DE1044613B - Aufzeichnungsmaterial fuer die elektrostatische Bilderzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Bilderzeugung, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein verbessertes elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial dafür und ein verbessertes Verfahren unter Verwendung der verbesserten Aufzeichnungsmaterialien.

Bei der elektrostatischen Reproduktion wird ein sichtbares, dauerhaftes Bild, ein Original oder eine Kopie erzeugt, wobei als Zwischenschritt eine der Bildvorlage entsprechende Lichtverteilung oder ein elektrisches Signal in eine entsprechende elektrostatische Ladungsverteilung auf einer elektrisch isolierenden Fläche hergestellt wird. Bei dem Verfahren wird dann weiterhin die elektrostatische Ladungsverteilung dadurch in ein sichtbares Bild umgewandelt (»entwickelt«), daß sie mit elektrostatisch anziehbaren Teilchen behandelt wird.

Bei einem solchen typischen, elektrostatischen Verfahren, unter Verwendung einer photoleitenden Isolierschicht, wird zuerst eine elektrostatische Flächenladung auf der Oberfläche dieser photoleitenden Schicht erzeugt. Die elektrostatische Ladung kann im Dunkeln für eine gewisse Zeit auf der Oberfläche gespeichert werden. Der Zeitraum, in welchem die gespeicherte elektrische Ladung bei der Aufbewahrung in der Dunkelheit vollständig verschwindet, ist im folgenden als »Dunkelentladezeit« der Schicht bezeichnet. Solange noch genügend Ladung vorhanden ist, wird ein Lichtbild auf der geladenen Oberfläche entworfen, wobei diejenigen Teile der Oberfläche, die vom Licht getroffen werden, entladen werden, während der Rest der Oberfläche im geladenen Zustand verbleibt, so daß ein latentes elektrostatisches Bild entsteht. Dieses latente Bild wird durch Auftragen eines »Entwicklers«, wie z. B. eines pigmentierten, thermoplastischen Harzpulvers, sichtbar gemacht, welches elektrostatisch an den geladenen Flächen der Oberfläche haftet. Das so erzeugte sichtbare Bild kann direkt auf der Oberfläche, beispielsweise durch Aufschmelzen der Entwicklersubstanz, fixiert werden.

Ein für die bekannten elektrostatischen Verfahren geeignetes Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem Zelluloseblatt, das mit einem feinverteilten Photoleiter überzogen ist, der in einem elektrisch isolierenden, filmbildenden Träger dispergiert ist, also beispielsweise gewöhnliches Papier, das mit einem speziellen, photoleitenden, weißen Zinkoxyd überzogen ist, welches wiederum in einem Silikonharz verteilt ist. Solche Aufzeichnungsmaterialien ergeben zufriedenstellende Bilder, wenn sie bei normaler oder übernormaler Feuchtigkeit für eine gewisse Zeit vor Gebrauch gelagert werden. Es ergeben sich jedoch schlechte Bilder, wenn das Material vor Gebrauch bei einer unternormalen Feuchtigkeit gelagert worden Aufzeichnungsmaterial
für die elektrostatische Bilderzeugung

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Juli 1956

Harold Grey Greig, Princeton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

war. Ganz allgemein gesprochen ist die Bildqualität um so schlechter, je niedriger die Feuchtigkeit ist. Als Ursache für diese schlechten Ergebnisse nimmt man an, daß die Papierunterlage um so ungleichförmiger isoliert, je niedriger die Feuchtigkeit ist. In diesem Zustand ist das elektrische Feld, das von der elektrostatischen Flächenladung herrührt, ungleichförmig auf die Unterlage und die Photoleiterschicht verteilt, anstatt gleichmäßig nur an der photoleitenden Schicht zu liegen. Diese ungleichförmige Feldverteilung führt dann zu schlechten Ergebnissen. Dieser Feuchtigkeitsempfindlichkeit kann man dadurch begegnen, daß man die Unterlage aus gewöhnlichem Papier durch ein elektrisch leitendes Material ersetzt, wie beispielsweise ein Metall oder ein mit Kohlenstoff oder gewissen Silbersalzen behandeltes Papier. Ein solcher Ersatz bringt jedoch einen oder mehrere der folgenden Nachteile mit sich:

1. die Unterlage wird teurer;

2. die Unterlage kann nicht mehr einfach mit den üblichen Maschinen zum Beschichten von Bahnen verarbeitet werden;

3. die Unterlage ist nicht verträglich mit dem photoleitenden Überzug;

4. die Unterlage ist zu steif bzw. unbiegsam für viele Verwendungszwecke, und

5. die Farbe der Unterlage ist störend.

Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und ein verbessertes Aufzeichnungsmaterial für die elektrostatische Bilderzeugung angegeben werden, welches billig, biegsam ist und leicht in den üblichen Überziehmaschinen verarbeitet werden kann und dessen elektrostatische Eigenschaften im wesent-

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lichen unabhängig von der Feuchtigkeit sind, bei wodurch eine Unterlageschicht 21 auf dem Papierweicher es vor Gebrauch gelagert wurde. träger 19 entsteht.

Das erfindungsgemäße Material ist gekennzeichnet Nun wird eine zweite Überzugsmischung her-

durch eine photoleitende Schicht und eine mit dieser gestellt, indem man 80 g einer 60%igen Lösung von

in Berührung befindlichen Unterlageschicht, die einen 5 Silikonharz in Xylol, wie es beispielsweise unter der

speziellen Halbleiter enthält, wobei die photoleitende Typenbezeichnung GE-SR-82 in den Vereinigten

Schicht eine im Vergleich zur Unterlageschicht lange Staaten von Amerika auf den Markt gebracht wird,

Dunkelentladezeit besitzt. mit 106 g Toluol und 120 g weißem, photoleitendem

Es wird angenommen, daß sowohl bei niedrigen als Zinkoxyd, wie es beispielsweise als »Florence Green

auch bei hohen Feuchtigkeitsgraden das elektrische io Seal 8, French Process Zinc«, in den Vereinigten

Feld zur Zeit der Ladung an der Unterlage, der Staaten von Amerika auf den Markt gebracht wird,

Schicht und der Unterlageschicht anliegt. Wegen der mischt. Die Mischung wird in einer Kugelmühle bis

verhältnismäßig kurzen Abfallszeit der Unterlage- zu einer gleichförmigen Konsistenz fein gemahlen und

schicht findet hier jedoch ein Ausgleich statt, wodurch dann auf die Oberfläche der Unterlagenschicht 21 auf-

die effektive, elektrische Feldstärke an der photo- 15 gebracht und getrocknet, wobei eine photoleitende

leitenden Schicht erhöht wird. Gleichzeitig wird durch Schicht 23 auf der halbleitenden Unterlageschicht 21

eine verbesserte Flächenleitfähigkeit der Unterlage- entsteht. Zur Herstellung der Schichten 21 und 23

schicht eine gleichmäßigere Feldverteilung an der kann irgendein geeignetes Überzugsverfahren Verwen-

photoleitenden Schicht erreicht. dung finden, wie z. B. Aufgießen, Aufspritzen,

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungs- 20 Tauchen, Drehschleudern oder Aufpinseln. Nach dem

gemäßen Aufzeichnungsmaterials wird ein Papierblatt Trocknen ist das Aufzeichnungsmaterial gebrauchs-

mit einer Unterlageschicht überzogen, die ein in einem fertig. Es kann für kurze oder lange Zeiten in Hitze

Zelluloseazetatharz dispergiertes, spezielles, halb- oder Kälte aufbewahrt werden, gleich, ob die Feuch-

leitendes Zinkoxyd enthält, und darauf wiederum eine tigkeit hoch oder niedrig ist. Unabhängigkeit von der

photoleitende Schicht aufgebracht, die eine lange 25 Feuchtigkeit der Lagerung ergibt das erfindungs-

Dunkelentladezeit im Vergleich zu der der Unterlage- gemäße Material gute Bilder.

schicht besitzt und die ein besonderes, photoleitendes Das nach Beispiel 1 hergestellte Aufzeichnungs-

Zinkoxyd in einem Silikonharz enthält. Die Erfindung material kann beispielsweise im folgenden Verfahren

umfaßt Aufzeichnungsmaterialien mit der beschrie- Verwendung finden. Das Material wird mit der Unter-

benen Schicht und Unterlageschicht sowohl mit als 30 lage 19 auf eine geerdete Metallplatte 25 gelegt, und

auch ohne eine Hinterlegung. in der Dunkelheit wird dann eine elektrostatische

Die vorstehenden Einzelheiten und weitere Vor- Ladevorrichtung 51, 53 über die photoleitende Schicht züge der Erfindung sollen im folgenden in Verbin- 23 hinweggeführt, um dieser eine elektrostatische Ladung mit der Zeichnung näher beschrieben werden. dung zu erteilen. Die Ladevorrichtung 51 kann eine Es zeigt 35 Reihe von feinen Drähten 53 enthalten, die in der

Fig. 1 im Schnitt eine schematische Aufsicht auf Nähe der geerdeten Metallplatte 25 angeordnet sind,

ein typisches Aufzeichnungsmaterial, das entsprechend Eine Gleichspannungsquelle wird zwischen die Drähte

der Erfindung aufgebaut ist, und eine Einrichtung zur 53 und die geerdete Platte 25 geschaltet, derart, daß

Erzeugung einer Flächenladung auf diesem Material, die Drähte in bezug auf die geerdete Platte negativ

Fig. 2 schematisch und teilweise im Schnitt eine 40 geladen werden. Die Spannung soll hoch genug sein, Aufsicht eines Gerätes zur Erzeugung eines Kontakt- damit in der Nähe der Drähte eine Koronaentladung abzugs von dem geladenen Aufzeichnungsmaterial entsteht. Vorzugsweise wird den Drähten bei der Benach Fig. 1, ladung der Oberfläche des im Beispiel beschriebenen

Fig. 3 im Schnitt schematisch eine Einrichtung zur Aufzeichnungsmaterials eine Spannung von etwa

Entwicklung des elektrostatischen Bildes, das gemäß 45 -6000VoIt in bezug auf Masse erteilt. Die Ober-

Fig. 2 auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugt wurde, fläche des Aufzeichnungsmaterials, das unter der

und Ladevorrichtung 51 weggeführt wird, lädt sich nega-

Fig. 4 eine Kurvenschar, die die Dunkelabfallszeiten tiv mit der bevorzugt angelegten Spannung auf. Die

von Kombinationen von verschiedenen Zinkoxyden Einrichtung und das Verfahren können auch eine

und verschiedenen Trägerstoffen darstellen. 50 Flächenladung positiver Polarität erzeugen, wenn die

In der Zeichnung sind gleichartige Teile mit Drähte in bezug auf die geerdete Platte 25 positiv vorgleichen Bezugszeichen versehen. gespannt werden.

Im folgenden soll nun ein ins einzelne gehendes Bei- Der nächste Verf ahrensschritt besteht darin, einspiel zur Herstellung und für die Verwendung eines zelne Flächen der geladenen Oberfläche des Aufzeichelektrographischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der 55 nungsmaterials zu entladen, um auf ihm eine bildvorliegenden Erfindung gegeben werden. mäßige elektrostatische Ladungsverteilung zu er-„ . -I₁ zeugen. Dies kann, unter Bezugnahme auf Fig. 2, daßeispiel 1 durch erreicht werden, daß auf die geladene Ober-

Ein der Fig. 1 entsprechendes Aufzeichnungs- fläche 23 ein photographisch hergestelltes Negativ

material gemäß der Erfindung kann folgenderweise 60 bzw. Diapositiv 61 aufgelegt und in der Art normaler

hergestellt werden: Man bereitet zuerst eine Mischung Kontaktabzüge durch beispielsweise eine Lampe 59

aus einer Lösung von 20 g löslichem Kasein in 200 g belichtet wird. Eine Belichtungszeit von ungefähr

Wasser und 1 ecm von 28% wäßrigem Ammonium- einer Sekunde mit einer 100-Watt-Wolframglühlampe,

hydroxyd. Dann werden ungefähr 50 g halbleitenden die ungefähr 60 cm von dem Aufzeichnungsmaterial

Zinkoxydes, wie es beispielsweise unter der Typen- 65 entfernt war, hat sich für ein Negativ normaler

bezeichnung AZO-ZZZ-33 in den Vereinigten Staaten Dichte als ausreichend erwiesen. Das Lichtbild kann

von Amerika auf den Markt gebracht wird, in der natürlich auch durch irgendeines der üblichen photo-

Lösung dispergiert. Diese Dispersion wird dann auf graphischen Verfahren, wie beispielsweise Projektion,

eine Papierunterlage 19 durch irgendein übliches Kontakt- oder Reflexkopie, hergestellt werden. Es

Überzugsverfahren aufgebracht und dann getrocknet, 70 kann 3 ede Art von elektromagnetischer Strahlung Ver-

wendung finden, vorausgesetzt, daß ein Teil davon in den Bereich der spektralen Empfindlichkeit der photoleitenden Schicht 23 fällt.

Im vorliegenden Beispiel kann blaues und ultraviolettes Licht zur Bilderzeugung Verwendung finden. Für andere photoleitfähige Schichten ist sichtbares Licht, Infrarot oder Ultraviolett geeignet.

Sobald das Licht die Oberfläche der photoleitenden Schicht 23 trifft, wird die darauf befindliche elektrostatische Ladung an den belichteten Stellen verringert oder entfernt. Auf diese Weise verbleibt ein elektrostatisches Ladungsbild oder eine Ladungsverteilung entsprechend den nicht belichteten Flächen des Lichtbildes zurück.

Das elektrostatische Bild kann gewünschtenfalls eine Zeitlang gespeichert werden. Normalerweise besteht der nächste Verfahrensschritt darin, das elektrostatische Ladungsbild mit einer feinverteilten Entwicklersubstanz, wie z. B. einem feinen Pulver oder einem Farbstaub, zu entwickeln. Die Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes erfolgt vorzugsweise nach Fig. 3 dadurch, daß man das Aufzeichnungsmaterial im Dunkeln beläßt und über die Oberfläche der photoleitenden Schicht, die die elektrostatische Ladungsverteilung· trägt, eine Entwicklerbürste 55 führt, die ein Entwicklerpulver enthält. Auf denjenigen Stellen der Oberfläche, auf denen eine elektrostatische Ladung verblieben war, werden Flächen 27 aus Entwicklerpulver niedergeschlagen. Die Entwicklerbürste enthält eine Mischung von magnetischen Trägerteilchen, beispielsweise pulverisiertem Eisen und dem Entwicklerpulver. Die Mischung wird in einem magnetischen Feld eines Magnets 57 zusammengehalten und bildet die Entwicklerbürste.

Ein bevorzugtes Trägermaterial für die Entwieklermischung besteht aus alkoholisch gereinigtem Eisen, d. h. Eisenteilchen, die frei von Fett und anderen alkohollöslichen Verunreinigungen sind. Diese Eisenteilchen sind vorzugsweise relativ klein, ihre maximalen Abmessungen sollen etwa 0,05 bis 0,2 mm betragen. Zufriedenstellende Ergebnisse kann man jedoch auch mit Trägerteilchen erreichen, die aus Eisenteilchen mit einem etwas weiteren Größenbereich bestehen, nämlich etwa von 0,025 bis 0,5 mm.

Das Entwicklungspulver kann aus einer großen Anzahl von verschiedenen Stoffen bestehen. Es soll vorzugsweise elektrisch aufladbar sein, so daß die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bildes unterstützt wird. Die Ladung des Pulvers kann daher rühren, daß das Pulver erstens elektroskopisch oder zweitens mit anderen Teilchen in Wechselwirkung getreten ist, mit denen es reibungselektrisch aktiv ist, oder daß es schließlich durch eine elektrische Quelle, wie beispielsweise eine Koronaentladung, aufgeladen wurde. Beispiele geeigneter Entwicklerpulver sind pulverisiertes Zink, pulverisiertes Kupfer, Kohle, natürlicher Schwefel und künstliche Harze oder Mischungen davon. Das Entwicklungspulver kann auch auf andere Art auf das elektrostatische Bild aufgebracht werden, beispielsweise kann es auf das Bild aufgestaubt werden oder mit Glaskugeln oder anderen geeigneten Trägerteilchen gemischt werden, wobei diese Mischung dann mit der Oberfläche der photoleitenden Schicht in Berührung gebracht wird. Die Kügelchen dienen dabei nur als zeitweiser Träger, da sie die Pulverteilchen bei Berührung mit der geladenen Oberfläche abgeben.

Die beschriebenen Entwicklerpulver sind positiv geladen und bleiben leicht an negativ geladenen Flächen eines elektrostatischen Bildes haften. In dem beschriebenen, entwickelten Bild entsprechen die entwickelten Flächen des Bildes den nicht belichteten Teilen des Lichtbildes. Wenn die photoleitende Schicht positiv geladen wird und dieselben Verfahrensschritte ausgeführt werden, wie oben beschrieben, ergibt sich ein umgekehrtes Bild. Wenn ein negativ geladenes Pulver an Stelle des positiv geladenen Pulvers Verwendung findet, entsteht im ersten Falle ein umgekehrtes Bild und im zweiten Falle ein positives Bild.

ίο Das entwickelte Bild 27 wird nun auf der photoleitenden Schicht 23 fixiert. Wenn das Entwicklungspulver oder der Trägerstoff der photoleitenden Schicht 23 einen relativ niedrigen Schmelzpunkt hat, kann das Bild durch Erhitzen, beispielsweise mit einer Infrarotlampe, fixiert werden, wobei das Pulver mit der Oberfläche verschmilzt. Schwefel oder synthetische thermoplastische Harzpulver können auf diese Weise fixiert werden. Andererseits kann auch das entwickelte Bild 27 in die Schicht 23 eingepreßt werden. Ein anderes Fixierverfahren für das entwickelte Bild 27 besteht darin, einen dünnen Überzug aus einem Lösungsmittel für das Material des entwickelten Bildes 27 aufzubringen. Das Lösungsmittel erweicht die Teilchen des Pulverbildes und bewirkt, daß sie aneinander und an der photoleitenden Schicht 23 haften. Andererseits kann aber auch ein Lösungsmittel zum Erweichen der photoleitenden Schicht 23 Verwendung finden, wodurch ebenfalls ein Haften des entwickelten Bildes an der Schicht erreicht wird. Durch Stehenlassen und vorzugsweise durch eine geringfügige Wärmebehandlung wird das Lösungsmittel von dem Aufzeichnungsträger wieder abgedampft.

Bilder, die nach dem oben beschriebenen Verfahren mit dem Aufzeichnungsmaterial nach Beispiel 1, welches vor Gebrauch unter normalen oder übernormalen Feuchtigkeitsverhältnissen gelagert worden war, hergestellt wurden, waren vergleichbar mit solchen, die mit einem ähnlichen Aufzeichnungsmaterial ohne Unterlageschicht 21 hergestellt wurden.

Wenn aber die Aufzeichnungsmaterialien vor Gebrauch vollständig getrocknet worden waren, wie beispielsweise durch ein 5minutiges Erhitzen auf etwa 150° C, ergab das Aufzeichnungsmaterial ohne Unterlageschicht 21 gar keine Aufzeichnung oder nur eine Aufzeichnung an einzelnen Stellen, während das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial trotzdem einwandfreie Bilder lieferte.

Fig. 4 veranschaulicht die Differenzen der Dunkelentladezeit der Photoleiterschicht 23 und der Unterlageschicht 21 des Aufzeichnungsmaterials nach Beispiel 1. Die Mischung für den photoleitenden Überzug (photoleitendes Zinkoxyd, Toluol und Silikonharz) wird auf eine Aluminiumfolie aufgetragen und getrocknet. Der Überzug wird dann in der Dunkelheit bei einer konstanten, geregelten Feuchtigkeit ungefähr 2 Stunden lang aufbewahrt, dann, wie beschrieben, aufgeladen. Nach der Ladung wird die Oberflächenspannung fortlaufend gemessen. Die Kurven 71 und 73 geben den Verlauf der Oberflächenspannung in Abhängigkeit von

der Zeit bei ungefähr 5% relativer Feuchtigkeit bzw. 90% relativer Feuchtigkeit bei ungefähr 21° C wieder.

Die Mischung für die Unterlageschicht 21 (halbleitendes Zinkoxyd, Wasser und Kasein) wurde eben- so auf Aluminiumfolien aufgetragen, getrocknet und geladen. Die Kurve 75 gibt den Verlauf der Oberflächenspannung in Abhängigkeit von der Zeit für dieses Unterlagematerial bei ungefähr 5°/o relativer Feuchtigkeit und etwa 21° C wieder. Oberhalb 5O°/o relativer Feuchtigkeit war keine Oberflächenspannung

meßbar. Es ist beachtenswert, daß trotz gleicher Ladung die Ladung bei der Unterlageschicht extrem schnell verschwindet, wie durch die Kurve 75 gezeigt wird, im Vergleich zu der photoleitenden Schicht, deren Spannungsabfall durch die Kurven 71 und 73 dargestellt wird. Die Kombination von halbleitendem Zinkoxyd und Silikonharz ergibt unter den gleichen Bedingungen die Kurve 77.

Beispiel 2

Ein dünnes, poröses Papier wird zuerst mit der ersten Überzugsmischung nach Beispiel 1 getränkt und getrocknet. Anschließend daran wird eine Seite dieses imprägnierten Blattes mit der zweiten Überzugsmischung nach Beispiel 1 überzogen und getrocknet. Die Unterlage, die das imprägnierte Papier enthält, wirkt während der Ladung als schwimmende Masse oder als leitende Verbindung zur Erde. Bei sehr trockenen Verhältnissen wird das Aufzeichnungsmaterial nicht an die geerdete Platte angezogen (haftet nicht) und entwickelt noch bei Feuchtigkeitsbedingungen, wo ein Aufzeichnungsmaterial ohne die halbleitende Zwischenschicht vollständig leere Bilder ergibt.

Beispiel 3

Ein verhältnismäßig poröses Papierblatt, wie z. B. ein Abzugs- (Vervielfältigungs-) Papier, wird mit einem halbleitenden Zinkoxydpulver gefüllt. Dies kann durch Einreiben oder Einbürsten einer dünnen Suspension oder Paste des halbleitenden Zinkoxyds in die Poren des Papiers und durch anschließendes Entfernen des Trägerstoffes durch Trocknen geschehen. Das vorzuziehende Verfahren besteht jedoch darin, das Zinkoxyd dem Papierbrei bei der Herstellung des Papiers zuzusetzen, beispielsweise durch eines der üblichen Verfahren, die bei der Herstellung von beschwertem Papier üblich sind. Das beschwerte Blatt wird dann in üblicher Weise mit der zweiten, photoleitfähigen Überzugsmischung nach Beispiel 1 überzogen und getrocknet.

Das Bindemittel der Überzugsmasse dringt in das beschwerte Papier ein und ergibt damit eine Unterlage, die aus mit Zinkoxyd und Trägerstoff imprägniertem Papier besteht, ähnlich wie das Aufzeichnungsmaterial nach Beispiel 2. Auf diese Weise kann also die Schicht und die Unterlageschicht denselben Trägerstoff enthalten. Dieses Aufzeichnungsmaterial besitzt dieselben Eigenschaften in bezug auf die Bildwiedergabe wie das Aufzeichungsmaterial nach Beispiel 2.

Beispiel 4

Ein Papierblatt wird mit einer Unterlagenschichtmischung überzogen, die aus 10 g Zelluloseazetat, wie es z. B. unter der Bezeichnung Eastman Kodak No. 4644 Vis. 3 auf den Markt gebracht wird, 200 g Azeton und 50 g halbleitendem Zinkoxyd der Type Azo-ZZZ-33 besteht, und anschließend getrocknet, so daß eine Unterlageschicht auf dem Papierträger entsteht. Die Unterlageschicht wird dann mit der zweiten Überzugsmischung nach Beispiel 1 überzogen, was eine photoleitende Schicht auf der Unterlageschicht liefert.

In den bisher beschriebenen Beispielen wird ein halbleitendes Zinkoxyd und ein photoleitendes Zinkoxyd verwendet. Bei den Forschungsarbeiten zur Entwicklung eines elektrographischen Aufzeichnungsmaterials hat sich nun herausgestellt, daß einige der Zinkoxyde, die versuchsweise für die Herstellung von Aufzeichnungsmaterialien verwendet worden waren, keine oder nur sehr schlechte Bilder ergaben. Die meisten davon waren sogenannte »American Process «- Zinkoxyde, die direkt aus dem Zinkerz hergestellt waren. Versuchsmessungen der entsprechenden Oberflächenspannungen direkt nach der Ladung der photoleitfähigen Schicht im Dunkeln, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, zeigten eine sehr geringe oder gar keine Aufrechterhaltung der Oberflächenladung. Es wird angenommen, daß die Dunkelentladezeit der unbrauchbaren Schichten, auch wenn sie ein hochisolierendes Trägermaterial enthielten, wie beispielsweise ein Silikonharz, zu kurz sind, um für normale elektrostatische Bilderzeugungsverfahren brauchbar zu sein. Eine solche Schicht ist jedoch ausgezeichnet geeignet als Unterlageschicht nach der vorliegenden Erfindung. Diese Zinkoxyde in irgendeinem Bindemittel oder als Füllmaterial in einem Unterlageblatt selbst bilden eine gute Unterlage für die photoleitfähige Schicht für ein elektrostatisches Bilderzeugungsverfahren. Die Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung sind verhältnismäßig unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt des Trägers, und man kann eventuell den Träger vollständig weglassen, wenn sie genügend stabil sind.
Die halbleitenden Zinkoxyde sind im äußeren Aussehen identisch mit den sogenannten photoleitenden Zinkoxyden. Es sind verschiedene Prüfverfahren entwickelt worden, um Zinkoxyd, das für eine photoleitende Schicht Verwendung finden kann, von einem halbleitenden Zinkoxyd zu unterscheiden, welches wiederum für die halbleitende Unterlage dienen soll. Diese Prüfverfahren sind folgende:

1. Man bereitet eine Zinkoxyd-Trägerstoff-Mischung, wie beschrieben, als zweite Überzugsmischung nach Beispiel 1. Mit dieser Mischung wird eine Aluminiumfolie überzogen und getrocknet. Nun versucht man, damit zu arbeiten, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde. Ein Zinkoxyd, das eine Schicht bildet, die einwandfreie Bilder liefert, ist für eine photoleitfähige Schicht geeignet. Ein Zinkoxyd, da?

keine oder nur sehr schlechte Bilder ergibt, ist für die Unterlage geeignet.

2. Man stellt eine Zinkoxyd-Trägerstoff-Mischung her, wie sie als zweite Überzugsmischung im Beispiel 1 beschrieben wurde. Diese Mischung wird auf eine Aluminiumfolie aufgetragen und getrocknet. Anschließend wird sie auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs gebracht (etwa —190° C) und einer Bestrahlung von λ = 3650 Ä ausgesetzt. Eine photoleitende Schicht zeigt hierbei eine lavendel- oder orangenfarbige Lumineszenz, eine für die Bilderzeugung nicht oder nur schlecht geeignete Unterlageschicht zeigt hierbei eine grüne oder gelbeLumineszenz.

3. Die Zinkoxydprobe wird in einer Wasserstoffatmosphäre bei ungefähr 1000° C etwa 10 Minuten lang geglüht. Nach Abkühlen der Probe wird sie einer Strahlung von λ = 3650 Ä ausgesetzt. Zinkoxyde, die eine photoleitfähige Schicht ergeben, lumineszieren hell, während Zinkoxyde, die eine nicht- oder schlecht photoleitende Schicht liefern, nur schwach oder gar nicht lumineszieren.

Indem man die obenstehenden Prüfungen mit verschiedenen Materialien verschiedener Herkunft durchführt, kann man das Material bestimmen, das sich am besten als Photoleiter und das, das sich am besten als Halbleiter eignet.

Die Gründe, warum das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung bessere Bilder liefert, sind noch nicht vollständig geklärt, es soll jedoch der folgende Versuch dazu unternommen werden. In dem

erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial besitzt die Unterlageschicht 21 eine sehr kurze Dunkelentladezeit und scheint als Ausgleichsschicht oder schwimmende Masse zu wirken, die genügend Quer- und Längsleitfähigkeit besitzt, um die Bildung einer geeigneten. gleichförmigen Feldverteilung an der photoleitfähigen Schicht vor der Belichtung zu ermöglichen. Die photoleitfähige Schicht besitzt dagegen eine sehr lange Dunkelentladezeit, mit dem Resultat, daß die elektrischen Felder von der Ladevorrichtung besser ausgenutzt werden.

Das halbleitende Material braucht nicht notwendig Zinkoxyd zu sein. Es ist nur notwendig, daß das Material in Verbindung mit dem Trägerstoff eine Unterlageschicht liefert, die eine kurze Dunkelentladezeit im Verhältnis zur Dunkelentladezeit der photoleitfähigen Schicht besitzt. Für Schnellverfahren werden Dicke und Zusammensetzung der Unterlageschicht vorzugsweise so gewählt, daß sie die kürzestmögliche Dunkelabfallszeit besitzt.

Die Materialien sind wirksam, wenn sie in einem weiten Bereich des Verhältnisses von Bindemittel zu Oxyd als Unterlageschicht oder als Imprägnierung verwendet werden. Man kann sehr kleine Mengen an Bindemitteln bis zu 1 Gewichtsteil Bindemittel zu 2V2 Gewichtsteilen halbleitendem Zinkoxyd verwenden. Die obere Grenze ist dann erreicht, wenn lose Oxydteilchen die photoleitfähige Schicht stören, die untere Grenze ist durch das Verhältnis gegeben, bei dem die Leitfähigkeit der Unterlage zu niedrig für den gewünschten Anwendungszweck ist.

Die Erfordernisse an den Trägerstoff für die Unterlageschicht sind viel weniger kritisch als die für die Trägerstoffe, die für die photoleitfähige Schicht Verwendung finden sollen. Die Unterlageschicht soll selbstverständlich, wenn sie als Film oder Überzug auf einem biegsamen Aufzeichnungsmaterial Verwendung finden soll, die nötige Biegsamkeit, Haftfähigkeit sowie Abblätterungsfestigkeit besitzen, die für das zusammengesetzte Blatt gefordert wird. Wenn die Unterlageschicht mit einer photoleitenden Schicht überzogen werden soll, ist es wünschenswert, daß die Trägersubstanz der Unterlage in einem anderen Lösungsmittel löslich ist wie der Trägerstoff für die photoleitfähige Schicht, so daß die photoleitfähige Schicht aufgetragen werden kann, ohne daß eine unerwünschte Mischung oder Auflösung der beiden Schichten erfolgt. Viele der gewünschten Eigenschaften der Unterlageschicht können durch die Verwendung von Zusatzmitteln oder durch Abwandlungen der Mischung erreicht werden. So können z. B. Plastifizierungsmittel zur Erhöhung der Biegsamkeit zugesetzt werden, ferner oberflächenaktive Stoffe zur Verbesserung der Haftfähigkeit, während zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit Stoffe zugesetzt werden können, die die Zähigkeit verbessern. Der Trägerstoff für die Unterlage kann ein synthetisches oder natürliches Harz oder Wachs und in organischen Lösungsmitteln oder Wasser löslich sein. Beispiele für geeignete Trägerstoffe sind Zelluloseazetat, Zelluloseazetatbutyrat, Polyvinylazetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylchloridazetat, Schellack, Kolophonium, Carnaubawachs, Bienenwachs, Paraffin, Polyäthylenglykol, Kasein, Hydroxäthylzellulose, Karboxymethylzellulose oder Kautschuk.

Die photoleitfähige Schicht 23 muß aus einem Material bestehen, das bei Belichtung einen erheblichen Wechsel der elektrischen Leitfähigkeit erleidet.

Die Schicht 23 bestimmt die spektrale Empfindlichkeit, die Ansprechschnelligkeit und die Gradation des Aufzeichungsmaterials. Durch eine entsprechende Wahl der Materialien für die photoleitende Schicht 23 kann in einem weiten Bereich eine praktisch beliebige Spektralempfindlichkeit, Ansprechgeschwindigkeit sowie Gradation erreicht werden. An Stelle von weißem Zinkoxyd können vier verschiedene pulverisierte Photoleiter für die photoleitfähige Schicht Verwendung finden. Zum Beispiel kann man farbsensibilisiertes, weißes Zinkoxyd, Cadmiumzinksulfid oder panchromatisch empfindliches oder Polierzinkoxyd verwenden. Der Trägerstoff für die Schicht 23 ist wesentlich und kann aus einem beliebigen Stoff aus einer Reihe bestehen, welcher filmbildend ist und elektrisch isoliert. An Stelle von Silikonharz können folgende Trägerstoffe \'^rerwendung finden: Polystyrol, Polyvinylazetat, Kopolymere von Chloridvinylazetat, Zelluloseäther, Zelluloseester, Methyl- und Äthylzellulose, Zellulosenitrat, Schellack, Paraffinwachs und Carnaubawachs.

Der Photoleiter kann in dem Trägerstoff auf verschiedene Weise suspendiert werden. Die einfachste Möglichkeit ist, den Trägerstoff in einem organischen Lösungsmittel zu lösen und dann den pulverisierten Photoleiter darunterzumischen. Andererseits kann auch der Photoleiter trocken gemischt werden, z. B. durch Kneten mit dem Trägerstoff, der auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt wurde, um ihn plastisch zu machen.

Das Verhältnis von Photoleiter zu Trägerstoff für die photoleitfähige Schicht kann in einem weiten Bereich schwanken. Vorzugsweise Bereiche sind jedoch 50 bis 90 Gewichtsprozent Photoleiter und etwa 50 bis 10 Gewichtsprozent Trägerstoff. Die optimalen Verhältnisse hängen von der Art des Photoleiters, der Art des Trägerstoffes und den gewünschten Eigenschaften ab.

In den Beispielen sind Aufzeichnungsmaterialien beschrieben, die eine Papierunterlage enthalten, welche als mechanischer Träger für die Schicht und die Unterlageschicht dient. Dieser Träger kann ein beliebiges streifen- oder blattförmiges Material sein, besteht jedoch vorzugsweise aus Zellulose, wie beispielsweise gewöhnliches Papier oder Zellulosefolie, bzw. Zellulosehydrat. Wenn die Schicht und die Unterlageschicht genügend fest sind, kann ein besonderer Träger entfallen.

Im vorstehenden wurde ein verbessertes elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial für elektrostatische Bilderzeugung und ein verbessertes Verfahren dafür unter Verwendung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien beschrieben. Die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien sind billig, leicht in den üblichen Maschinen zum Beschichten von Bahnen herzustellen, biegsam und im wesentlichen unempfindlich gegenüber der relativen Feuchtigkeit, in der sie vor ihrer Verwendung gelagert worden waren.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Aufzeichnungsmaterial für die elektrostatische Bilderzeugung mit einer photoleitfähigen Schicht, gekennzeichnet durch eine mit der photoleitfähigen Schicht in Berührung befindlichen, Zinkoxyd enthaltenden Unterlageschicht, deren Dunkelabfallszeit kleiner ist als die Dunkelabfallszeit der photo ■ leitfähigen Schicht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © .809 6751/730· 11.58