DE60209313T2

DE60209313T2 - Ladungstransportschicht, sowie elektrophotographischer Photorezeptor, der diese Schicht enthält

Info

Publication number: DE60209313T2
Application number: DE60209313T
Authority: DE
Inventors: Kathleen M. Williamson Carmichael; Stephan V. Toronto Drappel; David J. Ontario Maty; John Macedon Bergfjord
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: EP1298497B1; JP4315660B2; US6410196B1; JP2003149835A; BR0203860A; EP1298497A3; EP1298497A2; MXPA02009537A; DE60209313D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine neue Ladungstransportschichtzusammensetzung eines in der Elektrofotografie verwendeten Fotorezeptors. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Polycarbonatbindemittel zur Verwendung in einer Ladungstransportschicht.
In der Elektrofotografie wird eine elektrofotografische Platte, die eine fotoleitfähige Isolierschicht auf einer leitfähigen Schicht umfasst, mit einem Bild versehen, indem zuerst die Oberfläche der fotoleitfähigen Isolierschicht gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen wird. Die Platte wird dann einem Muster aktivierender elektromagnetischer Strahlung, wie Licht, ausgesetzt, welches die Ladung in den belichteten Bereichen der fotoleitfähigen Isolierschicht selektiv ableitet, während ein elektrostatisches latentes Bild in den nicht belichteten Bereichen zurückbleibt. Dieses elektrostatische latente Bild kann dann zur Bildung eines sichtbaren Bildes entwickelt werden, indem fein verteilte elektroskopische Tonerteilchen, z.B. aus einer Entwicklerzusammensetzung, auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Isolierschicht abgeschieden werden. Das resultierende sichtbare Tonerbild kann auf ein geeignetes Empfangselement, wie Papier, übertragen werden.
Elektrofotografische Abbildungselemente sind gewöhnlich mehrschichtige Fotorezeptoren, die einen Substratträger, eine elektrisch leitfähige Schicht, eine optionale Löcherblockierschicht, eine optionale Kleberschicht, eine Ladungserzeugungsschicht, eine Ladungstransportschicht und optionale Schutz- oder Überzugsschicht(en) umfassen. Die Abbildungselemente können verschiedene Formen annehmen, einschließlich flexible Bänder, starre Trommeln usw. Für die meisten mehrschichtigen flexiblen Fotorezeptorbänder wird gewöhnlich eine Antirollschicht auf der Rückseite des Substratträgers gegenüber der Seite, welche die elektrisch aktiven Schichten trägt, verwendet, um die erwünschte Fotorezeptorflachheit zu erreichen. Ein Typ von mehrschichtigem Fotorezeptor umfasst eine Schicht von fein verteilten Teilchen einer fotoleitfähigen anorganischen Verbindung, die in einem elektrisch isolierenden organischen Bindemittel dispergiert sind.
US-A-4,265,990 beschreibt einen schichtförmigen Fotorezeptor mit einer getrennten Ladungserzeugungsschicht (Fotoerzeugungsschicht)(CGL) und Ladungstransportschicht (CTL). Die Ladungserzeugungsschicht ist zur Fotoerzeugung von Löchern und zum Injizieren der fotoerzeugten Löcher in die Ladungstransportschicht befähigt. Die in Mehrschichtenfotorezeptoren verwendete Fotoerzeugungsschicht umfasst z.B. anorganische fotoleitfähige Teilchen oder organische fotoleitfähige Teilchen, die in einem filmbildenden polymeren Bindemittel dispergiert sind. Anorganische oder organische fotoleitfähige Materialien können als kontinuierliche homogene Fotoerzeugungsschicht gebildet sein.
Beispiele von fotoempfindlichen Elementen mit wenigstens zwei elektrisch arbeitenden Schichten, die eine Ladungserzeugungsschicht und eine Diamin enthaltende Transportschicht umfassen, sind in US-A-4,265,990, US-A-4,233,384, US-A-4,306,008, US-A-4,299,897 und US-A-4,439,507 beschrieben.
Es ist bekannt, dass Ladungstransportschichten aus einigen verschiedenen Typen von Polymerbindemitteln bestehen, die ein Ladungstransportmaterial darin dispergiert haben.
Zum Beispiel beschreibt US-A-6,242,144 eine Ladungstransportschicht, die ein elektrisch inaktives Harzbindemittel, wie Polycarbonatharz, Polyester, Polyarylat, Polyacrylat, Polyether, Polysulfon und Ähnliches, mit Molekulargewicht-Gewichtsmitteln enthält, die von etwa 20000 bis etwa 150000 variieren. Es wird ferner angegeben, dass bevorzugte Bindemittel Polycarbonate, wie Poly(4,4'-isopropylidendiphenylen)carbonat (Bisphenol-A-polycarbonat), Poly(4,4'-cyclohexylidindiphenylen)carbonat (als Bisphenol-Z-polycarbonat bezeichnet) und Ähnliche, umfassen.
US-A-6,020,096 beschreibt in ähnlicher Weise, dass ein Fotorezeptor eine Ladungstransportschicht enthält, die ein geeignetes elektrisch inertes filmbildendes polymeres Bindemittel, wie Poly(4,4'-isopropylidendiphenylen)carbonat, Poly(4,4'-isopropylidendiphenylen)carbonat, Poly(4,4'-diphenyl-1,1'-cyclohexancarbonat), Polyarylketone, Polyester, Polyarylat, Polyacrylat, Polyether, Polysulfon und Ähnliche, umfasst.
US-A-6,171,741 beschreibt, dass ein Fotorezeptor eine Ladungstransportschicht umfasst, die ein elektrisch inaktives Harzmaterial, bevorzugt Polycarbonatharze mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 20000 bis etwa 150000 enthält. Die bevorzugtesten Polycarbonatharze sind Poly(4,4'-dipropylidendiphenylencarbonat) mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 35000 bis etwa 40000, erhältlich als LEXAN 145 von General Electric Company, Poly(4,4'-isopropylidendiphenylencarbonat) mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 40000 bis etwa 45000, erhältlich als LEXAN 141 von General Electric Company, ein Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 50000 bis etwa 120000, erhältlich als MAKROLON von Bayer Corp., und ein Polycarbonatharz mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 20000 bis etwa 50000, erhältlich als MERLON von Mobay Chemical Company. Es wird ebenfalls beschrieben, dass Methylenchlorid als Lösemittel eine erwünschte Komponente der Ladungstransportschicht-Überzugsmischung wegen der geeigneten Auflösung sämtlicher Komponenten und wegen seines niedrigen Siedepunkts ist.
Darüber hinaus beschreibt US-A-5,728,498 ein flexibles elektrofotografisches Abbildungselement, das ein Trägersubstrat enthält, beschichtet mit wenigstens einer Abbildungsschicht, die Löchertransportmaterial umfasst, enthaltend wenigstens zwei langkettige Alkylcarboxylatgruppen, aufgelöst oder molekular dispergiert in einem filmbildenden Bindemittel.
Was noch erwünscht ist, ist ein verbessertes Bindemittel für eine Ladungstransportschicht eines Abbildungselementes (Fotorezeptors), das ausgezeichnete Leistungseigenschaften gleich oder besser als die vorstehend diskutierten existierenden Bindemittelmaterialien aufweist und weiter den Vorteil hat, dass es unter Verwendung eines Lösemittels aufgebracht werden kann, das umweltfreundlicher ist als Methylenchlorid.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Ladungstransportschichtmaterial für einen Fotorezeptor, enthaltend wenigstens ein Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel und wenigstens ein Ladungstransportmaterial, dispergiert in einem Lösemittel, das wenigstens Tetrahydrofuran enthält.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Ladungstransportschicht für einen Fotorezeptor, enthaltend wenigstens ein Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel und wenigstens ein Ladungstransportmaterial.
Ein dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Bilderzeugungsvorrichtung, die wenigstens einen Fotorezeptor und eine Aufladungsvorrichtung, die den Fotorezeptor auflädt, worin der Fotorezeptor eine optionale Antirollschicht, ein Substrat, eine optionale Löcherblockierschicht, eine optionale Kleberschicht, eine Ladungserzeugungsschicht, eine Ladungstransportschicht, enthaltend wenigstens ein Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel, und wenigstens ein Ladungstransportmaterial und eine optionale Überzugsschicht oder Schutzschicht enthält.
Durch die Verwendung des bevorzugten Polycarbonatharzbindemittels als Ladungstransportschichtbindemittel in der vorliegenden Erfindung wird eine Ladungstransportschicht eines Abbildungselementes erhalten, das eine ausgezeichnete Löchertransportleistung und Abriebbeständigkeit hat und das befähigt ist, auf die Abbildungselementstruktur mit einem umweltfreundlichen Lösemittel, wie Tetrahydrofuran, aufgebracht zu werden.
In der vorliegenden Erfindung enthält das Ladungstransportschichtmaterial für einen Fotorezeptor wenigstens ein Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel und wenigstens ein Ladungstransportmaterial, dispergiert in einem Lösemittel, das wenigstens Tetrahydrofuran enthält.
Es wird angenommen, dass das bevorzugteste Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel aus einem Copolymer von Bisphenol A (d.h. 4,4'-Isopropylidendiphenol) und einem Phthalsäuredichloridester besteht.
Bevorzugt hat das Copolymer-Polycarbonat ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel, gemessen durch Gelpermeationschromatografie unter Verwendung von Dichlormethan als Elutionsmittel und Polystyrolstandards, von z.B. etwa 150000 bis etwa 500000, bevorzugter von etwa 150000 bis etwa 300000, bevorzugter von etwa 175000 bis etwa 225000, am bevorzugtesten von etwa 200000. Dieser Typ von Copolymer-Polycarbonatharz ist im Handel von General Electric unter der Bezeichnung LEXAN ML5273 erhält lich und wird als Copolymer(Bisphenol-A/Phthalsäuredichloridestercarbonat)(PCE), CAS-Registriernummer 71519-80-7, bezeichnet.
Die Ladungstransportschicht eines Fotorezeptors muss befähigt sein, die Injektion von fotoerzeugten Löchern und Elektronen aus einer Ladungserzeugungsschicht zu tragen und den Transport dieser Löcher oder Elektronen durch die organische Schicht zu erlauben, um selektiv die Oberflächenladung zu entladen. Falls einige der Ladungen im Inneren der Transportschicht gefangen werden, werden die Oberflächenladungen nicht vollständig entladen, und ein Tonerbild wird nicht vollständig auf der Oberfläche des Fotorezeptors entwickelt.
Die Ladungstransportschicht muss daher wenigstens ein Ladungstransportmaterial enthalten. Jedes geeignete Ladungstransportmolekül, das in der Technik bekannt ist, kann verwendet werden, und die Ladungstransportmoleküle können entweder in dem Polymerbindemittel dispergiert oder in die Polymerkette eingearbeitet sein. Geeignete Ladungstransportmaterialien sind in der Technik bekannt, und jedes derartige Ladungstransportmaterial kann hierin ohne Beschränkung verwendet werden.
So enthält z.B. ein bevorzugtes Ladungstransportmolekül eine aromatische Aminverbindung aus einer oder mehreren Verbindungen mit der allgemeinen Formel
worin R₁ und R₂ eine aromatische Gruppe sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Phenylgruppe, Naphthylgruppe und Polyphenylgruppe, und R₃ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer substituierten oder unsubstituierten Arylgruppe, einer Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und cycloaliphatischen Verbindungen mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen. Die Substituenten sollten frei von elektronenabziehenden Gruppen sein, wie NO₂-Gruppen, CN-Gruppen und Ähnliche.
Beispiele von ladungstransportierenden aromatischen Aminen, die durch die vorstehende Strukturformel für Ladungstransportschichten wiedergegeben sind, die befähigt sind, die Injektion von fotoerzeugten Löchern einer Ladungserzeugungsschicht zu tragen und die Löcher durch die Ladungstransportschicht zu transportieren, umfassen z.B. Triphenylmethan, Bis(4-diethylamin-2-methylphenyl)phenylmethan, 4',4''-Bis(diethylamino)-2',2''-dimethyltriphenylmethan, N,N'-Bis(alkylphenyl)-{1,1'-biphenyl}-4,4'-diamin, worin Alkyl z.B. 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 Ähnliche, dispergiert in einem inaktiven Bindemittelharz.
Bevorzugter enthält die Ladungstransportschicht ein kleines Arylaminmolekül, das in dem Bindemittel aufgelöst oder molekular dispergiert ist. Typische aromatische Aminverbindungen umfassen Triphenylamine, Bis- und Polytriarylamine, Bisarylaminether, Bisalkylarylamine und Ähnliche. Am bevorzugtesten ist das Ladungstransportmaterial das aromatische Amin TPD, welches die folgende Formel hat
Eine besonders bevorzugte hierin verwendete Ladungstransportschicht enthält etwa 20 bis etwa 80 Gew.-% wenigstens eines Ladungstransportmaterials und etwa 80 bis etwa 20 Gew.-% des Polymerbindemittels. Die getrocknete Ladungstransportschicht enthält bevorzugt zwischen etwa 30 und etwa 70 Gew.-% eines Ladungstransportmoleküls mit kleinem Molekül, bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Ladungstransportschicht.
Das Ladungstransportschichtmaterial kann auch weitere Zusätze enthalten, die für ihre bekannten herkömmlichen Funktionen verwendet werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Solche Zusätze können z.B. Antioxidanzien, Egalisierungsmittel, oberflächenaktive Stoffe, Abriebbeständigkeitszusätze, wie Polytetrafluorethylenteilchen (PTFE-Teilchen), Mittel zum Beständigmachen oder Verringern von Lichtschock und Ähnliche enthalten.
Das Lösemittelsystem ist ein weiterer Aspekt des vorliegenden Ladungstransportschichtmaterials. Wie vorstehend beschrieben, haben herkömmliche Polycarbonatbindemittelharze für Ladungstransportschichten die Verwendung von Methylenchlorid als Lösemittel erfordert, um eine Beschichtungslösung zu bilden, die z.B. die Beschichtung geeignet zum Aufbringen durch Tauchbeschichten macht. Methylenchlorid ist jedoch mit Umweltproblemen verbunden, die erfordern, dass dieses Lösemittel speziell gehandhabt wird, und führt zu der Notwendigkeit für teurere Beschichtungs- und Reinigungsvorgänge. Das Copolymer-Polycarbonat der vorliegenden Erfindung kann jedoch in einem Lösemittelsystem aufgelöst werden, das umweltfreundlicher ist als Methylenchlorid, wodurch ermöglicht wird, dass die Ladungstransportschicht billiger als mit herkömmlichen Polycarbonatbindemittelharzen gebildet werden kann. Ein bevorzugteres Lösemittelsystem zur Verwendung mit dem Ladungstransportschichtmaterial der vorliegenden Erfindung ist Tetrahydrofuran (THF). Andere Lösemittel können ebenfalls vorhanden sein, falls erwünscht, wie Toluol und Ähnliche.
Das Copolymer-Polycarbonatharz der Erfindung ist natürlich auch in Methylenchlorid löslich, dieses Lösemittel kann auch mit dem Copolymer-Polycarbonat verwendet werden, falls erwünscht. Als solches ist es nicht erforderlich, dass die Ladungstransportschicht der Erfindung aus einer Tetrahydrofuran enthaltenden Lösung gebildet wird.
Der Gesamtfeststoff zu den Gesamtlösemitteln des Beschichtungsmaterials kann bevorzugt bei etwa 10:90 Gew.-% bis etwa 30:70 Gew.-%, bevorzugter zwischen etwa 15:85 Gew.-% bis etwa 25:75 Gew.-% liegen.
Um das Ladungstransportschichtmaterial der vorliegenden Erfindung zu bilden, werden die Komponenten der Zusammensetzung des Materials in einen Behälter, z.B. einen mit einem Rührer ausgerüsteten Behälter, eingebracht. Die Komponenten können in den Behälter ohne Beschränkung in jeder Reihenfolge eingebracht werden, obwohl das Lösemittelsystem am bevorzugtesten zuerst in den Behälter eingebracht wird. Das Transportmolekül und das Copolymer-Polycarbonat-Bindemittelpolymer können zusammen aufgelöst werden, obwohl jedes am bevorzugtesten getrennt aufgelöst und dann mit der Lösung in dem Behälter vereinigt wird.
Wenn sämtliche Komponenten des Ladungstransportschichtmaterials in den Behälter eingebracht worden sind, kann die Lösung zum Bilden einer gleichmäßigen Beschichtungszusammensetzung vermischt werden. Das Mischen kann unter hohen Scherbedingungen erfolgen, z.B. durch Rühren mit einer Geschwindigkeit, die wenigstens etwa 1000 Upm übersteigt.
Die Ladungstransportschichtlösung wird auf die Fotorezeptorstruktur (die nachstehend im Einzelnen beschrieben ist) aufgebracht. Insbesondere wird die Schicht auf einer vorher gebildeten Schicht der Fotorezeptorstruktur gebildet. Bevorzugter kann die Ladungstransportschicht auf einer Ladungserzeugungsschicht gebildet werden. Es kann jede geeignete und herkömmliche Technik verwendet werden, um die Ladungstransportschicht-Beschichtungslösung auf die Fotorezeptorstruktur aufzubringen. Typische Aufbringungstechniken umfassen z.B. Sprühen, Tauchbeschichten, Extrusionsbeschichten, Walzenbeschichten, Beschichten mittels eines drahtumwickelten Stabes, Ziehstabbeschichten und Ähnliches.
Die getrocknete Ladungstransportschicht hat bevorzugt eine Dicke zwischen z.B. etwa 10 Mikrometer und etwa 50 Mikrometer. Im Allgemeinen wird das Verhältnis der Dicke der Ladungstransportschicht zu der Ladungserzeugungsschicht bevorzugt von etwa 2:1 bis etwa 200:1 und in einigen Fällen so groß wie etwa 400:1 gehalten. Die Ladungstransportschicht der Erfindung besitzt ausgezeichnete Abriebbeständigkeit.
Als Nächstes werden die anderen Schichten des Fotorezeptors erläutert. Es sollte betont werden, dass ins Auge gefasst wird, dass die Erfindung jede Fotorezeptorstruktur umfasst, unabhängig von zusätzlich vorhandenen Schichten und unabhängig von der Reihenfolge der Schichten in der Struktur, so lange die Ladungstransportschicht das Copolymer-Polycarbonat der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, enthält.
In dem Abbildungselement dieser Erfindung kann jeder geeignete Mehrschichtenfotorezeptor verwendet werden. Sowohl die Ladungserzeugungsschicht und die Ladungstransportschicht als auch die anderen Schichten können in jeder geeigneten Reihenfol ge aufgebracht werden, um entweder positiv oder negativ ladende Fotorezeptoren herzustellen. So kann z.B. die Ladungserzeugungsschicht vor der Ladungstransportschicht aufgebracht werden, wie in US-A-4,265,990 erläutert, oder die Ladungstransportschicht kann vor der Ladungserzeugungsschicht aufgebracht werden, wie in US-A-4,346,158 erläutert. Am bevorzugtesten wird jedoch die Ladungstransportschicht auf einer Ladungserzeugungsschicht verwendet, und die Ladungstransportschicht kann optional mit einer Überzugs- und/oder Schutzschicht überzogen sein.
Ein Fotorezeptor der Erfindung, welcher die Ladungstransportschicht verwendet, kann eine optionale Antirollschicht, ein Substrat, eine optionale Löcherblockierschicht, eine optionale Kleberschicht, eine Ladungserzeugungsschicht, die Ladungstransportschicht und eine oder mehrere optionale Überzugs- und/oder Schutzschicht(en) enthalten.
Das Fotorezeptorsubstrat kann jedes geeignete organische oder anorganische Material enthalten, das in der Technik bekannt ist. Das Substrat kann vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material formuliert sein, oder es kann ein isolierendes Material mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche sein. Das Substrat hat eine wirksame Dicke, gewöhnlich bis zu etwa 2,5 mm (100 mil) und bevorzugt von etwa 0,03 bis 1,3 mm (1 bis 50 mil), obwohl die Dicke außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Die Dicke der Substratschicht hängt von zahlreichen Faktoren ab, einschließlich wirtschaftlichen und mechanischen Überlegungen. Daher kann diese Schicht von einer beträchtlichen Dicke, z.B. über 2,5 mm (100 mil), oder von minimaler Dicke sein, vorausgesetzt, dass keine nachteiligen Wirkungen auf das System auftreten. In ähnlicher Weise kann das Substrat entweder starr oder flexibel sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke dieser Schicht etwa 0,01 bis etwa 0,25 mm (3 bis 10 mil). Für flexible Bandabbildungselemente betragen bevorzugte Substratdicken etwa 65 bis etwa 150 Mikron und bevorzugter etwa 75 bis etwa 100 Mikron für optimale Biegsamkeit und minimale Streckung, wenn sie um Walzen mit kleinem Durchmesser, z.B. einem Durchmesser von 19 mm, umlaufen.
Das Substrat kann opak oder im Wesentlichen transparent sein und kann zahlreiche geeignete Materialien mit den erwünschten mechanischen Eigenschaften umfassen. Das gesamte Substrat kann das gleiche Material enthalten wie dasjenige in der elektrisch leitfähigen Oberfläche, oder die elektrisch leitfähige Oberfläche kann lediglich eine Beschichtung auf dem Substrat sein. Jedes geeignete elektrisch leitfähige Material kann verwendet werden. Typische elektrisch leitfähige Materialien umfassen Kupfer, Messing, Nickel, Zink, Chrom, nicht rostenden Stahl, leitfähige Kunststoffe und Kautschuke, Aluminium, halbtransparentes Aluminium, Stahl, Cadmium, Silber, Gold, Zirconium, Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Titan, Nickel, Chrom, Wolfram, Molybdän, Papier, das leitfähig gemacht worden ist durch den Einschluss eines geeigneten Materials oder durch Konditionieren in einer feuchten Atmosphäre, um die Anwesenheit eines ausreichenden Wassergehalts sicherzustellen, um das Material leitfähig zu machen, Indium, Zinn, Metalloxide, einschließlich Zinnoxid und Indiumzinnoxid, und Ähnliche. Die leitfähige Schicht kann in der Dicke über beträchtlich weite Bereiche abhängig von der erwünschten Verwendung des elektrofotoleitfähigen Elementes variieren. Gewöhnlich liegt die Dicke der leitfähigen Schicht in dem Bereich von etwa 5 Nanometer (50 Ångström) bis zu vielen Zentimetern, obwohl die Dicke außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Wenn ein flexibles elektrofotografisches Abbildungselement erwünscht ist, beträgt die Dicke der leitfähigen Schicht typischerweise etwa 2 Nanometer (20 Ångström) bis etwa 75 Nanometer (750 Ångström) und bevorzugt etwa 10 bis etwa 20 Nanometer für eine optimale Kombination von elektrischer Leitfähigkeit, Flexibilität und Lichtdurchlässigkeit. Wenn das ausgewählte Substrat eine nicht leitfähige Grundlage und eine darauf aufgebrachte leitfähige Schicht umfasst, kann das Substrat aus jedem anderen herkömmlichen Material, einschließlich organische und anorganische Materialien, sein. Typische Substratmaterialien umfassen isolierende nicht leitfähige Materialien, wie verschiedene Harze, die für diesen Zweck bekannt sind, einschließlich Polycarbonate, Polyamide, Polyurethane, Papier, Glas, Kunststoff, Polyester, wie MYLAR oder MELINEX 442 (erhältlich von DuPont), und Ähnliche. Die leitfähige Schicht kann auf die Grundschicht durch jede geeignete Beschichtungstechnik, wie Vakuumabscheidung oder Ähnliches, aufgebracht werden. Falls erwünscht, kann das Substrat einen metallisierten Kunststoff, wie titanisiertes oder aluminisiertes MYLAR, umfassen, worin die metallisierte Oberfläche in Kontakt mit der Fotoerzeugungsschicht oder jeder anderen zwischen dem Substrat und der Fotoerzeugungsschicht angeordneten Schicht ist. Das beschichtete oder unbeschichtete Substrat kann flexibel oder starr sein und kann jede Anzahl von Konfigurationen haben, wie eine Platte, eine zylindrische Trommel, eine Schnecke, ein endloses flexibles Band oder Ähnliches. Die äußere Oberfläche des Substrats kann ein Metalloxid, wie Aluminiumoxid, Nickeloxid, Titanoxid oder Ähnliches, umfassen.
Am bevorzugtesten liegt der Fotorezeptor der Erfindung, der die Ladungstransportschicht verwendet, in Form eines Bandes oder einer Trommel vor. Falls er eine Trommel ist, liegt die Trommel am bevorzugtesten in Form einer Trommel mit kleinem Durchmesser des Typs vor, der in Kopierern und Druckern verwendet wird.
Eine Ladungsblockierschicht kann dann optional auf das Substrat aufgebracht werden. Allgemein erlauben Elektronenblockierschichten für positiv geladene Fotorezeptoren den fotoerzeugten Löchern in der Ladungserzeugungsschicht auf dem Fotorezeptor, in Richtung der Ladungstransportschicht (Löchertransportschicht) darunter zu wandern und die leitfähige Grundschicht während der elektrofotografischen Abbildungsverfahren zu erreichen. Daher erwartet man normalerweise nicht, dass eine Elektronenblockierschicht Löcher blockiert in positiv geladenen Fotorezeptoren, wie Fotorezeptoren, die mit einer Ladungserzeugungsschicht über einer Ladungstransportschicht (Löchertransportschicht) überzogen sind. Für negativ geladene Fotorezeptoren kann jede geeignete Löcherblockierschicht verwendet werden, die zum Bilden einer elektronischen Sperre für Löcher zwischen der benachbarten fotoleitfähigen Schicht und der darunter liegenden Zirconium- oder Titanschicht befähigt ist. Eine Löcherblockierschicht kann jedes geeignete Material umfassen. Typische Löcherblockierschichten, die für die negativ geladenen Fotorezeptoren verwendet werden, können z.B. Polyamide, wie Luckamide (ein Material vom Nylon-6-Typ, abgeleitet von methoxymethylsubstituiertem Polyamid), Hydroxyalkylmethacrylate, Nylons, Gelatine, Hydroxylalkylcellulose, Organopolyphosphazene, Organosilane, Organotitanate, Organozirconate, Siliciumoxide, Zirconiumoxide und Ähnliche umfassen. Bevorzugt enthält die Löcherblockierschicht Stickstoff enthaltende Siloxane. Typische Stickstoff enthaltende Siloxane werden hergestellt aus Beschichtungslösungen, die ein hydrolysiertes Silan enthalten. Typische hydrolysierbare Silane umfassen 3-Aminopropyltriethoxysilan, (N,N'-Dimethyl-3-amino)propyltriethoxysilan, N,N-Dimethylaminophenyltriethoxysilan, N-Phenylaminopropyltrimethoxysilan, Trimethoxysilylpropyldiethylentriamin und Mischungen davon.
Während der Hydrolyse der vorstehend beschriebenen Aminosilane werden die Alkoxygruppen durch die Hydroxylgruppe ersetzt. Eine besonders bevorzugte Blockierschicht umfasst ein Reaktionsprodukt zwischen einem hydrolysierten Silan und der Zirconium- und/oder Titanoxidschicht, die sich inhärent auf der Oberfläche der Metallschicht bildet, wenn sie nach der Abscheidung der Luft ausgesetzt wird. Diese Kombination verringert Flecken und ergibt eine elektrische Stabilität bei niedriger relativer Feuchte. Das Abbildungselement wird hergestellt durch Abscheiden der Zirconium- und/oder Titanoxidschicht eines Überzugs einer wässrigen Lösung des hydrolysierten Silans bei einem pH zwischen etwa 4 und etwa 10, Trocknen der Reaktionsproduktschicht zum Bilden eines Siloxanfilms und Aufbringen elektrisch operativer Schichten, wie eine Fotoerzeugerschicht und eine Löchertransportschicht, auf den Siloxanfilm.
Die Blockierschicht kann durch jede herkömmliche Technik, wie Sprühen, Tauchbeschichten, Ziehstabbeschichten, Gravurbeschichten, Siebdrucken, Luftmesserbeschichten, Umkehrwalzenbeschichten, Vakuumabscheidung, chemische Behandlung und Ähnliches, aufgebracht werden. Um bequem dünne Schichten zu erhalten, werden die Blockierschichten bevorzugt in Form einer verdünnten Lösung aufgebracht, wobei das Lösemittel nach der Abscheidung der Beschichtung durch herkömmliche Techniken, wie verminderter Druck, Erwärmen und Ähnliches, entfernt wird. Diese Siloxanbeschichtung ist in US-A-4,464,450 beschrieben, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist. Nach dem Trocknen enthält der aus dem hydrolysierten Silan gebildete Siloxanreaktionsproduktfilm größere Moleküle. Das Reaktionsprodukt des hydrolysierten Silans kann linear, teilweise verzweigt, ein Dimer, ein Trimer und Ähnliches sein.
Die Siloxanblockierschicht sollte kontinuierlich sein und eine Dicke von weniger als etwa 0,5 Mikrometer haben, da größere Dicken zu unerwünscht hoher Restspannung führen können. Eine Blockierschicht von zwischen etwa 0,005 Mikrometer und etwa 0,3 Mikrometer (50 Ångström bis 3000 Ångström) ist bevorzugt, da die Ladungsneutralisation nach dem Belichtungsschritt erleichtert wird und eine optimale elektrische Leistung erreicht wird. Eine Dicke von zwischen etwa 0,03 Mikrometer und etwa 0,06 Mikrometer ist für Zirconium- und/oder Titanoxidschichten für optimales elektrisches Verhalten und verringertes Auftreten von Flecken aufgrund unzureichender Ladung und verringertem Wachstum bevorzugt.
Eine Kleberschicht kann optional auf die Löcherblockierschicht aufgebracht werden. Die Kleberschicht kann jedes geeignete filmbildende Polymer umfassen. Typische Kleberschichtmaterialien umfassen z.B. Copolyesterharze, Polyarylate, Polyurethane, Mischungen von Harzen und Ähnliches.
Ein bevorzugtes Copolyesterharz ist ein lineares gesättigtes Copolyesterreaktionsprodukt aus vier Disäuren und Ethylenglycol. Die molekulare Struktur dieses linearen gesättigten Copolyesters, in welchem das Molverhältnis von Disäure zu Ethylenglycol in dem Copolyester 1:1 ist. Die Disäuren sind Terephthalsäure, Isophthalsäure, Adipinsäure und Azelainsäure. Das Molverhältnis von Terephthalsäure zu Isophthalsäure zu Adipinsäure zu Azelainsäure ist 4:4:1:1. Ein repräsentativer linearer gesättigter Copolyester-Haftungspromotor dieser Struktur ist im Handel erhältlich als 49000 (erhältlich von Rohm und Haas, Inc., früher erhältlich von Morton International Inc.). Der 49000 ist ein linearer gesättigter Copolyester, der aus alternierenden Monomereinheiten von Ethylenglycol und vier beliebig aufeinanderfolgenden Disäuren in dem vorstehend angegebenen Verhältnis besteht und ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 70000 hat. Dieser lineare gesättigte Copolyester hat eine T_g von etwa 32°C. Ein anderes bevorzugtes repräsentatives Polyesterharz ist ein Copolyesterharz, abgeleitet von einer Disäure, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Mischungen davon, und Diol, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglycol, 2,2-Dimethylpropandiol und Mischungen davon, wobei das Verhältnis von Disäure zu Diol 1:1 ist, worin die T_g des Copolyesterharzes zwischen etwa 50°C und etwa 80°C liegt. Typische Polyesterharze sind im Handel erhältlich und umfassen z.B. VITEL PE-100, VITEL PE-200, VITEL PE-200D und VITEL PE-222, VITEL 1750B, sämtliche erhältlich von Bostik, Inc. Spezifischer ist VITEL PE-100-Polyesterharz ein linearer gesättigter Copolyester aus zwei Disäuren und Ethylenglycol, worin das Verhältnis von Disäure zu Ethylenglycol in diesem Copolyester 1:1 ist. Die Disäuren sind Terephthalsäure und Isophthalsäure. Das Verhältnis von Terephthalsäure zu Isophthalsäure ist 3:2. Der VITEL PE-100 lineare gesättigte Copolyester besteht aus alternierenden Monomereinheiten von Ethylenglycol und zwei beliebig aufeinanderfolgenden Disäuren in dem vorstehend angegebenen Verhältnis und hat ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 50000 und eine T_g von etwa 71°C.
Ein anderes Polyesterharz ist VITEL PE-200, erhältlich von Bostik, Inc. Dieses Polyesterharz ist ein linearer gesättigter Copolyester aus zwei Disäuren und zwei Diolen, worin das Verhältnis von Disäure zu Diol in dem Copolyester 1:1 ist. Die Disäuren sind Terephthalsäure und Isophthalsäure. Das Verhältnis von Terephthalsäure zu Isophthalsäure ist 1,2:1. Die zwei Diole sind Ethylenglycol und 2,2-Dimethylpropandiol. Das Verhältnis von Ethylenglycol zu Dimethylpropandiol ist 1,33:1. Der VITEL PE-200 lineare gesättigte Copolyester besteht aus beliebig alternierenden Monomereinheiten der zwei Disäuren und der zwei Diole in dem vorstehend angegebenen Verhältnis und hat ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa 45000 und eine T_g von etwa 67°C.
Die Disäuren, von welchen die Polyesterharze dieser Erfindung abgeleitet sind, sind nur Terephthalsäure, Isophthalsäure, Adipinsäure und/oder Azelainsäure. Zum Synthetisieren der in der Kleberschicht dieser Erfindung verwendeten Polyesterharze kann jedes geeignete Diol verwendet werden. Typische Diole umfassen z.B. Ethylenglycol, 2,2-Dimethylpropandiol, Butandiol, Pentandiol, Hexandiol und Ähnliche.
Alternativ kann die Kleberzwischenschicht Polyarylat (ARDEL D-100, erhältlich von Amoco Performance Products, Inc.), Polyurethan oder eine Polymermischung dieser Polymere mit einem Carbazolpolymer umfassen. Kleberschichten sind bekannt und z.B. in US-A-5,571,649, US-A-5,591,554, US-A-5,576,130, US-A-5,571,648, US-A-5,571,647 und US-A-5,643,702 beschrieben.
Zum Bilden einer Kleberschichtüberzugslösung kann jedes geeignete Lösemittel verwendet werden. Typische Lösemittel umfassen Tetrahydrofuran, Toluol, Hexan, Cyclohexan, Cyclohexanon, Methylenchlorid, 1,1,2-Trichlorethan, Monochlorbenzol und Ähnliche und Mischungen davon. Zum Aufbringen des Kleberschichtüberzugs kann jede geeignete Technik verwendet werden. Typische Beschichtungstechniken umfassen das Extrusionsbeschichten, Gravurbeschichten, Sprühbeschichten, Beschichten mit einem mit Draht umwickelten Stab und Ähnliches. Die Kleberschicht wird direkt auf die Ladungsblockierschicht aufgebracht. Daher ist die Kleberschicht dieser Erfindung in direktem benachbartem Kontakt mit sowohl der darunter liegenden Ladungsblockierschicht als auch der darüber liegenden Ladungserzeugungsschicht, um die Haftbindung zu erhöhen und um die Löcherinjektionsunterdrückung der horizontalen Ebene zu bewirken. Das Trocknen der abgeschiedenen Beschichtung kann durch jedes geeignete herkömmliche Verfahren durchgeführt werden, wie Ofentrocknen, Infrarotstrahlungstrocknen, Lufttrocknen und Ähnliches. Die Kleberschicht sollte kontinuierlich sein. Zufriedenstellende Ergebnisse werden erreicht, wenn die Kleberschicht eine Dicke zwischen etwa 0,01 Mikrometer und etwa 2 Mikrometer nach dem Trocknen hat. Bevorzugt beträgt die getrocknete Dicke zwischen etwa 0,03 Mikrometer und etwa 1 Mikrometer. Bei einer Dicke von weniger als etwa 0,01 Mikrometer ist die Haftung zwischen der Ladungser zeugungsschicht und der Blockierschicht gering, und eine Delamination kann eintreten, wenn das Fotorezeptorband über Träger mit kleinem Durchmesser, wie Walzen und gekrümmte Gleitplatten, transportiert wird. Wenn die Dicke der Kleberschicht dieser Erfindung größer ist als etwa 2 Mikrometer, wird ein übermäßiger Restladungsaufbau während ausgedehntem zyklischem Betrieb beobachtet.
Die Fotoerzeugerschicht kann einzelne oder mehrere Schichten umfassen, die anorganische oder organische Zusammensetzungen und Ähnliches enthalten. Ein Beispiel einer Erzeugerschicht ist in US-A-3,121,006 beschrieben, worin fein verteilte Teilchen einer fotoleitfähigen anorganischen Verbindung in einem elektrisch isolierenden organischen Harzbindemittel dispergiert sind. Mehrfach-Fotoerzeugungsschichtzusammensetzungen können verwendet werden, wo eine fotoleitfähige Schicht die Eigenschaften der Fotoerzeugungsschicht verstärkt oder verringert.
Die Ladungserzeugungsschicht des Fotorezeptors kann jedes geeignete fotoleitfähige Teilchen, dispergiert in einem filmbildenden Bindemittel, enthalten. Typische fotoleitfähige Teilchen umfassen z.B. Phthalocyanine, wie metallfreies Phthalocyanin, Kupferphthalocyanin, Titanylphthalocyanin, Hydroxygalliumphthalocyanin, Vanadylphthalocyanin und Ähnliche, Perylene, wie Benzimidazolperylen, trigonales Selen, Chinacridone, substituierte 2,4-Diaminotriazine, mehrkernige aromatische Chinone und Ähnliche. Besonders bevorzugte fotoleitfähige Teilchen umfassen Hydroxygalliumphthalocyanin, Chlorgalliumphthalocyanin, Benzimidazolperylen und trigonales Selen.
Beispiele von geeigneten Bindemitteln für die fotoleitfähigen Materialien umfassen thermoplastische und wärmehärtbare Harze, wie Polycarbonate, Polyester, einschließlich Polyethylenterephthalat, Polyurethane, Polystyrole, Polybutadiene, Polysulfone, Polyarylether, Polyarylsulfone, Polyethersulfone, Polycarbonate, Polyethylene, Polypropylene, Polymethylpentene, Polyphenylensulfide, Polyvinylacetate, Polyvinylbutyrale, Polysiloxane, Polyacrylate, Polyvinylacetale, Polyamide, Polyimide, Aminoharze, Phenylenoxidharze, Terephthalsäureharze, Phenoxyharze, Epoxyharze, Phenolharze, Polystyrol- und Acrylnitril-Copolymere, Polyvinylchloride, Polyvinylalkohole, Poly-N-vinylpyrrolidinone, Vinylchlorid- und Vinylacetat-Copolymere, Acrylatcopolymere, Alkydharze, Cellulosefilmbildner, Poly(amidimid), Styrol-Butadien-Copolymere, Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymere, Vinylacetat-Vinylidenchlorid-Copolymere, Styrol-Alkydharze, Poly vinylcarbazole und Ähnliche. Diese Polymere können Blockcopolymere, ungeordnete oder alternierende Copolymere sein.
Wenn das Fotoerzeugungsmaterial in einem Bindemittelmaterial vorhanden ist, kann die Fotoerzeugungszusammensetzung oder das Pigment in den filmbildenden Polymerbindemittelzusammensetzungen in jeder geeigneten oder erwünschten Menge vorhanden sein. So können z.B. etwa 10 Vol.-% bis etwa 60 Vol.-% des Fotoerzeugungspigments in etwa 40 Vol.-% bis etwa 90 Vol.-% der filmbildenden Polymerbindemittelzusammensetzung dispergiert sein, und bevorzugt können etwa 20 Vol.-% bis etwa 30 Vol.-% des Fotoerzeugungspigments in etwa 70 Vol.-% bis etwa 80 Vol.-% der filmbildenden Polymerbindemittelzusammensetzung dispergiert sein. Typischerweise ist das fotoleitfähige Material in der Fotoerzeugungsschicht in einer Menge von etwa 5 bis etwa 80 Gew.-% und bevorzugt von etwa 25 bis etwa 75 Gew.-% vorhanden, und das Bindemittel ist in einer Menge von etwa 20 bis etwa 95 Gew.-% und bevorzugt von etwa 25 bis etwa 75 Gew.-% vorhanden, obwohl die relativen Mengen außerhalb dieser Bereiche liegen können.
Die Teilchengröße der fotoleitfähigen Zusammensetzungen und/oder Pigmente ist bevorzugt geringer als die Dicke der abgeschiedenen verfestigten Schicht und liegt bevorzugt zwischen etwa 0,01 Mikron und etwa 0,5 Mikron, um eine bessere Beschichtungsgleichmäßigkeit zu erleichtern.
Die Fotoerzeugungsschicht, die fotoleitfähige Zusammensetzungen und das Harzbindemittelmaterial enthält, hat gewöhnlich eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,05 Mikron bis etwa 10 Mikron oder mehr, bevorzugt von etwa 0,1 Mikron bis etwa 5 Mikron und hat bevorzugter eine Dicke von etwa 0,3 Mikron bis etwa 3 Mikron, obwohl die Dicke außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Die Dicke der Fotoerzeugungsschicht ist mit den relativen Mengen der Fotoerzeugungsverbindung und des Bindemittels verbunden, wobei das Fotoerzeugungsmaterial häufig in Mengen von etwa 5 bis etwa 100 Gew.-% vorhanden ist. Höhere Gehalte der Bindemittelzusammensetzungen erfordern gewöhnlich dickere Schichten für die Fotoerzeugung. Gewöhnlich ist es erwünscht, diese Schicht in einer Dicke bereitzustellen, die ausreichend ist, um etwa 90 Prozent oder mehr der einfallenden Strahlung zu absorbieren, die auf sie in dem bildweisen Belichtungsschritt oder dem Druckbelichtungsschritt gerichtet ist. Die maximale Dicke die ser Schicht hängt hauptsächlich von Faktoren ab, wie mechanische Überlegungen, der spezifischen ausgewählten Fotoerzeugungsverbindung, der Dicke der anderen Schichten und ob ein flexibles fotoleitfähiges Abbildungselement erwünscht ist.
Die Fotoerzeugungsschicht kann auf darunter liegende Schichten durch jedes erwünschte oder geeignete Verfahren aufgebracht werden. Es kann jede geeignete Technik verwendet werden, um die Beschichtungsmischung der fotoerzeugenden Schicht zu vermischen und danach aufzubringen. Typische Aufbringungstechniken umfassen Sprühen, Tauchbeschichten, Walzenbeschichten, Beschichten mit einem mit Draht umwickelten Stab und Ähnliche. Das Trocknen der abgeschiedenen Beschichtung kann durch jede geeignete Technik bewirkt werden, wie Ofentrocknen, Infrarotstrahlungstrocknen, Lufttrocknen und Ähnliches.
Es kann jedes geeignete Lösemittel verwendet werden, um das filmbildende Bindemittel aufzulösen. Typische Lösemittel umfassen z.B. Tetrahydrofuran, Toluol, Methylenchlorid, Monochlorbenzol und Ähnliches. Beschichtungsdispersionen für die Ladungserzeugungsschicht können durch jede geeignete Technik gebildet werden, die z.B. Attritoren, Kugelmühlen, Dynomühlen, Farbschüttler, Homogenisatoren, Mikrofluidisierer und Ähnliches verwenden.
Optional kann auch eine Überzugsschicht und/oder eine Schutzschicht verwendet werden, um die Widerstandsfähigkeit des Fotorezeptors gegen Abrieb zu verbessern. In einigen Fällen kann eine Antiroll-Rückseitenbeschichtung auf die Oberfläche des Substrats gegenüber derjenigen Oberfläche aufgebracht werden, welche die fotoleitfähige Schicht trägt, um Flachheit und/oder Abriebbeständigkeit zu ergeben, wo ein Fotorezeptor mit Gewebekonfiguration hergestellt wird. Diese Überzugs- und Antiroll-Rückseitenbeschichtungen sind in der Technik bekannt und können thermoplastische organische Polymere oder anorganische Polymere umfassen, die elektrisch isolierend oder schwach halbleitfähig sind. Überzüge sind kontinuierlich und haben typischerweise eine Dicke von weniger als etwa 10 Mikron, obwohl die Dicke außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Die Dicke von Antiroll-Rückseitenschichten ist gewöhnlich ausreichend, um die Gesamtkräfte der Schicht oder der Schichten auf der gegenüberliegenden Seite der Substratschicht im Wesentlichen auszugleichen. Ein Beispiel einer Antiroll-Rückseitenschicht ist in US-A-4,654,284 beschrieben. Eine Dicke von etwa 70 bis etwa 160 Mikron ist ein typischer Bereich für flexible Fotorezeptoren, obwohl die Dicke außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Ein Überzug kann eine Dicke von höchstens 3 Mikron für isolierende Matrizes und von höchstens 6 Mikron für halbleitfähige Matrizes haben. Die Verwendung eines solchen Überzugs kann die Gebrauchsdauer des Fotorezeptors noch weiter erhöhen, wobei der Überzug eine Gebrauchsrate von 2 bis 4 Mikron pro 100 Kilozyklen oder eine Gebrauchsdauer zwischen 150 und 300 Kilozyklen hat.
Der Fotorezeptor der Erfindung wird in einer elektrofotografischen bilderzeugenden Vorrichtung zur Verwendung in einem elektrofotografischen Abbildungsverfahren verwendet. Wie vorstehend erläutert, umfasst eine solche Bilderzeugung zuerst das gleichmäßige elektrostatische Aufladen des Fotorezeptors, dann das Belichten des aufgeladenen Fotorezeptors mit einem Muster aktivierender elektromagnetischer Strahlung, wie Licht, welche die Ladung in den belichteten Bereichen des Fotorezeptors selektiv ableitet, während ein elektrostatisches latentes Bild in den nicht belichteten Bereichen zurückbleibt. Dieses elektrostatische latente Bild kann dann in einer oder mehreren Entwicklungsstationen zum Bilden eines sichtbaren Bildes entwickelt werden durch Abscheiden fein verteilter elektroskopischer Tonerteilchen, z.B. aus einer Entwicklerzusammensetzung, auf der Oberfläche des Fotorezeptors. Das erhaltene sichtbare Tonerbild kann auf ein geeignetes Empfangselement, wie Papier, übertragen werden. Der Fotorezeptor wird dann typischerweise in einer Reinigungsstation gereinigt, bevor er zur Bildung nachfolgender Bilder wieder aufgeladen wird.
Der Fotorezeptor der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung einer herkömmlichen Aufladungsvorrichtung aufgeladen werden. Eine solche Vorrichtung kann z.B. eine geerdete Wechselstrom-Aufladungswalze (BCR) umfassen, wie in der Technik bekannt ist, vgl. z.B. US-A-5,613,173. Das Aufladen kann, falls erwünscht, auch durch andere in der Technik bekannte Verfahren durchgeführt werden, z.B. unter Verwendung eines Corotrons, Dicorotrons, Scorotrons, einer Nadelaufladungsvorrichtung und Ähnliches.
Das neue Copolymer-Polycarbonatharz-Bindemittel der Ladungstransportschicht der vorliegenden Erfindung erreicht die Bildung einer Ladungstransportschicht, die sich wenigstens so gut wie herkömmliche Polycarbonat-Bindemittelharze hinsichtlich der Haftung, Abriebbeständigkeit und elektrischen Leistung der Ladungstransportschicht ver hält, während sie den zusätzlichen Vorteil bietet, dass sie in umweltfreundlichen Lösemitteln, wie Tetrahydrofuran, löslich ist.
Die Erfindung wird nun weiter durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, welche die Erfindung weiter erläutern, jedoch nicht notwendigerweise die Erfindung beschränken sollen. Sämtliche Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele 1 und 2
In diesen zwei Beispielen und zwei Vergleichsbeispielen wird eine Ladungstransportschicht hergestellt unter Verwendung des Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittels der Erfindung (Beispiele 1 und 2) oder eines herkömmlichen Polycarbonat-Bindemittels (MAKROLON 5705 von Bayer Corp.)(Vergleichsbeispiele 1 und 2) und einem TPD-Löchertransportmolekül.
In Beispiel 1 und in Vergleichsbeispiel 1 wird die Ladungstransportschicht auf eine Ladungserzeugungsschicht aufgebracht, enthaltend Hydroxygalliumphthalocyanin, dispergiert in einem Bindemittel PCZ-200 (ein Polycarbonat, erhältlich von Mitsubishi Gas Chemical Co.). In Beispiel 2 und in Vergleichsbeispiel 2 wird die Ladungstransportschicht auf eine Ladungserzeugungsschicht aufgebracht, enthaltend Benzimidazolperylen, dispergiert in einem Bindemittel PCZ-200. Die Ladungstransportschichtmaterialien werden auf den Fotorezeptor in einer Dicke von 24 Mikron aufgebracht.
Die xerografischen Eigenschaften der fotoleitfähigen Abbildungsproben, die gemäß den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeisielen 1 und 2 hergestellt sind, werden mit einem xerografischen Prüfscanner bewertet, der eine zylindrische Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von 24,26 cm (9,55 Inch) enthält. Die Prüfproben werden auf die Trommel geklebt. Beim Rotieren erzeugte die Trommel, welche die Proben trägt, eine konstante Oberflächengeschwindigkeit von 76,3 cm (30 Inch) pro Sekunde. Ein Gleichstrom-Nadelcorotron, Belichtungslicht, Löschlicht und fünf Elektrometersonden werden um den Umfang der montierten Fotorezeptorproben herum montiert. Die Probenaufladungszeit beträgt 33 Millisekunden. Das Belichtungslicht hatte eine Wellenlänge von 670 nm, und das Löschlicht ist weißes Breitbandlicht (400–700 nm), jeweils geliefert von einer Xenon-Bogenlampe mit einer Leistung von 300 Watt. Die Prüfproben werden zuerst im Dunkeln für wenigstens 60 Minuten belassen, um das Erreichen eines Gleichgewichts mit den Prüfbedingungen bei 40 Prozent relativer Feuchte und 21°C sicherzustellen. Jede Probe wird dann im Dunkeln auf ein Entwicklungspotenzial von etwa 900 Volt aufgeladen. Die Ladungsaufnahme jeder Probe und ihr Restpotenzial nach der Entladung durch Belichtung mit Löschlicht von vorne mit 400 erg/cm² werden aufgezeichnet. Die Dunkelentladung wird als Verlust von Vddp nach 0,66 Sekunden gemessen. Dieses Prüfverfahren wird wiederholt, um die fotoinduzierte Entladungscharakteristik (PIDC) jeder Probe durch verschiedene Lichtenergien von bis zu 20 erg/cm² zu bestimmen. Die Fotoentladung wird als erg/cm² angegeben, die benötigt werden, um den Fotorezeptor von einem Vddp von 600 Volt auf 100 Volt zu entladen.
HAFTPRÜFUNG
Die fotoleitfähigen Abbildungselemente werden auf Klebeeigenschaften unter Verwendung eines 180° (Umkehr)- und 90° (Normal)-Ablöseprüfverfahren bewertet.
Die 180°-Ablösefestigkeit wird bestimmt durch Schneiden eines Minimums von fünf 0,5 Inch × 6 Inch (12,5 × 150 mm) Abbildungselementproben von jedem der Beispiele I bis V. Für jede Probe wird die Ladungstransportschicht teilweise von der Prüfabbildungselementprobe mit Hilfe einer Rasierklinge abgestreift und dann von Hand auf etwa 3,5 Inch (90 mm) von einem Ende abgelöst, um einen Teil der darunter liegenden Ladungserzeugungsschicht zu exponieren. Die Prüfabbildungselementprobe wird mit ihrer Ladungstransportschichtoberfläche in Richtung einer 25 × 150 × 12,5 mm (1 Inch × 6 Inch × 0,5 Inch) Aluminiumstützplatte mit Hilfe von zweiseitigem Klebeband, 1,3 cm (1/2 Inch) Breite Scotch Magic Tape #810, erhältlich von 3M Company, gesichert. In diesem Zustand kann die bzw. das Antirollschicht/Substrat des abgestreiften Segments der Prüfprobe in einfacher Weise 180° von der Probe weg abgelöst werden, wodurch die Kleberschicht von der Ladungserzeugungsschicht getrennt wird. Das Ende der resultierenden Anordnung gegenüber dem Ende, von welchem die Ladungstransportschicht nicht abgestreift ist, wird in die obere Backe eines Instron-Zugprüfgeräts eingeführt. Das freie Ende des teilweise abgelösten Antiroll/Substrat-Streifens wird in die untere Backe des Instron-Prüfgeräts eingeführt. Die Backen werden dann bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 2,5 mm/min (1 Inch/min), einer 50 mm (2 Inch) Diagrammblattge schwindigkeit und einem Lastbereich von 200 Gramm zu 180°-Ablösung der Probe bei wenigstens 50 mm (2 Inch) aktiviert. Die mit einem Diagrammschreiber überwachte Last wird zum Erhalt der Ablösefestigkeit berechnet durch Dividieren der mittleren Last, die für das Abstreifen der Antirollschicht mit dem Substrat erforderlicht ist, durch die Breite der Prüfprobe.
Die folgende Tabelle fasst die Leistungsergebnisse für diese Beispiele und Vergleichsbeispiele zusammen, wenn sie mit dem xerografischen Scanner bewertet und auf die Klebefestigkeit geprüft werden.
TABELLE
Wie durch den Vergleich der vorstehenden Ergebnisse ersichtlich ist, ist das Copolymer-Polycarbonat der vorliegenden Erfindung in der elektrischen Leistung besser als das herkömmliche Polycarbonat und ist mit dem herkömmlichen Polycarbonat hinsichtlich der Haftung vergleichbar.
Darüber hinaus erreicht das Copolymer-Polycarbonat der vorliegenden Erfindung eine hohe Viskosität in Lösung von etwa 900 bis 950 cP, was vergleichbar ist mit den Viskositäten, die mit herkömmlichen Polycarbonat-Bindemittelharzen (~660 cP für MAKROLON) erreicht werden, was dadurch das Tauchbeschichten zum Bilden der Schicht ohne das Auftreten von Fehlern, wie Orangenablösen usw. erlaubt, realisiert mit Beschichtungslösungen niedrigerer Viskosität.

Claims

Ladungstransportschichtmaterial für einen Fotorezeptor, enthaltend wenigstens ein Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel und wenigstens ein Ladungstransportmaterial, dispergiert in einem Lösemittel, das wenigstens Tetrahydrofuran enthält.
Ladungstransportschicht eines Fotorezeptors, enthaltend wenigstens ein Bisphenol A-Phthalsäuredichloridester-Copolymer-Polycarbonatbindemittel und wenigstens ein Ladungstransportmaterial.
Ladungstransportschichtmaterial gemäß Anspruch 1 oder Ladungstransportschicht gemäß Anspruch 2, worin das Copolymer-Polycarbonatbindemittel ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 150000 bis 300000 und bevorzugt von 175000 bis 225000 hat.
Ladungstransportschichtmaterial oder Ladungstransportschicht gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das wenigstens eine Ladungstransportmaterial TPD ist, welches die Strukturformel hat:
Ladungstransportschichtmaterial oder Ladungstransportschicht gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Schicht ein Gewichtsverhältnis des wenigs tens einen Ladungstransportmaterials zu dem Polycarbonatpolymerbindemittel von 20:80 bis 80:20 hat.
Bilderzeugungsvorrichtung, enthaltend wenigstens einen Fotorezeptor und eine Aufladungsvorrichtung, welche den Fotorezeptor auflädt, worin der Fotorezeptor enthält eine optionale Antirollschicht, ein Substrat, eine optionale Löcherblockierschicht, eine optionale Kleberschicht, eine Ladungserzeugungsschicht, die Ladungstransportschicht gemäß Anspruch 2, und optional eine oder mehrere Überzugs- oder Schutzschichten.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, worin das Copolymer-Polycarbonatbindemittel ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 150000 bis 300000 und bevorzugt von 175000 bis 225000 hat.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, worin das wenigstens eine Ladungstransportmaterial TPD ist, welches die Strukturformel hat:
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, worin die Ladungstransportschicht ein Gewichtsverhältnis des wenigstens einen Ladungstransportmaterials zu dem Polycarbonatpolymerbindemittel von etwa 20:80 bis etwa 80:20 hat.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, 7, 8 oder 9, worin der Fotorezeptor die Form eines Bandes oder die Form einer Trommel hat.