DE1923825C3

DE1923825C3 -

Info

Publication number: DE1923825C3
Application number: DE1923825A
Authority: DE
Inventors: Michael S. Medfield Mass. Shebanow (V.St.A.)
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE1923825B2; US3615405A; DE1923825A1; JPS4910707B1; GB1267244A

Description

Die Erfindung bezieht sich zum einen auf ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer Schicht aus einem porösen Material mit einer Vielzahl von relativ gleichmäßig verteilten, von der einen Seite der betreffenden Schicht zu deren anderer Seite hin untereinander verbundenen Poren und einem Photoleiter. Zum anderen bezieht sich die Erfindung auf ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial, mit einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer Schicht aus einem porösen Material mit einer Vielzahl von relativ

ίο gleichmäßig verteilten, von der einen Seite der betreffenden Schicht zu deren anderer Seite hin untereinander verbundenen Poren.

Es ist bereits ein Material für xerographische Zwecke bekannt (DE-AS 1165 407), bestehend aus einem metallischen Schichtträger und einer photoelektrisch leitenden Isolierschicht Bei diesem bekannten Material besteht der Schichtträger aus einem oder mehreren Metallen, die der anodischen Oxydation zugänglich sind, oder aber der betreffende Schichtträger ist an der Oberfläche mit solchen Metallen beschichtet. Außerdem besteht bei dem betreffenden Material die photoelektrisch leitende Isolierschicht aus einer durch anodische Oxydation der metallischen Oberfläche des Schichtträgers erzeugten Oxydschicht. Die elektrophotographisehen Eigenschaften eines derartigen Materials sind jedoch nicht zufriedenstellend, wenn man das betreffende Material für die Herstellung von z. B. 100 000 Kopien verwendet. Dies bedeutet, daß bei Verwendung des betreffenden Materials relativ frühzeitig für dessen Ersatz gesorgt werden muß.

Es ist ferner ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht bekannt (DE-AS 12 53 050), wobei die photoleitfähige Schicht verteilte Hohlräume aufweist, die in der Größenordnung von 0,005 bis 0,010 mm liegen. Die photoleitfähige Schicht besteht dabei entweder aus einem in einem Bindemittel verteilten Photoleiter und gegebenenfalls einem Sensibilisatorfarbstoff oder aus einem organischen filmbildenden Photoleiter. Durch die Poren, die voneinander getrennt siwd, in der photoleitfähigen Schicht wird bei dem bekannten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial zwar eine bedeutende Gewichtsersparnis gegenüber eier Verwendung einer homogenen photoleitfähigen Schicht erreicht; aufgrund mechanischer Beanspruchung der photoleitfähigen Schicht, insbesondere durch mechanischen Abrieb, verschlechtern sich jedoch auch bei diesem bekannten Aufzeichnungsmaterial die elektrophotographischen Eigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie Aufzeichnungsmaterialien der eingangs genannten Art auszubilden sind, um auch auf mechanischen Abrieb hin ihre Aufzeichnungseigenschaften beizubehalten.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß das poröse Material aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid oder Manganoxid besteht und daß

bo die Schicht aus dem porösen Material den Photoleiter in den Poren vom Schichtträger bis zur Oberfläche enthält, ohne daß auf der Oberfläche der Schicht eine zusammenhängende, isolierende Schicht ausgebildet ist.

Zum anderen wird die vorstehend angegebene

i'^r> Aufgabe bei dem elektrographischen Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das poröse Material aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid oder Manganoxid

besteht und daß die Schicht aus dem porösen Material eine isolierende Verbindung in den Poren vom Schichtträger bis zur Oberfläche enthält, ohne daß auf der Oberfläche der Schicht eine zusammenhängende kotierende Schicht ausgebildet ist s

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise erreicht wird, daß die Aufzeichnungseigenschaften des Aufzeichnungsmaterial auch nach erheblichem mechanischem Abrieb noch erhalten geblieben sind, so daß das betreffende Aufzeichnungs- ι ο material eine längere Lebensdauer besitzt als die bisher bekannten Aufzeichnungsmaterialien. Bezüglich der in dem genannten porösen Material enthaltenen Poren sei bemerkt, daß diese eine solche Größe besitzen, daß auf einen Quadratzentimeter größenordnungsmäßig 10⁹ is Poren kommen.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung besteht der Photoleiter aus Schwefel oder Cadmiumsulfid. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß besonders günstige elektrophotographische Eigenschaften bei dem Aufzeichnungsmaterial erreicht werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des elektrographischen Aufzeichnungsmaterials der Erfindung besteht die isolierende Verbindung aus einem härtbaren Epoxidharz. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß besonders günstige elektrographische Eigenschaften bei dem Aufzeichnungsmaterial erreicht werden.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung besteht der elektrisch leitende Schichtträger aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders leichten Aufbaus für das Aufzeichnungsmaterial.

Zur Herstellung eines elektrophotographischen oder elektrographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, ein Verfahren anzuwenden, bei dem auf einem elektrisch leitenden Schichtträger eine Schicht aus einem porösen Material mit einer Vielzahl von relativ gleichmäßig verteilten, von der einen Seite der betreffenden Schicht zu deren anderen Seite hin miteinander verbundenen Poren aufgebracht wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Photoleiter oder eine elektrisch isolierende Verbindung im Vakuum in die Poren eingebracht und gegebenenfalls überschüssiger Photoleiter oder überschüssige isolierende Verbindung von der Oberfläche der so erhaltenen Schicht wieder entfernt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß ein elektrophotographisches oder elektrographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung unter Ausführung einer relativ geringen Anzahl von Verfahrensschritten hergestellt werden kann.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten Verfahrens wird der Photoleiter oder die elektrisch isolirende Verbindung in die Poren eingedampft. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Herstellungsmöglichkeit für das Aufzeichnungsmaterial erreicht.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung des vorstehend bezeichneten Verfahrens wird der w) Photoleiter oder die elektrisch isolierende Verbindung in die Poren einfließen gelassen. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Aufzeichnungsmaterial bei relativ niedrigen Temperaturen herstellen zu können. »>

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch in einem Schnitt den Aufbau eines für eine Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung zu verwendenden elektrisch leitenden Schichtträgers aus Aluminium.

F i g. 2 zeigt den in F i g. 1 dargestellten Schichtträger nach einer Oxydation seiner einen Oberfläche.

F i g. 3 zeigt den betreffenden Schichtträger bei einer Evakuierung.

F i g. 4 zeigt die Anlagerung einer Bildmaterialschicht auf dem eine oxydierte Oberfläche aufweisenden Schichtträger.

Fig.5 zeigt ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, bei dem sich das Bildmaterial in den Mikroporen der evakuierten oxydierten Oberfläche befindet

Fig.6 zeigt ein dem in Fig.4 dargestellten Aufzeichnungsmaterial ähnliches elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, welches nach einer anderen Art hergestellt worden ist

Anhand der F i g. 1 bis 5 werden im folgenden die verschiedenen Schritte zur Herstellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung erläutert werden. In den F i g. 1 bis 5 sind dabei folgende Schichten dargestellt: Die Schicht »S« stellt einen elektrisch leitenden Schichtträger dar, der z. B. durch eine Aluminiumplatte gebildet ist und dessen eine Oberfläche »is« für die Schaffung einer Bildfläche dient. Gegenüber der Oberfläche »is« liegt eine Kontaktfläche »es« des Schichtträgers. Auf der Oberfläche »is« befindet sich eine Oxidschicht »so«, die auf die betreffende Oberfläche des Schichtträgers »S« aufgewachsen oder in sonstiger Weise dort aufgebracht worden ist. Diese Oxidschicht »co« ist nach ihrer Aufbringung vollständig evakuiert und damit von Luft und anderen Umgebungsstubstanzen befreit worden, was mit »so-e« bezeichnet ist. Die Schicht »so« wird vorzugsweise durch eine auf dem Schichtträger »S« aufgewachsene Oxidschicht dargestellt; sie weist Poren auf, die gleichmäßig über die Bildfläche verteilt sind und die einen bestimmten, relativ gleichmäßigen mikroskopischen Durchmesser besitzen. Diese Mikroporen reichen vollständig durch die Schicht »so« hindurch, und zwar bis zu der Oberfläche »is«. Wie noch ersichtlich werden wird, werden die betreffenden Mikroporen evakuiert und anschließend mit einem als Füllmaterial zu bezeichnenden Bildmaterial injiziert, wie z. B. einem photoleitfähigen Isolierstoff, und zwar insbesondere mit Selen. Dieser Füllstoff kann z. B. in die Schicht »so-e« durch Niederschlagung einer Schicht »if« auf die Oberfläche der Schicht »so-e« (unter Evakuierung gehalten) eingebettet werden, woraufhin die Schicht »if« erhitzt oder in sonstiger Weise in die Schicht »so-e« eingeführt wird, um deren Mikroporen auszufüllen und somit eine photoleitfähige Schicht »so-ef« (eine Oxidmatrix, die ein Bildmaterial enthält) zu bilden. Die Schicht »so-ef« weist eine Bildfläche »iso« auf, auf der in üblicher Weise Bilder gebildet werden können. Es dürfte ersichtlich sein, daß der Widerstand und andere elektrophotographische Eigenschaften der Oxidschicht bzw. der Schicht »so« und des Füllmaterials bzw. der Schicht »if« so gewählt sind, daß insgesamt für eine elektrophotographische Aufzeichnung spezifische elektrophotographische Eigenschaften erzielt werden.

Bevor zu einzelnen Ausführungsbeispielen eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmateriais gemäß Her Erfindung übergegangen wird, sei zunächst eine allgemeine Einrührung bezüglich der Materialien gegeben, die im vorliegenden Fall verwendbar sind. In diesem Zusammenhang sei zunächst bemerkt, daß die

Auswahl der Materialien in gewissem Maße von der jeweils beabsichtigten Anwendung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials abhängt und ebenso von dem angewandten Herstellungsverfahren. Der Schichtträger S(F i g. 1) soll ζ. Β im allgemeinen sowohl als elektrischer Leiter als auch als mechanischer Träger für die photoleitfähige Schicht dienen; das Bildmaterial (der Füllstoff) soll so ausgewählt sein, daß ein elektrostatisches Bild unter den gegebenen Bedingungen entwickelt werden kann (beispielsweise xerographisch, rein elektrostatisch, usw.); die dielektrische Matrix der photoleitfähigen Schicht soll als mechanischer Schutz dienen, und zwar beispielsweise dadurch, daß sie gewissermaßen eine Gehäusematrix für die gleichmäßig verteilten Bildmaterial-Mtkroporen darsteiit und das Bildmaterial in den Mikroporen mechanisch schützt. Die betreffende dielektrische Matrix soll im übrigen hierfür mechanisch und chemisch ausreichend stabil sein und geeignete elektrische Eigenschaften (beispielsweise dielektrische Eigenschaften) aufweisen, um die Bilderzeugung nicht zu stören. Schließlich soll das betreffende Material die Bereiche, in denen sich das Bildmaterial befindet elektrisch isolieren. Es dürfte einzusehen sein, daß die betreffenden Materialien haftend und verträglich sein müssen. Dies bedeutet, daß das Bildmaterial in der Lage sein muß, genügend an der dielektrischen Matrix (den Mikroporen) zu haften, und daß andererseits die dielektrische Matrix an der Oberfläche des Schichtträgers anhaften muß.

Durch das Verfahren zur Herstellung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials ist insbesondere eine spezifische Auswahl der Materialien erforderlich. So ist es z. B. grundsätzlich erwünscht (aus Gründen der Einfachheit halber, verbesserten Durchführbarkeit, usw.), die dielektrische Matrix durch Anodisierung der Schichttägeroberfläche (oder durch ähnliche Prozesse) herzusteilen; deshalb muß für den Schichtträger ein Metall ausgewählt werden, das selbst für diesen Prozess geeignet ist und das darüber hinaus, wenn es anodisiert ist, tatsächlich eine geeignete dielektrische Matrix liefert, welche die gewünschten elektrostatischen Eigenschaften. Strukturen, wie Dicke besitzt. In diesem Zusammehang sei darauf hingewiesen, daß die bekannten Verfahren zur Anodisierung von Aluminium sich hier als besonders gut anwendbar zeigen. Andererseits kann eine poröse dielektrische Matrix direkt auf die Oberfläche eines elektrisch leitenden Schichtträgers aufgebracht werden, beispielsweise durch Befestigung einer porösen keramischen Platte oder durch sogenanntes Sinteraufstäuben keramischer Oxide auf Metall, oder in anderer Weise, so daß auf dem betreffenden Schichtträger ein poröser dielektrischer Film gebildet wird- Es kann andererseits jedoch von Vorteil sein, die dielektrische Matrix getrennt von dem Schichtträger herzustellen und dann diese Matrix mit dem Schichtträger zu vereinen. Es hat sich z. B. gezeigt, daß man einen dünnen, porösen, dielektrischen Streifen, z. B. eine Keramikplatte, die bis zu der gewünschten Porösität geätzt wird, herstellen und dann auf die Oberfläche eines geeigneten elektrisch leitenden Schichtträgers aufbringen bzw. befestigen kann, woraufhin die Poren der betreffenden Keramikplatte mit Bildmaterial gefüllt werden, und zwar entweder vor oder nach derBefestigung. Es kann aber auch von Vorteil sein, eine nicht poröse dielektrische Schicht auf einem Schichtträger bzw. der Oberfläche eines Schichtträgers herzustellen (beispielsweise durch Behandlung der betreffenden Oberfläche des Schichträgers oder durch Anbringen eines getrennten dielektrischen Streifens) und dann durch Ätzen Poren herzustellen (die vollständig durch die dielektrische Schicht sich hindurchziehen).
In entsprechender Weise sind die Eigenschaften des zu verwendenden Bildmaterials abhängig von der Auswahl des Materials der Trägerschicht, des Materials der dielektrischen Matrix und der Herstellungsverfah ren, bzw. die Wahl des Bildmaterials beeinflußt die Wah

ίο des Trägermaterials, des Materials der dielektrischen Matrix und die Herstellverfahren. So kann z. B., wie dies in F i g. 4 und 5 gezeigt ist, das Bildmaterial zunächsi über einer (entleerten) porösen dielektrischen Schich liegen, woraufhin eine Dampfimprägnierung vorgenom

is men wird, beispielsweise durch Erwärmen. Daber sol das ausgewählte Material für die dielektrische Matrix durch die aufzuwendende Wärme unbeeinflußt bleiben.

Wie bereits angedeutet, kann die dielektrische Matrix

auf einer Oberfläche des elektrisch leitenden Schichtträ gers auch durch Niederschlagung eines entsprechenden dielektrischen Materials (z. B. durch Bestäubung, Be dampfung oder in sonstiger Weise) gebildet werden. Es ist aber auch möglich, die dielektrische Matrix als getrennten Streifen aus einem dielektrischen Material zu bilden, und diesen Streifen dann an dem Schichtträ ger zu befestigen. Obwohl des vorteilhafter ist, die Matrixeigenschaften, wie z. B. die Porosität, durch Steuerung der Herstellung festzulegen, wie beispiels weise während der Anodisierung von Aluminium, können in entsprechender Weise die beiden Stufen voneinander getrennt ausgeführt werden. Dabei können die Porosität und ähnliche Eigenschaften getrenn bestimmt werden, und zwar entweder vor de Oxydation (beispielsweise durch vorheriges Bilden von Vertiefungen in dem Schichtträger), während de Oxydation (beispielsweise durch Maskierung mikrosko pischer Porenstellen und durch danach erfolgende: »nicht poröses« Niederschlagen) oder nach de Oxydation (beispielsweise dadurch, daß eine Ätzung durch einen nicht porösen dielektrischen Niederschlag vorgenommen wird). Wird daher die dielektrisch» Matrix aus einem dünnen keramischen Plättchen (ode aus einem porösen plastischen Film, wie z. B. au porösem Nylon, usw.) mit bestimmten dielektrischen Eigenschaften, mit gleichmäßiger und vollständige Porosität innerhalb des Plattenquerschnitts und dichte Verteilung der durch Mikroporen gebildeten Poren (beispielsweise in der Größenordnung von 1 Billion Poren auf 1 cm²) hergestellt, so kann das betreffende Keramikplättchen über eine Pumpenmündung innerhalb eines Glockengefäßes oder einer anderen Evakuierungskammer gelegt werden, um die Mikroporer auszupumpen, sie zu evakuieren und um Bildmateria auf die so bearbeitete Oberfläche des Keramikplätt chens aufzubringen. Das betreffende Bildmaterial wire sodann in die Mikroporen injiziert (z.B. inprägniert) und zwar derart, daß die gewünschte dielektrische photoleitfähige Schicht gebildet wird, die von den elektrisch leitenden Schichtträger getrennt ist. Ii

μ entsprechender Weise kann auch ein elektrisch leitender Schichtträger separat gebildet werden, bei spielsweise durch Niederschlagung von Metall auf de einen Seite des genannten Keramikplättchens, dessei Mikroporen mit dem Bildmaterial gefüllt sind. Di

ei Niederschlagung kann z.B. durch einen Plattienings Vorgang erfolgen. Daraufhin kann die betreffend metallisierte Plättchenoberfläche an einer Leiterplatt oder an anderer Stelle angelötet, angeschweißt oder ii

sonstiger Weise dort befestigt werden. In entsprechender Weise kann gegebenenfalls ein metallischer Schichtträger mit bestimmter hoher Porosität ausgewählt oder hergestellt werden, wobei auf die eine Oberfläche dieses Schichtträgers ein ähnliches poröses dielektrisches Oxid niedergeschlagen (als Matrix mit einem Porensystem) werden kann. Schließlich können die so gebildeten, mit dielektrischen Material und mit Metall gefüllten Poren leergepumpt und mit einem Bildmaterial gefüllt werden, woraufhin auf die andere Oberfläche des Schichtträgers eine durchgehende elektrisch leitende Platte befestigt wird.

Als Materialien für den elektrisch leitenden Schichtträger, der im wesentlichen eine glatte ebene oder gekrümmte Oberfläche aufweist, kommt eine Anzahl von Metallen in Frage.

Hierfür geeignete oxydierbare Metalle sind u. a. Aluminium, Magnesium, Mangan, Kupfer oder Kupfersulfid. In den meisten Fällen kann es ausreichen, die eine Oberfläche des jeweiligen Schichtträgers zu oxydieren, wie z. B. durch Anodisierung. Unter bestimmten Bedingungen kann man auch mit leitfähigem Material bedeckte Dielektrika verwenden, wie z. B. mit Aluminium überzogenes Glas, metallisierte Kunststoffe oder ähnliches. Im allgemeinen kann der elektrisch leitende Schichtträger als Basisfläche für einen elektrophotographischen Prozeß dienen; er besitzt einen ausreichend hohen Widerstand von z. B. 10⁶ oder 10" Ohm · cm.

Das Material für die dielektrische Matrix, für dessen Auswahl entsprechende Bedingungen zu beachten sind, wie sie vorstehend aufgezeigt worden sind, muß im allgemeinen ein guier elektrischer Isolator sein. Der spezifische Widerstand des betreffenden Materials muß höher sein als der des Bildmaterials und z. B. in der Größenordnung von 10¹² Ohm · cm liegen. Im Übrigen soll das betreffende Material mechanisch hart und inert sein, damit es bei eventueller Beanspruchung oder Umgebungskorrosion unbeschädigt bleibt und das in ihm enthaltene Bildmaterial schützt. Im übrigen muß das betreffende Material so ausgewählt sein, daß es sich nicht von dem elektrisch leitenden Schichtträger beim Gebrauch von dem elektrisch leitenden Schichtträger beim Gebrauch ablöst (dies heißt, daß u. a. entsprechende Wärmeausdehnungskoeffizienten zu beachten sind). Bezüglich der Härte, die das erwähnte Material besitzen soll, sei noch bemerkt, daß diese nicht so hoch sein soll, daß durch die dielektrische Matrix eine Beschädigung von Bildaufnahmeeinrichtungen (beispielsweise Papier) oder Bürsten erfolgt. Ferner sei in diesem Zusammenhang noch bemerkt, daß das Material der dielektrischen Matrix in dem Fall, daß es erwünscht ist, dieses einem leichten Abrieb bzw. einer leichten Abnutzung auszusetzen, fest genug sein muß, um sich nicht zu verformen oder zu fließen. Würde eine solche Verformung oder ein solches Fließen auftreten, so könnien die Mikroporen und das in diesen enthaltenen Bildmaterial geschlossen bzw. zerstört werden.

Als Bildmaterial kann im vorliegenden Fall praktisch jedes elektrophotographisches Bildmaterial bekannter Art verwendet werden, sofern es mit den Materialien für den Schichtträger und die dielektrische Matrix verträglich ist und sofern es außerdem mit dem jeweils benutzten Herstellvorgang und der jeweils vorgesehenen elektrostatischen Bilderzeugung verträglich ist Will man z. B. die xerographische Art der elektrophotographischen Aufzeichnung anwenden, so sollte als Bildmaterial zweckmäßigerweise ein photoleitendes Bildmaterial verwendet werden, welches einen verhältnismäßig hohen Dunkelwiderstand (beispielsweise in der Größenordnung des Widerstands des Materials der dielektrischen Matrix oder oberhalb von etwa 10⁹Ohm · cm, insbesondere etwa 10" Ohm · cm) und einen wesentlich geringeren Belichtungswiderstand (beispielsweise in der Größenordnung von 10⁴ oder 10⁵Ohm · cm, wenn mit Licht entwickelt wird) aufweist. Derartige photoleitende Materialien können theoretisch dadurch gekennzeichnet werden, daß sie Elektronen im nicht leitfähigen Energieniveau (im sogenannten Valenzband) haben, die aktivierbar sind durch Belichtung zu einem unterschiedlichen Energienivau (Leitfähigkeitsband), wobei eine elektrische Ladung frei wird und unter dem vorhandeis nen elektrischen Feld wandert (in der Größenordnung von 10³ V/cm oder bei einem noch höheren Wert). Klassische xerographische Bildmaterialien umfassen im allgemeinen die Sulfide von Zink, Quecksilber, Antimon, Arsen, Indium, Cadmium und Calcium-Strontium, Selen, die Selenide von Cadmium Cadmium, Gallium und Arsen, die Oxide von Zink, Blei, Quecksilber, Titan, Zink-Magnesium, oder andere Materialien, wie ζ. Β Zinktitanat, Zinksilikat, usw. Gewöhnliche photoleitende Materialien, die bei der Xerographie verwendet werden, sind solche Metallionen enthaltende anorganische Verbindungen, die als »Phosphore« bezeichnet werden. Ein guter elektrostatischer, bilderzeugender Rezeptor geht mit der dieleketrischen Matrix keine Reaktion ein, klebt aber gegebenenfalls an ihr fest und dient vorzugsweise als Füllstoff. Beispielsweise können gewöhnliche photoresistive Materialien in bestimmten Fällen verwendet werden.

An Hand von Beispielen wird · die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Aluminiumplatte (jede handelsübliche Legierung) wird am Band in einem üblichen, wässrigen, schwefelsauren und Oxalsäuren Anodisierungsbad oxydiert, das in der Lage ist, eine gleichmäßige poröse Aluminiumoxidauflage bis zu einer Stärke von etwa 0,025 mm auf einem Teil der als Bildfläche dieser Platte auszunutzenden Oberfläche zu erzeugen. Diese Oxidauflage kann, wenn es erwünscht ist, mit jeder üblichen Farbe gefärbt sein. Die betreffende Oxidauflage wird anschließend in destilliertem Wasser gut gewaschen, damit sämtliche Reste des Anodisierungsbades und andere (einschließlich aller Reste in den Poren der Oxidauflage) entfernt werden. Danach wird die betreffende Oxidauflage gut getrocknet und in einen Behälter eingebracht, woraufhin auf ihr eine Schicht aus kolloidalem Schwefel aufgebracht wird, so daß der als Bildfläche auszunutzende Bereich der betreffenden Oxidauflage bedeckt ist Dabei wird ein Gramm Schwefel auf etwa 30 bis 35 cm² Oberfläche verwendet. Das Schwefel-Aluminium-Gebilde wird anschließend in einen Evakuieningsofen eingebracht, der bis etwa 1-mm-Hg-Säule evakuiert wird. Danach wird der Ofen angeheizt damit der Inhalt auf etwa 135° C erwärmt wird, so daß eine geringe Menge Schwefeldampf für die Imprägnierung der in der Aluminiumoxidauflage befindlichen Mikroporen erzeugt wird, und zwar bei Unterdruck. Dieser Vorgang wird etwa 3 bis 4 Stunden lang oder noch länger ausgeführt; der betreffende Vorgang kann als »Dampfimprägnierung« des Schwefels in die Mikroporen der eine dielektrische Matrix darstellenden Aluminiumoxidauflage bezeichnet werden. Nach dem Abkühlen des Ofens ist das elektropho-

tographische Aufzeichnungsmaterial fertig; es besteht aus dem elektrisch leitenden Aluminium-Schichtträger mit der darauf befindlichen photoleitfähigen Schicht, welche durch die genannte poröse Aluminiumoxidauflage gebildet ist. Die Poren der durch die Aluminiumoxidauflage gebildeten dielektrischen Matrix sind gewissermaßen wenigstens auf ihrer Grundfläche mit einem Schwefelfilm oder mit seinen Reaktionsprodukten bedeckt (beispielsweise Aluminiumoxid oder ähnliches), wobei ein sehr dünner Film den Porengrund und die Kanten bedeckt. Diese Filme sind gewissermaßen viel dünner als das Dielektrikum; sie füllen die Mikroporen nicht aus (obwohl weder ihre Struktur noch theoretische Überlegungen dies bis jetzt erklären lassen). Die als Bildfläche auszunutzende Oberfläche des vorliegenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials soll gut gewaschen werden mit Reinigungwasser oder mit einer »nicht polaren« Lösung, um Kondensate oder andere geringe Verunreinigungen zu entfernen. Die von der dielektrischen Matrix voneinander getrennten Schwefel-»Säulen« haben »Electret«-Eigenschaften; sie können als »Quasi-Electrete« bezeichnet werden.

Das entstandene elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial zeigt vorteilhafte Eigenschaften der oben beschriebenen Art. Wird das betreffende Aufzeichnungsmaterial mit einem Bild aufgeladen, so zeigt sich ein Ladungsverlust von z.B. etwa 1%; dies bedeutet, daß das elektrophotographische Bild sehr gut erhalten bleibt.

Beispiel 2

Eine als elektrisch leitender Schichtträger zu verwendende Aluminiumträgerplatte wird anodisieri, gereinigt und getrocknet wie im Beispiel 1. Der für die Bildfläche bestimmte Bereich der Oxidauflage wird danach mit einem Epoxydharz bedeckt, das mit einem Katalysator aus einem niedrig viskosen Harz, das üblicherweise bei Härtungskomponenten zur Bindung von Schaltungsplatte usw. verwendet wird, versetzt ist. Die Aluminiumträgerplatte wird sodann in einen Vakuumofen eingebracht, der auf 1 mm Hg-Säule evakuiert und derart erhitzt wird, daß der Inhalt auf etwa 14O⁰C erwärmt ist. Unter diesen Bedingungen wird die Aluminiumträgerplatte etwa 10 Minuten in dem Ofen belassen. Anschließend wird der Ofen abgekühlt und wieder auf Atmosphärendruck gebracht, wobei die Alumiumträgerplatte in diesem Ofen solange verbleibt, bis das genannte Harz ausgehärtet ist (etwa 1,5 Stunden oder länger). Die Aluminiumträgerplatte wird danach aus dem Ofen herausgenommen, und ihre mit dem genannten Harz bedeckte Bildfläche wird gleichmäßig bis auf die Oxidschicht heruntergearbeitet Dabei wird der gesamte Kunststoff oberhalb dieser harten Oberfläche entfernt. Ein Teil des mit dem genannten Harz gefüllten Oxides kann ebenfalls abgeschliffen werden, um eine galtte Oberfläche zu erhalten, sofern dies erwünscht ist Die Schwindungseigenschaften und andere elektrophotographische Eigenschaften des so hergestellten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials sind mit entsprechenden Eigenschaften des nach Beispiel 1 hergestellten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials vergleichbar. Dies bedeutet, daß auch hier auf dem elektrisch leitenden Schichtträger eine dielektrische Matrix mit Mikroporen gebildet ist, in welchen ein Bildmaterial abgelagert ist.

Anders als bei der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise, die als Dampfimprägnierungsverfahrensweise bezeichnet werden mag, erfolgt hier die Einlagerung des Bildmaterials in den Mikroporen durch eine einfache mechanische (beispielsweise kapillaraktive) Methode, wobei die Füllstoffflüssigkeit die aus den Mikroporen entfernte Atmosphäre ersetzt. Dabei muß beachtet werden, daß die Mikroporen vollständig evakuiert werden und daß keine Lufteinschlüsse zurückbleiben, da durch solche Lufteinschlüsse die Querschnittsintegrität der Bildmaterial-»Säulen« unterbrochen würde. Andere ähnliche elektrostatisch verfragliche Harze oder andere organische Materialien können in entsprechender Weise verwendet werden (derartige Materialien sind in den Beispielen 3 und 4 angegeben). Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, daß bestimmte, scheinbar gleiche organische Materialien unbefriedigende elektrophotograpische Eigenschaften liefern, wenn sie als Füllstoffe, d. h. für die Einlagerung in den Mikroporen verwendet werden. So liefern Paraffin und Carnauba-Wachs unbefriedigende Ergebnisse (wegen sehr schlechter Oberflächenverluste und schlechter Bildrasterung); ähnliches gilt für bestimmte öle. Selbstverständlich können Stoffe mit guter Leitfähigkeit (geringer Widerstand), wie Glyzerin, nicht verwendet werden. Offensichtlich sind eine geringe Viskosität und die Fähigkeit, in die Mikroporen (durch Kapillarkräfte) einzudringen, wesentliche Bedingungen, wobei die Molekülgröße geringer ist als der Porendurchmesser). Andere ähnliche Materialien können im allgemeinen als Füllstoffe für diese Einlagerungsart verwendet werden, wie z. B. andere niedrig viskose, nichtleitende Stoffe. Solche nichtleitenden Stoffe (Dielektrika) können auch bei der Dampfimprägnierung verwendet werden, sofern sie ausreichend flüchtig sind unter den vorhandenen Bedingungen, wie z. B. Cadmiumsulfid oder ähnliche Photoleiter.

Das nach dem betrachteten Beispiel 2 hergestellte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial wurde durch Abschleifen der gewissermaßen mit Widerständen gefüllten Bildfläche bis herunter zur Oberfläche des elektrisch leitenden Schichtträgers, also des Aluminiumträgers, stufenweise getestet, wobei die elektrophotographische Wirksamkeit jeweils geprüft wurde. Die Ergebnisse zeigten, daß das photoresistive Bildmaterial stets in einem ausnutzbaren, elektrophotographisch aktiven Ausmaß vorhanden war, und zwar im wesentlichen über den gesamten Bereich bis herunter zur der Oberfläche des elektrische leitenden Schichtträgers hin. Dies zeigt deutlich, daß das photoresistive Bildmaterial vollständig über den gesamten Querschnitt der dielektrischen Matrix eingebettet zu sein scheint und die Mikroporen darin ausfüllt (oder zumindest die Randbereiche der Mikroporen), und zwar im wesentlichen vollständig.

Beispiel 3

Der Herstellvorgang gemäß Beispiel 2 wird wiederholt, wobei das Epoxidharz durch ein lichthärtbares Harz ersetzt wurde.

Beispiel 4

Der Herstellvorgang bemäß Beispiel 2 wird wiederholt, wobei ein Methacrylat ein anderer geeigneter Polyester als Bildmaterial bzw. Füllstoff verwendet wird, und zwar in der Art, in der das Epoxidharz gemäß Beispiel 2 verwendet worden ist

Es dürfte einzusehen sein, daß auch aus anderen Materialien bestehende elektrisch leitende Schichtträger in ähnlicher Weise unter Lieferung von Mikroporen oxydiert werden können, wie z. B. Magnesium, Kupfer

oder Mangan. Es kann dabei besonders vorteilhaft sein, einen oxydierten, elektrisch leitenden Schichtträger herzustellen, und zwar dadurch, daß z. B. eine Aluminiumlegierungsplatte verwendet wird, die in geeigneter Weise oxydiert werden kann.

Beispiel 5

Der Herstellvorgang gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch unter Verwendung einer handelsüblichen anodischen Oxidschicht einer als elektrisch leitender to Schichtträger dienenden Aluminiumplatte für die Bildung einer dielektrischen Bildfläche. Dabei wird im einzelnen eine dicke, harte anodische Schicht ausgewählt (in der Größenordnung von einigen Hundertsteln eines Millimeters), die vorzugsweise offenporig ist, weil dies eine größere Menge an einzulagerndem Bildmaterial erfordert. Es sei jedoch bemerkt, daß auch eine Schicht mit gewissermaßen geschlossenen Poren bzw. Mikroporen verwendet werden kann. Zur Erzielung einer derartigen Oxidschicht ist eine Anodisierung der erwähnten Aluminiumplatte in einem Bad erforderlich, welches eine große Menge Schwefelsäure (z. B. 10 bis 25%, zuweilen zusammen mit Oxalsäure oder anderen Zusätzen) erfordert bei vergleichsweise geringer Temperatur (z.B. —7 bis +1O⁰C) und relativ hoher Stromdichte (eine typische Anodisierungsgeschwindigkeit ergibt bei einer Aufwachsrate von 0,025 mm in 15 bis 40 min insgesamt eine Gesamtdicke von 0,15 bis 0,4 mm). Die betreffende Anodisierung kann bei den meisten Aluminiumlegierungen angewandt werden jo (solche mit mehr als einigen Prozent Kupfer oder Silicium sind meist ungeeignet), wie z. B. die üblichen schmiedbaren Legierungen und die Barrenlegierungen. Beim Ablauf der Anodisierung entfallen praktisch 50% auf Dickenzunahme und 50% auf einen Oberflächenangriff. Dies bedeutet, daß eine Schicht von 0,05 mm Dicke nur eine Dickenzunahme des Schichtträgers von 0,025 mm ergibt. Auf diese Weise ist auf dem elektrisch leitenden Schichtträger eine dielektrische Matrix gebildet, in der größenordnungsmäßig eine Billion Poren bzw. Mikroporen auf einen Quadratzentimeter kommen. Für solche Oberflächenbereiche des elektrisch leitenden Schichtträgers, die nicht anodisiert werden sollen, erfolgt eine Abdeckung; die betreffenden Bereiche können für die Herstellung von Anschlußkontakten vorgesehen sein. Die Korrosionsfestigkeit, die mechanische Härte und die elektrischen Isolationseigenschaften (bei Durchbruchsspannungen in der Größenordnung von einigen 1000 Volt Gleichspannung) eines derart anodisierten elektrisch leitenden Schichtträgers sind als sehr gut für die Verwendung als elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial geeig

Beispiel 6

Der Herstellvorgang gemäß Beispiel 5 wird wiederholt, wobei jedoch die dielektrische Oxidmatrix mit dem Epoxydharz gemäß Beispiel 2 gefüllt wird. Die hierdurch erzielten elektrophotographischen Eigenschaften sind genauso befriedigend wie die bei dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial gemäß Beispiel 5 erzielten Eigenschaften.

Abschließend sei noch bemerkt, daß durch die Ablagerung des Bildmaterials in den Mikroporen des dielektrischen Materials dieses und der unter diesem befindliche elektrisch leitende Schichtträger vor einer Korrosion geschützt sind. Außerdem ist durch die Ausfüllung der Mikroporen durch ein Bildmaterial verhindert, daß die durch eine Oxidschicht gebildete dielektrische Matrix weiter wächst. Überdies sei noch bemerkt, daß man durch die Auswahl der einzelnen Materialien für das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial und der zu dessen Herstellung benutzten Verfahrensschritte die elektrostatischen Eigenschaften dieses Aufzeichnungsmaterials entsprechend wählen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer Schicht aus einem porösen Material mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten, von der einen Seite der betreffenden Schicht zu deren anderer Seite hin untereinander verbundenen Poren und einem Photoleiter, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid oder Manganoxid besteht und daß die Schicht aus dem porösen Material den Photoleiter in den Poren vom Schichtträger bis zur Oberfläche enthält, ohne daß auf der Oberfläche der Schicht eine zusammenhängende, isolierende Schicht ausgegebildet ist

2. Elektrographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer Schicht aus einem porösen Material mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten, von der einen Seite der betreffenden Schicht zu deren anderer Seite hin untereinander verbundenen Poren, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid oder Manganoxid besteht und daß die Schicht aus dem porösen Material eine isolierende Verbindung in den Poren vom Schichtträger bis zur Oberfläche enthält, ohne daß auf der Oberfläche der Schicht eine zusammenhängende isolierende Schicht ausgebildet ist.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter aus Schwefel oder Cadmiumsulfid besteht.

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Verbindung aus einem härtbaren Epoxydharz besteht.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Schichtträger aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

6. Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen oder elektrographischen Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem auf einen elektrisch leitenden Schichträger eine Schicht aus einem porösen Material mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten, von der einen Seite der betreffenden Schicht zu deren anderen Seite hin untereinander verbundenen Poren aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photoleiter oder eine elektrisch isolierende Verbindung im Vakuum in die Poren eingebracht und gegebenenfalls überschüssiger Photoleiter oder überschüssige isolierende Verbindung von der Oberfläche der so erhaltenen Schicht wieder entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter oder die elektrisch isolierende Verbindung in die Poren eingedampft wird.

8.Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter oder die elektrisch isolierende Verbindung in die Poren einfließen gelassen wird.