DE2452622A1

DE2452622A1 - Elektrophotographisches material

Info

Publication number: DE2452622A1
Application number: DE19742452622
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Herrmann
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DE2452622C2

Description

Elektrophotographisches Material Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Material das im wesentlichen aus einem elektrisch leitfähigen Träger, einer auf dem Träger liegenden photoleitenden Schicht auf der Basis von organischen photoleitenden Substanzen und einer die photoleitende Schicht überdeckenden Schutzschicht aus polymeren Stoffen besteht.
Aus den deutschen Patentschriften 1 068 115, 1 131 988, 1 133 976 und 1 180 242 sowie aus der deutschen Auslegeschrift 1 572 347 sind elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien bekannt, bei denen die photoleitfähige Schicht organische Photoleiter enthält.
Schichten, die organische Photoleiter enthalten, haben im Vergleich zu solchen, die anorganische Photoleiter, z.B.
Selen, enthalten, den Vorteil, daß sie elastischer und flexibler sind und daher ohne wesentliche Schwierigkeiten in Bandform, auch wenn sie dabei zu einem relativ kleinen Durchmesser aufgerollt werden, verwendet werden können.
Bei dem in der US-Patentschrift 2 297 691 beschriebenen und heute viel verwendeten elektrophotographischen Verfahren zur Herstellung von Kopien ist nach der Übertragung des auf der Photoleiterschicht auf trockenem Wege entwickelten Bildes auf den Kopieträger stets eine gründliche Reinigung der Photoleiterschicht erforderlich. Dieses Reinigen geschieht in der Regel durch Abbürsten oder Abwischen der photoleitenden Schicht mit dafür geeigneten BUrsten bzw. Geweben. Bei Kopiermaschinen, die mit Flüssigentwicklern arbeiten, wird die Wirkung der mechanischen Reinigung häufig durch Mitverwendung einer Reinigungsflüssigkeit verstärkt. Neben diesen Reinigungsoperationen ist die photoleitende Schicht auch noch anderen sie schädigenden Einflüssen ausgesetzt. Zum Beispiel unterliegt sie der Einwirkung des Entwicklers und bei Flüssigentwicklung darüberhinaus der Einwirkung der Entwicklerflüssigkeit;sie ist auch der in der Aufladestation erzeugten ionisierten Luft ausgesetzt. Es liegt auf der Hand, daß die erforderlichen Reinigungsvorgänge und die anderen erwähnten Einflüsse, besonders bei oroanischen Photoleiterschichten, früher oder später zu einer Beeinträchtigung oder sogar mechanischen Beschädigung der Photoleiterschicht führen und damit eine Verminderung der Lebensdauer dieser Photoleiterschichten zur Folge haben.
Aus den amerikanischen Patentschriften 2 860 048 und 3 617 265 sowie aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 572 368 ist es nun bekannt, Photoleiterschichten vor sie schädigenden Operationen und Einflüssen dadurch zu schützen, daß sie mit einem Oberzug aus polymeren Stoffen versehen werden. Die Ueberzüge müssen notwendigerweise relativ stark ausgeführt sein. Dies hat jedoch den Nachteil zur Folge, daß diese Schutzschichten eine ausreichende Entladung der Photoleiterschicht bei der bildmäßigen Belichtung verhindern. Die dadurch verbleibende relativ hohe Restladung führt zu Kopien mit vermindertem Kontrast und unsauberem Bildhintergrund.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den aufgezeigten Nachteil der an sich nützlichen Schutzschichten aus polymeren Stoffen zu beseitigen und ein elektrophotographisches Material zu schaffen, bei dem die organische Photoleiterschicht mit einem sie vor mechanischer Beschädigung oder sonstigen nachteiligen Einflüssen schützenden Oberzug aus polymeren Stoffen versehen ist, der jedoch die Funktion der Photoleiterschicht nicht wesentlich beeinträchtigt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrophotographisches Material, das im wesentlichen aus einem elektrisch leitfähigen Träger, einer auf dem Träger liegenden photoleitenden Schicht auf der Basis von organischen photoleitenden Substanzen und einer die photoleitende Schicht überdeckenden Schutzschicht aus polymeren Stoffen besteht, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schutzschicht mindestens eine die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz in Mengen von 0,01 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise in Mengen von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymerem Stoff, enthält und einen Durchgangswiderstand von 107 bis 109 Ohm aufweist.
Für die gemäß der Erfindung auf die organische Photoleiterschicht aufzubringende Schutzschicht kommen die verschiedensten polymeren Stoffe in Frage, vorzugsweise die aus organischen Monomeren aufgebauten Polymeren, die eine hohe mechanische Festigkeit, eine gute Transparenz (für das Kopierlicht) und eine durch die Luftfeuchtigkeit verhältnismäßig wenig beeinflußbare Leitfähigkeit aufweisen.
Als polymere Stoffe kommen beispielsweise thermoplastische Kunststoffe in Betracht;als solche seien beispielsweise genannt: Polymere aus Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylestern, wie Vinylacetat, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern oder Styrol sowie Mischpolymerisate dieser Monomeren untereinander oder mit anderen geeigneten mischpolymerisierbaren Monomeren, wie beispielsweise Acrylnitril , Butadien, Crotonsäure oder Maleinsäure; als Mischpolymerisate seien einzeln unter anderem solche aus Vinylacetat-Crotonsäure, Vinylacetat-Maleinsäure, Styrol-Maleinsäure und Acryl nitril -Butadien-Styrol erwähnt. Als in Frage kommende polymere Stoffe seien auch Kondensationsharze und Additionsharze, beispielsweise ölfreie Alkydharze, Maleinatharze, Phenolharze, wie Phenol-Formaldehydharze, Aminharze, wie Harnstoff-Formaldehydharze oder Melamin-Formaldehydharze, Polyvinylacetale, Polyurethane , Epoxidester, sowie ferner Celluloseäthyläther und Celluloseester, wie Celluloseacetatbutyrat und Cellulosenitrat genannt.
Alle diese polymeren Stoffe haben einen so hohen spezifischen elektrischen Widerstand, daß aus ihnen gebildete Schichten mit mehr als 1 1u Dicke bei niedriger Luftfeuchte einen Durchgangswiderstand von mehr als lO9 Ohm haben.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Substanzen, die die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht erhöhen, können organischer oder anorganischer Natur sein.
Sie sollen mit dem polymeren Stoff derart verträglich sein, daß sie in der erfindungsgemäß anzuwendenden Menge zu keinerlei Trübung der polymeren Schutzschicht führen.
Als solche Substanzen kommen beispielsweise Elektrolyte, wie anorganische Salze, beispielsweise Alkalisalze, Erdalkali- oder Ammoniumsalze, ebenso andere Metallsalze und anorganische und organische Säuren, beispielsweise Phosphorsäure, Phthalsäure oder aliphatische Carbonsäuren; ferner metallorganische Verbindungen, wie Natriumtetraphenylborat, Aluminiumacetylacetonat oder Ferrocen: nichtionogene oder ionogene oberflächenaktive Stoffe, wie Seifen, Alkylsulfate oder Alkylarylsulfonate, sowie höhermolekulare wasserlösliche Verbindungen, wie Polyglykole, Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidone, Gummi arabicum, Gelatine, Stärke, Methylcellulose oder Carboxymethylcellulose, in Betracht.
Die Schutzschichten gemäß der Erfindung werden auf die organische Photoleiterschicht zweckmäßigerweise in der Weise aufgebracht, daß man aus einem polymeren Stoff oder einem Gemisch miteinander verträglicher polymerer Stoffe und einer oder mehreren, die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht erhöhende Substanzen, in einer Menge von 0,01 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymerem Stoff, eine Lösung oder Dispersion bereitet, wobei zu beachten ist, daß dabei die die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz, bzw. das Gemisch aus solchen Substanzen, gelöst vorliegt.
Mit der Lösung bzw. der Dispersion wird dann die organische Photoleiterschicht, deren Dicke etwa 10 bis etwa 20 1u beträgt und die sich zweckmäßigerweise auf einem in der Elektrophotographie üblichen Träger, beispielsweise auf einem Band aus Metall oder einer leitfähig gemachten Kunststoff-Folie befindet, mit Hilfe der üblichen Methoden beschichtet, beispielsweise durch Gießen, Streichen, Sprühen oder Tauchen, worauf die Lösungs- oder Dispergierflüssigkeit verdampft wird.
Die so auf der organischen Photoleiterschicht erzeugte zusammenhängende Schutzschicht soll eine gleichmäßi* Dicke von 0,5 bis 10 /u, vorzugsweise von 1 bis 5 aufweisen. Ihr Durchgangswiderstand, gemessen nach DIN 53482, an einer Schutzschicht-Probe von 20 cm2, und einer Dicke von 5 bis 10 /u, die zur Erzielung eines Kontaktes eine im Vakuum aufgedampfte Aluminiumschicht trägt, soll im Bereich von etwa 107 bis 10 Ohm liegen.
Zur Herstellung der Lösungen oder Dispersionen aus einem oder mehreren polymeren Stoffen und einer oder mehreren, die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht erhöhende Substanzen kann sowohl Wasser als auch eine organische Flüssigkeit oder Mischungen davon herangezogen werden; die Wahl soll so erfolgen, daß durch das Lösungs- bzw.
Dispergiermittel keine Schädigung der organischen Photoleiterschicht erfolgt. So kann man zum Beispiel beim Beschichten von Photoleiterschichten aus Polyvinylcarbazol/2,4,7-Trinitrofluorenon als Lösungs- oder Dispergiermittel Wasser, aliphatische Kohlenwasserstoffe oder niedere Alkohole mit 1-4 Kohlenstoffatomen verwenden.
Wasser wird man beispielsweise zur Herstellung wässriger Dispersionen von Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylaten, Polystyrol, sowie von den entsprechenden Mischpolymerisaten einsetzen. Als Substanzen, die die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht erhöhen, können dabei wasserlösliche anorganische Salze, anorganische oder organische Säuren, in Wasser lösliche, oberflächenaktive Stoffe oder wasserlösliche, höhermolekulare Verbindungen, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder Polyglykole, verwendet werden verdünnte, wäßrige Basen, wie verdünnte wäßrige Ammoniaklösung, bieten sich beispielsweise zur Herstellung von Lösungen der Mischpolymerisate aus Vlnylacetat-Crotonsäure, Vinylacetat-Maleinsäure oder Styrol-Maleinsäure an, wobei die gleichen, die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanzen in Frage kommen. Die niederen Alkohole kann man beispielsweise wählen zur Herstellung von Lösungen aus öl freien Alkydharzen, Maleinatharzen, Phenolharzen, Aminharzen, Celluloseacetatbutyraten, Cellulosenitraten, Acrylharzen, Polyvinylacetalen oder Polyvinylacetaten. In diesem Falle wird die die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht erhöhende Substanz, beispielsweise Lithiumjodid, Ammoniumnitrat, Ammoniumrhodanid, Zinkchlorid oder Calciumchlorid und dergleichen, oder eine in Alkohol lösliche metallorganische Verbindung oder eine in Wasser und in Alkohol lösliche höhermolekulare Verbindung, wie Polyglykol oder Polyvinylpyrrolidon, sein.
Den Beschichtungslösungen bzw. Dispersionen können auch Glanzmittel, Gleitmittel oder Verlaufmittel zugesetzt werden.
Die Menge an polymerem Stoff, an Substanz bzw. Substanzen, die die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht erhöhen, und gegebenenfalls an Glanzmitteln, Gleit- oder Verlaufmitteln in den Beschichtungslösungen bzw. Dispersionen beträgt je nach Beschichtungsmethode zweckmäßigerweise 1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 8 Gewichtsprozent.
Das erfindungsgemäße elektrophotographische Material zeichnet sich durch eine hohe Abriebfestigkeit und hohe Verschleißfestigkeit aus>, trotz der Schutzschicht verhält sich das erfindungsgemäße Material nahezu so wie ein entsprechendes, aber schutzschichtfreies Material.
Die gemäß der Erfindung auf die organische Photoleiterschicht aufgebrachte Schutzschicht führt nämlich zu keiner nennenswerten Schwierigkeit beim elektrophotographischen Kopierprozeß und auch zu keiner Beeinträchtigung der Qualität der Kopien.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1: Ausgegangen wird von einem elektrophotographischen Element, das aus einem Träger aus einer Polyesterfolie (75 /u dick) mit einer dünnen (0,1 /u dicken) Aluminiumauflage und einer auf dem Träger befindlichen photoleitenden, 12 1u dicken Schicht aus Polyvinylcarbazol/2,4,7-Trinitro-9-fluorenon (molares Verhältnis 1:1) besteht. Die Herstellung derartiger Schichten ist z.B.
in der deutschen Auslegeschrift 1 572 347 beschrieben.
Dieses elektrophotographische Element wird mit einer Schutzschicht versehen, durch Tauchen in eine Lösung von 500 g Polyvinylacetat (mittleres Molekulargewicht 1.000.000), 15 g Lithiumjodid und 30 ml eines Verlaufmittels auf Siliconbasis in 10 Liter Methanol.
Die Dicke der Schutzschicht beträgt 2 /u.
Bei Verwendung dieses elektrophotographischen Materials in einer Kopiermaschine, die mit Flüssigentwickler arbeitet, ist die Zahl an erreichbaren Kopien fünfmal so groß wie beim Einsatz des elektrophotographischen Elementes ohne Schutzschicht.
Beispiel 2: Beschichtungslösung wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß anstelle der 15 g Lithiumjodid 25 g Natriumtetraphenylborat eingesetzt wird.
Die Dicke der Schutzschicht beträgt 3 . Auch in diesem Falle zeigt sich, daß beim Einsatz wie im Beispiel 1 im Vergleich zu dem nicht überzogenen elektrophotographischen Ausgangselement fünfmal soviel Kopien erzeugt werden können.
Beispiel 3: Beschichtungslösung wie im Beispiel 1, jedoch wird anstelle von Polyvinylacetat alkohollösliche Nitrocellulose verwendet. Die Dicke der Schutzschicht beträgt 1 1,3 /u. Nach Aufbringen dieser Schutzschicht können mit dem elektrophotographischen Ausgangselement beim Einsatz wie im Beispiel 1 in einwandfreier Weise fünfmal soviel Kopien gemacht werden als ohne diese Schutzschicht möglich ist. Die Deckschicht beeinträchtigt weder den Kopierprozeß noch die Qualität der Kopien.
Beispiel 4: Zur Beschichtung der Photoleiterschicht verwendet man eine Lösung von 50 g Phenol-Formaldehydharz (Novolak-Typ) und 1 g Lithiumjodid in 1 1 äthanol. Die Dicke der Schutzschicht beträgt 2 ,u. Durch das Aufbringen dieses Überzuges können mit dem elektrophotographischen Ausgangselement zweimal soviel Kopien (bei Verwendung wie im Beispiel 1) hergestellt werden, wobei weder der Kopierprozeß noch die Qualität der Kopien beeinträchtigt wird.
Bei spiel 5: Beschichtungslösung wie im Beispiel 1 , jedoch statt der 15 g Lithiumjodid 75 g Polyglykol mit einem Molekulargewicht 2000. Die Dicke der Schutzschicht beträgt 2 lu. Durch das Aufbringen dieses Überzuges können mit dem elektrophotographischen Ausgangselement viermal soviel Kopien (bei Verwendung wie im Beispiel 1) hergestellt werden.

Claims

Patent ansprUch e:

1. Elektrophotographisches Material, das im wesentlichen aus einem elektrisch leitfähigen Träger, einer auf dem Träger liegenden photoleitenden Schicht auf der Basis von organischen photoleitenden Substanzen und einer die photoleitende Schicht überdeckenden Schutzschicht aus polymeren Stoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht mindestens eine die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz in Mengen von 0,01 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymerem Stoff, enthält und einen Durchgangswiderstand von 107 bis 10' Ohm aufweist.

2. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht, die die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz, bzw.

Substanzen in Mengen von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymerem Stoff, enthält.

3. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz ein Elektrolyt ist.

4. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt ein in Wasser oder niederen Alkoholen lösliches anorganisches Salz ist.

5. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine in Wasser oder niederen Alkoholen lösliche anorganische oder organische Säure ist.

6. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz eine metallorganische Verbindung ist.

7. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganische Verbindung Natriumtetraphenylborat, Aluminiumacetylacetonat oder Ferrocen ist.

8. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz eine höhermolekulare wasserlösliche Verbindung ist.

9. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die höhermolekulare wasserlösliche Verbindung ein Polyglykol oder Polyvinylpyrrolidon ist.

10. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Substanz ein ionischer oder nichtionischer oberflächenaktiver Stoff ist.

11. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der oberflächenaktive Stoff eine Seife, ein Alkylsulfat oder ein Alkylarylsulfonat ist.

12. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Stoff der Schutzschicht aus alkohollöslicher Nitrocellulose, alkohollöslichem Celluloseacetobutyrat oder Polyvinylacetat besteht.