DE19733905A1

DE19733905A1 - Elektrofotografischer Fotoleiter

Info

Publication number: DE19733905A1
Application number: DE19733905A
Authority: DE
Inventors: Takashi Obinata; Sumitaka Nogami
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1998-02-26
Also published as: JPH1055077A; US5928824A; KR19980018628A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zwischenschicht eines elektrofotografischen Fotolei ters, besonders organische Pigmente, die für die Zwischenschicht verwendet werden.

Stand der Technik

Zur Realisierung einer stabilen Bildqualität mittels eines elektrofotografischen Fotoleiters (hiernach einfach als "Fotoleiter" bezeichnet), der auf einem elek trisch leitenden Substrat (hiernach einfach als "Substrat" bezeichnet) eine foto leitende Schicht aufweist, muß der Fotoleiter während seiner wiederholten Ver wendung ein stabiles Ladungspotential, Restpotential und stabile Empfindlichkeit aufweisen. Um dem Fotoleiter eine ausgezeichnete Aufladungseigenschaft zu verleihen, wird zwischen der fotoleitenden Schicht und dem Substrat eine Zwi schenschicht angeordnet, um zu verhindern, daß vom Substrat Ladungen mit einer entgegengesetzten Polarität wie die des Ladungspotentials injiziert werden und dadurch das Ladungspotential verringert wird. Für die Zwischenschicht verwendete Kunstharze sind unter anderem Cellulose-Kunstharze (JP-A-H02- 238459), Poly(etherurethan)-Kunstharze (JP-A-H02-115858 und H02-280170), Melamin-Kunstharze (JP-A-H04-229666, JP-B-H04-31576 und H04-31577), Phenol-Kunstharze (JP-A-H03-48256) und Polyamid-Kunstharze (JP-A-H02- 193152, H03-288157 und H04-31870).

Aufgabe der Erfindung

Absinken des Ladungspotentials und Anstieg des Restpotentials treten immer noch auf in Fotoleitern, welche die übliche Zwischenschicht mit Gehalt an einem der oben angegebenen Kunstharze aufweisen. Das Absinken des Ladungspoten tials und der Anstieg des Restpotentials verursachen weiterhin eine Verringerung der Bilddichte und Verschmieren. Besonders wenn ein Fotoleiter, der die übliche Zwischenschicht enthält, wiederholt in einer Umgebung mit niedriger Tempera tur und niedriger Feuchtigkeit verwendet wird, oder wenn die Zwischenschicht dicker ausgebildet wird, um Flecken und Defekte des Substrats zu überdecken, steigt der elektrische Widerstand der Zwischenschicht so stark an, daß ein wei terer Anstieg des Restpotentials und Verringerung der Empfindlichkeit verur sacht werden.

Um den Fotoleiter mit den Eigenschaften von hoher Empfindlichkeit und gerin gem Restpotential auszustatten und dabei die oben angegebenen Probleme zu vermeiden, muß man den elektrischen Widerstand der Zwischenschicht einstel len.

Maßnahmen zur Einstellung des elektrischen Widerstands der Zwischenschicht sind vorgeschlagen worden: Zusatz von Metallpulver, wie Al-Pulver und Ni- Pulver und Zusatz eines leitenden Pigments, wie Indiumoxid, Zinnoxid und Koh lenstoff (JP-B-H01-51185, H02-48175 und H02-60177), Zusatz von Organome tallverbindungen JP-B-H03-4904 und JP-A-H02-59767) und Zusatz eines leiten den Polymers, wie Polypyrrol und Polyanilin (JP-A-H05-61234). Es ist jedoch schwierig, die leitenden Pigmente gleichmäßig zu dispergieren. Eine ungleichmä ßige Dispersion und Aggregation des leitenden Pigments verursachen einen feh lerhaften Beschichtungsfilm. Die Organometallverbindungen und leitenden Poly mere wurden bisher nicht praktisch verwendet, da noch bestimmte Probleme hinsichtlich der Löslichkeit dieser organischen Komponenten und einer stabilen Lagerung der eine dieser organischen Komponenten enthaltenden Beschich tungsflüssigkeit ungelöst sind.

Im Hinblick auf die erwähnten Probleme ist es ein Zweck der Erfindung, einen elektrofotografischen Fotoleiter mit einer Zwischenschicht herzustellen, die ein verbessertes Zusatzmittel enthält. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen elektrofotografischen Fotoleiter zu schaffen, der auch nach wiederholter Ver wendung kein Absinken des Ladungspotentials, Anstieg des Restpotentials, Ver ringerung der Druckdichte, Verschmieren und Druckfehler verursacht.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird ein elektrofotografischer Fotoleiter geschaffen, der ein leitendes Substrat, eine Zwischenschicht auf dem leitenden Substrat, die ein organisches Pigment mit n-leitenden Halbleiter-Eigenschaften enthält, und eine fotoleitende Schicht auf der Zwischenschicht aufweist.

Vorteilhafterweise ist das organische Pigment Dichloro(phthalocyaninato)zinn, Chloro(phthalocyaninato)zink, ein Perylenpigment mit der allgemeinen Formel (I) oder dessen Derivat,

oder ein Bisazopigment mit der allgemeinen Formel (II)

worin R ein Halogenatom, eine Methoxygruppe oder Nitrogruppe und X ein Ha logenatom oder eine Methoxygruppe bedeuten.

Da die elektrische Leitung der üblichen Kunstharz-Zwischenschicht auf der Io nenleitung beruht, sinkt wegen der hygroskopischen Eigenschaft des die Zwi schenschicht bildenden Kunstharzes die Leitfähigkeit und die Empfindlichkeit verändert sich in einer Umgebung von niedriger Temperatur und niedriger Feuch tigkeit. Da das erfindungsgemäß in der Zwischenschicht verwendete organische Pigment ein n-leitender Halbleiter ist, bewegen sich die im Verlauf des elektrofo tografischen Verfahrens in der fotoleitenden Schicht erzeugten Elektronen leicht in das Substrat, um Potentialveränderungen, wie Anstieg des Restpotentials zu verhindern.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar für Fotoleiter, die ein leitendes Substrat, eine Zwi schenschicht auf dem Substrat, und auf der Zwischenschicht eine Einschicht fotoleitende Schicht aufweisen. Die Erfindung ist auch anwendbar auf Fotoleiter mit Funktionstrennung, welche ein leitendes Substrat, auf diesem eine Zwi schenschicht und darauf eine laminierte fotoleitende Schicht bestehend aus ei ner Ladungserzeugungsschicht und einer Ladungstransportschicht aufweisen.

Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Fotoleiters wird verdeutlicht durch die beigefügten Figuren. Hierin sind:

Fig. 1 ein schematischer Querschnitt eines Fotoleiters mit negativer Aufla dung und Funktionstrennung mit einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht;

Fig. 2 ein schematischer Querschnitt eines Fotoleiters mit positiver Aufla dung und Funktionstrennung mit einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht;

Fig. 3 ein schematischer Querschnitt eines Fotoleiters mit positiver Aufla dung und einer Einschicht-fotoleitenden Schicht und einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht.

In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 ein leitendes Substrat, 2 eine Zwischenschicht, 3 eine Ladungserzeugungsschicht, 4 eine Ladungstransport schicht, 5 eine Oberflächenschutzschicht und 6 eine fotoleitende Schicht.

Als leitendes Substrat werden Metalle und Legierungen, wie Al, Ni und Edel stahl, anorganische und organische Isolatoren, wie Glas, Keramik, Papier und Kunststoff, die mit einem leitenden Material, wie Al, Ni, Kohlenstoff und SnO₂ beschichtet sind oder in denen eines dieser leitenden Materialien dispergiert sind, verwendet, wobei das Substrat einen elektrischen Widerstand von 10⁸ Ω cm oder weniger aufweist und Beständigkeit (Haltbarkeit), besonders gegen Lö sungsmittel und Wärme, unter den Bedingungen aufweist, die zur Ausbildung der Ladungserzeugungs- und Ladungstransportschichten zum Gebrauch des Fo toleiters erforderlich sind.

Die für die Zwischenschicht erfindungsgemäß verwendeten organischen Pigmen te wurden bereits oben angegeben.

Die Zwischenschicht wird auf einem Substrat gebildet, indem man eine Be schichtungsflüssigkeit, in der eines der oben beschriebenen organischen Pig mente mit den Eigenschaften eines n-leitenden Halbleiters und ein Harzbinde mittel gemischt sind, durch Beschichtung aufbringt und trocknet. Als Bindemit telharz sind unter anderem geeignet: ein thermoplastisches Harz, wie Polyester, Polycarbonat, Polyamid, Polystyrol, Polyacrylat und Poly(vinyl)alkohol; ein wär mehärtendes Harz, wie Phenolharz, Epoxyharz und Melaminharz und einige fo tohärtende Harze. Wenn die Zwischenschicht chemisch beständig sein soll, können die oben beschriebenen Harze bei 100 bis 200°C mit einem Vernet zungsmittel wärmebehandelt werden. Die Beschichtungsflüssigkeit für die Zwi schenschicht wird auf das leitende Substrat durch die Tauchmethode, mit dem Streichmesser, durch Aufsprühen oder mit der Walzenkopiermethode aufge bracht. Die Beschichtungsflüssigkeit für die Zwischenschicht wird auf das zylin drische Substrat vorzugsweise durch Tauchbeschichtung aufgebracht.

Vorzugsweise werden 0,5 bis 200 Gewichtsteile des organischen Pigments und 100 Gewichtsteile des Bindemittelharzes gemischt. Wenn das Mischungsver hältnis des Pigments weniger als 0,5 Gewichtsteile beträgt, nimmt die Empfind lichkeit nach wiederholtem Gebrauch stark ab. Wenn das Mischungsverhältnis des Pigments 200 Gewichtsteile übersteigt, nimmt die Dispergierbarkeit des or ganischen Pigments merklich ab und die Ladungseigenschaften des Fotoleiters verringern sich mit der schlechteren Dispersion des Pigments. Obgleich eine dic ke Zwischenschicht die elektrischen Eigenschaften des Fotoleiters nicht nachtei lig beeinflußt, da die Zwischenschicht das organische Pigment enthält, beträgt die Dicke der Zwischenschicht vorzugsweise 20 µm oder weniger, um "Orangenschalen-Defekte" zu vermeiden, die bei der Filmbildung in Abhängigkeit von der Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit auftreten.

Wenn der die erfindungsgemäße Zwischenschicht aufweisende Fotoleiter für einen Laserdrucker verwendet wird, enthält die Zwischenschicht vorzugsweise ein anorganisches Pigment, wie Titandioxid, Zinkoxid, Siliciumdioxid und Alumi niumoxid, um Interferenz zu vermeiden, die durch Zusammenwirken von Bre chungsindex und Filmdicke der fotoleitenden Schicht und der Wellenlänge des Laserstrahls verursacht wird.

Das in der Ladungserzeugungsschicht verwendete Ladungserzeugungsmittel ist unter anderem ein organisches Pigment, wie ein Azo-, Phthalocyanin-, Bisazo-, Indigo- und Perylenpigment, und ein anorganisches Pigment, wie Pulver von Selen, amorphem Silicium und Zinkoxid. Die Beschichtungsflüssigkeit für die La dungserzeugungsschicht wird hergestellt durch Dispergieren des oben angege benen Ladungserzeugungsmittels in der Lösung des Bindemittelharzes, wie Poly ester, Polycarbonat, Poly(vinylbutyral). Die Ladungserzeugungsschicht wird auf der Zwischenschicht gebildet durch Beschichten mit und Trocknen der so herge stellten Beschichtungsflüssigkeit. Die bevorzugte Dicke der Ladungserzeugungs schicht ist von 0,1 bis 2 µm.

Die Beschichtungsflüssigkeit für die Ladungstransportschicht wird hergestellt durch Dispergieren des Ladungstransportmittels, wie einer Hydrazon-, Styryl-, und Aminverbindung und des Bindemittelharzes, worin das Ladungstransportmit tel löslich ist, wie Polyester, Polycarbonat, Polystyrol und Styrolacrylat in einem geeigneten Lösungsmittel. Die Ladungstransportschicht wird auf der Ladungser zeugungsschicht gebildet, indem man diese mit der so hergestellten Beschich tungsflüssigkeit für die Ladungstransportschicht beschichtet und die Beschich tungsflüssigkeit trocknet, so daß vorzugsweise 5 bis 40 µm Dicke erhalten wird.

Erste Ausführungsform

10 Gewichtsteile eines alkohollöslichen copolymerisierten Polyamidharzes (CM 8000: Hersteller TORAY INDUSTRIES, INC.) wurden in einem Lösungsmit telgemisch von 45 Gew.-Teilen Methanol und 45 Gew.-Teilen Methylenchlorid gelöst. In dieser Lösung wurden 60 Gew.-Teile Dichloro(phthalocyaninato)zinn dispergiert durch 24 Stunden Mahlen in einer Kugelmühle. Eine Zwischenschicht wurde mit 5 im Dicke auf einem zylindrischen Aluminiumsubstrat von 30 mm Außendurchmesser durch Tauchbeschichtung mit der so hergestellten Beschich tungsflüssigkeit und anschließendes Trocknen derselben bei 90°C während 30 Minuten hergestellt.

Die Beschichtungsflüssigkeit für die Ladungserzeugungsschicht wurde herge stellt durch Auflösen von 1 Gew.-Teil Poly(vinylbutyral)harz (S.LEC BL-S; Her steller: Sekisui Chemical Co, Ltd.) in 98 Gew.-Teilen Tetrahydrofuran und durch Dispergieren von 1 Gew.-Teil X-Typ metallfreiem Phthalocyanin in der Po ly(vinylbutyral)lösung während 48 Stunden in einer Kugelmühle. Eine Ladungs erzeugungsschicht wurde mit 0,2 im Dicke auf der Zwischenschicht durch Tauchbeschichten mit der so hergestellten Beschichtungsflüssigkeit und Trock nen derselben während 10 Minuten bei 100°C gebildet.

Die Beschichtungsflüssigkeit für die Ladungstransportschicht wurde hergestellt durch gleichmäßiges Auflösen von 10 Gew.-Teilen Hydrazonverbindung (CTC191; Hersteller: Anan Perfume Co, Ltd.) und 10 Gew.-Teilen Polycarbonat harz (L-1225; Hersteller TEIJIN CHEMICALS LTD.) in 80 Gew.-Teilen Methylen chlorid. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde durch Tauchbeschichten auf die La dungserzeugungsschicht aufgebracht und 30 Minuten bei 100°C getrocknet, um eine Ladungstransportschicht zu bilden.

Zweite Ausführungsform

Der Fotoleiter der zweiten Ausführungsform wurde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß hier das Perylenpigment der allgemeinen Formel (I) anstelle des Dichloro(phthalocyaninato)zinns der ersten Ausführungs form verwendet wurde.

Dritte Ausführungsform

Der Fotoleiter der dritten Ausführungsform wurde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß ein Bisazopigment der allgemeinen For mel (II), worin X=Cl und R=Cl anstelle des Dichloro(phthalocyaninato)zinns der ersten Ausführungsform verwendet wurde.

Vierte Ausführungsform

In der vierten Ausführungsform wurden 10 Gew.-Teile einer Lösung eines wär mehärtenden Acrylharzes (Magicron No. 1000; Hersteller: KANSAI PAINT CO. Ltd.) anstelle des alkohollöslichen polymerisierten Polyamidharzes verwendet. Die gelieferte Lösung des wärmehärtenden Acrylharzes wurde mit 50 Gew.- Teilen Tetrahydrofuran eingestellt, so daß die Konzentration der festen Kompo nenten 10 Gew.-Teile betrug. Dann wurde die Beschichtungsflüssigkeit für die Zwischenschicht hergestellt durch Dispergieren von 100 Gew.-Teilen Dichlo ro(phthalocyaninato)zinn in der eingestellten Lösung während 24 Stunden in ei ner Kugelmühle.

Die so hergestellte Beschichtungsflüssigkeit wurde durch Tauchbeschichtung auf ein zylindrisches Aluminiumsubstrat von 30 mm Außendurchmesser aufge bracht und durch Trocknen bei 140°C während 40 Minuten wurde eine Zwi schenschicht von 5 µm Dicke gebildet.

Dann wurde eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht auf der Zwischenschicht in ähnlicher Weise wie in der ersten Ausführungsform gebildet.

Vergleichsbeispiel 1

Der Fotoleiter des Vergleichsbeispiels 1 wurde in ähnlicher Weise wie der bei der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß in der Zwischenschicht kein Dichloro(phthalocyaninato)zinn verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Der Fotoleiter des Vergleichsbeispiels 2 wurde in ähnlicher Weise wie der bei der vierten Ausführungsform hergestellt, außer daß in der Zwischenschicht kein Dichloro(phthalocyaninato)zinn verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Der Fotoleiter des Vergleichsbeispiels 2 wurde in ähnlicher Weise wie der bei der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß Polyanilin statt des Dichlo ro(phthalocyaninato)zinn der ersten Ausführungsform verwendet wurde.

Die wie oben hergestellten Fotoleiter wurden auf einem Laserdrucker montiert und einer Druckprüfung in einer Umgebung von normaler Temperatur und nor maler Feuchtigkeit (20°C, relative Feuchtigkeit 50%) und in einer Umgebung von niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit (10°C, relative Feuchtigkeit 20%) unterworfen. In jeder dieser Umgebungen wurde ein kontinuierlicher Drucktest mit 50.000 Blatt Papier durchgeführt. Die Testergebnisse in der Um gebung von normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Testergebnisse in der Umgebung von niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Druckdichte wurde mit einem Macbeth-Densitometer gemessen.

Tabelle 1 (Druckprüfung bei 20°C, 50% R.F.)

Tabelle 2 (Druckprüfung bei 10°C, 20% R.F.)

Wie die Tabellen 1 und 2 verdeutlichen, zeigen die Fotoleiter der ersten bis vier ten Ausführungsform ausgezeichnete Druckqualität ohne irgendeine Verringe rung der Druckdichte und ohne Verschmieren, sowohl in der Umgebung von niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit als auch bei normaler Tempera tur und normaler Feuchtigkeit. Auch verursacht wiederholte Verwendung keine Ermüdung bei den Fotoleitern der ersten bis vierten Ausführungsform.

Wirkung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Fotoleiter, der eine Zwischenschicht aufweist, die ein organisches Pigment, das ein n-leitender Halbleiter ist, enthält, verursacht keine Verschlechterung der Ladeeigenschaften, keinen Restpotentialanstieg und keine Druckdefekte, wie Verringerung der Druckdichte und Verschmieren.

Claims

1. Elektrofotografischer Fotoleiter mit einem leitenden Substrat, einer auf diesem gebildeten Zwischenschicht und einer auf der Zwischenschicht gebildeten foto leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein organi sches Pigment enthält, das die Eigenschaften eines n-leitenden Halbleiters zeigt.

2. Elektrofotografischer Fotoleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Pigment Dichloro(phthalocyaninato)zinn ist.

3. Elektrofotografischer Fotoleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Pigment Dichloro(phthalocyaninato)zink ist.

4. Elektrofotografischer Fotoleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Pigment ein Perylenpigment der folgenden Formel (I) oder ein Derivat davon ist.

5. Elektrofotografischer Fotoleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Pigment ein Bisazopigment der allgemeinen Formel (II) ist, worin R ein Halogenatom, eine Methoxygruppe oder eine Nitrogruppe und X ein Halogenatom oder eine Methoxygruppe bedeuten.