DE3005717C2

DE3005717C2 - Verfahren zur Konditionierung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials

Info

Publication number: DE3005717C2
Application number: DE19803005717
Authority: DE
Inventors: Isamu Yokohama Kanagawa Kajita; Masanao Tokyo Kasai; Kazumi Fuchu Tokyo Okano; Kiyoshi Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1983-09-08
Also published as: JPS6110819B2; JPS55110252A; DE3005717A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Aufbau eines Aufzeichnungsmaterials für die Elektrofotografie hängt von der Art der angewendeten, elektrofotografischen Verfahren und von den ge- _J0 wünschten Kenndaten ab. Die üblichen Aufzeichnungsmaterialien für die Elektrofotografie weisen einen Schichtträger und eine fotoleitfähige Schicht auf, die den Schichtträger bedeckt. Außerdem kann die Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht mit einer isolierenden Deckschicht bedeckt sein. Derartige Aufzeichnungsmaterialien werden in großem Umfang verwendet.

Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial, das aus einem Schichtträger und aus einer fotoleitfähigen Schicht besteht, wird für die meisten üblichen elektrofotografischen Verfahren verwendet, bei welchen ein elektrostatisches Aufladen, eine bildmäßige Belichtung, eine Entwicklung und erforderlichenfalls eine Übertragung des entwickelten Bildes durchgeführt werden. Wenn das Aufzeichnungsmaterial eine isolierende Deckschicht aufweist, wird diese zum Schutz der fotoleitfähigen Schicht, zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Dunkelstromeigenschaften des Materials verwendet. Außerdem kann ein solches Aufzeichnungsmaterial bei ganz bestimmten elektrofotografischen Verfahren verwendet werden. Darüber hinaus verhindert die isolierende Deckschicht eine Verschmutzung.

Die elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien müssen natürlich eine bestimmte Empfindlichkeit sowie bestimmte elektrische und optische Eigenschaften aufweisen, damit sie sich für ganz bestimmte elektrofotografische Verfahren eignen. Insbesondere muß von Anfang an eine gute Bildqualität erhalten werden.

Im allgemeinen ist es jedoch schwierig zu erreichen, daß die elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien bei ihrer Benutzung von Anfang an bereits alle diese Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist die Bildqualität, die am Anfang mittels eines elektrofotografischen b5 Aufzeichnungsmaterials erhalten wird, etwa umgekehrt proportional zu der Haltbarkeit des Aufzeichnungsmaterials. Wenn beispielsweise der Bildqualität von Anfang an eine hohe Bedeutung beigemessen wird, muß zwangsläufig bis zu einem gewissen Grad Haltbarkeit geofpert werden. Vom wirtschaftlichen Standpunkt her ist es jedoch nachteilig, Haltbarkeit zu opfern. Folglich wird seit langem gefordert, elektrofotografische Aufzeichnungsmaterialien mit hoher Bildqualität und Haltbarkeit herzustellen. Je höher der Dunkelwiderstand des Fotoleiters selbst ist. um so besser ist die Haltbarkeit. Bei den am Anfang gemachten Bildern erscheint jedoch eine Unregelmäßigkeit des elektrischen Potentials an der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht, was ungleichmäßige Bilder ergibt Durch wiederholtes Aufladen können jedoch auch mit solchem Aufzeichnungsmaterial allmählich Bilder guter Qualität erhalten werden. Bevor gute Bilder erhalten werden, müssen jedoch 500 bis 1000 Kopien gemacht werden.

In der japanischen Offenlegungsschrift 33 795/1974 ist vorgeschlagen, die Anfangskenndaten von elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien Jadurch zu verbessern, daß sie einer Spannungsbehandlung unterzogen werden. Eine derartige Verbesserung der Anfangskenndaten von elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien durch Einprägen einer elektrischen Spannung beruht darauf, daß die elektrischen Eigenschaften der fotoleitfähigen Schicht dadurch vor der tatsächlichen Benutzung geändert und stabilisiert werden.

Beim Anlegen einer hohen Spannung mittels einer Elektrode kommt es jedoch häufig zu Entladungen zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsmaterial in Bereichen, in denen zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsmaterial kleine Spalte existieren. Derartige Entladungen sind für Schäden wie Pinholes infolge dielektrischer Durchschläge an der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials verantwortlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das jede Beschädigung des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials ausschließt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß ist also eine Elektode aus einem Material vorgesehen, dessen elektrischer Widerstand bei Druckeinwirkung abnimmt. Dies bedeutet, daß nur diejenigen Bereiche der Elektrode, die in Druckberührung mit dem Aufzeichnungsmaterial stehen, relativ niedrigen Widerstand besitzen und demgemäß als Elektrode wirken, während eventuelle vorhandene Elektrodenbereiche, die nicht in Druckberührung mit dem Aufzeichnungsmaterial stehen, nicht als Elektrode, sondern als Isolator wirken, so daß in diesen eventuell vorhandenen Spalten keine Feldstärken auftreten, die Durchbrüche begründen könnten.

In der Technik der Tonerbildübertragung ist es bekannt, mittels einer unter Spannung stehenden Übertragungswalze im Übertragungsspalt hohe elektrische Felder zu erzeugen, um den Toner vom Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial zu lösen und fest an das Bildempfangsmaterial zu binden. In der DE-OS 24 25 609 ist für die Übertragungswalze ein dicker, stark komprimierbarer Walzenkörper aus einem löchrigen, offenzelligen Schaummaterial beschrieben, das in dem eigentlichen Spaltbereich in hohem Maße komprimiert wird und dadurch einen relativ niedrigen Widerstand annimmt, während es im Vorspaltbereich und im Nachspaltbereich wesentlich weniger komprimiert wird und in diesen beiden Bereichen die Ionisation

zur Minderung einer Durchbruchsgefahr steuert Dieser bekannten Übertragungswalze kommt daher eine völlig andere Funktion zu als dem erfindungsgemäß vorgesehenen Elektrodenwalze.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Widerstandsänderung des Elektrodenmaterials kann in Abhängigkeit von der Größe der angelegten Spannung, dem Aufbau und der Zusammensetzung des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials gewählt werden. Der gewöhnlich benutzte Widerstand ist nicht kleiner als 10¹³OCm, vorzugsweise nicht kleiner als 10^Ι4Ωαη, wenn kein Druck ausgeübt wird und nicht höher als lO^iicm, vorzugsweise nicht höher als 10⁴ Hern, beispielsweise bei einem Druck von 30 N/cm².

Druckempfindliche, leitende Materialien sind solche, die aus einem elastischen Hochpolymer und darin eingebrachten leitenden Pulver zusammengesetzt sind. Die einzubringenden, leitenden Pulver können Pulver von Metallen, wie rostfreiem Stahl. Kupfer, Silber. Eisen und Kohlenstoff sein. Die elastischen Hochpolymere können Silikon-, tJsethan-, Butadien- und Iospren-Kautschuk seia

In Abhängigkeit davon, wie die leitenden Pulver in das elastische Hochpolymer eingebracht werden, liegt das leitende Pulver dispergiert oder nur lokalisiert vor. Ferner können auch dünne Drähte aus leitendem Material in einem elastischen Hochpolymer eingebettet sein. Ein Beispiel für handelsübliches, leitendes Pulver, das lokalisiert vorliegt und aus Silikonkautschuk und Metalipulvern zusammengesetzt ist, weist einen Widerstand von 10¹⁴ Qcm auf, wenn kein Druck ausgeübt wird, und unter Druck ein^n Widerstand von 0.2 flcm sowie eine dielektrische Festigkeit \ on 20 kV/mm auf.

Als druckempfindliches Material werden vorzugsweise elastische Materialien verwende da elastische Materialien dicht an der Oberfläche des elektrofotografischen Materials anliegen und die Oberfläche nicht so leicht durch Staub beschädigt wird. Die Form der Elektrode kann beliebig gewählt werden, und kann beispielsweise eine Platte, eine Rolle oder eine Walze sein. Insbesondere liegt eine Walzelektrode dicht an der Oberfläche des elektrofotografischen Materials an.

Die Größe der Spannung, die über die Elektrode an das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial angelegt wird, kann in Abhängigkeit von dem Aufbau und der Zusammensetzung des jeweiligen elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials entsprechend eingestellt werden. Üblicherweise liegt sie im Bereich von 1.6 bis 23 kV. Es können Gleich- und Wechselspannungsquellen, eine Rechteckspannung hoher Frequenz abgebende Quellen oder diskontinuierliche Gleichspannungsquellen verwendet werden. Vorzugsweise wird eine Wechselspannungsquelle benutzt. Das Anlegen der Spannung wird vorzugsweise ohne gleichzeitiges Bestrahlen der fotoleitfähigen Schicht durchgeführt, wenn also die fotoleitfähige Schicht hohen Widerstand besitzt.

Bei einem fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial ohne eine isolierende Deckschicht auf der Oberfläche wird die Spannung in der Weise angelegt, daß die Oberfläche des fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials mil einem Isolierfilm bedeckt wird, wenn der Dunkelwiderstand der fotoleitfähigen Schicht verhältnismäßig niedrig ist.

Die Spannung kann an die Oberfläche einer fotcleitfähigen Schicht angelegt werden, und sie kann bei einem elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial

mit einer isolierenden Deckschicht durch die isolierende Deckschicht hindurch eingeprägt werden.

Elektrofotografische Aufzeichnungsmaterialien, bei denen die Erfindung angewendet werden kann, bestehen gewöhnlich aus einem Träger und einer fotoleitfähigen Schicht, oder aus einem Träger, einer fotoleitfähigen Schicht und einer isolierenden Deckschicht auf der fotoleitfähigen Schicht Das gebräuchlichste Verfahren, um derartige Aufzeichnungsmaterialien herzustellen, besteht darin, zunächst die fotole^;tfähige Schicht auf dem Träger auszubilden und, falls es gewünscht oder gefordert wird, auf die fotoleitfähige Schicht eine isolierende Deckschicht aufzubringen.

Als Träger können leitende Materialien, wie beispielsweise Metalle, nämlich rostfreier Stahl, Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Ta, V, Ti, Pt oder Pd und deren Legierungen angeführt werden. Wenn ein isolierender Träger verwendet wird, wird dessen Oberfläche leitend gemacht

Der Träger kann unter Umständen auch entfallen. Die fotoleitfähige Schicht kann durch Dispergieren eines Fotoleiters in einem Bindemittel oder ohne Bindemittel hergestellt werden.

Die Verbesserung der Anfangskenndaten des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, an das eine Spannung angelegt wird, ist bei einer fotoleitfähigen Schicht, die aus einem in einem Bindemittel dispergierten Fotoleiter besteht, besonders bemerkenswert Als Bindemittel zur Schaffung der fotoleitfähigen Schicht können verschiedene herkömmliche isolierharze, wie Polyäthylen, Polyester, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Acrylharze, Polycarbonat, Siliconharze, fluorenthaltende Harze oder Epoxyharze verwendet werden.

Als anorganische Fotoleiter können Oxide, Sulfide. Jodide oder Selenide von Metallen wie Zn, Hg, Al, Sb, Bi, Cd oder Mo verwendet werden. Beispiele hierfür sind Zinkoxid, Cadmiumsulfid, Zinksulfid, Cadmiumselenid. Bleioxid, Arsensulfid, Titanoxid, Zink-Titanoxid, Zink-Siliciumoxid, Zink-Magnesiumoxid, Quecksilberjodid, Quecksilberoxid, Quecksilbersulfid, Inüiumsulfid, Kalzium-Strontiumsulfid oder Selen. Als dispergierter, organischer Fotoleiter können verwendet werden Vinylcarbazol. Anthrazen-phthalocyanin, Trinitrofluor^_ enon. Polyvinylcarbazol. Polyvinylanthracen oder PoIyvinylpyren und erforderlichenfalls kann ein Farbsensibilisator oder eine Lewis-Säure beigemischt werden.

Wenn die fotoleitfähige Schicht ohne Bindemittel hergestellt wird, erfolgt dies in der Weise, daß im Vakuum ein anorganisches fotoleitfähiges Material, wie S, Se. PbO, Si, Legierungen, die S, Se, Te, As oder Sb enthalten, aufgedampft werden. (Besonders typische Legierungen sind die der Se- Reihe, wie Se - Te. Se — As. Se-Sb.)

Fotoleiter ein Sputtern angewendet wird, kann die fotoleitfähige Schicht dadurch erzeugt werden, daß ein Fotoleiter mit einem hohen Schmelzpunkt wie ZnO. CdS. CdSe oder T1O2, auf einen Träger aufgebracht wird.

Ein anorganischer Fotoleiter, der als Film aufgebracht werden kann, kann in einer fotoleitenden Schicht ohne Bindemittel verwendet werden. Die Menge an Bindemittel, die bei einer fotoieitfähigen Schicht verwendet wird, liegt üblicherweise bei 0,5 bis 50 Gewichtsteilen, vorzugsweise bei 5 bis 20 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen eines Fotoleiters.

Die Dicke der fotoleitfähigen Schicht kann in Abhängigkeit von der Art und den Kenndaten der

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fotoleitfähigen Schicht geändert werden. Üblicherweise ist sie 5 bis 100 μιη, vorzugsweise 10 bis 50 μΐη dick. Der elektrische Dunkelwiderstand der fotoleitfähigen Schicht ist im Bereich von 10¹² bis 10^w Hern gewählt

Wenn das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial eine isolierende Deckschicht aufweist kann diese aus verschiedenen Harzen hergestellt sein, wie Polyäthylen, Polyester, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat Acrylharzen, Polycarbonat Siliconharzen, fluorenthaltende Harzen oder Epoxyharzen. Die Dicke der isolierenden Deckschicht liegt im allgemeinen bei 0,1 bis 100 μπι, vorzugsweise bei 0,1 bis 50 μιη.

B eis pi ei 1

Zu 30 g Cadmiumsulfid wurden 6 g eines Vinylchlorid-Vinylacetat-CopoIymers gemischt und die Viskosität des sich ergebenden Gemisches wurde entsprechend gesteuert, gemischt und dann mittels einer Walzenmühle dispergieit Das Gemisch wurde auf einen (50 μιη dicken) Aluminiumschichtträger in einer Dicke von 40 μπι aufgebracht Dann wurde die erhaltene fotoleitfähigc Schicht mit einem 20 μιη dicken Polyesterfilm beschichtet wodurch ein dreischichtige·:_: elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial geschaffen war.

Dann wurde in einer Einrichtung eine druckempfindliehe, leitende Kautschukwalze mit 60 mm Durchmesser aus einem druckempfindlichen, leitenden Kautschuk mit darin lokalisiert vorliegenden Metallpulver als Elektrode verwendet; ferner wurde als Masse ein Aluminiumsubstrat verwendet und (unter einem Druck von 3 kg/cm²) eine Spannung angelegt Die Walze drehte sich, um dadurch das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial zu bewegen.

An das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial wurde eine Wechselspannung von 1,8 kV angelegt während das Aufzeichnungsmaterial mit einer Geschwindigkeit von 2,5 cm/s bewegt wurde. Während dieser Behandlung wurde keine Entladung beobachtet, und es kam zu keinem Schaden an der Oberfläche des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials.

Nach -'ieser Behandlung wurde das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial um eine Trommel gelegt.

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40 Sie wurde dann zur Bilderzeugung einer positiven Ladung, anschließend gleichzeitig mit einer bildmäßigen Belichtung einer Wechselstromentladung sowie einer Totalbdichtung unterzogen. Es wurden von Anfar.g an Bilder hoher Güte erhalten. Außerdem zeigte sich auch bei einem wiederholten Kopieren keine Veränderung der Bildqualität Es wurden vielmehr dauerhafte Bilder hoher Güte erhalten. Die Kenndaten des hierbei verwendeten, druckempfindlichen, leitenden Kautschuks waren so gewählt daß der elektrische Widerstand, wenn kein Druck ausgeübt wurde, 10^ι3Ωαη und bei Druck 0,06 Qcm betrug.

Als zum Vergleich ein herkömmlicher, leitender Silikonkautschuk verwendet wurde, bei dem unter Druck im wesentlichen keine Veränderung des Widerstands beobachtet wurde, der 10⁶QCm betrug, wiesen vier von 6 elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien Entladungsschäden aufgrund der angelegten Spannung auf. Der Entladungsschaden wurde als ein schwarzer verbrannter Bereich festgestellt Die beschädigterr Bereiche konnten nicht zur Bilderzeugung verwendet werden.

Beispiel 2

Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial wurde hergestellt indem das Verfahren gemäß Beispiel 1 wiukrholt wurde. Es wurde eine Spannung eingeprägt, indem eine Walze mit 60 mm Durchmesser aus einem druckempfindlichen leitenden Gummi mit darin eingebetteten Fasern aus rostfreiem Stahl, als Elektrode und als Erde ein Aluminiumsubstrat verwendet wurde, und wobei dann eine Wechselspannung von 1,6 kV in ähnlicher Weise wie bei dem Beispiel 1 an das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial angelegt wurde, das sich mit einer Geschwindigkeit von 2,0 cm/s bewegte. Das auf diese Weise behandelte elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial wurde ähnlich wie bei dem Beispiel 1 zur Herstellung von Bildern verwendet. Hierbei wurde keine anfängliche Veränderung oder Schwankung der Bildqualität festgestellt; vielmehr wurden immer ausgezeichnete Bilder erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Konditionierung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitfähige Oberfläche oder eine hierauf aufgebrachte isolierende Deckschicht des Aufzeichnungsmaterial mit einer Elektrode aus einem Material, dessen elektrischer Widerstand bei Druckeinwirkung abnimmt, in innigen Kontakt gebracht und über diese Elektrode eine Spannung angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine walzenförmige Elektrode verwendet wird, die auf dem Aufzeichnungsmaterial abrollt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrodenmaterial verwendet wird, das ohne Druckeinwirkung einen Widerstand von mindestens 10¹³ Dem und bei Druckanwendung von 30 N/cm² einen Widerstand von höchstens 1O⁶QCm aufweist.