DE1522610C3

DE1522610C3 - Elektropholographisches Verfahren

Info

Publication number: DE1522610C3
Application number: DE1522610A
Authority: DE
Inventors: Satoru Honjo; Seiji Matsumoto; Yasuo Tamai
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1966-01-27
Filing date: 1967-01-25
Publication date: 1975-07-17
Also published as: US3540885A; GB1176001A; DE1522610B2; FR1509571A; BE693302A; DE1522610A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren, bei dem eine auf einem leitenden oder schwach leitenden Schichtträger angeordnete photoleitfähige Schicht aufgeladen, bildmäßig belichtet, das so gebildete Ladungsbild mit einem flüssigen Dispersionsentwickler entwickelt und erforderlichenfalls fixiert wird.

Bei einem elektrophotographischen Verfahren, in welchem ein Ladungsbild auf einer photoleitfähigen Schicht gebildet wird, wird das Bild durch Entwicklung sichtbar gemacht. Dabei wird die Polarität des Ladungsbildes hauptsächlich durch den Aufbau oder die Konstitution der photoleitfähigen Schicht bestimmt. Beispielsweise wird ein Ladungsbild von negativer Polarität vorzugsweise auf einer Schicht gebildet, die einen Photoleiter vom N-Typ, z. B. ZnO und CdS, enthält. Eine derartige Schicht zeigt dabei bessere elektrophotographische Eigenschaften, nämlich einen höheren Dunkelwiderstand und eine höhere Photoleitfähigkeit und ergibt ein sichtbares Bild von größerem Schwärzungsumfang.

Andererseits weist ein Überzug aus amorphem Selen bessere Eigenschaften auf, wenn er in positiver Polarität geladen ist. Diese Selektivität wird einer höheren Beweglichkeit von Löchern gegenüber derjenigen von Elektronen in der Schicht zugeschrieben. Die Bevorzugung einer Polarität für ein bestimmtes elektrophotographisches Material bringt den folgenden Nachteil mit sich: Wenn von einer Kopiervorlage unter Verwendung einer bestimmten Art eines elektrophotographischen Aufzcichnungsmaterials eine positive oder eine negative Kopie hergestellt werden soll, muß man zwei Arten von Entwickeln verwenden. Der Austausch der Entwickler ist umständlich und unvermeidlich mit einer unerwünschten Verunreinigung der Entwickler verbunden.

Wenn man ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial positiv oder negativ aufladen könnte und dabei zufriedenstellende elektrophotographische Eigenschaften erhielte, könnte man von einer Kopiervorlage unter Verwendung nur einer Art von Entwickler allein durch die Wahl der Polarität der Aufladung entweder ein Positiv oder ein Negativ, d. h. ein direktes oder ein Umkehrbild, erhalten.

Es ist ein Verfahren zur Entwicklung von Ladungsbildern auf einer photoleitfähigen Schicht mit einem pigmenthaltigen flüssigen elektrophotographischen Entwickler bekannt (holländische Offenlegungsschrift 65 10 853), bei welchem die das Ladungsbild tragende Schicht vor der Entwicklung mit einem pigmentfreien Vorbad behandelt wird, das im wesentlichen aus einer organischen Flüssigkeit besteht, deren Widerstand so groß ist, daß kein Zerfall des Ladungsbildes eintritt und deren Dipolmoment kleiner als 0,3 -10-i8dyn^1/2 -cm² ist. Gemäß diesem Verfahren soll das bekannte nasse elektrophotographische Entwicklungsverfahren so modifiziert werden, daß der Niederschlag des Toners aus der flüssigen Entwicklerdispersion auf die ungeladenen Teile der das Ladungsbild tragenden elektrophotographischen Schicht verhindert wird, so daß Bilder mit klarem Untergrund erhalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, das bisher nur bei Aufladung mit einer bestimmten Polarität brauchbare Ergebnisse d. h. einen großen Schwärzungsumfang lieferte, in beiden Polaritäten aufgeladen werden kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die photoleitfähige Schicht vor dem Aufladen mit einer gegenüber dieser Schicht inaktiven isolierenden Flüssigkeit, die mit der Trägerflüssigkeit des Entwicklers mischbar ist, überzogen wird.

Das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendete elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial kann aus einem elektrisch leitenden oder schwach leitenden Schichtträger oder einem mit einer leitenden Schicht versehenen Schichtträger mit einer auf dem Schichtträger bzw. der leitenden Schicht des Schichtträgers angeordneten photoleitfähigen Schicht, wie es allgemein bekannt ist, bestehen. Über der photoleitfähigen Schicht kann auch eine isolierende Deckschicht angeordnet sein, die wenigstens einen Teil der aktiven Strahlung hindurchläßt.

Die zu verwendende isolierende Vorbehandlungsflüssigkeit muß gegenüber der photoleitfähigen Schicht inaktiv sein, darf diese Schicht nicht lösen oder stark quellen und muß eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 5 besitzen. Sie kann bei Raumtemperatur flüchtig oder nicht flüchtig sein, wobei jedoch ein zu hohes Verdampfungsausmaß das nachfolgende Entwicklungsverfahren erschwert. In einer derartigen Vorbehandlungsflüssigkeit können isolierende harzartige Materialien, Wachsverbindungen oder andere färbende Stoffe gelöst oder dispergiert sein. Das Einbringen derartiger Materialien hängt von den besonderen Zwecken ab. Obgleich diese Flüssigkeit bei der Entwicklung unter Diffusion mit der Trägerflüssigkeit des Entwicklers in Berührung gelangt, verbleibt sie in hoher Konzentration an der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht, so daß sie auch zur Regelung der Entwicklungsbedingungen verwendet werden kann. Zu den geeigneten Flüssigkeiten, die hierfür verwendet werden können, gehören aliphatisch^ Kohlenwas-

serstoffe, fluorierte Kohlenwasserstoffe, chlorfluorierte Kohlenwasserstoffe, Polymethylsiloxane od. dgl. Eine geringe Menge von polaren oder schwach polaren Flüssigkeiten, wie Ketonen und Estern, kann geduldet werden. Harzartige Materialien oder Weichmacher können ebenfalls zulässig sein. Im allgemeinen werden solche Flüssigkeiten verwendet, die als Trägerflüssigkeit für den flüssigen Entwickler geeignet sind. Demgemäß sind solche mit dielektrischen Konstanten unterhalb 5 und spezifischen Widerstandswerten oberhalb 10⁹ bis 10¹⁰ Ohm ■ cm zweckmäßig und erwünscht. Zu dicke Flüssigkeitsschichten auf photoleitfähigen Schichten führen bisweilen zu einer Umkehrgrundentwicklung und zu einer Erniedrigung des Schwärzungsumf anges. Praktisch wird eine sehr dünne Schicht bevorzugt. Die bevorzugte Dicke liegt zwischen 0,5 und 15 Mikron. Bei Verwendung eines im Handel erhältlichen elektrophotographischen ZnO-Papiers kann dieses an seiner Oberfläche mit einer geeigneten isolierenden Flüssigkeit befeuchtet und dann mit einem Löschpapier oder einem Tuch behandelt werden, so daß nahezu die gesamte Flüssigkeit entfernt ist. Wenn die Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials porös ist, wird etwas der aufgebrachten Flüssigkeit in die Schicht imprägniert, wobei jedoch ebenfalls ein gutes Ergebnis erhalten werden kann.

Die Wirkung einer derartigen flüssigen Schicht ist in dem nachstehenden Prüfverfahren klar erläutert. Die photoleitfähige ZnO-Schicht eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials aus Papier wird teilweise mit einer isolierenden Flüssigkeit befeuchtet, während die übrige Fläche unbehandelt zurückbleibt, anschließend einer positiven Koronaentladung im Dunkeln unterworfen, bildmäßig belichtet und mit einem flüssigen Entwickler entwickelt. Die behandelte Fläche ergibt ein Bild mit ausreichender Dichte und ausreichendem Schwärzungsumfang, das frei von Untergrundentwicklung ist und das mit einem durch negative Aufladung erhaltenen Bild vergleichbar ist, während die unbehandelte Fläche einen geringen Schwärzungsumfang und ziemlich dichte Untergrundentwicklung zeigt.

Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten flüssigen Entwickler müssen Tonerteilchen enthalten, die auf eine gewünschte Polarität geladen sind, und die Trägerflüssigkeiten müssen derartige Komponenten enthalten, die mit der Vorbehandlungsflüssigkeit mischbar sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch zur Anwendung gelangen, wenn eine photoleitfähige Schicht mit der für sie bevorzugten Polarität, also z. B. eine Schicht vom N-Typ negativ, geladen wird, wobei an sich schon eine bessere elektrophotographische Verhaltensweise auftritt. In diesem Fall wird keine derartige bemerkenswerte Verbesserung wie im Falle der »falschen« Polarität beobachtet, jedoch wird auch dann noch durch die Gegenwart der isolierenden Flüssigkeitsschicht der Schwärzungsumfang des entwickelten Bildes erhöht. Eine weitere Verbesserung wird beobachtet, wenn das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial in hell adaptiertem Zustand vorliegt. Die isolierende Flüssigkeitsschicht kann vorhanden sein, wenn zur Helladaption eine Vorbelichtung durchgeführt wird, oder sie kann zwischen der Vorbehchtungsstufe der Ladungsstufe im Dunkeln aufgebracht werden. Auf jeden Fall ist dabei lediglich notwendig, daß eine isolierende Flüssigkeitsschicht auf der photoleitfähigen Schicht vorhanden ist, wenn diese einer Aufladung unterworfen wird. Wenn jedoch die photoleitfähige Schicht starkem Licht ausgesetzt wird und sich in einem dem Licht angepaßten Zustand befindet, gibt zuweilen das Vorhandensein der flüssigen Schicht keinen größeren Schwärzungsumfang in dem sich ergebenden sichtbaren Bild.

Die theoretische Erklärung des Mechanismus des Verfahrens gemäß der Erfindung ist zur Zeit schwierig. Eine Probe mit einem Elektrometer, das dicht an einer mit einer dünnen Kerosinschicht bedeckten ZnO-Schicht angebracht war, und wobei bei positiver Oberflächenladung ein klares Bild erhalten war, zeigte ein Oberflächenpotential von sehr niedrigem Wert an, der demjenigen ähnlich war, wie es ohne den Überzug mit der isolierenden Flüssigkeit erhalten wurde.

Unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann mit nur einer Entwicklerart lediglich durch die Wahl der Polarität der Aufladung eine positive oder eine negative Kopie einer Vorlage erhalten werden. Eine Flüssigkeitsauftragswalze kann vor der Ladungseinheit in einer Kopiermaschine eingebaut werden. Die Walze kann eine ähnliche wie die Anfeuchtungswalze bei einem Druckvervielfältigungsapparat sein. Bei ZnO-Papier, bei dem die Flüssigkeitsauftragung nur bei einer positiven Aufladung erforderlich ist, kann die Walze mit der Oberfläche des ZnO-Papiers lediglich in Berührung gebracht werden, wenn die Polarität der Aufladung positiv ist. In einigen Fällen kann die Walze stets in Berührung mit der photoleitfähigen Oberfläche gehalten werden.

Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit einer isolierenden Flüssigkeitsschicht die Häufigkeit der Flekkenerzeugung in einer photoleitfähigen Schicht, wie sie auf Grund eines örtlichen Durchschlagens während der Ladung auftritt, verhindert.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein flüssiger Entwickler wurde durch Dispergieren einer innigen Mischung aus 1,5 g Ruß oder Druckerschwärze, 2 g Polyvinylacetat und 10 cm³ Methyläthylketon in 1000 cm³ Kerosin hergestellt. Die dispergierten Teilchen in diesem Entwickler erhielten positive Ladungen und schieden sich auf einem negativ geladenen Ladungsbild ab. Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial wurde durch Überziehen eines Papierschichtträgers mit einer homogenen Mischung aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Gewichtsteile

Photoleitfähiges ZnO 100

Epoxyestervon Fettsäuren aus dehydra-

tisiertem Rhizinusöl (öllänge 40%) 30

Cobaltnapththenat 0,1

Das nach dem Überziehen erhaltene Aufzeichnungsmaterial wurde bei 50° C während 4 Stunden getrocknet. Vor der Aufladung wurde es für mehr als 12 Stunden im Dunkeln gehalten, um dunkel adaptiert zu werden. Etwa die Hälfte des Bogens wurde mit Kerosin in einer Dicke von etwa 5 μηι bedeckt, während die andere Hälfte unbehandelt blieb. Dieser Bogen wurde mittels einer Koronaentladung von 7000 Volt Entladungsspannung negativ aufgeladen,

5 6

dann mit einem Lichtbild belichtet und schließlich Kerosin bedeckt wurde (die Dicke der Kerosinschicht

mit dem vorstehend beschriebenen flüssigen Entwick- betrug etwa 4 μΐη). Dieses Blatt wurde mittels einer

ler entwickelt. Es wurde auf der ganzen Fläche des Koronaentladung von 7000 Volt Entladungsspannung

Bogens ein sichtbares Bild erhalten, bei welchem je- negativ aufgeladen und mit einem Lichtbild belichtet,

doch auf der gemäß der Erfindung mit Kerosin behan- 5 Bei Anwendung des im Beispiel 1 beschriebenen Ent-

delten Fläche eine geringere Untergrundentwicklungs- Wicklers wurde ein sichtbares Bild lediglich in der mit

dichte beobachtet wurde. Kerosin bedeckten Fläche erhalten.

Beispiel 2 Beispiel 6

Das gleiche Blatt, wie im Beispiel 1 beschrieben, io Es wurde die Arbeitsweise, wie im Beispiel 2 be-

das zur Hälfte mit Kerosin behandelt worden war, schrieben, mit der Abänderung wiederholt, daß als

wurde mittels einer Koronaentladung von 8000 Volt Bedeckungsflüssigkeit ein Gemisch aus 1 Teil Kerosin

Entladungsspannung positiv aufgeladen und in ahn- und 1 Teil Sojabohnenöl verwendet wurde. Es trat

licher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, behan- eine Umkehrentwicklung auf. Ein gleiches Ergebnis

delt. Ein gut sichtbares Bild erschien auf der mit 15 wurde bei Verwendung von Erdnußöl an Stelle von

Kerosin bedeckten Fläche, während auf- der übrigen Sojabohnenöl erhalten.

Fläche ein Bild mit sehr geringem Schwärzungs- . .

umfang erhalten wurde. Beispiel 7

_R . -ίο Das im Beispiel 1 beschriebene elektrophotogra-

^e ^l ^s P^{x e} 20 phische Papier wurde homogen mit Kerosin in einer

Es wurde das ähnliche Verfahren, wie im Beispiel 2 Dicke von 18 μπι bedeckt. Die halbe Fläche des

beschrieben, mit der Abänderung wiederholt, daß der Blattes wurde gegen ein Löschpapier gepreßt, wobei

folgende flüssige Entwickler verwendet wurde: ein überwiegender Teil des Kerosins entfernt wurde.

Dann wurde das Blatt mittels einer Koronaentladung

Cyanin grün (C. I. 74265) 0,5 g 25 von 8000 Volt Entladungsspannung positiv aufgela-

Kerosin 200 cm³ den. Bei anschließender bildmäßiger Belichtung und

Sojaöl 15 cm³ Entwicklung mit dem im Beispiel 1 beschriebenen

Cyclohexan 65 cm³ flüssigen Entwickler wurde ein sichtbares Bild auf der

gesamten Fläche des Blattes erhalten. Jedoch wurde

In diesem Entwickler wurde das dispergierte Cyanin 30 eine geringere Untergrunddichte auf der Fläche begrün negativ geladen und von einem positiv gelade- obachtet, gegen welche das Löschpapier gepreßt wornen Ladungsbild angezogen. Eine grüne positive Re- den war. Aus Gewichtsbestimmungen wurde festproduktion einer Vorlage wurde lediglich auf der mit gestellt, daß der dünne Kerosinüberzug eine Dicke Kerosin bedeckten Fläche des Blattes erhalten. von etwa 0,7 μπι besaß.

Beispiel 4 Beispiel 8

Es wurde die Arbeitsweise gemäß Beispiel 1 wieder- Eine photoleitfähige Platte wurde durch Abscheiholt, wobei jedoch vor der negativen Aufladung mit- den von Selen im Vakuum auf eine Aluminiumplatte tels einer negativen Koronaentladung von 7000 Volt mit einer Größe von 20 X 30 cm hergestellt. Die Entladungsspannung mit 100 Lux von einer Wolfram- 40 Dicke der Selenschicht betrug etwa 80 μΐη. Diese lampe während 3 Sekunden eine Vorbelichtung Platte wurde mit Kerosin in einer Dicke von etwa der photoleitfähigen Zinkoxydschicht vorgenommen 4 μπι bedeckt, dann mittels einer Koronaentladung wurde, bei welcher etwa die Hälfte mit Kerosin be- von 7000 Volt Entladungsspannung negativ aufgeladeckt war und die andere Hälfte unbehandelt geblie- den. Bei der nachfolgenden bildmäßigen Belichtung ben war. Nach der Aufladung mittels der Korona- 45 und Entwicklung mit dem im Beispiel 1 beschriebeentladung wurde dieses Blatt mit dem im Beispiel 1 nen flüssigen Entwickler wurde ein klares sichtbares beschriebenen flüssigen Entwickler entwickelt, wobei Bild erhalten, das elektrostatisch auf ein Aufnahmenur auf der behandelten Fläche des Blattes ein les- blatt übertragen werden konnte.

bares oder deutliches Bild erhalten wurde. „ . . , _Λ

Beispiel 9

Beispiel 5 Pj₆ j_m 3_ej_Spj_ei g beschriebene Arbeitsweise wurde

Das im Beispiel 1 beschriebene elektrophotogra- mit der Abänderung wiederholt, daß der im Bei-

phische Papier wurde mit einer Beleuchtungsstärke spiel 3 beschriebene Entwickler verwendet wurde. Es

von 1000 Lux von einer Wolframlichtquelle 3 Sekun- trat eine Umkehrentwicklung ein, die ein klares Bild

den lang belichtet, worauf die Hälfte des Blattes mit 55 ergab.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Verfahren, bei dem eine auf einem leitenden oder schwach leitenden Schichtträger angeordnete photoleitfähige Schicht aufgeladen, bildmäßig belichtet, das so gebildete Ladungsbild mit einem flüssigen Dispersionsentwickler entwickelt und erforderlichenfalls fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht vor dem Aufladen mit einer gegenüber dieser Schicht inaktiven isolierenden Flüssigkeit, die mit der Trägerflüssigkeit des Entwicklers mischbar ist, überzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Flüssigkeit Kerosin verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Flüssigkeit ein Gemisch aus Kerosin und Sojabohnenöl verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Flüssigkeit auf die photoleitfähige Schicht in einer Dicke von etwa 0,5 bis 15 μΐη aufgebracht wird.