DE2363738C3 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger, einer metallischen Schicht, gegebenenfalls einer Zwischenschicht und einer Selen enthaltenden photoleitfähigen Schicht.

Elektrophotographische Verfahren und Vorrichtungen hierzu haben in der Vervielfältigungstechnik weite Verbreitung gefunden. Sie beruhen auf der Eigenschaft des photoleitenden Materials, bei Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung den elektrischen Widerstand zu ändern.

Nach elektrischer Aufladung und Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung läßt sich auf einer photoleitenden Schicht ein latentes elektrisches Ladungsbild erzeugen, das dem optischen Bild entspricht. An den belichteten Stellen findet nämlich eine solche Erhöhung der Leitfähigkeit der photoleitenden Schicht statt, daß die elektrische Ladung über den leitenden Träger zumindest teilweise, jedenfalls aber stärker als an den unbelichteten Stellen - abfließen kann, während an den unbelichteten Stellen die elektrische Ladung im wesentlichen erhalten bleibt; sie kann mit einem Bildpulver, einem sogenannten Toner, sichtbar gemacht und das entstandene Tonerbild, falls es erforderlich sein sollte, schließlich auf Papier oder eine andere Unterlage übertragen werden.

Als elektrophotographisch wirksame Stoffe werden sowohl organische als auch anorganische Stoffe verwendet. Unter ihnen haben Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen besondere Bedeutung erlangt. Als leitende Träger dienen Metalle, wie vorzugsweise Aluminium, Aluminiumlegierungen oder Stahl und Messing. Ebenfalls werden als Träger nichtleitende Unterlagen mit einer elektrisch leitenden Beschichtung, beispielsweise Glas, das mit Zinndioxid beschichtet ist, verwendet.

Elektrophotographische Geräte, bei denen die photoleitende Schicht auf einer ebenen Platte aufgebracht ist, sind für einen schnellen kontinuierlichen Betrieb wenig geeignet. Die Trägerplatten werden daher vielfach durch zylindrische Trommeln ersetzt. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, daß auf Grund der gekrümmten Oberfläche das Bild nur in Streifen übertragen

ίο werden kann und die Breite dieser Streifen durch die Schärfentiefe des abbildenden Systems bestimmt wird.

lis ist daher notwendig, daß das Original oder Teile des. optischen Systems synchron zur Trommelurndrehung bewegt werden. Bei hohen Kopiergeschwindigkei-

Γ5 ten machen solche Präzisionsbewegungen ebenso erhebliche Schwierigkeiten wie die Übertragung der erforderlichen Lichtmenge, weil ja innerhalb einer sehr kurzen Zeit ausreichende Lichtmengen die elektrophotographische Schicht erreichen müssen.

Hine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit ist möglich, wenn die photoleitende Schicht keine gekrümmte, sondern eine ebene Oberfläche aufweist, weil dann breitere Streifen des Originals oder auch das gesamte Original gleichzeitig abgebildet werden können. Dies

wird bei bekannten Ausführungsformen elektrophotographischer Geräte etwa durch einen biegsamen Schichtträger erreicht, der beispielsweise von einer Rolle abgespult und auf eine zweite Rolle aufgespult oder auch als endloses Band über zwei oder mehr Rollen geführt wird. Das Teilstück des Bandes, das gerade belichtet wird, ist dabei zu einer ebenen Fläche ausgespannt. Zu diesem Zweck sind als Träger wegen ihrer mechanischen Eigenschaften Bänder aus Aluminium Stahl oder Messing geeignet, doch werden auch mit

3:i leitenden Überzügen aus Aluminium oder Kaliumjodid beschichtete Kunststoffbänder, etwa aus Polyäthylenterephthalat-Polyesterfilm, oder entsprechend leitend gemachte Bänder aus Papier oder Gummiarten sowie gewebte oder nichtgewebte faserige Bänder aus Glas, Baumwolle oder Seide verwendet.

Den genannten Vorteilen solcher biegsamen Trägerbänder steht ein gewisser Nachteil darin entgegen, daß es schwierig ist, eine ausreichende Haftfestigkeit zwischen den Schichtträgern und der photoleitenden

4;: Schicht zu erhalten und eine Beschädigung der Schicht während der Bewegung zu vermeiden. Die dauernde Biegung der photoleitenden Schicht bei der Umleitung um die Rollen führt besonders bei einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit bei den im allgemeinen verhältst' nisrnäßig harten und spröden glasigen Photoleitern, auch wenn diese nur eine sehr geringe Schichtdicke bes tzen, zur Bildung von Rissen und Brüchen, so daß es schließlich zu einem Abblättern der photoleitenden Schicht von den biegsamen Schichtträgern kommt.

Diesen Nachteilen der biegsamen Schichtträger glaubte man bisher dadurch begegnen zu können, daß man versuchte, die Haftfestigkeit zwischen Träger und Photoleiter zu verbessern. Zu diesem Zweck ist beispielsweise vorgeschlagen worden, die Aluminiumbeschichtung vor dem Aufbringen des Photoleiters dun:h Ionenbeschuß aufzurauhen oder auch zwischen das biegsame Trägerband und die photoleitende Schicht eine: Zwischenschicht aufzubringen, die eine gute Haftfestigkeit sowohl gegenüber dem Schichtträger als

(>-■ auch gegenüber dem Photoleiter aufweist und die andererseits die elekfophotographische Empfindlichkeit des Systems nach Möglichkeit wenig beeinträchtigt. Bisher bekannte Zwischenschichten bestehen im

wesentlichen aus polymeren organischen oder siliciumorganischen Kunststoffen, z, B. aus nichtleitenden Hanibindemitteln ohne oder mit Einl?gerungen von Phthalocyaninpigmenten oder aus substituierten SiIyI-isobutyläthylendiamin. Auch Graphit ist als Zwischenschicht bekanntgeworden. Nachteilig bei solchen Zwischenschichten ist einerseits, daß sich eine merkliche Einschränkung der elektrophotographischen Empfindlichkeit kaum vermeiden läßt. Da andererseits die Kunststoffzwischenschichten teilweise Schichtdicken '° von nur 0,1 μπι aufweisen, kommi noch die technologische Schwierigkeit der Herstellung hinzu, zumal wenn gleichzeitig noch eine gleichmäßige Schichtdicke gefordert wird. Schließlich aber führt die Anwendung solcher Zwischenschichten, selbst wenn anfänglich auch eine bessere Haftung erreicht werden sollte, im Laufe der Zeit zu Ermüdungserscheinungen und als Folge der dauernden Biegung zur Bildung von Mikrorissen, die die Brauchbarkeit des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials stark beeinträchtigen oder sogar ausschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden biegsamen Träger über eine Zwischenschicht aufgebracht ist, nicht nur die Haftung zwischen Träger und Photoleitermaterial zu verbessern, sondern auch die Biegebeständigkeit soweit zu erhöhen, daß während der Biegung des Trägerbands bei Führung über Rollen in der photoleitenden Schicht Mikrorisse nicht mehr auftreten und das Aufzeichnungsmaterial funktionsfähig erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus einem biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger, einer metallischen Schicht, gegebenenfalls einer Zwischenschicht und einer Selen enthaltenden photoleitfähigen Schicht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die metallische Schicht aus einem Metall mit einem Elastizitätsmodul unter 6000 kp/mm² und einer Rekristallisationstemperatur unter 40⁰C besteht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Zwischenschicht aus einem Metall mit einem Elastizitätsmodul unter 2000 kp/mm² und einer Rekristallisationstemperatur unter 40⁰C. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Zwischenschicht aus Blei mit einer Schichtdicke von etwa 3 bis 12 μπι, bevorzugt 6 μίτι, oder aus Indium mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 4 μΐη, bevorzugt 2 μίτι, auf die dann jeweils die photoleitende Schicht in einer Schichtdicke von etwa 20 bis 80 μπι aufgebracht ist. Als biegsamer Träger hat sich ein Stahlband mit einer Schichtdicke von etwa 0,05 bis 0,2 mm, bevorzugt mit einer Schichtdicke von etwa 0,1 mm, bewährt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß auch bei Biegungen bis zu einem Winkel von 18O⁰C und einem Radius bis herab zu 25 mm keine Mikrorisse mehr in der photoleitenden Schicht und keine Abtrennerscheinungen von der Unterlage auftreten, weil sich die elastisch-plastisch gut verformbare Zwischenschicht in bestimmten Schichtdickenbereichen spannungsabbauend verhält. Daher ist die Möglichkeit gegeben, das biegsame Band auch über Rollen mit einem verhältnismäßig kleinen Radius laufen zu lassen, was den Raumbedarf der mit solchen Bändern versehenen Geräte in wünschenswerter Weise verringert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Schichtdicke des Phololeiters nicht allein nach Gesichtspunkten seiner mechanischen Eigenschaften bemessen zu werden braucht, das heißt also nicht besonders kleingehalten zu werden braucht, was sich nämlich unter Umständen nachteilig auf die Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials auswirken und seinen Anwendungsbereich einschränken könnte. Vielmehr gibt die Verwendung einer Zwischenschicht gemäß der Erfindung die Möglichkeit, die Schichtdicke des Photoleiters im wesentlichen nach den an ihn gestellten Forderungen der elektrophotographischen Eigenschaften auszuwählen. Daher lassen sich auch Photoleiter mit Schichtdikken bis zu 80 μπι ohne Gefahr einer Beschädigung vet wenden. Durch die besonders niedrige Rekristallisationstemperatur des Zwischenschichtmaterials behält dies auch nach den Biegungen wegen seines ausgedehnten plastischen Bereichs sein plustisch-elastisches Verhalten bei, ohne zu verhärten oder zu verspröden, und bewirkt für die Dauer den Spannungsabbau der photoleitenden Schicht.

Entgegen der in der Fachwelt vertretenen Auffassung, daß allein schon durch eine Verbesserung der Haftfestigkeit bei gegebenenfalls zusätzlicher gleichzeitiger Verringerung der Schichtdicke der photoleitenden Schicht das Reißen und Ablösen der photoleitenden Schicht verhindert werden kann, hat sich vielmehr gezeigt, daß erst und entscheidend durch die im folgenden beschriebenen Maßnahmen gemäß der Erfindung die Biegebeständigkeit ausreichend erhöht und dadurch die Entstehung von Mikrorissen ausgeschlossen wird.

Dabei kann angenommen werden, daß durch das Zusammenwirken der besonderen Eigenschaften der Zwischenschicht sowohl hinsichtlich ihres Elastizitätsmoduls als auch ihres Rekristallisationsvermögens innerhalb eines ganz bestimmten Schichtdickenbereichs, die bei einer Biegung in der photoleitenden Schicht auftretenden Spannungen abgebaut werden. Durch die Verringerung der Spannung wird dann aber auch die Gefahr der Bildung von Mikrorissen gebannt, während bei den bisher üblichen, allein auf eine Erhöhung der Haftfestigkeit gerichteten Maßnahmen gerade unerwünschte Spannungsspitzen auftreten. Überraschenderweise gelingt es bei Anwendung der Erfindung daher auch, auf den biegsamen Trägern Photoleiter mit Schichtdicken bis zu 80 μιη zu verwenden, während bei den herkömmlichen Zwischenschichten die Schichtdikke der photoleitenden Schicht nur 20' bis 35 μιη betragen durfte. In der Erweiterung des anwendbaren Schichtdikkenbereichs kann ein weiterer Vorteil der Erfindung gesehen werden.

Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, zwischen der metallischen Zwischenschicht und der photoleitenden Schicht eine weitere Zwischenschicht vorzusehen, die die Injektion von Ladungsträgern aus der metallischen in die photoleitende Schicht hemmt. Hierzu dient beispielsweise eine Aluminiumoxidschicht, deren Schichtdicke etwa 0,1 μπι, gegebenenfalls auch weniger, aufweist, oder auch eine dünne isolierende Kunststoffzwischenschicht.

Die Herstellung einer Zwischenschicht nach der Erfindung erfolgt in an sich bekannter Weise etwa durch galvanische oder durch Aufdampfverfahren.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel, das als Material für die Zwischenschicht Blei vorsieht, das mit Hilfe eines Aufdampfverfahrens auf den biegsamen Träger aufgebracht wird, soll die Herstellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung noch einmal näher beschrieben

werden.

Hierbei geht man zweckmäßigerweise von Blei aus, das einen Reinheitsgrad von ungefähr 99,999% aufweist und aus einem Chrom-Nickel-Verdampfungsschiffchen bei einer Verdampfungstemperatur von etwa 600 bis 800⁰C und unter einem Druck von etwa 5 · 10-·» Torr verdampft wird. Das dampfförmige Blei wird daraufhin auf einem Stahlband, das eine Breite von 20 mm und eine Dicke von 0,1 mm besitzt, bei einer SubstraUemperatur von 40 bis 60⁰C abgeschieden. Anschließend wird bei einer Substrattemperatur von etwa 60⁰C und unter einem Druck von etwa 5 · 10-⁶Torr eine photoleitende Selenschicht mit einer Schichtdicke von etwa 55 um aufgedampft.

Man erhält auf diese Weise die in der Figur in teilweise schematischer Darstellung gezeigte Schichtenfolge aus einem Träger 1, auf dem sich über eine Zwischenschicht 2 eine photoleitcnde Schicht 3 befindet. Wie Versuche gezeigt haben, treten bei einem Aufzeichnungsmaterial, daß in der oben angegebenen Weise hergestellt wird, keine Mikrorisse und keine Abplatzerscheinungen auf, wenn es bei einem Biegeradius von nur 11,0 mm um einen Biegewinkel von 180° statisch gebogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einen biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger, einer metallischen Schicht, gegebenenfalls einer Zwischenschicht und einer Selen enthaltenden photoleitfähigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht aus einem Metall mit einem Elastizitätsmodul unter 6000 kp/mm² und einer Rekristallisationstemperatur unter 40° C besteht.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht aus Blei oder Indium besteht.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht 3 — 12, vorzugsweise 6μπΐ dick ist und aus Blei besteht.

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht 0,5-4, vorzugsweise 2 μΐη dick ist und aus Indium besteht.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger aus einem 0,05-0,2, vorzugsweise 0,1 μπι dicken Stahlband besteht.

6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht 20-80 μιη dick ist.