DE3930044C2

DE3930044C2 - Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials

Info

Publication number: DE3930044C2
Application number: DE3930044A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Ohki; Toshinao Ishizone
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2009-09-09
Also published as: JPH0279048A; JPH079539B2; DE3930044A1; US4936948A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lichtempfindlichen Körpers für elektrofotografische Verwen dungen, allgemein als elektrofotografisches Aufzeichnungs material bezeichnet. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche des Aluminium als Hauptbestandteil enthaltenden leitenden Schichtträgers des Aufzeichnungsmaterials.

Elektrofotografische Aufzeichnungsmaterialien besitzen auf dem leitenden Schichtträger eine lichtempfindliche Schicht aus einer fotoleitenden Substanz. Die Oberfläche des Schichtträgers muß flach und glatt sein, andererseits aber ausreichend rauh gemacht werden, so daß eine gute Haftung der licht empfindlichen Schicht erzielt wird. Als leitender Schichtträger wird allgemein, wie schon erwähnt, ein Träger mit Aluminium als Hauptbestandteil verwendet, weshalb nachfolgend verein facht von dem Aluminiumträger die Rede sein wird. Folgende Verfahren zur Behandlung seiner Oberfläche sind bekannt:

(a) Spiegelartige Oberflächenendbehandlung durch Schaben mit Hilfe eines Diamantwerkzeugs,
(b) Schleifendbehandlung mit einem Schleifstein und
(c) Endbehandlung durch Bandpolieren mit Hilfe eines Schleifbandes.

Es ist auch schon bekannt, daß die so mechanisch endbehan delten Oberflächen einer weiteren Behandlung mit einer Sal petersäurelösung zur Bildung eines Oxidfilms auf dem Alumi niumträger unterzogen werden.

In den vergangenen Jahren hat man bei elektrofotografischen Geräten, wie Kopiergeräten und Druckern zur Erzie lung einer guten Qualität der erhaltenen Kopien oder Drucke mit einer immer konstanten Bildkonzentration ohne Auftreten eines Grundschleiers einen Tonerkonzen trationsregelmechanismus auf der Basis eines optischen Re flexionssensors eingesetzt.

Fig. 5 zeigt dafür ein Beispiel. In Fig. 5(a) ist die elek trische Schaltung eines solchen Sensors dargestellt, wäh rend Fig. 5(b) das Prinzip der Messung der Tonerkonzentra tion veranschaulicht. Der in Fig. 5(a) gestrichelt umran dete Bereich zeigt einen Lichtfühler mit einer Leuchtdiode 2 und einem Fototransistor 3.4 bezeichnet einen Ein gangseinstellwiderstand. A bezeichnet in Fig. 5(a) die Ein gangsspannung für den Lichtfühler und B die Ausgangsspan nung. Das bei angelegter Eingangsspannung A von der Leucht diode 2 des Lichtfühlers 1 emittierte Licht wird auf die Oberfläche des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials 5 gestrahlt, und das auftreffende Licht 8 durchsetzt dessen lichtempfindliche Schicht 6 und wird an der Oberfläche des Aluminiumträgers 7 reflektiert. Das reflektierte Licht 9 wird von dem Fototransistor 3 des Lichtfühlers 1 empfangen. Das vom Fototransistor 3 aufgrund des empfangenen reflek tierten Lichts abgegebene Ausgangssignal wird als Ausgangs spannung B des Lichtfühlers abgegeben. Wenn Toner 10 an der Oberfläche des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials 5 anhaftet, wie es durch gestrichelte Kreise in Fig. 5(b) angedeutet ist, dann hängen die Stärke des reflektierten Lichts 9 und damit die Höhe der Ausgangsspannung B von der Konzentration des anhaftenden Toners ab. Auf diese Weise läßt sich aus der Änderung der Ausgangsspannung gegenüber einem Bezugswert die Änderung der Tonerkonzentration zur Steuerung der Tonerzufuhr von einer Tonerversorgungsein richtung feststellen und auf diese Weise die Tonerkonzen tration konstant halten. Dadurch wird eine Änderung der Bildkonzentration verhindert. Die Ausgangsspannung kann auf eine Bezugsspannung normiert sein, das heißt eine Ausgangs spannung, die sich einstellt, wenn die Konzentration des an der Oberfläche des elektrofotografischen Aufzeichnungsmate rials anhaftenden Toners einer Standardkonzentration ent spricht.

Wie oben erläutert, verwendet der Tonerkonzentrationsregel mechanismus einen optischen Tonerkonzentrationsfühler, der von an der Oberfläche des Aluminiumträgers des Aufzeich nungsmaterials reflektierten Licht Gebrauch macht, und die Regelung wird unter der Voraussetzung ausgeführt, daß diese Reflexion an der Oberfläche des Aluminiumträgers konstant ist.

Bei den herkömmlichen Verfahren zur Bearbeitung der Ober fläche des Aluminiumträgers kann jedoch das Lichtreflexi onsvermögen dieser Oberfläche nicht gesteuert werden und unterliegt einer großen Streuung. Fig. 6 zeigt als Beispiel die erhebliche Streuung der Ausgangsspannung eines opti schen Tonerkonzentrationsfühlers für ein elektrofotografi sches Aufzeichnungsmaterial mit einem Aluminiumträger, bei dem auf einer mittels eines Diamantwerkzeugs spiegelartig endbehandelten Oberfläche ein Oxidfilm mit Hilfe einer Sal petersäurelösung aufgebracht wurde. Fig. 6 zeigt die Ver teilung der Ausgangsspannungen jeweiliger Aufzeichnungsma terialien, die für den Fall gemessen wurden, daß die Aus gangsspannung des Fühlers auf einen Wert von 6 V als Stan dard eingestellt war. Die Ausgangsspannungen erstrecken sich über den sehr weiten Bereich von 1,6 V, d. h. von 5,1 V bis 6,7 V. Obwohl diese Streuung auf der Streuung des Lichtreflexionsvermögens der Oberfläche des Aluminiumträgers beruht, kann, wenn ein Aufzeichnungsmaterial mit einer derartigen Streuung verwendet wird, die Variation der Tonerkonzentration mit Hilfe eines optischen Tonerkonzentrationsfühlers nicht festgestellt werden, so daß auch keine richtige Tonerzufuhr ausgeführt werden kann und die erhal tenen Bilder einer erheblichen Streuung unterliegen.

Verfahren nach dem Obergegriff der beiden nebengeordneten Patentansprüche sind aus der DE 34 35 757 A1 bekannt, wobei dort allerdings von einer nicht näher definierten Oberflächenrauhigkeit (0,2 bis 4 µm) die Rede ist. Die Ätzbehandlung kann bei diesem Stand der Technik als Naß- oder Trockenätzung ausgeführt werden. Als Ätzmittel für die Naßätzung werden Phosphorsäure/Schwefelsäure, Phosphorsäure/Salpetersäure, Phosphorsäure/Schwefelsäure/Salpetersäure sowie Salpetersäure/Fluorsäure vorgeschlagen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Ätzlösung aus Phosphorsäure, Salpetersäure, Essigsäure und Wasser im Verhältnis 13 : 1 : 2 : 1 verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials zu schaffen, das eine richtige Feststellung der Variation der Tonerkonzentration mit Hilfe eines optischen Tonerkonzentrationsfühlers ermöglicht und auf diese Weise den Erhalt von Bildern oder Drucken hoher Qualität und immer konstanter Konzentration gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 gelöst.

Die Oberfläche eines Aluminiumträgers, die mechanisch be handelt wird, bis sie flach und glatt wird, wird im äußersten Bereich aufgrund der Beanspruchung bei der Bearbeitung denaturiert, und dieser denaturierte Zustand ändert sich aufgrund leichter Abweichungen der Behandlungsbedingungen. Es wird angenommen, daß die Streuung des Lichtreflexionsvermögens an dieser Oberfläche des Aluminiumträgers darauf zurückzuführen ist. Wenn die Oberfläche eines solchen Aluminiumträgers einer Ätzbehandlung mit Hilfe einer alkalischen wäßrigen Lösung oder einer sauren wäßrigen Lösung unterzogen wird, dann wird davon ausgegangen, daß der denaturierte Teil im äußersten Bereich entfernt wird und damit die Oberfläche des Trägers gleichförmig wird, so daß die Streuung des Lichtreflexionsvermögens vermindert wird.

Wenn die maximale Rauhtiefe Rmax der Oberfläche des Alumi niumträgers nach der Ätzbehandlung weniger als 2,0 µm be trägt, dann ist das Ausmaß des Ätzens zu gering, und die Streuung des Lichtreflexionsvermögens nimmt nicht ab. Wenn dagegen die maximale Rauhtiefe Rmax größer als 4,0 µm wird, dann wird die Obrflächenrauhheit zu groß, und die auf dem Aluminiumträger ausgebildete lichtempfindliche Schicht wird nicht gleichförmig, so daß Fehler in den erhaltenen Bildern auftreten. Unter der "maximalen Rauhtiefe" wird hier die maximale Rauhtiefe nach DIN 4768 verstanden, heute auch als maximale Profilhöhe Ry bezeichnet.

Erfindungsgemäß wird der Aluminiumträger zunächst mechanisch endbehandelt, bis seine Oberfläche flach und glatt geworden ist und eine erforderliche Form aufweist. Die Oberfläche wird dann einer Ätzbehandlung unterzogen, damit die maximale Rauhtiefe Rmax mehr als 2,0 µm und weniger als 4,0 µm wird. Danach wird auf der Oberfläche dieses Trägers eine lichtempfindliche Schicht ausgebildet und damit das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial fertiggestellt. Das Lichtreflexionsvermögen der Oberfläche dieses Aluminiumträgers weist eine sehr geringe Streuung auf. Dadurch wird es möglich, die Variation der Konzentration von Toner, der an der Oberfläche des in erfindungsgemäßer Weise hergestellten Aufzeichnungsmaterials anhaftet, mit Hilfe eines optischen Tonerkonzentrationsfühlers exakt festzustellen. So wird es möglich, eine geeignete Tonerzufuhr zu bewirken, so daß die Tonerkonzentration immer konstant gehalten wird. Wenn deshalb das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung in einem elektrofotografischen Gerät verwendet wird, das mit einem Tonerkonzentrationsregelmechanismus unter Verwendung eines optischen Tonerkonzentrationsfühlers ausgestattet ist, erhält man Kopien oder gedruckte Briefe guter Qualität mit immer konstanter Konzentration.

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

Fig. 1 die Verteilung der Ausgangsspannung eines optischen Tonerkonzentrationsfühlers für Aufzeichnungsmate rialien mit einem Aluminiumträger, der in erfin dungsgemäßer Weise einer Ätzbehandlung mittels einer wäßrigen KOH-Lösung unterzogen wurde,

Fig. 2 ein Strichdiagramm, das den Zusammenhang zwischen der Dauer der Ätzbehandlung mittels einer wäßrigen KOH-Lösung und der Ausgangsspannung des optischen Tonerkonzentrationsfühlers wiedergibt,

Fig. 3 die Verteilung der Ausgangsspannung eines optischen Tonerkonzentrationsfühlers für Aufzeichnungsmate rialien mit einem Aluminiumträger, der in erfin dungsgemäßer Weise einer Ätzbehandlung mittels einer wäßrigen H₂SO₄-Lösung unterzogen wurde,

Fig. 4 ein Strichdiagramm, das den Zusammenhang zwischen der Dauer der Ätzbehandlung mittels eines wäßrigen H₂SO₄-Lösung und der Ausgangsspannung des optischen Tonerkonzentrationsfühlers wiedergibt,

Fig. 5(a) ist ein Schaltbild eines Beispiels des Fühlers,

Fig. 5(b) ist ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips des Meßverfahrens, und

Fig. 6 ist ein Diagramm der Verteilung der Ausgangsspan nung des optischen Tonerkonzentrationsfühlers an einem herkömmlichen Aufzeichnungsmaterial.

Beispiel 1

Die Oberfläche eines trommelförmigen Aluminiumträgers wurde durch Schaben mittels eines Diamantwerkzeugs endbehandelt, derart, daß sie gleichförmig flach und glatt war und die maximale Rauhtiefe Rmax etwa 1,0 µm betrug. Die Oberfläche wurde dann bei einer Flüssigkeitstemperatur von 40°C wäh rend 3 Minuten mittels einer 3gew.-%igen wäßrigen KOH- Lösung geätzt. Nach der Ätzbehandlung lag die maximale Rauhtiefe Rmax der Oberfläche des Aluminiumträgers im Be reich von 2,5 µm bis 3,5 µm. Durch Vakuumabscheidung wurde dann auf der Oberfläche dieses Aluminiumträgers eine Se-As- Legierung zur Bildung der lichtempfindlichen Schicht aufge bracht und damit ein Aufzeichnungsmaterial hergestellt. Un ter Verwendung dieses Aufzeichnungsmaterials wurde dann die Ausgangsspannung eines optischen Tonerkonzentrationsfüh lers, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, bei einer Eingangsspan nung von +10 V ermittelt. Das Ergebnis ist in Fig. 1 darge stellt. Die Ausgangsspannung lag im Mittel bei 5,4 V, und der Streubereich betrug 0,6 V, was im Vergleich zu dem her kömmlichen Streubereich von 1,6 V eine deutliche Verringe rung darstellt. Fig. 2 zeigt die Meßergebnisse der Aus gangsspannung des erwähnten Fühlers an dem Aufzeichnungsma terial mit der Dauer der Ätzbehandlung mittels der erwähn ten Ätzlösung als Parameter. Mit zunehmender Dauer der Ätz behandlung nimmt die Ausgangsspannung ab, aber die Streu ungsbreite weicht nicht wesentlich von 0,6 V ab.

Beispiel 2

Die Oberfläche des Aluminiumträgers wurde in ähnlicher Weise wie beim Beispiel 1 mechanisch bearbeitet. Sie wurde dann mit einer 40gew.-%igen wäßrigen H₂SO₄-Lösung bei einer Flüssigkeitstemperatur von 60°C während 3 Minuten geätzt. Die Rauhtiefe Rmax der Oberfläche des erhaltenen Aluminiumträgers lag im Bereich von 2,5 µm bis 3,5 µm. Auf diesen Aluminiumträger wurde zur Bildung der lichtempfind lichen Schicht eine Se-As-Legierung aus der Dampfphase ab geschieden. Auf diese Weise wurde das Aufzeichnungsmaterial des Beispiels 2 hergestellt.

Die Ergebnisse der Messungen der Ausgangsspannung des Füh lers an diesem Aufzeichnungsmaterial, die in ähnlicher Weise wie beim Beispiel 1 ausgeführt wurden, sind in Fig. 3 gezeigt. Die Ausgangsspannung betrug im Mittel 5,5 V und die Streubreite lag bei 0,7 V, was, ähnlich wie beim Bei spiel 1 im Vergleich zum Stand der Technik eine deutliche Verringerung darstellt. Auch mit diesem Aufzeichnungsmate rial wurde die Ausgangsspannung des Tonerkonzentrationsfüh lers mit der Dauer der Ätzzeit mittels der Ätzflüssigkeit als Parameter gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 wie dergegeben. Obwohl die Ausgangsspannung mit zunehmender Dauer der Ätzbehandlung abnimmt, unterliegt die Streubreite keiner wesentlichen Abweichung von 0,7 V.

Die wäßrige KOH-Lösung eignet sich zur Erzielung einer Rauhtiefe Rmax der Oberfläche des Aluminiumträgers von mehr als 2 µm und weniger als 4 µm, wenn die Konzentration 2 bis 10 Gew.-% beträgt, die Flüssigkeitstemperatur bei 20°C bis 60°C liegt und die Behandlungsdauer bei 1 bis 5 Minuten. Man erhält dann ein Aufzeichnungsmaterial, bei dem die Streubreite der Ausgangsspannung des oben beschriebenen Fühlers bei etwa 0,6 V liegt.

Die wäßrige H₂SO₄-Lösung eignet sich zur Erzielung einer Rauhtiefe Rmax der Oberfläche eines Aluminiumträgers von mehr als 2 µm und weniger als 4 µm bei einer Konzentration von 20 bis 50 Gew.-%, einer Flüssigkeitstemperatur von 50°C bis 80°C und einer Behandlungsdauer von 1 bis 5 Minuten. Man erhält dann ein Aufzeichnungsmaterial, bei dem die Streubreite der Ausgangsspannung des erwähnten Fühlers etwa bei 0,7 V liegt. Der Wert der Ausgangsspannung kann durch Änderung der Bedingungen, etwa der Behandlungsdauer oder von ähnlichem, in gewissem Ausmaß beeinflußt werden.

Wenn die Streubreite der Ausgangsspannung auf weniger als 0,7 V eingestellt wird, erübrigt sich nahezu die Einstel lung der Eingangsspannung des Fühlers.

Die Flüssigkeit für die Ätzbehandlung ist nicht auf die wäßrige KOH-Lösung und die wäßrige H₂SO₄-Lösung beschränkt. Auch die mechanische Behandlung des Aluminiumträgers vor der Ätzbehandlung ist nicht auf das Schaben unter Verwen dung eines Diamantwerkzeugs beschränkt, aber es besteht die Notwendigkeit der Änderung des Endbehandlungszustands der Oberfläche des Aluminiumträgers abhängig von dem Bearbei tungsverfahren. Auch das Material der lichtempfindlichen Schicht, die auf dem Aluminiumträger ausgebildet wird, ist nicht auf eine Legierung des Se-As-Systems beschränkt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials mit einem Aluminium als Hauptbestandteil enthaltenden Schichtträger, bei dem die Oberfläche des Schichtträgers mittels einer mechanischen Behandlung geglättet wird, und auf der Oberfläche eine lichtempfindliche Schicht ausgebildet wird, wobei vor Ausbildung der lichtempfindlichen Schicht die Oberfläche des Schichtträgers einer Ätzbehandlung unter Verwendung einer alkalischen wäßrigen Lösung unterzogen wird, derart, daß die maximale Rauhtiefe Rmax mehr als 2,0 µm und weniger als 4,0 µm beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzbehandlung mit einer wäßrigen KOH-Lösung einer Konzentration von 2-10 Gew.-% bei einer Temperatur von 20 bis 60°C in einer Zeit von 1-5 Minuten erfolgt.

2. Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials mit einem Aluminium als Hauptbestandteil enthaltenden Schichtträger, bei dem die Oberfläche des Schichtträgers mittels einer mechanischen Behandlung geglättet wird, und auf der Oberfläche eine lichtempfindliche Schicht ausgebildet wird, wobei vor Ausbildung der lichtempfindlichen Schicht die Oberfläche des Schichtträgers einer Ätzbehandlung unter Verwendung einer sauren wäßrigen Lösung unterzogen wird, derart, daß die maximale Rauhtiefe Rmax mehr als 2,0 µm und weniger als 4,0 µm beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzbehandlung mit einer wäßrigen H₂SO₄-Lösung einer Konzentration von 20-50 Gew.-% bei einer Temperatur von 50-80°C in einer Zeit von 1-5 Minuten erfolgt.