Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft organische
photoelektrische Schichten und insbesondere den Schutz dieser Schichten
und die verlängerung ihrer Lebensdauer bei
Bilderzeugungsverfahren.
2. Zugrundeliegender Stand der Technik
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Durch sukzessive Übertragung von Toner von einem Photoleiter
zu einem einzelnen Rezeptor hergestellte mehrfarbige
Tonerbilder sind im Stand der Technik wohlbekannt sowohl wegen der
Tonerpulver mit Bestandteilen, die die Auflösung bei der
übertragung verbessern sollen, als auch wegen des Gebrauchs
bei der Magnetbürstenentwicklung (U.S. 3,833,293). Die U.S.
3,612,677 offenbart ein Gerät, das für eine gute
Registerhaltung bei der Verwendung der sukzessiven Farbbildübertragung
sorgen soll, und die U.S. 3,804,619 offenbart spezielle
Tonerpulver, die die Schwierigkeiten von Tonern bei der
sukzessiven 3-Farben-übertragung überwinden sollen.
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Die Herstellung von mehrfarbigen Bildern durch Überlagerung
von Tonerbildern auf der Oberfläche eines Photoleiters ist
ebenfalls bekannt. Die U.S. 3,337,340 offenbart somit
flüssige Entwickler, die "das Verlaufen der Ladung auf der
Oberfläche des Photoleiters" minimieren sollen, was passiert, wenn
versucht wird, eine bereits mit Toner versehene Oberfläche
wieder aufzuladen. Die US-Patente Nr. 4,155,862 und Nr.
4,157,219 offenbaren flüssige Tonerzusammensetzungen und eine
Vorrichtung zur Herstellung mehrfarbiger zusammengesetzter
Tonerbilder auf der Oberfläche eines Photoleiters. Die U.S.
4,275,136 betont, wie schwierig es ist, sicherzustellen, daß
überlagerte Tonerschichten auf einem Photoleiter aneinander
haften. Zur Lösung des problems werden Zink- oder Aluminium
hydroxide auf die Farbstoffteilchen aufgetragen. In diesen
Veröffentlichungen wird keine Übertragung von
zusammengesetzten Bildern offenbart.
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Es werden viele Methoden herangezogen, um nach der
Tonerentwicklung für eine wirksame übertragung von Toner von der
Oberfläche eines photoleiters auf ein Rezeptorblatt zu
sorgen. Die U.S. 3,157,546 offenbart das Beschichten eines
entwickelten Tonerbildes, während es sich noch auf dem
Photoleiter befindet. Eine flüssige Schicht mit einer Konzentration
von etwa 5% eines filmbildenden Materials in einem
Lösungsmittel wird in einer Naßdicke zwischen 10 und 50 µm
verwendet. Nach dem Trocknen erfolgt die übertragung auf eine
Rezeptorfläche, die eine leicht klebrige Oberfläche aufweist.
Die "Defensive Publication" (Veröffentlichung zur
Verhinderung der Patentfähigkeit) T879,009 offenbart ein flüssiges
Tonerbild, das zuerst auf einem Photoleiter entwickelt wird
und dann auf ein Rezeptorblatt übertragen wird, dessen
Oberfläche mit einer Polyinerschicht überzogen ist, die leicht
durch das restliche Lösungsmittel in dem entwickelten Bild
aufgeweicht werden kann und das Bild somit an der
Rezeptoroberfläche haften läßt. Die U.S. 4,066,802 offenbart die
Übertragung eines mehrfarbigen Bildes von einem Photoleiter, erst
auf ein klebriges Trägerblatt und dann auf einen Rezeptor. In
der zweiten Stufe werden Hitze und Druck auf ein "polymeres
bzw. weichmachendes Blatt" zwischen dem Bild auf dem
Trägerblatt und der Rezeptorfläche aufgebracht. Die U.S. 4,064,285
verwendet auch ein dazwischenliegendes Trägerblatt, das einen
doppelten überzug trägt aus einer Trennschicht aus Silicon
unten und einer Deckschicht, die für die übertragung auf den
Rezeptor mit dem mehrfarbigen Bild sorgt und dieses unter
Einwirkung von Hitze und Druck fixiert. Die U.S. 4,337,303
offenbart Verfahren zur übertragung eines dicken (mit hoher
optischer Dichte) Tonerbildes von einem Photoleiter auf einen
Rezeptor. Für die übertragenen Bilder wird eine hohe
Auflösung
beansprucht (200 1/mm). Das mit flüssigem Toner
hergestellte Bild muß getrocknet werden, und das Bild muß in einer
auf den Rezeptor aufgetragenen Schicht eingekapselt werden.
Bei einigen Zusammensetzungen ist das Aushärten der
Einkapselungsschicht erforderlich. Die Materialien dieser Schicht
sind so gewählt, daß sie spezielle physikalische
Eigenschaften besitzen, die nicht nur für eine vollständige Übertragung
des dicken Tonerbildes sorgen, sondern auch die Einkapselung
desselben gewährleisten.
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Die U.S. 4,477,548 lehrt die Verwendung einer Schutzschicht
über den Tonerbildern. Der überzug wird auf das fertige Bild
aufgebracht und ist nicht an der Bildübertragung beteiligt.
Bei dem Überzug kann es sich beispielsweise um ein
multifunktionelles Acrylat handeln.
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Die Übertragung bestimmter Arten von zusammengesetzten
mehrfarbigen Bildern wird im Stand der Technik offenbart. In der
U.S. 3,140,175 werden Mikrokügelchen, die einen Farbstoff und
einen Photoleiter enthalten, auf einer Elektrode
abgeschieden, durch ein farbiges Original belichtet, und dann wird ein
Feld angelegt zwischen einer ersten und einer zweiten
Elektrode, was die Trennung geladener und ungeladener Kügelchen
und die übertragung des farbigen Bildes auf eine
Rezeptorfläche an der zweiten Elektrode bewirkt. Die U.S. 3,376,133
offenbart das nacheinander erfolgende Aufbringen
verschiedenfarbiger Toner auf einen Photoleiter, der nur einmal geladen
wird. Die Toner besitzen dieselbe Ladung wie der Photoleiter
und ersetzen die in den Bildbereichen abgeführte Ladung. Es
wird hier jedoch offenbart, daß später aufgebrachte Toner
sich nicht auf die früher aufgebrachten Toner legen. Das
fertige Bild aus mehreren Tonern wird auf einen Rezeptor
übertragen und fixiert. Die U.S. 3,862,848 offenbart normale
Tonerbilder mit sequentieller Farbtrennung, die durch
"Kontakt und ein gerichtetes elektrostatisches Feld" auf
einen dazwischenliegenden Rezeptor (bei dem es sich um eine
Walze handeln kann) übertragen werden, so daß man ein
zusammengesetztes mehrfarbiges Bild erhält. Dieses
zusammengesetzte Bild wird dann schließlich durch Kontakt und ein
gerichtetes elektrostatisches Feld auf ein Rezeptorblatt übertragen.
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Das U.S.-Patent Nr. 4,600,669 beschreibt ein
elektrophotographisches Proofherstellungselement und ein Verfahren, bei dem
nacheinander mit Flüssigtoner hergestellte Farbbilder auf
einem vorübergehenden photoelektrischen Träger ausgebildet
werden. Das zusammengesetzte Bild wird dann auf eine
Rezeptorschicht übertragen. Die photoelektrische Schicht ist mit
einem ablösbaren dielektrischen Träger beschichtet, der auf der
photoelektrischen Schicht einen polymeren überzug aufweisen
kann, der mit dem zusammengesetzten Bild übertragen wird.
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Das U.S.-Patent Nr. 4,515,882 beschreibt ein
elektrophotographisches Bilderzeugungssystem mit einem Element, das
wenigstens eine photoelektrische Schicht und eine Deckschicht
umfaßt, die aus einer filmbildenden zusammenhängenden Phase von
Ladungstransportmolekülen und die Ladungsinjektion
ermöglichenden Teilchen besteht.
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Schützende Deckschichten wurden zwecks Verbesserung der
Haltbarkeit elektrophotographischer Photorezeptoren
vorgeschlagen. Beispielsweise sind die Bilderzeugungsflächen vieler
photoelektrischer Elemente empfindlich gegen Verschleiß,
Feuchtigkeit, einwirkende Dämpfe, corona-induzierte
Veränderungen, Kratzer und Ablagerungen, die die
elektrophotographische Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Außerdem wurden auch
Hilfsschichten beschrieben, die spezielle Eigenschaften wie
Lichtabsorption oder Dunkelentladungsgeschwindigkeit steuern
sollen. Viele der Deckschichten beeinträchtigen jedoch die
elektrophotographische Antwort einer
Photorezeptorkonstruktion. Wenn beispielsweise eine elektrisch isolierende
Deckschicht verwendet wird, kann das restliche Potential nach der
Belichtung leicht auf dem photoelektrischen Element
zurückbleiben,
wo die Stärke der Restspannung mit der Dicke der
Isolierschicht ansteigt. In vielen Fällen steigt diese Rest-
Spannung eher an, wenn der Photorezeptor gedreht wird, so daß
das Entwicklungsverfahren unter Umständen schwer zu steuern
ist. Um diese Probleme zu minimieren, muß die Isolierschicht
extrem dünn sein; dies kann aber ihre Wirksamkeit
einschränken, da sie dann leicht beschädigt wird und schnell
verschleißt. Es wurde versucht, diese Schwierigkeiten durch
Verwendung von Deckschichten mit einer höheren elektrischen
Leitfähigkeit zu überwinden, indem beispielsweise quartäre
Ammoniumsalze in die Deckschicht aufgenommen wurden. Die
Leitfähigkeit dieser Schichten hängt typischerweise jedoch
stark von der Feuchtigkeit in der Umgebung ab. Unter sehr
trockenen Bedingungen kann die Leitfähigkeit dieser Schichten
soweit abnehmen, daß sie denselben Einschränkungen
unterliegen wie Isoliermaterialien. Bei hoher Feuchtigkeit kann eine
Ladungsmigration zur Seite zu einem Verlust der Bildauflösung
führen.
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Bei einer weiteren Vielzahl von Deckschichten für
elektrophotographische Photoleiter wird eine Schicht mit einer
niedrigen Oberflächenenergie verwendet; der Zweck einer solchen
Schicht besteht darin, die Effizienz der Tonerübertragung von
der Oberfläche des Photorezeptors zu erhöhen. Silicium und
Fluorpolymere wurden bisher als für diese Anwendung wirksam
beschrieben. Beim Lösungsauftragen solcher Materialien kann
das verwendete Lösungsmittel jedoch die Wirkstoffe aus der
organischen photoelektrischen Schicht (OPC-Schicht)
auswaschen, was zu einer Beeinträchtigung der Photoempfindlichkeit
und der Abloseeigenschaften der Deckschicht führt. Außerdem
müssen solche Trennf ilme häufig thermisch "gehärtet" werden
bei Temperaturen über dem Glasübergangspunkt der
darunterliegenden OPC-Matrix, wobei Stoffe aus dem Photoleiter in den
darüber auf getragenen Film wandern können.
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Das US-Patent Nr. 4,565,760 beschreibt ein photoempfindliches
Bilderzeugungselement mit einer photoelektrischen Schicht
und, als schützende Trennschicht auf wenigstens einer Seite,
einer Dispersion aus kolbidalem Siliciumdioxid und einem
hydroxylierten Silsesquixon in Alkohol.
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Das US-Patent Nr. 4,600,673 beschreibt die Verwendung von
Trennschichten aus Silicon auf einer photoelektrischen
Oberfläche zur Erhöhung der Effizienz der Tonerübertragung bei
elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren.
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Das US-Patent Nr. 4,721,663 beschreibt eine verbesserte
Verstärkungsschicht, die in elektrophotographischen
Vorrichtungen zwischen einer schützenden Deckschicht und der
photoelektrischen Schicht verwendet wird.
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Das US-Patent Nr. 4,752,549 beschreibt einen
elektrophotographischen Rezeptor mit einer Schutzschicht aus einem
warmhärtenden Siliconharz und einem Polyvinylacetatharz. Die
Kombination sorgt für eine verbesserte Verdichtungsfähigkeit.
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Das US-Patent Nr. 4,510,223 beschreibt ein Verfahren zur
mehrfarbigen elektrophotographischen Bilderzeugung. Es
offenbart eine allgemeine Beschreibung der übertragung des
Tonerbildes auf einen klebefähigen Rezeptor (Spalte 15, Zeilen 21-
40).
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Die US-Patente Nr. 4,323,591; 4,306,954; 4,262,072; und
4,249,011 betreffen Polyacrylatmaterialien mit
heterocyclischen Kernen und Verfahren zum Aushärten dieser
Materialien zu harten, lösungsmittelbeständigen und abriebbeständigen
Folien. Diese Monomere sind aus lösungsmittelfreien
Zusammensetzungen härtbar und können durch Bestrahlung an Luft
gehärtet werden.
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Die JP-A-2,079,856 offenbart einen empfindlichen
elektrophotographischen Körper mit einer photoempfindlichen Schicht,
einer Zwischenschicht und einer Schutzschicht, die in dieser
Reihenfolge auf ein leitendes Substrat aufgebracht sind,
wobei ein aus einem speziellen Acrylatmonomer zusammengesetztes
Polymer und/oder ein aus dem Monomer und einer anderen
copolymerisierbaren Harzverbindung zusammengesetztes Copolymer in
der Zwischenschicht enthalten sind.
Zusammenfassung der Erfindung
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Photoelektrische Schichten aus einer organischen
photoelektrischen Zusammensetzung werden verstärkt durch Verwendung
eines organischen polymeren Sperrschichtüberzugs und dann
einer Trennschicht wie zum Beispiel einer polymeren
siliconhaltigen organischen Trennschicht als Deckschicht.
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Die Erfindung beschreibt auch ein Verfahren, mit dem die
elektrophotographischen Eigenschaften eines Photoleiters bei
mehrfacher Wiederverwendung in einem Verfahren
aufrechterhalten werden können, bei dem mit Flüssigtoner und thermisch
unterstützter Tonerübertragung gearbeitet wird.
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Die in dieser Erfindung beschriebenen Sperrschichten schützen
die wesentlichen Eigenschaften sowohl der organischen
photoelektrischen Schicht (OPC-Schicht) als auch der polymeren
Trennschicht, indem der Materialtransport zwischen diesen
Schichten sowohl während der Fertigung des
Photorezeptorelements als auch während seiner Verwendung in dem
elektrophotographischen Verfahren verhindert bzw. unterbunden wird.
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In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung
ein organisches photoelektrisches Element zur Verwendung bei
der elektrophotographischen Bilderzeugung, umfassend eine
organische photoelektrische Schicht, die auf einer Seite eine
Sperrschicht auf der photoelektrischen Schicht trägt und auf
der Sperrschicht eine ablösbare Deckschicht, wobei die
Sperrschicht eine organische polymere filmbildende Schicht mit
einer Dicke von mindestens 0,02 Mikrometern umfaßt und eine
andere chemische Zusammensetzung besitzt als die Trennschicht,
wobei die Polymere der Sperrschicht polar sind, einen
Glasübergangspunkt über 40ºC besitzen und vernetzt sind.
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In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines
elektrophotographischen Bildes bereit, umfassend die folgenden Schritte:
Erzeugen einer Ladung auf dem oben beschriebenen Element,
bildweises Entfernen der Ladung von dem Element, Auftragen eines
flüssigen Toners auf das Element nach dem bildweisen
Entfernen der Ladung, so daß der Toner bildweise auf dem Element
verteilt ist, den bildweise verteilten Toner mit einer
Rezeptorfläche in Kontakt bringen und den bildweise verteilten
Toner auf die Rezeptorfläche übertragen.
Beschreibung der Erfindung
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Damit photoelektrische Elemente eine Vielzahl von Bildern
bzw. viele verschiedene Bilder erzeugen können, muß das
Element seine photoelektrischen Eigenschaften beibehalten, und
zwischen jeder Bilderzeugung muß sämtliches Tonermaterial
entfernt werden. Damit der Bildtoner sowie überschüssiger
bzw. restlicher Toner von der Oberfläche des Photoleiters
besser entfernt werden kann, ist es möglich auf dem
Photoleiter eine Trennschicht vorzusehen. Siliconhaltige organische
Trennschichten, wie sie in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, sind beschrieben im US-Patent Nr. 4,600,673.
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Diese siliconhaltigen organischen Trennschichten werden aus
kohlenwasserstoffhaltigen Lösungsmitteln aufgetragen und
mehrere Minuten bei erhöhten Temperaturen gehärtet. Bei diesen
Schritten hat sich herausgestellt, daß Stoffe aus der
organischen photoelektrischen Schicht durch Auflösung und/oder
thermisch unterstützte Migration in die Trennschicht aus
Silicon wandern. Das Vorhandensein organischer
photoelektrischer Stoffe in der Trennschicht beeinträchtigt die
Funktionsfähigkeit der Konstruktion im Hinblick auf ihre
Farbgebungseigenschaften, insbesondere während der anfänglichen
Bildzyklen. Bei elektrophotographischen Verfahren, die mit
Flüssigtoner und thermischer übertragung arbeiten, halten
diese Probleme bei sukzessiven Bildzyklen an, da Stoffe aus
dem organischen Photoleiter durch Lösungsmittel im Toner
ausgewaschen werden und/oder Toner und Stoffe der Heißklebefolie
in die photoelektrische Schicht wandern. Die Wirkung dieser
Verfahren insgesamt ist eine zunehmende Verschlechterung
sowohl der Photoempfindlichkeit als auch der
Bildübertragungseigenschaften der Konstruktion.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine zweilagige
Oberflächenbeschichtung auf organischen photoelektrischen Schichten
bereit, um diese Probleme zu mindern. Die erste Schicht, die
mit der Oberfläche der organischen photoelektrischen Schicht
in Kontakt steht, ist eine organische polymere Sperrschicht.
Die oberste Schicht ist eine Trennschicht, wie Schichten
dieser Art im Stand der Technik bekannt sind.
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Organische photoelektrische Materialien sind im Stand der
Technik wohlbekannt, und die vorliegende Erfindung läßt sich
auf all diese organischen Photoleiter anwenden. Die
bevorzugte Klasse von organischen Photoleitern umfaßt
Poly(N-vinylcarbazol)- und Bis-Benzocarbazol-Verbindungen. Die zuletzt
genannte Klasse wird am meisten bevorzugt und ist
beispielsweise offenbart in den US-Patenten Nr. 4,367,274; 4,361,637;
4,357,405; 4,356,244; und 4,337,305. Elektrophotographische
Schichten aus
Bis-5,5'-(N-ethyl-benzo[a]carbazolyl)phenylmethan (nachfolgend bezeichnet als BBCPM) werden am meisten
bevorzugt.
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Bei den Trennschichten handelt es sich um handelsübliche
Polymere, die auf eine Oberfläche aufgetragen werden, um eine
verminderte Haftung anderer Materialien an dieser Oberfläche
zu erreichen. Trennschichten aus Silicon und solche, die
nicht aus Silicon bestehen, sind im Stand der Technik bekannt
und werden beschrieben in den US-Patenten Nr. 3,342,625;
2,876,894; 3,328,482; 3,527,659; 3,891,745; 4,171,397 und
4,313,988. In der Praxis der vorliegenden Erfindung sind
bevorzugte Materialien für die Trennschicht organische
siliconhaltige Trennschichtmaterialien.
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Die organische Sperrschicht kann aus jedem organischen
filmbildenden Polymer gebildet werden, das von dem
Trennschichtmaterial verschieden ist (und selbst vorzugsweise weder eine
Trennschicht noch eine siliconhaltige organische Schicht
ist). Repräsentative Beispiele für Polymere, die hier
verwendet werden können, sind Acrylmaterialien (z.B. Polyacrylamid
und die Acryle aus dein US-Patent Nr. 4,262,072),
Cellulosepolymere (Z.B. Hydroxypropylcellulose und Methylcellulose) und
Vinylharze (z.B. Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon,
Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
Polyvinylalkohol/Maleinsäureanhydrid/Methylvinylether 93/3.5/3.5
Terpolymer). Die Schicht hat (im trockenen Zustand) eine Dicke von
mindestens 0,02 µm und vorzugsweise zwischen 0,02 und 1,0 µm.
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Es folgt nun eine Beschreibung der als Sperrschichten bei der
vorliegenden Erfindung nützlichen Polymere.
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Nützliche Materialien sind Polymere, die für Gase wie
Sauerstoff und Stickstoff eine gute Sperre bilden. Geeignete
Sperreigenschaften liefern Polymere mit den folgenden
Eigenschaften:
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(a) Polarität, vorzugsweise ein Grad an Polarität wie er
von Hydroxyl-, Acryl-, Ester- oder Amidgruppen einem
Polymer mit einem Aquivalentgewicht von weniger als
5000 verliehen wird,
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(b) hohe Glasübergangstemperaturen (> 40ºC),
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(c) ein Vernetzungsgrad bzw. eine Anziehung zwischen den
Ketten (vorzugsweise ein Vernetzungsgrad von mehr als
1,01), und
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(d) hohe Kettensteifigkeit.
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Außerdem muß das gewählte Material löslich sein in Wasser,
Alkohol oder Mischungen von Wasser und Alkohol, damit man vor
dem Auftragen Lösungen von mindestens 0,1 Gew.-% und
vorzugsweise > 1 Gew.-% erhält. Die resultierenden Polymerüberzüge
müssen auch durchlassig sein für optische Wellenlängen und
Wellenlängen im infraroten Bereich, und sie müssen optisch
klar sein (d.h. nichtstreuend).
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Was die Sauerstoffdurchlässigkeit angeht (ausgedrückt in
Einheiten von cm³/mil day 100 sq. in atm.), sollte das gewählte
Material einen Wert von weniger als 100, vorzugsweise weniger
als 10 und idealerweise weniger als 1 besitzen.
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Die organische photoelektrische Schicht kann ein
freistehendes Blatt oder eine Schicht auf einem Substrat sein. Es sind
viele Variationen dieser Strukturen bekannt und in der Praxis
der vorliegenden Erfindung von Nutzen. Typische
elektrophotographische Elemente umfassen eine Trägerschicht und die
organische photoelektrische Schicht. Oft wird eine leitende
Schicht zwischen der Trägerschicht und der photoelektrischen
Schicht verwendet (wenngleich sie auch auf der Rückseite der
Trägerschicht vorgesehen sein kann). Weitere Zwischen- bzw.
Hilfsschichten werden mit verschiedenen Vorteilen auf diesen
Konstruktionen verwendet. Die verschiedenen Schichten können
zusätzliche Materialien enthalten, die notwendig sind, um den
einzelnen Schichten oder Gegenständen wünschenswerte
Eigenschaften zu verleihen. Farbstoffe und Pigmente können zum
Anfärben, zur Bildverstärkung, Spektralsensibilisierung oder
Aufhellung verwendet werden. Tenside, Beschichtungshilfen,
Gleitmittel, Streckmittel sowie leitfähige Polymere oder
Teilchen sollen in verschiedenen elektrographischen oder
elektrophotographischen Konstruktionen verwendet werden.
Diese und andere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
werden besser verständlich anhand der folgenden
nichteinschränkenden Beispiele.
Beispiel 1
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Eine photoelektrische Schicht aus 40 Gewichtsteilen des
Ladungstransportmaterials BBCPM (I), 59,3 Gewichtsteilen
Polyesterharz Vitel PE-207 (Goodyear) und 0,7 Gewichtsteilen
des Farbstoffs Heptamethin-Indocyanin (II) mit folgender
Strukturformel:
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wurde hergestellt, indem sie unter Anwendung von
Lösungsmitteln auf eine aluminisierte Polyesterfilmbasis aufgetragen
wurde. Diese Zusammensetzung (mit einer endgültigen Dicke des
trockenen überzugs von ca. 7,5 µm) wurde als organisches
photoelektrisches Material (OPC-Material) in den folgenden
Beispielen verwendet.
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Bei der in diesen Tests verwendeten herkömmlichen
Trennschicht aus Silicon handelte es sich um Syl-Off 23 (Dow
Corning), hergestellt, aufgetragen und gehärtet, wie zuvor
beschrieben im US-Patent Nr. 4,600,673. Die Dicke des
trockenen überzugs aus diesem Siliconpolymer betrug ca. 40 nm.
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Eine Zwischenschicht aus
1,3-bis(3-[2,2,2-(triaryloyloxymethyl)ethoxy-2-hydroxypropyl]-5,5-dimethyl-2,4-imidazolidindion (nachfolgend bezeichnet als "HHA") wurde aus den
folgenden Lösungen aufgetragen:
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HHA in Methylethylketon (30% Feststoffe) 300 g
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Ethanol (5%iges Isopropanol der Sorte Teagent) 3700 g
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Photomitiator Irgacure 184 (Ciba-Geigy) 4,0 g
-
FC-430 (Tensid von 3M) 0,1 g
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Nach dem Beschichten wurde mit einem UV-Strahler mit zwei
Lampen mit 79 W/cm (200 W/inch) und einem einzigen Durchgang
von 236 cm/min (50 ft./min) gehärtet. Das Endgewicht des
trockenen Überzugs wurde verändert, indem die Geschwindigkeit
des Zustroms der Lösung zu der Bahn verändert wurde. Auf
diese Weise wurde ein Photorezeptor hergestellt, wo die
organische photoelektrische Schicht von der Deckschicht aus
Siliconpolymer durch eine dazwischenliegende HHA-Sperrschicht von
0,12 µm getrennt war.
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Es wurde festgestellt, daß diese Sperrschicht Änderungen in
der Empfindlichkeit infolge der Migration von Toner,
Lösungsmittel oder Weichmacher in die organische photoelektrische
Schicht wirksam beseitigte, wenn der Photorezeptor bei
elektrophotographischen Verfahren verwendet wurde, insbesondere
bei jenen, die mit Flüssigtoner und/oder durch Heißkleber
unterstützter Bildübertragung arbeiteten. Ohne diese
Sperrschicht hergestellte Photorezeptoren entwickelten nach ein
bis vier Durchgängen erkennbare und haltbare Bilder. Außerdem
enthielt die Silicondeckschicht auf der HHA-Zwischenschicht
keinen nachweisbaren BBCPM-Rückstand nach 5-minütigem
Aushärten bei 127ºC.
Beispiel 2
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Polyvinylalkohol (PVA), wurde in einer Mischung aus Wasser und
Methanol (30% Methanol) gelöst, so daß man eine Lösung von
0,8 Gew.-% erhielt (Lösung A). Dann wurde das Harz Gantrez
AN-139 in einer Mischung aus Wasser und Methanol (75%
Methanol) gelöst, so daß man eine Lösung von 0,6 Gew.-% erhielt
(Lösung B). Der pH-Wert der Lösung A wurde dann durch Zugabe
von Lösung B auf 4,5 eingestellt, so daß man schließlich
Lösung C erhielt, die 93 Gewichtsteile PVA auf 7 Gewichtsteilen
von dem Harz Gantrez AN-139 enthielt. Mit dieser Lösung C
wurde die Zwischenschicht aus PVA/Gantrez (93/7) mit einer
Enddicke des trockenen überzugs von etwa 0,05 µm hergestellt.
Photorezeptoren, die diese Sperrschicht zwischen der OPC-
Schicht und der Siliconschicht enthielten, zeigten ähnliche
Verbesserungen in der Haltbarkeit wie die bei den in Beispiel
1 beschriebenen, mit der HHA-Sperrschicht versehenen
Photorezeptoren.
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Die in Gewichtsprozent ausgedrückte Zusammensetzung der bei
der Ermittlung der in Tabelle 1 angegebenen Daten verwendeten
organischen photoelektrischen Schicht lautete wie folgt:
BBCPM (I) (40%) als Ladungstransportmaterial, Farbstoff
Heptamethin-Indocyanin (0,7%) als Spektralsensibilisator und
das Polyesterharz Vitel PE-207 (Goodyear) (59,3%) als
polymerer Binder. Diese Zusammensetzung wurde unter Anwendung
eines Lösungsmittels auf ein aluminisiertes Polyestersubstrat
aufgetragen, so daß man eine Enddicke des trockenen Überzugs
von um die 10 µm erhielt. Nach dem Trocknen wurde eine dünne
Zwischenschicht (etwa 0,05 µm) auf die OPC-Schicht
aufgetragen, bevor die Deckschicht aus Siliconpolymer mit niedriger
Oberflächenenergie aufgetragen wurde. Im Falle der HHA-
Schichten wurde das Material als Monomer aufgetragen, dann
UV-polymerisiert, indem die beschichtete Bahn unter einer
geeigneten Bestrahlungsquelle hindurchgeführt wurde. In
sämtlichen in Tabelle 1 aufgeführten Beispielen war das zum
Auftragen
verwendete Lösungsmittel entweder Ethanol, Methanol oder
eine Mischung aus Wasser und Alkohol.
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Die unten aufgeführten Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit
verschiedener Zwischenmaterialien in bezug auf den Schutz der
OPC-Schichten vor (1) Verlust von Ladungstransportmaterial
durch Migration von der OPC-Schicht in die Trennschicht, und
(2) Migration von Weichmachern von der Übertragungsklebefolie
in die OPC-Schicht. Im letzteren Fall richtet sich die
Hauptwirkung auf den spektralen Absorptionsgrad des
Sensibilisators, da ein verminderter Glasübergangspunkt der Schicht
zu einem rascheren Abbau des Farbstoffs bei erhöhten
Temperaturen führt. Ein verminderter Glasübergangspunkt der Schicht
führt auch zur Erweichung der OPC-Schicht, die dadurch
empfindlich werden kann für den Aufprall von Tonerteilchen. Eine
weitere unerwünschte Eigenschaft von Schichten mit
niedrigerem Glasübergangspunkt entsteht durch die erhöhte
Diffusionsgeschwindigkeit von Molekülarten, die zum effektiven Verlust
von Ladungstransportmaterial von der OPC-Schicht durch
Ausschwitzen oder Kristallisation führen kann.
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Das durch das Lösungsmittel Isopar G aus der Konstruktion
ausgewaschene Ladungstransportmaterial stammt von einem
Material das während der thermischen Aushärtung dieser
Deckschicht in die Trennschicht aus Silicon wandert. Die
Abriebbeständigkeit, Haltbarkeit und Ablöseeigenschaften der
Deckschicht aus Siliconpolymer können durch die Gegenwart dieses
in flüssigem Entwickler löslichen Materials beeinträchtigt
werden, und zumindest während der anfänglichen
Bilderzeugungszyklen können auch Probleme im Zusammenhang mit dem
Abfließen von Toner von den Bildbereichen auftreten.
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Die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse der durchgeführten
Experimente zeigen die prozentuale Abnahme des
Absorptionsgrades des Farbstoffs nach dem Erhitzen auf der OPC-
Konstruktion, die für eine Dauer von 10 Minuten bei 112ºC mit
einer herkömmlichen Heißklebefolie in Kontakt war, gemäß FN
44787USA6A, eingereicht am 18. April 1990, in Verbindung mit
der Menge des aus einer Flächeneinheit der OPC-Schicht bei 5-
minütigem Waschen mit Isopar G ausgewaschenen
Ladungstransportmaterials.
Tabelle 1
Wirksamkeit verschiedener Zwischenschichten als Sperre für
die Migration von flüssigem Entwicklerlösungsmittel und
Heißklebefolienweichmacher.
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Neben ihrer Wirksamkeit als Sperrschichten ist auch der
Einfluß der Feuchtigkeit in der Umgebung auf die
Funktionsfähigkeit des Photorezeptors von Bedeutung. Tabelle 2 zeigt den
Einfluß der Feuchtigkeit auf die Bildauflösung für mehrere
der in Tabelle 1 aufgeführten OPC-Konstruktionen. Bei der
Ermittlung der in Tabelle 2 dargestellten Daten wurden die
Photorezeptorfolien auf 300 Volt aufgeladen und anschließend mit
einem hochauflösenden Target in Kontakt gebracht.
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Das in Tabelle 2 aufgeführte Harz "Gantrez" ist ein
Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymer, das bei der GAF
Corporation unter der Bezeichnung Gantrez AN-139 erhältlich
ist.
Tabelle 2
Einfluß der relativen Feuchtigkeit auf die Bildauflösung von
Photorezeptorkonstruktionen, die verschiedene
Zwischenschichtinaterialien enthalten.
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Tabelle 2 zeigt, daß weder PVA noch Gantrez wünschenswerte
Zwischenschichtmaterialien bei der Bilderzeugung mit Werten
für die relative Feuchtigkeit (rel. F.) über 40% wären,
wenngleich darauf hingewiesen werden sollte, daß die
Zwischenschicht aus PVA/Gantrez (93/7-Mischung) eine deutlich größere
Beständigkeit gegenüber feuchtigkeitsbedingten Veränderungen
zeigte als eines der beiden Materialien allein. Die OPC-
Konstruktionen mit HHA-Sperrschichten zeigten eine im
wesentlichen unveränderte Auflösung bei Werten für die relative
Feuchtigkeit über 60%. Diese mangelnde Empfindlichkeit für
eine hohe Feuchtigkeit in der Umgebung macht es möglich, daß
die HHA-Zwischenschichtmaterialien in einer größeren Dicke
aufgetragen werden als es für die wasserlöslichen Polymere
vorzuziehen bzw. wünschenswert ist. Die Wirksamkeit von HHA
als Sperrschicht nimmt mit der Schichtdicke zu, wie in
Tabelle 3 angegeben, wo die gemessenen Parameter die gleiche
Bedeutung haben wie in Tabelle 1.
Tabelle 3
Sperrwirkung der HHA-Schichten in verschiedenen Dicken.