DE2452623A1 - Elektrophotographisches material - Google Patents

Elektrophotographisches material

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DE2452623A1 DE19742452623 DE2452623A DE2452623A1 DE 2452623 A1 DE2452623 A1 DE 2452623A1 DE 19742452623 DE19742452623 DE 19742452623 DE 2452623 A DE2452623 A DE 2452623A DE 2452623 A1 DE2452623 A1 DE 2452623A1
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Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2351
Wiesbaden-Biebrich 31.Oktober 1974
WLK-Dr.Gl.-in
Elektro photographisches Material
Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Material, das im wesentlichen aus einem elektrisch leitfähigen Träger, einer auf dem Träger liegenden photoleitfähigen 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 elektrophotographrsche Aufzeichnungsmaterialien bekannt, bei denen dte photoieitfähige Schicht organische Photoleiter enthält. Schichten, die organische Photoleiter enthalten, haben im Vergleich zu solchen, die anorganische Photoleiter,
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z.B. Selen, enthalten, den Vorteil, daß sie elastischer und flexibler sind und daher ohne wesentliche Schwierigkeiten in Bandform, auch wenn siedabei zu einem relativ kleinen Durchmesser aufgerollt werden, verwendet werden können.
Bei dem in der US-Patentschrift 2 297 691 beschriebenen und heute viel verwendeten elektrophotographisehen 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 Photo!eiterschirht erforderlich. Dieses Reinigen geschieht in der Regel durch Abbürsten oder Abwischen der photoleitenden Schicht mit dafür geeigneten Bürsten bzw. Geweben. Bei Kopiermaschinen, die mit FTüssi gentwi ckl ern 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 darüberhtnaus der Einwirkung der Entwicklerflüssigkeit; sie ist auch der in der
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Aufladestation erzeugten ionisierten Luft ausgesetzt. Es liegt auf der Hand, daß die erforderlichen Reinigungs^ vorgänge und die anderen erwähnten Einflüsse, besonders bei organischen Photoleiterschichten, früher oder später zu einer Beeinträchtigung oder sogar mechanischen Beschädigung der Photoleiterschicht führen und damit eine Verminderung der Lebensdauer dieser 'Photo! eiterschichten, zur Folge haben.
Aus den amerikanischen Patentschriften 2 860 048 und 3 617 265 sowie aus e'er deutschen Offenlegungsschrift 1 572 368 ist es nun bekannt, Photoleiterschichten vor sie schädigenden Operationen und Einflüssen dadurch zu schützen, daß sie mit einem überzug aus polymeren Stoffen versehen werden. Die überzüge 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
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zu beseitigen und ein elektrophotographisches Material zu schaffen, bei dem die organische Photoleiterschicht mit einem sie vor mechanischer Beschädigung oder sonstigen nachteiligen Einflüssen schützenden überzug 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 photoieitfähige organische Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymeren! Stoff, enthält. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Menge an phοtoleitfähiger organischer Verbindung in-der Schutzschicht 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymeren) Stoff.
Für die gemäß der Erfindung auf die organische Photoleiter-
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•ε.
schicht aufzubringende Schutzschicht kommen die verschiedensten polymeren Stoffe in Frage, vorzugsweise die aus organischen Monomeren aufgebauten Polymeren, die eine hohemechanische 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, Acryl Säureestern, 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-Maieinsäure, Styrol-Maleinsäure und Acrylnitri1-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, Polyvinyl acetal e , wie Polyvinylbutyral, Polyurethane, Epoxidester sowie ferner CeI1uioseäthyläther und Celluloseester, wie alkohollösliche Nitrocellulose,
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CeI1ulosepropionat oder CeI1uloseacetatbutyrat, genannt Als besonders geeignete polymere Stoffe haben sich, in Kombination mit der bevorzugt anzuwendenden photoleitenden Schicht aus Polyvinylcarbazol-2,4,7-Trinitrofluorenon, in niederen Alkoholen lösliches Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral und insbesondere in niederen Alkoholen lösliche Nitrocellulose erwiesen.
Als erfindungsgemäß einzusetzende photoleitende organische Verbindungen kommen im Prinzip alle organischen Photoleiter in Betracht; sie sollen jedoch mit dem polymeren Stoff derart verträglich sein, daß sie in der erfindungsgemäß anzuwendenden Menge zu keinerlei Trübung der polymeren Schutzschicht führen. Aus diesem Grunde kommen insbesondere monomere photoleitende Verbindungen, wie sie beispielsweise in den deutschen Auslegeschriften 1 058 836, 1 060 260, 1 060 712, 1 060 713, 1 060 714, 1 070 923, 1 099 846, 1 101 145, 1 105 713, 1 105 714, 1 106 599, 1 109 032, 1 110 518, 1 120 875, 1 137 625 und 1 193 363 beschrieben sind sowie ferner photo!eitfähige organische Farbstoffe und Leukofarbstoffe in Frage. Mit dieser Aufzählung, die keine Beschränkung darstellen soll, wird vielmehr auf die sehr große Zahl an Substanzen
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hingewiesen, die gemäß der Erfindung in Betracht kommen können.
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 e-'nem oder mehreren organischen Photoleitern in einer Menge von 0,1 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 photoleitende organische Substanz gelöst vorliegt. Mit der Lösung bzw. der Dispersion wird dann die organische Photoleiterschicht, deren Dicke etwa 10 bis etwa 20 ,u beträgt und die sich zweckmäßigerweise auf einem in der Electrophotographic 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 gleichmäßige Dicke von 0,5 bis 10 yU, vorzugsweise von 1 bis 5 ,u, aufweisen. Erfindungsgemäß werden Schutzschichten aus
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in niederen Alkoholen löslichen polymeren Stoffen und in diesen Alkoholen löslichen photoleitenden organischen Verbindungen bevorzugt verwendet.
Zur Herstellung der Lösungen oder Dispersionen aus einem oder mehreren polymeren Stoffen und einem oder mehreren organischen Photoleitern 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 und gewährleistet ist, daß die photoleitende organische Substanz in Lösung geht. 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. Vorzugsweise wird man dabei die niederen Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol oder Butanol einsetzen, da damit die Löslichkeit organischer Photoleiter im allgemeinen gegeben ist. Geeignete, in dfesen Alkoholen lösliche Polymere finden sich unter den Polyacrylaten, Polyvinylacetalen, Polyvinylacetaten, CeI1ulosenitraten , Celluloseacetatbutyraten , Cellulosepropionaten, Äthyl cellulosen und unter den verschiedensten Mischpolymerisaten, die
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Hydroxyl- oder Carboxylgruppen enthalten. Am Aufbau der Mischpolymerisate können Monomere beteiligt sein, die in Form ihrer Homopolymerisate in Alkohol unlöslich sind, z.B. Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol, Alkylstyrole und Acryl säurealkylester. Polymerisate mit hohem Molekulargewicht werden bevorzugt, da sie die höchste Abriebfestigkeit besitzen.
Auch unter den Kondensations- und Additionsharzen finden sich geeignete alkohol1ösliehe Polymere, z.B. unter den KoTophoniumderivaten, den ölfreien Alkyden, den Maleinatharzen, den Phenol harzen , den Ketonharzen, den Harnstoffharzen, den Mel aminharzen und ähnlichen Harzen. Die zuletzt genannten Aminharze müssen zur Ausbildung eines abriebfesten Schutzfilmes durch Erwärmen oder durch Zusatz saurer Katalysatoren, z.B. p-Toluolsulfonsäure, vernetzt werden.
Brauchbare benzinlösliche Polymere gibt es z.B. unter den ölhaltigen Alkyd-, den acrylierten Alkyd-, den Polyurethan· alkyd- und den Epoxydester-Harzen. Bei Verwendung des Photoleitermaterials in einem Kopierprozeß, der mit Flüssigentwickler arbeitet, ist bei den benzinlöslichen Harzen ein Zusatz von Sikkativen erforderlich, damit die
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Schichten in der Entwicklerflüssigkeit (aliρhati sehe Lösungsmittel) unlöslich werden. Die Anwendung benzinlöslicher Harze wird durch den Mangel an benzinlöslichen Photoleitern eingeengt.
Den Beschichtungslösungen bzw. Dispersionen können zur Erzielung glänzender Oberflächen und verbesserter mechanischer Eigenschaften der Schutzschichten auch Glanzmittel, Gleitmittel, Verlaufmittel und/oder Weichmachungsmittel zugesetzt werden.
Die Menge an polymerem Stoff, an organisch photoleitender Substanz und gegebenenfalls an Zusätzen, wie sie oben genannt sind, in den Beschichtungslösungen bzw. Dispersionen beträgt je nach Beschichtungsmethode zweckmäßigerweise 1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 8 Gewichtsprozent.
Das erfindungsgemäße elektrophotographisehe 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
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nennenswerten Schwierigkeit beim elektrophotographisehen Kopierprozeß und auch zu keiner Beeinträchtigung der Quali tat der Koρ i en. >
überraschenderweise erhöhen die erfindungsgemäßen Schichten die Lichtempfindlichkeit der ungeschützten organischen Photoleiterschicht. Dieser Effekt ermöglicht eine höhere Kopiergeschwindigkeit oder eine Einsparung an Lichtenergie in den Kopiermaschinen. .
Unerwartet ist auch die Beobachtung, daß der Zusatz von . Photoleiter zu Polymerschutzschichten in vielen Fällen zu einer Erhöhung der Ladungsaufnahme führt. Diese Wirkung erlaubt die Reduzierung der Dicke der Photoleiterschicht und damit eins Verbil1 igung.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Ausgegangen wird von einem elektrophotographisehen 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 .u 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 elektrophotographisehe Element wird mit einer Schutzschicht gemäß der Erfindung versehen.
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Beispiel 1 :
Eine Lösung aus 3 g Polyvinylacetat (Molekulargewicht 1 Mio.) und 0,3 g 2 ,5-Bi s (p-di ä'thyl ami nophenyl) -oxdi azol -1 ,3,4 in 100 ml Methanol wird mittels einer Plattenschleuder auf die Photoleiterschicht aus Polyvinylcarbazol/2 ,4 ,7-Trinitrofluorenon aufgebracht und getrocknet. Der resultierende Schutzfilm hat eine Dicke von 2 , u In den folgenden Beispielen wird jeweils die Beschichtungsmethode des Beispiels 1 verwendet.
Beispiel 2:
Die Beschichtungslösung hat die Zusammensetzung:
3 g Polyvinylacetat (Molekulargewicht 1 Mio.) , 0,06 g Thioflavin TCN extra (CI. 49005), 100 ml Methanol.
Die Schutzschicht hat nach Trocknung ein Gewicht von
2,5 g pro m
Beispiel 3:
Die Beschichtungslösung hat die Zusammensetzung: 3 g Polyvinylacetat (Molekulargewicht 1 Mio)., 0,45 g 2,5-Bis(p-diäthylaminophenyl)-triazol-1 ,3,4, 100 ml Methanol, 0,3 ml Gleitmittel auf Siliconbasis (Gleitmittel Z 127 der Wacker-Chemie GmbH, München). Die Dicke des Schutzfilms ist 3 ,u.
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Beispiel 4:
Der Schutzlack setzt sich zusammen aus 3 g Polyvinylacetat (Molekulargewicht 1 Mio), 0,45 g 2(p-Aminophenyl)-5 (p-dipropylaminophenyl)-thiadiazol -1,3,4, 100 ml Methanol, 0,2 ml Gleitmittel Z 127. Die Dicke des Films ist 2 .u.
Beispiel 5: Der Schutzlack setzt sich zusammen aus 3 g Polyvinylacetat
(Molekulargewicht 1 Mio), 0,45 g 2-Vinyl-4(o-chlorpheny1)-5 (p-diäthylaminophenyl)-oxazol-1,3 , 100 ml Methanol, 0,1 ml Gleitmittel Z 127. Die Dicke des Films ist 2 ,u.
Beispiel 6:
Der Schutzlack setzt sich zusammen aus 3 g Polyvinylacetat (Molekulargewicht 1 Mio), 0,45 g Leukomal achi tgrlin, 100 ml Methanol, 0,3 ml Gleitmittel Z 127. Die Schichtdicke i st 2 >u
Beispiel 7: Der Schutzlack hat die Zusammensetzung: 10 g ölfreies Alkyd mit einem Schmelzpunkt von 110 bis 120° C
(nach Kofier), einer Sä'urezahl von 180 bis 200 und einer
Farbzahl von 1 bis 2, 1,5 g 2 ,5-Bis(p-diäthylaminophenyl)-
oxdiazol-1 ,3,4, 100 ml Äthanol. Das Schichtgewicht ist 3 g pro m .
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Beispiel .8:
Schutzlack: 5 g Polyvinylbutyrat mit einem Acetalgehalt von 70 % und einer Viskosität der 5%igen butanolisehen Lösung von 20 bis 30 cP (nach HÖppler), 1 g 2,5-Bi s (p-diäthylaminophenyl)-oxdiazol-1 ,3,4, 100 ml Äthanol.
2
Das Schichtgewicht ist 2 g pro m .
Beispiel 9:
Auf. die Schichtseite einer Photoleiterfolie aus Polyesterunterlage, Aluminiumzwischenschicht und Polyvinylcarbazol/ TNF-Photoleiterschicht wird in einer Streichmaschine folgender Lack aufgebracht: 46 g alkohollösliche Nitrocellulose (Normtyp 23 A) (angefeuchtet mit 35 % Butanol) 9 g Rizinusöl, 4,5g 2 ,5-Bis(p-diäthylaminophenyl)-oxdiazol 1,3,4, 1000 ml Methanol, 400 ml N-Butanol , 2 ml Gleitmittel Z 127. Das Schichtgewicht beträgt nach der Trocknung 2 g m . In gleicher Dicke wird eine Vergleichsschicht hergestellt mit photo!eiterfreiem Lack,
Beispiel 10:
Eine mit einer photoleitfähigen Polyvinylcarbazol/TNF-Schicht versehene Trommel einer Kopiermaschine wird im Tauchverfahren lackiert mit einer Lösung aus 67,5 g Nitrocellulose (Normtyp 23 A) (angefeuchtet mit 35 % Butanol), 17,6 g Rizinusöl, 6,6 g 2,5-Bis(p-diäthylaminophenyl)-oxdiazol-1 ,3,4
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1000 ml Methanol, 400 ml Butanol , 1 ml Gleitmittel Z 127. Nach Trocknung des Lackes beträgt die Dicke des Schutzfilmes 1,8 ,u. Die Trommel lieferte in der Kopiermaschine ausgezeichnete. Kopien. Sie besaß gegenüber einer schutzschichtfreien Trommel eine um ca. 400 % erhöhte Lebensdauer. Eine Vergleichstrommel mit photoleiterfreien Schutzschicht zeigte erhöhte Restladung und kopierte bei relativen Luftfeuchten unter 40 % nicht mehr tonfrei.
Ih der folgenden-Tabelle sind einige für den Kopierprozeß bedeutende Eigenschaften des nach den Beispielen erhaltenen elektrophotographisehen Materials ersichtlich. Die Tabelle enthält zum Vergleich auch Werte, die. bei ungeschützter Ph-o-to Te-it er schicht und bei mit einer entsprechenden Schutzschicht versehenen Photoleiterschicht, wobei jedoch die photoleitfähige organische Verbindung fehlt, erhalten werden.
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Tabelle:
Beispiel Schutzschicht % zugesetzter Photoleltfähigkeitx Abriebfestigaus Polymer Photoleiter T/2(sec 'U0(V) UR(V) keit
- cn 1 - cetat kyd 1 - 1,3 1 850 20 • 30 gering gut
Polyvinyla 1 - 1 ,55 1 030 120 sehr gut
CVJ Il OXOxdiazol- 1,15 050 50 30 sehr
Derivat 1 gut
3 M 2*Th1ofla- 1,15 030 40 30 sehr
1 vin TCN 1 gut
4 Il 5%Triazo1- 1,15 000 25 20 sehr
1 Derivat 1 12 gut
5 Il 5 % T h i a d i a - 1 ,15 000 sehr
1 zol-Derivat 1 gut
6 M 5%Viny1oxa- 1,2 050 sehr
1 zol-Derivat 1 gut
7 Il 5%Leukoma- 1,2 050 sehr
7 1 achi tgrlin
öl freies Al - 1,4 880 gut
Il 5$0xd1azol- 1,2 950 gut
Deri vat
8 Polyvinylbutyral _ 1,4 1050 150gut bis sehr gut
8 " 20X0xdiazol- 1,15 1050 35gut bis sehr gut
Derivat
9 Nitrocellulose - 1,5 870 25 sehr gut 9 " mOxdiazol- 1,3 950 20 sehr gut
Derivat
χ gemessen im Dyntest 90-Gera't (ECE-GmbH, Gießen) mit einer Lichtmenge von 3,0 ,uW/cm . T/2 = Halbwertszeit der Lichtentladung; U = Maximale Aufladung;
UR = Restspannung nach Lichtentladung.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    (Ty EIektrophotographisches Material, das im wesentlichen aus einem elektrisch leitfähigen Träger, einer auf dem Träger 1iegenden 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 photoleitfähige organische Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht
    ■ an polymerem Stoff, enthält.
  2. 2. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an photoleitfähiger organischer Verbindung in der Schutzschicht 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an polymerem Stoff, beträgt.
  3. 3. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schutzschicht 0,5 bis. 10 ,u beträgt.
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  4. 4. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schutzschicht 1 bis 5 ,u beträgt.
  5. 5. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus in niederen Alkoholen löslichen polymeren Stoffen und photoleitfähigen organischen Verbindungen besteht.
  6. 6. Elektrophotographisches Material nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Stoff der Schutzschicht in niederen Alkoholen lösliches Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral oder in niederen Alkoholen lösliche Nitrocellulose ist.
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