DE1497224A1

DE1497224A1 - Photoempfindliches Element

Info

Publication number: DE1497224A1
Application number: DE19651497224
Authority: DE
Inventors: Weigl John Wolfgang
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1964-11-23
Filing date: 1965-11-17
Publication date: 1969-05-08
Also published as: NL6515152A; ES319795A1; IL24632A; DK120577B; SE308250B; BE672668A; NO122817B; DE1497224B2; NL150239B; LU49849A1; CH458076A; DE1497224C3; GB1084024A; FR1464792A; US3411903A

Description

RANK XEROX LIMITED

37/41 Mortimer Street, London W.I, England

Photoempfindliches Element

Allgemein betrachtet betrifft die Erfindung das xerographische Verfahren zur Herstellung von Bildern, insbesondere betrifft die Erfindung eine photoempfindliche Platte und deren Verwendung bei xerographicchen Verfahren«

Bei der Xerographie, wie sie zuerst in der USA-Patentschrift 2 297 691 beschrieben worden ist, wird ganz allgemein auf einem photoleitenden Isolator durch die vereinte Einwirkung des Lichts und eines elektrischen Feldes ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, das durch Aufbringen von feinverteiltem elektroskopischem Material

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entwickelt wird. Diese als Toner bezeichneten elektroskopischen Materialien werden für den Gebrauch bei den

sie

üblichen xerographischen Verfahren so gewählt, daß an dem latenten elektrostatischen Bild auf einem photöleitenden Isolator haften und dadurch das ursprünglich latente Bild sichtbar werden lassen. Meistens wird dann das entwickelte Tonerbild entweder auf der Oberseite des photoleitenden Isolators fixiert oder auf ein Kopierblatt übertragen und dort fixiert, wobei die Wahl in den meisten Fällen nach dem Gesichtspunkt getroffen wird, ob die photoleitende Schicht in dem Verfahren sofort wieder verwendet werden kann oder nicht. Bei anderen xerographischen Verfahren wird die Platte nicht zuvor geladen sondern wird zunächst belichtet und dann mit einem geladenen Entwickler hervorgerufen (vgl. USA-Patentschrift 2 956 847). Für die .Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann die Xerographie bezeichnet weräten als eine Technik zur Herstellung 4on Bildern, bei der ein Verfahrens schritt vorkommt, in dem die Bestrahlung mit einem Huster elektromagnetischer Strahlung, z.B. Licht, angewandt wird, um die elektrischen Eigenschaften einer photoempfxndlichen "Platte¹¹ dem Bestrahlungsrauster entsprechend zu verändern.

Zwar sind auch andersartig aufgebaute xerographisehe Platten bekannt, die am häufigsten verwendeten beiden Arten xerographischer Platten sind jedoch die Platte mit amorphem Selen und die Platte mit Pigment und Bindemittel. Die

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Platte mit amorphem Selen, die in allen Einzelheiten in der USA-Patentschrift 2 97o 9o6 (Bixby) beschrieben ist, kann zusammenfassend beschrieben werden als eine dünne Schicht elementaren Selens in amorpher Form, die "durch Vakuumaufdampfung oder auf andere bekannte Art und Weise auf eine leitende Unterlage aufgebracht ist. Selenplatten dieser Art haben weite Verbreitung erfahren, weil von ihnen viele tausend sehr hochwertige Kopien auf gewöhnlichem Biiropapier abgenommen werden können. Andererseits ist die Selenplatte nicht nur teuer in der Herstellung, weil hochreine Ausgangsstoffe und genau abgestimmte Herstellungsmethoden eingehalten werden müssen, sondern ihre Verwendung macht es, wie bei allen wiederholt verwendbaren xerographischen Platten, erforderlich, das Tonerbild von der Platte auf einen-Kopierbogen zu übertragen und nach der Übertragung die Platte zu reinigen.

Der andere Typ xerographiseher Platte, die heute benutzt wird, ist allgemein als Platte vom Pigment-Bindemittel-Typ bekannt, wie sie in der USA-Patentschrift" 3 121 006 (Middleton und Reynolds) beschrieben ist. Allgemein gesagt be- . steht dieser Plattentyp aus einer Schicht von feinverteiltem photGleitenden Pigment, das dispergiert ist in einem filmbildenden Bindemittel auf Kunstharzbasis, beides zusammen als Beschichtung eines Trägers, etwa von Papier. Da nach dem Französischen Verfahren hergestelltes Zinkoxid das übliche photoleitende Material der Wahl für diese Art

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Platten ist, wird die Platte allgemein als Zinkoxid-Bindemittel-Platte bezeichnet. Wenn nun auch die Zinkoxid-Bindemittel-Platte das xerographisehe Verfahren durch Fortfall der Übertragungs- und Reinigungsschritte zu vereinfachen vermag, so ergab sich demgegenüber doch, daß diese Art Platte in ihren elektrischen Eigenschaften eine Lichtermüdung zeigt, so daß sie, wenn sie einmal belichtet wurde, im allgemeinen erst wieder benutzt werden kann, nachdem sie eine relativ lange Zeit im Dunkeln gelegen hat. Wenn daher auch die photoleitende Beschichtung auf einer Bindemittel-Platte verhältnismäßig preiswert ist, verglichen mit der photoleitenden Schicht bei einer xerographischen Platte mit amorphem Selen, so müssen die Kosten dieser -^eschichtung über die einzige Kopie amortisiert werden, die die Platte zu liefern vermag, gegenüber der Selenplatte, deren Kosten über viele tausend Kopien amortisiert werden können. Umge-'" rechnet auf eine Einzelkopie ist demnach die Bindemittel- Platte teurer als die Selenplatte. F.erner ist zu beachten, daß die Kopie von der Selenplatte auf normalem Büropapier abgenommen wird, während.die Kopie von einer.Bindemittel-Platte natürlich auf der beschichteten Oberfläche der Platte selbst erzeugt und fixiert wird, und viele Benutzer beanstanden Kopien auf dieser Art. beschichteten Papier wegen des Griffs und des Aussehens. ■

Hit der Erfindung wird demgegenüber ein photoempfindliches Material für Zwecke der Elektrophotographle angegeben, das einen Bogen mit photoleitenden isolierenden Fasern aufweist.

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Es ist erfindungsgemäß möglich, eine xerographische Platte aus dünnen, photoleitenden Fasern zu bilden, die miteinander verbunden werden und ein faseriges Material mit flächenhafter Erstreckung, mit anderen ¥/orten ein faseriges Papier bilden, das einem gewöhnlichen Zellulosepapier ähnlich ist.

Die Fasern können entweder filzartig verarbeitet oder verwoben werden, um das gewünschte flächenhafte Material zu erzeugen, und sie können mit einem Anteil, vorzugsweise mit einem geringeren Anteil nicht-photoleitender Fasern,

wie etwa Holzfasern, Lumpenfasern oder synthetischen Fasern, versetzt werden.

Wenn die photoleitenden Fasern in der nachfolgend zu beschreibenden Weise hergestellt sind, können sie zum Beispiel zu einem Gewebe verarbeitet werden, das bei Verwendung dünner Fasern einem Papier ähnelt. Bei einer anderen Technik, die der üblichen Papierherstellung näherkommt," werden lange photoleitende Fasern hergestellt und zu kurzen Längen zerschnitten, die als Stapelfaser bezeichnet werden können. Diese Stapelfaser ist das Ausgangsprodukt.für den "Stoff" oder "Eintrag" bei der Papierherstellung, die hier allgemeiner mit "Filzprozeß" umschrieben werden soll.

In den Fällen, in denen eine beim Mahlen fasernde syntheti- ■ sehe Faser (etwa stark gerichtetes oder kaltwassergesponnenes Polyakrylnitril oder dessen Kopolymere) verwendet wird, können die in der Holzstoff- und Papierindustrie bei HoIz-

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stoffasern für die Eintragsvorbereitung üblichen Techniken angewandt werden, um die erforderliche Faserstruktur in der wäßrigen Suspension des Stapels zu erzielen» Nach der Behandlung des Stoffs j die den jeweiligen Erfordernissen angepaßt ist, werden dem Eintrag die benötigten nicht-faserigen Zusätze, Leime, Füllmittel und natürliche oder synthetische harzartige Bindemittel zugesetzt. Die Zugabe derartiger Harze in Form von Wasserlatex oder einer dispensiblen Harzlösung entsprechend dem Vorgehen zur Gewinnung von Zellulosepapieren größerer Naß- und/oder Trockenfestigkeit, kann besonders vorteilhaft sein, wenn nicht-fibrillierende, synthetische photoleitende Fasern ohne zusätzliche Zellulosefasern im Eintrag benutzt werden. In der Technik der Papierherstellung ist es allgemein bekannt, daß Holzstoffasern und zylindrische Fasern einiger synthetischer Harze zum Fibrillieren veranlaßt werden können durch einen mechanischen Schleif-prozeß in wäßriger Aufschwemmung, der bei der Papierherstellung im Holländer stattfindet. Beim Fibrillieren werden diese Fasern gespalten, und es bilden sich viele feine Fäserchen, die meistens mit der Hauptfaser verbunden bleiben. Während der Bildung der blattartigen Formen schließen sich diese haarigen Fasergebilde auf dem Sieb der Papiermaschine zu einer Matte zusammen und werden mechanisch miteinander verbunden. Beim nachfolgenden Absaugen des Wassers werden die Fasergebilde durch die Oberflächenspannung in ausreichend engen gegenseitigen Kontakt gebracht, so daß starke Bindungen, zwischen benachbarten Faserflächen entstehen, die dem blattförmigen Gebilde schließlich einen starken Zusammenhalt verleihen. 909819/0995

Wenn es erforderlich ist, eine synthetische Faser zu verwenden, die durch die übliche Holländertechaik nicht zum Fibrillieren gebracht werden kann, läßt sich irgendeine andere Technik des Verwebens oder Verbindens ausnutzen. Hierzu wird "besonders auf das Buch "Papierherstellung mit synthetischen Fasern" ("Synthetic Fibers in Papermaking'¹), herausgegeben von O.A.Battista (Interscience Publishers, Division of John Wiley and Sons, 1964) hingewiesen, in der verschie^ dene Arten des Verwebens oder sonstigen Verbindens beschrieben sind, die bei verschiedenen Kunstharzfasern angewandt werden können. Sofern eine bestimmte Art synthetischer, photoleitender Fasern benutzt wird, kann es zum Beispiel empfehlenswert sein, dem Eintrag ein; Agens zum Anlösen, oder Quellen der Faser zuzufügen, damit die Faser erweicht oder vergrößert wird und größere Flächen für den gegenseitigen Kontakt der Fasern beim Trocknen der Bogen zur Verfügung stehen.

Eine andere Technik besteht darin, synthetische Fasern zu verwenden, die zunächst in besonderer, fibrillierter Form nach den Lehren der USA-Patentschrift 2 999 788 (Morgan) hergestellt worden sind. Diese Art in besonderer Weise fibrillierter synthetischer Fasern wird nachstehend mit ihrem in USA üblichen Handelsnamen "Fibrid" bezeichnet. Fibride können entweder für sich zur Herstellung eines "Papiers¹* benutzt werden oder auch in Verbindung mit sonstigen Fasern, um alle Fasern durch mechanische Verbindung

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zusaminenzuhalten, zumindest während des Vorgangs der Bahn-"bildung. Es brauchen nur verhältnismäßig geringe Mengen dieser Fibride benutzt zu werden, wenn es darum geht, die Bahn während der einleitenden Schritte der Entstehung der Bahn zusammenzuhalten, bevor die weiteren Schritte des Heißkai an dem s, Einspriihens von Lösungsmittel oder der anderen Möglichkeiten für die nachfolgende Bildung stärkerer Bindungskräfte zwischen den üblichen Fasern des blattförmigen Gebildes folgen. Auch das andere Extrem ist möglich: die blattartige Fläche aus 100$ Fibriden herzustellen, so daß sie nach der Bildung bereits eine verhältnismäßig hohe Festigkeit aufweist, .ohne weitere Behandlung erfahren zu haben. Die Herstellung von Fibriden erfordert, kurz gesagt, entweder das" Holländern einer flüssigen Aufschwemmung des in^einem Verfahren der Grenzflächenbildung gewonnenen Harzes oder das Zufügen einer Lösung des Poly- ^v merisats" zu einem Fällbad für das Polymerisat bei gleichzeitigem Einwirkenlassen relativ großer Schubkräfte, etwa in einem Waring-Miseher.

Nach vollständiger Vorbereitung des Eintrags wird dieser in einem beliebigen geeigneten Verfilzungsgerät zu einem blattartigen Gebilde umgeformt. Typische Verfilzungsein— richtungen sind die .Langsiöb· -Maschine" und die Zylinder-Papiermaschine. Die " Langsiek-maschine führt, kurz und allgemein beschrieben, die folgenden Verfahrensschritte durch: Zunächst wird der Eintrag aus einem Aufgabekasten

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dem Fourdrinier-Sieb zugeleitet, das nichts anderes darstellt als ein endloses Band eines engmaschigen Siebgewebes mit Ab saugkäs ten, die durch das Sieb hindurch einen besticira-

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ten Anteil des Wassers aus den Fasern absaugen, Danri wird das Band durch die Pressenabschnitte der Maschine zwischen einer Reihe von Druckwalzen hindurchgeführt, die weiteres Wasser aus der Faserstoffbahn herausdrücken, und von dort in den Trockenabschnitt der Maschine; dann läuft die Bahn über und unter einer Reihe großer dampfbeheizter Trockenwalzen hinweg, die den größten Teil der restlichen Feuchtigkeit aus der Bahn entfernen. Danach wird die Bahn von stählernen Kalanderrollen geglättet und auf eine Trommel gerollt.· Um eine bessere Verbindung zwischen den Fasern zu erreichen, können bei thermoplastischen Fasern geheizte Kalanderwalzen verwendet werden. Unter bestimmten Umständen, wenn es erforderlich 1st, die Oberfläche der Bahn mit einer äußeren Füllung oder mit sonstigen Stoffen zu versehen, naohdem dlt Bildung der Faserstoffbahn eingeleitet ist,(anstatt diese Stoffe dem Eintrag am nassen &aschinenende zuzuführen) , wird häufig eine Bes chi übungsvorrichtung, etwa eine Leimungspresse, im Trocknungsabschnitt der Maschine vor den letzten Trockenwalzen angeordnet, so daß das Material trocken ist, ehe die Bahn auf die Trommel gerollt wird. Natürlich können auch unabhängig von der Maschine vorzunehmende Behandlungen der faserstoff bahn, vorgesehen werden, etwa Wannenleimung oder Satinierung, wenn die Aufwickeltrommel von der Maschine abgesetzt ist.

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Wenn eine gewobene photoleitende Fläche hergestellt werden soll, sind die Fasern zu langen Stücken zu verspinnen nach den üblichen Spinnverfahren, worauf sie auf den üblichen Webstühlenverarbeitet werden«, Nach dem Weben können sie auf Blattgröße zerschnitten oder als Rolle aufbewahrt werden.

Die photoleitenden Fasern selbst können in sehr verschiedener Form auftreten, wobei ihr innerer Aufbau homogen oder inhomogen sein kann; sie können nach einer Reihe unterschiedlicher Verfahren hergestellt sein, wobei die speziellen Eigenschaften der Faser den Ausschlag geben.

Inhomogene Fasern zum Beispiel können aus einem beliebigen passenden filmbildenden Bindemittel bestehen, in dem ein geeignetes photoleitendes Pigment dispergiert ist, wobei die Wahl des Pigments sich nach der erforderlichen Empfindlichkeit, den Kosten, den physikalischen Eigenschaften, der spektralen Empfindlichkeit usw. richtet. Eu den typischen photoleitenden Pigmenten gehören nicht nur organische Pigmente wie Chinacridon und metallfreies Phthalocyanin sondern auch anorganische Pigmente wie Zinksulfid, Zinkeadmiumsulfid, Zinkoxid nach Französischem Verfahren, Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid, Zinksilikat, Gadmiumsulfoselenid und eine Reihe anderer, die in der USA-Patentschrift 3 121 οοβ (Middleton und Reynolds) aufgeführt sind, und deren Mischungen, Das jeweilige Verhältnis von Pigment zu Bindemittel ist nicht kritisch, es richtet sich nach der jeweils gewählten Koiabi-

INSPECTED

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nation von Harz und Pigmente Zum Beispiel sollte bei Zinkoxid als Pigment das Verhältnis zwischen einem Gewichtsteil Pigment auf einen Gewicht st eil Sindemittel und 'e/twa acht Gewicht st eilen Pigment auf ednen Gewichtsteil Bindemittel liegen. Bs können auch "Fibride",-die diese Pigmente ent-

halten, hergestellt werden, wie es in den nachfolgenden Beispielen und im Patent von Morgan beschrieben ist. Diese Fibride werden beim Verfilzen bevorzugt, während den üblichen Fasern der Vorzug gegeben wird, wenn gewebte Bogen hergestellt werden. Zusätzlich zu den genannten Bindemitteln und Pigmenten kann die Faser anorganische Bindemittel, etwa Glas,enthalten, in denen photoleitende Pigmente verteilt sind; hierzu wird auf die USA-Patentschrift 5 151 98.2 (Corrsin) als Lehre für die Bildung von photoleitenden Bindemittelsystemen Pigment-Glas hingewiesen». Die zur Herstellung inhomogener Fasern benutzten Pigmente können farbsensibilisiert sein, wie es beispielsweise in der ÜSA-Patentsqhrift 3 952 54o (Garfig) besa&rieb.en ist? die Arten und Anteile der benutzten Farben, entsprechen denen, die üblicher-' weise bei der Herstellung von xerographischen Bindemittelplatten angewandt werden. Wenn, auch die oben angegebenen Bindemittel iia allgemeinen selbst nicht photoleitend sind, so kann doch jedes geeignete homogene photoleitende Material in Verbindung mit einem photöleitenden Pigment benutzt werden, um eine noch*höher empfindliche photoleitende Faser zu bilden*

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Zusätzlich zu inhomogenen Fasern können auch homogene Fasern in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die" Fasern müssen nicht aus einem einheitlichen, geeigneten, an sich photoleitenden Material hergestellt werden, es können auch geeignete Mischungen, Kopolymerisationsprodukte, ternäre Polymerisationsprodukte u.dgl. von Photoleitern und nicht-photoleitenden Materialen, die kopolymerisiert oder miteinander gemischt werden können, vorteilhaft "benutzt werden. Derartige Mischungen oder Kopolymerisationsprodukte können vor allem dann zweckmäßig sein, wenn .das photoleitende Material selbst nicht die für die endgültige Faser erforderlichen physikalischen oder· chemischen Eigenschaften aufweist. So kann z.B." ein Polyvinylcarbazol bestimmten Molekulargewichts ein vorzüglicher Photoleiter sein, kann aber an sich ungünstige physikalische Eigenschaften besitzen, so daß eine qualitativ hochwertige Faser nicht unmittelbar aus diesem Material hergestellt werden kann. In diesem Fall kann das photoleitende Material mit irgendeinem geeigneten Stoff vermischt oder kopolymerisiert werden, um ihm bessere physikalische •Eigenschaften zu geben. Zum Beispiel kann Polyvinylcarbazol mit einem Vinylidenchlorid oder VinylChloridpolymerisationsprodukten gemischt werden, oder mit Vinylchloridcopolymerisa-· tionsprodukten, oder es kann seinerseits kopolymerisiert werden mit einem Vinylmonomeren, um dadurch eine sowohl photoleitende wie widerstandsfähige Faser zu erhalten. Natürlich braucht wender die photoieisende Substanz selbst noch

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ein etwa benutzter Zusatz notwendigerweise ein synthetisches Polymerisationsprodukt darzustellen. Eine der beiden oder beide Substanzen können Naturstoffe oder synthetische Stoffe sein"; es können monomolekulare Substanzen, Oligomere, Polymere, Kopolymere oder Mischungen daraus sein. Wie oben gesagt, kann bei dieser Art homogener Faser jedes passende photoleitende Material benutzt werden, wobei die Auswahl des jeweiligen Photoleiters mit Rücksicht auf die Eigenschaften der herzustellenden Faser, des mit ihm zu mischenden oder zu kopolymerisierenden Materials u.dgl„ erfolgt. Typische photoleitende Substanzen, von denen viele mit verstärkenden Harzzusätzen gemischt werden können, sind: Polyvinylcarbazol, Anthrazen, Polyvinylanthrazen, Anthrachinon, Acylhydrazonderivate wie 4-Dimethylaminobenzylidenbenzyhydrazid, Oxadiazolderivate wie 2,5-bis-(p-aminophenyl-(1)),1,3,4-oxadiazol, Triazolderivate wie 2,5-bis-(4'-dimethyl aminophenyl), 1,3,4-triazol, Pyrazolinderivate wie I j 5-diphenyl=-5'(p=äiffl§t&ylafflinopiiesyl) pyrazolis, Imiaaspionderivate wie 4,(p-dimethylaminophenyl)-5-phenyl-imidazolon, Imidazolethionderivate wie- 4-(p-trimethylaminophenyl)-5-phenylamidozolethion 2-(4'-methoxyphenyl)-benzthiazol, 2-phenyl-benzoxazol. Substanzen mit Photoleitfähigkeit, können auch durch Bilden von Ladungsaustauschkomplexen mit Lewis-

säuren (Elektronenaufnehmer) und irgendeinem einer Anzahl von Harzen, die gewöhnlich keine hohe Photoleitfähigkeit zeigen, hergestellt werden. Typische Harze, die auf diese Weise zusammengesetzt werden können,stellen Phenolaldehyde dar, Epoxydharze, Phenoxygruppen, Polykarbonate, Melamine,

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Polyimide, Polyurethane, aromatische Silikone, Polys-tyro. » Poly(2-vinyl-chinolin), Poly-( 3, 3⁽-dimethyl-phenylene, 4';, Polyvinylxylol, Poly(2,vinyl-naphthalin), Polyladen, Polyvinyl imidazol, PoIyC3-vinyl-Pyren), sowie Mischungen und Kopolymerisationsprodukte der genannten Stoffe. Typische Lewissäuren sind Phenylessigsäure, 6-methyl-kumar-essigsäure-(4),· Maleinsäure, Zimtsäure, Benzoesäure, 1-(4-diaethylamino Benzoyl)-Benzolkarbonsänre, Phthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, organische Sulfonsäuren, wie 4-toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, organische Phosphonsäuren wie 4-chlor-3-nitro~3-Benzol-phasphonsäure, 4-nitrophenol, Picrinsäure, Essigsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Terachlorphthalsäureanhydrid, Chrysen-2_?3,8,9-tetrakarbonsäureanhydrid, Aluminiumchloride. Zinkchlorid, Ferrichlorid, Stannichlorid, Arsentrichlorid, Stannochi orid, Antimonpentachlorid, 3örtrifluorid, Bortrichlorid, 1,4-Benzochinon, 2_S5-Dichlorbenzochinon, 2,6-Dichlor"benzochinon, Tetrachlorchinon,.' 1,4-naphthachinon, 2,3-Dichlor-1,4-naphthachinon, Anthrächirj-on, 2-Methylanthrachinon, 1-Chloranthrachinon, Phenanthrachinon, Acenaphthachinon, Pyranthrenchinon, Chrysene hinon, Thionaphthochinon, Antrachinon-1,8-disulfonsäure, 2-Anilid-1,4-naphthochinonsulfonsäure, Triphthaloylbenzol, Bromal, 4-Nitrobenzaldehyd, 2,6-DichlorT3enzaldehyd, 2-Aethoxy-i-naphthaldehyd, Anthrazen-9-aldehyd, Pyren-3-aldehyd, 0xindol-2-6-aldehyd, Pyridin-2,6-dialdehyd, Biphenyl-4-aldehyd, Furfurol, Azetophenon. Benzoin, ^-Beizoyl-acenapht/.alin, 9-Acetylanthracen, 9-Benzoyla>:thracen_% 4-C¹= Dimethylamlno-

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cinnamoyl)-1-aeetylbenzol, Essigsäureanilid, (1,3)-Indandion, Acenaphthenchinondichlorid und 2,4,7-Trinitrofruoren. Lewissäuren können auch mit Vorteil benutzt werden, um die Empfindlichkeit praktisch aller oben genannten aromatischen ■ Photoleiter und Zinkoxid zu erhöhen. Eine weitere Empfindlichkeit serhöhung läßt sich erreichen durch Zugeben von Farben wie Rhodamin B extra, Methylviolett, Bengalrosa, Akridingelb usf.

Nach dem Auswählen des homogenen oder heterogenen photoleitenden Materials wird es nach einer der üblichen Spinnmethoden zu einer Faser versponnen, etwa durch Trocken- oder Naßspinnen, wie es z.B. auf den Seiten 513 bis 519 des .Textbandes der Tolymer Science¹ von F. 17.Billmeyer, jr. (Interscience Publishers, 1962) beschrieben ist. Die Faserstärke ist nicht kritisch für den Prozeß und kann in weiten Grenzen schwanken. Da photoleitende Pigmente, wie Zinkoxid, in Teilchangrößen zwischen 0,2 und 0,5/i Durchmesse? ornältlich sind, bestehen keine Schwierigkeiten, diese Pigmente sogar in relativ dünnen Fasern mit einem Durchmesser von größenordnungsmäßig 2ytt unterzubringen, und bei stärkeren Fasern von beispielsweise 11 ο/ü. ist die Frage bedeutungslos.

Über die üblichen Spinnmethoden hinaus können für die Herstellung der photoleitenden Fasern andere Methoden angewandt werden, zum Beispiel die "Fibrid"-Technik nach Morgan, die

entoben erwähnt wurde und die ebenfalls der Erfindung sprechende

Fasern zu erzeugen erlaubt. Nach dem Morgan-Verfahren können

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nicht nur homogene photoleitende Substanzen zu "Fibrids" verarbeitet werden; es lassen sich auch Fibrids mit heterogenem Aufbau herstellen, wobei ein hoher Anteil photoleitenden Pigments benutzt wird, wie es in den Beispielen 171 und 172 im Patent von Morgan beschrieben ist. Diese Fibrids stellen die bevorzugte Faserform für die erfindungsgemäßen verfilzten Bogen'dar, einerseits wegen ihreä Aufbaus mit Fibrillen und andererseits weil die Fibridf-Technik benutzt werden kann, um Fasern aus vielen Harzen herzustellen

und aus Mischungen von Harz und Pigment mit Substanzen, die äußerst unvorteilhaft und praktisch überhaupt nicht nach den üblichen Spinnverfahren verarbeitet werden können. Die Fibrids und die auf übliche Weise gewonnenen Fasern können mit jedem brauchbaren isolierenden Harz hergestellt werden. Zu den isolierenden«Harzen, die hier geeignet sind, gehören Polyacrylnitril, Epoxydharze, Phenolharze, Alkyde, verschie--^ dene andere Polyesterharze, Polyaether, Polyolefine wie Polypropylen, Polyamide, modifizierte Terpentinharze, Acrylate, Methacrylate, Vinylacetat, Vinylidenchl0ride, Styrole, Vinylchloride und andere Vinylmaterialien, Polycarbonate, Polyurethane, Mischungen und !Copolymerisate der genannten Substanzen usf. Diese Fibride brauchen nicht für sich allein bei der Papierherstellung benutzt zu werden sondern können in Verbindung mit üblicher Stapelfaser aus. den gleichen oder anderen Harzen verwendet werden.

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Die Ausdrücke "Faser" und'faserig'¹ sollen in weitestem Sinne verstanden werden und sollen sowohl die nach üblichen Methoden gesponnenen Fasern wie die oben erwähnten "Fibrids" umfassen.

Natürlich braucht die erfindungsgemäße Platte nicht ausschließlich für die Zwecke der Xerographie benutzt zu werden oder bei der vorbelichtet-ladungslosen Bilderzeugung gemäß USA-Patent 2 956 847, sie kann vielmehr bei jeder anderen Bildherstellungsmethpde angewandt' werden, bei der ihre Lichtempfindlichkeit von Nutzen ist.'

Die jeweils in Frage kommende Technik der Bildnerstellung ist natürlich, für die Auswahl der speziellen Substanzen für die erfindungsgemäße Platte von Bedeutung. So wurde zum Beispiel festgestellt, daß Platten mit Zinkoxid starke Lichtermüdungserscheinungen . zeigen und besonders brauchbar iind fü3f die vorbeliefttet-ladimgslQsg Bilderzeugung ode? für die übliche xerographische Bildherstellung. Auch bei den konventionelleren Arten der Xerographie kann die Auswahl der Substanzen durch die auszuführenden Verfahrensschritte bedingt werden. Zum Beispiel sprechen Platten mit Zinkoxid-Photoleitermaterialien besonders stark auf negative Ladung an, während Platten mit einem metallfreien Phthalozyanin-Photoleiter vorzugsweise auf positive Ladung ansprechen. Beim Herstellen der Bilder auf den erfindungsgemäßen Platten kann einer der Vielzahl bekannter Xerographieprozesse

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angewandt werden. Die Ladung der Platte kann beispielsweise durch. Influenz erfolgen (USA-Patent 2 934 649 - Walkup), durch Koronaladung, wobei die Platte auf einer leitenden Unterlage ruht (USA-Patent 2 588 699 - Carlson), oder durch zweiseitige gleichzeitige Ladung mit entgegengesetzten Vorzeichen (USA-Patent 2 922 883). Zur Belichtung kann jede gewöhnliche Lichtquelle benutzt werden, und die Entwicklung kann entweder nach dem Kaskadenverfahren erfolgen (USA-Patente 2 618 552 und 2 638 416), mit der Magnetbürste (USA-Patent 3 0-1-5 3o5) oder nach einem der anderen bekannten Verfahren. Nachdem das Bild entwickelt ist, kann es durch Erhitzen auf der Platte fixiert werden, durch einen Lösungsmittelspray, durch eine haftende beschichtung, ejbaen-Überzug oder in anderer bekannter Weise.

Der Ausdruck "Platte", wie er in der vorstehenden Seschrei- I bung und in den Patentansprüchen benutzt wird, soll nicht nur das starre Gebilde umfassen, wie es aus der Halogensilber- ; photographie bekannt ist, sondern ebenso die flexiblen, pa- ( pierartigen Flächengebilde, wie sie bisher in Einzelheiten :; beschrieben worden sind. ■ " ■

Nachdem die allgemeinen Kennzeichen der Erfindung erläutert" worden sind, werden nachstehend Beispiele gegeben, die der :· weiteren Klarstellung dienen. Alle nachstehend genannten Anteile sind als Gewicht st eile zu verstehen, sofern nichts !" Gegenteiliges angegeben ist.

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Beispiel I ·

1 Gewichtsteü Polyacrylnitril wird in 1o Gewicht st eil en N,N-Dimethylaeetamid gelöst; dann werden 0,oo2 Gewichtsteile Bromphenolblau-Farbe und 2 Gewichtsteile Photox 8o1-Zinkoxid (Zinkoxid nach Französischem Verfahren von der New Jersey Zinc Company) zugefügt. Die Mischung wird etwa 3o Minuten lang in der Kugelmühle behandelt, damit die Zinkoxidpartikel in der gesamten Lösung dispergiert sind. Dann wird die Lösung naß versponnen, indem sie in ein wäßriges Koagulationsbad gedruckt wird, so daß sie ein Faserbündel liefert, welches .aus dem Bad genommen und gestreckt wird. Nach Vortrocknung auf etwa 10$ Feuchtigkeitsgehalt werden die Fasern auf .Stapellänge von etwa 6 mm (t/4") geschnitten. Aus diesem Spinnprozeß entsteht eine nicht zusammengesunkene Faser, die in einen 1-pound Valley Laboratoriumsholländer mit einer Konzentration von 0,75$ (1o Liter Wasser auf 75 g E'aser) gegeben wird und dort zwei Stunden lang mit einem Gewicht von 4,5 kg (to pound) auf dem Grundplattenhebel des Holländers behandelt wird. Dann wird bei einer Trocknungstemperatur von 1o7°C (225°F) auf einer LabOratoriumsanlage ein Handbogen hergestellt. Das Endergebnis dieses Verfahrens ist eine xerographisehe Platte mit guten ph-.ysikalischen Eigenschaften und dem Aussehen eines gewöhnlichen, unbeschwerten Papiers aus Holzstoff.

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Dieser Bogen wird dann bei Dunkelheit xit einem doppe}.- vn Elektrodensystem für Koronaladung (USA-Patent 2 922 883) geladen und die negativ geladene Bogenseite einer Belichtung ausgesetzt, darauf das Blatt in einer üblichen xerographischen Kaskadenentwicklungsanlage, in der die schwarzen · Tonerpartikel positiv aufgeladen werden, entwickelt. Das entwickelte Bild wird erwärmt und verbindet sich dadurch mit dem Bogen, wodurch auf diesem eine fixierte Reproduktion von guter Qualität entsteht. .

Beispiel II

In eine Lösung von 8 Gewichtsprozent Polyacrylnitril in 55 g Ν,Ν-Dimethylformamid werden 13,5 g des in Beispiel I erwähnten Zinkoxids und 7 mg Brpmphenolblau-I'arbe gegeben. Diese Mischung wird gerührt und in feinem Strom zu 1,5 1 Glycerin in einen mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Mischer gegeben, Die entstehenden Fibrids werden gewaschen-und in einem schnell· laufenden usch.gr to 4,5 1 (1 fallQR) digpgrgigrt» Von dieser Dispersion wird auf einem Sieb ein Handbogen gewonnen und bei 1o7°C (225⁰F) getrocknet; es entsteht ein papierähnliches. Erzeugnis mit einem bläulichen Farbton. /

Die Belichtungsprozedur nach Beispiel I wird auf einer Seite des Bogens durchgeführt und dann auf der anderen Sefite mit einer anderen Bildvorlage wiederholt, um Reproduktionen von zwei verschiedenen Vorlagen auf der Vorder- bzw. Rückseite des Bogens zu erhalten.

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Beispiel III ·

3o g eines Epichlorhydrin-bisphenol Α-Epoxydharzes und o,53 g Methylendianilin (Härtungsmittel für Epoxydharz) werden in 65 g Tetrahydrofuran gelöst* In diese Lösung werden 5g metallfreies Phthalzyanin gegeben und durch Rühren in der Lösung dispergiert. Die Flüssigkeit wird dann in gleichmäßigem Strom In 1,6 1 O,25$iger wäßriger Lösung von Karbonsäuremethyl-Zellulose bei 12⁰C gegeben und gleichzeitig in einem Mischer gerührt. Die erzeugten Fibrids werden widerholt mit Wasser gewaschen und dann in,... einer Konzentration 0,75 in Wasser dispergiert. Von diesen dispergierten Fasern wird ein Handbogen gewonnen, getrocknet und geglättet bei 175^CC und 45 kg/cm² (64o psi) (1 Minute); es entsteht ein sehr fester Bogen blauer Färbung (cyan color)

Die Belichtungsprozedur nach Beispiel I wird wiederholt, außer daß die positiv geladene Bogenseite einem projizierten und vergrößerten Mikrofilmnegativ durch einen optischen HaIb-. tonschirm exponiert und mit weißen Tonerteilchen entwickelt • wird, die negativ geladen sind. Auf diese Weise wird eine blaue Positivdarstellung auf weißem Untergrund hervorgerufen.

Beispiel IV

2o g Zinkoxidteilchen (nach Beispiel I) werden zu 2o g einer 15 folgen Lösung eines Nylon-Copolyamids (6o Gewichtsteile Kaprolactam zu 4o Gewichtsteile Hexamethylenadipinsäureamid) in Methylakohol/CaCl₂ (96/4) als Lösungsmittel gegeben. Zu

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ι .

dieser Lösung werden 1o mg Bengalrosa hinzugefügt, und nach dem Rühren wird die Mischung, in dünnem gleichmäßigem Strom einem Liter 70 ^igem wäßrigen Glyzerin bei Raumtemperatur unter gleichzeitigem heftigen Rühren in einem Mischer zugesetzt. Die entstehenden Fibrids werden mit Was-= ser gewaschen, um Salzionen zu entfernen, und werden wieder

/ in einem großen Mischer bei hoher Geschwindigkeit in/4,5 1 (a gallon) Wasser dispergiert. Dann wird ein kleine/r Handbogen dieser Dispersion abgenommen, getrocknet und bei 170 ⁰C und 17o kg/cm (24oo psi) 3o Minuten lang gepreßt j es entsteht ein festes photoleitendes Papier,

Der Bogen wird dann zunächst einem zu reproduzierenden Lichtbild ausgesetzt und mit einem geladenen Entwickler und Magnetbürste entwickelt, wobei 1ooo V Gleichspannung von der Bürste

hinter dem Bogen

gegenüber einer ühtergrundplatte angelegt werden und magnetisches Eisenpulver als Träger, und mit Ruß pigmentiertes Polystyrol als Toner verwendet wird. Das entwickelte Bild wird durch Erwärmen fixiert; es entsteht eine fixierte Kopie von guter Qualität.

Beispiel V

Das Verfahren nach Beispiel IV wird wiederholt, zu den nochmals dispergieren Fibrids wird jedoch eine wäßrige Dispersion von 4 g wie üblich gesponnene NyIon-66-Fäden gegeben, die 3 Teile des Zinkoxids nach Beispiel I je Teil Nylon 66 (Polyhexamethylenadipamid)-Harz gegeben. Ein getrocknerter und gepreßter Bogen (Beispiel IV) ergibt das gleiche Resultat.

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Beispiel VI

Bine faserbildende Mischung, bestehend aus 5© Gewichtsteilen Polyvinylcarbazol (suspendiert als mikroskopisch dispergiertes Pigment mit 0,5 bis 2y& Teilchengröße) _p 5© Gewichtsteilen eines Pölyvinyl-Chloracetat-KopolymerisationsprQdukts und 5 Gewicht steilen 2,4»7-irin.itrofluoren_f wird hergestellt „■ Tersponnen und in 6 mm- (1/4¹*) Längen zerschnitten. Diese Fasern werden dann mit Konzentration Ο,βο in Vif asser dispergiert, dem dann eine wäßrige Polyvinyl ace tat-Emulsion mit 5 Gewicht st eilen Polymer-3?estteil en zugesetzt wird; ein Hand*- bogen wird gewonnen und bei 80⁰O (175°F) getrocknet* Es entsteht ein fester Bogen mit guten serographischen Eigenschaften. . ·

Beispiel VII

Das Verfahren nach Beispiel VI wird wiederholtj, jedoch wird das Polyvinylcarbazol ersetzt durch die gleiche Menge 2,5-bis-(p-aminophenyl) vermischt mit 1,3,4-Oxadiazol in Lösung mit 0,o5 !eilen Bromphenolblau-Farbe; das Ergebnis gleicht etwa dem nach Beispiel VI, jedoch ist die Lichtempfindlichkeit etwas geringer. ·

Beispiel VIII

Ungefähr ein Gewichtsteil eines Polycarbonat-Harzes (gewonnen durch direkte Reaktion von Phosgen mit Bisphenol-A) wird in 5 Gewichtsteil en Dichlormethan gelöst und bildet eine/ Lösung, der 5 Gewicht steile p-Dioxan zugesetzt werden. Ungefähr

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1/4 Gewicht st eil- 2,.4,7-Trinitrofluoren und O,oo5 Gewichtsteile Natriumfluorid 7GA-Farbe werden der PolycarlDonatharz-1 ösung, ztigesetzt und,gerührt, um eine Lösung zu erhalten, die einen, farbsensibilisierten Ladungsübertragungskomplex bildet.. Dann erfolgt Trockenspinnen der Lösung zu dünnen Fasern durch einen Düsenkopf. Die Fasern werden dann zu einem kleinen Bogen verwoben_r der entsprechend dem Vorgang in Beispiel I belichtet wird; der Erfolg ist gut. Das Endresultat dieses Verfahrens ist eine xerographische Platte, die hochwertige xerographische Bilder herzustellen ermöglicht, welche.; gute physikalische Eigenschaften und gutes Aussehen besitzen.

Beispiel IX .

Eine Spinnmischung aus85 Teilen Polyvinylcarbazol, 15 Teilen Polypropylen, 5 Teilen 2,4,7-Trinitrofluoren und0,oo5 Teilen. Brillantgrün wird bei 171⁰C (340⁰F) zu feinen Fasern heißv§r"spenn§ni. Di§ Fasern w§?d§n dann zu gingm kl§in§n Blatt verwoben (wie in Beispiel VIII) und das Bltt zur» Erhöhung der Festigkeit bei 135°C (275⁰F) kalandert. Das auf diese Weise hergestellte Blatt besitzt gute Photoleitereigenschaften, gute physikalische Eigenschaften und gutes Aussehen.

Beispiel Σ .

Eine Spinnmischung aus 1oo Gewichtsteilen eines hochfesten stereospezifischen Polyvinylcarbazols (hergestellt nach Beispiel Ί in der USA-Patentschrift 3 136 746, mit Monoäthylaluminiumdichlorid als Katalysator), 5 Gewicht steilen

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2,3-dichlor 1,4-naphthachinon als Lewis säure-Komplex-Agens und. O,o5 Teilen Capriblau (C.I. No. 51o15) wird zubereitet und heißversponnen zu Fasern, die eine Orientierungsstreckung erfahren und wie in Beispiel VIII zu einem kleinen Bogen verwoben werden. Der auf dies« Weise hergestellte Bogen hat gute Photoleitereigenschaften, gute physikalische Eigenschaften und erscheint angenehm blaßgrün.

Natürlich kann die Erfindung noch in vielerlei anderer Welseausgeübt werden? diese Abwandlungen sind hier nicht aufgeführt, sie liegen aber im Rahmen der Erfindung. Zum Beispiel kann ein sehr dünner Bogen, der entsprechend den oben gegebenen Anweisungen aus verwobenen oder verfilzten photoleitenden Fasern hergestellt ist, auf einen Bogen gewöhnliches Papier aufgebracht werden,,, damit der photoleitende Bogen größere Festigkeit und besseres Aussehen erhält.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche . ;

Photo empfindliches Element für die Zwecke der Elektrophotographie, gekennzeichnet durch ein photoleitende isolierende Fasern enthaltendes, flächenhaftes Gebilde (Bogen).
2. ■ Photoempfindliches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen im wesentlichen vollständig aus photoleitenden isolierenden Fasern besteht.
3. Photo empfindliche s Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen auch nicht-photoleitende Fasern, vorzugsweise einen kleinen Anteil, enthält.
4. Photoempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern

miteinander verfilzt sind.
5. Photoempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern miteinander verwoben sind.
6. Photoempfindliches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern f!brilliert sind.
7. Photöempfindliches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern als "Fibrids¹* ausgebildet sind.
8. Photoempfindliches Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitenden isolierenden Fasern einen homogenen Aufbau haben.

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9. Photoempfindliches Element naefr eineml der vorangehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß die photoleitenden isolierenden Fasern einen inhomogenen Aufbau haben.
10. Pho to empfindliche s Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden isolierenden Fasern ein isolierend wirkendes, filmbildendes Bindemittel mit darin dispergiertem photoleitendem Pigment aufweisen.
11. Phot ο empfindliche s Element nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet _t daß das Pigment ein anorganisches Pigment ist.
12. Photoempfindliches Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganisches Pigment Zinkoxid dient. '
13. Photoempfindliches Element nach Anspruch to, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment ein organisches Pigment ist.
H. Photoempfindliches Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Pigment ein Phthalozyanin dient,
15. Photoempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1o bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein organisches Harz dient.
16. Photoempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1o bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine anorganische Substanz, vorzugsweise ein glasartige Substanz,dient.

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17· Photoempfindliches Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitendeÄ^isölierenrden Fasern'vollständig aus einem photoleitenden, isolierenden Material bestehen*
18. Photoempfindliches Element nach Anspruch 17»

■■■ dadurch. gekennzeichnet, daß das photoleitende, isolierende ; Material aus einer homogenen Mischung eines photoleitenden Materials mit einem nicht^photoleitenden Material besteht·
19. Photoempfindliches Element nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das photoleitende Material einen photoleitenden organischen Ladungsübertragungskomplex aufweist.
2o* Verfahren zur Bildherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrostatische !Ladung einem photoempfindlichen Element, wie es in einem beliebigen Anspruch der Ansprüche 1 bis 19 beansprucht ist,zugeführt wird, daß ' das geladene Element einem aktivierenden Strahlungsmuster zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes ausgesetzt wird und daß das Bild entwickelt wird«
21. Verfahren zur Bildherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß ein latentes Leitfähigkeitsmuster auf einem photoempfindlichen Element, wie es in einem beliebigen Anspruch der Ansprüche i bis 19 beansprucht ist, entworfen wird, indem das Element einem Muster aktivierender Strahlung ausgesetzt wird, und daß danach das latente Leitfähigkeit smuster entwickelt wird.

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-\- 1$ H97224
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das latente leitfähigkeit smust er entwickelt wird,' indem das exponierte Element mit einer gefärbten elektroskopischen Entwicklersubstanz in Berührung gebracht und ein einseitig gerichtetes elektrisches Feld durch das Element und die elektroskopische Substanz hindurch angelegt wird, wodurch die elektroskopische Substanz auf der Oberfläche des Elements in einer dem Muster entsprechenden Anordnung abgeschieden wird.

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