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Durch elektrische Aufladung lichtempfindlich zu machendes Papierblatt für die elektrophotographische Reproduktion von
Bildern
Beschichtetes Papier, welches lichtempfindlich gemacht werden kann, ist für die Zwecke der elektrophotographischen Wiedergabe von Bildern bekannt. Es wird dazu benützt, einen Positiv- oder Negativdruck mittels eines Vierschrittverfahrens herzustellen. Das Papier wird zuerst dadurch lichtempfindlich gemacht, dass die beschichtete Seite des Papiers im Dunkeln eine negative elektrostatische Abdeckungsladung erhält, beispielsweise durch Ionenübertragung aus einer Koronaentladung. Das Blatt wird sodann nach irgendeinem herkömmlichen photographischen Verfahren belichtet, wodurch die elektrostatische Ladung in den belichteten Bereichen vermindert wird oder verschwindet, wogegen sie in den maskierten Bereichen erhalten bleibt.
Dieses latente, auf dem Papier befindliche Bild wird sodann dadurch entwikkelt, dass man auf die belichtete Oberfläche ein Harzpulver, im folgenden"Töner"genannt, das eine elektrostatische Ladung hält, aufbringt. Das Pulverbild wird alsdann durch Schmelzen des Harzpulvers fixiert ; indem es auf der Papieroberfläche niederschmilzt, erhält man ein haltbares Bild, dessen Kontrastreichtum von der Pigmentierung des Töners bestimmt ist.
Der für die direkte Herstellung von Kopien bestimmte Töner muss farbtragend, d. h. farbig sein. Die Farbe kann durch die natürliche Pigmentation des verwendeten Harzes, oder durch ein von diesem getragenes Pigment geliefert werden. Der Töner wird von den Bildflächen festgehalten, um ein direktes Bild zu ergeben, oder aber von den Hintergrundsbereichen, um ein umgekehrtes Bild zu liefern, je nach seiner Polarität hinsichtlich der zu entwickelnden Oberflächenbereiche. Wenn der Töner mit Bezug auf die zu entwickelnde Bildfläche positiv geladen ist, erhält man ein direktes Bild, ist der Töner mit Bezug auf die Bildfläche negativ geladen, so erhält man ein Umkehrbild.
Papiere dieser ein entwickeltes Bild tragenden Art eignen sich zur Verwendung als lithographische Druckplatten. Derartige Druckplatten werden vermittels eines Töners bereitet, der nach dem Schmelzen eine Oberfläche liefert, die durch lithographische Druckfarben befeuchtet wird. Harze, wie Kopal, Sandarac,"Vinsol" (ein Naturharz, das aus Nadelhölzern gewonnen wird ; ein Erzeugnis der Hercules Powder Co.), Rosin, als auch Hartwachse können als Töner für diese Zwecke verwendet werden. Beim lithographischen Druck wird das Blatt mit Wasser behandelt, um die Hintergrundsbereiche wasserannehmend zu machen, und die Farbe haftet an den wasserabstossenden Buchstaben oder Bildbereichen des Blattes, aber nicht an den Hintergrundsbereichen. Diese Farbe wird sodann auf ein anderes Papierblatt übertragen, wozu man sich'einer lithographischen Druckpresse bedient.
Aus diesem Grund besteht der letzte Schritt in der Erzeugung einer Druckplatte dieser Art darin, dass man die Hintergrundsbereiche der Platte wasserannehmend macht, damit sie nach Behandlung mit Wasser von einer lithographischen Farbe nicht befeuchtet werden.
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aufzunehmen, das aber ein solches Bild nicht trägt, und welches ferner vermöge Form und Abmessungen auf der Walze einer lithographische" Druckpresse oder einer lithographischen Bilrovervielfältigungs- maschine befestigt werden kann.
Der Ausdruck "lithographische Druckplatte" wird im allgemein gebräuchlichen Sinne verwendet, um eine Druckplatte zu bezeichnen, welche wasserabstossende Bildbereiche besitzt, die lithographische
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die entweder für den Offsetdruck oder den direkten lithographischen Druck brauchbare Bilder tra- gen.
Das Papiergrundlageblatt, das sich zur elektrophotographischen Wiedergabe von Bildern eignen soll, muss zu dem Zeitpunkt, bei welchem die elektrostatische Aufladung auf das Blatt erfolgt, ein elektri- scher Leiter sein. Dies führt, wenn unter verschiedenen klimatischen Bedingungen gleichmässige, zu- friedenstellende Ausführungen verlangt werden, zu grösseren Schwierigkeiten. Ferner treten bei Verwen- dung der Blätter mit verschiedenen Arten von Vorrichtungen Schwierigkeiten auf, in denen die Papiere unter Bedingungen automatisch verarbeitet werden, bei welchen sie vor und während der Bildung des elektrostatischen Bildes in einer trockenen Atmosphäre etwas erhöhten Temperaturen ausgesetzt wer- den.
Die Papiergrundlage eines elektrophotographischen Blattes, die vollständig trocken wird, nimmt ein latentes elektrostatisches Bild nicht auf ; um ein solches richtig hervorzubringen, muss sie zumindest
3,5 Gew. -0/0, Feuchtigkeit enthalten, d. h. mit einer Atmosphäre, die eine relative Feuchtigkeit von zu- mindest ungefähr 40 % aufweist, im Gleichgewicht sein.
Der Feuchtigkeitsgehalt einer aus Zellulose bestehenden Faser und somit deren elektrische Leitfä- higkeit wird durch die relative Feuchtigkeit der Umgebung bestimmt. So konnte festgestellt werden, dass der Widerstand von Baumwollfasern, der bei einer 5 relativen Feuchtigkeit ungefähr 1014 Ohm beträgt, bei einer 95 li relativen Feuchtigkeit auf ungefähr 101 Ohm absinkt.
Die Wirkung der relativen Feuchtigkeit und der Einfluss von Änderungen der relativen Feuchtigkeit auf die Leitfähigkeit eines Papierbogens ist bei einer Baumwollfaser, die dem Papierherstellungsverfahren nicht unterworfen wurde, sogar noch grösser. Es wird angenommen, dass dies auf die Wasseraufnahme der
Zellulosefasern bei der Papierherstellung und auf die Gegenwart eines Schlichtenmaterials, das gewöhn- lich im Papierbogen vorhanden ist, zurückzuführen ist. Da das Ausmass der Wasseraufnahme und des
Schlichtens bei zwei verschiedenen Papierbogen, die gleich sein sollen, selbst bei sorgfältiger Kontrolle während des Papierherstellungsverfahrens häufig beträchtlich verschieden ist, werden auch die Leitfähig- keitsmerkmale der zwei Bogen häufig sehr verschieden sein.
Wie aus vorstehendem zu ersehen, ist die Steuerung der Leitfähigkeit der Papiergrundlage eines elektrophotographischen Blattes und somit auch die Regelung der Wiedergabe in dem elektrophotographischen Verfahren ein komplexes Problem. Ein Blatt das im Gleichgewicht z. B. mit einer relativen Feuchtigkeit von 70 % gute Resultate gibt, kann in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeitvon
10 % gänzlich unbrauchbar sein.
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis von Untersuchungen, die gezeigt haben, dass ein inder
Papiergrundlage vorhandenes hygroskopisches anorganisches Salz diesem die elektrische Leitfähigkeit, die für eine gleichmässige, zufriedenstellende, elektrophotographische Verarbeitung unter allen normalen Bedingungen der atmosphärischen relativen Feuchtigkeit erforderlich ist, verleiht, ohne dass hiezu. vor Verwendung des Blattes zur Bildung eines elektrostatischen Bildes, ein spezielles Vorbefeuchten oder eine Feuchtigkeitseinstellung notwendig wäre und ferner ohne nachträgliche Beeinflussung anderer Eigenschaften des Blattes.
Die Untersuchungen haben ergeben, dass ein Minimum an der Menge eines hygroskopisehen anorganischen Salzes in dem Grundlageblatt, das unter Bedingungen einer geringen Feuchtigkeit eine zufriedenstellende Aufarbeitung des Blattes bewirkt, die Aufarbeitung des Blattes unter Bedingungen mit hoher relativer Feuchtigkeit nicht schädlich beeinflusst.
Das erfindungsgemässe Blatt besteht aus einem Papierblatt, das in seinem Körper ein hygroskopisches anorganisches Salz dispergiert enthält und das eine Aussenschicht aus einem elektrophotographischen Überzug trägt, der aus einem photokonduktiven, feinverteilten, anorganischen Pigment in einer Matrix eines filmbildenden und isolierenden Materials besteht, welches das photokonduktive Pigment an die Oberfläche des Blattes bindet. Das Blatt kann zwischen der Oberfläche der Papiergrundlage und der äusse- ren elektrophotographischen Beschichtung eine oder mehrere Zwischenschichten aus einem organischen filmbildenden Material aufweisen und wird vorzugsweise zwecks Verbesserung seines Planliegens eine solche Zwischenschicht haben.
Das hygroskopische anorganische Salz wird vorzugsweise eines der stärker hygroskopischen Salze sein, das verhältnismässig wenig korrodierend, Menschen gegenüber nicht giftig ist und auch sonst keine schädlichen Eigenschaften aufweist.
Die relative Hygroskopizität kann in Prozenten Feuchtigkeit gemessen werden, welche die Salze in einer Gasphase in einem geschlossenen Gefäss aufrechterhalten, das eine gesättigte wässerige Lösung des Salzes zusammen mit einem Überschuss des Salzes in Form einer unlöslichen festen Phase enthält. Im
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allgemeinen wird ein Salz mit einer Hygroskopizität vorgezogen, das bewirkt, dass unter diesen Bedingungen in der Gasphase weniger als 45 % Feuchtigkeit beibehalten wird. In der Tabelle I ist eine Liste solcher Salze und die perzentuelle Feuchtigkeit, die sie aufrechtzuerhalten vermögen, angegeben.
Tabelle I
Hygroskopische anorganische Salze
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<tb>
<tb> Feste <SEP> Phase <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP>
<tb> ZnCl. <SEP> Ha <SEP> 0 <SEP> 10
<tb> Lit1. <SEP> H20 <SEP> 15
<tb> K. <SEP> CH. <SEP> O, <SEP> 20
<tb> CaCl2. <SEP> 6H2O <SEP> 32.3
<tb> Zn(NO3)2.6H2O <SEP> 42
<tb> KCOg. <SEP> 2H2O <SEP> 43 <SEP>
<tb>
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In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Zelluloseblatt bezeichnet, das ein gleichmässig in diesem disper - giertes, hygroskopisches Salz enthält und auf seiner Oberfläche einen dünnen Film 2 aus einer organischen, filmbildenden, festen Substanz trägt, die pigmentiert sein kann. Es kann z. B. ein Film aus einem übli- chen Papierbeschichtungsmaterial sein, wie z. B. ein Kasein-Ton-Film. Das Papierblatt 1 kann aus einem beliebigen Papier bestehen, d. h. aus Papier, das aus Holzbrei, aus Baumwollhadern oder aus Mischungen von Holzbrei und Hadern hergestellt sein kann. Der Film 2 trägt auf seiner Oberfläche einen dünnen Film oder eine Schicht 3 eines feinverteilten, photokonduktiven, anorganischen Pigments, das in einer Matrix eines filmbildenden, isolierenden Materials eingebettet ist.
Die Kombination des Zellulosefilms 1 mit dem papierbeschichtenden Film 2 stellt ein handelsübliches beschichtetes Papier einer der verschiedenen unter zahlreichen Markennamen von verschiedenen Herstellern vertriebenen Arten dar, wobei jedoch das Papierblatt 1 ein hygroskopisches Salz trägt.
In Fig. 2 bezeichnet 4 den geschmolzenen Töner, der auf die Oberfläche des Films 3 im Zuge des elektrophotographischen Reproduktionsverfahrens niedergeschlagen worden ist. Die Bereiche 4 des ge- schmolzenen Töners können entweder ein positives oder ein negatives Bild ergeben. Da es sich dabei um wasserabstossende Bereiche handelt, welche eine lithographische Druckfarbe aufzunehmen vermögen, wird für'gewöhnlich, falls es sich um eine lithographische Druckplatte handelt, ein positives Bild erzeugt. Die Bereiche 5 sind bloss belichtete Bereiche der Oberfläche des Films 3, falls es sich um Blätter handelt, die nicht als lithographische Druckplatten verwendet werden sollen. Handelt es sich um eine lithographische Druckplatte, so werden diese Bereiche besonders behandelt, um sie wasserannehmend zu machen.
Dies kann z, B. dadurch erfolgen, dass man die Bereiche mit einer angesäuerten Ferrocyanidlösung behandelt.
Fig. 3 zeigt ein elektrophotographisches Master mit gelochten Befestigungskanten, die dessen Befestigung auf dem Zylinder einer lithographischen Druckpresse erlauben. Sowohl die Länge zwischen den Befestigungsenden als auch die Breite sind vorbestimmt, um die Verwendung auf der lithographischen Druckpresse zu ermöglichen, für welche das Master bestimmt ist. Der Querschnitt dieses elektrophotographischen Masters ist in Fig. l dargestellt.
Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Grundlageblattes kann z. B. ein Papierblatt mit einer wässerigen Lösung eines der in der Tabelle I angeführten hygroskopischen Salze im Zuge der Papierher- stellung, z. B. mit 0, 4-2, 5 Gew.-'% Kalziumchlorid, imprägniert werden. Das imprägnierte Papier kann dann gemäss einem der üblichen Papierbeschichtungsverfahrenmiteiner Kasein-Ton-Schichte, z.
B. der in Beispiel 1 angegebenen Schichte überzogen werden :
Beispiel 1 :
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<tb>
<tb> Pigmentierte <SEP> Kaseinschichte <SEP> : <SEP>
<tb> Kasein <SEP> <SEP> Gew.-lo
<tb> Ammoniak <SEP> (30 <SEP> 0/0) <SEP> 3
<tb> Wasser <SEP> 82
<tb> Blanc <SEP> fix <SEP> (trocken) <SEP> 75 <SEP> n <SEP>
<tb> Ton <SEP> (trocken) <SEP> 25 <SEP> 11 <SEP>
<tb>
An Stelle des Kaseins kann als filmbildendes Material der Zusammensetzung eine umgesetzte (converted) Stärke oder eines der Butadien-Styrol-Latices verwendet werden. An Stelle der Mischung des Blanc fix und des Tons kann eine dieser Substanzen allein oder aber auch Kalziumkarbonat, Satinweiss oder eines der Titanpigmente verwendet werden.
An Stelle der Kaseinschichte kann als Film 2 eine klare oder pigmentierte Lackschichte aufgetragen werden. Klare Lackschichten, die sich für diesen Zweck eignen, sind in den Beispielen 2 - 4 in Tabelle II angeführt.
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Tabelle II
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<tb>
<tb> Beispiele <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> Gew. <SEP> -% <SEP> Gew.-% <SEP> Gew.-%
<tb> Celluloseacetobutyrat <SEP> 10 <SEP> - <SEP> Polyvinylbutyral-10-
<tb> Äthylcellulose <SEP> - <SEP> - <SEP> 10
<tb> Toluol <SEP> 62,5 <SEP> 25,0 <SEP> 62,5
<tb> Äthanol <SEP> 15 <SEP> 52,5 <SEP> 15
<tb> Butylacetat <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14
<tb>
Das hygroskopische anorganische Salz kann in die Papiergrundlage eingeführt werden, indem es in die Zusammensetzung miteingeschlossen wird, mit welcher das Papier unter Bildung des Films 2 beschichtet wird.
Bei dieser Ausführungsart muss ein hygroskopisches Salz verwendet werden, das mit den andern Bestandteilen der Zusammensetzung nicht reagiert und das in dem Lösungsmittel der Zusammensetzung löslich ist. So ist z. B. Kalziumchlorid zur Verwendung mit einer Kaseinbeschichtung, wie sie in Beispiel 1 angeführt ist, ungeeignet, da es die Ausfällung des Kaseins aus der ammoniakalischen Lösung bewirkt.
Zur Verwendung in einer wässerigen Kaseinlösung gemäss Beispiel 1 eignen sich als hygroskopische Salze Lithiumchlorid, Zinkchlorid und Zinknitrat. So kann, zwecks Sicherstellung der erforderlichen Leitfähigkeit in dem Papiergrundlageblatt, das mit der Zusammensetzung überzogen wird, ungefähr 1, 0 bis ungefähr 1, 2 Gew.-'%) Lithiumchlorid zu der Zusammensetzung gemäss Beispiel 1 hinzugefügt werden. Einer solchen Zusammensetzung kann ferner auch das weniger hygroskopische Zinknitrat in Anteilen von ungefähr 2 bis ungefähr 10 Gew. -0/0 zugesetzt werden.
Der Film 3 wird dann auf den Film 2 aufgebracht, u. zw. aus einer Zusammensetzung, in welcher das filmbildende Material in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist. Silikonharze, Polyvinylchloridharze, Polyäthylene, Phenolharze, Polyesterharze, Methacrylatharze, Polystyrolharze, styrolisierte Alkydharze und Vinylacetat-Vinylchloridcopolymerharze eignen sich als isolierende Matrix, welche das anorganische Pigment auf der Oberfläche der Zwischenschichte 2 festhält und die lichtempfindliche, elektrophotographische Schichte 3 bildet.
Das photokonduktive anorganische Pigment, welches im Film 3 verwendet wird, kann beispielsweise Zinkoxyd oder Bleioxyd sein. Ein zufriedenstellendes Zinkoxyd ist das unter dem Handelsnamen"Florence Green Seal No. 8"verkauft, es zeigt sich folgende Analyse :
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<tb>
<tb> Unlöslich <SEP> in <SEP> HCI <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP> Maximum
<tb> Verlust <SEP> bei <SEP> 1100 <SEP> C <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> % <SEP> " <SEP>
<tb> Gesamtschwefel <SEP> als <SEP> SO <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> ja
<tb> Bleioxyd <SEP> (PbO) <SEP> 0,01 <SEP> %
<tb> Gesamtzinkoxyd <SEP> als <SEP> ZnO <SEP> 99,50 <SEP> % <SEP> Minimum
<tb>
Die Schicht 3 kann 1 Gew.-Teil des isolierenden filmbildenden Materials und etwa 2, 6-4, 5 Gew. Teile, vorzugsweise etwa 2,8 bis etwa 4 Gew.-Teile Zinkoxyd enthalten.
In den folgenden Beispielen werden Schichtzusammensetzungen angegeben, die geeignet sind, auf der elektrophotographischen Schichte 3 auf die mit dem Film 2 beschichtete Papiergrundlage aufgetragen zu werden :
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Beispiel 5 :
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<tb>
<tb> Siliconharzl6sung <SEP> 26 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Zinkoxyd <SEP> 39
<tb> Toluol <SEP> 35
<tb> 100 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
Die in diesem Gemenge verwendete Siliconharzlösung enthielt 60 Gew. -0/0 Festteile, und 40 Gew.-% Xylol. Die Lösung wies eine Viskosität von etwa 5 bis etwa 30 Centipoise bei 250 C auf und war strohfarben.
Beispiel 6 :
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<tb>
<tb> Mischpolymerisate <SEP> aus <SEP> n-Butylmethacrylat
<tb> und <SEP> Isobutylmethacrylat <SEP> 12,25 <SEP> Gew. <SEP> -Teile
<tb> Zinkoxyd <SEP> 43,00 <SEP> "
<tb> Toluol <SEP> 56,25 <SEP> "
<tb> 111,50 <SEP> Gew. <SEP> -Teile
<tb>
Das in diesem Gemenge verwendete Mischpolymerisat aus n-Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat wurde erhalten, indem man gleiche Gew.-Teile der beiden Monomeren verwendete ; es wies eine Dichte von l, 05 und einen Brechungsindex von l, 4778 bei 250 C auf.
Beispiel 7 :
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<tb>
<tb> Polymerisiertes <SEP> Isohutylmethacrylat <SEP> 12,25 <SEP> Gew. <SEP> -Teile
<tb> Zinkoxyd <SEP> 43,00 <SEP> "
<tb> Toluol <SEP> 56,25 <SEP> "
<tb> 111,50 <SEP> Gew. <SEP> -Teile
<tb>
. Das polymerisierte Isobutylmethacrylat, das in dieser Zusammensetzung verwendet wurde, hatte eine Dichte von l, 05, einen Brechungsindex von 1, 477 und eine Dielektrizitätskonstante von 2,5.
Beispiel 8 :
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<tb>
<tb> Mischpolymerisate <SEP> aus <SEP> Styrol-Butadien <SEP> 10, <SEP> 00 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP>
<tb> Zinkoxyd <SEP> 34, <SEP> 00 <SEP> n <SEP>
<tb> Toluol <SEP> 71, <SEP> 50
<tb> 111,50 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
Das in dieser Mischung verwendete Mischpolymerisat wies einen hohen Styrolgehalt auf, einen Erweichungspunkt von 50 ¯ 3 C, ein spezifisches Gewicht von 1, 05, einen Brechungsindex von 1, 585, einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 10 x 1016 und eine Dielektrizitätskonstante von 2,56 bei 1000 Hz,
Beispiel 9 :
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<tb>
<tb> Styrolisierte <SEP> Alkydharzlösung <SEP> 24, <SEP> 00 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Zinkoxyd <SEP> 42, <SEP> 50 <SEP> "
<tb> Xylol'33, <SEP> 50 <SEP>
<tb> 100, <SEP> 00 <SEP> Gew. <SEP> - <SEP> Ufo <SEP>
<tb>
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Die in diesem Gemenge verwendete styrolisierte Alkydharzlösung enthielt 50 : l Gew.-% fester Bestandteile, die in Petroleumdestillaten gelöst waren. Die Lösung besass die Farbzahl 5 - 8 (Gardner 1933) und wog 3447 g/3, 785 1 (7,6 lb./Gallone). Das feste Harz hatte eine Säurezahl von 3 bis 8.
Bilder können auf den erfindungsgemässen elektrophotographischen Blättern im allgemeinen auf die gleiche Weise hervorgebracht werden, wie Bilder auf den Stand der Technik entsprechenden elektrophoto- graphischen Blättern, die eine Papiergrundlage besitzen. Des weiteren ist die Einrichtung, die bisher in Verbindung mit der Herstellung elektrophotographischer Blätter auf Papiergrundlage verwendet wurde, zur Wiedergabe von Bildern geeignet, bei denen von den neuen Erzeugnissen Gebrauch gemacht wird.
Demnach sind bei Verwendung dieser Erzeugnisse weder neue Verfahren noch neue Ausrüstungen erforderlich. Zu diesen wichtigen Vorteilen kommt noch, dass bei Verwendung der neuen Erzeugnisse der Feuchtigkeitsgehalt der Papiergrundlage bei Bildung des elektrostatischen Bildes keiner Kontrolle bedarf. Der Feuchtigkeitsgehalt der Papiergrundlage wird durch das hygroskopische Salz geregelt, das in der Papiergrundlage enthalten ist ; die Blätter erfordern keine Bearbeitung, um einen zufriedenstellenden Feuchtigkeitsgehalt zu gewährleisten. Dadurch wird ein unliebsamer Faktor beseitigt, mit dem bei Verwendung bisher bekannter elektrophotographischer Blätter auf Papiergrundlage gerechnet werden musste.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Durch elektrische Aufladung lichtempfindlich zu machendes Papierblatt für die elektrophotographische Reproduktion von Bildern, das mit einer Schicht aus einem photokonduktiven, feinverteilten, anorganischen Pigment, z. B. Zinkoxyd, in einer Matrix eines filmbildenden, elektrisch isolierenden Materials versehen ist, welches das anorganische Pigment an die Oberfläche des Papierblattes bindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Papierblatt ein hygroskopisches anorganisches Salz in seinem Körper dispergiert enthält.