DE3924904A1

DE3924904A1 - Elektrofotografisches aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE3924904A1
Application number: DE3924904A
Authority: DE
Inventors: Koichi Aizawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1990-02-15
Anticipated expiration: 2009-07-28
Also published as: JPH0248669A; DE3924904C2; US5162184A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Aufzeich nungsmaterial. Als fotoleitendes Material für ein elektro fotografisches Aufzeichnungsmaterial (auch als elektrofoto grafischer Fotorezeptor bezeichnet) hat man ein anorgani sches fotoleitendes Material wie Selen oder eine Selenle gierung, ein anorganisches fotoleitendes Material wie Zinkoxid und Kadmiumsulfid dispergiert in einem Harzbinde mittel, ein organisches fotoleitendes Material wie Poly-N- Vinylcarbazol und Polyvinylanthrazen und ein organisches fotoleitendes Material wie eine Phthalocyaninverbindung, eine Bisazoverbindung dispergiert in einem Harzbindemittel oder vakuumabgeschieden benutzt.

Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial muß in der Lage sein, in Dunkelheit Oberflächenladungen anzusammeln, bei Lichtempfang Ladungen zu erzeugen und bei Lichtempfang Ladungen zu transportieren. Es gibt sogenannte Einzel schichtfotorezeptoren, bei denen eine einzige Schicht alle diese Aufgaben auf einmal erfüllt. Bei einer anderen Art, als Laminatfotorezeptor bezeichnet, ist ein Laminat ver schiedener Schichten mit gesonderten Funktionen vorhanden, das heißt eine Schicht, die hauptsächlich zur Erzeugung der Ladungen beiträgt, und eine Schicht, die zur Ansammlung der Oberflächenladungen in Dunkelheit beiträgt und den Trans port der Ladungen bei Lichtempfang übernimmt.

Zur elektrofotografischen Bilderstellung unter Verwendung dieser Aufzeichnungsmaterialien ist beispielsweise der Carlsonprozeß bekannt. Bei diesem Prozeß wird ein Bild da durch hergestellt, daß das Aufzeichnungsmaterial in Dunkel heit mittels einer Koronaentladung aufgeladen wird, daß die Oberfläche des aufgeladenen Aufzeichnungsmaterials dann bildmäßig belichtet wird, wobei ein elektrostatisches la tentes Bild entsteht, das dieses dann mit Hilfe von Toner entwickelt wird und das entwickelte Tonerbild dann auf einen Aufzeichnungsträger, etwa Papier übertragen und dort fixiert wird. Nach der Übertragung des Tonerbildes werden zur Vorbereitung der Wiederverwendung die statische Aufla dung des Aufzeichnungsmaterials mit Hilfe von Licht entla den und anhaftender Resttoner entfernt.

In der letzten Zeit haben elektrofotografische Aufzeich nungsmaterialien mit einem organischen Material verstärkt Eingang in die Praxis gefunden, und zwar wegen der Vorteile in Hinblick auf die Plastizität, die thermische Stabilität, die Filmbildungseigenschaften und ähnliches. So gibt es beispielsweise Aufzeichnungsmaterialien zusammengesetzt aus Poly-N-Vinylcarbazol und 2,4,7-Trinitrofluor-9-one (US 34 84 237), Aufzeichnungsmaterialien, die Hauptbestandteil ein organisches Pigment enthalten (JP-37543/1972-A) und Aufzeichnungsmaterialien, die ein eutektisches Komplex be stehend aus einem Farbstoff und einem Harz enthalten (JP- 10 735/1972-A).

Wie oben angedeutet, haben organische Materialien viele Vorteile gegenüber anorganischen Materialien, jedoch können gegenwärtig nicht alle an ein elektrofotografisches Auf zeichnungsmaterial zu stellenden Anforderungen erfüllt wer den. Insbesondere bei einem Aufzeichnungsmaterial des posi tiven Ladungstyps, das aus einem leitenden Substrat, einer Ladungstransportschicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Oberflächenschutzschicht, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind, aufgebaut ist, gibt es Probleme bezüglich der Ladungskapazität und des Ladungshaltevermögens. Da Lö cher in vielen Ladungstransportschichten eine größere Be weglichkeit als Elektronen aufweisen, sind die Ladungskapa zität und das Ladungshaltevermögen bei einem Aufzeichnungs material des positiven Ladungstyps geringer als bei einem solchen des negativen Ladungstyps.

Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu beseitigen und ein elektrofoto grafisches Aufzeichnungsmaterial des positiven Ladungstyps zu schaffen, das eine ausgezeichnete Ladungskapazität und ein ausgezeichnetes Ladungshaltevermögen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrofoto grafisches Aufzeichnungsmaterial gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung eines Harzes mit dem beanspruchten Molekulargewicht als Bindemittel der La dungstransportschicht die Ladungskapazität und das Ladungs haltevermögen bei einem Aufzeichnungsmaterial des positiven Ladungstyps wesentlich verbessert und so zu einem Aufzeich nungsmaterial mit hervorragenden Eigenschaften führt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Schnittansicht einer Ausführungs form des elektrofotografischen Aufzeichnungsmate rials und

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwi schen dem Molekulargewicht des für die Ladungs transportschicht verwendeten Harzbindemittels und des Ladungshalteverhältnisses.

Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat einen Aufbau, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Darin ist 1 ein leitendes Sub strat, 2 eine Ladungstransportschicht, 3 eine Ladungserzeu gungsschicht und 4 eine Oberflächenschutzschicht. Die La dungstransportschicht 2 setzt sich aus einem Ladungstrans portmaterial 21 und einem Bindemittel 22 zusammen. Das in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsmaterial wird dadurch hergestellt, daß man auf das leitende Substrat eine Lösung des Ladungstransportmaterials und des Harzbindemittels auf bringt, sie trocknet und dann darauf durch Vakuumverdamp fung die Ladungserzeugungsschicht ausbildet. Alternativ kann eine Dispersion, die durch Dispergieren der Partikel des Ladungserzeugungsmaterials in einem Lösemittel oder ei nem Harzbindemittel erhalten wird, auf die Ladungstrans portschicht aufgebracht und getrocknet werden. Auf der La dungserzeugungsschicht wird dann als Oberflächenschutz schicht eine Deckschicht ausgebildet.

Das leitende Substrat 1 dient als Elektrode des Aufzeich nungsmaterials und Träger für die einzelnen Schichten. Das leitende Substrat 1 kann in der Form eines Zylinders, einer Platte oder eines Films gestaltet sein und besteht aus Me tall wie Aluminium, rostfreiem Stahl oder Nickel. Alterna tiv kann man Glas, ein Harz etc. verwenden, das leitend ge macht wurde.

Die Ladungserzeugungsschicht 3 wird, wie ausgeführt, in Form eines Materials, das durch Dispergieren der Partikel des Ladungserzeugungsmaterials in einem Harzbindemittel er halten wird, aufgetragen, oder durch Vakuumverdampfung oder ähnliches hergestellt. Diese Schicht erzeugt Ladungen, wenn sie Licht empfängt. Für die Ladungserzeugungsschicht ist nicht nur wichtig, daß sie einen hohen Ladungserzeugungswirkungsgrad aufweist, sondern auch, daß die erzeugten Ladungen mit hohem Wirkungsgrad an die La dungstransportschicht 2 und die Oberflächenschutzschicht 4 weitergegeben werden. Die elektrische Feldabhängigkeit der Ladungserzeugungsschicht ist deshalb vorzugsweise gering, so daß die Ladungen auch bei geringer elektrischer Feld stärke fließen. Als Ladungserzeugungsmaterial sind bei spielsweise Phthalocyaninverbindungen wie metallfreies Phthalocyanin und Titanylphthalocyanin, verschiedene Azo- Quinon- und Indigo-Pigmente, Farbstoffe wie Cyanin-, Squalilium-, Azulen- und Pyrylium-Verbindungen, Selen und Selenverbindungen verwendbar. Es ist möglich, ein geeigne tes Ladungserzeugungsmaterial abhängig von dem Wellenlän genbereich des Lichts auszuwählen, das als Belichtungs quelle bei der Bilderzeugung verwendet wird. Die Ladungs erzeugungsschicht braucht lediglich eine Ladungserzeugungs funktion auszuüben, und ihre Dicke hängt vom Lichtabsorp tionskoeffizienten des Ladungserzeugungsmaterials ab. Im allgemeinen beträgt die Dicke nicht mehr als 5 µm, vorzugs weise nicht mehr als 1 µm. Die Ladungserzeugungsschicht setzt sich hauptsächlich aus Ladungserzeugungsmaterialien zusammen, es kann aber auch ein Ladungstransportmaterial zugesetzt werden. Was das Harzbindemittel angeht, so kann eine geeignete Kombination von Polycarbonat-, Polyester-, Polyamid-, Polyurethan, Epoxy- und Silikonharzen sowie die Polymere und Copolymere von Methacrylestern verwendet werden.

Die Oberflächenschutzschicht 4 muß die bei der Koronaentla dung entstehenden Ladungen aufnehmen und halten können, das Licht, auf das die Ladungserzeugungsschicht anspricht, übertragen und die Oberflächenladungen durch Aufnahme der bei der Belichtung erzeugten Ladungen neutralisieren. Als Material für die Oberflächenschutzschicht sind organische, isolierende, filmbildende Materialien wie Polyester und Po lyamid verwendbar. Es ist auch möglich, eine Mischung die ser organischen Materialien mit einem anorganischen Mate rial wie einem Glasharz und SiO₂, und einem Material, das den elektrischen Widerstand herabsetzt, etwa ein Metall oder Metalloxyd, einzusetzen. Die Beschichtungsmaterialien sind nicht auf organische, isolierende, filmbildende Mate rialien beschränkt, sondern auch anorganische Materialien wie SiO₂ und Metalle sowie Metalloxyde können etwa durch Abscheidung oder Zerstäubung eingesetzt werden. Wie oben beschrieben, sind die Beschichtungsmaterialien vorzugsweise im Bereich der Wellenlängen, in dem die Lichtabsorption der Ladungserzeugungsschicht maximal ist, so transparent wie möglich.

Die Dicke der Oberflächenschutzschicht selbst hängt von ih rer Zusammensetzung ab, kann aber innerhalb eines Bereiches nach Bedarf eingestellt werden, wo kein nachteiliger Ein fluß entsteht, etwa eine Zunahme des Restpotentials bei wiederholter Verwendung ohne Unterbrechung.

Die Ladungstransportschicht 2 ist ein Beschichtungsfilm aus einem Harzbindemittel, in dem eine Hydrazonverbindung als Ladungstransportmaterial dispergiert ist, die durch die folgende Strukturformel (I) dargestellt wird.

Die Ladungstransportschicht 2 soll die Ladungen des Aufzei chnungsmaterials bei Dunkelheit wie eine Isolierschicht hal ten und bei Lichtempfang die von der Ladungserzeugungs schicht stammenden Ladungen transportieren. Es ist bekannt, daß man als Harzbindemittel Polycarbonat-, Polyester-, Po lyamid-, Polyurethan-, Epoxy- und Silikonharze, die Poly mere und Copolymere von Methacrylestern etc. einsetzen kann. Niemand hat jedoch bisher dem Molekulargewicht der verschiedenen Bindemittel Aufmerksamkeit geschenkt. Es hat sich nun herausgestellt, daß das für die Ladungstransport schicht verwendete Harzbindemittel eine enge Beziehung zu der Ladungskapazität und dem Ladungshaltevermögen des Auf zeichnungsmaterials hat, und daß ein Molekulargewicht von nicht weniger als 20 000 und nicht mehr als 45 000 des Harzbindemittels zu einem Aufzeichnungsmaterial mit ausge zeichneten elektrofotografischen Eigenschaften führt.

Nachfolgend sollen spezielle Beispiele der Erfindung erläu tert werden.

Beispiel 1

Proben mit den Nummern 1 bis 12 wurden dadurch hergestellt, daß auf einem Al Substrat eine Ladungstransportschicht auf gebracht wurde, wobei als Ladungstransportmaterial die durch die Strukturformel (I) dargestellte Hydrazonverbin dung und als Harzbindemittel die verschiedenen in Tabelle 1 aufgeführten Bindemittel eingesetzt wurden. Das Mischungs verhältnis des Ladungstransportmaterials zum dem Harzbinde mittel betrug 1:1 bezogen aufs Gewicht.

Tabelle 1

Das Vermögen, positive Ladung zu halten wurde an diesen Proben gemessen, indem das Verhältnis der nach fünf Minuten noch vorhandenen Ladung in bezug auf die ursprüngliche La dung ermittelt wurde. Dieses Verhältnis in Prozenten ist als Ladungshalteverhältnis in Fig. 2 über dem Molekularge wicht dargestellt. Daraus ergibt sich, daß das Ladungshal teverhältnis mit einem Anstieg des Molekulargewichts des Harzbindemittels rapide zunimmt.

Beispiel 2

50 Gewichtsteile metallfreien Phthalocyanins, 50 Gewichts teile von Polyesterharz (unter dem Handelsnamen Bylon von der Firma Toyobo hergestellt) und 50 Gewichtsteile von PMMA wurden mit einer TFF-Lösung mit Hilfe eines Mischers 3 stundenlang geknetet, um eine Beschichtungsflüssigkeit herzustellen. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde durch eine Drahtstangenmethode auf die Ladungstransportschicht von Proben aufgetragen, die in gleicher Weise wie die Proben mit den Nummern 1 bis 12 hergestellt worden waren, so daß nach dem Trocknen der Ladungserzeugungsschicht von 1 µm ge bildet war. Ein kammartiges, Stickstoff enthaltendes Propf polymerisat (LF-40, hergestellt von der Firma Soken Che mical Co., Ltd.) wurde auf die Ladungserzeugungsschicht aufgebracht, um eine Oberflächenschutzschicht zu bilden, die nach Trocknung 0,5 µm dick war. Auf diese Weise wurden mit 1 bis 12 numerierte Aufzeichnungsmaterialien herge stellt. Die elektrofotografischen Eigenschaften der Auf zeichnungsmaterialien 1 bis 4 und 6 bis 12 wurden mit Hilfe einer elektrostatischen Aufzeichnungspapiertestmaschine, die unter der Bezeichnung SP-425 von der Firma Kawaguchi Denki hergestellt wird, gemessen.

Das Oberflächenpotential Vs (Volt) des Aufzeichnungsmate rials war das anfängliche Oberflächenpotential, das gemes sen wurde, wenn die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials in Dunkelheit durch eine Koronaentladung von 6,0 kV für 10 Sekunden positiv aufgeladen worden war. Das Oberflächenpo tential Vd (Volt) wurde dann gemessen, nachdem das Auf zeichnungsmaterial 2 Sekunden in Dunkelheit gehalten wurde, nachdem die Koronaentladung beendet worden war. Danach wurde die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials mit weißem Licht einer Beleuchtungsstärke von 2 1x bestrahlt und die Zeit bis zur Abnahme des Werts Vd auf die Hälfte als Halb wertsbelichtung E 1/2 (1x/s) gemessen. Das Oberflächenpoten tial des Aufzeichnungsmaterials nach 10 s Bestrahlung mit weißem Licht einer Beleuchtungsstärke von 2 lx wurde als Restpotential Vr (Volt) gemessen. Da eine hohe Empfindlich keit bei langwelligem Licht zu erwarten ist, wenn eine Phthalocyaninverbindung als Ladungserzeugungsmaterial ein gesetzt wird, wurden die elektrofotografischen Eigenschaf ten auch unter Verwendung von monochromatischem Licht einer Wellenlänge von 750 nm gemessen. Die Verfahren zur Messung von Vs und Vd waren genauso wie eben beschrieben. Danach wurde die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials mit mono chromatischem Licht (750 nm) von 1 µW anstelle von weißem Licht bestrahlt und die Halbwertsbelichtung E 1/2 (µJ/cm²) ermittelt. Das Oberflächenpotential des Aufzeichnungsmate rials nach einer 10-s-Bestrahlung durch das monochromati sche Licht wurde als Restpotential Vr (Volt) gemessen. Von den Ergebnissen dieser Messungen sind die mit dem monochro matischen Licht von 1 µW erhaltenen in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Wie aus Tabelle 2 deutlich hervorgeht, ist, wenn das Mole kulargewicht des für die Ladungstransportschicht verwende ten Harzbindemittels 20 000 oder weniger beträgt, das Ober flächenpotential Vs gering, während, wenn es 45 000 oder mehr beträgt, das Restpotential Vr gering und die Halbwert belichtung E 1/2 groß ist (d.h., die Empfindlichkeit gering ist). Weder das eine noch das andere sind deshalb für die praktische Verwendung geeignet.

Beispiel 3

Die Aufzeichnungsmaterialien vom Beispiel 2, die 45 Stunden bei 100°C gehalten worden waren, wurden zur Herstellung von Bildern in ein elektrofotografisches Gerät eingebaut. Die Bilder wurden mit solchen verglichen, die mit den jeweili gen Aufzeichnungsmaterialien vor dieser Behandlung herge stellt worden waren. Die Ergebnisse abhängig von der Art des Harzbindemittel sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3

In Tabelle 3 bedeutet die Markierung , daß das erhaltene Bild eine gute Qualität hatte, ○ daß das erhaltene Bild keine Probleme der praktischen Verwendung aufwarf und x, daß das erhaltene Bild Probleme bezüglich der praktischen Verwendung aufwarf.

Aus Tabelle 3 geht klar hervor, daß Polycarbonat bezüglich der thermischen Stabilität ausgezeichnet ist. Wenn demzu folge Polycarbonat als Harzbindemittel für die Ladungs transportschicht verwendet wird, läßt sich ein elektrofoto grafisches Aufzeichnungsmaterial des positiven Ladungstyps schaffen, das im Hinblick auf Ladungskapazität, Ladungshal tevermögen und thermische Stabilität ausgezeichnet ist.

Claims

Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial mit einer Ladungstransportschicht (2), einer Ladungserzeugungsschicht (3) und einer Oberflächenschutzschicht (4), die aufeinan derfolgend auf ein leitendes Substrat (1) geschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungs transportschicht (2) ein Bindemittel enthält, bei dem es sich um ein Harz mit einem Molekulargewicht von nicht weni ger als 20 000 und nicht mehr als 45 000 handelt.