DE2827509C2

DE2827509C2 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2827509C2
Application number: DE2827509A
Authority: DE
Inventors: Inan Webster N.Y. Chen; Joseph Y.C. Fairport N.Y. Chu; Donald C. Von Hoene; Robert N. Fairport N.Y. Jones
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-06-22
Publication date: 1986-12-04
Also published as: CA1112501A; JPS5832372B2; US4123269A; BR7806325A; BE870835A; FR2408164B1; FR2408164A1; DE2827509A1; JPS5458445A; MX149330A; GB1603137A

Description

ist, worin X CH3 oder Cl bedeutet

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löchertransportschicht (c) 10 bis 75 Gew.-% des löchertransportierenden elektrisch aktiven Materials enthält

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löchertransportschicht (c)40 bis 50 Gew.-°/o des löchertransportierenden elektrisch aktiven Materials enthält
5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Löchertransportschicht (c) eine Dicke von 20 bis 40 μπι hat
Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stark isolierende organische Harz in der Löchertransportschicht (c) ein Polycarbonat ein Acrylpolymer, ein Vinylpolymer, ein Cellulosepolymer, ein Polyester, ein Polysiloxan, ein Polyamid, ein Polyurethan oder ein Epoxyharz ist.

7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Harz ein Polycarbonat mit einem Molekulargewicht von 20 000 bis 100 000 ist.

8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ladungserzeugende Material in der Schicht (d) trigonales Selen, eine Selen/Tellur-Legierung, Al₂SE₃, amorphes Selen oder Phthalocyanin ist

9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ladungserzeugende Schicht (d) eine Dicke von 0,1 bis 5 μπι hat

10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ladungserzeugende Schicht (d) eine Dicke von 0,2 bis 3 μηι hat

11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht (e) eine Dicke von 20 bis 50 μπι hat.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer verbesserten Dunkelinjektionseffizienz.

Bekannt ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß US-PS 22 97 691, bei dem ein elektrostatisches latentes Bild auf der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials gebildet wird.

Dieses Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem elektrisch leitenden Schichtträger mit einer Deckschicht aus einem isolierenden organischen Harz. Aus US-PS 40 47 948 ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial bekannt, bei dem eine photoleitfähige Schicht zwischen zwei Ladungstransportschichten vorgesehen ist. Gemäß DE-AS 20 52 849 ist in einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial mit einer ersten photoleitfähigen Schicht und einer isolierenden Deckschicht vorgesehen, daß zwischen der photoleitfähigen Schicht und der Deckschicht eine zweite photoleitfähige Schicht aus zwei Photoleitern vorliegt, von denen der eine Photoleiter empfindlicher ist als der andere Photoleiter und letzterer einen geringeren Dunkelabfall aufweist als ersterer. Weiterhin wird in der DE-OS 21 08 938 ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial beschrieben, bei dem auf einem elektrisch leitenden Schichtträger eine photoleitfähige Isolierstoffschicht aus nicht orientiertem Material, welches bei Lichteinwirkung zur Bildung von Defektelektronen angeregt wird; sowie anliegend daran eine Schicht eines elektrisch aktiven organischen Materials, welches einen Transport der Defektelektronen ermöglicht, vorgesehen ist.

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eine vollständige konstante Injizierung von Löchern ermöglicht sowie eine verbesserte Dunkelinjektionseffizienz aufweist.

Dieses Bedürfnis wird durch ein elektropholographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Typisch für das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial ist die zwischen den Schichten (a) und (c) befindliche Schicht (b) aus einer Gold- oder Graphitschicht als löcherinjizierende Schicht.

Ein erfindungsgemäßes elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial wird in Fig. 3 gezeigt und besteht aus einem elektrisch leitenden Schichtträger 11 mit einer Schicht des löcherinjizierenden Materials aus Goldoder Graphit 13, auf dem sich eine Löchertransportschicht 15 befindet, die wiederum mit einer dünnen Schicht aus einem ladungserzeugenden Material 17 beschichtet ist Als Deckschicht 19 ist eine verhältnismäßig dicke Schicht aus einem isolierenden organischen Harz 19 vorgesehen.

Die Injektionsschicht 13 und die ladungserzeugende Schicht 17 sollen in der Lage sein, Ladungsträger in die Transportschicht unter dem EinfluB eines elektrischen Feldes zu injizieren und zwar die erstere im Dunkeln und die letztere beim Anregen durch Licht Das Vorzeichen des injizierten Ladungsträgers soll übereinstimmen mit dem des Hauptträgers in der Transportschicht, d. h. im vorliegenden Fall positiv sein. Die Zwischenschicht zwischen der ladungserzeugenden Schicht 17 und der isolierenden Schicht 19 soll in der Lage sein, Ladungen, die während der Dunkelbeladungsstufe aufgebracht wurden, festzuhalten.

Das löchertransportierende elektrisch aktive Material in der Schicht (c) besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Molekül der Formen

dispergiert in einem stark isolierenden organischen Harz. Diese Ladungstransportschicht ist im wesentlichen in dem Spektralbereich für den beabsichtigten Gebrauch, d. h. im sichtbaren Licht, nicht-absorbtiv, aber sie ist "aktiv" indem sie die Injektion von photoerzeugten Löchern aus der ladungserzeugten Schicht und von elektrisch induzierten Löchern aus der injizierten Grenzfläche ermöglicht Das stark isolierende Harz, das einen Widerstand von wenigstens 10¹² ohm χ cm hat, um einen nicht erwünschten Dunkelabfall zu vermeiden, ist ein Material, das nicht unbedingt in der Lage ist, Injektion von photoerzeugten Löchern aus der Injektions- oder Erzeugerschicht zu unterstützen und ist nicht fähig, den Transport dieser Löcher durch das Material zu ermöglichen. Das Harz wird jedoch elektrisch aktiv, wenn es 10 bis 75 Gew.-% des substituierten Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetraphenyl-(l,1 '-biphenyl)-4,4'-diamins entsprechend der oben erwähnten Formel enthält Verbindungen dieser Formel sind beispielsweise N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(alkylphertyl)-{l,r-biphenyl)-4,4'-diamin, wobei das Alkyl ausgewählt ist aus der Gruppe 2-Methyl, 3-Methyl und 4-Methyl. Im Falle einer Chlorsubstitution wird die Verbindung als N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(halophenyl)-(l,1'-biphenyl)-4,4'-diamin bezeichnet wobei das Halogenatom 2-Chlor, 3-Chlor oder 4-Chlor ist

Die Löchertransportschicht 15 besteht aus einem transparenten, elektrisch inaktiven, organischen harzartigen Material, in dem 10 bis 75 Gew.-% eines substituierten N,N,N',N'-Tetraphenyl-(l,1'-biphenyl)-4,4'-diamins dispergiert sind, beispielsweise

N,N'-DiphenyI-N,N'-bis-(2-methylphenyl)-(l,r-biphenyl)-4,4'-diamin;

N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-(l,r-biphenyl)A4'-diamin; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(4-methylphenyl)-(l,r-biphenyl)-4.4'-diamin;
N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(2-ch^henylHU'-biphenylH/*'-diamin;
N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-chloφhenyl)-(l,l'-biphenyl)-4,4'-diaminund
N.N'-Diphenyl-N.N'-bis-^-chlorphenylHl.l'-biphenyl-^^'-diamin.

Durch die Zugabe des substituierten N,N,N',N'-Tetraphenyl-(l,r-biphenyl)-4,4'-diamins zu dem elektrisch inaktiven organischen harzartigen Material wird eine Löchertransportschicht gebildet die in der Lage ist, die Injektion von photoerzeugten Löchern aus der Injektionsschicht oder der ladungserzeugenden Schicht zu unterstützen. Die Dicke der Löchertransportschicht liegt typischerweise bei 20 bis 40μηι, aber auch Dicken außerhalb dieses'Bereiches sind anwendbar. Andere elektrisch aktive kleine Moleküle, die in dem stark isolierenden Harz dispergiert sein können unter Ausbildung einer Schicht, welche Löcher transportiert, schließen Triphenylmethan,

Bis-(4-Diäthylamino-2-methylphenyl)-phenylmethan;
4',4"-Bis-(diäthylamino)-2\2"-dimethyltriphenylmethan;
Bis-4-(diäthylaminophenyl)-phenylmethan und
4,4'-Bis-(diäthylamino)-2,2'-dimethyltriphenylmethan ein.

Der harzartige Binder enthält 10 bis 75 Gew.-% des aktiven Materials und vorzugsweise 40 bis 50 Gew.-% des löchertransportierenden elektrisch aktiven Materials.

Das stark isolierende organische Harz in der Löchertransportschicht (c) ist typischerweise ein Polycarbonat, ein Acrylatpolymer, ein Vinylpolymer, ein Cellulosepolymer, ein Polyester, ein Polysiloxan, ein Polyamid, ein Polyurethan, ein Epoxyharz oder ein Blockstatistisches oder alternierendes Copolymer davon. Vorzugsweise ist das organische Harz ein Polycarbonat mit einem Molekulargewicht (M_w) von 20 000 bis 100 000, vorzugsweise

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In Fig. 2a wird das Ergebnis des Anlegens einer negativen Ladung an das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial gezeigt. Beim Beladen werden Löcher aus dem Schichtträger zu der Grenzfläche zwischen Schichtträger/Injektionsschicht induziert und dann in die Transportschicht injiziert wo sie zu der Grenzfläche zwischen Deckschicht/Iadungserzeugende Schicht wandern, unter Ausbildung eines elektrischen Feldes oberhalb der Isolierschicht. Erfindungsgemäß besteht die löcherinjizierende Schicht aus einer Gold- oder Graphitschicht

Der elektrisch leitende Schichtträger, auf dem die Schicht aus dem löcherinjizierenden Material abgeschieden

ist, kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Er kann hart sein, z. B. dann, wenn eine Anordnung in Form einer flachen Platte oder Trommel angewendet wird, aber er muß natürlich flexibel sein, wenn er bei gewissen Aufzeichnungsmaterialien als endloses Band verwendet wird. Bei einer solchen Anordnung kann ein endloses flexibles Nickelband oder -gewebe oder ein Band aus einem metallisierten Polymeren, wie aluminisiertes Gewebe aus Polyester, vorteilhaft verwendet werden.

Die löcherinjizierende Schicht (b) auf dem elektrisch leitenden Schichtträger (a) kann aufgebracht werden z. B. durch Abscheiden von Go!d in der Dampfform oder durch Abscheiden von Graphit durch Lösungsmittelbeschichtung, wobei die Dicke dieser Schicht typischerweise bei 0,1 bis 20 μπι liegt.

Nach der ersten Beladung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials wird dieses ein zweites mal ίο mit positivem Gleichstrom oder mit einer vorgespannten positiven Wechselstromkorona beladen und gleichzeitig bildweise belichtet, wodurch, wie in Fig. 2b gezeigt wird, ein Null-Potential geschaffen wird, in der Rg. 2b wurde die Ladungsverteilung so gezeichnet, als ob gleiche Kapazitätswerte für die isolierende Überbeschichtung und die Ladungserzeugungsschicht/Transportschicht/Grenzflächenkombination vorliegt.

Die Schicht (d) aus einem ladungserzeugenden Material wird auf die belichtete Oberfläche der Löchertransportschicht (c) aufgebracht Die löcherinjizierende Schicht (b) erzeugt Ladungsträger (Elektronen-Loch Paare) unter dem Einfluß von Licht und injiziert Löcher in die Löchertransportschicht (c). Dies wird in Flg. 2c gezeigt, wie auf der rechten Seite der Abbildung der belichtete Teil gezeigt wird und auf der linken Seite der unbelichtete Teil. Geeignete fotoleitfähige ladungserzeugende Stoffe schließen trigonales Selen, Selen/Tellur-Legierungen, As2Se3, amorphes Selen, organische Fotoleiter, wie Phthalocyanin und andere organische Farbstoffe, welche in der Lage sind. Ladungsträger unter dem Einfluß von Licht zu erzeugen, ein. Die ladungserzeugende Schicht hat normalerweise eine Dicke von 0,1 bis 5 μπι, wobei eine Dicke von 0,2 bis 3 μιη bevorzugt wird.

Das isolierende organische Harz, das die oberste Schicht (e) des elektrophotographischen Aufzeichnungsma- _b;

terials darstellt, kann irgendein organisches Harz sein mit einer hohen Verschleißfestigkeit, hohem elektrischen |] Widerstand und der Fähigkeit elektrostatische Ladungen zu binden und gegenüber aktivierender Bestrahlung j| durchscheinend oder transparent zu sein. Beispiele für solche Harze sind Polystyrol, Acryl- und Methacryl-Poly- fj mere, Vinylharze, Alkylharze, Polycarbonatharze, Polyäthylenharze und Polyesterharze. Die Isolierschicht soll ^ wenigstens etwa 10 μπι Dicke haben, wobei eine Schicht im Bereich von 20 bis 50 μπι typisch ist. I'

Die Betriebsweise des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials wird in den Fig. 2a bis 2e gezeigt. |* Bei einem Verfahren zur Bildung eines latenten Bildes auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials wird diese Φ zunächst unter Verwendung eines Corotrons negativer Polarität geladen. Die nächste Stufe besteht darin, daß |l man das Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung eines Corotrons der entgegengesetzten Polarität ein zwei- |J tesmal belädt und gleichzeitig das Aufzeichnungsmaterial bildweise belichtet, wie dies in Fig. 2b gezeigt wird. [-[ Das Ergebnis dieses Aufzeichnungsverfahrens wird in Fig. 2c gezeigt, in welcher die rechte Seite des Aufzeich- % nungsmaterials so gezeigt wird, als ob diese durch genügend Licht belichtet worden ist, so daß das Material p vollkommen entladen wurde und wobei die linke Seite im Schatten bleibt Nach der bildhaften Belichtung wird jj

das Aufzeichnungsmaterial belichtet Wie in den Fig. 2d und 2e gezeigt wird, besteht die Wirkung der Belichtung « darin, daß sich ein entwickelbares Kontrastpotential oberhalb der Schicht des isolierenden organischen Harzes ::/. bildet p

Die Erfindung wird weiterhin in dem nachfolgenden Beispiel beschrieben. S-

Beispiel 1 y

I; Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung wird wie folgt hergestellt: |f

Eine 0,2 μιη dicke Schicht aus Gold wird auf einen Aluminiumschichtträger abgeschieden und bildet eine ψ

lochinjizierende Grenzfläche. Über die injizierende Schicht aus Gold wird eine 30 μπι Transportschicht aus 50 w

Gew.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(4-methylphenyl)-(l.l'-b'phenyl)-4,4'-diamin, dispergiert in einem Polycarbo- jjjjj

nat, lösungsmittelbeschichtet Durch Lösungsmitteibeschichtung wird über die Ladungstransportschicht eine £

3 um dicke ladungserzeugende Schicht gebildet, die sich aus 40 VoL- % feinteiligem trigonalen Selen, dispergiert M

in 60 VoL-% Polyvinylcarbazol), zusammensetzt Ober die ladungserzeugende Schicht wird eine 25 μιη dicke S

so Schicht aus Polyester auflaminiert, die als isolierende Deckschicht dient Έ

Fig. 3 zeigt eine Entladungskurve, die unter Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Versuchsanordnung erhalten j|

wurde. In Fig. 4 rotiert die Trommel 21 im Uhrzeigersinn an den Ladungs-Corotron 23, der Belichtungsstation 25 g

(die aus einer Vorrichtung für die gleichzeitige bildhafte Belichtung und für die zweite Beladung des elektropho- R

tographischen Aufzeichnungsmaterials ausgerüstet ist), der Belichtungsstation 27 und der Auslöschstation 29 ~

vorbei. Die Station für die bildhafte Belichtung ist mit einer Xenon-Lampe und einem vorgespannten Wechsel- ^J~

strom, 60 H₂, ~ 7 KV RMS, + 500 V Gleichstrom-vorgespanntem Corotron ausgerüstet, während das Auslösch- ***' corotron aus einem 400 H₂, ~ 7 KV RMS,+500 V Gleichstrom-vorgespannten Corotron besteht Die Kurve A wurde unter Anwendung einer standardelektrophotographischen Vorrichtung für eine positive

Beladung, Belichtung und Löschung erzeugt Eine positive Beladung wurde bei diesem Versuch wegen der r_"

hohen positiven Trägermobilität und Photoerzeugung am oberen Ende des Aufzeichnungsmaterials angewen- ^

det Es konnten mit Sonden fünf Spannungsmessungen durchgeführt werden (bezeichnet mit P\, P2, P3, Pa und P5 r

tn Fig. A). Die in Fig. 3 aufgezeichneten Daten stammen aus der Sonde 4 (Pa). Für diese Daten wird die "

parallelgeschaltete Vorrichtung beim Belichten abgestellt und die Auslöschung wurde mit einer Wolfram-Lam- *

pe bewirkt , *

Die Daten für die Kurven B und Cerhielt man unter Verwendung der Beladung, der bildhaften Belichtung und <·

der gleichzeitigen Wiederbeladung, Belichtung und Auslöschung, wie sie vorher beschrieben wurde. Bei dieser U

Einrichtung wird das Obcrflächcnpotcntial des Aufzcichnungsmnlcrials auf 0 V bei der Belichtungsstation 25. _K

gemessen bei Pi, eingestellt. Die Anfangsbeladung war ncgaliv. d. h. umgekehrt dem Vorzeichen des Hauptla- \

dungsträgers in dem vorliegenden Versuch. Die Daten für die Kurven B und C sind negative Potentiale und
wurden nach der Belichtung erhalten. Das Löschen wurde unter Verwendung einer gleichzeitigen Belichtungs-Stromableitungs-Vorrichtung durchgeführt.

Alle drei Kurven weisen ein hohes Entwicklungspotential auf, welches einem hohen Entwicklungsfeld entspricht. Die Daten kann man zyklisch erzeugen, ohne daß sich eine Restspannung aufbaut, wie durch Messungen
bei Ps festgestellt wurde, unter Aufrechterhaltung eines großen Enlwicklungspotentials.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial gekennzeichnet durch die Kombination folgenden Schichtaufbaus:

(a) ein elektrisch leitender Schichtträger,

(b) eine Gold- oder Graphitschicht als löcherinjizierende Schicht,

(c) eine Löchertransportschicht aus einem stark isolierenden organischen Harz mit darin dispergierten kleinen Molekülen eines löchertransportierenden elektrisch aktiven Materials, die im wesentlichen sichtbares licht nicht absorbiert,

ίο (d) eine Schicht aus einem ladungserzeugenden Material und

(e) eine Deckschicht aus einem isolierenden organischen Harz.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das löchertransportierende elektrische aktive Material in der Schicht (c) eine Verbindung der Formel