DE2546447A1

DE2546447A1 - Xerografisches abbildungselement

Info

Publication number: DE2546447A1
Application number: DE19752546447
Authority: DE
Inventors: Robert N Jones
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1976-05-13
Also published as: CA1057557A; JPS5165944A; US3981728A; GB1532976A; FR2289939A1; NL7512680A; JPS6010306B2

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. I?:G. TV. EITLK · DR. PI5R. NAT. K. HOFFMANN

PATKKTANWAliTE

D-eooo

MDNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (08U) 911087 2546447

27 3o4

XEROX CORPORATION, Rochester, N.Y. USA

Xerografisches Abbildungselement

Die vorliegende Erfindung betrifft die Xerografie und insbesondere neue xerografische Abbi1dungselemente sowie Fotorezeptorenvorrichtungen, die solche Elemente enthalten.

In der Xerografie werden bekanntlich fotoempfindliche Elemente oder Teile verwendet, die eine fotoleitfähige Isolierschicht besitzen, die zunächst gleichmässig elektrostatisch aufgeladen wird, um dessen Oberfläche zu sensitivieren. Die Platte wird dann der Einwirkung von aktivierenden elektromagnetischen Strahlen in Form einer Darstellung ausgesetzt, d.h. belichtet, und zwar mit Licht, Röntgenstrahlen oder dergleichen, die

6 0 9 3 2 0/097A

die Ladung in den belichteten Bereichen der fotoleitfähigen Isolierschicht selektiv zerstreuen, so dass ein latentes, elektrostatische Bild in den nicht belichteten Bereichen entsteht. Dieses latente, elektrostatische Bild bzw. diese latente, elektrostatische Abbildung kann dann entwiekelt werden und kann sichtbar gemacht werden, indem fein verteilte elektroskopisch markierende Partikelchen auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht abgelagert werden. Dieser Gedanke wurde ursprünglich von Carlson in der US-PS 2 297 691 beschrieben und ist inzwischen in vielen damit in Beziehung stehenden Patenten auf diesem Gebiet beschrieben und verbessert worden.

Ein Typ einer fotoleitfähigen Schicht, die in der Xerografie verwendet wird, ist in der US-PS 3 121 006 (Middleton et al) erläutert; in dieser Patentschrift wird eine Anzahl von Bindemittelschichten beschrieben, die aus fein verteilten Partikelchen einer fotoleitfähigen,anorganischen Verbindung, die in einem elektrisch isolierenden, organischen Bindemittel dispergiert ist, bestehen. In einer handelsüblichen Ausführungsform besteht die Bindemittelschicht aus Partikelchen aus fotoleitfähigem Zinkoxid, das in einem isolierenden Harzbindemittel dispergiert ist, wobei die Schicht auf einer Papierunterlage angeordnet, d.h. auf eine solche Unterlage aufgeschichtet ist. In der Middleton-Patentschrift ist im allgemeinen eine relativ hohe Volumenkonzentration des Fotoleiters, d.h. bis zu etwa 5o Vol.-% oder mehr, notwendig, um einen ausreichenden Fotoleiter Partikelchen-zu-Partikelchen Kontakt für die schnelle Entladung zu erhalten. So hohe Ladungen eines Fotoleiters in einer Bindemittel schicht führen dazu, dass die physikalische. Kontinuität des Harzes zerstört wird, so dass die mechanischen Eigenschaften der Bindemittelschicht dabei wesentlich verschlechtert werden. Ausserdem ergibt die Verwendung von hohen

-3-

6 0 9 8 2 0"/ 0974

Fotoleitervolumenladungen und damit verbundene niedrige Bindemittelkonzentrationen schlechte mechanische Eigenschaften hinsichtlich der Kohäsion, des Haftvermögens, der Flexibilität, der Zähigkeit oder sie führt zu porösen Filmen, die zu unerwünschten Feuchtigkeits-, Empfindlichkeits- bzw. Ermüdungseffekten führen können. Ausserdempeigt eine poröse Oberfläche dazu, die Entfernung von restlichem Toner negativ zu beeinflussen und damit auch die Fähigkeit der wiederholten Verwendung des Fotorezeptors im Zyklus gemäss dem xerografischen Abbildungsverfahren.

In der US-ÜS 3 787 2o8 (R.N. Jones) werden die oben aufgezeigten Nachteile der hohen Fotoleiterkonzentration überwunden, indem eine neuartige fotoleitfähige Bindemittelschicht hergestellt wurde, die es ermöglicht, relativ niedrige Fotoleitervolumenkonzentrationen zu verwenden. Neben ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften solcher Bindemittelschichten haben diese Bindemittelschichten ausserdem ausgezeichnete elektrische Charakteristika, so dass solche Fotorezeptoren in zyklischen Abbildungsverfahren verwendet werden können.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu verbessern, insbesondere die elektrischen Eigenschaften des in der US-PS 3 787 2o8 beschriebenen Fotorezeptors zu verbessern und insbesondere die langzeitige Zyklusstabilität zu verbessern, die spektrale Reaktion zu erhöhen und eine Möglichkeit des positiven Aufladung zu schaffen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein" Fotorezeptor geschaffen wurde, der trigonales Selen enthält, und' ein hohes Bindemittel-zu-Fotoleiter Volumenverhältnis aufweist.

-4-

609 8"2G-/0 97 4

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass mit Hilfe des" erfindungsgemässen Abbildungselementes die Langzeitstabilität im zyklischen Verfahren verbessert und die spektrale Reaktion erhöht werden konnten und gleichzeitig eine Möglichkeit zur positiven Aufladung geschaffen wurde. Erfindungsgemäss wird als.0 eine flexible elastomere Fotorezeptorvorrichtung geschaffen, die alle bisherigen Nachteile vermeidet.

Die erfindungsgemässen Vorteile werden dadurch erreicht, dass eine Fotorezeptorvorrichtung geschaffen wird, die ein : fotoleitfähige Schicht ' aufweist, welche aus einer isolierenden oganischen Matrix eines elektrisch isolierenden elastomeren Harzes besteht, wobei diese Schicht ein Netz von ineinandergreifenden, fotoleitfähigen Partikelchen (vorzugsweise trigonales Selen) in Form von kontinuierlichen Bahnen aufweist, die durch die Gesamtheit der fotoleitfähigen Schicht führen. Der Fotoleiter ist dabei in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 25 Volumen-% der Bindemittelschicht, vorzugsweise in einer Volumenkonzentration von etwa 3 bis 15 Vol.-% zugegen. ' _r

Erfindungsgemäss wird die Steuerung der Raumgeometrie (bulk geometry) dadurch erreicht, indem ein Bindemittel oder ein Matrixmaterial in teilchenförmiger Form verwendet wird und das teilchenförmige Bindemittelmaterial auf physikalischem Wege mit teilchenförmigen!, trigonalem Selen vermischt wird, wobei die Teilchengrösse des trigonalen Selens innerhalb eines bestimmten kritischen kontrollierten Bereiches liegt. Das Matrixmaterial und das teilchenförmige trigonale Selen werden dann zu permanenten Bindemittelschichten verforjnt, indem die Bindemittelpartikelchen auf jede geeignete Art und Weise zusammengebracht bzw. verschmolzen werden, so dass eine Bindemittelschicht entsteht, in welcher die Dispersion von trigonalen

609'82&/0974

Selenpartikelchen dadurch gekennzeichnet ist, dass sie kontinuierliche Bahnen von miteinander in Kontakt stehenden trigonalen Selenpartikelchen bilden, die in der Bindemittelmatrix enthalten sind. Wenn die Geometrie der Bindemittelschicht erfindungsgemäss gesteuert wird, kann eine in grossem Umfange verbesserte mechanische Flexibilität für.die xerografischen Bindemittelschichten erhalten werden. Diese Tatsache erklärt sich aus den äusserst niedrigen Fotoleiterkonzentrationen, d.h. des trigonalen Selens, so dass Filme oder Bindemittelschichten hergestellt werden, die im wesentlichen die mechanischen Eigenschaften des Harzes oder der Bindemittelmatrix aufweisen, insofern als das Bindemittel den Hauptanteil der Schicht ausmacht. Äusserdem können freitragende Filme oder selbsttragende Bindemittelschichten leicht hergestellt werden, da Bindemittelmaterialien ausgewählt werden können, die die erwünschte Flexibilität und Festigkeit aufweisen, so dass weder ein Trägersubstrat noch eine rückseitige Stütze notwendig sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Auswahl des Bindemittelmaterials aus einer Vielzahl von Substanzen, die verwendet werden können, um die erwünschten physikalischen Eigenschaften zu erzielen. Neben den oben beschriebenen Vorteilen in den mechanischen Eigenschaften,* verhindert das erfindungsgemässe Abbildungselement auch die nachteiligen Ermüdungscharakteristika in zyklischen Verfahren, die im allgemeinen Bindemittelsystemen, wie sie oben beschrieben sind, innewohnen. Die vorliegende Erfindung eliminiert die Notwendigkeit zwischen den mechanischen und elektrischen Eigenschaften der xerografischen Bindemittelschicht zu wählen bzw. einen Kompromiss zwischen beiden zu schliessen, so dass sie zu im wesentlichen unabhängig kontrollierten Parametern werden.

Das erfindungsgemässe Abbildungselement ist insbesondere für die Herstellung von fotoleitfähigen Bindemittelstrukturen

-6-

80982070974

geeignet, die in xerografisehen Vorrichtungen mit hoher Geschwindigkeit, die sich zur vielfachen Wiederverwendbarkeit eignen* verwendet werden^ . Wenn eine äusserst niedrige Volumenkonzentration an trigonalen Selenpartikelchen verwendet wird, und wenn die Partikelgrösse des trigonalen Selens und des teilchenförmigen Bindemittelmaterials sorgfältig kontrolliert wird, kann die Anordnung bzw. Orientierung der trigonalen Selenpartikelchen in der Bindemittelschicht vorher bestimmt werden, so dass kontinuierliche, trigonale Selenbahnen in der Gesamtheit der Bindemittelschicht entstehen. Bindemittelmaterialien der vorliegenden Erfindung werden insbesondere in teilchenförmiger Form mit einem begrenzten Durchschnittsdurchmesser und einer Teilchen-. grössenverteilung im Verhältnis zu den trigonalen Selenpartikelchen verwendet. Ein Gemisch dieser Partikelchen in geeignetem Verhältnis kann dann in einem geeigneten flüssigen Trägermedium dispergiert werden, in welchem weder das Bindemittel noch das trigonale Selen löslich ist. Ein kontinuierlicher Film kann dann hergestellt werden, indem ein Substrat mit dieser Dispersion beschichtet wird, der flüssige Träger entfernt wird und die Bindemittelpartikelchen durch Anwen- .· dung von Hitze und/oder Druck, durch Dämpfe geeigneter Lösungsmittel oder durch jedes andere geeignete Verfahren zusammengeschmolzen bzw. koalisziert werden. Die letztlich entstehende Bindemittelschicht ist dadurch charakterisiert, dass der Hauptanteil der trigonalen Selenpartikelchen in Form von kontinuierlichen Bahnen durch die Gesamtheit einer im wesentlichen kontinuierlichen Matrix des Bindemittelmaterials angeordnet ist.

Ein wichtiger Schritt der vorliegenden Erfindung ist die geometrische Kontrolle des trigonalen Selens, die dadurch erreicht wird, dass man ein teilchenförmiges Bindemittelmaterial mit einer korrekten Teilchengrössenverteilung verwendet. Das vorliegende

-7-

097

Konzept kann durch das folgende Beispiel erläutert werden: Eine fotoleitfähige Bindemittelschicht wird hergestellt, in-, dem ein teilchenförmiges Gemisch aus trigonalem Selen mit einer Teilchengrössenverteilung von etwa 0,001 bis 2,u und einem thermoplastischem Harzbindemittel mit einer Teilchengrössenverteilung von etwa 1 bis 7o,u, hergestellt wird. Das trigonale Selen ist in einer Konzentration von etwa 1 bis Vol.-%, vorzugsweise in einer Konzentration von etwa 3 bis 15 Vol.-% zugegen. Das Gemisch wird in einem geeigneten flüssigen Trägermaterial dispergiert,in dem weder der Fotoleiter noch das Bindemittelmaterial löslich ist. Die Dispersion wird auf ein Metallsubstrat aufgeschichtet und die Trägerflüssigkeit verdampft. Die getrocknete Schicht wird dann erhitzt, um die Bindemittelpartxkelchen zu einer Bindemittelmatrix zu verschmelzen, die die trigonalen Selenpartikelchen in Form von kontinuierlichen Bahnen in engem Partikel-zu-Partikel Kontakt durch die Gesamtdicke der Bindemittelschicht hindurch enthält. Die Teilchengrösse der Harzpartikelchen sollte im allgemeinen wenigstens etwa fünfmal so gross sein wie die der trigonalen Selenpartikelchen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass, wenn die Teilchengrösse des trigonalen Selens sich in etwa der Grosse der Bindemittelteilchen annähert, die gewünschte Geometrie der trigonalen Selenpartikelchen nicht erreicht werden kann, so dass die trigonalen Selenpartikelchen vollständig in die Bindemittelmatrix eingeschlossen werden. In einem solchen Fall können die erwünschten Ergebnisse gemäss der vorliegenden Erfindung nicht erreicht werden, wie später noch gezeigt werden wird.

Schichten aus Bindemitteln vom kontrollierten Dispersionstyp, wie sie oben beschrieben sind, zeigen eine Kombination von elektrischen Charakteristika und mechanischen Eigenschaften, die solchen Systemen von Bindemitteln vom gleichförmigen

6Q982&/Q974

Dispersionstyp, wie sie durch die Beispiele der Middleton-Patentschrift beschrieben werden, überlegen sind. Darüber hinaus verbessert der erfindungsgemässe Fotorezeptor auch .die elektrischen Eigenschaften von Fotorezeptoren, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 787 2o8 (Johnes) beschrieben werden, und dabei werden insbesondere die Langzeitstabilität in zyklischen Verfahren verbessert, die spektrale Reaktion erhöht und die Fähigkeit zur positiven Aufladung geschaffen.

Wie schon oben angegeben, betrifft eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Herstellung eines xerografischen Abbildungselementes mit einer fotoleitfähigen Isolierschicht, wobei die Schicht aus einer isolierenden, organischen Matrix und trigonalem Selen besteht, wobei im wesentlichen das gesamte trigonale Selen in dem Abbildungselement als Vielzahl von ineinandergreifenden, kontinuierlichen Bahnen aus trigonalem Selen durch die Gesamtheit, d.h. Gesamtdicke der Schicht vorliegt, und die Bahnen dabei in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 25 %, vorzugsweise von etwa 3 bis 15 %, bezogen auf das Volumen der Schicht, vorhanden sind, und wobei die äussere Oberfläche der Schicht aus organischem Harzanaterial besteht, Ein latentes, elektrostatisches Bild bzw, eine latente, elektrostatische Abbildung kann auf wenigstens einer Oberfläche der Schicht gebildet werden.und nach der Entwicklung in ein sichtbares Bild überführt werden. Das latente, elektrostatische Bild kann dadurach gebildet werden, dass die Oberfläche der Schicht gleiciuaässig elektrostatisch aufgeladen wird und die Schicht der Belichtung mit einer Quelle aus aktivierenden Strahlen ausgesetzt wird.

Eine andere Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein xerografisches Äbbildungselement mit einer fotoleitfähigen Isolierschicht, in welchem die Schicht aus einer

isolierenden, organischen Kunstharzmatrix mit darin enthaltenen trigonalen Selenpartikelchen besteht/ wobei im wesentlichen alle trigonalen Selenpartikelchen im wesentlichen im Teilchenzu-Teilchen Kontakt in dem Element stehen, angeordnet in einer Vielzahl von ineinandergreifenden Selenbahnen, die durch die gesamte Dicke der Schicht gehen, wobei die trigonalen Selenbahnen in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 25 %, bezogen auf das Volumen der Schicht, vorhanden sind und wobei die äussere Oberfläche der Schicht aus organischem Harzmaterial besteht.

Die vorliegende Erfindung wird nun im Hinblick auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine Abbildungsvorrichtung To, gemäss der vorliegenden Erfindung, die aus einem leitfähigen Substrat 11 besteht, auf dem eine fotoleitfähige Bindemittelschicht 14 angeordnet ist.

Substrat 11 kann vorzugsweise aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Messing, Aluminium, Stahl oder einem leitfähig beschichteten Dielektrikum oder Isolator bestehen. Das Substrat kann jede bekannte Dicke aufweisen, kann starr oder flexibel sein und kann in jeder gewünschten Form vorliegen, wie bespielsweise als Bogen, als Gewebe, als Band, als Platte, als Zylinder oder dergleichen. Das Substrat kann auch andere Materialien, wie beispielsweise metallisiertes Papier, Plastikbögen, die mit einer dünnen Schicht aus Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Kupferjodid beschichtet sind, sowie aus Glas, das mit einer dünnen Schicht aus Chrom oder Zinnoxid beschichtet ist, enthalten. In einigen Fällen, insbesondere, wenn dieses erwünscht oder erforderlich ist, kann

S0982Ö70974

das Substrat ein elektrischer Isolator bzw. Nichtleiter oder ein Dielektrikum sein und die Aufladung kann gemäss bekannten Verfahren erfolgen, indem beispielsweise beide Seiten der Platte mit Ladungen entgegengesetzter Polarität gleichzeitig durch Korona aufgeladen werden. Andererseits ist es auch möglich, das Trägerelement nach Bildung der Bindemittelschicht vollständig zu entfernen.

Substrat 11 kann auch flexibel sein und aus einem Kautschuk oder einem anderen elastomeren Material bestehen, welches gemäss bekannten Verfahren in Form von kontinuierlichen Bändern hergestellt wird, welche eine zweite Phase aufweisen, die die elektrische Leitfähigkeit bewirkt. Die Nummer 12 bezeichnet einen Kautschuk oder ein anderes flexibles elastomeres Material, welches die Hauptphase enthält, und welches für die Flexibilität des Abbildungselementes verantwortlich ist. Alle synthetischen oder natürlichen Kautschuke, die diese Eigenschaften haben, können verwendet werden. Die besonders bevorzugte Gruppe von Materialien besteht bespielsweise aus Elastomeren, wie beispielsweise Styrol-Butadien, Polybutadien, Neopren, Butyl, Polyisopren, Nitril und Äthylenpropylenkautschuke. Leitfähige Phase 13 zeigt eine getrennte Phase aus leitfähigem Material, dispergiert in dem Kautschuk oder elastomerem Matrixmaterial. Die ieitfähige Phase kann aus jedem Material bestehen, wie beispielsweise aus leitfähigen Metallen, Kohlenstoff oder Graphit. Das flexible Material 12 sollte hauptsächlich aus dem Substrat bestehen, um den gewünschten Grad an Flexibilität zu garantieren.

Schicht 14 besteht aus einem ineinandergreifenden Netz aus fotoleitfähigen Partikelchen 15 (vorzugsweise trigonales Selen), das in einem im wesentlichen elektrisch isolierenden organischen Matrixmaterial 16 enthalten ist, welches aus jedem elektrisch

-11-

6 0 9 8 2 0/0974

isolierenden Harz, das in teilchenförmiger Form erhalten oder hergestellt werden kann,, aus einer Dispersion zu Filmen verarbeitet werden kann und danach so verarbeitet werden kann, dass eine glatte, kontinuierliche Bindemittelschicht entsteht, bestehen kann. Typische Harze sind beispielsweise Polysulfone, Acrylate, Polyäthylen, Styrol, Diallylphthalat, Polyphenylensulfid, Melaminforraaldehydharze, Epoxyharze, Polyester, Polyvinylchlorid, Nylon, Polyvinylfluorid sowie deren Gemische. Thermoplastische und hitzehärtbare Harze sind bevorzugt, da sie leicht zu den letztlich verwendeten Bindemittelschichten verarbeitet oder verschmolzen werden können, indem die teilchenförmige Schicht einfach erhitzt wird. Matrix 16 kann aus einem Elastomer, einem Kautschuk oder einem anderen isolierenden Harz bestehen. Damit besteht also die fotoleitfähige Schicht aus einer polymeren Matrix, die vorzugsweise elastomer ist oder nur sehr wenig flexibel ist und die aus Materialien ausgewählt wird, welche an dem Substratmaterial haftet. Die Fotoleiterphase, d.h. die trigonalen Selenpartikelchen, wird in Form einer Serie oder eines Netzes aus miteinander in Berührung stehenden Ketten belassen, die durch die gesamte Dicke der Bindemittelschicht hindurchgehen. Die trigonalen Selenpartikelchen werden in einer Konzentration von etwa 1 bis 25 Vol.-% oder weniger belassen und werden gemäss dem Erfindungsgedanken, wie er in der US-PS 3 787 2o8 (Jones) beschrieben wird, hergestellt.

Das teilchenförmige Gemisch aus Harz- und trigonalen Selenpartikelchen wird normalerweise in einem flüssigen Träger, wie beispielsweise in einer Flüssigkeit, dispergiert, in welcher weder das Harz noch die trigonalen Selenpartikelchen löslich sind. Andererseits kann die Trägerflüssigkeit auch aus einem Gas, wie beispielsweise aus Luft, bestehen.

820^/0974

Im allgemeinen sollte die Dicke der Bindemittelschicht zwischen etwa 1o und 80 ,u liegen. Aber es können , geringere Schichtdicken verwendet werden.

etwa 1o und 80 ,u liegen. Aber es können auch grössere oder

Die Bindemittelschichten gemäss der vorliegenden Erfindung können jedes geeignete fotoleitfähige Material verwerten. Solche Materialien bestehen sowohl aus anorganischen als auch aus organischen Fotoleitern oder deren Gemischen.

Typische anorganische Fotoleiter, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, bestehen aus Cadmiumsulfid, Cadmiumsulfo-Selenid, Cadmiumselenid, trigonalem Selen, Zinksulfid, Bleioxid, Zinkoxid, Antimontrisulfid sowie deren Gemische. In der US-PS 3 121 006 (Middleton) ist eine ausführlichere Liste von anorganischen Fotoleitern angegeben, die zur Verwendung gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Anorganische,fotoleitfähige Gläser können ebenfalls als Fotoleiter verwendet werden. Typische Vertreter solcher Materialien sind beispielsweise glasartiges oder amorphes Selen, Selenlegierungen mit Materialien, wie beispielswies Arsen, Tellur, Thallium, Wismut, Schwefel, Antimon sowie deren Gemische. Typische organische Fotoleiter, die erfindungsgemäss verwendet werden können, sind beispielsweise die X-Form von metallfreiem Phthalocyanin, wie sie in der US-PS 3 357 989 beschrieben wird, sowie Anthracen, Anthrachinon und metal-haltige oder metallfrei Phthalocyanine.

Ausserdem können verschiedene Additive, Aktivatoren, Dopingmittel und/oder sensitivierende Mittel verwendet werden, um die Fotoleitfähigkeit der oben genannten fotoleitfähigen Materialien zu erhöhen. Beispielsweise ist es bekannt, dass die Zugabe von Halogenen zu Arsen-Selenlegierungen die

-13-

6 0 9-8 2 CT/0 9

~¹³~ 254644?

Fotosensivität erhöht. Ähnlich wird die spektrale Reaktion von Zinkoxid erhöht, wenn dieses mit einem geeigneten Farbstoff sensitiviert wurde. Es ist auch bekannt, dass eine erhöhte Fotosensitivitäterhalten wird, wenn Fotoleiter, wie beispielsweise Cadmiumsulfid mit einer sehr kleinen Menge eines Aktivierungsmaterials, wie beispielsweise Kupfer,zur Reaktion gebracht werden.

Der bevorzugte Fotoleiter der erfindungsgemäss verwendet wird, ist trigonales Selen. In der kristallinen, trigonalen Form besteht die Struktur des Selens aus spiralförmigen Ketten (helical chains) aus Selenatomen, die parallel zueinander entlang der kristallografischen C-Achse angeordnet sind. Trigonales Selen wird normalerweise nicht in der Xerografie als homogene Fotoleiterschicht verwendet, weil es eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit in der Dunkelheit aufweist.

Sowohl die US-PS 2 739 o79 als auch 3 692 521 beschreiben fotosensitive Elemente unter Verwendung kleiner Mengen an kristallinem, hexagonalen (trigonalen) Selen, die vorwiegend in glasartigen Selenmatrices enthalten sind. Ausserdem beschreibt die anhängige US-Anmeldung Serial Nr. 669 915, angemeldet am 22. September 1967, eine Spezialform aus rotem hexagonalen Selen, welches für die Verwendung in Bindemittelstrukturen geeignet ist, wobei die fein verteilten roten hexagonalen Selenpartikelchen in einer Harzbindemittelmatrix enthalten sind.

Obwohl trigonales Selen eine umfassendere spektrale Reaktion zeigt als glasartiges Selen, wie oben angegeben, wird trigonales Selen normalerweise nicht in der Xerografie verwendet,

£0982070974

wegen dessen hoher elektrischer Leitfähigkeit im Dunkeln. Dabei steht jedoch fest, dass Abbildungssysterne, die homogene Schächten aus hexagonalem (trogonalem) Selen verwenden könnnen, Vorteile gegenüber solchen Systemen, die glasartiges Selen verwenden, haben, und zwar hinsichtlich der verbesserten spektralen Reaktion und der erhöhten Sensitivierung. Ausserdem kann die Verwendung von trigonalen Selenschichten in einem spezifisch konstruierten xerografischen Element bessere Gesamtcharakteristika ermöglichen im Vergleich mit glasartigem Selen Jyon Fotoleitern. Das trigonale Selen, das erfindungsgemäss verwendet werden kann, ist kristallines Selen, wie es in der US-PS 1 915 7o3 beschrieben wird. Das kristalline, trigonale Selen gemäss der vorliegenden Erfindung kann auch nach dem Verfahren hergestellt werden, das in der anhängigen US-Anmeldung, Serial Nr. 473 859, eingereicht am 28. Mai 1974, beschrieben ist. Auch das trigonale Selen, wie es in den US-PSen 2 739 o79 un 3 692 521 beschrieben wird, kann erfindungsgemäss verwendet werden.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher das Bezugszeichen 2o ein xerografisches Abbildungselement in Form eines flexiblen Bandes 21 designiert, welches das flexible, mit Kautschuk versehene Substrat, wie es i-ⁿ der obigen Fig. 1 beschrieben ist, aufweist und welches auf dem Substrat eine fotoleitfähige Schicht 22 aufweist, die der ähnlich ist, wie sie in Fig. 1 erläutert und beschrieben wurde. Der Fotorezeptor wirdnormalerweise auf Riemenscheiben oder Rollen 23 und 24 angeordnet.

Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung hinsichtlich ihrer Herstellung; es werden aber auch Angaben gemacht, wie die flexiblen Fotorezeptorelemente verwendet

-15-

6 0 9 8 2 0/0974

und getestet werden könnnen". Die folgenden Beispiele dienen lediglich zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung und sind keine Begrenzung der Erfindung.

Beispiel 1

Io Volumenteile von teilchenförmigen! trigonalem Selen (auch
als hexagonales Selen bezeichnet) mit einer Teilchengrösse
von ungefähr 3oo ^-Einheiten (o,oo3 ,u) und einer Teilchengrössenverteilung von etwa o,oo1 bis o,4 .u werden in einem Cyclohexanol-Flüssigträger mit 9o Volumenteilen eines Polyesterharzes (hergestellt von Goodyear unter dem Handelsnahmen Flexclad), welches vorher zerkleinert wurde, so dass es durch eine durchschnittliche Teilchengrösse von 5 .u und einer Verteilungsrate von etwa 1 bis 1o ,u klassifiziert werden kann, dispergiert.
Der Dispersionsfilm wird auf ein Aluminiumsubstrat aufgeschichtet, der Flüssigträger durch Erhitzen auf 6o°C verdampft und die Schicht durch 4-minütiges Erhitzen auf 165 C geschmolzen, wobei eine kontinuierliche Schicht von 2o ,u Dicke entstand. ♦

Die erhaltene Bindemittelschicht ist geeignet,in jedem bekannten elektrofotografischen Verfahren verwendet zu werden, welches durch Aufladung, durch Belichtung und Entwicklung des latenten, elektrostatischen Bildes charakterisiert ist; die Schicht zeigt eine ausgezeichnete Langzeitstabilxtät in zylischen
Verfahren, eine erhöhte spektrale Reaktion und die Fähigkeit zur positiven Aufladung.

Beispiel 2

14 Volumenteile von teilchenförmigen!, trigonalen Selen (auch als hexagonales Selen bezeichnet) mit einer Teilchengrössen-

60982 α/0974

verteilung von ο,5 bis 2,u werden in einer Trägerflüssigkeit (Cyclohexanol) mit 86 Volumenteilen eines Polyesterharzes (hergestellt von Goodyear unter dem Handelsnamen Flexclad), welches vorher zerkleinert und so klassifiziert wurde, dass es eine mittlere Teilchengrösse von 4,u und eine Texlchengrossenverteilung von etwa 1 bis 1o,u aufweist, dispergiert. Ein Film dieser Dispersion wurde auf ein Aluminiumsubstrat aufgebracht, die Trägerflüssigkeit durch Erhitzen auf 6o°C verdampft und die Schicht durch 1-minütiges Erhitzen auf 23o°C geschmolzen, wobei eine kontinuierliche Schicht von 2o/U Dicke erhalten wurde.

Die erhaltene Bindemittelschicht.ist zur Verwendung in jedem bekannten xerografischen Verfahren geeignet, welches das Aufladen, das Belichten und das Entwickeln des latenten, elektrostatischen Bildes beinhaltet; die Schicht zeigt verbesserte, ausgezeichnete Langzeitstabilität in zyklischen Verfahren, erhöhte spektrale Reaktion und eine Fähigkeit zur positiven Aufladung. ♦

Beispiel 3

1ο Volumenteile eines Cadmiumsulfoselenid (CdSSe) fotoleitfähigen Pigments mit einer Texlchengrossenverteilung von o,o3 bis o,5' /U wurden in einer Trägerflüssigkeit aus Cyclohexanol mit 9o Volumenteilen eines teilchenförmigen Polyesters mit einer Texlchengrossenverteilung von etwa 1 bis 1o,u dispergiert. Ein Film dieser Dispersion wurde auf ein leitfähiges Neoprenmaterial aufgeschichtet, welches von Goodyear Rubber Company hergestellt wird, und bei 2o4°C (4oo°F) geschmolzen, wobei eine fotoleitfähige Schicht von 25 .u Dicke erhalten wurde. Dieses Fotorezeptorelement entspricht in etwa der in

2 0/0974

Fig. i der Zeichnungen erläuterten Konfiguration:.. Die erhaltene Vorrichtung ist äusserst flexibel und kann um etwa 1o % gedehnt werden, ohne dass die Fotoleiterschicht nachteilig beeinflusst wird. Dieses Fotorezeptorelement wurde auf die bekannte xerografische Art und Weise mit einer Darstellung versehen, d.h. aufgeladen, in Form einer Darstellung belichtet und das latente Bild entwickelt. Zufriedenstellende sichtbare Bilder wurden bei Verwendung dieses Fotorezeptorelementes erhalten.

Obwohl in der obigen Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung spezifische Komponenten und Proportionen angegeben würden, können auch andere geeignete Materialien und Verfahren, wie sie in der Beschreibung angegeben sind, verwendet werden, wobei ähnlich gute Ergebnisse erhalten werden. Es können aber auch andere Materialien verwertet werden, die Teile der Vorrichtung synergistisch beeinflussen, bzw. deren Wirkung erhöhen oder modifizieren.

Andere Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung können durch die Fachleute durchgeführt werden, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen werden muss.

-18-

60 9 8 20-/0 97

Claims

Patentansprüche

Λ J Xerografisches Abbildungselement mit einer fotoleitfähigen Isolierschicht, dadurch gekenn ζ e i chne t, dass die Schicht aus einer isolierenden, organischen Matrix und trigonalem Selen besteht, wobei im wesentlichen das gesamte trigonale Selen in dem Abbildungselement als Vielzahl von ineinandergreifenden, kontinuierlichen Bahnen aus trigonalem Selen vorliegt, die sich durch die Gesamtheit-der Schicht'.ziehen, die Bahnen dabei in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 25 %, bezogen auf das Volumen der Schicht, vorhanden sind, und wobei die äussere Oberfläche der Schicht aus organischem Harzmaterial besteht.
2. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das trigonale Selen in einer Menge von etwa 3 bis 15 Vol.-% zugegen ist. ·
3. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 1, dadurch g ek ennzeichnet , dass das Matrixmaterial aus thermoplastischen oder hitzehärtbaren Harzen besteht.
4. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 1, dadurch g e k.'.e nnzeichnet , dass das Harz aus einem Material besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polysulfonen, Acrylaten, Polyäthylen,' Styrol, Diallylphthalat, Polyphenylensulfid, Melamin-Formaldehydharzen, Epoxyharzen, Polyestern, Polyvinylchlorid, Nylon,. Polyvinylfluorid oder deren Mischungen.

-19-

9S2Q7Q974
5. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e lehne t ·, dass das Harzmaterial aus einem Polyester besteht.
6. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Trägersubstrat enthält.
7. Abbildungsverfahren, dadurch gekennzeichnet , dass man

a) ein xerografisches Abbildungselement schafft, welches eine fotoleitfähige Isolierschicht aufweist, bei welcher die Schicht aus einer isolierenden, organischen Matrix und trigonalem Selen besteht, wobei im wesentlichen das gesamte trigonale Selen in dem Abbildungselement als Vielzahl von ineinandergreifenden, kontinuierlichen Bahnen aus trigonalem Selen vorliegt, die sich durch die Gesamtheit der Schicht hindurchziehen,^die Bahnen dabei in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 25 %, bezogen auf das Volumen der Schicht, vorhanden sind, und wobei die aussere Oberfläche der Schicht aus organischem Harzmaterial besteht;

b) ein latentes elektrostatisches Bild auf wenigstens einer Oberfläche dieser Schicht bildet, und

c) das latente elektrostatische Bild entwickelt, um ein sichtbares Bild zu bilden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die trigonalen Selenpartikelchen in einer Menge von etwa 3 bis 15 Vol.-% zugegen sind.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass das latente, elektrostatische Bild

-2o-

- 2ο -

dadurch gebildet wird, dass die Oberfläche der Schicht gleichmässig elektrostatisch aufgeladen wird, und die Schicht der Einwirkung einer Qulle aus aktivierenden Strahlen ausgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b) und c) wenigstens ein weiteres Mal wiederholt werden.
11. Xerografisches Abbildungselement mit einer fotoleitfähigen Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet , dass die Schicht aus einer isolierenden, organischen Matrix besteht, die trigonale Selenpartikelchen darin aufweist, wobei im wesentlichen das gesamte trigonale Selen im wesentlichen in Teilchen-zu-Teilchen Kontakt in dem Element steht und zwar als Vielzahl von ineinandergreifenden, trigonalen Selenbahnen, die durch die Gesamtheit der Schicht hindurchgehen, die Bahnen dabei in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 25 %, bezogen auf das Volumen der Schicht, vorhanden sind, und wobei die äussere Oberfläche der Schicht aus organischem Harzmaterial besteht.
12. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das trigonale Selen in einer Menge von 3 bis 15 Vol.-% zugegen ist.
13. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass das Matrixmaterial aus thermoplastischen oder hitzehärtbaren Harzen besteht.

-21-

60982 0-/0974
14. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 11, dadurach gekennzeichnet ,. dass das Harz aus einem Material besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus PoIysulfönen, Acrylaten, Polyäthylen, Styrol, Diallylphthalat, Polyphenylensulfid, Melamin-formaldehydharzen, Epoxy.harzen, Polyester, Polyvinylchlorid, Nylon, Polyvinylflurid und deren Gemische.
15. Xerografisches Abbildungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Harzmaterial aus einem Polyester besteht.
16. Xerografisches Abbildungselement nach Anspurch 11, dadurch gekennzeichnet , dass es ein Trägersubstrat aufweist.
17.- Abbildungsverfahren , dadurch gekennzeichnet, dass man

a) ein xerografisches Abbildungselement mit einer fotoleitfähigen Isolierschicht schafft, in welchem die Schicht aus einer isolierenden, organischen Matrix besteht, die trigonale Selenpartikelchen enthält, wobei im wesentlichen das gesamte trigonale Selen in im wesentlichen Teilchen-zuTeilchen Kontakt im Element vorhanden ist und zwar als Vielzahl von ineinandergreifenden trigonalen Selenbahnen, die durch die Gesamtheit der Schicht hindurchgehen, die Bahnen dabei in einer Volumenkonzentration von 1 bis 25 %, bezogen auf das Volumen der Schicht, vorhanden sind, und wobei die äussere Oberfläche der Schicht aus organischem Harzmaterial besteht;

-22-

609820/0974

b) ein latentes,elektrostatisches Bild auf wenigstens einer Oberfläche der Schicht bildet, und

c) das latente, elektrostatische Bild entwickelt, um ein sichtbares Bild herzustellen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , dass die trigonalen Selenpartikelchen in einer Menge von e-twa 3 bis 15 Vol.-% zugegen sind.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , dass das latente, elektrostatische Bild durch gleichmässige elektrostatische Aufladung der Oberfläche der Schicht gebildet wird, und die Schicht der Einwirkung einer Quelle aus aktivierenden Strahlen ausgesetzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b) und c) wenigstens ein weiteres Mal wiederholt werden.
21. Flexible Fotorezeptorvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass sie aus den· folgenden Elementen besteht:

a) einem leitfähigen Substrat, das aus einem elastomeren Material, ausgebildet in Form eines kontinuierlichen Bandes besteht, wobei das Elastomer eine zweite Phase aufweist, aus der sich die elektrische Leitfähigkeit ergibt, und

b) einer fotoleitfähigen Schicht, die auf dem Substrat aufliegt und daran haftet, wobei die fotoleitfähige Schicht aus einem polymeren Matrixmaterial eines elektrisch isolierenden elastomeren Harzes besteht, welches im Inneren

609820-/097Λ

. ein ineinandergreifendes Netz aus fotoleitfähigem Material in Form von kontinuierlichen Bahnen aufweist, das durch die gesamte Dicke der fotoleitfähigen. Schicht führt, wobei der Fotoleiter in einer Volumenkonzentration von etwa 1 bis 15 Vol.-% der Bindemittelschicht zugegen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fotoleitfähige Material aus wenigstens einem Material der Gruppe bestehend aus trigonalem Selen, glasartigem Selen, Selenlegierungen, Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid. oder Cadmiumsulfoselenid besteht.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Substratmaterial hauptsächlich aus Neopren besteht, welches einen kleineren Anteil einer leitfähigen Phase enthält.

20/09

to

Leerseite