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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrophotographie und befasst sich insbesondere mit einer
Binderplatte (Platte auf Bindemittelbasis), die sich in der Xerographie verwenden lässt.
In der Xerographie, wie sie ursprünglich in der. USA-Patentschrift Nr. 2, 297, 691 beschrieben worden ist, wird ein elektrostatisches latentes Bild auf einer photoleitenden isolierenden Schicht gebildet und auf dieser
Schicht durch feinteilige elektroskopische Entwicklermaterialien entwickelt. Das entwickelte Bild wird dann an
Ort und Stelle fixiert oder auf einen Kopiebogen übertragen, auf welchem es permanent fixiert wird. Im allgemeinen wird die photoleitende isolierende Schicht zuerst zu ihrer Sensibilisierung beladen und dann mit einem Lichtbild oder einem andern Muster einer aktivierten elektromagnetischen Strahlung zur Entladung der
Ladung an den'von der Strahlung getroffenen Stellen bestrahlt. Auf diese Weise entspricht das gebildete
Ladungsmuster dem elektromagnetischen Strahlungsmuster, das auf die Platte auftrifft.
Dieses Ladungsmuster kann dann, wie vorstehend erwähnt, durch eine chargenweise Aufbringung eines elektroskopischen oder elektrostatisch anziehbaren feinteiligen gefärbten Materials, das als "Toner" bezeichnet wird, entwickelt oder sichtbar gemacht werden.
Wie in der zuvor angegebenen USA-Patentschrift ausgeführt wird, können geeignete anorganische oder organische Materialien zur Bildung der photoleitenden Isolationsschicht, auf welcher das latente elektrostatische
Bild gebildet wird, verwendet werden. Andere photoleitende Materialien wurden zur Durchführung ähnlicher elektrophotographischer Verfahren ebenfalls bereits entwickelt, wobei beispielsweise auf die USA-Patentschriften Nr. 2, 357, 809, Nr. 2, 891, 001 und Nr. 3, 079, 342 hingewiesen sei. Einige dieser Materialien bestehen aus glasartigem
Selen, Polymeren, wie beispielsweise Polyvinylcarbazol, sowie Harzsuspensionen anorganischer photoleitender
Pigmente, wie beispielsweise Zinkoxyd und Cadmiumsulfid.
Wenn auch diese Materialien in gewissem Ausmasse
Eingang in die Technik gefunden haben, so haften ihnen dennoch Nachteile an, welche einer intensiveren
Verwendung im Wege stehen.
Die Entdeckung der photoleitenden isolierenden Eigenschaften eines hochreinen glasartigen Selens hat zur
Folge gehabt, dass dieses Material ein Standardmaterial in der technischen Xerographie geworden ist. Glasartiges
Selen ist jedoch nur gegenüber Wellenlängen empfindlich, die kürzer als ungefähr 5800 A sind. Ferner sind xerographische Platten, die unter Verwendung von Selen hergestellt werden, teuer in der Herstellung, da dieses
Material auf das Trägersubstrat durch Aufdampfen im Vakuum unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen aufgebracht werden muss. Ferner sind glasartige Selenschichten nur metastabil und können in unbrauchbare kristalline Formen bei Temperaturen umkristallisieren, die nur etwas oberhalb der Temperaturen liegen, welche in üblichen xerographischen Kopiervorrichtungen vorherrschen.
Andere bekannte xerographische Platten, die unter Verwendung bestimmter organischer Photoleiter hergestellt worden sind, besitzen eine relativ geringe Empfindlichkeit gegenüber Licht, wobei der Hauptempfindlichkeitsbereich im UV-Bereich liegt. Dieses Verhalten ist für eine Verwendung in üblichen elektrophotographischen Kopiermaschinen nicht zufriedenstellend. Auch die empfindlichsten organischen photoleitenden Polymeren lassen für eine Verwendung in technischem Massstabe viel zu wünschen übrig. Die Auswahl an Materialien, die für eine Verwendung von aromatischen polymeren Platten zur Verfügung stehen, ist insofern begrenzt, als man natürlich auf ein bereits photoleitendes Material zurückgreifen muss. Ferner sind alle vorstehend erwähnten xerographischen Platten nicht abriebbeständig und insbesondere bei erhöhten Temperaturen instabil.
Binderplatten, die Zinkoxydpigmente enthalten, sind zwar vergleichsweise billig, besitzen jedoch eine im Vergleich zu glasartigen Selenplatten geringere Empfindlichkeit und sind nicht erneut verwendbar. Ferner ist ihre Empfindlichkeit im sichtbaren Bereich stark eingeschränkt. Ferner ist es notwendig, derartig hohe Prozentsätze an photoleitenden Pigmenten zu verwenden, um eine ausreichende Empfindlichkeit zu erzielen, da es schwierig im Falle von Zinkoxydplatten ist, glatte Oberflächen zu erhalten, die sich für eine wirksame Tonerübertragung eignen und anschliessend vor einer erneuten Verwendung reinigen lassen. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Zinkoxyd-Binderplatten besteht darin, dass sie nur durch eine negative und nicht durch eine positive Koronaentladung sensibilisiert werden können.
Diese Eigenschaft macht sie technisch ungeeignet, weil eine negative Koronaentladung weit mehr Ozon erzeugt als eine positive Koronaentladung und im allgemeinen schwieriger zu steuern ist.
Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines photoleitfähigen Materials, dem nicht die vorstehend geschilderten Nachteile anhaften. Mit Hilfe des erfindungsgemäss ausgebildeten Materials können elektrophotographisch erneut verwendbare oder nicht erneut verwendbare Platten hergestellt werden, die Empfindlichkeiten aufweisen, welche sich über im wesentlichen das ganze sichtbare Spektrum hinweg erstrecken, wobei unter Verwendung dieser Platten ausgezeichnete Abbildungen erzielt werden können. Ferner ist erfindungsgemäss die Schaffung eines glänzenden elektrophotographischen überzugs möglich. Durch die Erfindung wird ein photoleitfähiges Material zur Verfügung gestellt, das eine ausgezeichnete Flexibilität besitzt und ein gutes Haftvermögen zeigt.
Die aus dem erfindungsgemässen Material erzeugten, erneut verwendbaren oder nicht erneut verwendbaren elektrophotographischen Platten lassen sich wesentlich billiger als ähnliche bekannte Platten herstellen. Bei der Verwendung dieser Platten werden Bilder mit einem ausgezeichneten Kontrast erhalten. Diese Platten liefern Kopien, die einen merklich verminderten Untergrund aufweisen. Bei der
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Verwendung des erfindungsgemässen Materials für entweder erneut verwendbare oder nicht erneut verwendbare
Platten können sogar Bilder erhalten werden, die im wesentlichen keinen Untergrund aufweisen.
Das erfindungsgemässe photoleitfähige, filmbildende Material, enthaltend ein in einer Bindemittel-Masse dispergiertes, photoleitfähiges Pigment, welches Material zur Erzeugung einer, gegebenenfalls auf einem Träger aufgebrachten oder als selbsttragender Film ausgebildeten, photoleitfähigen xerographischen Schicht geeignet ist, die das photoleitfähige Pigment in der Bindemittelphase dispergiert enthält, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass es als Pigment mindestens ein Phthalocyaninpigment in dera-, ss- oder X-Form, welches in einem Bindemittel dispergiert ist, und gegebenenfalls zusätzlich ein nicht- photoleitendes Pigment enthält, und dass es als
Bindemittel ein Gemisch von Alkyd- und Acrylharzen, ein Silikonharz und einen chlorierten Kohlenwasserstoff enthält.
Das in der beschriebenen Weise aufgebaute photoleitfähige filmbildende Material wird dann für seine
Anwendung als photoleitende Schicht entweder auf ein geeignetes Substrat aufgebracht oder als selbsttragendes
Element unter Gewinnung eines Bilderzeugungselements vergossen. Das Bilderzeugungselement wird beladen, bestrahlt und unter Einhaltung üblicher Methoden entwickelt. Diese neue photoleitende Schicht lässt sich entweder in einem erneut verwendbaren oder in einem nicht erneut verwendbaren elektrophotographischen
System einsetzen. Ferner ist diese Schicht glänzend und erzeugt Bilder, die eine bessere Qualität besitzen als die bisher bekannten Bilder. Ferner weisen die hergestellten fertigen Kopien praktisch keinen Untergrund auf.
Schliesslich besitzen die erzeugten Bilder einen höheren Kontrast als die bisher bekannten Bilder, die unter
Verwendung von Phthalocyaninpigment-Binderplatten oder unter Verwendung von andern bekannten elektrophotographischen Platten erzeugt worden sind. Wie vorstehend erwähnt, kann das photoleitende
Phthalocyanin/Bindemittel in Form eines selbsttragenden Films vergossen werden. Man kann auch so verfahren, dass man die Schicht auf irgendeinem geeigneten Substrat aufbringt. Die gebildete Platte kann gegebenenfalls einen Überzug auf der photoleitenden Schicht tragen. Als dritte Alternative zu der vorstehend angegebenen selbsttragenden Schicht und der von einem Substrat getragenen Schicht kann die photoleitende
Phthalocyanin/Harz-Schicht zur Bildung eines Vielschicht-Sandwiches verwendet werden, das eine xerographische
Platte darstellt.
Will man das Phthalocyanin/Bindemittel auf ein Substrat aufschichten, so kann man auf jedes geeignete
Trägermaterial zurückgreifen. Typische Trägermaterialien sind Papier, Aluminium, Stahl, Messing, metallisiertes oder mit Zinnoxyd beschichtetes Glas, halbleitende Kunststoffe und Harze sowie andere übliche Materialien. Man kann jedes geeignete dielektrische Material dazu verwenden, um die photoleitende Schicht zu überziehen.
Typische Überziehungsmaterialien sind bichromatierter Schellack, Nitrocellulose sowie Celluloseacetat.
Die Phthalocyaninpigmente können in das gelöste oder in das geschmolzene Bindemittel auf jede geeignete Weise eingebracht werden, beispielsweise durch Rühren mit starker Scherwirkung, wobei vorzugsweise gleichzeitig ein Mahlen durchgeführt wird. Von diesen Methoden seien ein Mahlen in der Kugelmühle, ein Mahlen unter
Verwendung von Walzen, ein Sandvermahlen, ein Ultraschallrühren, eine Hochgeschwindigkeitsvermischung oder jede beliebige Kombination aus diesen Methoden erwähnt. Anstatt das Phthalocyaninpigment in dem
Bindematerial aufzulösen oder zu schmelzen, kann es auch in eine trockene oder aufgeschlämmte Form des pulverisierten Bindematerials eingemengt werden, bevor dieses erhitzt oder aufgelöst wird, um es filmbildend zu machen.
Man kann für das erfindungsgemässe Material alle geeigneten Phthalocyanine verwenden. In typischer Weise wird Phthalocyanin in der a-, ss-und X-Form verwendet, wobei die Phthalocyanine in der genannten Reihenfolge bevorzugt werden. Von diesen Phthalocyaninen werden die metallfreien bevorzugt, u. zw. einschliesslich der a-, ssund X-Formen sowie ihrer Mischungen. Die Alkyd/Acrylat-Harz-Mischung, die in der photoleitenden Schicht vorliegt, dient als filmbildendes Material und trägt zu einer verbesserten Biegsamkeit und zu einem verbesserten Haftvermögen an dem überzug bei, u. zw. im Vergleich zu andern filmbildenden Materialien.
Man kann in dem erfindungsgemässen System jede geeignete Alkyd/Acrylat-Harz-Mischung verwenden.
Typische derartige Harze werden in der USA-Patentschrift Nr. 3, 437, 481 näher beschrieben. Das Silikonharz liegt als Pigmentdispergierungsmittel und Verlauf mittel vor und trägt zu der Widerstandsfähigkeit der Schicht gegenüber Wasser und Wasserdampf bei. Man kann jedes geeignete Silikonharz in dem erfindungsgemässen System verwenden. Typische Silikonharze bestehen aus Phenyltrichlorsilan, Diphenyldimethoxysilan, Methylphenyldiäthoxysilan und Dimethylphenyldichlorsilan. Andere Harze sind Harze, die aus Diphenyltrichlorsilan, Dinaphthylsilandiol, Anthracentrichlorsilan, Biphenylentrichlorsilan, Fluorentrichlorsilan und 9, 9-Dicarbazalolydi- chlorsilan hergestellt werden.
Ein chlorierter Kohlenwasserstoff wird als Binder-Harz-Bestandteil verwendet, u. zw. infolge seiner ausgezeichneten Verträglichkeit mit den andern vorliegenden Binderharzen. Ferner erlaubt die Verwendung von chlorierten Kohlenwasserstoffen die Herabsetzung der Menge an eingesetztem Phthalocyaninpigment, u. zw. von ungefähr 1 Gew.-Teil des Pigmentes pro 6 Gew.-Teile des Binders auf ungefähr 1 Teil des Pigmentes pro ungefähr 12 Teile des Binders, ohne dass dabei merklich die Lichtempfindlichkeit sowie die Ladungsannahme der Schicht verändert werden. Jeder geeignete filmbildende chlorierte Kohlenwasserstoff kann in dem erfindungsgemässen System eingesetzt werden.
Bevorzugte derartige Kohlenwasserstoffe sind chlorierte Polyolefine sowie chlorierte
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Paraffine, beispielsweise Chlorowax-70LP, ein chloriertes Paraffin, das von der Diamond Shamrock Chemical Company erhältlich ist. Ferner können andere geeignete organische Materialien als Binderharz eingesetzt werden.
Typische derartige organische Materialien sind Petroleum-Kohlenwasserstoffe, Styrol, Styrol/Butadien-Copolymere, Polyäthylen und Polypropylen.
Wenn auch jedes geeignete Verhältnis der Bestandteile in der Beschichtungsformulierung gemäss der
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h.etwa 2 bis 4 Gew.-Teile Silikonharz, etwa 6 bis 12 Gew.-Teile eines chlorierten nicht-polymerisierten harzartigen Paraffins und etwa 6 bis 13 Gew.-Teile eines Alkyd/Acryl-Harzes.
Optimale Ergebnisse werden dann erhalten, wenn die folgende Formulierung verwendet wird : etwa 1 Gew.-Teil an metallfreiem Phthalocyanin in der a-, X-Form und/oder ss-Form, etwa 2, 5 Gew.-Teile eines Silikonharzes, etwa 7 Gew.-Teile eines chlorierten nicht polymerisierten harzartigen Paraffins und etwa 7 Gew.-Teile eines Alkyd/Acryl-Harzes.
Das Pigment-Bindemittel kann auf Substrate nach bekannten Anstrich- oder Beschichtungsmethoden aufgebracht werden, wobei von derartigen Methoden eine Besprühung, ein Beschichten durch Auflaufenlassen, ein Beschichten mit einer Rakel, eine Elektrobeschichtung, eine Beschichtung mittels eines Mayer-Abziehstabes, eine Eintauchbeschichtung, eine Beschichtung unter Verwendung von Umkehrwalzen usw. erwähnt seien. Ein Besprühen in einem elektrischen Feld wird zur Erzielung einer sehr glatten Oberfläche bevorzugt, während eine Eintauchbeschichtung aus Zweckmässigkeitsgründen im Labor vorzuziehen ist. Das Abbinden, Trocknen und/oder Härten dieser Platten ähnelt im allgemeinen den entsprechenden Schritten, die für Filme aus den jeweiligen Bindemitteln vorgeschlagen werden.
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Anderseits sind Überzüge für die meisten Verwendungszwecke in dem 3- bis 80 fl. -Bereich vorzuziehen. Für bestimmte Zusammensetzungen und Zwecke ist es zweckmässig, einen Überzug vorzusehen. Dieser sollte gewöhnlich nicht die Dicke des photoleitenden Überzuges übersteigen und vorzugsweise nicht oberhalb 1/4 des letzteren liegen. Jedes geeignete überziehungsmaterial kann verwendet werden, beispielsweise bichromatierter
Schellack oder Celluloseacetat.
Wenn man auch jedes geeignete Substrat verwenden kann, so ist es dennoch vorzuziehen, ein leitendes behandeltes Papier zu verwenden, wenn der Überzug in einem nicht erneut verwendbaren elektrophotographischen System eingesetzt wird. Typisch für derartige behandelte Papiere sind leitendes behandeltes Papier der Reigel Paper Corporation (EC40AA) sowie das Russ-enthaltende Papier der Weyerhaeuser Company (E. P. Graphic, Grade No. 9080-8).
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Die Teil- und Prozentangaben beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
Beispiel l : Die folgenden Materialien werden in einer Kugelmühle miteinander vermischt, wobei die Kugelmühle zu 1/3 mit 12 mm-Schrotkugeln gefüllt ist. Die Materialien werden während einer Zeitspanne von ungefähr 20 h bei ungefähr 140 Upm vermahlen : etwa 144 g an metallfreiem Phthalocyanin in der a-Form (erhältlich von der Holland-Suco Color
Co. ), etwa 960 g Arotap EP8911-7-7, ein Alkyd/Acrylat-Harz, das mit einem Feststoffgehalt von 60% in einer Lösungsmittelmischung aus Xylol und Butanol vorliegt (erhältlich von der ADM Chemicals), etwa 328 g Silicone Resin SR-82, ein Silikonharz, das mit einem Feststoffgehalt. von 60% in Xylol vorliegt (erhältlich von der General Electric Co.), etwa 960 g eines chlorierten Paraffins (erhältlich unter der Bezeichnung Chlorowax 70-LP von der
Diamond Shamrock Chemical Company) und etwa 2700 g Toluol.
Das a-Phthalocyanin kristallisiert unter diesen Bedingungen in die empfindlicher ss-Form. Die Pigmentdispersion wird durch ein Nylonsieb mit einer Maschenweite von 0, 074 mm filtriert, worauf die Überziehungsviskosität auf ungefähr 150 bis 175 cP bei 240C durch Zugabe von Toluol, gemessen unter Verwendung eines Brookfield RVK-Viskosimeters mit einer Spindel Nr. 2 bei einer Geschwindigkeitseinstellung von 50, eingestellt wird.
Ein Drahtstab (Nr. 16) wird dazu verwendet, die überziehungsformulierung auf ein leitendes behandeltes Papier der Riegel Paper Corporation (EC40AA-Substrat) aufzubringen. Das Substrat wird bis zu einer Trockendicke von etwa 6 ju beschichtet.
Das mit dem Phthalocyaninpigment und dem Bindemittel beschichtete Papier wird beladen, bildweise
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bestrahlt und mittels einer Flüssigkeitsentwicklung entwickelt, wobei diese Entwicklungsmethode näher in der
USA-Patentschrift Nr. 3, 084, 043 beschrieben wird. Der verwendete Entwickler ist ein flüssiger Entwickler, wie er beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 2031512 beschrieben wird. Das Tonerbild wird dann auf gewöhnliches Bindepapier übertragen. Dabei erhält man ein Bild mit einer ausgezeichneten Qualität.
Beispiel 2 : Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die folgenden Formulierungen verwendet werden : etwa 150 g an metallfreiem Phthalocyanin in der ss-Form, etwa 1000 g Arotap 3205 XB-60 mit einem Feststoffgehalt von 60% in einer Lösungsmittelmischung aus Xylol und Butanol (erhältlich von der ADM-Chemicals), etwa 600 g SR-82, ein Silikonharz mit einem Feststoffgehalt von 60% in Xylol, erhältlich von der
General Electric Co., etwa 100 g 310-6, ein chloriertes Polyolefin, das von der Eastman Chemical Products Inc. verkauft wird, und etwa 300 g Toluol.
Es wird ein Bild mit einer ausgezeichneten Qualität erhalten.
Beispiel 3 : Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei ein Russ-getränktes Papiersubstrat verwendet wird, u. zw. E. P. Graphic, Grade No. 9080-8, verkauft von der Weyerhaeuser Company. Es werden ähnliche Ergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten.
Beispiel 4 : Eine Formulierung, beispielsweise die in Beispiel 2 erwähnte Formulierung, wird hergestellt und unter Verwendung eines Abziehstabes (Nr. 40) auf eine 0, 125 mm Aluminiumfolie aufgebracht.
Der Überzug wird während einer Zeitspanne von ungefähr 5 min bei etwa 1250C getrocknet. Die erhaltene elektrophotographische Platte wird beladen, bildweise bestrahlt und in einer üblichen xerographischen
Vorrichtung kaskadenentwickelt, wie sie als Xerox Ne. l Kamera beschrieben wird, wobei eine Xerox Flate Plate
Processor-Vorrichtung verwendet wird. Der verwendete Entwickler ist im Handel als xerographischer Entwickler erhältlich, beispielsweise kommt ein Entwickler in Frage, wie er in den USA-Patentschriften Nr. 2, 788, 288 und
Nr. 3, 079, 312 beschrieben wird. Das Tonerbild wird elektrostatisch auf Papier übertragen. Der restliche Toner wird freigesetzt und in normaler Weise abgewischt. Die Platten werden dann zweimal zyclisch erneut beladen, erneut bestrahlt und entwickelt.
Man erhält Bilder mit einer ausgezeichneten Qualität von dieser erneut verwendbaren Platte.
Beispiel 5 : Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die folgende Formulierung verwendet wird : etwa 100 g an metallfreiem Phthalocyanin in der X-Form, etwa 900 g Arotap EP8911-7-7, ein Alkyd/Acrylat-Harz, erhältlich von der ADM Chemicals, u. zw. mit einem Feststoffgehalt von 60% in einer Lösungsmittelmischung aus Xylol und Butanol, etwa 600 g des Silikonharzes SR-82, erhältlich von der General Electric Company, mit einem
Feststoffgehalt von 60% in Xylol, etwa 200 g Unichlor 70AX, ein chlorierter Kohlenwasserstoff, der von der Neville Chemical
Company erhältlich ist, etwa 100 g Syloid Nr. 244, ein Siliciumdioxydpigment, das von der W. R. Grace Company erhältlich ist.
Das mit dem Phthalocyaninpigment und dem Bindemittel beschichtete Papier wird beladen, bildweise bestrahlt und unter Einhaltung einer Flüssigkeitsentwicklungsmethode entwickelt, wie sie in der USA-Patentschrif Nr. 3, 084, 043 näher beschrieben wird. Der eingesetzte Entwickler ist ein flüssiger Entwickler, wie er beispielsweise in der weiter oben genannten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben wird. Ein Bild mit einer ausgezeichneten Qualität wird erhalten, das trocknet und durch Absorption auf dem mit Phthalocyanin beschichteten Papier fixiert wird.
Wenn auch in den vorstehenden Beispielen spezifische Komponenten beschrieben worden sind, so können dennoch auch andere Bindemittel, Phthalocyanine sowie Mengenverhältnisse der Materialien eingehalten werden, wobei ähnliche Ergebnisse erzielt werden. Ferner können andere Additive zugesetzt werden, welche die erfindungsgemässen Platten sensibilisieren oder in anderer Weise beeinflussen. Beispielsweise kann ein Antiblockierungsmittel, wie beispielsweise ein Siliciumdioxydpigment, verwendet werden, um ein Haften zwischen gewalzten Papierschichten zu beseitigen.
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