie Abbildungen hergestellt werden können.

Die Spannung der an der Oberfläche eines herkömmlichen lichtempfindlichen Schichtenaufbaues gespeicherten Ladung liegt im Bereich von 300 bis 600 V, während die Spannung der an der Oberfläche des lichtempfindlichen Schichtenaufbaues gemäß der Erfindung 500 bis 800 V beträgt. Der Unterschied rührt daher, daß die Spannung an dei Oberfläche bei dem Schichtenaufbau der Erfindung sich aus der Summe der Spannungen der Einzelladungen auf den Schichten 2, 3 und 4 zusammensetzt, während die Spannung an der Oberflache bei einem herkömmlichen Schichtenaufbau lediglich die Spannung der auf der photoleitenden Schicht gespeicherten Ladung, ist.

Die im Vergleich zu einem herkömmlichen lichtempfindlichen Schichtenaufbau höhere Spannung an d^r Oberfläche des lichtempfindlichen Schichtenaufbaues gemäß der Erfindung bewirkt, daß dieser Schichtenaufbau kontrastreichere Bilder liefert.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Vorteile des lichtempfindlichen Schichtenaufbaues gemäß der Erfindung gegenüber einem herkömmlichen lichtempfindlichen Schichtenaufbau.

Beispiel 1

A. Herkömmlicher lichtempfindlicher Schichtenaufbau.

In einer Kugelmühle wurden 100 Teile Zinkoxid, 15 Teile Siliconharz, 20 Teile mit Styrol modifiziertes Alkydharz, 8 Teile einer l%igen Lösung von Bengalrosa in Äthanol und 90 Teile Toluol acht Stunden gemischt. Zur Herstellung einer photoleitenden Schicht wurde das Gemisch mit Hilfe einer Streichmaschine auf eine Grundplatte aus Aluminium aufgetragen und getrocknet. Nach dem Aufladen des so hergestellten Schichtenaufbaues im Dunkein mit einer Koronaoder Glimmladung von — 6 kV betrug die Spannung der auf dem Schichtenaufbau gespeicherten Ladung -510 V. Die aufgeladene Oberfläche wurde mit 50 Lux · s belichtet und dann in der gleichen Weise erneut aufgeladen. Dieses Aufladen mit einer Korona- oder Glimmladung von —6 kV und Belichten mit 50 Lux s wurde fünfhundertmal wiederholt. Danach betrug die Spannung an der Oberfläche —420 V.

»5 B. Lichtempfindlicher Schichtenaufbau gemäß der Erfindung.

Auf einer Grundplatte aus Aluminium wurde eine wäßrige Emulsion von Polyalkylacrylat aufgetragen und zu einer unteren halbleitenden Schicht von 3 μπι Dicke getrocknet. Auf diese halbleitende Schicht wurde zur Bildung einer photoleitenden Schicht ein Gemisch von der in Abschnitt A beschriebenen Zusammensetzung aufgetragen und getrocknet. Auf diese Schicht wurde zur Bildung der oberen halbleitenden Schicht eine Emulsion des genannten Polyalkylacrylats aufgetragen und getrocknet. Nach dem Belichten des so hergestellten Schichtenaufbaues im Dunkeln mit einer Korona- oder Glimmladung von - 6 kV betrug die Spannung der an der Oberfläche gespeicherten Ladung —630 V. Die aufgeladene Oberfläche wurde mit 50 Lux · s belichtet und dann in der gleichen Weise erneut aufgeladen. Dieses Aufladen mit —6 kV und Belichten mit 50 Lux · s wurde fünfhundertmal wiederholt. Danach betrug die Spannung an der Oberfläche —605 V.

Beispiel 2

A. Herkömmlicher lichtempfindlicher Schichtenaufbau.

In einer Kugelmühle wurden ICO Teile Zinkoxid, 15 Teile Siliconharz, 20 Teile eines Copolymerisats aus Vinylchlorid und Vinylacetat, 8 Teile einer 1 %igen Lösung von Bengalrosa in Äthanol und 90 Teile Toluol acht Stunden gemischt. Zur Herstellung einer photoleitenden Schicht wurde das Gemisch mit Hilfe einer Messerstreichmaschine auf eine Grundplatte aus Aluminium aufgetragen und getrocknet. Der so hergestellte Schichtenaufbau wurde im Dunkeln mit einer Korona- oder Glimmladung von — 6 kV mfgeladen. Die Spannung der gespeicherten Ladung betrug an der Oberfläche -470 V. Die Belichtung dieses Schichtaufbaues mit 50 Lux · s und die erneute Aufladung mit —6 KV wurde fünfhundertmal wiederholt. Danach betrug die Spannung der gespeicherten Ladung an der Oberfläche -390 V.

B. Lichtempfindlicher Schichtenaufbau gemäß der Erfindung.

Auf einer Grundplatte aus Aluminium wurde eine

wäßrige Emulsion eines Acrylkunststoffes aufgetragen und zu einer unteren halbleitenden Schicht von 2 μιη Dicke getrocknet. Auf diese Schicht wurde zur Bildung der photoleitenden Schicht ein Gemisch von der im Abschnitt A dieses Beispiels beschriebenen Zusammensetzung aufgetragen und getrocknet. Auf diese photoleitende Schicht wurde dann das zur Bildung der unteren halbleitenden Schicht verwendete Material aufgetragen und zu einer oberen halbleitenden Schicht von 1,5 μπι Dicke getrocknet. Der so hergestellte Schichtenaufbau wurde wie der Schichtenaufbau im Abschnitt A dieses Beispiels mit einer Korona- oder Glimmladung von — 6 V aufgeladen. Die Spannung der gespeicherten Ladung betrug an der Oberfläche —550 V. Nach fünfhundertmaligem Belichten mit 50 Lux · s und Wiederaufladen mit

— 6 V betrug die Spannung der gespeicherten Ladung an der Oberfläche -530 V.

Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, daß die Spannungen der gespeicherten Ladungen an der Oberfläche bei dem herkömmlichen Schichtenaufbau anfangs —510 bzw. —470 V betrugen und nach fünfhundertmaligem Gebrauch auf -420 bzw.

— 390 V absanken. Nach fünfhundertmaligem Gebrauch sanken also die Spannungen an der Oberfläche um 17,6 bzw. 17,0% der Anfangsspannung.

Dagegen betrugen die Anfangsspannungen bei dem Schichtenaufbau gemäß der Erfindung -630 bzw.

— 550 V und sanken nach fünfhundertmaligem Gebrauch auf -605 bzw. —530 V ab. Die Verringerung der Spannung an der Oberfläche betrug also nur 4,0 bzw. 3,6% des Anfangswertes.

Ein Vergleich der Anfangsspannungen an der

5 Oberfläche bei dem Schichtenaufbau gemäß der Erfindung und bei dem herkömmlichen Schichtenaufbau zeigt, daß die Spannungen bei dem Schichtenaufbau gemäß der Erfindung im ersten Falle um 23,5 % (Beispiel 1) und im zweiten Falle um 17,0% (Beispiel 2)

ίο höher waren als bei dem herkömmlichen Schichtenaufbau. Diese beträchtlichen Unterschiede sind in Fig. 3 dargestellt, in der A die Ladungskurve eines herkömmlichen Schichtenaufbaues, wie in den Beispielen 1A und 2 A beschrieben, und B die Ladungskurve eines Schichtenaufbaues gemäß der Erfindung, wie in den Beispielen IB und 2B beschrieben, sind. Die Kurven geben den Ladungsverlauf von der Glimmaufladung während der Zeitspanne i, bis I₂ bis nach der Belichtung im Zeitpunkt t₃ wieder.

ao Die Beispiele zeigen also, daß bei dem lichtempfindlichen Schichtenaufbau gemäß der Erfindung die Ermüdung der photoleitenden Schicht erheblich vermindert ist und die elektrischen Eigenschaften hinsichtlich Ladung, Hell- und Dunkelnachwirkung auch bei wiederholtem Gebrauch stabil sind. Darüber hinaus erzeugt die gespeicherte Ladung eine so hohe Spannung an der Oberfläche, daß auch nach wiederholtem Gebrauch noch stabile Bilder mit starken Kontrasten erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

H Λ7Π

Claims

Patentanspruch:

Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger oder einem isolierenden Schichtträger und einer elektrisch leitenden Schicht, einer Zwischenschicht, einer photoleitfähigen Schicht und einer transparenten Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht einen spezifisehen Widerstand von 10⁷ bis 10¹² Ohm · cm und die Deckschicht einen spezifischen Widerstand von 10⁸ und 10¹² Ohm cm hat.