DE60214113T2

DE60214113T2 - Elektrophotographisches Bildelement

Info

Publication number: DE60214113T2
Application number: DE60214113T
Authority: DE
Inventors: Merlin E. Penfield Scharfe; Richard L. Pittsford Schank; William W. Penfield Limburg; Damodar M. Fairport Pai; Dale S. Webster Renfer; John F. Webster Yanus; Paul J. Sodus Point DeFeo
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2022-12-14
Also published as: EP1319989A3; EP1319989B1; JP4063648B2; US20030113646A1; DE60214113D1; US7205081B2; JP2003195544A; EP1319989A2

Description

Die Bildung und Entwicklung von Bildern auf den Bilderzeugungsoberflächen photoleitender Materialien durch elektrostatische Mittel ist bekannt. Ein bekanntes Verfahren, das gebräuchlicher als Xerographie bekannt ist, umfaßt die Bildung eines elektrostatischen Latentbilds auf der Oberfläche einer lichtempfindlichen Platte, die üblicherweise als Photorezeptor bezeichnet wird. Der Photorezeptor enthält selbst ein leitfähiges Substrat, das auf seiner Oberfläche eine Schicht aus einem photoleitend-isolierenden Material enthält, und in vielen Fällen kann eine dünne Sperrschicht zwischen dem Substrat und der photoleitenden Schicht zum Verhindern einer Ladungsinjektion aus dem Substrat in die photoleitende Schicht beim Aufladen der Plattenoberfläche verwendet werden, da falls eine Ladungsinjektion erlaubt wäre, dies die Qualität des sich ergebenden Bilds nachteilig beeinflussen würde. Dieses Verfahren umfaßt das Bilden eines elektrostatischen Latentbildes auf der Bilderzeugungsoberfläche eines Bilderzeugungselements durch zuerst gleichförmiges elektrostatisches Aufladen der Oberfläche der Bilderzeugungsschicht im Dunkeln und anschließend Aussetzen dieser elektrostatisch aufgeladenen Oberfläche einem bildweisen Muster von aktivierender elektromagnetischer Strahlung. Die vom Licht getroffenen Bereiche der Bilderzeugungsschicht werden auf diese Weise relativ leitend und die elektrostatische Ladung wird in diesen bestrahlten Flächen selektiv abgeleitet. Nachdem der Photoleiter belichtet worden ist, wird das elektrostatische Latentbild auf dieser bildtragenden Oberfläche typischerweise mit einem in der Technik als „Toner" bekannten, feinverteilten Markierungsmaterial sichtbar gemacht. Dieser Toner wird im Prinzip zu den Bereichen auf der bildtragenden Oberfläche angezogen, die die elektrostatische Ladung behalten und auf diese Weise ein sichtbares Pulverbild bilden. Das elektrostatische Latentbild kann auch auf eine Anzahl anderer Wege verwendet werden; zum Beispiel können elektrostatische Scansysteme zum „Lesen" des Latentbilds eingesetzt werden oder das Latentbild kann durch Techniken der Übertragung elektrostatischer Bilder (TEST) auf andere Materialien übertragen und gespeichert werden. Ein entwickeltes Bild kann gelesen oder dauerhaft an dem Photoleiter angebracht werden, wo die Bilderzeugungsschicht nicht wiederverwendet werden soll.
Bei den handelsüblichen „Normalpapier"-Kopiersystemen wird das Latentbild typischerweise auf der Oberfläche eines wiederverwendbaren Photorezeptors entwickelt, nachfolgend auf einen Bogen Papier übertragen und anschließend unter Bilden einer dauerhaften Kopie des Originals dauerhaft darauf angebracht. Die Bilderzeugungsoberfläche des Photorezeptors wird anschließend von etwaigen Tonerresten gesäubert und weitere Ko pien desselben oder anderer Originale können darauf angefertigt werden.
Verschiedene Typen Photorezeptoren sind zur Verwendung in elektrophotographischen Kopiermaschinen bekannt. Zum Beispiel sind in der Technik Photorezeptoren bekannt, bei denen die Ladungsträgererzeugungs- und Ladungsträgertransportfunktionen durch getrennte benachbarte Schichten ausgeführt werden. In der Technik sind auch Photorezeptoren bekannt, die eine Überzugsschicht aus einem elektrisch isolierenden Polymermaterial einschließen. Im Zusammenhang mit sogenannten „überzogenen" Photorezeptoren sind eine Anzahl Bilderzeugungsverfahren vorgeschlagen worden. Da die Xerographietechnik fortschreitet und strengere Anforderungen an die sie enthaltenden Geräte wegen erhöhter Standards für das Leistungsvermögen gestellt werden, müssen fortwährend neue Bilderzeugungsverfahren gefunden werden. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein neues elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren, das ein überzogenes elektrophotographisches Bilderzeugungselement nützt.
Die EP-A-0 990 952 offenbart einen elektrophotographischen Photorezeptor, der einen Träger, eine photoleitende Schicht und eine Harzschicht umfaßt, die durch Härten eines härtbaren Siloxanharzes, das eine Siloxanharz-Ladungstransportverbindung enthält, erhalten wurde.
Die US-A-4 943 508 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines elektrophotographischen Bilderzeugungselements, dessen Photorezeptor ein Trägersubstrat, eine elektrisch leitende Grundplatte, eine Aminosiloxan-Lochsperrschicht, eine Klebeschicht, eine ladungserzeugende Schicht und eine Ladungstransportschicht umfaßt. Das elektrophotographische Element zeigt eine größere Beständigkeit gegenüber einer Ablösung während des Schneidens, Ultraschall-Nahtschweißens und Durchfaufs.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Bilderzeugungselement bereit, umfassend:
ein Trägersubstrat mit einer ladungsinjizierenden Oberfläche,
eine wahlfreie Lochsperrschicht,
eine wahlfreie Klebeschicht,
eine Ladungstransportschicht,
eine ladungserzeugende Schicht,
eine wahlfreie ladungseinfangende Schicht,
eine aus vernetztem Silikongummi bestehende Schicht und
eine elastische, elektrisch isolierende Überzugsschicht.
Die vorliegende Erfindung stellt weiter ein Verfahren bereit, das das Bereitstellen eines Bilderzeugungselements umfaßt, umfassend:
ein Trägersubstrat,
eine wahlfreie Lochsperrschicht,
eine wahlfreie Klebeschicht,
eine Ladungstransportschicht,
eine ladungserzeugende Schicht,
eine wahlfreie ladungseinfangende Schicht,
eine aus vernetztem Silikongummi bestehende Schicht und
eine elastische, elektrisch isolierende Überzugsschicht, wobei die Überzugsschicht eine bloßgesetzte Bildoberfläche hat,
Bildung einer gleichmäßigen Ladung einer ersten Polarität auf der Bilderzeugungsoberfläche,
Bereitstellen von Ladungen einer zweiten Polarität zur ladungsinjizierenden Oberfläche,
wobei die Ladungen der zweiten Polarität in die Transportschicht injiziert werden und zur Überzugsschicht wandern,
Bereitstellen einer Ladung der zweiten Polarität zur Bilderzeugungsoberfläche zur Neutralisation der Ladung der ersten Polarität auf der Bilderzeugungsoberfläche,
Aussetzen der Bilderzeugungsoberfläche, um Strahlung zur Bildkonfiguration zu aktivieren, um ein elektrostatisches Latentbild zu erzeugen,
Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes mit Markierungspartikeln, um ein Markierungspartikelbild zu erzeugen, das dem Latentbild entspricht, und
das wahlfreie Überführen des Markierungspartikelbilds auf ein Aufnahmeelement.
Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen aufgeführt.
Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Bilderzeugungselement, das ein Trägersubstrat, eine wahlfreie Lochsperrschicht darüber, eine wahlfreie Klebeschicht, eine Ladungstransportschicht, eine ladungserzeugende Schicht aus der Reaktion von Polymer (I) und einem durch Formel (II) dargestellten Organosilan umfaßt. Das Lochsperrschichtpolymer, ein hydrolysiertes Silan, der vorliegenden Erfindung kann schematisch durch (III) dargestellt werden, das aus der in Schema 1 beschriebenen Vernetzungsreaktion stammt. Schema 1
worin E ein elektronentransportierender Rest ist; A, B, D und F stellen die Segmente des Polymerrückgrats dar, enthaltend entsprechende zweiwertige Verbindungen, welche die Silylfunktion (SiZ₃), den Elektronentransportrest (E) und die Hydroxyfunktion (OH) an das Polymerrückgrat knüpfen oder binden; Z ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Cyano, Alkoxy, beispielsweise mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Acyloxy mit beispielsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, Aryloxy mit beispielsweise 6 bis 10 Kohlenstoffatomen; a, b, c und d sind Molbrüche der Monomerwiederholungseinheiten, worin a + b + c + d 1 sind; R ist Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl, worin der Substituent Halogen, Alkoxy, Aryloxy oder Amino ist; und R¹, R² und R³ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Aryl, Alkoxy, Aryloxy, Acyloxy, Halogen, Cyano und Amino, mit der Maßgabe, daß zwei von R¹, R² und R³ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy, Aryloxy, Acyloxy und Halogen; ein fotoleitfähiges Bildelement, worin a von 0 bis 0,95 ist, b von 0,001 bis 0,50 ist, c von 0 bis 0,50 ist und d von 0,01 bis 0,95 ist, ein photoleiten des Bilderzeugungselement, worin A ausgewählt ist aus der Gruppe aus zweiwertigen Verbindungen, wie Alkylen, Arylen, Alkoxycarbonylalkylen und Alkoxycarbonylarylen; B, D und F sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus zum Beispiel
worin R' und R'' unabhängig voneinander dreiwertige Verbindungen oder zweiwertige Verbindungen mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen sind.
In einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Bilderzeugungselement, bei dem das Trägersubstrat eine ladungsinjizierende Oberfläche enthält, die Kohlenstoff, Graphit oder Gold umfaßt, mit einer Substratdicke von 75 Mikrometer bis 275 Mikrometer und bei dem das Substrat flexibel, nahtlos oder starr ist. Das Substrat kann verschiedene Konfigurationen haben, umfassend eine Platte, eine zylinderförmige Trommel, eine Rolle oder ein flexibles Endlosband.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Klebeschicht vorhanden und ist von einer Dicke von 0,001 Mikrometer und 0,2 Mikrometer.
Bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Ladungstransportschicht vorhanden und enthält Arylamine der Formel
worin X aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkyl und Halogen besteht und wobei das Arylamin von 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält und in einem hochisolierenden und transparenten harzartigen Bindemittel dispergiert ist. Die Ladungstransportschicht ist von einer Dicke von 10 Mikrometer bis 75 Mikrometer und umfaßt photoleitende Teilchen aus Hydroxygalliumphthalocyanin, wobei ein ladungstransportierendes Polymer Polyethercarbonat (PEC) oder Polysebacoyl-TBD (PSEB) umfaßt.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die ladungserzeugende Schicht von einer Dicke von 0,2 Mikrometer bis 0,7 Mikrometer sein und umfaßt in einem filmbildenden Bindemittel dispergierte photoleitende Teilchen.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein vernetztes Silikon, das vor dem Vernetzen Dimethylpolysiloxanhydrolysat ist. Über dem vernetzten Silikon kann eine Überzugsschicht sein, die gegenüber aktivierender Strahlung im wesentlichen transparent, elektrisch isolierend und von einer Dicke von 5 Mikrometer bis 10 Mikrometer ist.
Beim Betrieb wird das Element in Ausführungsformen erstens mit elektrostatischen Ladungen einer ersten Polarität aufgeladen, zweitens mit elektrostatischen Ladungen einer der ersten Polarität entgegengesetzten Polarität zum im wesentlichen Neutralisieren der sich auf der elektrisch isolierenden Oberfläche des Elements befindenden Ladungen aufgeladen und einem bildweisen Muster von aktivierender elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt, wodurch ein elektrostatisches Latentbild gebildet wird. Das elektrostatische Latentbild kann mit einem Toner unter Bilden eines sichtbaren Bilds entwickelt werden, das auf ein Aufnahmeelement übertragen werden kann. Nachfolgend kann das Bilderzeugungselement zum Bilden weiterer Kopien wiederverwendet werden, nachdem Lösch- und Reinigungsschritte durchgeführt worden sind.
Zu einem besseren Verständnis der Erfindung und weiterer Merkmale davon wird auf die folgenden Figuren Bezug genommen:
1 ist eine Querschnittsansicht eines mehrschichtigen Bilderzeugungselements, das ein Substrat 1, eine ladungsinjizierende Oberfläche 2, eine Lochsperrschicht 3, eine wahlfreie Klebeschicht 4, eine Ladungstransportschicht 5, eine ladungserzeugende Schicht 6, eine wahlfreie Einfangschicht 7, eine vernetzte Silikongummischicht 8 und eine Überzugsschicht 9 enthält. Ein isolierendes und transparentes harzartiges Bindemittel 10 ist in der ganzen Ladungstransportschicht und der ladungserzeugenden Schicht dispergiert.
Beim negativ Aufladen, bei dem ein Korotron negative Ladungen oben auf die Überzugsschicht 9 anlegt und die positiven Ladungen an dem Injektionskontakt angelegt werden, werden diese Ladungen in die Transportschicht injiziert und wandern wie in 2 dargestellt zu der Grenzfläche zwischen der Erzeugerschicht 6 und der Überzugsschicht 9.
Beim positiv Aufladen, bei dem positive Ladungen auf die obere Oberfläche der ladungserzeugenden Schicht 6 angelegt werden, werden die negativen Ladungen neutralisiert. Die an den Injektionskontakt angelegten negativen Ladungen verbleiben an Ort und Stelle.
Das Nettoergebnis aus dem Vorstehenden ermöglicht das Aufladen der umgekehrten aktiven Matrix, der aktiven Transportstruktur. Diese wird bildweise belichtet und entwickelt, wobei die Eigenschaft des anpaßbaren Überzugs die direkte Bildübertragung auf Papier bei gleichzeitiger Beständigkeit gegenüber einer Flüssigkeitstauchentwicklung gestattet.
2 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren speziellen mehrschichtigen Bilderzeugungselements, das keine Klebeschicht 4 oder Ladungseinfangschicht 7 enthält.
Spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Bilderzeugungselement, das in der folgenden Reihenfolge ein Trägersubstrat, eine Lochsperrschicht, eine Klebeschicht, eine Ladungstransportschicht, eine mit Licht ladungserzeugende Schicht, eine wahlfreie ladungseinfangende Schicht, einen vernetzten Silikongummi und eine elastische, elektrisch isolierende Überzugsschicht enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem das Trägersubstrat eine ladungsinjizierende Oberfläche aufweist; ein Bilderzeugungselement, bei dem das Trägersubstrat eine Dicke von 75 bis 275 Mikron aufweist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die ladungsinjizierende Oberfläche Kohlenstoff, Graphit oder Gold enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Lochsperrschicht ein vernetztes Polysiloxannetzwerk enthält, das mit einem hydroxyfunktionalisierten Polymer und mit Licht ladungserzeugenden Pigmenten imprägniert ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Lochsperrschicht ein hydroxyfunktionalisiertes Polymer enthält, das mit einem vernetzten Polysiloxannetzwerk verflochten ist, das durch Vernetzen eines durch die nachstehende Formel (I) oder (II) gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten Silanvernetzungskatalysator aus zum Beispiel einem Organoamin zum Beispiel Triethylamin oder einer Carbonsäure, zum Beispiel Essigsäure erzeugt wurde,
worin R Alkyl mit zum Beispiel 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder Aryl mit zum Beispiel 6 bis 30 Kohlenstoffatomen ist; R¹, R² und R³ jeweils unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind, die zum Beispiel Alkoxy mit zum Beispiel 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aryloxy mit zum Beispiel 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, Acyloxy mit zum Beispiel 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, Halogen, Cyano und Amino umfaßt; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Lochsperrschicht von einer Dicke von 0,001 bis 5 Mikron ist oder von einer Dicke von 0,1 bis 5 Mikron ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Lochsperrschicht einen Polyester mit einem M_w von etwa 70000 und einem M_n von etwa 35000 enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Klebeschicht einen Polyester mit einem M_w von 20000 bis 100000 und genauer etwa 35000 und einem M_n von 10000 bis 50000 und genauer etwa 14000 enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Klebeschicht von einer Dicke von 0,001 bis 0,2 Mikrometer ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Transportschicht von einer Dicke von 10 bis 75 Mikron ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Ladungstransportschicht Arylaminmoleküle enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Arylamine von der Formel
sind, worin X aus der aus Alkyl und Halogen bestehenden Gruppe ausgewählt ist und wobei das Arylamin in einem hochisolierenden und transparenten, harzartigen Bindemittel dispergiert ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem das Arylaminalkyl 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem das Arylaminalkyl 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem das Arylaminalkyl Methyl ist, wobei das Halogen Chlorid ist und wobei das harzartige Bindemittel aus der aus Polycarbonaten und Polystyrolen bestehenden Gruppe ausgewählt ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die mit Licht ladungserzeugende Schicht von einer Dicke von 0,2 bis 0,7 Mikron ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die mit Licht ladungserzeugende Schicht in einem harzartigen Bindemittel in einer Menge von 10 Gewichtsprozent bis 95 Gewichtsprozent dispergierte, mit Licht ladungserzeugende Pigmente enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem das harzartige Bindemittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyestern, Polyvinylbutyralen, Polycarbonaten, Polystyrol-b-polyvinylpyridinen und Polyvinylformalen besteht; ein Bilderzeugungselement, bei dem das Arylamin N,N'-Diphenyl-N,N-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin ist; ein Bilderzeugungselement, bei dem die mit Licht ladungserzeugende Schicht Metallphthalocyanine, metallfreie Phthalocyanine oder Gemische davon enthält: ein Bilderzeugungselement, bei dem die mit Licht ladungserzeugende Schicht Titanylphthalocyanine, Perylene wie etwa Benzimidazol-perylen oder Bis(benzimidazol) (BZP) oder Hydroxygalliumphthalocyanine enthält; ein Bilderzeugungselement, bei dem die mit Licht ladungserzeugende Schicht Hydroxygalliumphthalocyanin Typ V enthält; ein Bilderzeugungsverfahren, das die Erzeugung eines elektrostatischen Latentbildes auf dem Bilderzeugungselement, Entwickeln des Latentbildes mit einem bekannten Trockentoner und Übertragen des entwickelten elektrostatischen Bildes auf ein geeignetes Substrat beinhaltet; ein Bilderzeugungselement, bei dem die Ladungseinfangschicht Polyvinylbutyral, Organosilane, Epoxyharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Silikone oder Polysiloxane einschließen kann; ein Bilderzeugungselement, bei dem das vernetzte Silikon eine Vernetzung von 6J bis 9J enthält, und ein Bilderzeugungselement, bei dem die elastische, elektrisch isolierende Überzugsschicht eine Dicke zwischen 5 Mikron und 10 Mikron aufweist.
Anschauungsbeispiele von Substratschichten, die zu Bilderzeugungselementen der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, können undurchsichtig oder im wesentlichen transparent sein und können jedes geeignete Material mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften enthaften. So kann das Substrat eine Schicht aus isolierendem Material einschließlich anorganischer oder organischer Polymermaterialien wie etwa MYLAR^®, ein im Handel erhältliches Polymer, titanhaltiges MYLAR^®, eine Schicht aus einem organischen oder anorganischen Material mit einer halbleitenden Oberflächenschicht wie etwa Indiumzinnoxid oder darauf angebrachtem Aluminium oder ein leitendes Material einschließlich Aluminium, Chrom oder Messing enthalten. Das Substrat kann flexibel, nahtlos oder starr sein und kann eine Anzahl vieler verschiedener Konfigurationen wie etwa zum Beispiel eine Platte, eine zylinderförmige Trommel, eine Rolle oder ein biegsames Endlosband aufweisen. Bei einer Ausführungsform liegt das Substrat in Form eines nahtlosen, biegsamen Bandes vor. Bei einigen Gelegenheiten kann es, insbesondere wenn das Substrat ein biegsames, organisches Polymermaterial ist, erwünscht sein, auf die Rückseite des Substrats eine Antiwellschicht wie etwa zum Beispiel im Handel als MAKROLON^® erhältliche Polycarbonatmaterialien aufzutragen.
Die Dicke der Substratschicht hängt von vielen Faktoren einschließlich wirtschaftlicher Überlegungen ab. So kann diese Schicht von wesentlicher Dicke, zum Beispiel über 3000 Mikron, oder von minimaler Dicke sein. Bei Ausführungsformen kann die Dicke dieser Schicht von 75 Mikron bis 275 Mikron sein.
Eine wahlfreie Elektronensperrschicht für positiv geladene Photorezeptoren gestattet es zum Beispiel Löchern aus der Bilderzeugungsoberfläche des Photorezeptors zur leitenden Schicht zu wandern. Bei negativ geladenen Photorezeptoren kann jede geeignete Lochsperrschicht, die eine Sperre zum Verhindern einer Lochinjektion aus der leitenden Schicht zu der gegenüberliegenden photoleitenden Schicht bilden kann, verwendet werden. Die Lochsperrschicht kann Polymeren wie etwa Polyvinylbutyral, Epoxyharze, Polyester, Polysiloxane, Polyamide und Polyurethane einschließen oder kann stickstoffhaltige Siloxane oder stickstoffhaltige Titanverbindungen wie etwa Trimethoxysilylpropylendiamin, hydrolysiertes Trimethoxysilylpropylethylendiamin, N-beta-(Aminoethyl)-gammaaminopropyltrimethoxysilan, Isopropyl-4-aminobenzolsulfonyl, Di(dodecylbenzolsulfonyl)titanat, Isopropyldi(4-aminobenzoyl)isostearoyltitanat, Isopropyltri(N-ethylaminoethylamino)titanat, Isopropyltrianthraniltitanat, Isopropyltri(N,N-dimethylethylamino)titanat, Titan-4-aminobenzolsulfonatoxyacetat, Titan-4-aminobenzoatisostearatoxyacetat, [H₂N(CH₂)₄]CH₃Si(OCH₃)₂, (gamma-Aminobutyl)methyldiethoxysilan und [H₂N(CH₂)₃]CH₃Si(OCH₃)₂, (gamma-Aminopropyl)methyldiethoxysilan, wie im US-Patent Nr. 4 338 837, 4 286 033 und 4 291 110 offenbart einschließen. Eine spezielle Lochsperrschicht wird aus dem Reaktionsprodukt eines hydrolysierten Silans oder Gemisches hydrolysierter Silane und der oxidierten Oberfläche einer Metallgrundplattenschicht erzeugt. Die oxidierte Oberfläche bildet sich von sich aus auf der äußeren Oberfläche der meisten Metallgrundplattenschichten, wenn sie nach dem Auftragen der Luft ausgesetzt werden. Diese Kombination verstärkt die elektrische Stabilität bei verhältnismäßig niedriger relativer Feuchtigkeit (RH).
Das Bilderzeugungselement wird bei einer Ausführungsform durch Auftragen einer Beschichtung aus einer wäßrigen Lösung des hydrolysierten Aminosilans bei einem pH von 4 bis 10 auf die Metalloxidschicht einer leitenden Metallschicht, Trocknen der Reaktionsproduktschicht unter Bilden eines Siloxanfilms und Aufbringen einer Klebeschicht und danach Aufbringen elektrisch arbeitender Schichten wie etwa einer mit Licht ladungserzeugenden Schicht und einer Lochsperrschicht auf die Klebeschicht hergestellt. Die Sperrschicht sollte durchgängig sein und eine Dicke von weniger als etwa 0,5 Mikrometer aufweisen, da größere Dicken zu unerwünscht hohen Restspannungen führen können. Eine Lochsperrschicht von 0,005 Mikrometer und 0,3 Mikrometer kann festgelegt werden, da die Ladungsneutralisierung nach der Belichtung erleichtert wird und ein optimales elektrisches Leistungsverhalten erzielt wird. Eine Dicke von 0,03 Mikrometer bis 0,06 Mikrometer optimiert das elektrische Verhalten. Die Sperrschicht kann durch jede geeignete herkömmliche Technik wie etwa Sprühen, Tauchbeschichtung, Rakelbeschichtung, Gravurstreichen, Siebdrucken, Luftrakelbeschichtung, Gegenlaufwalzen streichen, Vakuumbeschichtung und chemische Behandlung aufgebracht werden. Zum einfachen Erhalten dünner Schichten wird die Sperrschicht genauer in Form einer verdünnten Lösung angewandt, wobei das Lösungsmittel nach dem Aufbringen der Beschichtung durch herkömmliche Techniken wie etwa Vakuum oder Erhitzen entfernt wird. Im allgemeinen ist ein Gewichtsverhältnis von Sperrschichtmaterial und Lösungsmittel zwischen 0,05:100 bis 0,5:100 zum Sprühbeschichten ausreichend.
Gegebenenfalls können zum Fördern der Haftung Zwischenschichten zwischen der Sperrschicht und der benachbarten ladungserzeugenden und mit Licht ladungserzeugenden Schicht erwünscht sein. Zum Beispiel kann eine Klebeschicht eingesetzt werden. Wenn derartige Schichten verwendet werden, weisen sie genauer eine Trockendichte von 0,001 Mikrometer bis 0,2 Mikrometer auf. Typische Klebeschichten schließen filmbildende Polymeren wie etwa Polyester, du Pont 49000 Harz (von E. I. du Pont de Nemours & Co. erhältlich), Vitel-PE100 (von Goodyear Rubber & Tire Co. erhältlich), Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan und Polymethylmethacrylat ein. Gegebenenfalls kann diese Schicht wirksame geeignete Mengen, zum Beispiel von 1 bis 10 Gewichtsprozent, leitende und nichtleitende Teilchen wie etwa Zinkoxid, Titandioxid, Siliziumnitrid und Ruß enthalten, um zum Beispiel bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weitere wünschenswerte elektrische und optische Eigenschaften bereitzustellen.
Für die ladungs- insbesondere lochladungstransportierende Schicht, die im allgemeinen von einer Dicke von 5 Mikron bis 75 Mikron ist und genauer von einer Dicke von 10 Mikron bis 40 Mikron ist, ausgewählte Arylamine schließen in einem Bindemittelpolymer dispergierte Moleküle der folgenden Formel ein:
worin X eine Alkylgruppe, ein Halogen oder Gemische davon ist, wobei die Substituenten insbesondere aus der aus Cl und CH₃ bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Beispiele spezieller Arylamine sind N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(alkylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4'-diamin, wobei Alkyl aus der aus Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und Hexyl bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(halogenphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'- diamin, wobei der Halogensubstituent genauer ein Chlorsubstituent ist. Andere bekannte Ladungstransportschichtmoleküle können ausgewählt werden; Zitat zum Beispiel US-Patent Nr. 4 921 773 und 4 464 450.
Beispiele der für die Transportschicht ausgewählten Bindemittelpolymermaterialien schließen Komponenten wie etwa die im US-Patent Nr. 3 121 006 beschriebenen ein. Spezielle Beispiele von Bindemittelpolymermaterialien schließen sowohl Polycarbonate, Acrylatpolymere, Vinylpolymere, Cellulosepolymere, Polyester, Polysiloxane, Polyamide, Polyurethane und Epoxies als auch Block-, Random- oder alternierende Copolymere daraus ein. Bevorzugte elektrisch inaktive Bindemittel enthalten bei Ausführungsformen Polycarbonatharze mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw von 20000 bis 100000, wobei ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw von 50000 bis 100000 besonders bevorzugt ist. Im allgemeinen enthält die Transportschicht von 10 bis 75 Gewichtsprozent des Ladungstransportmaterials und genauer von 35% bis 50% dieses Materials.
Die mit Licht ladungserzeugende Schicht umfaßt eine Anzahl Komponenten wie etwa Phthalocyanine, Selen, Perylene, Hydroxygalliumphthalocyanin, insbesondere Typ V, das zum Beispiel 50 Gewichtsprozent Typ V und 50 Gewichtsprozent eines Harzbindemittels wie etwa Polystyrol/Polyvinylpyridin enthält. Die mit Licht ladungserzeugende Schicht kann bekannte, mit Licht ladungserzeugende Pigmente wie etwa Metallphthalocyanine, metallfreie Phthalocyanine, Hydroxygalliumphthalocyanine, Perylene, insbesondere Bis(benzimidazo)perylen (BZP), Titanylphthalocyanine und genauer Vanadylphthalocyanine, Typ V Hydroxygalliumphthalocyanine und anorganische Komponenten wie etwa Selen, insbesondere trigonales Selen enthaften. Das mit Licht ladungserzeugende Pigment kann in einem Harzbindemittel dispergiert sein, das den für die Ladungstransportschicht ausgewählten Harzbindemitteln ähnlich ist, oder es wird wahlweise kein Harzbindemittel benötigt. Im allgemeinen hängt die Dicke der mit Licht ladungserzeugenden Schicht von einer Anzahl Faktoren einschließlich der Dicke der anderen Schichten und der Menge des in den mit Licht ladungserzeugenden Schichten enthaltenen mit Licht ladungserzeugenden Materials ab. Demgemäß kann diese Schicht von einer Dicke von zum Beispiel 0,05 Mikron bis 10 Mikron und genauer von 0,2 Mikron bis 0,7 Mikron sein, wenn die mit Licht ladungserzeugenden Zusammensetzungen zum Beispiel in einer Menge von 30 bis 75 Volumenprozent vorliegen. Die Höchstdicke dieser Schicht hängt bei Ausführungsformen hauptsächlich von solchen Faktoren wie der Lichtempfindlichkeit, den elektrischen Eigenschaften und mechanischen Überlegungen ab. Das in verschiedenen geeigneten Mengen, zum Beispiel von 1 bis 50 und genauer von 1 bis 10 Gewichtsprozent vorliegende Bindemittelharz der mit Licht ladungserzeugenden Schicht kann aus einer Anzahl geeigneter Polymeren wie etwa Poly(vinylbutyral), Poly(vinylcarbazol), Polyestern, Polycarbonaten, Poly(vinylchlorid), Polyacrylaten und -methacrylaten, Copolymeren aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Phenoxyharzen, Polyurethanen, Poly(vinylalkohol), Polyacrylnitril und Polystyrol ausgewählt werden. Es ist erwünscht, ein Beschichtungslösungsmittel auszuwählen, das die anderen zuvor aufgetragenen Schichten der Vorrichtung nicht wesentlich stört oder nachteilig beeinflußt. Beispiele von Lösungsmitteln, die zur Verwendung als Beschichtungslösungsmittel für die mit Licht ladungserzeugenden Schichten ausgewählt werden können, sind Ketone, Alkohole, aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, Ether, Amine, Amide und Ester. Spezielle Beispiele sind Cyclohexanon, Aceton, Methylethylketon, Methanol, Ethanol, Butanol, Amylalkohol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Methylenchlorid, Trichlorethylen, Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylether, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Butylacetat, Ethylacetat und Methoxyethylacetat.
Das Auftragen der mit Licht ladungserzeugenden Schichten kann bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Sprüh-, Tauch- oder Rakelverfahren so bewerkstelligt werden, daß die Endtrockendicke der mit Licht ladungserzeugenden Schicht zum Beispiel von 0,01 bis 30 Mikron und genauer von 0,1 bis 15 Mikron ist, nachdem sie zum Beispiel 15 bis 90 Minuten bei 40°C bis 150°C getrocknet wurde.
Anschauungsbeispiele polymerer Bindemittelmaterialien, die für die mit Licht ladungserzeugende Schicht ausgewählt werden können, sind wie hierin angegeben und schließen die im US-Patent Nr. 3 121 006 offenbarten Polymeren ein. Im allgemeinen reicht die wirksame Menge Polymerbindemittel, die bei der mit Licht ladungserzeugenden Schicht verwendet wird, von 0 bis 95 Gewichtsprozent und insbesondere von 25 bis 60 Gewichtsprozent der mit Licht ladungserzeugenden Schicht.
Geeignete Ladungssperrschichten können zwischen der leitenden Schicht und der mit Licht ladungserzeugenden Schicht eingefügt werden. Typische Sperrschichten schließen Polyvinylbutyral, Organosilane, Epoxyharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane und Silikone ein. Ladungsspenschichten weisen vorzugsweise eine Trockendicke zwischen 20 Angström und 2000 Angström auf.
Das im US-Patent Nr. 4 464 450 beschriebene Silanreaktionsprodukt ist ein Beispiel eines Sperrschichtmaterials mit verlängerter Zyklusstabilität. Typische hydrolysierbare Silane schließen 3-Aminopropyltriethoxysilan, N-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-2-Aminoethyl-3-aminopropyltris(ethylethoxy)silan, p-Aminophenyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyldiethylmethylsilan, (N,N'-Dimethyl-3-amino)propyltriethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, N-Methylaminopropyltriethoxysilan, Methyl-[2-(3-trimethoxysilylpropylamino)ethylamino]-3-propionat, (N,N'-Dimethyl-3-amino)propyltriethoxysilan, N,N-Dimethylaminophenyltriethoxysilan, Trimethoxysilylpropyldiethylentriamin und Gemische davon ein.
Bei Ausführungsformen bilden das Reaktionsprodukt eines hydrolysierten Silans und eine Metalloxidschicht eine Sperrschicht mit einer Dicke zwischen 20 Angström und 2000 Ångström.
Das photoleitende Bilderzeugungselement kann gegebenenfalls eine zwischen dem leitenden Substrat und der mit Licht ladungserzeugenden Schicht befindliche Ladungssperrschicht enthalten. Diese Schicht kann Metalloxide wie etwa Aluminiumoxid oder Materialien wie etwa Silane und Nylonmaterialien umfassen. Weitere Beispiele geeigneter Materialien schließen Polyisobutylmethacrylat, Copolymere aus Styrol und Acrylaten wie etwa Styrol/n-Butylmethacrylat, Copolymere aus Styrol und Vinyltoluol, Polycarbonate, alkylsubstituierte Polystyrole, Styrol-Olefin-Copolymere, Polyester, Polyurethane, Polyterpene, Silikonelastomere, Gemische daraus und Copolymere daraus ein. Ein Zweck dieser Schicht ist das Verhindern einer Ladungsinjektion aus dem Substrat und während und nach dem Aufladen. Diese Schicht ist von einer Dicke von weniger als 50 Ångström bis 10 Mikron, wobei sie bevorzugt nicht größer als 2 Mikron ist.
Die Isolierschicht enthält einen hochvernetzten Silikongummi ähnlich dem von E.I. duPont deNemours and Company erhältlichen methoxygehärteten RTV^TM. Die vernetzte Silikonschicht kann von einer Dicke von 5 Mikrometer bis 10 Mikrometer sein und richtet sich nach dem Schärfegrad, der sich aus dem Feldmuster ergebenden Modulationstransferfunktion und den dielektrischen Eigenschaften des Materials.
Die Überzugsschicht kann organische Polymeren oder anorganische Polymeren enthalten, die elektrisch isolierend oder schwachleitend sind. Die Überzugsschicht kann von einer Dicke von 2 Mikrometer bis 8 Mikrometer und genauer von 3 Mikrometer bis 6 Mik rometer oder von 3 Mikrometer bis 5 Mikrometer sein.
BEZUGSBEISPIEL
Eine veranschaulichende, auf Licht ansprechende Bilderzeugungsvorrichtung mit einer Ladungssperrschicht wurde wie folgt hergestellt.
Auf ein 75 Mikron dickes titanisiertes MYLAR^®-Substrat wurde durch Rakeltechnik eine Lochsperrschicht aus einer Lösung von 0,32 Gramm 3-Aminopropyltrimethoxysilan in 9,2 g eines 86,1/10,4/3,5-Gemisches (in Gewichtsprozent) aus Tetrahydrofuran/Ethanol/Wasser aufgetragen. Nach 15 Minuten Trocknen bei 135°C wurde eine von Formel (III) umfaßte Lochsperrschicht einer Dicke von etwa 0,5 bis 0,7 Mikron erhalten. Die Sperrschicht wurde oben mit einer 0,05 Mikron dicken Klebeschicht überzogen, die aus einer Lösung von 2 Gewichtsprozent eines Polyesters DuPont 49K (49000) in Dichlormethan hergestellt worden war. Eine mit Licht ladungserzeugende Schicht von 0,2 Mikron wurde nachfolgend aus einer Dispersion von Hydroxygalliumphthalocyanin Typ V (0,46 Gramm) und einem Polystyrol-b-Polyvinylpyridin-Blockcopolymerbindemittel (0,48 Gramm) in 20 Gramm Toluol oben auf die Klebeschicht aufgetragen, gefolgt von 10 Minuten Trocknen bei 100°C. Nachfolgend wurde eine Ladungstransportschicht (CTL) von 25 Mikron aus einer Lösung von N,N'-Diphenyl-N,N-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (2,64 Gramm) und einem Polycarbonat (3,5 Gramm) in 40 Gramm Dichlormethan oben auf die mit Licht ladungserzeugende Schicht aufgetragen.
Eine Kontrollvorrichtung ohne Sperrschicht wurde auf ähnliche Weise ebenfalls hergestellt.

Claims

Ein Bildelement, umfassend ein Unterstützungssubstrat, eine optionale Lochsperrschicht, eine optionale Klebeschicht, eine ladungstransportierende Schicht, eine ladungsgenerierende Schicht, eine optionale ladungseinfangende Schicht, eine Schicht, bestehend aus einem vernetzten Silikongummi und einer elastischen, elektrisch isolierenden Überzugsschicht.
Das Bildelement, gemäß Anspruch 1, wobei das Unterstützungssubstrat eine ladungs-injizierende Oberfläche hat.
Das Bildelement gemäß Ansprach 1, wobei die ladungsinjizierende Oberfläche Graphit, Gold oder Kohlenstoff umfasst.
Das Bildelement gemäß Anspruch 1, wobei die ladungs-injizierende Oberfläche Kohlenstoff ist.
Das Bildelement gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat eine Dicke von ungefähr 75 μm bis ungefähr 275 μm hat, und worin das Substrat flexibel, nahtlos oder starr ist.
Das Bildelement gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat verschiedene Konfigurationen haben kann, umfassend eine Platte, eine zylinderförmige Trommel, eine Rolle, oder einen endlosen, flexiblen Gürtel.
Das Bildelement gemäß Anspruch 1, wobei die Lochsperrschicht vorhanden ist und ein vernetztes Polymer (III) umfasst, welches abgeleitet ist von der Reaktion eines Polymers (I) und einem Organosilan gemäß der Formel (II), welches abgeleitet ist von der Vernetzungsreaktion wie in Schema 1 beschrieben
worin E ein elektronentransportierender Rest ist; A, B, D und F stellen die Segmente des Polymerrückgrats dar, enthaltend entsprechende zweiwertige Verbindungen, welche die Silylfunktion (SiZ₃), den Elektronentransportrest (E) und die Hydroxyfunktion (OH) an das Polymerrückgrat knüpfen oder binden; Z ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Jodid, Cyano, Alkoxy, beispielsweise mit ungefähr 1 bis ungefähr 5 Kohlenstoffatomen, Acyloxy mit beispielsweise ungefähr 2 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen, Aryloxy mit beispielsweise ungefähr 6 bis ungefähr 10 Kohlenstoffatomen; a, b, c, und d sind Molbrüche der Monomerwiederholungseinheiten, worin a + b + c + d ungefähr 1 sind; R ist Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl, oder substituiertes Aryl, worin der Substituent Halogen, Alkoxy, Aryloxy, Amino usw. ist; und R¹, R² und R³ sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Aryl, Alkoxy, Aryloxy, Acyloxy, Halogen, Cyano und Amino, mit der Maßgabe, dass zwei von R¹, R² und R³ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alkyloxy, Aryloxy, Acyloxy und Halogen; ein fotoleitfähiges Bildelement worin a von ungefähr 0 bis ungefähr 0,95 ist, b ungefähr 0,001 bis ungefähr 0,50 ist, c ungefähr 0 bis ungefähr 0,50 ist, und d ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,95 ist; ein fotoleitfähiges Bildelement worin A ausgewählt ist aus der Gruppe aus zweiwertigen Verbindungen, wie Alkylen, Arylen, Alkoxycarbonylalkylen, Alkoxycarbonylarylen usw.; B, D und F sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, zum Beispiel
worin R' und R" unabhängig voneinander dreiwertige Verbindungen oder zweiwertige Verbindungen mit ungefähr 2 bis ungefähr 24 Kohlenstoffatomen sind.
Das Bildelement gemäß Anspruch 1, wobei die Klebeschicht vorhanden ist und eine Dicke von ungefähr 0,001 μm bis ungefähr 0,2 μm hat.
Ein Verfahren, umfassend das zur Verfügung stellen eines Bildelementes umfassend ein Unterstützungssubstrat mit einer ladungs-injizierenden Oberfläche, einer optionalne Lochsperrschicht, einer optionalen Klebeschicht, einer Ladungstransportschicht, einer ladungs-generierendne Schicht, einer optionalen ladungs-zurückhaltenden Schicht, einer Schicht, bestehend aus einem vernetzten Silikongummi und eine elastischer, elektrisch isolierenden Überzugsschicht, wobei die Überzugsschicht eine blossgesetzte Bildoberfläche hat, Bildung einer gleichmäßigen Ladung einer ersten Polarität auf der Bilderzeugungsoberfläche, Bereitstellen von Ladungen einer zweiten Polarität zur ladungs-injizierenden Oberfläche, wobei die Ladungen der zweiten Polarität in die Transportschicht injiziert werden und zur Überzugsschicht wandern, Bereitstellen einer Ladung der zweiten Polarität zur Bilderzeugungsoberfläche zur Neutralisation der Ladung der ersten Polarität auf der Bilderzeugungsoberfäche, Aussetzen der Bilderzeugungsoberfläche, um Strahlung zur Bildkonfiguration zu aktivieren, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen, Entwickeln des elektrostatischen, latenten Bildes mit Markierungspartikeln, um ein Markierungspartikelbild zu erzeugen, das dem latenten Bild entspricht, und optional Überführen des Markierungspartikelbildes auf ein Aufnahmeelement.