DE68926441T2

DE68926441T2 - Elektrophotographisches Bildherstellungselement

Info

Publication number: DE68926441T2
Application number: DE68926441T
Authority: DE
Inventors: Robert C U Yu
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1989-01-03
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2009-12-23
Also published as: EP0377318B1; US4983481A; EP0377318A2; JPH0339970A; DE68926441D1; EP0377318A3; JP2601552B2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Abbildungselement.
In der Technik der Xerographie wird eine xerographische Platte mit einer photoleitfähigen Isolierungsschicht abgebildet, indem zuerst eine elektrostatische Ladung auf die Abbildungsoberfläche einer xerographischen Platte abgeschieden wird und dann die Platte einem Muster aktivierender, elektromagnetischer Strahlung wie Licht ausgesetzt wird, welche die Ladung in den beleuchteten Bereichen der Platte selektiv ableitet, während ein elektrostatisches, latentes Bild in dem nicht beleuchteten Bereich belassen wird. Dieses elektrostatische, latente Bild kann dann zur Bildung eines sichtbaren Bilds durch die Abscheidung von fein verteilten, elektroskopischen Markierungsteuchen auf der Abbildungsoberfläche entwickelt werden.
Eine photoleitfähige Schicht zur Verwendung in der Xerographie kann eine homogene Schicht eines einzigen Materials wie glasartigem Selen sein oder kann eine Verbundschicht sein, die einen Photoleiter und ein weiteres Material enthält. Eine Art einer in der Elektrophotographie verwendeten photoleitfähigen Verbundschicht ist in US-A-4 265 990 gezeigt. Ein photoempfindliches Element ist in diesem Patent beschrieben, das mindestens zwei elektrisch wirkende Schichten aufweist. Eine Schicht ist eine photoleitfähige Schicht, die imstande ist, Löcher durch Photoerzeugung zu schaffen und diese photoerzeugten Löcher in eine angrenzende Ladungstransportschicht zu injizieren. Im allgemeinen ist in Fällen, in denen die zwei elektrisch wirkenden Schichten auf einer elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet sind, wobei die photoleitfähige Schicht sandwichartig zwischen einer angrenzenden Ladungstransportschicht und der leitfähigen Schicht angeordnet ist, die äußere Fläche der Ladungstransportschicht normalerweise mit einer gleichmäßigen elektrostatischen Ladung geladen, und die leitfähige Schicht wird als Elektrode verwendet. Bei flexiblen, elektrophotographischen Abbildungselementen ist die Elektrode normalerweise eine dünne, leitfähige Beschichtung, die auf einer thermoplastischen Harzbahn abgestützt ist. Die leitfähige Schicht kann offensichtlich auch als Elektrode fungieren, wenn die Ladungstransportschicht sandwichartig zwischen der leitfähigen Schicht und einer photoleitfähigen Schicht angeordnet ist, die imstande ist, Elektronen durch Photoerzeugung zu erzeugen und die photoerzeugten Elektronen in die Ladungstransportschicht zu injizieren. Bei dieser Ausführungsform muß die Ladungstransportschicht natürlich imstande sein, die Injizierung der photoerzeugten Elektronen aus der photoleitfähigen Schicht zu unterstützen und die Elektronen durch die Ladungstransportschicht zu transportieren.
Verschiedene Kombinationen von Materialien für ladungserzeugende Schichten, und Ladungstransportschichten wurden untersucht. Bei dem photoempfindlichen Element, das in US-A-4 265 990 beschrieben ist, wird beispielsweise eine Ladungserzeugungsschicht in benachbartem Kontakt mit einer Ladungstransportschicht verwendet, die ein Polycarbonatharz und eine oder mehrere bestimmte aromatische Aminverbindungen aufweist. Verschiedene Erzeugungsschichten, die photoleitfähige Schichten aufweisen, die die Fähigkeit der Photoerzeugung von Löchern und der Injizierung der Löcher in die Ladungstransportschicht haben, wurden auch untersucht. Typische photoleitfähige Materialien, die bei der Erzeugungsschicht verwendet werden, umfassen amorphes Selen, trigonales Selen und Selenlegierungen, wie Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen, Selen-Arsen und Mischungen davon. Die Ladungserzeugungsschicht kann ein homogenes photoleitfähiges Material oder ein teilchenförmiges photoleitfähiges Material, in einem Bindemittel dispergiert, umfassen. Andere Beispiele von homogenen und Bindemittelladungserzeugungsschichten sind in US-A-4 265 990 offenbart. Weitere Beispiele von Bindemittelmaterialien, wie Poly(hydroxyether)-Harze sind in der US-A-4 439 507 gelehrt. Die offenbarungen der vorstehend erwähnten US-A-4 265 990 und US-A-4 439 507 sind hier in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Photoempfindliche Elemente mit mindestens zwei elektrisch wirkenden Schichten, die beispielsweise in US-A-4 265 990 offenbart sind, liefern ausgezeichnete Bilder, wenn sie mit einer gleichmäßigen, negativen, elektrostatischen Ladung geladen werden, einem Lichtbild ausgesetzt werden und dann mit feinentwickelten, elektroskopischen Markierungsteilchen entwickelt werden.
Es wurde gefunden, daß dann, wenn eine oder mehr photoleitfähige Schichten auf ein flexibles Trägersubstrat aufgebracht werden, das sich ergebende photoleitfähige Element zum Rollen neigt. Rollen ist unerwünscht, da sich unterschiedliche Segmente der Abbildungsfläche des photoleitfähigen Elements in unterschiedlichen Entfernungen von Ladegeräten, Entwickleraufbringungsgeräten und dergleichen während des elektrophotographischen Abbildungsverfahrens befinden, wodurch die Qualität der endgültigen entwickelten Bilder nachteilig beeinflußt wird. Nicht gleichmäßige Ladungsentfernungen können sich beispielsweise als Abänderungen in hohen Hintergrundablagerungen während der Entwicklung der elektrostatischen latenten Bilder manifestieren. Ein gerolltes Abbildungselement erfordert eine beträchtliche Spannung, um das Elementen gegen eine Trägerelement flach zu drücken. In Fällen, in denen das Trägerelement einen großen flachen Bereich für eine Vollbild-Blitzlichtbelichtung umfaßt, kann das Element reißen, bevor eine ausreichende Flachheit erzielt wird. Außerdem kann ein ständiges Biegen der Mehrschichtenphotorezeptorbänder während des Zyklusbetriebs aufgrund von Ermüdung zur Bildung von Spannungsrissen führen. Diese Risse werden auf der endgültigen elektrophotographischen Kopie abgedruckt. Ein vorzeitiges Versagen aufgrund von Ermüdung verbietet die Verwendung dieser Bänder bei Konstruktionen, bei denen kleinere Walzengrößen verwendet werden (beispielsweise 19 mm oder kleiner) für ein wirksames automatisches Papierabziehen. Auf die Seite des Trägersubstrats gegenüber der photoleitfähigen Schicht können Beschichtungen aufgetragen werden, um der Neigung zum Rollen entgegenzuwirken. Eine solche Beschichtung erfordert jedoch einen zusätzlichen Beschichtungsschritt auf einer Seite des Substrats gegenüber der Seite, auf die alle anderen Beschichtungen aufgebracht werden. Dieser zusätzliche Beschichtungsvorgang erfordert normalerweise, daß eine Substratrolle noch einmal abgerollt wird, nur um die Antirollschicht aufzutragen. Bei diesen Antirollbeschichtungen sind auch Schwierigkeiten aufgetreten. Beispielsweise kann ein Photorezeptorrollen manchmal noch bei so wenig wie 1500 Abbildungszyklen unter Streßbedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit auftreten. Außerdem können sich während ausgedehntem Zyklusbetrieb die Antirollbeschichtungen gelegentlich von dem Substrat trennen und das photoleitfähige Abbildungselement zur Bildung von Qualitätsbildern inakzeptabel machen. Antirollschichten blättern gelegentlich auch aufgrund der schlechten Haftung an dem Trägersubstrat ab. Außerdem bewirkt bei elektrostatographischen Abbildungssystemen, bei denen die Transparenz des Substrats und der Antirollschicht notwendig für die rückwärtige Aussetzung an aktivierende elektromagnetische Strahlung ist, jede Verringerung der Transparenz aufgrund des Vorhandenseins einer Antirollschicht eine Verringerung der Leistung der photoleitfähigen Abbildungselemente. Obgleich die Verringerung der Transparenz in einigen Fällen durch die Erhöhung der Intensität der elektromagnetischen Strahlung ausgeglichen werden kann, ist eine solche Erhöhung im allgemeinen aufgrund der Menge an erzeugten Wärme als auch den höheren Kosten unerwünscht, die notwendig sind, um die höhere Intensität zu erzielen.
So weisen die Charakteristiken der elektrostatographischen Abbildungselemente, die ein Trägersubstrat umfassen, das auf einer Seite mit mindestens einer photoleitfähigen Schicht beschichtet und auf der anderen Seite mit einer Antirollschicht beschichtet ist, Mängel auf, die bei automatischen elektrostatographischen Kopiergeräten, Vervielfältigungsgeräten und Druckern, die im Zyklusbetrieb arbeiten, unerwünscht sind.
Der folgende Stand der Technik ist von Interesse:
US-A-3 861 942 von Guestaux, erteilt am 21. Januar 1975 - Der Rückschicht eines photographischen Polyesterfilmträgers wird eine konkave Krümmung verliehen (vor dem Beschichten der anderen Fläche), indem die Rückseitenfläche mit einer flüchtigen Phenolverbindung und einem oberflächenaktiven Mittel in einem flüchtigen Lösungsmittel behandelt wird und der Film getrocknet und auf oberhalb der Phasenübergangstemperatur 2. Ordnung des Polyesters erhitzt wird, um die Materialien von der Oberfläche zu verdampfen. Ein flaches photographisches Filmprodukt mit keiner Antirollrückseitenschicht wird aus dem konkav gekrümmten Film bei Beschichtung der anderen Oberfläche des Films mit einer oder mehr Schichten der üblichen Beschichtungen hergestellt, die bei dem Aufbau der photoempfindlichen Seite des Films verwendet werden, wobei mindestens eine der Schichten derart ist, daß sie beim Trocknen schrumpft und dem Film eine ausgleichende Gegenkrümmungskraft verleiht, wodurch der Film flach gemacht wird.
US-A-4 265 990 von Stolka et al., erteilt am 5. Mai 1981 - Ein photoempfindliches Element wird offenbart, daß eine Trägerschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht umfaßt. Die Transportschicht kann ein Diamin und ein Polycarbonatharz umfassen. Aluminisiertes Mylar wird als bevorzugtes Substrat erwähnt.
US-A-4 381 337 von Chang et al., erteilt am 5. Juli 1983 - Ein photoleitfähiges Element wird offenbart, das einen elektroleitfähigen Träger, eine Haftschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht umfaßt. Eine Mischung eines Polyesters mit einer Glasübergangstemperatur von mehr als etwa 60ºC mit einem Polyester mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als etwa 30ºC wird in der Haftschicht und in der Ladungstransportschicht verwendet. Der Träger kann beispielsweise ein aluminisierter Polyethylenterephthalatfilm sein. Die Ladungstransportschicht enthält auch geeignete Ladungstransportchemikalien und ein organisches Bindemittel.
US-A-4 391 888 von Chang et al., erteilt am 5. Juli 1983 - Ein organisches photoleitfähiges Mehrschichtenelement ist offenbart, das eine Polycarbonatsperrschicht und eine Ladungserzeugungsschicht umfaßt. Eine haftende Polycarbonathaftschicht ist auf dem elektroleitfähigen Träger enthalten, um für die Ladungserzeugungsschicht eine Aufnahme- und Rückhaltebasisschicht zu liefern.
US-A-4 390 609 von Wiedemann, erteilt am 28. Juni 1983 - Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial ist offenbart, das einen elektrisch leitfähigen Träger, eine wahlweise Isolierungszwischenschicht, mindestens eine photoleitfähige Schicht, die eine ladungserzeugende Verbindung und eine ladungstransportierende Verbindung aufweist, und eine durchsichtige Schutzschicht aufweist. Verschiedene Bindemittel sind angegeben, beispielsweise in Spalte 5, Zeilen 8 bis 19. Die transparente Schutzdeckschicht umfaßt ein oberflächenabriebsbeständiges Bindemittel, das aus einem Polyurethanharz, einem Polycarbonatharz, einem Polyurethan oder einem Polyisocyanat besteht sowie zahlreiche andere Bindemittel.
Die US-A-4 772 526 von Kan et al., erteilt am 20. September 1988 - Ein elekrophotographisches Element ist offenbart, das eine photoleitfähige Oberflächenschicht, einschließlich eines Bindemittelharzes aufweist, das ein Blockcopolyester oder - copolycarbonat mit einem fluorierten Polyetherblock enthält. Die Polyester- oder -polycarbonatsegmente bilden eine kontinuierliche Phase, die dem Abbildungselement eine physikalische oder physische Stärke verleiht, während die Polyetherblöcke eine diskontinuierliche Phase bilden, und für optimale Oberflächeneigenschaften sorgen.
Die US-A-4 202 937 von Fukuda et al., erteilt am 13. Mai 1980 - Ein elektrophotographisches, photoempfindliches Element ist offenbart, das eine Trägerschicht, eine Ladungsinjizierungsschicht, eine Hilfsladungsinjizierungsschicht, eine photoleitfähige Schicht und eine Isolierschicht umfaßt. Eine Isolierschicht kann auch zwischen der Trägerschicht und der Ladungsinjizierungsschicht angeordnet sein. Der Träger scheint aus Metall hergestellt zu sein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein elektrophotographisches Abbildungselement zu schaffen, welches die vorstehend angegebenen Nachteile überwinden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ein elektrophotographisches Abbildungselement nach einem der beiliegenden Ansprüche.
Die flexible Trägersubstratschicht kann irgendeine geeignete flexible Bahn oder Platte mit einer Wärmekontraktionszahl, die im wesentlichen identisch zu der Wärmekontraktionszahl der Ladungstransportschicht ist, umfassen. Die flexible Trägersubstratschicht kann undurchsichtig oder im wesentlichen durchsichtig sein und kann zahlreiche geeignete Materialien mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen. Sie kann beispielsweise eine darunterliegende flexible Isolierungsträgerschicht umfassen, die mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet ist. Alternativ kann eine flexible leitfähige Schicht mit einer ausreichenden inneren Festigkeit zum Abstützen der Ladungserzeugungs- und der Ladungstransportschicht sowohl das Substrat als auch die elektrisch leitfähigen Schichten bilden. Die elektrisch leitfähige Schicht, die (wie gerade erwähnt) das gesamte Trägersubstrat umfassen kann oder nur als eine Beschichtung auf einem darunterliegenden flexiblen Bahnelement vorhanden sein kann, kann irgendein geeignetes elektrisch leitfähiges Material, einschließlich beispielsweise Aluminium, Titan, Nickel, Chrom, Messing, Gold, rostfreien Stahl, Ruß, Graphit und dergleichen umfassen. Die leitfähige Schicht kann in ihrer Dicke über im wesentlichen weite Bereiche in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung des elekrophotographischen Elements variieren. Dementsprechend kann die leitfähige Schicht Dicken von etwa 5 nm-Einheiten bis zu vielen cm aufweisen. Wenn eine sehr flexible, lichtempfindliche Abbildungseinrichtung gewünscht wird, kann die Dicke der leitfähigen Schicht zwischen etwa 10 nm-Einheiten und etwa 75 nm-Einheiten liegen. Jede geeignete darunterliegende flexible Trägerschicht kann verwendet werden, die aus irgendeinem geeigneten Material mit einer linearen Wärmekontraktionszahl besteht, die im wesentlichen mit der Wärmekontraktionszahl der Ladungstransportschicht identisch ist. Geeignete Trägerschichtmaterialien umfassen ein einen thermoplastischen Film bildenendes Polymer allein oder ein einen thermoplastischen Film bildendes Polymer in Kombination mit anderen Materialien, wie leitfähigen Metallteilchen, Ruß und dergleichen. Typische darunterliegende flexible Trägerschichten, die filmbildende Polymere umfassen, umfassen isolierende, nicht leitfähige Materialien, die verschiedene Harze aufweisen, wie Polyethersulfonharze (PES), Polycarbonatharze (Makrofol), Polyvinylfluoridharze (PVF), Polystyrolharze und dergleichen. Bevorzugte Substrate sind Polyethersulfon (Stabar S-100, erhältlich von ICI), Polyvinylfluorid (Tedlar, erhältlich von E.I. Du Pont de Nemours & Company), Polybisphenol-A-polycarbonat (Makrofol, erhältlich von Mobay Chemical Company) und amorphes Polyethylenterephthalat (Melinar, erhältlich von ICI Americas, Inc.)
Die unbeschichtete, flexible Trägersubstratschicht ist vorzugsweise sehr flexibel und kann eine Anzahl von unterschiedlichen Konfigurationen aufweisen, wie beispielsweise ein Blatt, eine Rolle, ein endloses flexibles Band und dergleichen. Vorzugsweise liegt die Substratschicht in der Form eines endlosen flexiblen Bands vor und umfaßt ein im Handel erhältliches Polyethersulfonharz, das als Stabar S-100 bekannt ist und von ICI erhältlich ist. Dieses Substratmaterial wird bevorzugt, weil es eine Wärmekontraktionszahl (oder einen Wärmeausdehnungskoeffizienten) aufweist, die eng an den der bevorzugten Ladungstransportmaterialien angepaßt ist. Bevorzugte Ladungstransportmaterialien umfassen beispielsweise Polycarbonat, Polystyrol, Polyarylat und dergleichen. Zufriedenstellende Ergebnisse werden erzielt, wenn der Unterschied in dem Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht zwischen etwa -2 x 10&supmin;&sup5;/ºC und etwa +2 x 10&supmin;&sup5;/ºC liegt. Vorzugsweise liegt der Unterschied der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht zwischen etwa -1 x 10&supmin;&sup5;/ºC und etwa +1 x 10&supmin;&sup5;/ºC. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn der Unterschied der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht zwischen etwa -0,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC und etwa + 0,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC liegt. Die lineare Wärmekontraktionszahl ist definiert als fraktioniertes Größenschrumpfen bei Abkühlung pro ºC. Die Wärmekontraktionszahlcharakteristiken werden für das Substrat und die Ladungstransportschicht durch Messungen bestimmt, die in zwei Richtungen entlang der Ebene der Schichten durchgeführt werden, wobei die beiden Richtungen etwa 90º von einander beabstandet sind. Die Wärmekontraktionszahl (oder der Wärmeausdehnungskoeffizient) können durch wohlbekannte ASTM Techniken, einschließlich jenen, die beispielsweise beschrieben sind in "Standard Test Method for Coefficient of Cubicle Thermal Expansion of Plastics, ASTM Designation: D 864-52" (Reapproved 1978), "Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials with a Vitreous Silica Dilatometer", ASTM Designation: E 228-85; und "Standard Test of Coefficient of Linear Thermal Expansion of Plastics", ASTM Designation: D 696-79. Die Wärmekontraktionszahl für Kunststoffe umfaßt eine reversible thermische Veränderung der Länge pro Längeneinheit, die sich aus einer Temperaturänderung ergibt. Die Messungen werden bei Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperaturen (Tg) der filmbildenden Polymere in den Schichten durchgeführt, und können mit irgendeiner geeigneten Einrichtung, wie einem herkömmlichen Dilatometer durchgeführt werden. Die Wärmekontraktionszahl variiert beträchtlich, wenn die Glasübergangstemperatur überschritten ist. Deshalb wird die Wärmekontraktionszahlenwert für die vorliegenden Zwecke bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur gemessen. Ein typisches Verfahren für die Messung der Wärmekontraktionszahl ist ASTM D696-79 Standard Test Method For Coefficient of Linear Thermal Expansion of Plastics. Wie in der Technik wohl bekannt ist, ist die Wärmekontraktionszahl eines Materials die gleiche wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials. Für Zwecke des Testens zur Bestimmung der Wärmekontraktionszahl eines gegebenen Materialart wird jede Schicht als unabhängige Schicht gebildet und getestet. Die Substratschicht hat vorzugsweise einen linearen Wärmekontraktionszahlenbereich zwischen etwa 5,6 x 10&supmin;&sup5;/ºC und etwa 7,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC. Dieser Bereich wird bevorzugt, weil er eng an den Bereich der linearen Wäremkontraktionszahl der bevorzugten Materialien für die Ladungstransportschicht angepaßt ist.
Die in der Substratschicht und in der Ladungstransportschicht verwendeten, filmbildenden Polymere sollten vorzugsweise isotrop und nicht anisotrop sein. Ein isotropes Material ist definiert als ein Material mit physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die in allen Richtungen identisch sind. Isotrope Materialien verwerfen sich bei Erhitzen oder bei Abkühlen nicht, wohingegen anisotrope Materialien bei Erhitzen oder Abkühlen verworfen werden. Isotrope Materialien können entweder durch kubische oder lineare Wärmeausdehnungskoeffiziententests getestet werden. Ein anisotropes Material ist definiert als ein Material mit physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die nicht in allen Richtungen identisch sind. Ein Beispiel eines anisotropen Materials ist biaxial orientiertes Polyethylenterephthalat (beispielsweise Mylar, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.).
Die Eigenschaften der verschiedenen bevorzugten Substratmaterialien sind in der nachstehenden Tabelle angegeben. Tabelle I Physikalische/mechanische Eigenschaften von verschiedenen bevorzugten Substraten Eigenschaft Makrofol Amorphes PET Wärmeausdehnungskoeffizient (Zoll/Zoll ºC) Modul (lb/Zoll²) Kriechen (bei 105ºC/85 RF) Optische Klarheit CH&sub2;Cl&sub2;-beständig vernachlässigbar klar empfindlich beträchtlich durchsichtig gequollen gering gelöst mäßig
Falls gewünscht kann jede geeignete Ladungsblockierungsschicht zwischen der leitfähigen Schicht und der Ladungserzeugungsschicht angeordnet werden. Einige Materialien können eine Schicht bilden, die sowohl als Haftschicht als auch als Blockierungsschicht wirkt. Typische Blockierungsschichten umfassen Polyvinylbutyral, Organosilane, Epoxyharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Silicone und dergleichen. Polyvinylbutyral, Epoxyharze, Polyether, Polyamide und Polyurethane können auch als Haftschicht dienen. Haft- und Ladungsblockierungsschichten haben vorzugsweise eine Trockendicke zwischen etwa 2 nm und etwa 200 nm.
Das in der US-A-4 464 450 beschriebene Silanreaktionsprodukt ist insbesondere als Blockierungsschichtmaterial bevorzugt, weil die Stabilität im Zyklusbetrieb verlängert wird. Die gesamte Offenbarung der US-A-4 464 450 wird hier durch Bezugnahme aufgenommen. Diese Silane haben die folgende Strukturformel:
worin R&sub1; eine Alkylidengruppe mit 1 bis 20 C-Atomen ist, R&sub2; und R&sub3; unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus H, einer niederen Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen, einer Phenylgruppe und einer Poly(ethylenamino)-Gruppe, und R&sub4;, R&sub5; und R&sub6; unabhängig ausgewählt sind aus einer niederen Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen. Typische hydrolysierbare Silane umfassen 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 Mischungen davon. Die die Blockierungsschicht bildende, hydrolysierte Silanlösung kann durch die Zugabe von ausreichend Wasser zur Hydrolysierung der mit dem Siliciumatom verbundenen Alkoxygruppen zur Bildung einer Lösung hergestellt werden. Nicht ausreichend zugegebenes Wasser bewirkt normalerweise, daß das hydrolysierte Silan ein unerwünschtes Gel bildet. Im allgemeinen werden verdünnte Lösungen zur Erzielung dünner Beschichtungen bevorzugt. Zufriedenstellende Reaktionsproduktschichten können mit Lösungen erzielt werden, die etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% des Silans, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthalten. Lösungen, die etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,5 Gew.-% Silan, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthalten, werden für stabile Lösungen bevorzugt, die gleichmäßige Reaktionsproduktschichten bilden. Der pH-Wert der Lösung des hydrolysierten Silans wird sorgfältig gesteuert, um eine optimale elektrische Stabilität zu erzielen. Ein Lösungs-pH von etwa 4 bis etwa 10 wird bevorzugt. Optimale Blockierungsschichten werden mit hydrolysierten Silanlösungen mit einem pH-Wert von etwa 7 bis etwa 8 erzielt, da die Hemmung der Charakteristiken des sich ergebenden, behandelten Photorezeptors bezüglich des Anstiegs und Abfalls während des Zyklusbetriebs maximiert wird. Die Steuerung des pH-Werts der hydrolysierten Silanlösung kann mittels irgendeiner geeigneten organischen oder anorganischen Säure oder eines organischen oder anorganischen sauren Salzes bewirkt werden. Typische organische und anorganische Säuren und saure Salze umfassen Essigsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Wasserstoffiodid, Phosphorsäure, Ammoniumchlorid, Hydrofluorkieselsäure, Bromocresol Green, Bromophenol Blue, p-Toluolsulphonsäure und dergleichen.
Jede geeignete Technik kann verwendet werden, um die hydrolysierte Silanlösung auf die Metalloxidschicht einer metallischen, leitfähigen Anodenschicht aufzutragen. Typische Auftragungstechniken umfassen Sprühen, Tauchbeschichten, Walzenauftragen, Spiralrakelauftragen und dergleichen. Obgleich bevorzugt ist, daß die wässerige Lösung des hydrolysierten Silans vor der Aufbringung auf die Metalloxidschicht hergestellt wird, kann das Silan direkt auf die Metalloxidschicht aufgetragen werden und das Silan in situ durch Behandlung der aufgebrachten Silanbeschichtung mit Wasserdampf zur Bildung einer hydrolysierten Silanlösung auf der Oberfläche der Metalloxidschicht in dem vorstehend beschriebenen pH-Wertbereich hydrolysiert werden. Der Wasserdampf kann in der Form von Dampf oder feuchter Luft vorliegen. Im allgemeinen können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn das Reaktionsprodukt des hydrolysierten Silans und der Metalloxidschicht eine Schicht mit einer Dicke zwischen etwa 2 nm und etwa 200 nm bildet. Wenn die Reaktionsproduktschicht dünner wird, beginnt sich die Instabilität während des Zyklusbetriebs zu erhöhen. Wenn sich die Dicke der Reaktionsproduktschicht erhöht, wird die Reaktionsproduktschicht mehr nichtleitend, und die Restladung neigt dazu, sich aufgrund des Einfangens von Elektronen zu erhöhen und dickere Reaktionsproduktüberzüge neigen dazu, bis zu dem Punkt spröde zu werden, wo die Erhöhungen der Restladungen inakzeptabel werden. Eine spröde Beschichtung ist natürlich für flexible Photorezeptoren, inbesondere bei Hochgeschwindigkeitskopierern, -vervielfältigungsgeräten und -druckern mit hohem Volumen nicht geeignet.
In einigen Fällen können Zwischenschichten zwischen der Blockierungsschicht und dem benachbarten Ladungserzeugungsoder Photoerzeugungsmaterial erwünscht sein, um die Haftung zu verbessern oder um als elektrische Sperrschicht zu wirken. Falls solche Schichten verwendet werden, haben sie vorzugsweise eine Trockendicke zwischen etwa 0,01 µm und etwa 5 µm. Typische Haftschichten umfassen filmbildende Polymere wie Polyester, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan, Polymethylmethacrylat und dergleichen.
Jedes geeignete Ladungserzeugungs- oder Photoerzeugungsmaterial kann für die Ladungserzeugungsschicht eines Abbildungselements in Übereinstimmung mit dieser Erfindung verwendet werden. Typische Ladungserzeugungsmaterialien umfassen metallfreies Phthalocyanin, beschrieben in US-A-3 357 989, Metallphthalocyanine wie Kupferphthalocyanin, Chinacridone, erhältlich von Dupont unter dem Warennamen Monastral Red, Monastral Violet und Monastral Red Y, substituierte 2,4-Diaminotriazine, offenbart in US-A-3 442 781, und polynucleare aromatische Chinone, erhältlich von der Allied Chemical Corporation unter dem Warennamen Indofast Double Scarlet, Indofast Violet Lake B, Indofast Brilliant Scarlet und Indofast Orange. Andere Beispiele von Ladungserzeugungsschichten sind offenbart in US-A-4 265 990, US-A-4 233 384, US-A-4 471 041, US-A-4 489 143, US-A-4 507 480, US-A-4 306 008, US-A-4 299 897, US-A-4 232 102, US-A-4 233 383, US-A-4 415 639 und US-A-4 439 507. Die Offenbarungen dieser Patente sind hier durch Bezugnahme aufgenommen.
Jedes geeignete inaktive Harzbindemittelmaterial kann in der Ladungserzeugungsschicht verwendet werden. Typische organische Harzbindemittel umfassen Polycarbonate, Acrylatpolymere, Vinylpolymere, Cellulosepolymere, Polyester, Polysiloxane, Polyamide, Polyurethane, Epoxyharze und dergleichen. Viele organische Harzbindemittel sind beispielsweise offenbart in US-A-3 121 006 und US-A-4 439 507, deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Organische harzartige Polymere können Block-, statistische oder alternierende Copolymere sein. Die Photerzeugungszusammensetzung oder das Photerzeugungspigment ist in der Harzbindemittelzusammensetzung in unterschiedlichen Mengen vorhanden. Wenn ein elektrisch inaktives oder isolierendes Harz verwendet wird, ist es wichtig, daß ein Teilchen-zu-Teilchen-Kontakt zwischen den photoleitfähigen Teilchen besteht. Dies erfordert, daß das photoleitfähige Material in einer Menge von mindestens 15 Vol.-% der Bindemittelschicht ohne Beschränkung der maximalen Menge des Photoleiters in der Bindemittelschicht vorhanden ist. Falls die Matrix oder das Bindemittel ein aktives Material umfaßt, beispielsweise Poly-N-vinylcarbazol, muß ein photoleitfähiges Material nur etwa 1 Vol.-% der Bindemittelschicht oder weniger mit keiner Beschränkung bezüglich der maximalen Menge des Photoleiters in der Bindemittelschicht umfassen. Im allgemeinen werden für Erzeugungsschichten, die eine elektrisch aktive Matrix oder ein elektrisch aktives Bindemittel wie Polyvinylcarbazol oder Poly(hydroxyether) enthalten, etwa 5 Vol.-.% bis etwa 60 Vol.-% des photoerzeugenden Pigments in etwa 40 Vol.-% bis etwa 95 Vol.-% Bindemittel dispergiert, und vorzugsweise werden etwa 7 Vol.-% bis etwa 30 Vol.-% des photoerzeugenden Pigments etwa 70 Vol.-% bis etwa 93 Vol.-% des Bindemittels dispergiert. Die spezifischen gewählten Verhältnisse hängen auch in einem gewissen Umfang von der Dicke der Erzeugungsschicht ab.
Die Dicke der Photoerzeugungsbindemittelschicht ist nicht besonders kritisch. Es wurde gefunden, daß Schichtdicken von etwa 0,05 µm bis etwa 40,0 µm zufriedenstellend sind. Die die photoleitfähigen Zusammensetzungen und/oder Pigmente enthaltende Photoerzeugungsbindemittelschicht und das Harzbindemittelmaterial haben vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,1 µm bis etwa 5,0 µm und eine optimale Dicke von etwa 0,3 p.m bis 3 µm für die beste Lichtabsorption und eine verbesserte Dunkelabfallstabilität und mechanische Eigenschaften.
Andere typische Materialien für die Ladungserzeugungsschicht umfassen amorphes Selen oder Legierungen von Selen wie Selen- Arsen, Selen-Tellur-Arsen, Selen-Tellur und dergleichen.
Wie bereits erwähnt, können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn der Unterschied in der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht zwischen etwa -2 x 10&supmin;&sup5;/ºC und etwa -2 x 10&supmin;&sup5;/ºC liegt. Vorzugsweise beträgt der Unterschied in der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht etwa -1 x 10&supmin;&sup5;/ºC bis etwa +1 x 10&supmin;&sup5;/ºC. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn der Unterschied in den Wärmekontraktionszahlen zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht zwischen etwa -0,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC und etwa +0,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC liegt. Die Ladungstransportschicht könnte auch fähig sein, die Injizierung der photoerzeugten Löcher und Elektronen aus der Ladungserzeugungsschicht zu unterstützen und den Transport dieser Löcher oder Elektronen durch die Ladungstransportschicht zu gestatten, um die Oberflächenladung selektiv zu entladen. Die aktive Ladungstransportschicht dient nicht nur zum Transportieren von Löchern oder Elektronen, sondern schützt die photoleitfähige Schicht vor Abrieb oder chemischem Angriff und verlängert deshalb die Betriebsdauer des Photorezeptorabbildungselements. Die Ladungstransportschicht sollte, sofern überhaupt, eine vernachlässigbare Entladung aufweisen, wenn sie einer Wellenlänge von Licht, das bei der Xerographie brauchbar ist, beispielsweise 400 nm bis 800 nm ausgesetzt wird. Deshalb ist die Ladungstransportschicht Strahlung in einem Bereich gegenüber im wesentlichen durchsichtig, in welchem der Photoleiter verwendet werden soll. So ist die aktive Ladungstransportschicht ein im wesentlichen nichtphotoleitendes Material, das die Injizierung der photoerzeugten Löcher aus der Erzeugungsschicht unterstützt. Die aktive Transportschicht ist normalerweise durchsichtig, wenn die Belichtung durch die aktive Schicht erfolgt, um sicherzustellen, daß der größte Teil der einfallenden Strahlung von der darunterliegenden Ladungsträgererzeugungsschicht für eine wirksame Photoerzeugungsschicht verwendet wird. Wenn zusammen mit einem durchsichtigen Substrat verwendet, kann die bildweise Belichtung durch das Substrat durchgeführt werden, wobei das gesamte Licht durch das Substrat geht. In diesem Fall muß das aktive Transportmaterial in dem verwendeten Wellenlängenbereich nicht absorbierend sein. Die Ladungstransportschicht zusammen mit der Erzeugungsschicht ist ein Material, das in dem Ausmaß ein Isoliermaterial ist, daß eine auf die Transportschicht aufgebrachte, elektrostatische Ladung bei Fehlen von Beleuchtung nicht geleitet wird, d.h. in einem Ausmaß, das ausreicht, um die Bildung und das Zurückhalten eines elektrostatischen, latenten Bilds darauf zu verhindern.
Polymere, die die Fähigkeit haben, Löcher zu transportieren, enthalten Grundeinheiten eines polynudearen, aromatischen Kohlenwasserstoffs, der auch Heteroatome enthalten kann, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel. Typische Polymere umfassen Poly-N-vinylcarbazol, Poly-1-vinylpyren, Poly-9-vinylanthracen, Polyacenaphthalin, Poly-9-(4-pentenyl)-carbazol, Poly-9-(5-hexyl)-carbazol, Polymethylenpyren, Poly-1-(pyrenyl)-butadien, N-substituierte polymere Acrylsäureamide von Pyren, das polymere Reaktionsprodukt von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-hydroxyphenyl)-[1,1'-biphenyl]- 4,4'-diamin und Diethylenglycolbischlorformiat und dergleichen.
Die aktive Ladungstransportschicht kann eine aktivierende Verbindung enthalten, die als Zusatz brauchbar ist, der in elektrisch inaktiven, polymeren Materialien dispergiert ist und der diese Materialien elektrisch aktiv macht. Diese Verbindungen können polymeren Materialien zugegeben werden, die unfähig sind, die Injizierung von photoerzeugten Löchern aus dem Erzeugungsmaterial zu unterstützen, und unfähig sind, den Transport dieser Löcher dort hindurch zu gestatten. Dies wandelt das elektrisch inaktive, polymere Material in ein Material um, das fähig ist, die Injizierung von photoerzeugten Löchern aus dem Erzeugungsmaterial zu unterstützen, und fähig ist, den Transport dieser Löcher durch die aktive Schicht zu gestatten, um die Oberflächenladung auf der aktiven Schicht zu entladen.
Bevorzugte elektrisch aktive Schichten umfassen elektrisch inaktives Harzmaterial, beispielsweise ein Polycarbonat, Polystyrol oder Polyethercarbonat, das durch die Zugabe von einem oder mehr der nachstehenden Verbindungen elektrisch aktiv gemacht wurde: Poly-N-vinylcarbarzol, Poly-1-vinylpyren, Polyacennaphthalin, Poly-9-(4-pentenyl)-carbazol, Poly-9-(5- hexyl)-carbazol, Polymethylenpyren, Poly-1-(pyrenyl)-butadien, N-substituierte, polymere Acrylsäureamide von Pyren, N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(phenylmethyl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'- diamin, N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-2,2'-dimethyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und dergleichen.
Eine besonders bevorzugte Transportschicht umfaßt etwa 25 bis etwa 75 Gew.-% mindestens einer ladungstransportierenden, aromatischen Aminverbindung und etwa 75 bis etwa 25 Gew.-% eines polymeren, filmbildenden Harzes, in dem das aromatische Amin löslich ist.
Die die Ladungstransportschicht bildende Mischung umfaßt vorzugsweise eine aromatische Aminverbindung einer oder mehrerer Verbindung(en) der allgemeinen Formel:
worin R&sub1; und R&sub2; eine aromatische Gruppe sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Phenylgruppe, Naphthylgruppe und Polyphenylgruppe und R&sub3; ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Arylgruppe, einer Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und cycloaliphatischen Verbindungen mit 3 bis 18 C-Atomen. Die Substituenten sollten frei von elektronenziehenden Gruppen wie NO&sub2;-Gruppen, CN-Gruppen und dergleichen sein. Typische aromatische Aminverbindungen, die durch diese Strukturformel dargestellt sind, umfassen:
I. Triphenylamine wie:
II. Bis- and Polytriarylamine wie:
III. Bisarylaminether wie:
IV. Bisalkylarylamine wie:
Eine bevorzugte aromatische Aminverbindung weist die allgemeine Formel auf:
worin R&sub1; und R&sub2; wie vorstehend definiert sind und R&sub4; ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Biphenylgruppe, Diphenylethergruppe, Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und cycloaliphatischen Gruppe mit 3 bis 12 C-Atomen. Die Substituenten sollten frei von elektronenziehenden Gruppen wie NO&sub2;-Gruppen, CN-Gruppen und dergleichen sein.
Ausgezeichnete Ergebnisse bei der Steuerung der Dunkelabfallund Hintergrundspannungswirkungen wurden erzielt, wenn die Ladungserzeugungsschicht eine Schicht photoleitfähiges Material umfaßt und die Ladungstransportschicht ein Polycarbonatharzmaterial mit einem Molekulargewicht von etwa 20.000 bis etwa 120.000 mit etwa 25 bis etwa 75 Gew.-% einer oder mehreren Diaminverbindungen der allgemeinen Formel darin dispergiert umfaßt:
worin R&sub1;, R&sub2; und R&sub4; wie vorstehend definiert sind und X ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Alkylgruppe mit 1 bis etwa 4 C-Atomen und Chlor, wobei die photoleitfähige Schicht die Fähigkeit der Photoerzeugung von Löchern und der Injizierung der Löcher aufweist und die Ladungstransportschicht im wesentlichen in dem spektralen Bereich nicht absorbierend ist, in dem die photoleitfähige Schicht Löcher photoerzeugt und photoerzeugte Löcher injiziert, sondern fähig ist, die Injizierung der pohtoerzeugten Löcher aus der photoleitfähigen Schicht zu unterstützen und diese Löcher durch die Ladungstransportschicht zu transportieren.
Beispiele der ladungstransportierenden, aromatischen Amine, die durch die vorstehend erwähnten Strukturformel für Ladungstransportschichten dargestellt sind, die imstande sind, die Injizierung von photoerzeugten Löchern einer Ladungserzeugungsschicht zu unterstützen und die Löcher durch die Ladungstransportschicht zu transportieren, umfassen Triphenylmethan, Bis-(4-diethylamin-2-methylphenyl)-phenylmethan, 4'- 4"-Bis-(diethylamino)-2',2"-dimethyltriphenylmethan, Bis-(alkylphenyl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin, worin Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl usw. ist, N,N'- Diphenyl-N,N'-bis-(chlorphenyl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin, N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3"-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)- 4,4'-diamin und dergleichen, dispergiert in einem inaktiven Harzbindemittel.
Jedes geeignete inaktive Harzbindemittel, das in einem geeigneten Lösungsmittel löslich ist, kann verwendet werden. Typische inaktive, in Lösungsmitteln lösliche Harzbindemittel umfassen Polycarbonatharze wie Poly-(4,4'-isopropylidendiphenylcarbonat) und Poly-1,1'-cyclohexan-bis-(4-phenyl)-carbonat], Polystyrolharze, Polyethercarbonatharze, 4,4'-Cyclohexilidendiphenylpolycarbonat, Polyarylat und dergleichen. Die Molekulargewichte können von etwa 20.000 bis etwa 1.500.000 variieren.
Die bevorzugten Polycarbonatharze haben ein Molekulargewicht von etwa 20.000 bis etwa 100.000, weiter bevorzugt von etwa 50.000 bis etwa 100.000. Die bevorzugtesten Materialien sind: Poly-(4,4'-dipropylidendiphenylencarbonat) mit einem Molekulargewicht von etwa 35.000 bis etwa 40.000 (erhältlich als Lexan 145 von der General Electric Company), Poly-(4,4'-isopropylidendiphenylencarbonat) mit einem Molekulargewicht von etwa 40.000 bis etwa 45.000 (erhältlich als Lexan 141 von der General Electric Company), ein Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 50.000 bis etwa 100.000 (erhältlich als Makrolon von Farbenfabriken Bayer AG) und ein Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 20.000 bis etwa 50.000 (erhältlich als Merlon von der Mobay Chemical Company). Methylenchloridlösungsmittel ist eine erwünschte Komponente der Ladungstransportschichtbeschichtungsmischung zur Lösung aller ihrer Komponenten und aufgrund seines niedrigen Siedepunkts. Schichten, die solche Polycarbonatharze mit einem Tg 81ºC und beladen mit etwa 50 Gew.-% einer elektrisch aktiven Diaminverbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht, umfassen, haben eine Wärmekontraktionszahl von etwa 5,6 x 10&supmin;&sup5;/ºC bis etwa 7,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC.
Bei allen vorstehend erwähnten Ladungstransportschichten sollte die aktivierende Verbindung, die das elektrisch inaktive polymere Material elektrisch aktiv macht, in Mengen von etwa 15 bis etwa 75 Gew.-% vorhanden sein.
Jede geeignete und herkömmliche Technik kann verwendet werden, um die Ladungstransportschichtbeschichtungsmischung zu mischen und dann auf die Ladungserzeugungsschicht aufzutragen. Typische Auftragungstechniken umfassen Sprühen, Tauchbeschichten, Walzenauftragen, Spiralrakelauftragen und dergleichen. Das Trocknen der aufgetragenen Beschichtung kann mittels irgendeiner geeigneten herkömmlichen Technik wie Ofentrocknen, Infrarotstrahlungstrocknen, Lufttrocknen und dergleichen durchgeführt werden. Im allgemeinen beträgt die Dicke der Transportschicht etwa 5 µm bis etwa 100 µm, aber Dicken außerhalb dieses Bereichs können auch verwendet werden.
Die Ladungstransportschicht sollte in dem Ausmaß ein Isolator sein, in dem die auf die Ladungstransportschicht angelegte, elektrostatische Ladung nicht bei Fehlen von Beleuchtung in einem Ausmaß geleitet wird, das ausreicht, um die Bildung und das Zurückhalten eines elektrostatischen, latenten Bilds darauf zu verhindern. Im allgemeinen wird das Verhältnis der Dicke der Ladungstransportschicht zu der Ladungserzeugungsschicht vorzugsweise im Bereich von 2:1 bis 200:1 und in einigen Fällen so hoch wie 400:1 gehalten.
Gegebenenfalls kann eine dünne Deckschicht auch verwendet werden, um die Abriebsbeständigkeit zu verbessern. Diese Deckschichten können organische Polymere oder anorganische Polymere umfassen, die elektrisch isolierend oder gering halbleitend sind.
Bei einem typischen elektrophotographischen Abbildungselement, bei dem die Photorezeptorseite des Abbildungselements eine Transportschicht aus Polycarbonatharz und ein aktives Diamintransportmaterial mit einer Dicke im Bereich von etwa 24 µm bis etwa 31 µm, ein Polyethersulfonsubstrat, um der Einrichtung eine mechanische Festigkeit und Steifheit zu verleihen, umfaßt, können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn das Polyethersulfonsubstrat eine Dicke im Bereich von etwa 51 µm (2 mil) bis etwa 178 µm (7 mil) aufweist. Mehr bevorzugt hat das Polyethersulfonsubstrat eine Dicke im Bereich von etwa 76 µm (3 mil) bis etwa 152 µm (6 mil). Für eine optimale mechanische Leistung und Flachheit hat das Polyethersulfonsubstrat eine Dicke im Bereich von etwa 90 µm (3,5 mil) und etwa 114 µm (4,5 mil). Diese Abbildungselemente haben einen Unterschied in der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substrat- und der Ladungstransportschicht von etwa -2 x 10&supmin;&sup5;/ºC bis etwa +2 x 10&supmin;&sup5;/ºC.
Im allgemeinen können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn das Substratmaterial eine Wärmekontraktionszahl im Bereich von etwa 4,5 bis 8,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC in dem Temperaturbereich von etwa 0ºC bis etwa 150ºC aufweist. Mehr bevorzugt weist das Substratmaterial eine Wärmekontraktionszahl von etwa 5,5 bis 7,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC auf. Für eine optimale Flachheit weist das Substratmaterial eine Wärmekontraktionszahl im Bereich von 6,0 bis 7,0 x 10&supmin;&sup5;/ºC [(-0,5 bis + 0,5) x 10&supmin;&sup5;/ºC] auf.
Ein Abbildungselement in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung einer verringerten Anzahl von Beschichtungsschichten hergestellt werden.
Die Anzahl der Schritte und die Kosten für die Herstellung des Abbildungselements können auch verringert werden. Außerdem können die Herstellungsgeschwindigkeit und die Produktausbeute erhöht werden. Das allgemeine Phänomen des inneren Spannungsaufbaus der Transportschicht kann auch eliminiert werden, wodurch die mechanische Lebensdauer verlängert wird. Außerdem kann die Photorezeptordeformierung ausgeschaltet werden. Außerdem kann die Haftung zwischen dem Substrat und den darüberliegenden Schichten verbessert werden. Der Koeffizient der Oberflächenkontaktreibung zwischen dem Polyethersulfonsubstrat und der Transportschicht ist auch verringert (beispielsweise 0,8 im Vergleich zu 2,8 für herkömmliche Polycarbonat-Antirollrückseitenschichten gegen eine angrenzende Transportschicht). Außerdem ist der Koeffizient der Oberflächenkontaktreibung zwischen Polyethersulfon und Polyethersulfon in einem Photorezeptorbandprodukt (d.h. wenn die Innenflächen eines Bands einander kontaktieren) verringert (0,4 im Vergleich zu 3,5 für herkömmliche Polycarbonat-Antirollrückseitenschichtflächen, wo die Innenflächen eines Bands einander kontaktieren). Die verringerten Werte des Reibungskoeffizienten für den verbesserten Photorezeptor verhindern einen langsameren Betrieb der Fertigungsstraße aufgrund von Blockierproblemen und gestatten die Verwendung von Rollen von Photorezeptoren, die sonst in Bandherstellungsmachinen nicht laufen würden. Polyethersulfonsubstrate können einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber einer Bandmodulantriebsrolle aufrechterhalten, um einen positiven und zuverlässigen Photorezeptorbandlauf während des Maschinenbetriebs sicherzustellen. Außerdem wird ein teueres und umständliches Verpacken von Photorezeptorbandprodukten unnötig gemacht, weil gestattet werden kann, daß sich das Polyethersulfonsubstrat selbst berührt ohne zu bewirken, daß sich die auf dem Substrat aufgetragenen Schichten kräuseln oder Grübchen bilden und den Photorezeptor unbrauchbar machen. Andere Vorteile bezüglich der Kosten und des Aufwickelns der Photorezeptorrolle können verwirklicht werden. Außerdem können, weil der Widerstand des Photorezeptors gegen Rollen während des Zyklusbetriebs verlängert werden kann, und Druckdefekte verringert werden.
Eine Anzahl Beispielen ist nachstehend angegeben, die die unterschiedlichen Zusammensetzungen und Bedingungen veranschaulichen, die bei der Herstellung der photoleitfähigen Abbildungselemente verwendet werden können. Alle Verhältnisse sind Gewichtsverhältnisse, es sei denn etwas anderes ist angegeben.

Beispiel I

Ein herkömmliches photoleitfähiges Abbildungselement wurde hergestellt, indem ein mit Titan beschichtetes Polyethylenterephthalatsubstrat (Melinex 44, erhältlich von ICI Amencas, Inc.) mit einer Dicke von 3 mil (76,2 µm), einer Breite von 21 cm und einer Länge von 28 cm vorgesehen wurde und darauf unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts eine Lösung, enthaltend 2,592 g 3-Aminopropyltriethoxysilan, 0,784 g Essigsäure, 180 g denaturierten Alkohol mit 190 proof und 77,3 g Heptan aufgetragen wurde. Diese Schicht wurde dann während 5 Minuten bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 135ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Blockierungsschicht hatte eine Trockendicke von 0,01 µm.
Eine Haftzwischenschicht wurde dann hergestellt, indem auf die Blockierungsschicht eine Beschichtung mit einer Naßdicke von 0,5 mil, die 0,5 Gew.-% der Lösung des Polyesterhaftmittels (Dupont 49.000, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.) in einer Mischung von Tetrahydrofuran und Cyclohexanon mit einem Volumenverhältnis von 70:30, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthielt, mit einem Bird Auftragegerät aufgetragen wurde. Die Haftzwischenschicht wurde 1 Minute bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 100ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Haftzwischenschicht hatte eine Trockendicke von 0,05 µm.
Die Haftzwischenschicht wurde dann mit einer Photoerzeugungsschicht, die 7,5 Vol.-% trigonales Se, 25 Vol.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3 -methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und 67,5 Vol.-% Polyvinylcarbazol enthielt, beschichtet. Diese Photoerzeugungsschicht wurde hergestellt, indem 0,8 g Polyvinylcarbazol und 14 ml einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Flasche mit einem Fassungsvermögen von 2 Unzen verbracht wurden. Dieser Lösung wurden 0,8 g trigonales Selen und 100 g Schrot aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll zugegeben. Diese Mischung wurde dann in eine Kugelmühle während 72 bis 96 Stunden verbracht. Dann wurden 5 g der sich ergebenden Aufschlämmung einer Lösung von 0,36 g Polyvinylcarbazol und 0,20 g N,N'-Diphenyl-N,N'-bis- (3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin in 7,5 ml Tetrahydrofuran/Toluol mit einem Volumenverhältnis von 1:1 von zugegeben. Diese Aufschlämmung wurde dann während 10 Minuten in eine Schüttelvorrichtung verbracht. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann auf die Haftzwischenschicht mit einem Bird Auftragegerät zur Bildung einer Schicht mit einer Naßdicke von 0,5 mil aufgetragen. Die Schicht wurde bei 135ºC während 5 Minuten in einem Umluftofen zur Bildung einer Photoerzeugungsschicht mit einer Trockendicke von 2,0 µm getrocknet.
Diese Photoerzeugungsschicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überzogen. Die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch Zugabe von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und Makrolon R, einem Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 50.000 bis 100.000, im Handel erhältlich von Farbenfabriken Bayer AG, in einem Gewichtsverhältnis von 1:1. Die sich ergebende Mischung wurde in Methylenchlorid zur Bildung einer 15 Gew.-% Feststoffe enthaltenden Mischung gelöst. Diese Lösung wurde auf die Photoerzeugungsschicht unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts zur Bildung einer Beschichtung aufgetragen, die beim Trocknen eine Dicke von 24 µm hatte. Während dieses Beschichtungsvorgangs betrug die Feuchtigkeit 15% oder weniger. Die sich ergebende Photorezeptoreinrichtung, die alle vorstehend angegebenen Schichten umfaßte, wurde bei 135ºC in einem Umluftofen während 5 Minuten angelassen und dann auf Umgebungsraumtemperatur abgekühlt.
Es wurde keine Antirollbeschichtung auf das Substrat aufgetragen. Das Substrat hatte eine Wärmekontraktionszahl von 1,7 x 10&supmin;&sup5;/ºC, und die Ladungstransportschicht hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC. Wenn die gegenüberliegenden Ränder des sich ergebenden Photorezeptors nicht festgehalten wurden, rollten sie sich in Richtung auf die beschichtete Seite zur Bildung einer Rolle mit einem Durchmesser von 1,5 Zoll (3,8 cm) auf.

Beispiel II

Ein herkömmliches, photoleitfähiges Abbildungselement wurde hergestellt, indem ein mit Titan beschichtetes Polyethylenterephthalatsubstrat (Melinex 442, erhältlich von ICI Amencas, Inc.) mit einer Dicke von 3 mil (76,2 µm), einer Breite von 21 cm und einer Länge von 28 cm vorgesehen wurde und darauf unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts eine Lösung, die 2,592 g 3-Aminopropyltriethoxysilan, 0,784 g Essigsäure, 180 g denaturiertem Alkohol mit 190 proof und 77,3 g Heptan enthielt, aufgetragen wurde. Diese Schicht wurde dann 5 Minuten bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 135ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Blockierungsschicht hatte eine Trockendicke von 0,01 µm.
Eine Haftzwischenschicht wurde dann hergestellt, indem auf die Blockierungsschicht eine Beschichtung mit einer Naßdicke von 0,5 mil, die 0,5 Gew.-% der Lösung des Polyesterhaftmittels (Dupont 49.000, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.), bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, in einer Mischung von Tetrahydrofuran und Cyclohexanon mit einem Volumenverhältnis von 70:30 mit dem Bird Auftragegerät aufgetragen wurde. Diese Schicht wurde dann während 1 Minute bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 100ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Haftzwischenschicht hatte eine Trockendicke von 0,05 µm.
Die Haftzwischenschicht wurde dann mit einer Photoerzeugungsschicht, die 7,5 Vol.-% trigonales Se, 25 Vol.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und 67,5 Vol.-% Polyvinylcarbazol enthielt, überzogen. Diese Photoerzeugungsschicht wurde hergestellt, indem 0,8 g Polyvinylcarbazol und 14 ml einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Toluol mit einem Volumenverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Flasche mit einem Fassungsvermögen von 2 Unzen verbracht wurden. Dieser Lösung wurden 0,8 g trigonales Selen und 100 g Schrot aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll zugegeben. Diese Mischung wurde dann in eine Kugelmühle während 72 bis 96 Stunden verbracht. Dann wurden 5 g der sich ergebenden Aufschlämmung einer Lösung von 0,36 g Polyvinylcarbazol und 0,20 g N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin in 7,5 ml Tetrahydrofuran/Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 zugegeben. Diese Aufschlämmung wurde dann während 10 Minuten in eine Schüttelvorrichtung verbracht. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann auf die Haftzwischenschicht mit einem Bird Auftragegerät zur Bildung einer Schicht mit einer Naßdicke von 0,5 mil aufgetragen. Die Schicht wurde bei 135ºC während 5 Minuten in einem Umluftofen zur Bildung einer Photoerzeugungsschicht mit einer Trockendicke von 2,0 µm getrocknet.
Diese Photoerzeugungsschicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überzogen. Die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch Zugabe von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und Makrolon R, einem Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 50.000 bis 100.000, im Handel erhältlich von Farbenfabriken Bayer AG, in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Glasflasche. Die sich ergebende Mischung wurde in Methylenchlorid zur Bildung einer 15 Gew.-% Feststoffe enthaltenden Mischung gelöst. Diese Lösung wurde auf die Photoerzeugungsschicht unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts zur Bildung einer Beschichtung aufgetragen, die beim Trocknen eine Dicke von 24 µm hatte. Während dieses Beschichtungsvorgangs betrug die Feuchtigkeit 15% oder weniger. Die sich ergebende Photorezeptoreinrichtung, die alle vorstehend angegebenen Schichten umfaßte, wurde bei 135ºC in einem Umluftofen während 5 Minuten angelassen und dann auf Umgebungsraumtemperatur abgekühlt.
Eine Antirollbeschichtung wurde hergestellt, indem 8,81 g Polycarbonatharz (Makrolon 5705, erhältlich von der Bayer AG), 0,09 g Polyesterharz (Vitel PE 100, erhältlich von Goodyear Tire and Rubber Co.) und 91,1 g Methylenchlorid in einem bernsteinfarbenen Glasbehälter zur Bildung einer 8,9% Feststoffe enthaltenden Beschichtungslösung gemischt wurden. Der Behälter wurde dicht abgedeckt und während etwa 24 Stunden auf eine Walzenmühle verbracht, bis das Polycarbonat und der Polyester in dem Methylenchlorid gelöst waren. Die Antirollbeschichtungslösung wurde auf die hintere Fläche (die Seite gegenüber der Photoerzeugungsschicht und der Ladungstransportschicht) des photoleitfähigen Abbildungselements mit einem Bird Auftragegerät aufgetragen und während etwa 5 Minuten bei 135ºC getrocknet, um einen getrockneten Film mit einer Dicke von 14 µm zu erzeugen. Das Substrat hatte eine Wärmekontraktionszahl von 1,7 x 10&supmin;&sup5;/ºC, und die Ladungstransportschicht hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC. Wenn der sich ergebende Photorezeptor nicht festgehalten wurde, blieb er flach.

Beispiel III

Ein erfindungsgemäßes, photoleitfähiges Abbildungselement wurde hergestellt, indem ein mit Titan beschichtetes Polyethersulfonsubstrat (Stabor S 100, erhältlich von ICI Americas, Inc.) mit einer Dicke von 4 mil (101,6 µm), einer Breite von 21 cm und einer Länge von 28 cm vorgesehen wurde und darauf unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts eine Lösung aufgetragen wurde, die 2,592 g 3-Aminopropyltriethoxysilan, 0,784 g Essigsäure, 180 g denaturierten Alkohol mit 190 proof und 77,3 g Heptan enthielt. Diese Schicht wurde während 5 Minuten bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 135ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Blockierungsschicht hatte eine Trockendicke von 0,01 µm.
Eine Haftzwischenschicht wurde dann hergestellt, indem auf die Blockierungsschicht eine Beschichtung mit einer Naßdicke von 0,5 mil, die 0,5 Gew.-% der Lösung des Polyesterhaftmittels (Dupont 49.000, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.) in einer Mischung von Tetrahydrofuran und Cyclohexanon mit einem Volumenverhältnis von 70:30, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthielt, mit einem Bird Auftragegerät aufgetragen wurde. Die Haftzwischenschicht wurde 1 Minute bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 100ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Haftzwischenschicht hatte eine Trockendicke von 0,05 µm.
Die Haftzwischenschicht wurde dann mit einer Photoerzeugungsschicht, die 7,5 Vol.-% trigonales Se, 25 Vol.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und 67,5 Vol.-% Polyvinylcarbazol enthielt, beschichtet. Diese Photoerzeugungsschicht wurde hergestellt, indem 0,8 g Polyvinylcarbazol und 14 ml einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Flasche mit einem Fassungsvermögen von 2 Unzen verbracht wurden, Dieser Lösung wurden 0,8 g trigonales Selen und 100 g Schrot aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll zugegeben. Diese Mischung wurde dann in eine Kugelmühle während 72 bis 96 Stunden verbracht. Dann wurden 5 g der sich ergebenden Aufschlämmung einer Lösung von 0,36 g Polyvinylcarbazol und 0,20 g N,N'-Diphenyl-N,N'-bis- (3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin in 7,5 ml Tetrahydrofuran/Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 zugegeben. Diese Aufschlämmung wurde dann während 10 Minuten in eine Schüttelvorrichtung verbracht. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann auf die Haftzwischenschicht mit einem Bird Auftragegerät zur Bildung einer Schicht mit einer Naßdicke von 0,5 mil aufgetragen. Die Schicht wurde bei 135ºC während 5 Minuten in einem Umluftofen zur Bildung einer Photoerzeugungsschicht mit einer Trockendicke von 2,0 µm getrocknet.
Diese Photoerzeugungsschicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überzogen. Die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch Zugabe von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und Makrolon R, einem Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 50.000 bis 100.000, im Handel erhältlich von Farbenfabriken Bayer AG, in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Glasflasche. Die sich ergebende Mischung wurde in Methylenchlorid zur Bildung einer 15 Gew.-% Feststoffe enthaltenden Mischung gelöst. Diese Lösung wurde auf die Photoerzeugungsschicht unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts zur Bildung einer Beschichtung aufgetragen, die beim Trocknen eine Dicke von 24 µm hatte. Während dieses Beschichtungsvorgangs betrug die Feuchtigkeit 15% oder weniger. Die sich ergebende Photorezeptoreinrichtung, die alle vorstehend angegebenen Schichten umfaßte, wurde bei 135ºC in einem Umluftofen während 5 Minuten angelassen und dann auf Umgebungsraumtemperatur abgekühlt.
Es wurde keine Antirollbeschichtung auf das Substrat aufgetragen. Das Substrat hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6, x 10&supmin;&sup5;/ºC, und die Ladungstransportschicht hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC.
Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren für herkömmliche Mehrschichtenphotorezeptoren wie jenen, die in Beispiel I beschrieben sind, wird angenommen, daß dann, wenn ein biaxial orientiertes Polyethylenterephthalatsubstrat (PET), das vorher mit einer Erzeugungsschicht beschichtet wurde, mit einer Polycarbonatladungstransportschicht (CTL) beschichtet und auf Umgebungsraumtemperatur abgekühlt wird, das Phänomen des Rollens während des Kühlens in drei aufeinanderfolgende Schritte unterteilt werden kann: (1) In dem Temperaturbereich von 135ºC bis 81ºC (dem Tg der CTL) ist die CTL eine hochviskose Flüssigkeit, so daß die sich in dem Film entwickelnden Wärme- und Volumenkontraktionsbeanspruchungen spontan durch die viskomolekulare Bewegung in der CTL abgeführt werden; (2) Die Verfestigung der CTL tritt auf, wenn sich der Film auf den Tg der CTL abkühlt. An diesem Punkt hat die CTL ihre Flüssigkeitseigenschaft verloren und wandelt sich selbst in ein festes System um, und (3) ein weiteres Abkühlen von dem Tg auf die Umgebungsraumtemperatur (beispielsweise 25ºC) führt zu einem inneren Beanspruchungs-/Spannungsaufbau der CTL aufgrund einer Wärmekontraktionsdiskrepanz zwischen der CTL und dem PET-Substrat. Die Berechnung für den Aufbau der inneren Spannung in der CTL ist wie folgt:
CTL-Spannung aufgrund der Kontraktion zwischen 81ºC und 25ºC = (Gesamtwärmekontraktion der CTL - Gesamtwärmekontraktion des PET)
= [(6,5 x 10&supmin;&sup5; - 1,7 x 10&supmin;&sup5;)/ºC] (81ºC - 25ºC) = 0,274%
Es wird angenommen, daß diese innere Spannung für das beobachtete Rollen nach oben verantwortlich ist. An diesem Punkt rollt sich der Photorezeptor des in Beispiel 1 dargestellten Typs ohne jegliche von außen auferlegte Beschränkung frei zu einer Rolle mit kleinem Durchmesser. Da ein Photorezeptorrollen unerwünscht ist, wird üblicherweise eine anschließende Antirollrückseitenbeschichtung auf die Rückseite des Photorezeptors (des in Beispiel II dargestellten Typs) aufgetragen, um der CTL-Kontraktionswirkung entgegenzuwirken und den Photorezeptor in einer flachen Konfiguration zu halten.
Die gesamte Photorezeptoroberflächenspannung der 2 Typen von Mehrschichtenphotorezeptoren [(wie in Beispiel II gezeigt, mit einem Aufbau der inneren Beanspruchung/Spannung der CTL von 0,274% aufgrund des Wärmekontraktionsdiskrepanz zwischen der CTL und dem PET-Substrat) im Vergleich zu (mit einer Polyethersulfonsubstratschicht wie in Beispiel III gezeigt mit einer Wärmekontraktionszahl, die im wesentlichen mit der Wärmekontraktionszahl der CTL identisch ist, so daß es keine Beanspruchungs-/Spannungsdiskrepanz gibt)] kann dann, wenn sie über eine Bandabstützwalze unter Maschinenbetriebsbedingungen gebogen werden durch die nachfolgende einfache Gleichung zusammengefaßt werden:
Gesamte Photorezeptoroberflächenspannung = &epsi;t + &epsi;c + &epsi;T + &epsi;i + &epsi;b
(Spannung + Kriechen + Temperatur + innen + Biegen) [1]
Die Spannungsbeiträge der Wirkungen der Bandspannung (t), des Kriechens (c) und der Temperatur (T) sind mindestens eine Größenordnung kleiner als die inneren Spannungen (i) und Biegespannungen (b). Deshalb können diese Komponenten zur Vereinfachung der Berechnungen vernachlässigt werden. So vereinfacht sich die Gleichung [1] zu
Gesamte Photorezeptoroberflächenspannung = &epsi;i + &epsi;b [2]
Das mathematische Modell zur Beschreibung der Photorezeptorbiegespannung kann wie folgt dargestellt werden:
&epsi;b = t/(2R + t) [3]
wobei t die Dicke eines Photorezeptors ist, und
R der Radius einer Bandabstützwalze ist.
Wie vorstehend gezeigt, war der innere Spannungsaufbau bei einem typischen Mehrschichtenphotorezeptor 0,274%. Das Ersetzen dieses Werts in Zusammenhang mit der Aufnahme der Gleichung [3] in die Gleichung [2] ergibt:
Gesamte Photorezeptoroberflächenspannung
= 0,274% + t/(2R + t) [4]
Die Gleichung [4] beschreibt die Wechselbeziehung zwischen der gesamten Photorezeptoroberflächenspannung, der inneren Spannung (&epsi;i), der Photorezeptordicke (t) und dem Radius (R) einer Walze, über die das Band während des Zyklusbetriebs des Bands gebogen wurde. Im Gegensatz zu dem Photorezeptor von Beispiel II, der eine Antirollrückseitenbeschichtung aufweist, hat der Photorezeptor des Beispiels III ohne Antirollrückseitenbeschichtung keine innere Spannung; deshalb ist die gesamte Photorezeptoroberflächenspannung gleich der Biegespannung. Die Gleichung [4] vereinfacht sich zu:
Gesamte Photorezeptoroberflächenspannung = t/(2R + t) [5]
Bei Verwendung der Gleichungen [4] und [5] werden die gesamten Photorezeptoroberflächenspannungen für diese 2 Typen von Mehrschichtenrezeptoren über einer Reihe von Bandmodulwalzen theoretisch berechnet und in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben: Tabelle 2 Theoretische Berechnungen der gesamten Oberflächenspannung für einen typischen Mehrschichtenphotorezeptor (Beispiel II) und einen erfindungsgemäßen Photorezeptor ohne Antirollrückseitenbeschichtung (Beispiel III), über einer Walze mit einem Umschlingungswinkel von 180ºC gebogen Gesamte Photorezeptoroberflächenspannung (%) Walzendurchmesser Photorezeptor Beispiel
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, beträgt die gesamte Photorezeptoroberflächenspannung über einer Rolle mit einem Durchmesser von 2 cm für den Photorezeptor von Beispiel III ohne Antirollrückseitenbeschichtung nur 75% derjenigen des typischen Mehrschichtenphotorezeptors von Beispiel II. Dies stellt eine 25%-ige Spannungsverringerung über einer Rolle mit kleinem Durchmesser dar. Die Verringerung der Photorezeptoroberflächenspannung wird jedoch größer wenn die Größe der Walze erhöht wird. Wenn er über eine Rolle mit einem Durchmesser von 8,9 cm gebogen wird, erreicht die berechnete Verringerung der Photorezeptorspannung für den Photorezeptor von Beispiel III ohne Antirollrückseitenbeschichtung einen Wert von 64%. Die in Tabelle 2 gezeigten, berechneten Ergebnisse lehren klar, daß die dynamische Ermüdungsrißlebensdauer eines typischen Mehrschichtenphotozeptors wesentlich durch die Verwendung des mit Bezug auf Beispiel III beschriebenen Aufbaus ohne Antirollrückseitenbeschichtung verlängert werden könnte.

Beispiel IV

Aus den Photorezeptoren der Beispiele II und III hergestellte Probenabschnitte wurden über einer Walze mit einem Durchmesser von 1,9 cm unter einem Umschlingungswinkel von 180º und 179 g/cm Spannung während 3 Tagen bei 41ºC bei Umgebungsraumfeuchtigkeit gebogen. Die Probenabschnitte waren 6 cm breit und 12 cm lang. Die Probenabschnitte wurden dann von der Walze entfernt und auf einen flachen Tisch gelegt, woraufhin der wie in Beispiel II beschrieben hergestellte Probenabschnitt die Krümmung eines Rohrs mit einem Durchmesser von etwa 10 cm angenommen hatte, während der wie in Beispiel III beschrieben hergestellte Probenabschnitt flach blieb.

Beispiel V

Ein aus dem Photorezeptor von Beispiel II hergestellter Bahnabschnitt wurde zu einem Band mit einem Umfang von etwa 123 cm verschweißt und in einem Xerox 1075 Kopierer während etwa 100.000 Zyklen im Zyklusbetrieb laufen gelassen. Das Band wurde dann aus der Maschine entfernt und untersucht. Die Ränder des Photorezeptors bogen sich weg von dem Mittelpunkt des Bands, weil etwa 50 Gew.-% der Antirollschicht abgenutzt war.

Beispiel VI

Ein erfindungsgemäßes, photoleitfähiges Abbildungselement wurde hergestellt, indem ein mit Titan beschichtetes Polyvinylfluoridsubstrat (Tedlar, erhältlich von ICI Inc.) mit einer Dicke von 3 mil vorgesehen wurde und darauf unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts eine Lösung aufgetragen wurde, die 2,592 g 3-Aminopropyltriethoxysilan, 0,784 Essigsäure, 180 g denaturierten Alkohol mit 190 proof und 77,3 g Heptan enthielt. Diese Schicht wurde während 5 Minuten bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 135ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Blockierungsschicht hatte eine Trockendicke von 0,01 µm.
Eine Haftzwischenschicht wurde dann hergestellt, indem auf die Blockierungsschicht eine Beschichtung mit einer Naßdicke von 0,5 mil, die 0,5 Gew.-% der Lösung des Polyesterhaftmittels (Dupont 49.000, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.) in einer Mischung von Tetrahydrofuran und Cyclohexanon mit einem Volumenverhältnis von 70:30, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthielt, mit einem Bird Auftragegerät aufgetragen wurde. Die Haftzwischenschicht wurde 1 Minute bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 100ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Haftzwischenschicht hatte eine Trockendicke von 0,05 µm.
Die Haftzwischenschicht wurde dann mit einer Photoerzeugungsschicht, die 7,5 Vol.-% trigonales Se, 25 Vol.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und 67,5 Vol.-% Polyvinylcarbazol enthielt, beschichtet. Diese Photoerzeugungsschicht wurde hergestellt, indem 0,8 g Polyvinylcarbazol und 14 ml einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Flasche mit einem Fassungsvermögen von 2 Unzen verbracht wurden. Dieser Lösung wurden 0,8 g trigonales Selen und 100 g Schrot aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll zugegeben. Diese Mischung wurde dann in eine Kugelmühle während 72 bis 96 Stunden verbracht. Dann wurden 5 g der sich ergebenden Aufschlämmung einer Lösung von 0,36 g Polyvinylcarbazol und 0,20 g N,N'-Diphenyl-N,N'-bis- (3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin in 7,5 ml Tetrahydrofuran/Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 zugegeben. Diese Aufschlämmung wurde dann während 10 Minuten in eine Schüttelvorrichtung verbracht. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann auf die Haftzwischenschicht mit einem Bird Auftragegerät zur Bildung einer Schicht mit einer Naßdicke von 0,5 mil aufgetragen. Die Schicht wurde bei 135ºC während 5 Minuten in einem Umluftofen zur Bildung einer Photoerzeugungsschicht mit einer Trockendicke von 2,0 µm getrocknet.
Diese Photoerzeugungsschicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überzogen. Die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch Zugabe von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und Makrolon R, einem Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 50.000 bis 100.000, im Handel erhältlich von Farbenfabriken Bayer AG, in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Glasflasche. Die sich ergebende Mischung wurde in Methylenchlorid zur Bildung einer 15 Gew.-% Feststoffe enthaltenden Mischung gelöst. Diese Lösung wurde auf die Photoerzeugungsschicht unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts zur Bildung einer Beschichtung aufgetragen, die beim Trocknen eine Dicke von 24 µm hatte. Während dieses Beschichtungsvorgangs betrug die Feuchtigkeit 15% oder weniger. Die sich ergebende Photorezeptoreinrichtung, die alle vorstehend angegebenen Schichten umfaßte, wurde bei 135ºC in einem Umluftofen während 5 Minuten angelassen. Es wurde keine Antirollbeschichtung auf das Substrat aufgetragen. Das Substrat hatte eine Wärmekontraktionszahl von 7,0 x 10&supmin;&sup5;/ºC, und die Ladungstransportschicht hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC.

Beispiel VII

Ein erfindungsgemäßes, photoleitfähiges Abbildungselement wurde hergestellt, indem ein mit Titan beschichtetes, amorphes Polyethylenterephthalatpolyestersubstrat (Melinar, erhältlich von ICI America, Inc.) mit einer Dicke von 3 mil vorgesehen wurde und darauf unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts eine Lösung aufgetragen wurde, die 2,592 g 3-Aminopropyltriethoxysilan, 0,784 g Essigsäure, 180 g denaturierten Alkohol mit 190 proof und 77,3 g Heptan enthielt. Diese Schicht wurde dann während 5 Minuten bei Raumtemperatur und während 10 Minuten bei 135ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Blockierungsschicht hatte eine Trockendicke von 0,01 µm.
Eine Haftzwischenschicht wurde dann hergestellt, indem auf die Blockierungsschicht eine Beschichtung mit einer Naßdicke von 0,5 mil, die 0,5 Gew.-% der Lösung des Polyesterhaftmittels (Dupont 49.000, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.) in einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Cyclohexanon mit einem Volumenverhältnis von 70:30, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthielt, mit einem Bird Auftragegerät aufgetragen wurde. Die Haftzwischenschicht wurde 1 Minute bei Raumtemperatur und 10 Minuten bei 100ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Haftzwischenschicht hatte eine Trockendicke von 0,05 µm.
Die Haftzwischenschicht wurde dann mit einer Photoerzeugungsschicht, die 7,5 Vol.-% trigonales Se, 25 Vol.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und 67,5 Vol.-% Polyvinylcarbazol enthielt, beschichtet. Diese Photoerzeugungsschicht wurde hergestellt, indem 0,8 g Polyvinylcarbazol und 14 ml einer Mischung von Tetrahydrofuran und Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Flasche mit einem Fassungsvermögen von 2 Unzen verbracht wurden. Dieser Lösung wurden 0,8 g trigonales Selen und 100 g Schrot aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll zugegeben. Diese Mischung wurde dann in eine Kugelmühle während 72 bis 96 Stunden verbracht. Dann wurden 5 g der sich ergebenden Aufschlämmung einer Lösung von 0,36 g Polyvinylcarbazol und 0,20 g N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin in 7,5 ml Tetrahydrofuran/Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 zugegeben. Diese Aufschlämmung wurde dann während 10 Minuten in eine Schüttelvorrichtung verbracht. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann auf die Haftzwischenschicht mit einem Bird Auftragegerät zur Bildung einer Schicht mit einer Naßdicke von 0,5 mil aufgetragen. Die Schicht wurde bei 135ºC während 5 Minuten in einem Umluftofen zur Bildung einer Photoerzeugungsschicht mit einer Trockendicke von 2,0 p,m getrocknet.
Diese Photoerzeugungsschicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überzogen. Die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch Zugabe von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und Makrolon R, einem Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 50.000 bis 100.000, im Handel erhältlich von Farbenfabriken Bayer AG, in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Glasflasche. Die sich ergebende Mischung wurde in Methylenchlorid zur Bildung einer 15 Gew.-% Feststoffe enthaltenden Mischung gelöst. Diese Lösung wurde auf die Photoerzeugungsschicht unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts zur Bildung einer Beschichtung aufgetragen, die beim Trocknen eine Dicke von 25 µm hatte. Während dieses Beschichtungsvorgangs betrug die Feuchtigkeit 15% oder weniger. Die sich ergebende Photorezeptoreinrichtung, die alle vorstehend angegebenen Schichten umfaßte, wurde bei 135ºC in einem Umluftofen während 5 Minuten angelassen. Es wurde keine Antirollbeschichtung auf das Substrat aufgetragen. Das Substrat hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC, und die Ladungstransportschicht hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC.

Beispiel VIII

Ein erfindungsgemäßes, photoleitfähiges Abbildungselement wurde hergestellt, indem ein mit Titan beschichtetes Polycarbonatsubstrat (Makrofol, erhältlich von Mobay Chemical Corporation) mit einer Dicke von 3 mil vorgesehen wurde und darauf unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts eine Lösung aufgetragen wurde, die 2,592 g 3-Aminopropyltriethoxysilan, 0,784 g Essigsäure, 180 g denaturierter Alkohol mit 190 proof und 77,3 g Heptan enthielt. Diese Schicht wurde dann während 5 Minuten bei Raumtemperatur und während 10 Minuten bei 135ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Blockierungsschicht hatte eine Trockendicke von 0,01 µm.
Eine Haftzwischenschicht wurde dann hergestellt, indem auf die Blockierungsschicht eine Beschichtung mit einer Naßdicke von 0,5 mil, die 0,5 Gew.-% der Lösung des Polyesterhaftmittels (Dupont 49.000, erhältlich von E.I. Dupont de Nemours & Co.) in einer Mischung von Tetrahydrofuran und Cyclohexanon mit einem Volumenverhältnis von 70:30, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, enthielt, mit einem Bird Auftragegerät aufgetragen wurde. Die Haftzwischenschicht wurde 1 Minute bei Raumtemperatur und 120 Minuten bei 100ºC in einem Umluftofen trocknen gelassen. Die sich ergebende Haftzwischenschicht hatte eine Trockendicke von 0,05 µm.
Die Haftzwischenschicht wurde dann mit einer Photoerzeugungsschicht, die 7,5 Vol.-% trigonales Se, 25 Vol.-% N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und 67,5 Vol.-% Polyvinylcarbazol enthielt, beschichtet. Diese Photoerzeugungsschicht wurde hergestellt, indem 0,8 g Polyvinylcarbazol und 14 ml einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Flasche mit einem Fassungsvermögen von 2 Unzen verbracht wurden. Dieser Lösung wurden 0,8 g trigonales Selen und 100 g Schrot aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll zugegeben. Diese Mischung wurde dann in eine Kugelmühle während 72 bis 96 Stunden verbracht. Dann wurden 5 g der sich ergebenden Aufschlämmung einer Lösung von 0,36 g Polyvinylcarbazol und 0,20 g N,N'-Diphenyl-N,N'-bis- (3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin in 7,5 ml Tetrahydrofuran/Toluol in einem Volumenverhältnis von 1:1 zugegeben. Diese Aufschlämmung wurde dann während 10 Minuten in eine Schüttelvorrichtung verbracht. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann auf die Haftzwischenschicht mit einem Bird Auftragegerät zur Bildung einer Schicht mit einer Naßdicke von 0,5 mil aufgetragen. Die Schicht wurde bei 135ºC während 5 Minuten in einem Umluftofen zur Bildung einer Photoerzeugungsschicht mit einer Trockendicke von 2,0 µm getrocknet.
Diese Photoerzeugungsschicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überzogen. Die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch Zugabe von N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin und Makrolon R, einem Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht von etwa 500000 bis 100.000, im Handel erhältlich von Farbenfabriken Bayer AG, in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 in eine bernsteinfarbene Glasflasche. Die sich ergebende Mischung wurde in Methylenchlorid zur Bildung einer 15 Gew.-% Feststoffe enthaltenden Mischung gelöst. Diese Lösung wurde auf die Photoerzeugungsschicht unter Verwendung eines Bird Auftragegeräts zur Bildung einer Beschichtung aufgetragen, die beim Trocknen eine Dicke von 25 µm hatte. Während dieses Beschichtungsverfahrens betrug die Feuchtigkeit 15% oder weniger. Die sich ergebende Photorezeptoreinrichtung, die alle vorstehend angegebenen Schichten umfaßte, wurde bei 135ºC in einem Umluftofen während 5 Minuten angelassen. Es wurde keine Antirollbeschichtung auf das Substrat aufgetragen. Das Substrat hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC, und die Ladungstransportschicht hatte eine Wärmekontraktionszahl von 6,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC.

Claims

1. Elektrophotographisches Abbildungselement, umfassend eine flexible Trägersubstratschicht, die auf einer Seite mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Ladungstransportschicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß keine Rollverhinderungsschicht auf der Rückseite des Substrats aufgetragen ist und daß der Unterschied der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht in dem Temperaturbereich von 0ºC bis 150ºC innerhalb des Bereichs von -2 x 10&supmin;&sup5;/OC bis + 2 x 10&supmin;&sup5;/ºC liegt.

2. Abbildungselement nach Anspruch 1, umfassend eine Haftschicht auf der einen Seite der Substratschicht.

3. Abbildungselement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht und/oder Ladungstransportschicht ein thermoplastisches, filmbildendes Polymer umfaßt.

4. Abbildungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Trägersubstratschicht Polyethersulfon umfaßt.

5. Abbildungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht Polycarbonat umfaßt.

6. Abbildungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportschicht ein organisches Polymer und eine aromatische Aminverbindung der allgemeinen Formel umfaßt:

worin R&sub1; und R&sub2; eine aromatische Gruppe sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Phenylgruppe, Naphthylgruppe und Polyphenylgruppe, und R&sub3; ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Arylgruppe, Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und cycloaliphatischen Verbindungen mit 3 bis 18 C-Atomen.

7. Abbildungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Trägersubstratschicht eine Dicke von 51 µm bis 178 µm, beispielsweise von 76 µm bis 152 µm, und vorzugsweise von 90 µm bis 114 µm aufweist, und die Ladungstransportschicht eine Dicke von 24 µm bis 31 µm aufweist.

8. Abbildungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied der Wärmekontraktionszahl zwischen der Substratschicht und der Ladungstransportschicht in dem Temperaturbereich von 0ºC bis 150ºC innerhalb des Bereichs von -0,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC bis +0,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC liegt.

9. Abbildungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht eine lineare Wärmekontraktionszahl im Bereich von 5,6 x 10&supmin;&sup5;/ºC bis 7,5 x 10&supmin;&sup5;/ºC aufweist.

10. Elektrophotographisches Abbildungsverfahren, umfassend das Vorsehen eines elektrophotographischen Abbildungselements nach einem der vorstehenden Ansprüche, das Ausbilden eines elektrostatischen, latenten Bilds auf dem Abbildungselement, das Ausbilden eines Tonerbilds auf dem Abbildungselement in Übereinstimmung mit dem elektrostatischen, latenten Bild und Übertragen des Tonerbilds auf ein Empfangselement.