1. Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrophotographie-
Photoleiter, der in Bilderzeugungsgeräten, wie beispielsweise
einem elektrophotographischen Drucker, einem PPF und einem
digitalen Kopierer, verwendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik:
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Gewöhnlich wurde, aufgrund seiner stabilen Entladung und
verminderter ozonbildung während einer Korona-Entladung, ein
positiv aufladbarer Elektrophotographie-Photoleiter gefordert. Es
gibt zwei Arten von Elektrophotographie-Photoleitern, nämlich
einen Mehrschicht-Photoleiter und einen
Einfachschicht-Photoleiter.
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Ein positiv aufladbarer
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter umfaßt eine ladungserzeugende Schicht mit einem
ladungserzeugenden Material und eine ladungstransportierende Schicht
mit einem ladungstransportierenden Material. In einem
gewöhnlichen negativ aufladbaren
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter ist die ladungstransportierende Schicht auf der
ladungserzeugenden Schicht ausgebildet, während beim positiv
aufladbaren Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter die
ladungserzeugende Schicht auf der ladungstransportierenden Schicht
ausgebildet ist, da das ladungstransportierende Material
vorwiegend ein Löcher transportierendes Material ist. Allerdings
ist der positiv aufladbare Mehrschicht-Elektrophotographie-
Photoleiter schwer herzustellen und wurde aufgrund der folgenden
Probleme in der Praxis nicht verwendet: Wenn die
ladungserzeugende Schicht auf die ladungstransportierende Schicht
aufgebracht wird, wird das ladungstransportierende Material in die
ladungserzeugende Schicht eluiert; und das ladungserzeugende
Material wird von der ladungserzeugenden Schicht aufgrund von
Abrieb abgetragen, der durch wiederholtes Kopieren hervorgerufen
wird. Weiterhin hat der
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter einen wesentlichen Nachteil, daß eine hohe
γ-Charakteristik nicht erhalten werden kann.
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Andererseits wurde der positiv aufladbare
Einfachschicht-Elektrophotographie-Photoleiter weiterentwickelt, da er leichter
herstellbar ist als der oben erwähnte positiv aufladbare
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter.
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Ein Beispiel eines positiv aufladbaren
Einfachschicht-Elektrophotographie-Photoleiters wird in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung 1-169454 offenbart. Dieser Elektrophotographie-
Photoleiter weist das Merkmal auf, daß der Photoleiter
Phthalocyanin als photoleitendes Material, aber kein
ladungstransportierendes Material verwendet. Aufgrund dieses Merkmals hat ein
solcher positiv aufladbarer Einfachschicht-Elektrophotographie-
Photoleiter (nachfolgend als Einschicht-Elektrophotographie-
Photoleiter A bezeichnet) eine hohe γ-Charakteristik und ist für
einen Drucker geeignet, worauf in den letzten Jahren viel
Aufmerksamkeit verwendet wurde.
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Allerdings hat der Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter A
die folgenden Probleme: Da der Einschicht-Elektrophotographie-
Photoleiter A kein ladungstransportierendes Material verwendet,
ist seine Empfindlichkeit geringer als die des funktionell
geteilten Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiters, der
sowohl das ladungserzeugende Material, als auch das
ladungstransportierende Material verwendet. Darüber hinaus absorbiert
ladungserzeugendes Material wie Phthalocyanin leicht Gas; daher
wird die Aufladbarkeit des
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiters A durch aktives Gas wie Ozon und Stickstoffoxide
vermindert.
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Die JP-A-2153357 offenbart einen
Elektrophotographie-Photoleiter, der aus einem laminierten organischen Halbleiter auf einem
leitfähigen Trägerkörper zusammengesetzt ist, wobei der
organische Halbleiter ein eine Matrixphase bildendes Polymer, ein eine
dispergierte Phase bildendes Polymer, ein trägererzeugendes
Mittel und ein träqertransportierendes Mittel enthält. Das
trägererzeugende Mittel ist im wesentlichen in dem Polymer
enthalten, das die dispergierte Phase bildet.
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Nachfolgend wird die γ-Charakteristik beschrieben, die für den
Elektrophotographie-Photoleiter wichtig ist.
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Um eine befriedigende Reproduktion und Auflösung eines genauen
Bildes, wie zum Beispiel einen Brief, zu erhalten, ist ein
Entwicklungsverfahren mit hoher Entwicklungsempfindlichkeit (d.h.
einem hohen γ-Wert) erforderlich. Der Ausdruck "γ", wie er in
der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, hat seinen
Ursprung in der Silberphotographie. In der Silberphotographie
wird γ durch die Formel: γ = dD/dLogE wiedergegeben, in der D
eine Belichtungsdichte und E eine Belichtungsmenge ist. Das
heißt, daß die γ-Charakteristik das Maß des Bildkontrastes bei
verschiedenen Belichtungs stufen ist.
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Bei der Elektrophotographie spielt der Photoleiter eine ähnliche
Rolle wie ein Film bei der Silberphotographie. Bei dem
elektrophotographischen Verfahren wird die Spannung an einem bestimmten
Punkt auf der Oberfläche eines gleichmäßig aufgeladenen
Elektrophotographie-Photoleiters durch die Menge an Lichtenergie
bestimmt, der dieser Punkt ausgesetzt wurde. Während des
Entwicklungsschrittes bestimmt diese Spannung auf der Oberfläche des
Photoleiters die Dichte dieses Punktes auf dem Ausdruck. Die
γ-Charakteristik des Elektrophotographie-Photoleiters wird als
der Absolutwert einer Steigung der charakteristischen Kurve
definiert, die durch Auftragung des Verhältnisses zwischen einem
Oberflächenpotential und einer Belichtungsenergie erhalten wird
(das Oberflächenpotential wird auf der Ordinate und die
Belichtungsenergie
auf der Abszisse aufgetragen). Die Steigung
variiert in Abhängigkeit von der Struktur und den Eigenschaften
einer lichtempfindlichen Schicht. Eine hohe γ-Charakteristik
gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht einem hohen
Absolutwert der Steigung der charakteristischen Kurve, wobei der
Elektrophotographie-Photoleiter gegenüber geringer
Belichtungsenergie von Streulicht unempfindlich ist, das Oberflächenpotential
aufrechterhalten wird und auch schnell auf Belichtungsenergie
reagiert wird, die einen bestimmten Wert erreicht hat. Wenn das
Oberflächenpotential in einem schmalen Belichtungsenergiebereich
schnell sinkt, gilt die γ-Charakteristik als hoch. Je höher die
γ-Charakteristik ist, desto klarer kann ein genaues Bild
reproduziert werden und desto besser ist dessen Auflösung.
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Empfindlichkeit bezieht sich auf einen Oberflächenpotentialwert,
bei dem das Oberflächenpotential stabil wird, wenn die
Belichtungsenergie in einem bestimmten Ausmaß erhöht wird.
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Unter Bezugnahme auf Figur 1 werden die Merkmale des
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiters und des Einschicht-
Elektrophotographie-Photoleiters A beschrieben.
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Figurlisteinegraphischedarstellung,diedasverhältnis
zwischen der Belichtungsenergie (E) und dem
Oberflächenpotential (V) in dem Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter und
dem Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter A zeigt.
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In diesem Diagramm ist die Kurve 1 eine Belichtungsenergie
(E) - Oberflächenpotential (V) - Kurve (nachfolgend als
EV-Charaktenstik-Kurve bezeichnet) des
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiters A, und Kurve 2 ist eine EV-Charakteristik-Kurve des
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiters. Wie in Figur 1
gezeigt, ist die Empfindlichkeit des
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiters hoch, jedoch ist seine γ-Charakteristik
nicht hoch. Andererseits ist die γ-Charakteristik des
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiters A hoch, jedoch ist
seine Empfindlichkeit niedrig.
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Um die oben erwähnten Probleme zu überwinden, haben die Erfinder
einen positiv aufladbaren
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter (nachfolgend als
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter B bezeichnet) untersucht, bei dem ein ladungserzeugendes und
ein ladungstransportierendes Material gleichmäßig in einer
lichtempfindlichen Schicht dispergiert sind, wobei der Gehalt
dieser Materialien variiert wurde. Als ein Ergebnis dieser
Untersuchung wurde die Empfindlichkeit des Elektrophotographie-
Photoleiters verbessert, allerdings fehlt dem
Elektrophotographie-Photoleiter die Fähigkeit, ein elektrisches Potential
aufrechtzuerhalten, ohne zu reagieren, wenn die Belichtungsenergie
klein ist. Somit wurde kein Elektrophotographie-Photoleiter mit
genügend hoher γ-Charakteristik erhalten. Die Gründe dafür
wurden nicht herausgefunden. Es kann angenommen werden, daß ein
sogenanntes Lawinenphänomen (nachfolgend beschrieben) dann nicht
auftritt, wenn das ladungserzeugende Material und das
ladungstransportierende Material in der lichtempfindlichen Schicht
dispergiert sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der erfindungsgemäße Elektrophotographie-Photoleiter umfaßt:
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ein leitfähiges Substrat und eine auf dem leitfähigen Substrat
gebildete lichtempfindliche Schicht,
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wobei die lichtempfindliche Schicht ladungserzeugende Teilchen,
ein ladungstransportierendes Material und ein Bindemittelharz
umfaßt, und die ladungserzeugenden Teilchen aus einer
Zusammensetzung hergestellt sind, die ein in einem Bindemittelmedium
dispergiertes ladungserzeugendes Material umfaßt,
die ladungserzeugenden Teilchen in der lichtempfindlichen
Schicht in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen pro
100 Gewichtsteile des Bindemittelharzes enthalten sind und
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das Bindemittelmedium in den ladungserzeugenden Teilchen ein
anderes ist als das Bindemittelharz in der lichtempfindlichen
Schicht.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die
ladungserzeugenden Teilchen in der lichtempfindlichen Schicht in einer
Menge von 1 bis 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des
Bindemittelharzes enthalten.
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Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das
ladungserzeugende Material in den ladungserzeugenden Teilchen in
einer Menge von 10 bis 95 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile
des Bindemittelmediums enthalten.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das
ladungserzeugende Material Phthalocyanin.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das
ladungstransportierende Material in der lichtempfindlichen
Schicht in einer Menge von 2 bis 200 Gewichtsteilen pro 100
Gewichtsteile des Bindemittelharzes enthalten.
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Somit ermöglicht die hier beschriebene Erfindung die Vorteile:
(1) Lieferung eines Elektrophotographie-Photoleiters mit hoher
Empfindlichkeit und Auflösung und hoher γ-Charakteristik,
unabhängig von der Anwesenheit eines ladungstransportierenden
Materials und (2) Lieferung eines zur Verwendung für
bilderzeugende Geräte wie einem Elektrophotographie-Drucker, einem PPF
und einem digitalen Kopierer geeigneten Elektrophotographie-
Photoleiters.
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Diese und weitere erfindungsgemäßen Vorteile werden dem Fachmann
beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Figur 1 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis
zwischen der Belichtungsenergie (E) und dem Oberflächenpotential
(V) in einem gewöhnlichen
Mehrschicht-Elektrophotographie-Photoleiter und einem Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter A
zeigt.
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Figur 2 ist eine Ansicht, die das Innere der lichtempfindlichen
Schicht eines erfindungsgemäßen Elektrophotographie-Photoleiters
schematisch zeigt.
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Figur 3 ist eine Ansicht, die den Zustand einer Ladungsbewegung
in der lichtempfindlichen Schicht schematisch zeigt, wenn der
Elektrophotographie-Photoleiter mit Licht bestrahlt wird, dessen
Oberfläche gleichförmig und positiv geladen ist.
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Figur 4 ist eine schematische Darstellung, die das Verhältnis
zwischen der Belichtungsenergie (E) und dem Oberflächenpotential
(V) in Elektrophotographie-Photoleitern zeigt, die gemäß den
erfindungsgemäßen Beispielen und vergleichsbeispielen erhalten
wurden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein erfindungsgemäßer Elektrophotographie-Photoleiter umfaßt ein
leitfähiges Substrat und eine auf dem leitfähigen Substrat
ausgebildete lichtempfindliche Schicht. Die lichtempfindliche
Schicht enthält ladungserzeugende Teilchen,
ladungstransportierendes Material und ein Bindemittelharz. Jedes ladungserzeugende
Teilchen ist aus einer Zusammensetzung hergestellt, die ein in
einem Bindemittelmedium dispergiertes ladungserzeugendes
Material enthält. Die ladungserzeugenden Teilchen sind in der
lichtempfindlichen Schicht dispergiert.
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Nachfolgend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Elektrophotographie-Photoleiters beschrieben.
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Figur 2 ist eine Ansicht, die das Innere der lichtempfindlichen
Schicht des erfindungsgemäßen Elektrophotographie-Photoleiters
schematisch zeigt. In Figur 2 bezeichnen die Bezugszeichen 3 ein
ladungserzeugendes Material, 4 ladungserzeugende Teilchen, die
aus einer Zusammensetzung hergestellt sind, das
ladungserzeugendes Material in einem Bindemittelmedium dispergiert enthält, und
5 ein ladungstransportierendes Material.
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Figur 3 ist eine Ansicht, die schematisch den Zustand der
Ladungsbewegung in der lichtempfindlichen Schicht zeigt, wenn
der Elektrophotographie-Photoleiter mit Licht bestrahlt wird,
dessen Oberfläche gleichmäßig und positiv aufgeladen ist. In
Figur 3 bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Figur 2
dieselben Komponenten wie in Figur 2. Die Oberfläche der
lichtempfindlichen Schicht ist gleichmäßig und aufgrund einer Korona-
Entladung positiv aufgeladen. Wenn die Oberfläche der
lichtempfindlichen Schicht entsprechend einem Bildmuster mit Licht
bestrahlt wird, entsteht aus jedem ladungserzeugenden Teilchen 4
eine Ladung (d.h. Elektronen (-) und Löcher (+)). Im
ladungserzeugenden Teilchen 4 ist das ladungserzeugende Material 3 in
dem Bindemittelmedium dispergiert, so daß das ladungserzeugende
Teilchen 4 die Ladung speichern kann. Wenn die Ladung in dem
ladungserzeugenden Teilchen 4 gespeichert ist, wird das
elektrische Feld erhöht. Daher sind aus dem ladungserzeugenden
Teilchen 4 entstandene Elektronen einem starken elektrischen Feld
Vofl der lichtempfindlichen Schicht ausgesetzt. Als eine Folge
werden die Elektronen auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt
und stoßen gegen andere ladungserzeugende Teilchen 4, ohne gegen
Phononen zu stoßen.
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Das bedeutet, daß die ladungserzeugenden Teilchen 4
erfindungsgemäß die Ladung speichern. Wenn das elektrische Feld in der
lichtempfindlichen Schicht stark wird, werden eine Vielzahl von
Elektronen von den ladungserzeugenden Teilchen 4 schnell
freigegeben und stoßen gegen andere ladungserzeugende Teilchen 4,
wodurch eine Lawine ausgelöst wird. Wenn das Lawinenphänomen
auftritt, werden die Elektronen in einer Gruppe nach oben zur
Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht transportiert. Es wird
angenommen, daß die hohe γ-Charakteristik ein Ergebnis dieser
Elektronenbewegung ist.
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Um eine solche Charakteristik zu erhalten ist es erforderlich,
daß das ladungserzeugende Material 3 in der lichtempfindlichen
Schicht als eine Ansammlung und nicht als Primärteilchen
vorliegen. Da das ladungserzeugende Material 3 erfindungsgemäß in
jedem ladungserzeugenden Teilchen 4 dispergiert ist, ohne daß
ladungstransportierendes Material 5 in dem ladungserzeugenden
Material vorhanden ist, ist das ladungserzeugende Material 3 in
dem ladungserzeugenden Teilchen 4 als Primärteilchen in einem
isolierten Zustand vorhanden. In dem starken elektrischen Feld
der lichtempfindlichen Schicht, das durch die Ladungsspeicherung
in jedem ladungserzeugenden Teilchen 4 hervorgerufen wird,
werden Elektronen vom ladungserzeugenden Teilchen 4 freigesetzt und
in einer Gruppe nach oben zur Oberfläche des ladungserzeugenden
Teilchens 4 transportiert und stoßen aufgrund des Tunneleffekts
gegen andere ladungserzeugende Teilchen 4. Die gegen andere
ladungserzeugende Teilchen 4 stoßenden Elektronen bewirken das
Lawinenphänomen, was zu einer sukzessiv zunehmenden Zahl von
Elektronen führt. Diese Elektronen dringen schnell in das in der
lichtempfindlichen Schicht vorhandene ladungserzeugende Material
5 ein und erreichen schließlich, aber rasch, die Oberfläche der
lichtempfindlichen Schicht.
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Andererseits werden im Fall des gewöhnlichen
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiters B, bei dem das ladungserzeugende
Material und das ladungstransportierende Material gleichmäßig in der
lichtempfindlichen Schicht dispergiert sind, d.h. in dem Fall,
in dem das ladungserzeugende Material in Form von Primärteilchen
in der lichtempfindlichen Schicht dispergiert ist, erzeugte
Elektronen wirksam zum benachbarten ladungstransportierenden
Material transportiert. Somit reagiert der
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter B auch auf geringe Belichtungsenergie,
so daß die Ladung nicht gespeichert wird, wobei kein
Lawinenphänomen ausgelöst wird.
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Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, daß die Ladung zwischen
dem ladungserzeugenden Material transportiert wird. Daher ist
der Gehalt an ladungserzeugendem Material in der
lichtempfindlichen Schicht geringer als der in dem gewöhnlichen Einschicht-
Elektrophotographie-Photoleiter A. Somit weist der
erfindungsgemäße Elektrophotographie-Photoleiter eine hohe Stabilität
gegenüber einem aktiven Gas wie Ozon auf. Darüber hinaus tritt
erfindungsgemäß das Lawinenphänomen auf, obwohl das
ladungstransportierende Material in der lichtempfindlichen Schicht
enthalten ist, und die erzeugten Elektronen werden in einer
Gruppe mit einer hohen Geschwindigkeit durch das
ladungstransportierende Material transportiert, so daß die Empfindlichkeit
des Elektrophotographie-Photoleiters hoch wird.
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Erfindungsgemäß enthält ein Elektrophotographie-Photoleiter ein
leitfähiges Substrat und eine auf dem leitfähigen Substrat
ausgebildete lichtempfindliche Schicht. Die lichtempfindliche
Schicht enthält ein ladungserzeugendes Material, ein
ladungstransportierendes Material und ein Bindemittelharz. In diesem
Fall weist die EV-Charakteristik-Kurve des Elektrophotographie-
Photoleiters einen Wendepunkt auf. So ein Photoleiter reagiert
nur schwer auf geringe Belichtungsenergie von Streulicht, aber
schnell auf Belichtungsenergie, die einen bestimmten Wert
erreicht hat. Aufgrund dieser Eigenschaft des Photoleiters hat
die EV-Charakteristik-Kurve einen Wendepunkt. Der
Elektrophotographie-Photoleiter, der sowohl das ladungstransportierende
Material und das ladungserzeugende Material enthält als auch
diese Eigenschaft hat, war nicht bekannt. Der erfindungsgemäße
Elektrophotographie-Photoleiter umfaßt ein
ladungstransportierendes und ein ladungserzeugendes Material, und seine
EV-Charakteristik-Kurve weist einen Wendepunkt auf. Erfindungsgemäß kann
ein Elektrophotographie-Photoleiter mit dieser Eigenschaft
sowohl in Form eines Einschicht-Typs als auch eines Mehrschicht-
Typs realisiert werden. Es ist bevorzugt, daß die
Belichtungsenergie (E) unter Berücksichtigung der hohen γ-Charakteristik
und der Empfindlichkeit des Photoleiters in einem schmalen
Bereich von 0,3 µJ/cm² bis 3 µJ/cm² liegt. Solch ein Photoleiter
kann erhalten werden, indem die lichtempfindliche Schicht mit
den ladungserzeugenden Teilchen und dem ladungserzeugenden
Material auf dem leitfähigen Substrat gebildet wird. Der Wendepunkt
entspricht einem Punkt, an dem die zweite Ableitung einer
Funktion zu 0 wird. Der Wendepunkt für die Funktion kann aufgrund
eines Vorzeichenwechsels angenommen werden, da sich das
Vorzeichen der Funktion vor und nach dem Wendepunkt ändert.
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Nachfolgend werden für den erfindungsgemäßen
Elektrophotographie-Photoleiter verwendete Materialien und ein Verfahren zur
Herstellung desselben beschrieben.
(Ladungserzeugende Teilchen)
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Das erfindungsgemäß verwendete ladungserzeugende Teilchen ist
eine Zusammensetzung mit einem Bindemittelmedium und einem
ladungserzeugenden Material. Im allgemeinen ist das
ladungserzeugende Material gleichmäßig in dem Bindemittelmedium dispergiert.
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Das ladungserzeugende Teilchen wird durch ein allgemeines
Verfahren zur Herstellung eines Teilchens hergestellt. Zum Beispiel
kann das ladungserzeugende Teilchen durch ein Verfahren zur
Herstellung eines Entwicklungstoners für ein elektrostatisches
latentes Bild hergestellt werden. Das ladungserzeugende Teilchen
kann durch ein Knet- und Mahlverfahren wie folgt hergestellt
werden: Ein ladungserzeugendes Material und ein
Bindemittelmedium werden zusammengemischt; die so erhaltene Mischung wird unter
Verwendung eines Extruders, einer Walzenmühle, eines Kneters,
etc. schmelzgeknetet, worin das ladungserzeugende Material
gleichmäßig in dem Bindemittelmedium dispergiert wird, um eine
geknetete Substanz zu erhalten; die geknetete Substanz wird mit
einer Hammermühle, einer Strahlmühle, etc. gemahlen, wobei ein
ladungserzeugendes Material erhalten wird. Alternativ kann das
ladungserzeugende Material wie folgt durch ein
Sprühtrocknungsverfahren hergestellt werden: Ein ladungserzeugendes Material
und ein Bindemittelmedium werden gemischt und in einem
Lösungsmittel zu einer Lösung oder einer Aufschlämmung dispergiert; die
resultierende Lösung oder Aufschlämmung wird zur Bildung
einzelner Teilchen sprühgetrocknet Alternativ kann das
ladungserzeugende Teilchen durch bekannte Verfahren wie Polymerisation
einschließlich Suspensions- und Emulsionspolymerisation sowie
Koazervation gebildet werden. Die Emulsionspolymerisation wird
ausgeführt, indem das ladungserzeugende Material mit einem
Monomer, einem Vernetzungsmittel, einem Initiator, viskosem Öl und
einem Dispergiermittel mit einer hohen Geschwindigkeit und bei
einer geeigneten Temperatur zusammengerührt werden. Wenn
notwendig, kann ein Dispergierhilfsmittel zugegeben werden. Die
Teilchengröße der durch diese Verfahren erhaltenen
ladungserzeugenden Materialien kann durch Klassifizierung eingestellt werden.
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Als das ladungserzeugende Material können organische Pigmente
und Teilchen aus Farbstoffen verwendet werden. Beispiele
organischer Pigmente umfassen organische Azopigmente, organische
Phthalocyaninpigmente, organische kondensierte polycyclische
Pigmente, Chinonkolorierungsmittel, etc. Insbesondere werden
vorzugsweise die organischen Phthalocyaninpigmente verwendet.
Als die organischen Phthalocyaninpigmente werden vorzugsweise
Titanylphthalocyanin, metallfreies Phthalocyanin und Kupfer-
Phthalocyanin verwendet.
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Beispiele für das Bindemittelmedium schließen thermoplastische
Harze wie Styrolmonomere, Styrolpolymere,
Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Acrylnitril-Copolymere,
Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Acryl-Copolymere, Styrol-Acryl-Copolyinere, Styrol-Acryl-
Copolymere, chloriertes Polyethylen, Polyvinylchlorid,
Polypropylen, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Polyester, Alkydharz,
Polyamid, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polysulfon,
Diallyl-Phthalatharz, Ketonharz, Polyvinyl-Butyralharz und
Polyetherharz, vernetzbare, durch Wärme härtbare Harze wie
Silikonharz, Epoxyharz und dergleichen sowie durch lichthärtbare Harze
wie Epoxyacrylat, Urethan-Acrylat, etc. Diese Medien können
allein oder in Kombination von zwei oder mehrere Arten davon
verwendet werden. Es ist bevorzugt, daß ein für das
ladungserzeugende Material verwendete Harz des Bindemittelmediums ein
anderes ist als das für die nachfolgend beschriebene
lichtempfindliche Schicht. Der Grund dafür, ist es zu verhindern, daß in
der lichtempfindlichen Schicht dispergiertes
ladungstransportierendes Material in das ladungserzeugende Teilchen gemischt wird.
Wenn das gleiche Harz für das ladungserzeugende Teilchen und das
ladungstransportierende Material verwendet wird, ist es
notwendig, daß das für das ladungserzeugende Teilchen verwendete Harz
vernetzt ist, um ein härtbares Harz zu sein. In jedem Fall, um
zu verhindern, daß sich das in der lichtempfindlichen Schicht
dispergierte ladungstransportierende Material in das
ladungserzeugende Teilchen mischt, ist es bevorzugt, daß das für das
ladungserzeugende Teilchen verwendete Harz ein durch Wärme
härtbares Harz oder verkapselt ist.
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Der Gehalt an ladungserzeugendem Material im ladungserzeugenden
Teilchen liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 95
Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Bindemittelmediums im
ladungserzeugendem Teilchen. Wenn der Gehalt an
ladungserzeugendem Material geringer als 10 Gewichtsteile ist, ist die
Empfindlichkeit
des resultierenden Photoleiters schlecht. Wenn der
Gehalt des ladungserzeugenden Materials höher als 95
Gewichtsteile ist, ist die hohe γ-Charakteristik vermindert.
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Die Teilchengröße des ladungserzeugenden Materials variiert in
Abhängigkeit von seiner Kombination mit dem Bindemittelharz
(später beschrieben). Im allgemeinen ist die Teilchengröße von
etwa 0,1 bis einigen µm. Es ist bevorzugt, daß die Teilchengröße
des ladungserzeugenden Teilchens geringer als 3 µm ist.
Allerdings wenn die Teilchengröße zu klein ist, wird eine
γ-Charakteristik erhalten, die so niedrig ist, wie die des Photoleiters,
bei dem das ladungserzeugende Material gleichmäßig in der
lichtempfindlichen Schicht dispergiert ist. Somit ist eine zu kleine
Teilchengröße nicht bevorzugt.
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Die ladungserzeugenden Teilchen sind in der lichtempfindlichen
Schicht in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise
1 bis 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des
Bindemittelharzes dispergiert. Wenn der Gehalt der ladungserzeugenden
Teilchen geringer als 1 Gewichtsteil ist, ist die Empfindlichkeit
des resultierenden Photoleiters gering. Wenn der Gehalt an
ladungserzeugenden Teilchen höher als 30 Gewichtsteile ist, wird
die Schwarzabschwächung erhöht, was zu verschlechterten
Aufladungseigenschaften der ladungserzeugenden Teilchen führt. Der
Grund dafür ist, daß das ladungserzeugende Material aufgrund von
aktivem Gas instabil wird. Somit ist ein Gehalt außerhalb des
oben genannten Bereiches nicht bevorzugt.
(Bindemittelharz)
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Das für die lichtempfindliche Schicht verwendete Bindemittelharz
ist ausgewählt aus den Harzen, die denen für die
ladungserzeugenden Teilchen verwendeten ähnlich sind. Wie oben beschrieben,
ist es bevorzugt, daß als Bindemittelharz eine andere Harzart
verwendet wird, als für die ladungserzeugenden Teilchen. Diese
Harze für das Bindemittelharz können allein oder als Kombination
von zwei oder mehreren solchen Typen verwendet werden.
(Ladungstransportierendes Material)
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Beispiele für das ladungstransportierende Material umfassen
Benzidinverbindungen wie
N,N'-Bis(o,p-dimethylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin, Diphenochinonverbindungen wie 3,5-Dimethyl-
3',5,-di-tert.-butyl-diphenochinon, Oxadiazolverbindungen wie
2,5-Di(4-methylaminophenyl)-1,3,4-oxadiazol, Styrylverbindungen
wie 9-(4-Diethylaminostyryl) anthracen, Carbazolverbindungen wie
Polyvinylcarbazol, Pyrazolinverbindungen wie
1-Phenyl-3-(p-dimethylaminophenyl)pyrazolin, Stickstoff enthaltende cyclische
Verbindungen und kondensierte polycyclische Verbindungen wie
Triphenylaminverbindungen, Indolverbindungen,
Oxazolverbindungen, Isooxazolverbindungen, Thiazolverbindungen,
Thiadiazolverbindungen, Imidazolverbindungen, Pyrazolverbindungen und
Triazolverbindungen, etc. Wenn das ladungstransportierende Material
mit einer filmbildenden Eigenschaft, wie Polyvinylcarbazol,
verwendet wird, wird das Bindemittelharz nicht immer benötigt.
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Das ladungstransportierende Material kann in der
lichtempfindlichem Schicht in einer Menge von 2 bis 200 Gewichtsteilen,
vorzugsweise 20 bis 120 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des
Bindemittelharzes enthalten sein.
(Leitfähiges Substrat)
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Als leitfähiges Substrat können zahlreiche Materialien mit
Leitfähigkeit verwendet werden. Beispiele umfassen eine einfache
Metallsubstanz wie Aluminium, Kupfer, Zinn, Platin, Silber,
Vanadium, Molybdän, Chrom, Cadmium, Titan, Nickel, Palladium,
Indium, Edelstahl oder Messing oder eine Bahn davon,
Kunststoffelemente, worauf diese Metalle vakuumverdampft oder laminiert
wurden, eine Plastikbahn oder Glaselemente, die mit
Aluminiumiodid, Zinnoxid oder Indiumoxid beschichtet sind.
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Jedes dieser leitfähigen Substrate kann jegliche Form haben, wie
eine bahnartige Form, eine trommelartige Form, etc. Es ist für
das Substrat bevorzugt, daß es selbst leitfähig ist oder eine
leitfähige Oberfläche aufweist und eine mechanische Festigkeit
aufweist, um bei Verwendung genügend beständig zu sein.
(Sensibilisator und andere Additive)
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Um die Dispersion und Beschichtung des ladungstransportierenden
Materials und der ladungserzeugenden Teilchen zu verbessern,
kann ein Tensid, ein Egalisierungsmittel oder dergleichen in der
lichtempfindlichen Schicht enthalten sein.
(Filmbildung)
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Der erfindungsgemäße Elektrophotographie-Photoleiter kann
erhalten werden, indem die lichtempfindliche Schicht auf dem
leitfähigen Substrat gebildet wird. Die lichtempfindliche Schicht wird
im allgemeinen durch ein Beschichtungsverfahren hergestellt,
allerdings ist das Verfahren nicht besonders darauf beschränkt.
Im Falle der Verwendung einer Beschichtung wird die
lichtempfindliche Schicht beispielsweise wie folgt gebildet:
ladungserzeugende Teilchen, ein ladungstransportierendes Material, ein
Bindemittelharz und Lösungsmittel werden mittels einer
Walzenmühle, einer Kugelmühle, einer Scheibenmühle, eines
Farbenmischzylinders oder einer Ultraschall-Dispergiereinrichtung gemischt
und die so erhaltene gemischte Lösung wird auf das leitfähige
Substrat beschichtet und nachfolgend getrocknet. Beispiele der
zur Bildung der lichtempfindlichen Schicht verwendeten
Lösungsmittel schließen Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol,
Butanol, etc., aliphatische Kohlenwasserstoffe wie n-Hexan,
Octan, Cyclohexan, etc., aromatische Kohlenwasserstoffe wie
Benzol, Toluol, Xylol, etc., halogenierte Kohlenwasserstoffe wie
Dichlormethan, Tetrachlorkohlenstoff, Chlorbenzol, etc., Ether
wie Dimethylether, Diethylether, Tetrahydrofuran,
Ethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldimethylether, etc., Ketone wie
Aceton, Methyl-Ethyl-Keton, Cyclohexanon, etc., Ester wie
Ethylacetat, Methylacetat, etc., Dimethylformaldehyd,
Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, etc. ein.
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Diese Lösungsmittel können allein oder in Kombination mit zwei
oder mehreren Arten davon verwendet werden. Es ist notwendig,
daß diese Lösungsmittel die ladungserzeugenden Teilchen und das
in den ladungserzeugenden Teilchen enthaltene Bindemittelmedium
nicht lösen.
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Es wird angemerkt, daß die Materialien und das Verfahren zur
Herstellung der Elektrophotographie-Photoleiter nicht auf die
oben beschriebenen beschränkt sind.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung durch illustrierende
Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
(Herstellung von ladungserzeugenden Teilchen)
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Zunächst wurde eine Lösung von 100 ml Ionenaustausch-Wasser,
0,6 Gew.-% Dispergierungsmittel (auflösungsverzögernde
Phosphorverbindung), bezogen auf das Gesamtgewicht des Ionenaustausch-
Wassers, und 30 ppm Dispersionshilfsmittel
(Natriumdodecylbenzol-Sulfonat) mit 5 g Styrolmonomer, 15 g Vernetzungsmittel
(Trimethylolpropan-Trimethylacrylat), 14,5 Gew.-% Initiator
(Benzoylperoxid), bezogen auf das Gesamtgewicht des
Styrolmonomers, 15 g viskoses Öl (Leinsamenöl) und 5 g ladungserzeugendes
Material (metallfreies Phthalocyanin) gemischt und 5 Stunden mit
einer hohen Geschwindigkeit von 800 UpM gerührt, um eine Öl-in-
Wasser-Typ-Dispersion zu erhalten. Dann wurde die so erhaltene
Dispersion 5 Stunden bei 70 ºC polymerisiert, um
ladungserzeugende Teilchen mit metallfreiem Phthalocyanin zu erhalten. Die
ladungserzeugenden Teilchen wurden mit Wasser gewaschen und
anschließend getrocknet. Dieser Schritt wurde wiederholt. Grobe
Teilchen wurden durch Klassifizierung von den ladungserzeugenden
Teilchen entfernt, wobei ladungserzeugende Teilchen mit einer
Teilchengröße von 2 µm erhalten wurden.
(Herstellung eines Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiters)
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Zunächst wurden 1 Gewichtsteil wie oben beschrieben erhaltene
ladungserzeugende Teilchen, 10 Gewichtsteile Polycarbonatharz
und ein ladungstransportierendes Material (d.h. 6 Gewichtsteile
N,N'-Bis(o,p-dimethylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin und 4
Gewichtsteile 3,5-Dimethyl-3',5'-di-tert.-butyldiphenochinon) in
Benzol dispergiert. Dann wurde die so erhaltene
Dispersionslösung mittels Tropfenbeschichten auf eine Aluminiumtrommel
aufgetragen und durch zweistündiges Erwärmen auf 100 ºC getrocknet,
um darauf eine lichtempfindliche Schicht mit einer Dicke von
20 µm zu bilden. Somit wurde ein Einschicht-Elektrophotographie-
Photoleiter erhalten.
Beispiel 2
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Ein Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter wurde auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß
Oxotitanylphthalocyanin anstelle von metallfreien Phthalocyanin
bei der Herstellung der ladungserzeugenden Teilchen verwendet
wurde.
Beispiel 3
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Ein Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter wurde auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß
Kupfer-Phthalocyanin anstelle von metallfreien Phthalocyanin bei
der Herstellung der ladungserzeugenden Teilchen verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
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Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Elektrophotographie-
Photoleiter erhalten, der kein ladungserzeugendes Material aber
nur ladungserzeugendes Material enthält.
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Zunächst wurden 10 g metallfreies Phthalocyanin, 25 g
Polyesterharz, 6 g Melaminharz und 210 g Cyclohexanon 24 Stunden mit
einer Kugelmühle dispergiert. Die so erhaltene Dispersionslösung
wurde auf eine Aluminiumtrommel aufgetragen und dann durch
60minütiges Erhitzen bei 150 ºC zur Bildung einer lichtempfindlichen
Schicht mit einer Dicke von 15 µm getrocknet. Somit wurde ein
Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter erhalten.
Veraleichsbeispiel 2
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Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Elektrophotographie-
Photoleiter erhalten, bei dem ein ladungserzeugendes Material
und ein ladungstransportierendes Material in einer für
lichtempfindlichen Schicht dispergiert sind.
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Ein Einschicht-Elektrophotographie-Photoleiter wurde auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme,
daß 3 Gewichtsteile metallfreies Phthalocyanin anstelle des
ladungserzeugenden Teilchens, 100 Gewichtsteile des
Polycarbonatharzes, und dem ladungserzeugenden Material (d.h.,
60 Gewichtsteiler
N,N'-Bis(o,p-dimethylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
und 40 Gewichtsteilen
3,5-Dimethyl-3',5'-di-tert.-butyldiphenochinon) verwendet wurden.
Bewertungsverfahren I
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Die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen
Elektrophotographie-Photoleiter wurden in ein Untersuchungsgerät
für elektrostatisches Kopieren (der Handelsmarke Gentec Cynthia
30 M, hergestellt durch Gentec Corporation) eingebracht. Die
Oberfläche jedes Photoleiters wurde positiv aufgeladen. Ein in
jedem Elektrophotographie-Photoleiter fließender Strom wurde
variiert, um ein anfängliches Oberflächenpotential von 700 V
einzustellen.
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Dann wurde das Oberflächenpotential (V) von jedem
Elektrophotographie-Photoleiter durch Varuerung der Belichtungsenergie
(µJ/cm²) bestimmt. Figur 4 zeigt das Verhältnis zwischen der
Belichtungsenergie und dem Oberflächenpotential in jedem
Elektrophotographie-Photoleiter. In dieser Figur stellt Kurve 6 eine
EV-Charakteristik-Kurve des in Beispiel 1 erhaltenen
Elektrophotographie-Photoleiters, Kurve 7 eine EV-Charakteristik-Kurve
des in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen
Elektrophotographie-Photoleiters und Kurve 8 eine EV-Charakteristik-Kurve des in
Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Elektrophotographie-Photoleiters
dar. Kurve 6 hat ein Beugungspunkt bei etwa 1,3 µJ/cm².
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Wie aus Figur 4 ersichtlich, weist der in Beispiel 1 erhaltene
Elektrophotographie-Photoleiter eine höhere γ-Charakteristik als
beide in Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen
Elektrophotographie-Photoleiter auf. Ferner weist der in Beispiel 1
erhaltene Elektrophotographie-Photoleiter eine viel bessere
Empfindlichkeit als beide in Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen
Elektrophotographie-Photoleitern auf.
Bewertungsverfahren II
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Die in Beispielen 1, 2 und 3 sowie Vergleichsbeispielen 1 und 2
erhaltenen Elektrophotographie-Photoleiter wurden in ein
Untersuchungsgerät für elektrostatisches Kopieren (der Handelsmarke
Gentec Cynthia 30 M, hergestellt durch Gentec Corporation)
eingebracht. Die Oberfläche jedes Photoleiters wurde positiv
aufgeladen. Ein in jeden Elektrophotographie-Photoleiter fließender
Strom wurde variiert, um ein anfängliches Oberflächenpotential
von 700 V einzustellen.
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Dann wurde das Oberflächenpotential (V) jedes
Elektrophotographie-Photoleiters durch Variation der Belichtungsenergie im
Bereich von 0 bis 10 µJ/cm² bestimmt. EV-Charakteristik-Kurven
jedes Elektrophotographie-Photoleiters wurden aufgetragen.
Punkte auf den EV-Charakteristik-Kurven, bei denen die in zweiter
Ordnung abgeleitete Funktion 0 wurde, wurden als Beugungspunkte
durch Berechnung erhalten. Ferner wurden die
Oberflächenpotentiale jedes Elektrophotographie-Photoleiters bei einer
Belichtungsenergie von 10 µJ/cm² als Empfindlichkeit (V) erhalten. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
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Verschiedene weitere Veränderungen sind für den Fachmann
ersichtlich und können leicht von ihm leicht gemacht werden,
ohne vom Rahmen und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Daher
ist es nicht beabsichtigt, daß der Gegenstand der hier
angefügten Ansprüche auf die hier gegebene Beschreibung beschränkt
wird, sondern daß die Ansprüche weit ausgelegt werden.