DE69605609T2

DE69605609T2 - Electrophotographischer Photoleiter mit verbesserten Prozessstabilität und Ölbeständigkeit

Info

Publication number: DE69605609T2
Application number: DE69605609T
Authority: DE
Inventors: Vernon M. Balthis; Ronald A. Merten; Robert J. Rumery; Robert L. Vollmer
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: JPH09101621A; EP0754977A1; DE69605609D1; EP0754977B1; US5545499A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Photoleiter zur Verwendung in Vorrichtungen zur elektrophotographischen Vervielfältigung, welcher eine ladungserzeugende Schicht und eine Ladungstransportschicht besitzt und eine hervorragende Gleichförmigkeitsstabilität und Ölbeständigkeit aufweist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist ein schichtförmiger elektrophotographischer Photoleiter, d. h. ein Photoleiter mit einem Metall- Grundflächenelement, welches mit einer ladungserzeugenden Schicht und einer Ladungstransportschicht in dieser Reihenfolge beschichtet ist. Ein solcher Photoleiter kann gegebenenfalls eine Barriereschicht, die sich zwischen dem Metall-Grundflächenelement und der ladungserzeugenden Schicht befindet, und/oder eine haftverbessernde Schicht, die sich zwischen der Barriereschicht und der ladungserzeugenden Schicht befindet, und/oder eine Überzugsschicht auf der Oberfläche der Ladungstransportschicht umfassen. Bei Photoleitern dieses Typs werden die Ladungserzeugungsfunktion und die Ladungstransportfunktion durch verschiedene getrennte Schichten zur Verfügung gestellt, die zu unterschiedlichen Zeiten während der Herstellung des Photoleiters aufgetragen werden.
Bei der Elektrophotographie wird ein latentes Bild auf der Oberfläche eines isolierenden photoleitenden Materials erzeugt, indem die Oberflächenbereiche selektiv Licht ausgesetzt werden. Zwischen den Oberflächenbereichen, die dem Licht ausgesetzt wurden, und denen, die dem Licht nicht ausgesetzt wurden, wird eine unter schiedliche elektrostatische Ladungsdichte ausgebildet. Das latente elektrostatische Bild wird durch elektrostatische Toner, die Pigmentkomponenten und thermoplastische Komponenten enthalten, zu einem sichtbaren Bild entwickelt. In Abhängigkeit von den relativen elektrostatischen Ladungen auf der Photoleiteroberfläche, der Entwicklungselektrode und dem Toner, werden die Toner selektiv von der dem Licht ausgesetzten oder nicht ausgesetzten Photoleiteroberfläche angezogen. Der Photoleiter kann entweder positiv oder negativ geladen sein, und das Tonersystem kann gleichermaßen negativ oder positiv geladene Teilchen enthalten. Für Laserdrucker haben der Photoleiter und der Toner in der bevorzugten Ausführungsform die gleiche Polarität, jedoch unterschiedliche Aufladungsgrade.
Ein Blatt Papier oder ein intermediäres Übertragungsmedium wird mit einer elektrostatischen Ladung versehen, die zu der des Toners entgegengesetzt ist, und dann nahe an der Photoleiteroberfläche vorbeigeleitet, wobei der Toner von der Photoleiteroberfläche auf das Papier oder das intermediäre Übertragungselement gezogen wird und er nach immer das Muster des von der Photoleiteroberfläche entwickelten Bildes besitzt. Nach der direkten Übertragung, oder der indirekten Übertragung, wenn ein intermediäres Übertragungselement verwendet wird, schmilzt und fixiert ein Satz Fixierwalzen den Toner auf das Papier, wodurch das Druckbild erzeugt wird.
Das elektrostatische Druckverfahren umfaßt daher eine fortwährende Reihe von Schritten, bei denen die Photoleiteroberfläche während des Drucks auf- und entladen wird. Es ist wichtig, die Aufladungsspannung und die Entladungsspannung auf der Oberfläche des Photoleiters konstant zu halten, während verschiedene Seiten gedruckt werden, damit sichergestellt wird, daß die Qualität der erzeugten Bilder gleichförmig ist (Gleichförmigkeitsstabilität). Wenn sich die Aufladungs/Entladungs-Spannungen jedesmal ändern, wenn die Walze im Kreis geführt wird, z. B. wenn die Photoleiteroberfläche Ermüdungserscheinungen zeigt, wird die Qualität der gedruckten Seiten nicht gleichförmig und nicht zufriedenstellend sein.
Beim elektrophotographischen Druckverfahren ist es ist wünschenswert, Flüssigtoner zu verwenden, um die höchstmögliche Auflösung auf der gedruckten Seite zu erhalten. Auf den meisten photoleitenden Oberflächen neigt jedoch der in dem Flüssigtoner vorliegende Ölträger dazu, Ladungstransportmoleküle von der Photoleiterwalze zu extrahieren. Dies zerstört den Toner und führt zu höheren Entladungsspannungen auf der Trommel und zu einer schlechten Qualität bei den erzeugten gedruckten Seiten. Diese Ölextraktion, die eine Folge der Verwendung von Flüssigtoner ist, kann auch die Ladungserzeugungsschicht zerstören.
Bei der Entwicklung eines Photoleiters ist es daher wichtig, daß man einen Photoleiter besitzt, der sowohl die Ölbeständigkeit, wenn Flüssigtoner verwendet werden, als auch die Gleichförmigkeitsstabilität maximiert.
Die vorliegende Erfindung liefert durch Verwendung spezieller Komponenten in den Ladungserzeugungs- und Ladungstransportschichten sowohl eine verbesserte Gleichförmigkeitsstabilität als auch eine verbesserte Ölbeständigkeit, verglichen mit herkömmlichen Photoleitern. Die vorliegende Erfindung verwendet in der Ladungserzeugungsschicht Phthalocyanin-Farbstoffe, vorzugsweise X-förmige metallfreie Phthalocyanine, zusammen mit einem Polyvinylchlorid-Binder mit einem mittleren Molekulargewicht, und in der Ladungstransportschicht einen Polyestercarbonat-Binder, um diese besseren Ergebnisse zu liefern.
X-förmige metallfreie Phthalocyaninmaterialien sind zur Verwendung als Pigmente in Photoleitern, welche in Vorrichtungen zur elektrostatischen Vervielfältigung verwendet werden, offenbart worden. Das US-Patent 5 168 022 von Wasmund et al., erteilt am 1. Dezember 1992, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung X-förmiger Phthalocyaninmaterialien. Es wird gelehrt, daß diese Materialien zusammen mit polymeren Bindern, wie z. B. Polyvinylbutyral und Polyvinylacetat, in der Ladungserzeugungsschicht eines Photoleiter abbildungselements geeignet sind.
Das US-Patent 3 816 118 von Byrne, erteilt am 11. Juni 1974, beschreibt elektrophotographische Platten, die ein in einem Binder dispergiertes Phthalocyaninpigment enthalten. X-förmiges Phthalocyanin wird bevorzugt. Binder, die in der offenbarten Erfindung geeignet sind, sind u. a. Polyvinylchlorid und Polycarbonat sowie viele andere herkömmliche Bindermaterialien.
Das US-Reissue-Patent 27 117 von Byrne et al., die am 20. April 1971 neuerteilt wurde, offenbart X-förmiges Phthalocyanin, von dem berichtet wird, daß es sich als photoleitendes Material eignet, wenn es mit einem Binder vermischt und damit ein Substrat beschichtet wird.
Das US-Patent 5 364 727 von Nguyen, erteilt am 15. November 1994, beschreibt einen positiv aufladenden Photoleiter zur Verwendung mit einem Flüssigtoner, umfassend ein feinteiliges Phthalocyanin-Pigment und ein in einem polymeren Binder verteiltes Sensibilisierungsmittel vom Amin-Typ. Es wird gelehrt, daß X- förmige Phthalocyanine bevorzugte Pigmente sind, während jeder herkömmliche polymere Binder, einschließlich Polycarbonate, als geeignet beschrieben wird.
Das US-Patent 5 075 189 von Ichino, erteilt am 24. Dezember 1991, beschreibt einen elektrophotographischen Photorezeptor, der eine Grundbeschichtung aus N-alkoxyliertem oder N-alkyliertem Polyamidcopolymer zusammen mit einer Ladungserzeugungsschicht umfaßt, welche ein Pigment und ein herkömmliches Binderharz beinhaltet. Es wird gelehrt, daß X-förmiges Phthalocyanin eines von vielen Pigmenten ist, die in der offenbarten Erfindung zusammen mit herkömmlichen Bindern, wie u. a. Vinylchloridharz und Polycarbonatharz, verwendet werden können.
Das US-Patent 5 204 200 von Kobata et al., erteilt am 20. April 1993, beschreibt ein laminiertes organisches photoempfindliches Material, das ein alkohollösliches Polyamidharz als Grundschicht verwendet. In dieser Erfindung enthält die ladungserzeugende Schicht ein X-förmiges Phthalocyanin und als Binder eine Mi schung aus Vinylchlorid-Ethylen-Copolymer und Vinylchlorid- Vinylacetat-Maleinsäure-Copolymer. Das Binderharz in der Ladungstransportschicht kann ein Polycarbonatmaterial sein.
Das US-Patent 4 218 528 von Shimada et al., erteilt am 19. August 1980, beschreibt ein Verfahren zur Bildung eines elektrostatischen Bildes durch Verwendung von Aktivierungslicht, um einen Dunkelzerfall zu verhindern. Bei diesem Verfahren umfaßt der Photoleiter ein feines photoleitendes Pulver, wie z. B. unter vielen anderen ein metallfreies Phthalocyanin, das in einem Harz dispergiert ist, welches Polycarbonate umfassen kann, obwohl Phenolharze bevorzugt sind.
Das US-Patent 4 973 536 von Horie et al., erteilt am 27. November 1990, beschreibt einen elektrophotographischen Photorezeptor, der ein Phthalocyaninpigment in der ladungserzeugenden Schicht und ein genau definiertes Hydrazon in der Ladungstransportschicht umfaßt. X-förmiges Phthalocyanin wird speziell offenbart, obwohl es nicht bevorzugt ist. Geeignete Binder sind, unter vielen anderen, Polycarbonate und Polyvinylchlorid.
Das US-Patent 4 975 350 von Fujimaki et al., erteilt am 4. Dezember 1990, beschreibt einen Photorezeptor, der in der ladungserzeugenden Schicht X-förmiges metallfreies Phthalocyanin zusammen mit herkömmlichen Bindern, einschließlich Polycarbonaten und Polyvinylchlorid, enthält. Der offenbarte Photorezeptor umfaßt auch speziell definierte Trägertransportmaterialien, einschließlich Hydrazone.
Das US-Patent 5 053 303 von Sakaguchi et al., erteilt am 1. Oktober 1991, beschreibt elektrophotographische photoempfindliche Materialien, die ein X-förmiges metallfreies Phthalocyanin und einen Binder (Polyvinylchlorid wird nicht offenbart) in der ladungserzeugenden Schicht und eine Hydrazon-, Butadien- oder Pyrazolinverbindung zusammen mit einem Polycarbonatbinder in der Ladungstransportschicht umfassen.
Polyvinylchlorid und Polycarbonate sind auch als Binder in Photoleiterstrukturen bekannt. Zum Beispiel beschreibt das US- Patent 5 130 215 von Adley et al., erteilt am 14. Juli 1992, einen schichtförmigen Photoleiter, der ein spezielles geordnetes Polyestercarbonat als Binder in der Ladungstransportschicht oder in der ladungserzeugenden Schicht oder in beiden Schichten verwendet. Eine Konstruktion mit einer Ladungstransportschicht, die ein Hydrazon und einen Polyestercarbonatbinder umfaßt, wird speziell offenbart. Es wird gelehrt, daß die Erfindung eine verringerte Entladungsflächenermüdung sowie eine verringerte Ermüdung bei der Einwirkung von Raumlicht zeigt. Hinsichtlich der Verwendung von Polyvinylchlorid und/oder Polycarbonaten in Photoleitern siehe auch die US-Patente 4 973 536, 3 816 118, 5 364 727, 5 204 200, 4 975 350 und 5 053 303, die alle oben diskutiert wurden.
Die DE-A-44 24 481, JP-A-2232659 und JP-A-1307759 beschreiben die Verwendung von ladungserzeugenden Materialien, wie z. B. Phthalocyaninen, mit Polyvinylchlorid-Bindern. Die JP-A-62267747 beschreibt die Verwendung von Polyestercarbonat-Bindern sowohl in den ladungserzeugenden als auch in den Ladungstransportschichten. Die GB-A-2269677 beschreibt die Verwendung von Polyestercarbonat- Bindern in den ladungserzeugenden Schichten, nicht jedoch in den Ladungstransportschichten.
Keines dieser Patente offenbart jedoch die spezifische Kombination aus X-förmigem metallfreiem Phthalocyanin und Polyvinylchlorid-Binder mit mittlerem Molekulargewicht in der ladungserzeugenden Schicht und Polyestercarbonat-Binder in der Ladungstransportschicht, die erforderlich ist, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu ergeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein photoleitendes Element, das eine Ladungserzeugungsschicht, die etwa 10 bis etwa 50 Teile eines Phthalocyaninmaterials (vorzugsweise eines X-förmigen metallfreien Phthalocyanins) und etwa 50 bis etwa 90 Teile eines Polyvinylchlorid-Binders mit mittlerem Molekulargewicht umfaßt, wobei das Phthalocyanin feingemahlen in einer Dispersion in dem genannten Polyvinylchlorid vorliegt, zusammen mit einer Ladungstransferschicht, die einen Polyestercarbonat-Binder umfaßt, besitzt.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein photoleitendes Element, umfassend:
(a) ein Grundflächenelement,
(b) eine ladungserzeugende Schicht, die von dem genannten Grundflächenelement getragen wird, umfassend etwa 10 bis etwa 50 Teile Phthalocyanin und etwa 50 bis etwa 90 Teile Polyvinylchlorid- Binder mit einem Molekulargewicht von etwa 25000 bis etwa 300000, wobei das Phthalocyanin als feine Teilchen in einer Dispersion in dem genannten Polyvinylchlorid vorliegt, und
(c) eine Ladungstransportschicht, die von der genannten ladungserzeugenden Schicht getragen wird, umfassend etwa 30 bis etwa 70 Teile eines Ladungstransportmoleküls und etwa 30 bis etwa 70 Teile eines Polyestercarbonat-Binders mit einem Molekulargewicht von etwa 40000 bis etwa 100000.
So wie hier verwendet, sind, sofern nichts anderes angegeben ist, alle Prozentangaben, Verhältnisse und Teile "auf das Gewicht" bezogen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Photoleiter der vorliegenden Erfindung finden in Vorrichtungen zur elektrophotographischen Vervielfältigung Anwendung, wie z. B. in Kopierern und Druckern, und können allgemein als schichtförmige Photoleiter charakterisiert werden, worin eine Schicht (die ladungserzeugende Schicht) Licht absorbiert und als Folge davon Träger elektrischer Ladung erzeugt, während die zweite, darüberliegende Schicht (die Ladungstransportschicht) diese Ladungsträger an die exponierte Oberfläche des Photoleiters transportiert.
In der Photoleiterstruktur wird ein Substrat, das flexibel (wie z. B. eine flexible Bahn oder ein Band) oder starr (wie z. B. eine Trommel) sein kann, gleichmäßig mit einer dünnen Schicht aus metallischem Aluminium beschichtet. Die Aluminiumschicht dient als elektrische Grundfläche. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Aluminium anodisiert, wodurch aus der Aluminiumoberfläche eine dickere Aluminiumoxidoberfläche (mit einer Dicke von etwa 2 bis etwa 12 um, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 7 um) wird. Das Grundflächenelement kann eine Metallplatte, wie z. B. Aluminium oder Nickel, eine Metalltrommel oder -folie, eine Kunststofffolie, auf der zum Beispiel Aluminium, Zinnoxid oder Indiumoxid vakuum-aufgedampft ist, oder eine mit leitender Substanz beschichte Papier- oder Kunststofffolie oder -trommel sein.
Die Aluminiumschicht wird dann mit einer dünnen ladungserzeugenden Schicht mit konstanter Dicke beschichtet, die einen Polyvinylchlorid-Binder und ein photoempfindliches Phthalocyanin- Molekül umfaßt. Schließlich wird auf die ladungserzeugende Schicht eine Ladungstransportschicht mit konstanter Dicke aufgebracht. Die Ladungstransportschicht umfaßt einen Polyestercarbonat-Binder, der ein Ladungstransportmolekül enthält.
Die Dicke der verschiedenen Schichten in der Konstruktion ist nicht entscheidend und ist den Fachleuten gut bekannt. Bei einem typischen Photoleiter hat die Grundflächenschicht eine Dicke von etwa 0,01 bis etwa 0,07 um, die ladungserzeugende Schicht hat eine Dicke von etwa 0,05 bis etwa 5,0 um, vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 2,0 um, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 0,5 um, und die Ladungstransportschicht ist etwa 10 bis etwa 25 um, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 25 um, dick. Wenn eine Barriereschicht zwischen der Grundfläche und der ladungserzeugenden Schicht verwendet wird, hat sie eine Dicke von etwa 0,05 bis etwa 2,0 um.
Bei der Bildung der ladungserzeugenden Schicht, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird eine Feindispersion von kleinen Phthalocyanin-Farbstoffteilchen in einem Polyvinylchlorid- Binder mit mittlerem Molekulargewicht gebildet, und mit dieser Dispersion wird die Grundflächenschicht beschichtet. Dies geschieht in der Regel durch Herstellen einer Dispersion, die das Phthalocyanin, den Binder und ein Lösungsmittel enthält, Beschichten des Grundflächenelements mit der Dispersion und Trocknen der Beschichtung.
Die Farbstoffe, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Phthalocyaninfarbstoffe, die den Fachleuten gut bekannt sind. Beispiele für solche Materialien werden in dem US- Patent 3 816 118 von Byrne, erteilt am 11. Juni 1974, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, gelehrt. Jedes beliebige geeignete Phthalocyanin kann verwendet werden, um die in der vorliegenden Erfindung verwendete ladungserzeugende Schicht herzustellen. Das verwendete Phthalocyanin kann in einer beliebigen geeigneten kristallinen Form vorliegen. Es kann entweder unsubstituiert oder im Ring oder in den geradkettigen Teilen (oder in beiden) substituiert sein. In Moser und Thomas, Phthalocyanine Compounds, Reinhold Publishing Company, 1963, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, werden geeignete Materialien beschrieben und deren Synthese angegeben. Bevorzugte Phthalocyaninmaterialien sind diejenigen, worin das Metall in der Mitte der Struktur Titan ist (d. h. Titanylphthalocyanine), und die metallfreien Phthalocyanine. Die metallfreien Phthalocyanine sind besonders bevorzugt, insbesondere die X-kristallinen Formen metallfreier Phthalocyanine. Solche Materialien sind in US-Patent 3 357 989 von Byrne et al., erteilt am 12 Dezember 1967, US-Patent 3 816 118 von Byrne, erteilt am 11. Juni 1974, und US-Patent 5 204 200 von Kobata et al., erteilt am 20. April 1993, welche alle hier durch Bezugnahme mitumfaßt sind, offenbart. Das X-artige nichtmetallische Phthalocyanin wird durch die Formel:
dargestellt. Solche Materialien sind zum Beispiel unter dem Markennamen Progen-XPC von Zeneca Company in einer elektrophotographischen Güte mit sehr hoher Reinheit erhältlich.
Die als Binder zur Bildung der ladungserzeugenden Schicht verwendete Polyvinylchlorid(PVC)-Verbindung ist ein Material mit mittlerem Molekulargewicht, wobei das durchschnittliche Molekulargewicht (mittleres Molekulargewicht) etwa 25000 bis etwa 300000, vorzugsweise etwa 50000 bis etwa 125000, besonders bevorzugt etwa 80000, beträgt. Das Material kann eine Vielzahl von Substituenten, einschließlich Chlor, Oxiran, Acrylonitril oder Butyral, enthalten, obwohl das bevorzugte Material unsubstituiert ist. Polyvinylchloridmaterialien, die sich in der vorliegenden Erfindung eignen, sind den Fachleuten gut bekannt. Beispiele für solche Materialien sind im Handel als GEON 110X426® von Geon Company erhältlich.
Ähnliche Polyvinylchloride sind von Union Carbide Corp. erhältlich. Aus dem Phthalocyanin-Farbstoff und dem Polyvinylchlorid wird eine Mischung erzeugt. Diese Mischung enthält im allgemeinen etwa 10 Teile bis etwa 50 Teile, vorzugsweise etwa 10 Teile bis etwa 30 Teile, besonders bevorzugt etwa 20 Teile, der Phthalocyanin-Komponente und etwa 50 Teile bis etwa 90 Teile, vorzugsweise etwa 70 Teile bis etwa 90 Teile, besonders bevorzugt etwa 80 Teile, der Polyvinylchlorid-Komponente. Polyvinylchlorid-Copolymere, wie z. B. Vinylchlorid-vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, die im Stand der Technik als Binder gut bekannt sind, sind in der vorliegenden Erfindung als alleinige Binder in der ladungserzeugenden Schicht nicht geeignet, obwohl solche Copolymere sowie beliebige andere herkömmliche bekannte Binder in der vorliegenden Erfindung als Co-Binder zusammen mit dem Polyvinylchlorid verwendet werden können. Wenn ein Co-Binder verwendet wird, sollten wenigstens etwa 75% der gesamten Bindermischung aus Polyvinylchlorid bestehen.
Die Phthalocyanin/Polyvinylchlorid-Mischung wird anschließend zur Weiterverarbeitung mit einem Lösungsmittel oder Dispersionsmedium vermischt. Das ausgewählte Lösungsmittel sollte: (1) für Polymere mit hohem Molekulargewicht ein echtes Lösungsmittel sein, (2) mit allen Komponenten nichtreaktiv sein und (3) eine geringe Toxizität besitzen. Beispiele für Dispersionsmittel/Lösungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung entweder alleine oder in Kombination mit bevorzugten Lösungsmitteln verwendet werden können, sind u. a. Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Hexan, Benzol, Toluol und Xylol; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methylenchlorid, Methylenbromid, 1,2-Dichlorethan, 1,1,2-Trichlorethan, 1,1,1- Trichlorethan, 1,2-Dichlorpropan, Chloroform, Bromoform und Chlorbenzol; Ketone, wie z. B. Aceton, Methylethylketon und Cyclohexanon; Ester, wie z. B. Ethylacetat und Butylacetat; Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Cyclohexanol, Heptanol, Ethylenglycol, Methylcellosolve, Ethylcellosolve und Cellosolveacetat und Derivate davon; Ether und Acetale, wie z. B. Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, Furan und Furfural; Amine, wie z. B. Pyridin, Butylamin, Diethylamin, Ethylendiamin und Isopropanolamin; Stickstoffverbindungen, einschließlich Amide, wie z. B. N,N-Dimethylformamid; Fettsäuren und Phenole; und Schwefel- und Phosphorverbindungen, wie z. B. Schwefelkohlenstoff und Triethylphosphat. Die bevorzugten Lösungsmittel zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind Methylenchlorid, Cyclohexanon und Tetrahydrofuran (THF). Die gebildeten Mischungen umfassen etwa 10% bis etwa 50%, vorzugsweise etwa 10% bis etwa 30%, besonders bevorzugt etwa 20%, der Phthalocyanin/PVC-Mischung und etwa 50% bis etwa 90%, vorzugs Weise etwa 70% bis etwa 90%, besonders bevorzugt etwa 80%, des Lösungsmittels/Dispersionsmediums.
Die gesamte Mischung wird dann zermahlen, wobei ein herkömmlicher Mahlmechanismus verwendet wird, bis die erwünschte Farbstoff-Teilchengröße erreicht ist, und wird in der Mischung dispergiert. Das organische Pigment (Phthalocyanin) kann zu feinen Teilchen pulverisiert werden, wobei zum Beispiel eine Kugelmühle, ein Homomixer, eine Sandmühle, ein Ultraschall-Dispergator, eine Reibungsmühle oder ein Sandmahlvorrichtung verwendet wird. Die bevorzugte Vorrichtung ist eine Sandmühlen-Mahlvorrichtung. Der Phthalocyanin-Farbstoff hat eine Teilchengröße (nach dem Mahlen), die vom Submikrometerbereich (z. B. etwa 0,01 um) bis etwa 5 um reicht, wobei eine Teilchengröße von etwa 0,05 bis etwa 0,5 um bevorzugt ist.
Anschließend wird das Grundflächenelement mit der ladungserzeugenden Schicht beschichtet. Die Dispersion, aus der die ladungserzeugende Schicht gebildet wird, wird auf das Grundflächenelement aufgetragen, wobei Verfahren verwendet werden, die im Stand der Technik gut bekannt sind, einschließlich Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Rakelbeschichten oder Walzenbeschichten, und dann getrocknet. Das bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendete Verfahren ist die Tauchbeschichtung. Die Dicke der gebildeten ladungserzeugenden Schicht sollte vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 2,0 Mikrometer betragen, besonders bevorzugt um 0,5 Mikrometer. Die Dicke der gebildeten Schicht wird von der Konsistenz der Dispersion, in die das Grundflächenelement getaucht wird, sowie von der Dauer und Temperatur des Tauchprozesses abhängen. Nachdem das Grundflächenelement mit der ladungserzeugenden Schicht beschichtet worden ist, läßt man es etwa 10 bis etwa 60 Minuten, vorzugsweise etwa 30 Minuten, bei einer Temperatur von etwa 60ºC bis etwa 160ºC, vorzugsweise etwa 100ºC, härten.
Anschließend wird die Ladungstransportschicht hergestellt und so auf das Grundflächenelement aufgetragen, daß die ladungserzeugende Schicht abgedeckt ist. Die Ladungstransportschicht wird aus einer Lösung gebildet, die ein Ladungstransportmolekül in einem Polyestercarbonat-Binder enthält, mit dieser Lösung wird die ladungserzeugende Schicht beschichtet, und die Beschichtung wird getrocknet.
Die Polyestercarbonat-Binder, welche zur Bildung der Ladungstransportschicht verwendet werden, sind im Stand der Technik bekannt und sind in US-Patent 4 330 662 von Bales, erteilt am 18. Mai 1982, und US-Patent 5 130 215 von Adley et al., erteilt am 14. Juli 1992, die beide hier durch Bezugnahme mitumfaßt sind, beschrieben. Das US-Patent 4 330 662 beschreibt ein geordnetes Copolyestercarbonat des Typs, der hier als Binder verwendet wird. Das in diesem Patent beschriebene polymere Material hat angeblich eine überlegene Wärmebeständigkeit, Klarheit und Schlagfestigkeit, und es soll zur Herstellung zäher transparenter Filme geeignet sein. So wie er hier verwendet wird, soll der Ausdruck Polyestercarbonat das in den US-Patenten 4 330 662 und 5 130 215 beschriebene Material bedeuten. Die Molekülstruktur dieses Materials wird durch die nachstehend angegebene Formel wiedergegeben.
In dieser Formel beträgt der Estergehalt des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyestercarbonats etwa 35 bis etwa 70 Gew.-% und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 60 bis etwa 70 Gew.-%. Innerhalb dieses Bereichs ist ein Estergehalt von etwa 70 Gew.-% besonders bevorzugt. Diese Materialien sind thermoplastische aromatische (d. h. sie enthalten aromatische Esterkomponenten) Polyestercarbonate. Sie haben ein Molekulargewicht (mittleres Molekulargewicht) von etwa 40000 bis etwa 100000, vorzugsweise etwa 60000. Die Glasübergangstemperaturen dieser Materialien (die wichtig sind, damit eine richtige Verarbeitung sichergestellt ist) betragen etwa 160 bis etwa 190ºC und vorzugsweise etwa 170C. Bevorzugte Materialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind als APEC DP9-9308 von Miles Inc. im Handel erhältlich. Es ist bevorzugt, daß den Polyestercarbonaten bei der Bildung der Ladungstransportschicht keine Co-Binder beigefügt werden.
Die Ladungstransportmoleküle, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind im Stand der Technik gut bekannt. Eine grundlegende Anforderung an diese organischen Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht ist, daß die Mobilität (Positiv-Lochtransfer durch die Schicht) derart sein muß, daß Ladung die Schicht in einer Zeit durchlaufen kann, die, verglichen mit der Zeit zwischen der Belichtung und der Bildentwicklung, kurz ist. Der Lochtransport findet durch den Ladungstransfer von Zuständen, die mit den Donor/Akzeptor-Funktionalitäten zusammenhängen, statt. Dies kann als ein Einelektronen-Oxdidations-Reduktions- oder Donor- Akzeptor-Prozeß beschrieben werden. Oxidationspotentialmessungen sind verwendet worden, um die Effizienz von Ladungstransportmolekülen zu untersuchen. Beispiele für solche Verbindungen sind in dem US-Patent 5 053 303 von Sakaguchi et al., erteilt am 1. Oktober 1991, das hier durch Bezugnahme mitumfaßt ist, offenbart. Bevorzugte Ladungstransportmoleküle sind ausgewählt aus Hydrazonen, Butadienen, Pyrazolinen und Mischungen aus diesen Verbindungen. Hydrazone, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind diejenigen Verbindungen, die die folgende allgemeine Formel besitzen:
worin R¹, R², R&sup8; und R&sup9; unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Niedrigalkyl bedeuten.
Butadiene, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind diejenigen Verbindungen, die die folgende allgemeine Formel haben:
worin R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein Niedrigalkyl bedeuten und R¹, R&sup5;, R&sup6;, R¹&sup0; und R¹¹ unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Niedrigalkyl bedeuten.
Die Pyrazolinverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind diejenigen Verbindungen mit der folgenden Strukturformel:
worin R³, R&sup4;, R¹² und R¹³ unabhängig voneinander ein Niedrigalkyl bedeuten und R¹&sup4; eine Phenolgruppe bedeutet, die einen oder mehrere Substituenten enthalten kann.
Hydrazone sind die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugten Ladungstransportmoleküle, wobei diejenigen mit der folgenden Struktur besonders bevorzugt sind:
worin R¹, R&sup8; und R&sup9; unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Niedrigalkyl bedeuten und R³ und R&sup4; unabhängig voneinander ein Niedrigalkyl bedeuten.
Das bevorzugteste Ladungstransportmolekül ist als DEH bekannt, welches den chemischen Namen p-Diethylaminobenzaldehyd-N,N-diphenylhydrazon hat. Diese Verbindung hat die folgende Strukturformel:
Die Ladungstransportschicht kann auch bestimmte optionale Komponenten enthalten, die im Stand der Technik gut bekannt sind und in ihren üblichen Mengen verwendet werden. Beispiele für solche Komponenten sind u. a. Siliconadditive (z. B. Polydimethylsiloxan- Materialien mit niedrigem Molekulargewicht), um den Fluß der Schicht zu verbessern, wenn sie die Photoleiteroberfläche überzieht, und ein Schutz gegen Raumlicht (wie z. B. Acetysol-Gelb- Farbstoff).
Die Mischung aus Ladungstransportmolekül und Binder, deren Zusammensetzung etwa 30% bis etwa 70%, vorzugsweise etwa 60%, Binder und etwa 30% bis etwa 70%, vorzugsweise etwa 40%, Transportmolekül entspricht, wird anschließend formuliert. Diese Mischung wird zu einem Lösungsmittel/Dispersionsmedium zugegeben, wie z. B. denjenigen, die oben für die Verwendung zur Bildung der Ladungserzeugungsschicht diskutiert wurden. Bevorzugte Lösungsmittel sind THF, Cyclohexanon und Methylenchlorid. Es ist bevorzugt, daß die Lösung etwa 10% bis etwa 40%, vorzugsweise etwa 25%, der Binder/Transportmolekül-Mischung und etwa 60% bis etwa 90%, vorzugsweise etwa 75%, des Lösungsmittels enthält. Die Ladungstransportschicht wird dann auf die ladungserzeugende Schicht des Grundflächenelements aufgetragen, wobei irgendeines der oben diskutierten herkömmlichen Beschichtungsverfahren angewandt wird. Die Tauchbeschichtung ist bevorzugt. Die Dicke der Ladungstransportschicht beträgt im allgemeinen etwa 10 bis etwa 25 Mikrometer, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 25 Mikrometer. Der Prozentsatz an Feststoffen in der Lösung, die Temperatur der Lösung und die Ausziehgeschwindigkeit bestimmen die Dicke der Transportschicht.
Zusätzlich zu den oben diskutierten Schichten kann eine Grundschicht zwischen das Grundflächenelement (Substrat) und die ladungserzeugende Schicht gelegt werden. Diese ist im wesentlichen eine Primer-Schicht, die etwaige Fehler in der Substratschicht überdeckt und die Gleichmäßigkeit der ausgebildeten dünnen Ladungserzeugungsschicht verbessert. Materialien, die verwendet werden können, um diese Grundschicht zu bilden, sind u. a. Epoxy, Polyamid und Polyurethan. Es ist ebenfalls möglich, eine Deckschicht (d. h. eine Oberflächenschutzschicht) über die Ladungstransportschicht zu legen. Diese schützt die Ladungstransportschicht vor Abnützung und Abrieb während des Druckprozesses. Materialien, die verwendet werden können, um diese Deckschicht zu bilden, sind u. a. Polyurethan, Phenolharze, Polyamid und Epoxy. Diese Strukturen sind den Fachleuten gut bekannt.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Photoleiter der vorliegenden Erfindung. Dieses Beispiel soll die vorliegende Erfindung veranschaulichen und nicht einschränken.

BEISPIEL

Eine Zweischicht-Photoleitertrommel der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Weise hergestellt.
Ein Polyvinylchloridpolymer-Binder (Molekulargewicht = 80000, im Handel erhältlich von Geon Company) wird in einem Lösungsmittel, ausgewählt aus THF, Cyclohexanon, 1,2-Dichlormethan und Mischungen aus diesen Materialien, hergestellt. Die Lösung enthält etwa 5 bis etwa 25 Gewichtsteile Polyvinylchlorid in dem Lösungsmittel (vorzugsweise etwa 10 bis etwa 20 Teile, besonders bevorzugt etwa 16 Teile). Ein teilchenförmiger, ultrareiner, metallfreier, x-förmiger Phthalocyanin-Farbstoff (Progen-XPC, im Handel erhältlich von Zeneca) wird mit der Polyvinylchlorid/Lösungsmittel-Lösung in einem Verhältnis von 20 Gewichtsteilen Phthalocyanin auf 80 Gewichtsteile Polyvinylchloridpolymer vermischt. Das Lösungsmittel in dieser Mischung macht etwa 80 Gewichtsteile der Gesamtmischung aus. Die resultierende Mischung wird dann etwa 2 Stunden lang in einem Sandmühlen-Dispergator gemahlen. Geeignete Mühlentypen sind von Morehouse Industries, Draiswerke GmbH, Premier Mill Corp. und Netzsch, Inc., im Handel erhältlich. Ein Kühlwassermantel um die Dispersionskammer ist erforderlich, um die Temperatur der Dispersionsmischung unterhalb 30ºC zu halten. Das Mahlmedium ist in dieser Erfindung besonders effektiv, wenn der Durchmesser der Kügelchen zwischen etwa 0,7 und 1,2 mm liegt. Die resultierenden Phthalocyanin-Teilchen haben eine Teilchengröße von etwa 0,05 um.
Eine Aluminiumtrommel, die so anodisiert ist, daß sie auf der Oberfläche eine Aluminiumoxidschicht besitzt (Dicke etwa 6 Mikrometer), wird anschließend durch Eintauchen der Trommel in die Phthalocyanin/PVC/THF-Mischung bei einer Temperatur von etwa 20ºC tauchbeschichtet. Die Trommel wird dann aus der Mischung mit einer Geschwindigkeit, die der erwünschten Schichtdicke entspricht, herausgezogen. Man läßt die Trommel 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 100ºC härten. Die Ladungserzeugungsschicht, die sich auf der Trommel gebildet hat, wird durch optische Densitometrie gemessen und hat eine Dicke von etwa 0,5 um.
Anschließend wird die Mischung, die zur Herstellung der Ladungstransportschicht verwendet wird, durch Vermischen eines Polyestercarbonatmaterials (APEC DP9-9308, erhältlich von Miles Inc.), das ein Molekulargewicht (mittleres Molekulargewicht) von etwa 60000 und einer Glasübergangstemperatur von etwa 170ºC hat, mit DEH-Ladungstransportmolekül (im Handel erhältlich von Eastman Chemical Co.) bei einer Temperatur von etwa 20ºC hergestellt. Die Mischung enthält etwa 40 Gew.-% DEH, etwa 58,5 Gew.-% des Polyestercarbonats, eine Spurenmenge eines Siliconadditivs (Dow Corning- 200 Centistoke PDMS), um den Fluß zu verbessern, und etwa 1,5% eines Raumlichtschutzes (Acetysol-Gelb-Farbstoff, im Handel erhältlich von Sandoz Chemical). Diese Mischung wird zu THF (25% Feststoffe/75% THF) zugegeben. Der beschichtete Aluminiumkern wird dann bei einer Temperatur von etwa 20ºC in diese Transportschichtmischung getaucht. Der Aluminiumkern wird anschließend mit einer Geschwindigkeit, die der erwünschten Schichtdicke entspricht, aus der Mischung herausgezogen und eine Stunde lang bei 100ºC gehärtet. Die Dicke der gebildeten Ladungstransportschicht beträgt etwa 20 bis etwa 25 Mikrometer.
Der gebildete Photoleiter zeigt, verglichen mit herkömmlichen Photoleitern, eine hervorragende und überlegene Dauerstabilität und eine verbesserte Ölbeständigkeit, wenn er zusammen mit einem Flüssigtoner verwendet wird.

Claims

1. Photoleitendes Element, umfassend:

(a) ein Grundflächenelement,

(b) eine ladungserzeugende Schicht, die von dem genannten Grundflächenelement getragen wird, umfassend etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsteile Phthalocyanin und etwa 50 bis etwa 90 Gewichtsteile Polyvinylchlorid-Binder mit einem Molekulargewicht von etwa 25000 bis etwa 300000, wobei das Phthalocyanin als feine Teilchen in einer Dispersion in dem genannten Polyvinylchlorid vorliegt, und

(c) eine Ladungstransportschicht, die von der genannten ladungserzeugenden Schicht getragen wird, umfassend etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile eines Ladungstransportmoleküls und etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsteile eines Polyestercarbonats mit einem Molekulargewicht von etwa 40000 bis etwa 100000.

2. Photoleitendes Element gemäß Anspruch 1, bei dem das Phthalocyanin ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Titanylphthalocyaninen, metallfreien Phthalocyaninen und Mischungen davon.

3. Photoleitendes Element gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Dicke der ladungserzeugenden Schicht etwa 0,1 bis etwa 2,0 um beträgt.

4. Photoleitendes Element gemäß Anspruch 3, bei dem die Dicke der Ladungstransportschicht etwa 10 bis etwa 25 um beträgt.

5. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Ladungstransportmolekül ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Butadienen, Hydrazonen, Pyrazolinen und Mischungen davon.

6. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Phthalocyanin ein metallfreies Phthalocyanin in X-Form ist.

7. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Polyestercarbonat die Formel:

hat, worin X und N derartige Werte besitzen, daß das Polyestercarbonat einen Estergehalt von etwa 35 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% hat.

8. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Ladungstransportmolekül ein Hydrazon ist.

9. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem die ladungserzeugende Schicht etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsteile Phthalocyanin und etwa 70 bis etwa 90 Gewichtsteile Polyvinylchlorid enthält.

10. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Phthalocyanin eine Teilchengröße von etwa 0,01 bis etwa 0,5 um hat.

11. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Ladungstransportmolekül DEH ist.

12. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem das Polyvinylchlorid ein Molekulargewicht von etwa 50000 bis etwa 125000 hat.

13. Photoleitendes Element gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch, bei dem die ladungserzeugende Schicht etwa 20 Gewichtsteile Phthalocyanin und etwa 80 Gewichtsteile Polyvinylchlorid enthält und die Ladungstransportschicht etwa 60 Gewichtsteile Polyestercarbonat und etwa 40 Gewichtsteile DEH enthält.

14. Photoleitendes Element mit einer ladungserzeugenden Schicht, die etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsteile metallfreies Phthalocyanin in X-Form und etwa 50 bis etwa 90 Gewichtsteile Polyvinylchlorid- Binder mit einem mittelgroßen Molekulargewicht umfaßt, wobei das Phthalocyanin fein gemahlen in einer Dispersion in dem genannten Polyvinylchlorid vorliegt, und einer Ladungstransferschicht, die einen Polyestercarbonat-Binder umfaßt.

15. Die Verwendung eines photoleitenden Elements gemäß irgendeinem vorherigen Anspruch bei einem elektrophotographischen Druckverfahren, bei dem Flüssigtoner verwendet wird.