DE1522691C3

DE1522691C3 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE1522691C3
Application number: DE1522691A
Authority: DE
Inventors: Joan Rose Rochester N.Y. Ewing (V.St.A.)
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1965-04-20
Filing date: 1966-04-20
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE1522691A1; GB1137766A; DE1522691B2; US3443937A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Frost-Deformationsbildern aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer photoleitfähigen Selenschicht und einer deformierbaren Schicht.

Es ist bereits bekannt, mit Hilfe der Xerographie Deformationsbilder in einem erweichbareh Material herzustellen. Ein solches bewährtes Verfahren besteht z. B. darin, daß eine aus drei Schichten aufgebaute Bildplatte in einem ersten Schritt gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen wird. Die Schichten werden aus einer verformbaren Plastikschicht und einer

ίο photoleitfähigen Schicht gebildet, die auf einer leitfähigen Unterlage angeordnet sind. Die aufgeladene Bildplatte wird mit dem optischen Bild eines zu reproduzierenden Musterbildes belichtet, wodurch die elektrostatische Ladung bildhaft selektiv ausgeglichen wird und sich ein latentes elektrostatisches Bild ergibt. Dann wird die Platte ein zweites Mal gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und die verformbare Schicht weich gemacht, z. B. durch Hitze oder Lösungsdämpfe. Dadurch kann sich die Schicht abhängig von den Kräften der jeweils vorhandenen elektrostatischen Ladungen verformen. Damit entsteht ein Deformationsbild auf der verformbaren Schicht, das genau dem Musterbild entspricht. Üblicherweise wird das Deformationsbild dann durch Erhärtung der verformbaren Schicht fixiert.

Abbildungsverfahren durch Deformation unter Verwendung einer photoleitfähigen Schicht sind auch

- bereits druckschriftlich Veröffentlicht. Speziell sei der Artikel »A Cyclic Xerographic Method Based on Frost Deformation« von R. W. Gundlach und CJ. Claus im Journal of Photographic Science and Engineering, Ausgabe Januar-Februar 1963, erwähnt.

Wesentlicher Teil der im oben beschriebenen Verfahren verwendeten Bildplatte ist eine photoleitfähige Schicht. Sie wird zum Aufbau des elektrostatischen Bildes verwendet und besitzt eine ausreichend geringe elektrische Leitfähigkeit, um bei Dunkelheit eine elektrische Ladung zu speichern. Bei Einfall einer aktivierenden Strahlung wird sie jedoch leitfähiger. Bei der Herstellung elektrophotographischer Deformationsbilder und auch allgemein bei elektrophotographischen Abbildungsverfahren erwiesen sich Bildplatten mit einer photoleitfähigen Schicht aus gasförmigem Selen als sehr günstig. Die günstigen ■ Eigenschaften von Selenglas bestehen unter anderem in langer Lebensdauer, guter Spektralempfindlichkeit und guter Lichtempfindlichkeit. Durch seine Fähigkeit des schnellen und praktisch völligen Ladungsausgleichs durch gewöhnliches Licht ist Selenglas auch für wiederholte Anwendung sehr gut geeignet, wenn die Bildplatte in schneller Folge eingesetzt wird. Nachteilig ist dabei jedoch, daß viele sehr gut geeignete verformbare Bildstoffe die Auflösungseigenschäften von glasförmigem Selen ungünstig beeinflussen, was wohl darauf beruht, daß sie die Querleitfähigkeit der Selenschicht bei Berührung mit dieser verbessern. Das Auflösungsvermögen von Bildplatten mit einer photoleitfähigen Selenglasschicht ist tatsächlich etwas enttäuschend im Vergleich zu den bekannten Eigenschaften elektrophotographischer Selenplatten zur Herstellung sehr guter Pulverbilder. Trotzdem ist Selenglas im Hinblick auf die zuvor genannten vorteilhaften Eigenschaften das vorzugsweise bei der elektrophotographischen Abbildung durch Deformation (und auch allgemein bei der Elektrophotographie) verwendete Material, besonders, wenn sein Auflösungsvermögen verbessert wird.

3 4

Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaf- 11 und einer damit in Berührung stehenden photo-

fung eines verbesserten elektrophotographischen Auf- leitfähigen Schicht 12 aus gasförmigem Selen. Eine

Zeichnungsmaterials zur Herstellung von Frost-De- Zwischenschicht 13 aus einem Kunstharzmaterial, das

formationsbildern mit verbessertem Auflösungsver- mit einem die Auflösung verbessernden Stoff wie

mögen. Ferner sollen unter anderem folgende vor- 5 einem Nigrosin imprägniert ist, ist zwischen der

teilhafte Eigenschaften nutzbar sein: Eine verbesserte photoleitfähigen Schicht 12 und der deformierbaren

Plattenstniktur für das elektrophotographische¹ De- Schicht 14 angeordnet.

formationsbild, Verhinderung der Querleitfähigkeit Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten von von Schichten aus glasförmigem Selen, die mit ver- Platten der in F i g. 1 gezeigten Art und ihrer Herformbaren Plastikschichten in Berührung stehen, ver- i'o stellung werden in den noch folgenden Beispielen bessertes Auflösungsvermögen von Selenplatten bei genauer beschrieben. Allgemein kann jedoch festgeder Deformations-Bildherstellung, und eine diesem stellt werden, daß die Herstellung eines Aufzeichverbesserten Auflösungsvermögen entsprechende Aus- nungsmaterials 10 leicht durchgeführt werden kann, führungsform des Aufzeichnungsmaterials. indem man die Zwischenschicht 13 durch ein üb-Die vorstehend gestellte Aufgabe wird erfindungs- 15 Iiches Überzugsverfahren auf einer handelsüblichen gemäß durch ein elektrophotographisches Aufzeich- elektrophotographischen Selenplatte bildet und nach nungsmaterial zur Herstellung von Frost-Deforma- genügender Trocknung der Zwischenschicht die detionsbildern aus einem elektrisch leitenden Schicht- formierbare Schicht, wiederum durch ein übliches träger, einer photoleitfähigen Selenschicht und einer Überzugsverfahren, aufbringt. Andererseits können deformierbaren Schicht gelöst, welches sich dadurch 20 Aufzeichnungsmaterialien auch hergestellt werden, auszeichnet, daß es zwischen Selenschicht und defor- wenn man gemäß dem von B i χ b y im US-Patent mierbarer Schicht eine Zwischenschicht aus einem 29 70 906 beschriebenen Verfahren eine Schicht aus Elektronendonator und einem isolierenden Kunst- glasförmigem Selen auf eine metallische Unterlage harz enthält, oder daß die deformierbare Schicht aufbringt. Die Schicht zur Verbesserung der Auflöeinen Elektronendonator enthält. Durch ein solches 25 sung sowie die deformierbare Bildstoffschicht können Aufzeichnungsmaterial wird ein verbessertes Auflö- dann auf der mit Selen überzogenen Unterlage gebilsungsvermögen bei der Herstellung von Frost-Defor- - det werden. . -i ..
mationsbildern erzielt. Dies gilt im besonderen Maße "" Es sei bemerkt, daß die vorzugsweise Aufzeichfür das erste Ausführungsbeispiel. nungsmaterial-Ausführung eine besondere, die Auf-Ais Elektronendonator in der Zwischenschicht hat 30 lösung verbessernde Schicht enthält, die in direkter sich besonders ein Nigrosin, N,N'-Diphenyl-p- Berührung mit der photoleitfähigen Schicht aus glasphenylendiamin, Zinn(II)-chlorid, Eisen(II)-chlorid, förmigen Selen steht. Es hat sich gezeigt, daß bei Indigo, Methylblau oder Tri-n-butyl-amin, als isolie- dieser Ausführung die Bildauflösung ohne ungünstige rendes Kunstharz ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Misch- Beeinflussung der Bilddichte am meisten verbessert polymerisat bewährt. Besonders gute Ergebnisse wer- 35 wird.

den erzielt, wenn in dem erfindungsgemäßen Auf- Wie bei der Elektrophotographie üblich, besteht

Zeichnungsmaterial die Zwischenschicht als Elektro- die Schicht 11 aus einem leitfähigen Stoff, der zur

nendonator ein Nigrosin und als isolierendes Kunst- Aufnahme der Schicht aus glasförmigem Selen ge-

harz ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat eignet ist. Allgemein werden dazu Aluminium und

enthält und die deformierbare Schicht aus einem 40 Messing verwendet. Es sind jedoch auch andere

Glycerylester von hydriertem Kolophonium besteht. Stoffe wie Glas oder Kunststoff mit leitfähigem Über-

Dabei empfiehlt sich für die Zwischenschicht ein Ge- zug verwendbar.

halt zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent eines Die Zwischenschicht 13 besteht vorzugsweise aus Nigrosins und eine Stärke zwischen 0,1 und 5,0 μΐη. einer festen Lösung eines Elektronendonators in Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die Zwi- 45 einem nichtleitenden Kunstharz. Speziell geeignete schenschicht 0,1 μΐη dick ist und 1,0 Gewichtsprozent Elektronendonatoren sind: Sekundäre aromatische eines Nigrosins enthält. Amine^ z. B. ein Nigrosin, Methylenblau, Indigo und Enthält die deformierbare Schicht einen Elektro- Ν,Ν'-DiphenyI-p-phenylendiamin. Auch sind die meinendonator, so werden hierfür ein Nigrosin, N,N'- sten Lewis-Basen, wie Tri-n-butylamin, Eisen(II)-Diphenyl - ρ - phenylendiamin, Zinn(II) - chlorid, 50 chlorid, Zinn(II)-chlorid, u. ä. als Elektronendonato-Eisen(II)-chlorid, Indigo, Methylenblau oder Tri-n- ren bei der vorliegenden Erfindung gut verwendbar, butylamin verwendet. Besonders günstige Ergebnisse Allgemein ist die Verwendung eines Kunstharzes werden erzielt, wenn die deformierbare Schicht mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 99,9 Gewichtsprozent eines Glycerylesters von hy- 10¹⁴ Ohm-cm als Bindemittel für die Zwischenschicht driertem Kolophonium und 0,1 Gewichtsprozent 55 13 am günstigsten. Solche Harze sind: Vinylchlorideines Nigrosins enthält. . Vinylacetat-Mischpolymerisate (z. B. 90:10), Zellulm folgenden wird die Erfindung an Hand der loseacetat-Butyrat, Polymethacrylatharze, Polykarbo-Figuren beschrieben. natharze, Styrol-Acrylnitrile und Polyurethanharze. F i g. 1 zeigt schematisch ein vorzugsweises Aus- Andere für die elektrophotographische Technik beführungsbeispiel eines elektrophotographischen Auf- 60 kannte Kunstharze, die die genannten Leitfähigkeitszeichnungsmaterials, das eine besondere, die Auflö- eigenschaften besitzen, können gleichfalls verwendet sung verbessernde Schicht aufweist; werden.

F i g. 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungs- Elektrostatisch deformierbare Stoffe für die Schicht

form der Bildplatte, bei der der Wirkstoff zur Ver- 14 sind bekannt. Dies sind z. B. Glycerylester von

besserung der Bildauflösung in der deformierbaren 65 hydriertem Kolophonium; thermoplastische Polymere

Schicht selbst enthalten ist. wie Polystyrol; Mischpolymerisate von Styrol und an-

Das in Fig. 1 gezeigte Aufzeichnungsmaterial 10 deren Stoffen wie Vinyltoluol, Methylstyrol und PoIy-

besteht aus einem elektrisch leitfähigen Schichtträger merisate und Mischpolymerisate von Petroleumfraic-

tionen und Indenpolymerisaten; Phenylaldehydharze; Vinylpolymerisate; Acrylester; Polyäthylenpolymerisate.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials. Dieses Aufzeichnungsmaterial 20 besteht aus einer speziell behandelten deformierbaren Schicht. 21, die mit der auf dem leitfähigen Schichtträger 23 aufgebrachten photoleitfähigen Schicht 22 in enger Berührung steht. Wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht auch hier die photoleitfähige Schicht 22 aus glasförmigem Selen. Der leitfähige Schichtträger 23 besteht, wie die Schicht 11 in Fig. 1, aus einem für die Elektrophotographie bekannten Material.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß F i g. 1 im wesentlichen durch die Einlagerung des die Auflösung verbessernden Stoffes in die deformierbare Schicht selbst, statt der Verwendung einer Zwischenschicht zwischen der deformierbaren und der photoleitfähigen Schicht. Bei dem Aufzeichnungsmaterial gemäß F i g. 2 sind Elektronendonatoren zu verwenden, die z. B. aus den obengenannten, die Auflösung verbessernden Stoffen bestehen. Das Aufzeichnungsmaterial 20 wird vorteilhaft hergestellt durch Tauchlackierung einer elektrophotographischen Selenplatte mit einer Kunstharzlösung, in der 0,1 Gewichtsprozent (bezüglich des Kunstharzes) eines Elektronendonatprs dts^r pergiert oder aufgelöst sind.

Zur besseren Erklärung der Herstellung und der Anwendung der dargestellten Aufzeichnungsmaterialien sowie zur Darstellung des verbesserten Auflösungsvermögens dienen die folgenden speziellen Beispiele. Diese sollen den Erfindungsgedanken nicht einschränken, sondern dem Fachmann ein besseres Verständnis und eine erleichterte Durchführung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen.

Serie I

Zur Herstellung einer Serie von Bildplatten der in F i g. 1 gezeigten Art wurden normale elektrophotographische Schichtträger aus Aluminium mit einem 50 Mikron starken Selenüberzug verwendet.

Die zur Bildung der Zwischenschicht 13 verwendeten Überzugslösungen enthielten Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat (90:10) gelöst in Diäthylketon, dem verschiedene Mengen eines Nigrosins, gelöst in Diäthylketon, beigegeben wurden. Dadurch ergaben sich Überzugslösungen folgender Nigrosinkonzentration in Gewichtsprozent (bezogen auf das Mischpolymerisat): 0,1, 1,0, 5,0,10%.

Die Selenplatten wurden in die Lösungen eingetaucht und mit Geschwindigkeiten von 5 bis 25 cm/sec senkrecht wieder herausgezogen. Dadurch ergaben sich folgende Überzugsstärken: 0,1, 0,5, 1,0 und 2,5 Mikron.

Nach Trocknung dieser Überzüge bei Zimmertemperatur wurde eine 1 Mikron starke verformbare Schicht 14 durch Eintauchen der Platten in eine Lösung eines Glycerylesters von hydriertem Kolophonium in einer Hexane bis Octane enthaltenden aliphatischen Kohlcnwasserstoff-Petroleumfraktion gebildet. Die Platten wurden dann bei 49° C eine halbe Stunde lang im Ofen getrocknet.

Nach bekanntem elektrophotographischem Deformationsverfahrcn wurden dann Bilder folgendermaßen hergestellt: Die Aufzeichnungsmaterialien wurden gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und dann ungefähr 4 Sekunden lang bei Auflage eines Auflösungsmeßstreifens belichtet. Danach wurden sie nochmals geladen, der normalen Raumbeleuchtung ausgesetzt und ¹It bis 3 Minuten lang auf einer Platte bei 6O⁰C erhitzt. Nach vollständiger Ausbildung des Deformationsbildes wurden die Aufzeichnungsmaterialien in kaltes Wasser eingetaucht. Die Auflösung der Deformationsbilder wurde mikroskopisch festgestellt und ist in Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

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Zwischenschicht stärke	Nigrosin- konzentration	Auflösung
(Mikron)	(»/0)	(1/mm)
0,1	0,1	58
1,0	0,1 .	58
0,1	1,0	115
0,5	1,0	56
1,0	1,0	56
2,5	1,0	65
0,1	5,0.	115
0,1	10,0	65
1,0	10,0	58

Zum Vergleich wurden eine Serie von Aufzeichnungsmaterialien ohne ein Nigrosin in der Zwischenschicht 13 hergestellt.

Die Auflösung betrug nur 41/mm. Daher zeigen die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse die bemerkenswert verbesserten, durch die Erfindung erreichten Auflösungseigenschaften. Außerdem wurde beobachtet, daß die Einlagerung der die Auflösung ver-.

bessernden Stoffe die Bilddichte nicht wesentlich beeinträchtigt.

Weitere Untersuchungen wurden mit Platten durchgeführt, die wie in der Serie I und der Vergleichsserie hergestellt waren, jedoch stärkere Deformations- schichten besaßen. Wiederum hatten die Platten mit Nigrosin in der Zwischenschicht eine viel bessere Bildauflösung.

Serie II

Es wurden wiederum normale elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien zur Herstellung einer Serie der in F i g. 1 gezeigten Art verwendet, um die Wirkung eines anderen die Bildauflösung verbessernden Stoffes zu zeigen. Die Zwischenschicht 13

So enthielt bei dieser Serie N,N'-DiphenyI-p-phenylendiamin in einer Harzschicht aus Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat (90:10). Die bei dem oben beschriebenen Abbildungsverfahren mit diesen Aufzeichnungsmaterialien erreichten Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt. (Konzentrationen des die Bildauflösung verbessernden Stoffes in Gewichtsprozent, bezogen auf das Kunstharz.)

Tabelle II

Zwischenschicht stärke (Mikron)	N,N'-DiphenyI-p- phenylendiamin- Konzentration (¹Vo)	Auflösung (1/mm) .
0,5 0,5 5,0 5,0	5 10 5 10	60 60 30 40

ι ο zz

Auch hier übertraf das Auflösungsvermögen bei weitem dasjenige von ähnlichen Aufzeichnungsmaterialien mit Zwischenschichten aus Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat (90: 10), die jedoch keinen die Auflösung verbessernden Stoff enthielten.

Serie III

Die dritte Serie von Aufzeichnungsmaterialien der in F i g. 1 gezeigten Art enthielt in der Zwischenschicht 13 Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat (90:10) und Zinn(II)-chlorid. Die Aufzeichnungsmaterialien wurden in dem oben beschriebenen Deformations-Abbildungsverfahren eingesetzt und zeigten einen bemerkenswerten Anstieg der Bildauflösung, verglichen mit ähnlichen Platten, die jedoch kein die Bildauflösung verbesserndes Mittel enthielten.

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Zur eingehenderen Beschreibung einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient das folgende spezielle Beispiel der Anwendung eines Aufzeichnungsmaterials der in F i g. 2 gezeigten Art. Auch hier wurden normale elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien aus Aluminium und einer darauf angeordneten Selenschicht verwendet. Durch Tauchen wurde auf die Selenschicht eine verformbare Schicht 21 aus Glycerylester von hydriertem KoIophonium aufgebracht, der mit 0,1 Gewichtsprozent eines Nigrosins imprägniert war. Nach Trocknung des Überzuges waren die Aufzeichnungsmaterialien zur Verwendung in dem oben beschriebenen Deformations-Abbildungsverfahren fertiggestellt. Es ergaben sich Bilder mit Auflösungen von ungefähr 15 1/mm, die diejenigen von Bildern auf Schichten, die nicht vorbehandelt waren, bei weitem übertrafen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 682/19

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Frost-Deformationsbildern aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer photoleitfähigen Selenschicht und einer deformierbaren Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen Selenschicht phenyl - ρ - phenylendiamin, Zinn(II) - chlorid, Eisen(II)-chlorid, Indigo, Methylenblau oder Tri-n-butylamin enthält.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht als Elektronendonator ein Nigrosin, N,N'-Diphenyl - ρ - phenylendiamin, Zinn(II) - chlorid, Eisen(II)-chlorid, Indigo, Methylenblau oder Tri-n-butylamin enthält.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht als isolierendes Kunstharz ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat enthält.

4. Aufzeichnungsmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht als Elektronendonator ein Nigrosin und als isolierendes Kunstharz ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat enthält und die deformierbare Schicht aus einem (Mycerylester von hydriertem Kolophonium besteht.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent eines Nigrosins enthält.

6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht zwischen 0,1 und 5,0 μΐη dick ist.

7. Aufzeichnungsmaterial nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht 0,1 μπι dick ist und 1,0 Gewichtsprozent eines Nigrosins enthält.

8. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Frost-Deformationsbildern aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer photoleitfähigen Selenschicht und einer deformierbaren Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare Schicht einen Elektronendonator enthält.

9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare Schicht als Elektronendonator ein Nigrosin, N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin, Zinn(II)-chlorid, Eisen(II)-chIorid, Indigo, Methylenblau oder Tri-n-butylamin enthält.

10. Aufzeichnungsmaterial nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare Schicht 99,9 Gewichtsprozent eines Glycerylesters von hydriertem Kolophonium und 0,1 Gewichtsprozent eines Nigrosins enthält.