DE3032773A1 - Elektrophotographisches aufzeichnungsmaterial und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT

KALLE Niederlassung der Hoechst AG · Hoe 80/K 055

Wiesbaden-Biebrich

Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

ORIGINAL INSPECTED

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT KALLE Niederlassung der Hoechst AG

Hoe 80/K 055 -/ - 29. August 1980

WLK-Dr.S-cb

Elektrophotographxsches Aufzeichnungsmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Material, das im wesentlichen aus einem elektrisch leitenden Träger, einer auf diesem befindlichen Photoleiterschicht auf Basis von organischen oder anorganischen photoleitfähigen Substanzen und einer die Photoleiterschicht überdeckenden Schutzschicht besteht, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien mit einer organischen Photoleiterschicht sind zum Beispiel aus den deutschen Patentschriften 10 68 115, 11 31 988, 11 33 976 und 11 80 242 sowie aus der DE-AS 15 72 347 bekannt. Materialien mit anorganischen Photoleitern, zum Beispiel Selenschichten, sind zum Beispiel in der DE-AS 14 97 223 beschrieben.

Zur Herstellung von Kopien ist nach dem sog. Tonerbildübertragungsverfahren auf trockenem Wege eine gründliche Reinigung der Photoleiterschicht nach jeder Übertragung erforderlich. Diese Reinigung erfolgt in der Regel durch Abbürsten oder Abwischen mit Bürsten oder Geweben. Bei solchen Übertragungsverfahren, die mit Flüssigentwicklern arbeiten, wird die Reinigungswirkung durch zusätzliche Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit verstärkt. Die Reinigungsoperationen bewirken eine mechanische Belastung der Photoleiterschicht und können zu deren Beschädigung und zu Abnutzungserscheinungen führen.

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Neben diesen Reinigungsoperationen ist die Photoleiterschicht auch noch anderen sie schädigenden Einflüssen ausgesetzt. Zum Beispiel unterliegt sie der Einwirkung des aus Träger- und Tonerteilchen bestehenden Entwicklers und bei Flüssigentwicklung darüber hinaus der Einwirkung der Entwicklerflüssigkeit, die keinesfalls die Schicht anlösen oder anquellen darf. Auch die in der Aufladestation entstehende ionisierte Luft kann Schädigungen der Photoleiterschicht', beispielsweise Rißbildung oder Versprödungserscheinungen, hervorrufen.

Diese Einflüsse führen im allgemeinen zu einer Beeinträchtigung der Photoleiterschicht und dadurch zur Verminderung ihrer Benutzungsdauer.

Es ist bekannt (US-PS 2,860,048, US-PS 3,617,265, DE-OS 15 72 368, DE-OS 24 52 623), Photpleiterschichten vor den beschriebenen Einflüssen dadurch zu schützen, daß man sie mit einer Schutzschicht versieht. Die Überzüge bedürfen zur Auftragung vergleichsweise hoher Temperaturen bei oder nach der Beschichtung. Hierdurch kann die Dimensionsstabilität des Trägers leiden, wenn es sich zum Beispiel um eine Kunststoffolie handelt. Die aufgebrachten Schutzschichten genügen hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften nicht höchsten Anforderungen hinsichtlich einer ausreichenden Entladung der Photoleiterschicht bei der bildiiiäßigen Belichtung. Die verbleibende unerwünschte hohe Restladung führt zu Kopien mit vermindertem Kontrast und unsauberem Bildhintergrund. Die bosschriebonen Uberzüge besitzen teilweise auch die unerwünschte Eigenschaft, daß sie zu Trübungen oder zum Anlaufen neigen.

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Es ist auch bekannt (JA-AS 75-54 441), für elektrophotographische Materialien Schutzschichten aus polymerisierten Zimtsäureestern zu verwenden. Solche Materialien sind jedoch teure Spezialanfertigungen und für normale technische Anwendungen weniger geeignet.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei dem die Photoleiterschicht mit einem schützenden Überzug versehen ist, der die elektrophotographische Funktion der Photoleiterschicht nicht wesentlich beeinträchtigt, dem Aufzeichnungsmaterial aber durch hohe Abriebfestigkeit und gute Lösungsmittelbeständigkeit eine große Benutzungsdauer verleiht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial der eingangs beschriebenen Art gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schutzschicht einen strahlungsgehärteten, vernetzten Polyester auf Basis Trimethylolpropan, Adipinsäure und Acrylsäure mit einem Oberflächen-

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widerstand von 5,5 · 10 bis 2,5 · 10 Ohm und einem spezifischen Durchgangswiderstand von 7 · 10 bis 5 · 10¹³ Ohm · cm, bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchte, enthält. Besonders bevorzugt sind solche Schutzschichten, die einen Polyester auf dieser Basis enthalten, welcher eine Säurezahl zwischen 20 und 25, eine Esterzahl zwischen 470 und 480 und einen -C=C-Anteil von 3,5 - 4,0 besitzt.

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Hierdurch wird erreicht, daß elektrophotographische Aufzeichnungsraaterialien zur Verfügung gestellt werden können, welche, im wesentlichen bei Erhaltung ihrer ursprünglichen Photoleitereigenschaften, eine erhöhte Gebrauchsdauer ermöglichen. Hierdurch wird es auch möglich, Photoleiterschichten einzusetzen, welche Substanzen mit zum Beispiel erhöhtem Dampfdruck enthalten, da die Schutzschicht einen Austritt verhindert und umweltfreundlichen Einsatz dieser Materialien ermöglicht.

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Die erfindungsgemäße Schutzschicht wird auf die organische Photoleiterschicht zweckmäßig in der Weise aufgebracht, daß man aus dem im UV-Licht zu vernetzenden Polyester, dem Photoinitiator, gegebenenfalls einem Bindemittel oder Verdicker, einem Lösemittel, einem Verlaufmittel und gegebenenfalls einem die Abriebfestigkeit noch weiter erhöhenden Stoff, ein Gemisch herstellt und hieraus die Schutzschicht in einer Dicke von 1 bis etwa 50 pm, vorzugsweise 1 bis 10 pm, auf der Photoleiterschicht bildet.

Hierbei kann sich die Photoleiterschicht auf einem Metallband, einer Metallplatte, einer . leitfähig gemachten Kunststoffolie oder auf einer Metalltrommel befinden.

Als Photoinitiator verwendet man übliche, als Reaktionsstarter Dekannte Substanzen aus der Klasse der Benzoinether oder der aromatischen Ketone, wie 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-l-on.

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Als Bindemittel oder Verdicker werden vorzugsweise zum Beispiel Celluloseester, besonders Celluloseacetobutyrat, eingesetzt. Sie dienen im wesentlichen zur Einstellung der Viskosität der aufzutragenden Lösung.

Verlaufmittel sind bekannt und werden eingesetzt, damit die Ausbildung einer porenfreien Oberfläche gewährleistet ist. Beispielsweise verwendet man hierzu Methylglykol und/ oder n-Butanol.

Als Lösungsmittel kommen solche in Frage, die die als Schutzschicht aufzubringenden Substanzen gut lösen, jedoch die darunter befindliche Photoleiterschicht nicht anlösen. Im allgemeinen bieten sich hierfür Lösungsmittelgemische an wie solche aus Aceton und Methanol.

Zusätzlich, zur Erhöhung der Abriebfestigkeit, können organisch vorbehandelte anorganische Oxide, wie Aluminiumoxid, Siliziumdipxid und Mischoxide mit einer Korngröße, die keine Trübung der Schicht hervorruft, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Schutzschicht kann auch noch in kleinen Mengen Metall ionen zwecks Einstellung der elektrischen Daten enthalten. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schutzschicht 20 mg Chrom-, 150 - 190 mg Eisen-, 28 - 35 mg Nickel- oder 10 - 20 mg Zink-ionen pro kg Polyester enthält.

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Die Beschichtung der Photoleiterschicht wird mittels üblicher. Methoden wie Gießen, Sprühen, Tauchen oder Streichen vorgenommen.

Die Bestrahlung zur Aushärtung erfolgt zweckmäßigerweise mittels Quecksilber-Hochdrucklampen. Als Lichtquelle kann zum Beispiel auch ein Röhrenbelichtungsgerät Verwendung finden, wobei dann jedoch vor der Bestrahlung eine Sauerstoff sperrschicht aufgebracht werden muß, welche vor Benutzung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials wieder zu entfernen ist.

Die Aushärtung der Schutzschicht erfolgt vorzugsweise durch Einwirkung von UV-Bestrahlung, sie kann aber auch durch Einwirkung von Elektronenstrahlen erfolgen.

Das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial zeichnet sich durch hohe Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegen in Flüssigentwicklern enthaltene als Entwicklerflüssigkeit dienende hochisolierende, aliphatische Kohlenwasserstoffe aus. So ist zum Beispiel der Abrieb, gemessen an beschichteten Aluminiumblechen mit dem erfindungsgemäßen Material bis zu 200mal geringer als bei dem verwendeten schutzschichtfreiem elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial.

Trotz der Schutzschicht verhält sich das Aufzeichnungsmaterial nahezu wie ein entsprechendes schutzschichtfreies Aufzeichnungsmaterial hinsichtlich der Kopierfähigkeit. Eine beschichtete? Aluminiumtrommol lieferte?

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zum Beispiel auch noch nach mehr als 100.000 Umläufen in einem Flüssigentwickler der genannten Art brauchbare Kopien, während die ohne Schutzschicht verwendete Photoleiterschicht durch die Trägerflüssigkeit des Entwicklers nach wenigen Kopien unbrauchbar wurde. Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Schutzschicht für Negativ- und Positivaufladung einsetzen.

Die erfindungsgemäße Schutzschicht ermöglicht es auch, Photoleiterschichten einzusetzen, die ohne eine Versiegelung durch die Schutzschicht durch Abrieb, Hautkontakt, Dämpfe o.a. gesundheitsschädigende Wirkungen auslösen könnten. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Schutzschicht noch die vorteilhafte Eigenschaft auf, daß sie nicht zu Trübungen und Anlaufen neigt und keiner besonderen Sicherheitsmaßnahmen bedarf, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Nitrocellulose als Schutzschicht der Fall ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht auf einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus elektrisch leitendem Träger, einer Photoleiterschicht auf Basis organischer oder anorganischer Substanzen und einer Schutzschicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Mischung aus einem Polyester auf Basis Trimethylolpropan, Adipinsäure und Acrylsäure mit einem Oberflächenwiderstand von

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5,5 · 10 Ohm und einem Durchgangswiderstand von 7 · 10 bis 5 · 10 Ohm · cm, gemessen bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchte, Photoinitiator, gegebenen-

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falls Bindemittel und/oder Verdicker und Verlaufmittel in einem Lösungsmittelgemisch von Aceton und Methanol herstellt und auf die Photoleiterschicht aufbringt, trocknet und durch Bestrahlung mit UV- oder Elektronenstrahlen härtet.

Hierdurch wird es ermöglicht, auf Photoleiterschichten auf Basis von organischen oder anorganischen Substanzen ohne Beeinflussung ihrer elektrophotographischen Eigenschäften Schutzschichten und ohne Anlösen derselben in gleichmäßiger Dicke in einem Bereich von 1 bis etwa 50 pm aufzubringen, die dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial eine erhöhte Gebrauchsdauer vermitteln.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Beispiel 1

2-0 Ein elektrophotographisches Element aus einem 280 pm dicken Aluminiumblech und einer darauf befindlichen 10 pm dicken Photoleiterschicht folgender Zusammensetzung: 297 Gewichtsteile (GT) eines Kondensationsproduktes aus Brompyren und Formaldehyd, 31 GT 2,7-Dinitro-9-cyanomethylenfluoren, 107 GT einer Nitrocellulose vom Normtyp 4 E gemäß DIN 53 179, angeteigt in 30 % Butanol und 5 Volumteile (VT) Netzmittel, deren Herstellung in Anlehnung an die in DE-AS 21 37 288 gemachten Anqabon orfolqfce, wird durch Tauchen in eine Lösung von 7 50 GT eines vernetzbaren Polyesterharzes auf Basis Adipinsäure, Trimethylolpropan und Acrylsäure

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29 GT Celluloseacetobutyrat
575 GT Aceton
1400 GT Methanol
100 GT n-Butanol

100 GT Methylglykol und
37,5 GT UV-Härter

mit einer photovernetzbaren Schicht in etwa 4 pm Dicke (nach Trocknen) versehen.

Die Ziehgeschwindigkeit, welche im Bereich von 120 bis 420 mm/min liegen kann, beträgt 240 mm/min. Die Viskosität der Lösung beträgt 5 cST bei 25°C.

Die Aushärtung der aufgebrachten Schutzschicht erfolgt mit einem Quecksilberhochdruckbrenner (Fa. Hanau, Typ
Q 2020, 100 W/cm) bei einer Belichtungszeit von 5 Sekunden im Abstand von 5 cm.

Beispiel 2

Auf eine, wie in Beispiel 1 beschriebene, aufgebrachte Schutzschicht wird eine Sauerstoffsperrschicht, welche nach der Aushärtung mit kaltem Wasser abgewaschen oder trocken abgezogen werden kann, folgender Zusammensetzung aufgetragen:

200 GT Polyvinylalkohol
3500 GT destilliertes Wasser
9,6 GT Phenylsulfonat und

0,8 GT eines fluorierten Netzmittels

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Der Antrag erfolgt durch Tauchen mit einer Ziehgeschwindigkeit von 200 mm/min.

Die Aushärtung der photovernetzbaren Schicht wird an einem Röhrenbelichtungsgerät (Philips TLA 20 W/05, 10 Röhren auf 50 x' 80 cm) unter Vakuum (ca. 20 - 40 % des Normalluftdrucks) bei einer Belichtungszeit von 6 Minuten durchgeführt.

Die Beschichtungen werden auf ihre Abriebfestigkeit mit Hilfe mechanischen Abriebs an einem Taber Abraser Typ unter Verwendung von Abriebrollen mit 250 g Belastung und nach 200 Umdrehungen überprüft.

Als Vergleich dient eine ungeschützte Photoleiterschicht. Der Trockenabrieb der geschützten Schicht ist bis 200fach geringer als der Abrieb der ungeschützten Photoleiterschicht. Die Aufladungshöhe der mit einer Schutzschicht versehenen Photoleiterschicht ist bei negativer und auch positiver Aufladung etwa gleich hoch und entspricht etwa der Aufladungshöhe der ungeschützten Schicht.

Abrieb in g/m (nach Zyklen)

50 100 200

Ungeschützte Photoleiterschicht 1,021 1,583 2,725

mit Schutzschicht
versehene Photoleiterschicht 0 0,008 0,012

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Beispiel 3

Als Träger einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Photoleiterschicht wird eine Aluminiumtrommel von 292 mm Länge und 120 mm Außendurchmesser verwendet. Nach Aufbringen der Schutzschicht gemäß Beispiel 1 und der Sauerstoffsperrschicht nach Beispiel 2 wird 15 Minuten lang drehend an einem Röhrenbelichtungsgerät von Beispiel 2 ohne Vakuum belichtet.

Die in dieser Weise hergestellte Beschichtung wird in einem Abriebtester der Einwirkung einer Wischerlippe/ wie sie in üblichen Kopiergeräten Verwendung findet, und unter Flüssigentwickler-Bedingungen geprüft. Dabei zeigt sich, daß die Schutzschicht auch nach über 100.000 Trommelumdrehungen noch nicht angegriffen ist und unverändert gute Kopien liefert.

Beispiel 4

Die wie in Beispiel 1 beschriebene UV-härtbare Schicht wird auf eine mit Selen beschichtete Aluminiumtrommel durch Tauchen aufgebracht, dann für die Belichtung mit einer Sauerstoffschutzschicht gemäß Beispiel 2 und unter Bedingungen wie in Beispiel 3 beschrieben belichtet.

Die photoelektrischen Eigenschaften werden durch die Schutzschicht praktisch nicht verändert und die positiv aufgeladene Trommel ergibt im Kopierversuch ein befriedigendes Kopierverhalten.

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Claims (4)

3G32773 HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT KALLE Niederlassung der Hoechst AG Hoe 80/K 055 - y- 29. August 1980 WLK-Dr.S-cb Patentansprüche

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Träger, einer Photoleiterschicht auf Basis von organischen oder anorganischen Substanzen und einer Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schutzschicht einen strahiungsgehärteten, vernetzten Polyester auf Basis Trimethylolpropan, Adipinsäure und Acrylsäure mit einem Oberflächen-

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widerstand von 5,5 · 10 bis 2,5 · 10 und mit einem

■ Durchgangswiderstand von 7 · 10 bis 5' · 10. · Ghm · cm, bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchte, enthält.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester eine Säurezahl zwischen 20 und 25, eine Esterzahl zwischen 470 und 480 und einen -C=C-Anteil von 3,5 bis 4,0 besitzt.

3 ο Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Dicke von 1 bis etwa 50 pm besitzt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht auf einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus einem Polyester auf Basis Trimethylolpropan, Adipinsäure und Acrylsäure mit einem Oberflächenwiderstand von

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5,5 * 10 Ohm und einem Durchgangswiderstand von

7 · 10 bis 5 · 10 Ohm · cm, gemessen bei 23°C und

50 % relativer Luftfeuchte, Photoinitiator, geqebenen-

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falls Bindemittel und/oder Verdicker und Verlaufmittel in einem Lösungsmittelgemisch von Aceton und Methanol herstellt und auf die Photoleiterschicht aufbringt, trocknet und durch Bestrahlung mit UV- oder Elektronenstrahlen härtet.

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