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Xerographischer Bildträger
EMI1.1
stoffschicht sensitiviert, indem man auf sie unter Ausschluss von Strahlung eine gleichmässige elektrostatische Ladung aufbringt. Dann wird die Isolierstoffbeschichtung mit einem Muster aktivierender Strahlung belichtet, so dass auf der Oberfläche der Schicht ein latentes elektrostatisches Bild durch selektiven Ab- fluss der Ladung zu der Unterlage entsteht. Das latente Bild wird sichtbar gemacht, indem es mit sehr feinem sogenannten elektroskopischem Pulver bestreut wird ; dieses Pulver kann auf dem Bildträger fixiert werden oder auf eine Druckaufnahmefläche übertragen und auf dieser fixiert werden.
Die bisher bekannten photoleitenden Beschichtungen sind relativ weich ; das bedeutet, dass die Lebensdauer der häufig wiederzuverwendenden Bildträger im wesentlichen durch beschädigende mechanische Einwirkungen auf die Beschichtung begrenzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten xerographischen Bildträger zu schaffen, bei dem die geschilderten Mängel vermieden sind.
Ein gemäss der Erfindung ausgebildeter xerographischer Bildträger mit einer photoleitenden Schicht, die auf einer elektrisch leitfähigen Unterlage angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die photoleitende Schicht aus einem auf der leitfähigen Unterlage aufgeschmolzenen, hochisolierenden Glasfluss besteht, in dem fein unterteilte photoleitende Partikel dispergiert sind, deren Gewicht vorzugsweise mehr als 5 Grew.-%, höchstens aber 60 Grew.-% des Gesamtgewichtes der photoleitenden Schicht beträgt.
Die Unterlagen zur Herstellung der xerographischen Bindemittelplatten nach der Erfindung bilden den körperlich festen Träger für die photoleitende Isolierstoffschicht. Sie wirken ferner als elektrische Erdung und gestatten, dass die photoleitende Schicht in der Dunkelheit eine elektrostatische Ladung annimmt und dass diese Ladung abgeleitet wird, wenn sie belichtet wird.
Für die Unterlagen können die verschiedensten Materialien verwendet werden, beispielsweise Metallunterlagen aus Aluminium, Messing, nichtrostendem Stahl, Kupfer, Nickel, Zink usw., leitend beschichtetes Glas, wie etwa zinn-oder indiumoxydbeschichtetes Glas, aluminiumbeschichtetes Glas usw. ; unter gewissen Umständen, wie etwa bei höheren Temperaturen, haben auch gewöhnliche Glasplatten einen hinreichend geringen Widerstand, um als Erdung wirken zu können. Ein Unterlagsmaterial kann nämlich, um als Erdung im Rahmen der Erfindung zu wirken, einen überraschend hohen Widerstand haben, wie etwa 106 oder 108 Ohm, cm. Das Material muss jedoch den Temperaturen widerstehen können, die zum Aufschmelzen des Glasflusses benötigt werden.
Die photoleitenden Materialien, die im Rahmen der Erfindung verwendbar sind, sind unter anderem diejenigen, die auch bisher zur Herstellung xerographischer Bindemittelplatten verwendet wurden. Allgemein wird für diesen Zweck ein Material als geeigneter Photoleiter angesehen, wenn es im Dunkeln einen
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Widerstand oberhalb etwa 109 Ohm. cm hat, aber einen niederen Widerstand, wenn es belichtet wird.
Allgemein haben photoleitende Materialien Elektronen in nichtleitendenEnergiezuständen (im Valenzband), die durch Belichtung aktivierbar sind und dadurch in einen andern Energiezustand (in das Leitfähigkeitsband) überführt werden können. Im Leitfähigkeitsband ist eine elektrische Ladung frei, um unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes in der Grössenordnung von wenigstens 103 V/cm abzufliessen.
Allgemein soll der zusammengesetzte Widerstand der photoleitenden Materialien in dem Bindemittel im Rahmen der Erfindung im Dunkeln wenigstens Io1z Ohm. cm betragen. Materialien, die sich in xerographischen Bindemittelplatten als geeignet erwiesen, sind unter anderem Kalziumstrontiumsulfid, Zinksulfid, Zinkoxyd, Zinkselenid, Kadmiumselenid, Quecksilbersulfid, Antimonsulfid, Arsensulfid, Bleioxyd, Galliumselenid, Indiumsulfid, Arsenselenid, Quecksilberoxyd, Titandioxyd, Zinktitanat, Zinkmagnesiumoxyd, Zinksilikat, Rotblei usw.
Eine besonders bevorzugte Klasse photoleitender Verbindungen sind die Metallionen enthaltenden anorganischen Verbindungen, die Leuchtstoffe genannt werden. Der Ausdruck"Leuchtstoffe"umfasst hier nicht nur diejenigen. Metallionen enthaltenden anorganischen Verbindungen, die von Haus aus luminizierend. sind, sondern auch diejenigen, die durch besondere Herstellungsmethoden luminizierend gemacht werden können also etwa durch Dotieren usw. Allgemein sollen diese Leuchtstoffe photoluminiszierend sein, wenn sie mit Photonen geringer Energie belichtet werden, also etwa mit sichtbarem Licht oder mit ultraviolettem Licht.
Schlechthin sind mit"Leuchtstoffen"alle Stoffe bezeichnet. die in irgendeiner Weise zur Luminiszenz gebracht werden können'4Luminiszenz ist nicht als solche im Rahmen der Erfindung wünschenswert oder wichtig. Sie ist jedoch häufig eine Begleiterscheinung der Photoleitfähigkeit.
Besonders geeignete Materialien sind dotierte Chalcogenide von Zink und Kadmium, vorzugsweise die Sulfide und Selenide dieser Metalle, entweder in Mischform der Sulfide und Selenide von Zink und/oder Kadmium als gemischtes Zink-Kadmium-Sulfid oder-Selenid, aber auch die Chalcogenide für sich allein.
Geeignete photoleitende Materialien sind aus den verschiedensten Quellen verfügbar. Häufigwerden sie als Pigmente, Photoleiter oder Leuchtstoffe verkauft. Ein geeignetes Zinkoxydmaterial ist beispielsweise von der Firma New Jersey Zinc Company unter dem Namen Florence Green Scal No. 8 erhältlich.
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Kadmiumsulfid-Photoleitersind von derRadio Corporation ofAmericaCompany und von der Firma Sylvania Electric Products unter dem Namen "Typ 118-8-2" erhältlich. Diese Materialien sind in der Regel mit einem Aktivator dotiert. wie etwa mit Kupfer oder Silber ; ferner ist ein Ko-Aktivator, wie. etwa Chlor. beigegeben, um maximale Photoempfindlichkeit zu erreichen.
Sind geeignete dotierte Materialien nicht verfügbar, so können sie dadurch hergestellt werden, dass Aktivatoren in das Grundmaterial unter hoher Temperatur und unter Vakuum eindiffundiert werden oder in einem hydrotherrnischen Prozess bei hoher Temperatur und Druck. Geeignete Dotierungsverfahren sind in der USA-Patentschrift Nr. 2, 876, 202 und in der RCA Review vom März 1959 beschrieben.
Kadmiumsulfoselenide sind nützliche Materialien im Rahmen der Erfindung. Sie können gekauft oder eigens hergestellt werden. Ein helles, orangerotes Pigment F-148 54 oder ein kastanienbraunes Pigment F-14857, die von der Ferro Corporation geliefert werden, sind sehr geeignet. Sie sind als Kadmiumoxyd farben in der Emailliertechnik bekannt ; tatsächlich handelt es sich aber um Kadmiumsulfoselenide. Sie enthalten beträchtliche Mengen einer glasigen Phase, die unter anderem aus Al und SiO gebildet ist.
Diese zusätzlichen Bestandteile sind mehr vorteilhaft als schädigend, da sie die Verträglichkeit des Pigments mit glasigen Bindemitteln verbessern. Kadmiumsulfoselenide können auch dadurch hergestellt werden, dass man elementares Selen mit Kadmiumsulfid reagieren lässt oder indem man Schwefel und Selen mit Cd COs reagieren lässt.
Bevorzugt wird eine Mischung von etwa 4 Teilen Kadmiumsulfid auf ein TeilSelen in einen Glasbehälter eingeschmolzen, der eine sehr kleine Entlüftungsöffnung hat, und auf etwa 4800C erhitzt. Ferner wird bevorzugt eine Mischung von fein unterteiltem CdS und CdSe in Anwesenheit eines kleinen Prozentsatzes von Kadmiumchlorid als Flussmittel gesintert.
Allgemein sind drei Arten von Oxyden geeignet, um Frittungen zumachen : saure, basische und neutrale oder amphotere. Die sauren Oxyde, hauptsächlich SiO, und P, 0. 5. bilden Vernetzungen und steigern die Viskosität und den Schmelzpunkt, wenn sie in zu starkem Masse vorhanden sind. Weniger saure oder neutraleOxyde wie B. Og, Sb Og und Asz Os steigern nicht die Viskosität und den Schmelzpunkt, tatsächlich erniedrigt BOg sogar die Viskosität.
Die basischen Oxyde wie Na20, CaO, K, 0, MgO, BaO, PbO, ZnO und CdO begrenzen die Vernetzung und erniedrigen die Viskosität und den Schmelzpunkt, indem sie die Glasvernetzung durch Sauer-
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stoffbrücken abbrechen oder einschränken. ZnO macht auch Fritte mit Kadmiumsulfoselenidpigmenten verträglich. Fluoride sind besonders saure Bestandteile, die zu einer Viskositätsemiedrigung führen. Kiesel- erde, das am wenigsten lösliche Glas, hat die höchste Viskosität und den höchsten Erweichungspunkt.
Werden der Kieselerde die genannten basischen Oxyde hinzugegeben, so wird dieSchmelzviskosität ernied- rigt, aber auch die chemische Trägheit.
Die Hauptkriterien eines geeigneten Fritts zum Einbetten von Photoleitern zur Herstellung einer xe- rographischen Platte sind niedrige Schmelztemperatur zur Erzeugung von Schmelzbarkeit und chemische
Trägheit bezüglich Bildung vergiftender Nebenprodukte durch Reaktion mit dem Photoleiter. Diejenigen
Oxyde, die am meisten zu niedriger Schmelztemperatur beitragen, sind BÖ, und PbO. Natrium- und
Kaliumoxyd haben die gleichen Eigenschaften, dürfen jedoch nur in geringen Mengen verwendet werden, um eine Löslichkeit in Wasser zu verhüten. Fluoride erniedrigen auch die Schmelztemperatur, machen jedoch Kieselerde und Boroxyd flüchtig.
Kalziumoxyd und besonders Zinkoxyd und Kadmiumoxyd erniedrigen den Schmelzpunkt zu einem ge- wissen Grade. Antimon- undArsenoxyd erniedrigen ebenfalls den Schmelzpunkt. Ein typischer Fritt besteht aus etwa 50 - 7 ff1/o Mol einer Verbindung aus B Og und SiO und zum Rest aus den genannten basischen
Oxyden. Im allgemeinen neigen diejenigen Metalle, die schwarze Sulfide bilden, zur Vergiftung des
Photoleiters. Im Falle von Bleioxyd jedoch und im Falle von Eisen, Nickel u. ähnl. Ionen, kann dieser
Vergiftungseffekt in einem Sulfidphotoleiter durch Zugabe von Zinkoxyd oder vorzugsweise Kadmiumoxyd vermieden werden, das die Bildung von Bleisulfid aus dem Kadmiumsulfid und dem Bleioxyd oder -bo- rat durch Umkehr des Gleichgewichtes in grossem Umfange verhütet.
Andere Metalloxyde, wie sie üblicherweise in Glasansätzen benutzt werden, besonders in Matrix- glasansätzen, wie Lithiumoxyd, Aluminiumoxyd, Titanoxyd usw. können, wenigstens in geringen Men- gen, vorhanden sein. Cbwohl die Glase im vorangehenden in Form Ihrer Oxydzusammensetzung betrach- tet wurden, so können doch auch niedrig schmelzende glasbildende Sulfide, wie etwa Arsensulfid, An- timonsulfid usw. benutzt werden.
Typische Zusammensetzungen von Fritten, die zur Herstellung der Glasbindemittelplatten nach der
Erfindung als Bindemittel nützlich sind, haben folgende Zusammensetzung (alle Zahlen geben Mol-Pro- zentsätze an) :
Tabelle 1
EMI3.1
<tb>
<tb> BZ03 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 50) <SEP>
<tb> ) <SEP> 40 <SEP> - <SEP> 75 <SEP> zusammen
<tb> SiO2 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 50)
<tb> CaO)
<tb> ZnO) <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> zusammen
<tb> CdO)
<tb> PbO)
<tb> NaO)
<tb> 2-')
<tb> Ko) <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> zusammen
<tb> Li <SEP> 20) <SEP>
<tb> NaF <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 10
<tb> Alpes <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP>
<tb> SbzOs <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP>
<tb> As <SEP> 0j, <SEP> 0-3 <SEP>
<tb>
EMI3.2
Schonebarger ist ein Glasbindemittel beschrieben worden, das zur Herstellung xerographischer Platten geeignet ist,
jedoch ausserhalb des in Tabelle 1 angegebenen Bereiches liegt. Die angegebenen Bereiche geben jedoch genaue Richtlinien zur Herstellung brauchbarer Glasbindemittel.
Eine typische Verbindung innerhalb dieses Bereiches und für die Zwecke der Erfindung brauchbar ist
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beispielsweise die folgende :
Tabelle 2
EMI4.1
<tb>
<tb> Gew. <SEP> -%
<tb> Borsäure <SEP> 20
<tb> CaO <SEP> 13
<tb> ZnO <SEP> 21
<tb> Dehydratisiertes <SEP> Borax
<tb> (NaO) <SEP> 28
<tb> Natriumorthosilikat
<tb> (Na <SEP> 2S'02) <SEP> 18
<tb>
Es wurde festgestellt, dass überraschenderweise lötfähige Gläser, sogenannte Solder-Gläser, die im wesentlichen ganz aus Bleiborat bestehen, zur Herstellung xerographischer Bindemittelplatten geeignet sind.
Abgesehen von den bekannten schädigenden Effekten des Dleies, können solche lötfähigen Gläser benutzt werden, wenn sie hinreichend erhitzt werden, um das photoleitende Pigment zu binden, wobei jedoch die Temperatur noch nicht hinreichen darf, um das Bleiborat zu Keramik zu entglasen (devitrifizieren).
Handelsübliche Fritte, die zur Herstellung xerographischer Bindemittelplatten nach der Erfindung geeignet sind, sind unter anderem Corning Nr. 110-2, ein wärmehärtendes lötfähiges Glas, Corning 1970 und 1971 E. L., die beide elektroluminiszente Leuchtstoffe enthalten, die in Glas eingebettet sind, alle drei von der Corning Glass Co. erhältlich, Dupont J-232 und N-845, beide als Porzellan-Emaille-Fritte für Aluminium vorgesehen, Harshaw fluxes AG 850,862 und 881, alle drei als EmailleglasefUr Glassubstrate vorgesehen und von der Harshaw Chemical Company erhältlich, Al-8, eine Glasemaille, die für Aluminium-Unterlagen vorgesehen ist und von der Ferro Corporation erhältlich ist. Das letztgenannte Material wird rot pigmentiert geliefert, aber auch in heller, unpigmentierter Form.
Das letztgenannte Material wurde spektroskopisch und chemisch analysiert ; die Ergebnisse sind unten in Tabelle 3 zusammengestellt.
Die spektrographischeAnalyse erfolgte nicht unter Grundlegung von Massenstandards, so dass die chemische Analyse sicherer ist. Es soll beachtet werden, dass das Material J-232 nicht überbrannt wird. Sein Widerstand wird nämlich dann geringer und es hält eine Ladung, die durch eine Koronabeladung aufgebracht wird, dann nicht fest. Hält das Glas aber eine Ladung nicht fest, so ist es zur Herstellung xerographischer Platten ungeeignet.
Tabelle 3
EMI4.2
<tb>
<tb> Oxyd <SEP> Spektralanalyse <SEP> Chemische <SEP> Analyse
<tb> SiO <SEP> Hauptanteil <SEP> 28,60
<tb> Al <SEP> O2 <SEP> 0, <SEP> 10
<tb> PbO <SEP> 5,0 <SEP> 3, <SEP> 12 <SEP>
<tb> ZnO <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 0,56
<tb> CdO <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 7, <SEP> 05
<tb> TeO2 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> PzOs <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 28 <SEP>
<tb> FeOg <SEP> 0,04
<tb> Tri02.
<SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 1,55
<tb> Sb <SEP> pus <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
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EMI5.1
EMI5.2
<tb>
<tb> Oxyd <SEP> Spektralanalyse <SEP> Chemische <SEP> Analyse
<tb> Cr2O3 <SEP> 0, <SEP> 001
<tb> B2O3 <SEP> 2,0 <SEP> 6,32
<tb> NA <SEP> 20 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 21,85
<tb> Ko <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 19,90
<tb> MO <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 40 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 0,001
<tb> MnO <SEP> 0,001
<tb> SnO <SEP> 0, <SEP> 5
<tb> ssOg <SEP> 0,003
<tb> MoO <SEP> 0,002
<tb> V2O5 <SEP> 0,001
<tb> CmO <SEP> 0,001
<tb> ZnO <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> SrO <SEP> 0,2
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> COg <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
EMI5.3
dass die Wärmedehnungskoeffizienten des Trägers und der Schicht in der gleichen Grössenordnungliegen.
Diese Bedingung wird in der Regel erfüllt, indem handelsübliche Fritte von der Art des Unterlagsmaterials verwendet werden, für das diese Fritte vorgesehen sind. Handelsübliche Fritte für Aluminium haben Ausdehnungskoeffizienten, die bestimmten Aluminiumlegierungen nahezu angepasst sind.
Das Glasbindemittel soll in bezug auf den Photoleiter so ausgewählt werden, dass der Schmelzpunkt des Bindemittels niedriger ist als der Schmelzpunkt des Photoleiters und auch des Grundmaterials. Die maximale Schmelztemperatur, die für die Bindemittel zugelassen werden kann, ändert sich also von Photoleiter zu Photoleiter. Fritte, die auf Aluminium oder Glas verwendet werden sollen, haben in der Regel niedrigere Schmelzpunkte als diejenigen, die auf andem Metallen verwendet werden sollen.
Die relativen Anteile von Bindemittel und Photoleiter sind besonders sorgfältig auszuwählen und bestimmen die Brauchbarkeit und die Handhabung der Platten im xerographischen Verfahren. Der Photoleiter soll nicht mehr als etwa 60 Gel.-% des Gesamtgewichtes einnehmen, vorzugsweise etwa 10 bis 45 Gel.-%. Das steht in bemerkenswertem Kontrast zu den bekannten elektroluminiszenten Zellen und Photozellen, die bei diesen hohen Bindemittel-Pigment-Mengenverhältnissen praktisch unbrauchbar sind.
Es wird angenommen, dass das hohe Bindemittel-Pigment-Mengenverhältnis der kritische Faktor ist, der einen Kontakt hohen Widerstandes zwischen den photoleitenden Partikeln und der elektrisch leitenden Laterlagsplatte hervorruft. Ein solcher Kontakt hohen Widerstandes dürfte für die Brauchbarkeit einer
EMI5.4
Mengenverhält-ohmscher Kontakt entsteht. Unabhängig von dieser Theorie erwies sich, dass die oben genannten Mengenanteile besonders günstig sind, um eine gut arbeitende xerographische Platte zu erhalten, die in einem hinreichenden Masse einerseits eine Oberflächenladung festhält und anderseits sie auch abfliessen lässt.
Die Dicke der photoleitenden Isolierstoffschichten ist im Rahmen der Erfindung nicht kritisch. Sie kann zwischen etwa 10 - 200 fil liegen, vorzugsweise zwischen 20 - 150 . Die photoleitenden Isolierstoffschichten nach der Erfindung sind dadurch ausgezeichnet, dass sie ausserordentlich verschleissfest sind.
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Bei den niedrigen Bindemittel-Pigment-Mengenverhältnissen, die für xerographische Platten ge- eignet sind, können die Oberflächen der Platten ein mattes Aussehen haben. Um eine glänzende Oberflä- che zu erhalten, kann es daher zweckmässig sein, die Oberfläche der Platte entweder mit einer Schicht eines klaren Glasbindemittels zu versehen oder mit einer Schicht eines Glasbindemittels, in dem sich in geringer Menge photoleitende Partikel befinden, d. h. eine wesentlich geringere Menge photoleitender
Partikel als in der hauptsächlichen photoleitenden Isolierstoffschicht, um auf diese Weise eine glänzende
Oberfläche zu erreichen.
Auch kann eine glänzende Oberfläche dadurch gewonnen werden, dass man die freiliegende Oberflä- che der photoleitenden Schicht mit einer sehr glatten Oberfläche in Kontakt bringt, so lange noch die photoleitende Isolierstoffschicht in einem formbaren, geschmolzenen Zustand ist. In diesem Falle ist es wichtig, eine glatte Oberfläche auszuwählen, die nicht an der photoleitenden Isolierstoffschicht haftet, so dass kein unerwünschtes Kleben auftreten kann, das die Trennung der Oberflächen erschwert, nachdem die photoleitende Isolierstoffschicht genügend geglättet ist.
Die Mittel zum Aufbringen der Photoleiter-Bindemittel-Kombination nach der Erfindung sind bekannt und für die Erfindung nicht kritisch. Das Glasbindemittel kann so verwendet werden, wie es eingekauft wird, oder es kann, wenn es noch nicht hinreichend feinkörnig ist, feiner gemahlen werden, wie etwa mittels einer Kugelmühle, so dass man die Glaspartikel in feinerer Partikelgrösse erhält. Allgemein sollen die Glaspartikel oder Fritte keinen grösseren Durchmesser als etwa 4 Il haben, jedoch kann die Grösse der
Partikel verschieden sein je nach der Viskosität der erzielten Glasschmelze. Je niedriger die Viskosität, desto grössere Partikelgrössen können zugelassen werden, und es wird immer noch eine gleichmässige Schicht erhalten.
Auch die photoleitenden Isolierstoffe sollen in einem fein unterteilten Zustand vorliegen. Obwohl photoleitendePartikel in der Grösse von ungefähr 50 Il verwendet werden können, so werden doch vorzugweise Partikel verwendet, deren Grösse so klein wie möglich ist. Im allgemeinen werden Partikel von nicht mehr als 201l Grösse verwendet ; besonders zweckmässig ist es, wenn die photoleitenden Partikel eine mittlere Grösse von nicht mehr als etwa 1 Jl haben.
Die fein unterteilten photoleitenden Partikel und die Glasbindemittelpartikel werden vorzugsweise in einer Flüssigkeit dispergiert, wie etwa in destilliertem Wasser oder in einer anorganischen Flüssigkeit, wie Alkohol, Äthylacetat, Äthylenglykol usw. Eine gleichmässige Dispersion wird durch Umrühren der Flüssigkeit gewonnen. Entsprechend der üblichen Emaillierungspraxis können die photoleitenden Partikel und die Glaspartikel zusammen in Wasser in Anwesenheit geringer Mengen von Natriumsilikat, Natriumhydroxyd und Borsäure als Dispergierungsmittel gemahlen werden. Der sich ergebende Brei kann dann auf die gewünschte Oberfläche entweder durch Aufsprühen, Eintauchen oder Bestreichen oder mittels anderer Beschichtungsverfahren, wie sie bekannt sind, aufgetragen werden.
Es muss dafür Sorge getragen werden, dass Luftblasen oder andere Unregelmässigkeiten vor der Beschichtung aus dem Brei entfernt werden. Die Beschichtung wird getrocknet, um die meiste Flüssigkeit zu entfernen. Bevor dann die Beschichtung reisst, wird die Platte bei der erforderlichen Temperatur gebrannt, um das Glasbindemittel zusammenzuschmelzen und um eine gleichmässige, homogene Schicht von in einem glasigen Glasbindemittel dispergiertem photoleitendem Pigment zu erzeugen. DieTrägerschicht soll gesäubert sein, bevor das Beschichtungsmaterial aufgebracht wird. Jede übliche Reinigungsart ist ausreichend.
Aluminium kann einfach auf die Brenntemperatur erhitzt und abgekühlt werden, bevor das Beschich- tungsmaterial aufgetragenwirdJedochkönnenauch dieverschiedenenchemischenVerfahren, wiesie in der Emailliertechnik bekannt sind, benutzt werden, falls dies erwünscht ist, wie etwa die kontrollierte Oxyda- tionsbehandlungvon Aluminiumunterlagen xerographischer Platten, bevor Selen auf diese aufgebracht wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Beispielen. Die Beispiele sollen nur zu Veranschaulichungszwecken dienen und sind nicht dazu bestimmt, die Erfindung zu beschränken. In den Beispielen beziehen sich alle Anteile auf das Gewicht, falls nichts anderes angegeben.
Beispiel 1 : Unter Verwendung von destilliertem Wasser wurde ein wässeriger Brei hergestellt, der zu 2ff1/o ein im wesentlichen nicht luminiszentes Zinkoxydpigment (Florence Green Seal No. 8 von der Firma New Jersey Zinc Company) und 751o eines gemischten Oxydfritts von Dupont, J-232, enthielt. Der Brei wurde mit einer Luftbürste auf eine Aluminiumoberfläche gesprüht, wobei CO als Treibmittelverwendet wurde. Nachdem das Wasser ausgetrocknet war. jedoch bevor Rissbildung'einsetzte, wurde die Platte ungefähr 5 min lang auf etwa 5600C erhitzt. Die Platte wurde dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und anschliessend in einem xerographischen Verfahren geprüft.
Es wurde gefunden, dass die Platte eine elektrostatische Ladung in der Dunkelheit aufnahm und die elektrostatische Ladung bei Be-
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lichtung abgeleitet wurde. Damit war erwiesen, dass die Platte xerographisch brauchbar war.
B e i s p i e l e 2 und 3: In diesen Beispielen wurde ein RCA F - 2103 Kadmiumsulfid mit Corning 110-2 Solder-Glas (Corning Glas) vermischt und daraus in Wasser ein Brei erzeugt. Der Brei wurde mit einem Aufstreichmesser auf mit Zinnoxyd beschichtetes Weichglas aufgestrichen, u. zw. in einer Filmdicke von etwa 0, 13 mm (5 mils). Die Filme wurden etwa 2 min lang bei 4500C gebrannt. Im Beispiel 2 wurden 20 Gel.-% CdS verwendet, im Beispiel 3 40 Gew. -0/0 CdS. Die Platte nach Beispiel 2 arbeitete etwa zweimal so schnell wie eine vergleichbare Platte mit glasigem Selen, die Platte nach Beispiel 3 etwa fünfmal so schnell. In beiden Fällen wurden xerographische Abdrücke gemacht.
Bei s pie 1 e 4 - 14 : In diesen Beispielen wurden die Platten dadurch hergestellt, dass man zunächst einen Brei aus dem Glasbindemittel und dem photoleitenden Pigment in destilliertem Wasser herstellte und dann die Mischung auf das Unterlagsmaterial mit einer Luftbürste aufsprüht, wobei CO. als Treibmittel verwendet wurde. Nach Aufsprühen und nach Trocknen der Beschichtung, jedoch bevor eine Rissbildung einzusetzen begann, wurde die Platte langsam in einen Brennofen bewegt und dort auf die gewünschte Temperatur gebracht. Die Temperatur betrug jeweils 5600C mit Ausnahme des AG-881-BindemitteJs, das bei etwa 670 C gebrannt wurde.
Die Platten wurden jeweils 6 min auf dieser Temperatur gehalten und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und geprüft, wie dies in in Tabelle 4 angegeben ist.
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Tabelle 4
EMI8.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Substrat <SEP> Photoleiter <SEP> Photoleiter <SEP> Bindemittel <SEP> Dicke <SEP> Vo <SEP> Empfindlichkeit
<tb> Nr. <SEP> Typ <SEP> 10 <SEP> (Mikron) <SEP> (Volt) <SEP> %
<tb> 4 <SEP> Glas-SnO <SEP> F-14854 <SEP> 30 <SEP> AG-881 <SEP> 80 <SEP> -590 <SEP> 50
<tb> 5 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-14854 <SEP> 5 <SEP> Al-8 <SEP> 110 <SEP> +220 <SEP> 4
<tb> 6 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-14854 <SEP> 10 <SEP> Al-8 <SEP> 70 <SEP> +670 <SEP> 3,4
<tb> - <SEP> 670 <SEP> 8
<tb> 7 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-14854 <SEP> 15 <SEP> Al-8 <SEP> 100 <SEP> +620 <SEP> 18
<tb> - <SEP> 1020 <SEP> 21
<tb> 8 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-14854 <SEP> 32 <SEP> Al-8 <SEP> 90 <SEP> +490 <SEP> 12
<tb> - <SEP> 490 <SEP> 42
<tb> 9 <SEP> Aluminium <SEP> - <SEP> 3003-S <SEP> F-14857 <SEP> 5 <SEP> Al-8 <SEP> 90 <SEP> +550 <SEP> 3
<tb> -570 <SEP> 0,
6
<tb> 10 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-14857 <SEP> 10 <SEP> Al-8 <SEP> 100 <SEP> +950 <SEP> 7 <SEP>
<tb> - <SEP> 970 <SEP> 13
<tb> 11 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-14857 <SEP> 15 <SEP> Al-8 <SEP> 90 <SEP> +490 <SEP> 25
<tb> - <SEP> 190 <SEP> 72
<tb> 12 <SEP> Alurninium-3003-S <SEP> F-14857 <SEP> 30 <SEP> AI-8 <SEP> 90 <SEP> + <SEP> 10
<tb> - <SEP> 15 <SEP> -
<tb> 13 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-2111 <SEP> 20 <SEP> Al-8 <SEP> 110 <SEP> +390 <SEP> 1, <SEP> 3
<tb> - <SEP> 330 <SEP> 3 <SEP>
<tb> 14 <SEP> Aluminium-3003-S <SEP> F-2111 <SEP> 30 <SEP> Al-8 <SEP> 110 <SEP> +170 <SEP> 3
<tb> - <SEP> 260 <SEP> 4
<tb>
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Zu Vergleichszwecken wurde eine Selenplatte unter ähnlichen Bedingungen geprüft.
Ihre Empfindlichkeit lag zwischen 20 und 30al0. Die Empfindlichkeit wird gemessen als Prozentsatz des Ladungsverlustes nach einer Belichtungszeit von etwa 1/10 sec mittels einer bestimmten Lichtquelle. V ist das anfängliche Potential, das mittels einer Koronabeladungsvorrichtung erzeugt wurde. Der Koronabeladungsstrom war etwas niedriger in den Beispielen 7 - 12 als in den andern Beispielen. Pigmentanhäufungen von mehr als 15% ergaben rauhe Oberflächen, die für Zwecke der Xerographie schlecht geeignet waren, auch hatten sie eine schlechte Adhäsion. Das Kadmiumsulfidpigment zeigte schlechte Adhäsion bei Verwendung mit Al-8 Bindemittel.
Bessere Resultate mit dem Pigment ergaben sich mit dem AG-881 Bindemittel, wie aus den weiter unten angegebenen Beispielen hervorgeht.
Tabelle 5
EMI9.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Photoleiter <SEP> Photoleiter <SEP> Bindemittel <SEP> Dicke <SEP> Vo <SEP> Empfindlichkeit
<tb> (Typ) <SEP> % <SEP> (Mikron) <SEP> (Volt) <SEP> 0/0
<tb> 15 <SEP> F-14854 <SEP> 15 <SEP> AI-8 <SEP> 120 <SEP> +300 <SEP> 29 <SEP>
<tb> - <SEP> 965 <SEP> 48
<tb> 16 <SEP> F-14854 <SEP> 25 <SEP> Al-8 <SEP> 110 <SEP> +620 <SEP> 14 <SEP>
<tb> - <SEP> 730 <SEP> 68 <SEP>
<tb> 17 <SEP> F-14854 <SEP> 15 <SEP> AG-881 <SEP> 40 <SEP> +830 <SEP> 6
<tb> -1180 <SEP> 25
<tb>
Beispiele 18-21 : Die Platten wurden wie in den Beispielen 2 - 9 hergestellt. In jedem Falle wurde mit Zinnoxyd beschichtetes Glas als Substrat verwendet und Harshaw AG-881 als Glasbindemittel.
Das Pigment in jeder dieser Platten war ein handelsüblicher Kadmiumsulfid-Photoleiter, erhältlich von RCA unter dem Namen F-2111. Die photoleitenden Schichten auf diesen Platten hatten eine Dicke von etwa 100 (4 mil). Die derart hergestellten Platten wurden wie in den Beispielen 2 - 9 angegeben geprüft. Sie wurden bei 670 C (1200 F) gebrannt. Eine übliche Selenplatte wurde zur Kontrolle verwendet.
Tabelle 6
EMI9.2
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Photoleiter <SEP> Vo <SEP> D30 <SEP> Empfindlichkeit <SEP> Restspannung
<tb> Nr. <SEP> % <SEP> (Volt) <SEP> % <SEP> % <SEP> (Volt)
<tb> 18 <SEP> 40 <SEP> +250 <SEP> 60 <SEP> 4 <SEP> 3
<tb> - <SEP> 490 <SEP> 19 <SEP> 72 <SEP> 10
<tb> 19 <SEP> 50 <SEP> +165 <SEP> 66 <SEP> 54 <SEP> 0
<tb> - <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 90 <SEP> 0
<tb> 20 <SEP> 60 <SEP> -180 <SEP> 10 <SEP> 70 <SEP> 0
<tb> 21 <SEP> 20 <SEP> -1075 <SEP> 3 <SEP> 20 <SEP> 510
<tb> Kontrolle <SEP> +405 <SEP> 2. <SEP> 5 <SEP> 23 <SEP> 0
<tb> (Se)
<tb>
Alle Partikel in diesen Beispielen hatten ein ziemlich gleichmässiges Aussehen. Die Platten nach den Beispielen 13 - 15 hatten eine matte Oberfläche, so dass sie weniger geeignet für xerographische Zwecke erschienen.
Die Platte nach Beispiel 16 hatte eine glatte, glasige Oberfläche und wahrscheinlich aus diesem Grunde eine ziemlich hohe Restspannung. D. ist der Prozentsatz des Ladungsverlustes nach 30 sec im Dunkeln.
Beispiele 22-23 : In diesen Beispielen wurde Beispiel 20 wiederholt, mit der Ausnahme, dass im Beispiel 22 eine Hälfte der Plattenoberfläche mit einem Brei überschichtet wurde, der aus reiner
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an den überzogenen und an den nicht überzogenen Teilen der Platten vorgenommen. Die Resultate sind in der Tabelle 7 zusammengestellt.
Tabelle 7
EMI10.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Vo <SEP> D <SEP> Empfindlichkeit <SEP> Restspannung
<tb> Nr. <SEP> (Volt) <SEP> % <SEP> % <SEP> (Volt)
<tb> 22
<tb> (riche
<tb> überschichtet)-180 <SEP> 10 <SEP> 70 <SEP> 0
<tb> 22
<tb> (überschichtet) <SEP> -850 <SEP> 10 <SEP> 71-470
<tb> 23
<tb> (nicht
<tb> überschichtet) <SEP> -155 <SEP> 80 <SEP> 94 <SEP> 0
<tb> 23
<tb> (überschichtet) <SEP> +680 <SEP> 15 <SEP> 35 <SEP> -225 <SEP>
<tb>
EMI10.2
zusätzliches Pigment dem roten Bindemittelmaterial hinzugegeben wurde. Diese Platten erwiesen sich als photoleitend und hatten ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, die mit denjenigen vergleichbar wa- ren, bei denen dem photoleitenden Fritt ein phololeitendes Pigment hinzugefügt wurde. Mit diesen Platten konnten xerographische Drucke ungewöhnlicher Qualität gemacht werden.
Bei der Prüfung einer Glasemaillebindemittelplatte, die zyklisch wiederholt ausgeführt wurde, wo- bei die Platte mehrmals aufeinanderfolgend beladen und dann mit einer blauen Fluoresz. enzlampe von
4 W belichtet wurde, zeigt sich keine Erhöhung der Restspannung oder der Dunkelabfallsrate. Nach über
700 Zyklen stieg der Dunkelabfallswert von etwa 15% auf etwa 207o und selbst nach etwa 1400 Zyklen zeigte sich keine weitere Steigerung.
Xerographische Platten nach der Erfindung zeigen oft schlechte xerographische Eigenschaften, wenn sie unmittelbar nach der Herstellung untersucht werden. Ihre Lichtempfindlichkeit und ihre Dunkelabfalls- eigenschaften verbessern sich jedoch bemerkenswert innerhalb der ersten 24 h nach Herstellung. Es wurde dann beobachtet, dass Platten, die gute elektrische Eigenschaften hatten, nichtsdestoweniger zuerst schlechte xerographische Bilder mit mangelhafter Qualität oder geringem Auflösungsvermögen oder über- haupt keine xerographischen Bilder ergeben hatten. Die Bildqualität dieser Platten kann oft dadurch ent- scheidend verbessert werden, dass man ihre Oberflächenpoliert, etwa durch Schleifen mit Rouge.
Eine einfachere und häufig wirksamere Behandlung besteht darin, Wasser auf die Oberflächeder Plat- te aufzubringen. Dies kann dadurch getan werden, dass man die Platte in gewöhnliches Leitungswasser für ungefähr 15 min eintaucht und dann sorgfältig unter einer Infrarotlampe trocknet. Dadurch verbessert sich häufig die Fähigkeit der Platte, xerographische Bilder zu erzeugen. Destilliertes Wasser und auch andere Flüssigkeiten, wie etwa die sogenannten Lewis-Basen, zeigen günstige Effekte. Keine dieser Flüs- sigkeiten scheint aber wirksamer zu sein als gewöhnliches Leitungswasser. Säuren sind allerdings nicht ge- eignet. Sie beeinträchtigen nicht nur die Fähigkeit der Platte, ein xerographisches Bild zu erzeugen, son- dern können auch die Platte dermassen beschädigen, dass sie elektrostatische Ladung nicht mehr oder nur noch in geringfügigem Masse aufnimmt.
Eine Glasemailleplatte nach der Erfindung wurde mit einer üblichen Selenplatte in einem Verschleiss- prüfer verglichen. Eine glasige Emailleplatte und eine Selenplatte wurden in eine umlaufende Trommel gegeben, die mitQuarzsand gefüllt war. Nach mehr als etwa 1/4 Millionen Umläufen wurden die Platten aus dem Zylinder herausgenommen und untersucht. Etwa 7 li Selen waren von der Selenplatte abgeschlif- fen. Die Emailleplatte zeigte hingegen keinen bemerkbaren Dickenverlust : bloss der Glanz der Emaille- platte war etwas verlorengegangen.
Die xerographische Glasemailleplatte nach der Erfindung hat danach eine Betriebslebensdauer,. die
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25 - 250 mal grösser ist als die der Selenplatte. Bei Verwendung der Glasemailleplatte nach der Erfindung bei einer Temperatur von 500C zeigte sich keine schädliche Beeinflussung des xerographischen Verfah- rens. Wird die Oberfläche der Glasemailleplatte soweit abgeschliffen, dass sie stumpf erscheint, so wer- den die xerographischen Eigenschaften der Platte beeinträchtigt. Dieser Mangel kann nahezu wieder be- seitigt werden, und man erhält wieder eine fast neue Platte, wenn man die Platte wieder unter im we- sentlichen den gleichen Bedingungen brennt, unter denen die Platte erstmals hergestellt wurde.
Dadurch erhält die Platte wieder fast ihre ursprünglichen Eigenschaften, auch hinsichtlich ihrer xerographischen
Anwendung.
Erfindungsgemässe Platten sind sehr dauerhaft und haben auch andere vorteilhafte Eigenschaften, die sich auf die überragenden Festigkeitseigenschaften der Platten gründen. Auch könne. n erfindungsgemässe
Platten überlegene elektrische Eigenschaften haben.
Die Erfindung ermöglicht, in wirtschaftlicher Weise xerographische Platten herzustellen, in denen gewisse Kadmiumchalcogenide enthalten sind. Dieser Photoleiter kann auch in andern Strukturen verwen- det werden und es können auch andere Photoleiter im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Jedoch erscheinen Kadmiumphotoleiter besonders verträglich mit Glasbindemittelplattenstrukturen. Werden sie in solchen Strukturen verwendet, so ergeben sie Platten mit einer ungewöhnlichen Spektralempfindlichkeit, die bis in den roten Bereich des Spektrums reicht.
Die üblichen xerographischen Platten, ob sie nun glasig sind oder ein Bindemittel enthalten, sind hingegen in erster Linie im ultravioletten Bereich oder in den blauen oder blau-grünen Bereichen des Spektrums empfindlich. Die weite spektrale Empfindlichkeit ist ein besonderes Kennzeichen derjenigen Platten, die Kadmium Sulfoselenide enthalten. Diese Platten sind im wesentlichen überall im Spektrum photoleitend bis zu etwa 1 000 Angström.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Xerographischer Bildträger mit einer photoleitenden Schicht, die auf einer elektrisch leitfähigen Unterlage angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die photoleitende Schicht aus einem auf der leitfähigen Unterlage aufgeschmolzenen, hochisolierenden Glasfluss besteht, in dem fein unterteilte photoleitende Partikel dispergiert sind, deren Gewicht vorzugsweise mehr als 5 Gel.-%, höchstens aber 60 Gew. -Ufo des Gesamtgewichtes der photoleitenden Schicht beträgt.