Die vorliegende Erfindung betrifft einen in Vorrichtungen zur elektrophotographischen Vervielfältigung verwendeten Photoleiter, der eine verbesserte Photorezeptor-Empfindlichkeit aufweist, ohne dass dabei seine Betriebsermüdungseigenschaften negativ beeinflusst werden.

Die vorliegende Erfindung ist ein schichtförmiger elektrophotographischer Photoleiter, d.h. ein Photoleiter mit einem Bodenflächenelement aus Metall, das mit einer Ladungserzeugungsschicht und einer Ladungstransportschicht im Allgemeinen in dieser Reihenfolge beschichtet ist. Obwohl diese Schichten im Allgemeinen voneinander getrennt sind, können sie zu einer einzigen Schicht kombiniert werden, die sowohl Ladungserzeugungs- als auch Ladungstransportfunktionen ausübt. Ein solcher Photoleiter kann gegebenenfalls eine Sperrschicht, die sich zwischen dem Bodenflächenelement aus Metall und der Ladungserzeugungsschicht befindet, eine haftverstärkende Schicht, die sich zwischen der Sperrschicht (oder dem Bodenflächenelement) und der Ladungserzeugungsschicht befindet, und/oder eine Deckschicht auf der Oberfläche der Ladungstransportschicht enthalten.

Bei der Elektrophotographie wird ein latentes Bild auf der Oberfläche eines isolierenden photoleitenden Materials erzeugt, indem ein Bereich dieser Oberfläche selektiv Licht ausgesetzt wird. Zwischen den dem Licht ausgesetzten Bereichen und den dem Licht nicht ausgesetzten Bereichen auf der Oberfläche wird eine unterschiedliche 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 der relativen elektrostatischen Ladung auf der Photoleiteroberfläche und dem Toner, werden die Toner, die Flüssigkeiten oder Pulver sein können, selektiv entweder von der dem Licht ausgesetzten oder von der dem Licht nicht ausgesetzten Photoleiteroberfläche angezogen. Der Photoleiter kann entweder positiv oder negativ geladen sein, und das Tonersystem kann gleichermaßen negativ oder positiv geladene Teilchen enthalten.

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 vorbei geleitet, wobei der Toner von dieser Oberfläche auf das Papier oder das Übertragungsmedium noch immer mit dem Muster des von der Photoleiteroberfläche entwickelten Bildes gezogen wird. Nach der direkten Übertragung oder, falls ein intermediäres Übertragungsmedium verwendet wird, nach der indirekten Übertragung schmilzt und fixiert ein Satz Fixierwalzen den Toner auf das Papier, wodurch das Druckbild erzeugt wird.

Das elektrostatische Druckverfahren umfasst daher eine kontinuierliche Reihe von Schritten, bei denen die Photoleiteroberfläche während des Drucks auf- und entladen wird. Es ist wichtig, die Aufladungsspannung auf der Oberfläche des Photoleiters während des Drucks verschiedener Seiten relativ konstant zu halten, um sicherzustellen, dass die Qualität der erzeugten Ausdrucke gleichmäßig ist (Betriebsstabilität). Wenn sich die Aufladungs-/Entladungs-Spannung jedes Mal deutlich ändert, wenn die Trommel betrieben wird, d.h. wenn die Photoleiteroberfläche eine Ermüdung oder eine andere deutliche Änderung zeigt, wird die Qualität der gedruckten Seiten ungleichmäßig und unzureichend sein.

Je ausgereifter die Elektrophotographie wird, desto anspruchsvollere Anwendungen werden von ihr erwartet. Zum Beispiel werden laufend Drucker entwickelt, die eine steigende Zahl von gedruckten Seiten pro Minute erzeugen. Um mehr gedruckte Seiten pro Minute zu erzeugen, werden solche Drucker bei höheren Betriebsgeschwindigkeiten betrieben. Wenn die Laserausgangsleistung gleich bleibt, dann bedeutet die höhere Betriebsgeschwindigkeit, dass weniger Laserenergie pro Quadratzentimeter zur Entladung des Photoleiters zur Verfügung stehen wird, und damit muss der Photoleiter eine höhere Empfindlichkeit besitzen, um qualitativ hochwertige Drucke zu erhalten. Ebenso haben Farbdrucker, die eine Reihe von Photorezeptoren in Reihenanordnung verwenden, typischerweise niedrige Ausgabegeschwindigkeiten, da das elektrophotographische Verfahren an jeder Trommel wiederholt werden muss. Um einen Farbausdruck mit annehmbaren Geschwindigkeiten zu ergeben, muss die Betriebsgeschwindigkeit erhöht werden, und wiederum ist dafür eine höhere Lichtempfindlichkeit erforderlich. Darüber hinaus muss bei Farbgeräten, die eine Reihe von Photorezeptoren in einer Reihenanordnung verwenden, gewährleistet sein, dass die Photorezeptorermüdung minimal ist. Die Trommeln, die für die verschiedenen zu druckenden Farben zuständig sind, werden, je nachdem, wie stark jede spezielle Farbe in dem fertigen Ausdruck vertreten ist, zu unterschiedlichen Graden elektrisch "beschrieben" oder beansprucht. Zum Beispiel würde die für den Schwarzdruck verwendete Trommel höchstwahrscheinlich viel häufiger elektronisch beansprucht werden als die für den Magentadruck zuständige Trommel. Um eine zuverlässige Farbreproduktion während der Nutzungsdauer des Photoleiters zu gewährleisten, dürfen die Trommeln nicht in unterschiedlichen Geschwindigkeiten ermüden. Dies wird am besten durch Minimieren der Photoleiterermüdung erreicht.

Es ist relativ einfach, entweder die Empfindlichkeit oder die Ermüdung zu verbessern, eine solche nutzbringende Modifizierung eines Parameters führt jedoch üblicherweise zu einer Verschlechterung der anderen Eigenschaft. Zum Beispiel kann eine erhöhte Empfindlichkeit einfach durch Zugabe von mehr ladungserzeugendem Material zum Photorezeptor erzielt werden. Leider führt dieses Vorgehen auch zu einer Erhöhung der Photoleiterermüdung und des Dunkelzerfalls. Da es relativ schwierig ist, gleichzeitig sowohl die Empfindlichkeit als auch die Ermüdung zu verbessern, ist man stets auf der Suche nach Verfahren, die eine solche gleichzeitige Verbesserung von Photorezeptoren erzielen.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der unerwarteten Entdeckung, dass der Einbau von einfachen Chinonen entweder in die Ladungserzeugungsschicht, die ein Phthalocyanin-Ladungserzeugungsmolekül enthält, oder in die Ladungstransportschicht, die ein Amin-Ladungstransportmolekül enthält, gleichzeitig sowohl die Empfindlichkeit als auch die Ermüdung eines Photoleiters verbessert. Darüber hinaus weist der Photoleiter eine höhere Aufladungsspannung, eine niedrigere Restspannung und einen geringeren Dunkelzerfall auf, verglichen mit ähnlichen Photoleitern, die die Chinonkomponente nicht enthalten.

Die Verwendung von Chinonen als eine Klasse von Materialien in laminierten Photorezeptoren ist nicht neu. Große polycyclische Chinone, die seit langem als Farbstoffe oder Pigmente bekannt sind, wurden über Jahrzehnte in der Farbmittelindustrie verwendet. Daher ist ihre Verwendung in lichtabsorbierenden ladungserzeugenden Molekülen gründlich untersucht und dokumentiert. Siehe zum Beispiel das US-Patent 5 677 097, Nukada et al., erteilt am 14. Oktober 1997; US-Patent 5 190 839, Fujimaki et al., erteilt am 2. März 1993; US-Patent 5 075 189, Ichino et al., erteilt am 24. Dezember 1991; und US-Patent 3 877 935, Regensburger et al., erteilt am 15. April 1975. Wenn es als ladungserzeugendes Molekül verwendet wird, absorbiert das Chinon tatsächlich aktinische Strahlung und leitet die Ladungstrennung ein, die für das elektrophotographische Verfahren eine zentrale Bedeutung hat. Im Gegensatz dazu verwendet die vorliegende Erfindung einfache Chinone, anstatt große polycyclische Chinon-Farbstoffe oder -Pigmente, und weder absorbieren die Moleküle aktinische Strahlung, noch leiten sie den Ladungserzeugungsprozess ein.

Chinone wurden auch in der Ladungstransportschicht von laminierten Photorezeptoren als Ladungstransportmoleküle in Systemen, die einen Elektronentransport mittels anionischer Reste durch die Ladungstransportschicht umfassen, verwendet. Siehe zum Beispiel Yamaguchi Y. et al., Chem. Mater. 3: 709–714 (1991); die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung 426 445 A2, Yokoyama et al., veröffentlicht am B. Mai 1991; die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung 699 962 A1, Nogami, S., et al., eingereicht am 6. März 1996; und die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung 506 387 A2, Tanaka et al., eingereicht am 30. September 1992. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Chinone nicht in Mengen verwendet, in denen sie Ladung durch die Ladungstransportschicht transportieren können.

Das US-Patent 5 707 766, Nogami et al., erteilt am 13. Januar 1998, beschreibt ein elektrophotographisches Element, das während der wiederholten Verwendung stabile elektrische Eigenschaften aufweist. Das elektrophotographische Element enthält Mischungen aus Hydrobenzoesäureverbindungen und Chinonverbindungen in der Ladungstransportschicht. Dieses Patent gibt nur DEH als Beispiel für das Ladungstransportmittel an, ein Material, das bei der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden kann.

Das US-Patent 5 134 050, Eto et al., erteilt am 28. Juli 1992, beschreibt einen Photorezeptor mit einer lichtempfindlichen Schicht, die eine spezielle polycyclische Chinonverbindung (die wenigstens sechs Ringe enthält), ein spezielles Bisazopigment und ein spezielles Stilben als ein Ladungstransportmaterial enthält. Diese Photorezeptoren sind angeblich hochempfindlich und in der Lage, rote Bilder genau zu reproduzieren. Die in dieser Erfindung verwendeten Chinone sind komplex und sind nicht die gleichen Chinone, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Das US-Patent 5 449 580, Nakamori et al., erteilt am 12 September 12, 1995, beschreibt ein für die Elektrophotographie verwendetes lichtempfindliches Material, das ein spezielles Diphenochinon als ein Elektronentransportmittel enthält. Die Diphenochinonkomponente muss wenigstens einen Arylsubstituenten besitzen. Das Material wird als das Elektronentransportmaterial verwendet und wird deshalb in relativen hohen Mengen verwendet.

Yamaguchi et al., Chem. Mater. 3: 709–714 (1991), beschreiben unsymmetrisch substituierte Diphenochinone in hoher Konzentration als wirksame Elektronentransportverbindungen zur Verwendung in Photoleitern. Speziell ist 3,5-Dimethyl-3',5'-di-t-butyl-4,4'-diphenochinon offenbart.

Die veröffentlichte EPA-Anmeldung 426 445, Yokoyama et al., veröffentlicht am 8. Mai 1991, beschreibt ein lichtempfindliches Material zur Verwendung bei der Elektrophotographie, das ein organisches Polysilan als die Ladungstransportsubstanz und eine Reihe von anderen Materialien, von denen eines ein Diphenochinonderivat ist, enthält. Das Material hält angeblich die Aufladungsstabilität bei wiederholter Verwendung bei und soll auch die Ermüdung einschränken. Die offenbarten elektrophotographischen Elemente verwenden nicht die in der vorliegenden Erfindung benötigten Amin-Ladungstransportmaterialien, sondern benötigen vielmehr die Verwendung eines Polysilan-Ladungstransportmaterials.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Abbildungselement, umfassend:

• (a) ein Bodenflächenelement,
• (b) eine ladungserzeugende Schicht, die von dem Bodenflächenelement getragen wird, umfassend eine wirksame Menge eines Phthalocyanin-Ladungserzeugungsmoleküls, dispergiert in einem polymeren Bindemittel, und
• (c) eine Ladungstransportschicht, die von einer solchen ladungserzeugenden Schicht getragen wird, umfassend eine wirksame Menge eines wie in dem vorliegenden Anspruch 1 definierten Amin-Ladungstransportmoleküls, dispergiert in einem polymeren Bindemittel,

So wie hierin verwendet, sind alle Prozentangaben, Verhältnisse und Teile "auf das Gewicht bezogen", sofern nichts anderes angegeben ist.

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, bei denen eine Schicht (die ladungserzeugende Schicht) Licht absorbiert und als Folge davon einen Träger für elektrische Ladung erzeugt, während eine zweite Schicht (die Ladungstransportschicht) diese aufgeladenen Träger an die exponierte Oberfläche des Photoleiters transportiert.

In der Photoleiterstruktur enthält ein Substrat, das flexibel (wie z.B. eine flexible Bahn oder ein flexibles Band) oder starr (wie z.B. eine Trommel) sein kann, eine dünne Schicht aus metallischem Aluminium. Die Aluminiumschicht dient als elektrische Erdungsfläche. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Aluminium anodisiert, wodurch aus der Aluminiumoberfläche eine dickere Aluminiumoxidoberfläche (mit einer Dicke von etwa 2 bis etwa 12 &mgr;m, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 7 &mgr;m) wird. Das Bodenflächenelement kann eine Metallplatte (zum Beispiel hergestellt aus Aluminium oder Nickel), eine Metalltrommel oder -folie, eine Kunststofffolie, auf die zum Beispiel Aluminium, Zinnoxid oder Indiumoxid im Vakuum aufgedampft wurde, oder eine) mit leitender Substanz beschichte(s) Papier oder Kunststofffolie oder Trommel sein.

Die Aluminiumschicht wird dann im Allgemeinen mit einer dünnen ladungserzeugenden Schicht mit einheitlicher Dicke beschichtet, die ein lichtempfindliches Farbstoffmaterial, dispergiert in einem Bindemittel, enthält. Schließlich wird auf die ladungserzeugende Schicht eine Ladungstransportschicht mit einheitlicher Dicke aufgebracht. Die Reihenfolge dieser Schichten kann umgekehrt sein. Die Chinonkomponente der vorliegenden Erfindung kann entweder in der ladungserzeugenden Schicht, in der Ladungstransportschicht oder in beiden Schichten enthalten sein. Wenn das Chinon in der ladungserzeugenden Schicht enthalten ist, enthält diese Schicht ein Phthalocyanin-Ladungserzeugungsmolekül, ein Bindemittelharz und das Chinonmaterial. Wenn das Chinonmaterial in der Ladungstransportschicht enthalten ist, enthält diese Schicht ein Amin-Ladungstransportmolekül, wie es in dem vorliegenden Anspruch 1 definiert ist, ein polymeres Bindemittel und das Chinonmaterial.

Die Dicke der verschiedenen Schichten in der Struktur ist von Bedeutung und ist den Fachleuten gut bekannt. Bei einem typischen Photoleiter hat die Bodenflächenschicht eine Dicke von etwa 0,01 bis etwa 0,07 &mgr;m, die ladungserzeugende Schicht hat eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 5,0 &mgr;m, vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 2,0 &mgr;m, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 0,5 &mgr;m, und die Ladungstransportschicht hat eine Dicke von etwa 10 bis etwa 25 &mgr;m, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 25 &mgr;m. Wenn eine Sperrschicht zwischen der Bodenfläche und der ladungserzeugenden Schicht verwendet wird, hat sie eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 2,0 &mgr;m.

Bei der Bildung einer ladungserzeugenden Schicht, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird eine Feindispersion von kleinen lichtempfindlichen Phthalocyanin-Farbstoffmaterialteilchen in dem Bindemittelmaterial gebildet, und mit dieser Dispersion wird das Bodenflächenelement beschichtet. Dies geschieht in der Regel durch Herstellen der Dispersion, die den lichtempfindlichen Farbstoff und das Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält, Beschichten des Bodenflächenelements mit der Dispersion und Trocknen der Beschichtung.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten lichtempfindlichen Farbstoffe sind Phthalocyanin-Farbstoffe, die den Fachleuten gut bekannt sind. Beispiele für solche Materialien werden in dem US-Patent 3 816 118 von Byrne, ausgegeben am 11. Juni 1974, gelehrt. Jedes beliebige geeignete Phthalocyanin kann verwendet werden, um den Ladungserzeugungsschichtteil der vorliegenden Erfindung herzustellen. Das verwendete Phthalocyanin kann in einer beliebigen geeigneten kristallinen Form verwendet werden. Es kann unsubstituiert sein, entweder (oder sowohl als auch) in den sechsgliedrigen aromatischen Ringen und/oder an den Stickstoffen der fünfgliedrigen Ringe. In Moser & Thomas, Phthalocyanine Compounds, Reinhold Publishing Company, 1963, werden geeignete Materialien beschrieben und deren Synthesen angegeben. Besonders bevorzugte Phthalocyaninmaterialien sind diejenigen, bei denen das Metall in der Mitte der Struktur Titan ist (d.h. Titanylphthalocyanine). Die metallfreien Phthalocyanine sind ebenfalls besonders bevorzugt, insbesondere die X-Kristallform metallfreier Phthalocyanine. Solche Materialien sind in US-Patent 3 357 989, Byrne et al., ausgegeben am 12. Dezember 1967, US-Patent 3 816 118, Byrne, ausgegeben am 11. Juni 1974, und US-Patent 5 204 200, Kobata et al., ausgegeben am 20. April 1993, offenbart. Das nichtmetallische Phthalocyanin vom X-Typ wird dargestellt durch die Formel:

Solche Materialien sind zum Beispiel unter der Handelsbezeichnung Progen-XPC von Zeneca Colours Company oder unter der Bezeichnung Typ-IV-Oxotitanylphthalocyanin von Syntec in einer elektrophotographischen Güte mit sehr hoher Reinheit erhältlich.

Als Bindemittel wird vorzugsweise ein Polymer mit hohem Molekulargewicht mit hydrophoben Eigenschaften und guten Filmbildungseigenschaften für einen elektrisch isolierenden Film verwendet. Diese filmbildenden Polymere mit hohem Molekulargewicht sind u.a. zum Beispiel die folgenden Materialien, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Polycarbonate, Polyester, Methacrylharze, Acrylharze, Polyvinylchloride, Polyvinylidenchloride, Polystyrole, Polyvinylbutyrale, Ester-Carbonat-Copolymere, Polyvinylacetate, Styrol-Butadien-Copolymere, Vinylidenchlorid-Acrylonitril-Copolymere, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Siliconharze, Siliconalkydharze, Phenolformaldehydharze, Styrolalkydharze und Poly-N-vinylcarbazole. Diese Bindemittel können in Form eines einzelnen Harzes oder in einer Mischung aus zwei oder mehreren Harzen verwendet werden.

Spezielle Beispiele für Bindemittelmaterialien, die in der ladungserzeugenden Schicht (und in der Ladungstransportschicht) verwendet werden können, sind u.a. Bisphenol A und die Bisphenol A-Bisphenol TMC-Copolymere, die nachstehend beschrieben sind, Polyvinylchloride mit mittlerem Molekulargewicht, Polyvinylbutyrale, Ester-Carbonat-Copolymere und Mischungen daraus. Die als Bindemittel geeigneten Polyvinylchlorid-Verbindungen haben ein mittleres Molekulargewicht (massegemittelt) von etwa 25000 bis etwa 300000, vorzugsweise von etwa 50000 bis etwa 125000, besonders bevorzugt von etwa 80000. Das PVC-Material kann eine Vielzahl von Substituenten enthalten, einschließlich Chlor, Oxiran, Acrylonitril oder Butyral, obwohl das bevorzugte Material unsubstituiert ist. Polyvinylchloridmaterialien, die sich bei der vorliegenden Erfindung eignen, sind den Fachleuten gut bekannt. Beispiele für solche Materialien sind im Handel als GEON 110X426 von der GEON Company erhältlich. Ähnliche Polyvinylchloride sind auch von der Union Carbide Corporation erhältlich.

Bisphenol A mit der nachstehend angegebenen Formel ist hier ein geeignetes Bindemittel:

Einen weiteren Typ eines bevorzugten, oben genannten Bisphenol-Bindemittels stellen Copolymere aus Bisphenol A und Bisphenol TMC dar. Dieses Copolymer hat die folgende Formel:

Polyvinylbutyrale sind die bevorzugten Bindemittel zur Verwendung in der Ladungserzeugungsschicht.

Bei der Bildung der ladungserzeugenden Schicht wird eine Mischung aus dem lichtempfindlichen Farbstoff in dem Bindemittelmaterial gebildet. Die Menge an verwendetem lichtempfindlichem Farbstoff ist die Menge, die bewirkt, dass in dem Photoleiter die Ladungserzeugungsfunktion bereitgestellt wird. Diese Mischung enthält im Allgemeinen etwa 10 Teile bis etwa 65 Teile, vorzugsweise etwa 20 Teile bis etwa 50 Teile, besonders bevorzugt etwa 45 Teile, der lichtempfindlichen Farbstoffkomponente und etwa 35 Teile bis etwa 90 Teile, vorzugsweise etwa 50 Teile bis etwa 80 Teile, besonders bevorzugt etwa 55 Teile, der Bindemittelkomponente.

Die Mischung aus lichtempfindlichem Farbstoff und Bindemittel wird anschließend zur weiteren Verarbeitung 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 bei 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; Ether, wie z.B. Ethylacetat und Butylacetat; Alkohole, wie z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Cyclohexanol, Heptanol, Ethylenglycol, Methylcellosolve, Ethylcellosolve und Derivate davon; Ether und Acetate, wie z.B. Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, Furan und Furfural; Amine, wie z.B. Pyridin, Butylamin, Diethylamin, Ethylendiamin, 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 Methylethylketon und Cyclohexanon. Die gebildeten Mischungen umfassen etwa 1 % bis etwa 50%, vorzugsweise etwa 2% bis etwa 10%, besonders bevorzugt etwa 5%, der Mischung aus lichtempfindlichem Farbstoff und Bindemittel und etwa 50% bis etwa 99%, vorzugsweise etwa 90% bis etwa 98%, besonders bevorzugt etwa 95%, des Lösungsmittels/Dispersionsmediums. Die gesamte Mischung wird dann gemahlen, wobei ein herkömmlicher Mahlmechanismus verwendet wird, bis die erwünschte Farbstoff-Teilchengröße erreicht und in der Mischung dispergiert ist. Das organische Pigment kann zu feinen Teilchen pulverisiert werden, wobei zum Beispiel eine Kugelmühle, ein Homogenisator, ein Farbschüttler, eine Sandmühle, eine Ultraschall-Dispersionsvorrichtung, eine Reibungsmühle oder eine Sandmahlvorrichtung verwendet wird. Die bevorzugte Vorrichtung ist eine Sandmühlen-Mahlvorrichtung. Der lichtempfindliche Phthalocyanin-Farbstoff hat eine Teilchengröße (nach dem Mahlen), die vom Submikrometerbereich (z.B. etwa 0,01 &mgr;) bis etwa 5 &mgr; reicht, wobei eine Teilchengröße von etwa 0,5 &mgr; bis etwa 5 &mgr; bevorzugt ist. Die Mischung kann dann mit weiterem Lösungsmittel auf einen Feststoffgehalt von etwa 2% bis etwa 5% "gestreckt" oder verdünnt werden, wobei eine Viskosität erhalten wird, die für die Beschichtung, zum Beispiel durch Tauchbeschichtung, geeignet ist.

Anschließend wird das Bodenflächenelement mit der ladungserzeugenden Schicht beschichtet. Die Dispersion, aus der die ladungserzeugende Schicht gebildet wird, wird als Beschichtung auf das Bodenflächenelement 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 &mgr; betragen, besonders bevorzugt etwa 0,5 &mgr;. Die Dicke der Schicht wird von dem prozentualen Gehalt an Feststoffen der Dispersion, in die das Bodenflächenelement getaucht wird, sowie von der Dauer und Temperatur des Verfahrens abhängen. Nachdem das Bodenflächenelement mit der ladungserzeugenden Schicht beschichtet worden ist, lässt man es etwa 5 bis etwa 100 Minuten, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 30 Minuten, bei einer Temperatur von etwa 25°C bis etwa 160°C, vorzugsweise zwischen etwa 25°C und etwa 100°C, trocknen.

Anschließend wird die Ladungstransportschicht hergestellt und so als Beschichtung auf das Bodenflächenelement aufgetragen, dass sie die ladungserzeugende Schicht bedeckt. Die Ladungstransportschicht wird aus einer Lösung gebildet, die ein wie in dem vorliegenden Anspruch 1 definiertes Amin-Ladungstransportmolekül in einem thermoplastischen filmbildenden Bindemittel enthält. Die Lösung kann auch das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Chinon-Additiv enthalten. Anschließend wird die ladungserzeugende Schicht mit der Lösung beschichtet und die Beschichtung getrocknet.

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Ladungstransportmaterial ist eine aromatische Aminverbindung mit der folgenden allgemeinen Formel:

Beispiele für durch die obige Strukturformel dargestellte aromatische Ladungstransport-Amine zur Verwendung in Ladungstransportschichten, welche die Injektion von durch Licht erzeugten Löchern aus einer Ladungserzeugungsschicht unterstützen und die Löcher durch die Ladungstransportschicht transportieren, sind u.a. Bis(4-diethylamin-2-methylphenyl)phenylmethan; 4',4''-Bis(diethylamino)-2',2''-dimethyltriphenylmethan; N,N'-Bis(alkylphenyl)-[1,1'-diphenyl]-4,4'-diamin, wobei das Alkyl zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl usw. ist; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(chlorphenyl)-[1,1'-diphenyl]-4,4'-diamin; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3'-methylphenyl)-(1,1'-diphenyl)-4,4'-diamin und dergleichen. Ein besonders bevorzugtes Ladungstransportmaterial zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bisphenylbenzidin (TPD).

Die in der Ladungstransportschicht der vorliegenden Erfindung verwendeten Bindemittel sind die oben beschriebenen Bindemittel, die in der ladungserzeugenden Schicht verwendet werden. Die bevorzugten Bindemittel zur Verwendung in der Ladungstransportschicht sind die Polycarbonate, wie z.B. Bisphenol A und die Copolymere aus Bisphenol A und Bisphenol TMC, die zuvor beschrieben wurden.

Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung ist der Einbau von einfachen Chinonmaterialien entweder in die Ladungstransportschicht, die Ladungserzeugungsschicht oder sowohl die Ladungstransport- als auch die Ladungserzeugungsschicht des elektrophotographischen Elements der vorliegenden Erfindung. Die Chinonmaterialien sind in diesen Schichten in einer Menge von 1 % bis 6%, vorzugsweise von 3% bis 6%, der festen Materialien in diesen Schichten enthalten. Die verwendeten Chinonmaterialien sind einfache Chinone, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus unsubstituiertem und C₁-C₄-alkylsubstituiertem o-Chinon, Durochinon, Diphenochinon, Naphthochinon und Mischungen daraus. Bevorzugte Chinon-Additive sind u.a. Durochinon und Diphenochinone, wie z.B. eine Mischung aus E+Z 3,3'-Di-tert.-butyl-5,5'-dimethyldiphenochinone. Formeln für diese Materialien sind nachstehend angegeben. Das besonders bevorzugte Chinonmaterial zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist eine Mischung aus E+Z 3,3'-Di-tert.-butyl-5,5'-dimethyldiphenochinonen.

Die Mischung aus Ladungstransportmolekül (wie oben offenbart), Bindemittel und Chinon-Additiv (wenn es in der Ladungstransportschicht verwendet wird) mit einer Zusammensetzung von etwa 25% bis etwa 65%, vorzugsweise etwa 30% bis etwa 50%, besonders bevorzugt etwa 35% bis etwa 45%, des Amin-Ladungstransportmoleküls, etwa 35% bis etwa 65%, vorzugsweise etwa 50% bis etwa 65%, besonders bevorzugt etwa 55% bis etwa 65%, des Bindemittels und bis zu etwa 12%, vorzugsweise etwa 1% bis etwa 12%, besonders bevorzugt etwa 3% bis etwa 6%, des Chinon-Additivs wird anschließend formuliert. Die verwendete Ladungstransportmolekülmenge ist die Menge, die bewirkt, dass die Ladungstransportfunktion in dem Photoleiter ausgeübt werden kann. Die sowohl in der Ladungstransportschicht als auch in der ladungserzeugenden Schicht verwendeten Bindemittel werden in einer Menge verwendet, die bewirkt, dass die Bindemittelfunktion ausgeübt werden kann.

Die Mischung wird zu einem Lösungsmittel, wie z.B. einem jener, die oben zur Verwendung zur Bildung der Ladungserzeugungsschicht erörtert wurden, zugegeben. Bevorzugte Lösungsmittel sind THF, Cyclohexanon und Methylenchlorid. Vorzugsweise enthält die Lösung etwa 10% bis etwa 40%, besonders bevorzugt etwa 25%, der Bindemittel/Transportmolekül/Chinon-Mischung und etwa 60% bis etwa 90%, besonders bevorzugt etwa 75%, des Lösungsmittels. Anschließend werden die ladungserzeugende Schicht und das Bodenflächenelement mit der Ladungstransportschicht beschichtet, wobei irgendeines der herkömmlichen Beschichtungsverfahren, die oben erörtert wurden, angewandt wird. Die Tauchbeschichtung ist bevorzugt. Die Dicke der Ladungstransportschicht beträgt im Allgemeinen etwa 10 bis etwa 25 &mgr;m, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 25 &mgr;m. Der Prozentsatz an Feststoffen in der Lösung, die Viskosität, die Temperatur der Lösung und die Ausziehgeschwindigkeit steuern die Dicke der Transportschicht. Die Schicht wird üblicherweise etwa 5 bis etwa 100 Minuten, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 60 Minuten, bei einer Temperatur von etwa 25°C bis etwa 160°C, vorzugsweise zwischen etwa 25°C und etwa 100°C, wärmegetrocknet. Nachdem die Transportschicht auf dem elektrophotographischen Element gebildet wurde, ist eine Behandlung der Schicht entweder durch UV-Härtung oder durch thermisches Härten insofern bevorzugt, als es die Transportmolekülauslaugungsrate insbesondere bei höheren Transportmolekülkonzentrationen weiter verringert.

Zusätzlich zu den oben erörterten Schichten kann zwischen das Bodenflächenelement (Substrat) und die ladungserzeugende Schicht eine Grundschicht 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. Epoxidharz, Polyamid und Polyurethan. Es ist auch möglich, eine Deckschicht (d.h. eine Oberflächenschutzschicht) über die Ladungstransportschicht zu legen. Diese schützt die Ladungstransportschicht vor Abnützung und Abrieb während des Druckvorgangs. Materialien, die verwendet werden können, um diese Deckschicht zu bilden, sind u.a. Polyurethan, Phenol-, Polyamid- und Epoxidharze. Diese Strukturen sind den Fachleuten gut bekannt.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Photoleiter der vorliegenden Erfindung. Diese Beispiele sollen lediglich zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.

Elektrophotographische Elemente der vorliegenden Erfindung, die ein Chinon-Additiv in der Ladungserzeugungsschicht oder der Ladungstransportschicht enthalten, sowie Kontrollen, die das Chinon-Additiv nicht enthalten, werden auf die nachstehend beschriebene Weise formuliert.

2,0 g Typ-IV-Titanylphthalocyanin, 2,5 g Polyvinylbutyral (PVB) (BX-55Z, Sekisui), 75 g Cyclohexanon und 60 ml Mahlkügelchen aus Glas werden in einem Gefäß aus Braunglas vereint. Das Gefäß wird 12 Stunden mittels eines Red-Devil-Farbschüttlers geschüttelt. 75 g Methylethylketon (MEK) werden zu dem Gefäß zugegeben und die Dispersion 1 weitere Stunde geschüttelt. Die erzeugte Dispersion besitzt 2,9% Feststoffe und hat ein Pigment: Bindemittel-Verhältnis von 45:55.

13,9 g Bisphenol-A-Polycarbonat (Makrolon 5208) wird in einer Mischung aus 65 g Tetrahydrofuran (THF) und 28 g 1,4-Dioxan gelöst. Zu der Lösung aus gelöstem Polymer werden 6,0 g N,N'-Bis-3-methylphenyl-N,N'-bisphenylbenzidin (TPD) und ein Tropfen DC-200-Silicon-Tensid (Dow Corning) zugegeben. Die erzeugte Lösung enthält 17,6% Feststoffe und besitzt ein Verhältnis von Ladungstransportmolekül zu Bindemittel von 30:70.

Mit der oben hergestellten CGL-Dispersion wurde sowohl ein aluminisiertes Mylar-Substrat mittels eines Meniskus-Verfahrens als auch ein anodisierter Aluminiumkern mittels des Standard-Tauchbeschichtungsverfahrens beschichtet. Die beschichtete CGL wird in einem Gebläseluftofen bei 120°C 10 Minuten gehärtet, um die Beschichtungslösungsmittel durch Trocknen zu entfernen. Nach dem Abkühlen wird die trockene CGL mit der CTL-Lösung beschichtet. Das resultierende, aus zwei Schichten bestehende beschichtete Substrat, sowohl das Mylar als auch die Trommel, wird 1 weitere Stunde bei 120° gehärtet. Ein Doppelschicht-Photoleiter (Kontrolle – d.h. ohne das Chinon-Additiv) wird erzeugt.

Ein Photoleiter wird wie oben hergestellt, jedoch mit 0,18 g (4% Gesamtfeststoffgehalt) 3,3'-Di-t-butyl-5,5'-dimethyldiphenochinon, zugegeben anstelle einer äquivalenten Menge BX-55Z-Polyvinylbutyral in der CGL-Dispersion.

Ein Photoleiter wird wie oben beschrieben hergestellt, jedoch mit 0,18 g (4% Gesamtfeststoffgehalt) Durochinon, zugegeben anstelle einer äquivalenten Menge BX-55Z-Polyvinylbutyral in der CGL-Dispersion.

Ein Photoleiter wird wie oben beschrieben hergestellt, jedoch mit 0,2 g (1% Gesamtfeststoffgehalt) oder 1,0 g (5% Gesamtfeststoffgehalt) 3,3'-Di-t-butyl-5,5'-dimethyldiphenylchinon, zugegeben anstelle einer äquivalenten Menge Makrolon-5208-Bisphenolpolycarbonat in der CGL-Dispersion.

Ein Photoleiter wird wie oben beschrieben hergestellt, jedoch mit 0,22 g DEH (1 % Gesamtfeststoffgehalt), zugegeben zu 12,5 g der wie in dem obigen Beispiel 1 hergestellten CTL-Lösung. Ein aluminisiertes Mylar-Netz wird mittels eines Ausziehverfahrens mit der CTL beschichtet. Für Vergleichszwecke wird ein Kontroll-Photoleiter hergestellt, der 0,22 g DEH enthält, zugegeben zu 12,5 g der CTL-Lösung, jedoch ohne zugegebenes Chinon.

Die elektrischen Ermüdungseigenschaften der verschiedenen Photoleiter werden durch Aufladen der Photoleiterproben auf –675 V und anschließendes Belichten mit einem 819-nm-Laser mit 0,54 uJ/cm² 2200 Durchgänge lang untersucht. Drei auf aluminisiertem Mylar als Beschichtung aufgetragene Photoleiterproben werden gleichzeitig getestet. Die Aufladungs-(Vc), Entladungs-(Vd) und Dunkelzerfallspannungen werden nach 0, 1000 und 2200 Durchgängen aufgezeichnet und ausgeplottet. Die Änderungen bei Vc, Vd und dem Dunkelzerfall werden verglichen. Ein separates Instrument wird zur Erzeugung der Spannungs-Energie-Kurven mit den gleichen Photoleiterproben, als Beschichtung auf anodisierten Aluminiumkernen aufgetragen, verwendet. Die Proben werden auf –700 V aufgeladen und einem 780-nm-Laser mit Energien von 0–1,76 uJ/cm² ausgesetzt. Die Spannung wird über den Bereich an einwirkenden Energien aufgezeichnet, ausgeplottet und ausgewertet. Der Dunkelzerfall wird durch Aufladen der Probe auf –850 V und Aufzeichnen des Spannungsabfalls nach 1, 5 und 10 Sekunden untersucht.

Wenn der Photorezeptor als Beschichtung auf ein Aluminium-Mylarnetz aufgetragen wird und 4% des CGL-Bindemittels durch ein Chinon ersetzt werden, bleiben die Aufladewerte zu Beginn unbeeinflusst, verglichen mit einer undotierten Vergleichsprobe. Während des Betriebs weisen jedoch beide Chinonproben eine deutlich geringere Änderung der Aufladungsspannung auf als die undotierte Vergleichsprobe. In anderen Worten, die Aufladungsspannungsermüdung wird verringert. Ähnlich wird auch die Änderung der Entladungsspannung während des Betriebs der mit Chinon dotierten Proben deutlich verringert, verglichen mit der undotierten Vergleichsprobe. Dies zeigt, dass die Entladungsspannungsermüdung ebenfalls verringert wird. Darüber hinaus beginnt in den Chinonproben die Entladungsspannung bei einem niedrigeren Wert und bleibt während des Betriebs niedriger als bei der Vergleichsprobe. Dies legt nahe, dass die Empfindlichkeit des Photoleiters erhöht wurde. Schließlich wird auch die Dunkelzerfallsrate in den chinonhaltigen Proben verringert, und auch deren Ermüdung während des Betriebs wird deutlich verringert, verglichen mit der Vergleichsprobe. Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die Chinone wie oben beschrieben in die CTL formuliert werden. Ähnliche Ergebnisse werden auch erhalten, wenn die Proben auf Trommeln anstelle von Netzen als Beschichtung aufgetragen werden.

Wenn die Chinone mit einem Photorezeptor verwendet werden, bei dem Hydroxysquarain in der ladungserzeugenden Schicht als das ladungserzeugende Molekül und 40% DEH in der Ladungstransportschicht als das Ladungstransportmolekül verwendet werden, ist keine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften zu beobachten.

Bei einer weiteren Reihe von Versuchen wird die oben beschriebene Titanylphthalocyanin-CGL mit einer 30% TPD enthaltenden Ladungstransportschicht, die mit 1 % DEH (das N,N-Diphenylhydrazon von 4-Diethylaminobenzaldehyd) dotiert ist, überschichtet. Dieses letztere Lochtransportmaterial ist dafür bekannt, in Gegenwart von TPD als Einfangmittel zu wirken, wobei der Aufladungs-Entladungs-Vektor des elektrophotographischen Elements um bis zu 150 Volt verringert wird, abhängig von der Anzahl an Betriebszyklen. Ein solcher Photorezeptor würde unerwünschte ausgewaschene Ausdrucke erzeugen. Der Einbau kleiner Mengen an Chinon in den Photorezeptor verringert dieses Problem deutlich. Wenn das Chinon in der CTL vorliegt, wird der Vektor nur um 40-60 Volt verringert. Da der Dunkelzerfall wiederum auf nahezu die Hälfte reduziert wird, wird ferner der Effekt der Vektorreduktion um 40-60 Volt weiter minimiert, wodurch der Photorezeptor, der das DEH und Chinon enthält, verwendbar wird. Einfangmittel werden oft unabsichtlich zu Photorezeptoren zugegeben. Wechsel der Produktionslinien, bei denen die Linien nicht ausreichend gereinigt wurden, können oft Moleküle einführen, die als Einfangmittel dienen. Einfangmittel begleiten auch die erwünschten Transportmoleküle als Synthesenebenprodukte in geringer Ausbeute. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Chinonen zu einem Photorezeptor den zusätzlichen Nutzen besitzt, den Photorezeptor robuster und für die Gegenwart von Einfangmitteln weniger empfindlich zu machen.