DE1522712A1

DE1522712A1 - Verfahren zur Herstellung xerographischer Platten

Info

Publication number: DE1522712A1
Application number: DE19661522712
Authority: DE
Inventors: Cerlon Peter John
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1965-12-27
Filing date: 1966-12-14
Publication date: 1969-10-30
Also published as: GB1166872A; DE1522712C3; NL6618070A; DE1522712B2; NL155375B; FR1513441A

Description

F.WeICKMANN, DR. ING, Α,^ΕΓΟΚΜΑΝΝ,

Dipl^Phys. Dr.K.Fincke Patentanwälte 1c:??71?

β MÜNCHEN 27, MOHLSTRASSE JJ, RUFNUMMER 413*21/22

RANK XEROX LIMITBD, Rank Xerox House, 338, Euston Road, London N.W. 1, England

Verfahren zur Herstellung xerographischer Platten

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung neuartiger xerographischer Selenplatten.

Unter einer "xerographisehen Platte" versteht man ein lichtempfindliches Element, das eine elektrostatische Oberflächenladung speichern kann und bei Belichtung mit einem Lichtbild ein diesem Bild entsprechendes Ladungsbild erzeugt. Die xerographischen Platten haben bei einem Bildherstellungsverfahren» das im folgenden als "Xerographie¹¹ bezeichnet wird und von Carlson in der US-Patentschrift 2 297 691 beschrieben wurde, eine weitere Anwendung gefunden. Bei der Dir abführung dieses Verfahrens wird die Platte., elektrostatisch aufgeladen und zum selektiven Ladungsaus-

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gleich belichtet, worauf das so erzeugte Ladungsbild durch aeLektive Anziehung elektroskopischer Teilchen sichtbar gemacht wird. Falls erwünscht, kann das sichtbare Bild auf eine andere Fläche Übertragen und die xerographische Platte wieder verwendet werden. Für die xerographische platte werden verschiedene Eigenschaften gefördert, beispielsweise eine langzeitige Speicherung der,elektrostatischen Ladung, eine in bezug auf die Photoleitfähigkeit hohe Lichtempfindlichkeit, zur Wiederverwendung günstige mechanische Eigenschaften und keine langzeitigen Änderungen, die durch Belichtung oder andere Verfahrensschritte hervorgerufen werden könnten.

In der Figur ist ein Querschnitteines Ausführungsbeispielees eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten xerographischen Platte dargestellt. Die Platte 10 ist mit einer leitfähigen Unterlage 11 versehen, die jedoch nicht unbedingt vorhanden sein muß. Sie kann aus einem starren oder flexiblen metallischen Teil verschiedenartigster Formgebung bestehen. Dazu können als Materialien Isolierstoffe verwendet werden, die mit metallischen oder anderen elektrisch leitfähigen Stoffen überzogen sind, oder auch durchsichtige Stoffe, wie Glas, das mit einer dünnen elektrisch leitfähigen und durchsichtigen Schicht aus Zinnoxyd überzogen ist. Auf die Unterlage 11 ist eine dünne Schicht 12 aus amorphem Selen aufgebracht, die in den handelsüblichen Ausführungsformen eine Stärke von 20 bis 80 Mikron hat. Wie aus der US-Patent-

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schrift 2 970 906 sowie auch anderen Literatursteilen bekannt ist, muß die Selenschicht 12 einen sehr hohen Reinheitsgrad besitzen, um die vorstehend genannten Anforderungen zu erfüllen. In der US-Patentschrift 2 970 906 sowie anderen Veröffentlichungen ist ausgeführt, daß jegliche Verunreinigung des Selen· mit Halogenen sorgfältig vermieden werden soll, da dadurch in dem amorphren Selen eine starke Dunkelleitfähigkeit sowie Kristallisation verursacht wird· Inder US-Patentschrift 3 Okl I66 wird die Verwendung eines Haiqgens in einer xer.ographischen Selenplatte beschrieben, je£oca nur in Verbindung mit einer Zwischenschicht, die durch Behandlung mit einem großen Anteil eines Halogens sehr leitfähig gemacht wurde·

Es ist ein weiteres Abbildungsverfahren bekannt, das sich auf das oben beschriebene Verfahren gründet. Dieses ist in der US-Patentschrift 2 8*+5 348 von Kallaan sowie In einer Anzahl neuerer Patentschriften der Minnesota Mining and Manufacturing Company, der Eastman Kodak Company u.a. beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine xerographlsche Platte zuerst mit einem Lichtbild belichtet und dann elektrostatisch aufgeladen oder in einen elektrischen Stomlreis geschaltet. Das durch die Belichtung erzeugte Bild verursacht eine relativ lang andauernde geänderte elektrische Leitfähigkeit, die ein Ladungsbild oder einen Bildmäßig verteilten, mehr oder weniger starken Stromfluß hervorruft. Das Ladungsbild kann durch Anziehung elektroskop!scher

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Teilchen sichtbar gemacht werden, wie bereits beschrieben, oder das Stromflufibild kann durch elektrochemische, elektrolytische oder elektrophoretisch^ Wirkungen auf der Platte oder einem anliegenden Bildträger sichtbar gemacht werden. Dieses Verfahren wurde im allgemeinen unter Verwendung von Platten durchgeführt, die eine Dispersion photoleitfähiger Pigmentstoffteilchen in einem Kunstharz-Bindemittel enthalten. Derartige photoleitfähige Beschichtungen sind weniger lichtempfindlich als Selen, ihre Leitfähigkeitsänderung bei Belichtung ist jedoch dauerhafter.

Xerographische Selenplatten wurden bisher bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren, das auf der Grundlage der nachwirkenden Photoleitfähigkeit arbeitet» nicht verwendet. Die nachwirkende Photoleitfähigkeit ist eine an sichtbekannte Erscheinung, die bei xerographischen Selenplatten auftritt und als "Alterung" bezeichnet wird. Sie völlig zu vermeiden, ist auch bei sorgfältigen Herstellungsverfahren fast unmöglich. Bei weniger sorgfältiger Herstellung ist die nachwirkende Phcfcoleitfähigkeit oder "Alterung" so groß, daß die Platten zur wiederholten Bildherstellung nicht zu verwenden sind. Diese Platten haben jedoch nicht denjenigen sehr hohen Grad an Alterung, der sie für ein Abbildungsverfahren unter Ausnutzung der nachwirkenden Photoleitfähigkeit geeignet gmachen würde. Ferner ist eine starke Alterung immer mit einem Anstieg der ^unkelleitfähigkeit verbunden, wodurch die Platten einen Stromdurchgang in unbelichteten

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und in belichteten Fläehenteilen ermöglichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine xerographische Selenplatte zu schaffen, die eine hohe nachwirkende Photoleitfähigkeit verbunden mit einer geringen Dunkelleitfähigkeit hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei Hinzufügüng sehr geringer Mengen von Halogenen zum Selen bei bestimmten Konzentrationen die Erscheinung der nachwirkenden Photoleitfähigkeit sehr verstärkt wird, während die Dünkelleitfähigkeit gering und praktisch unverändert bleibt.

In einem vorzugsweisen ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung xerographischer Platten wird das Selen zuerst mit einem großen Anteil Halogen zur Reaktion gebracht, um ein Selenhalogenid zu erhalten, das eine ausreichende Konzentration besitzt, um durch übliche Verfahren genaue Messungen vornehmen zu können. Diese Ausgangsmenge wird dann mit reinem Selen versetzt, um die erwünschteygeringe Halogenkonzentration zu erhalten. Das halogenierte Selen wird vorzugsweise durch Vakuumaufdampfung auf die Unterlage 11 aufgebracht. Diese wird dabei auf einer Temperatur von ungefähr 60° gehalten und die aufgedampfte Schicht erhält innerhalb einer halben bis einer Stunde

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eine Stärke von ca. 50 Mikron. ϊΆη Anteil des Halogens geht wohl während der Aufdampfung verloren, so daß das Selen auf der endgültigen Platte eine geringere Halogenkpnä zentration enthält als die in der Schmelze befindliche Menge. Es wird angenommen, daß die Halogenkonzentratfon in der Selenschicht 12 von der Unterlage 11 aus in Richtung auf die zu belichtende Oberfläche abnimmt_t. obwohl es andererseits bekannt ist, daß die Alterungserscheinungen von Seler^Latten von der Zusammensetzung einer weniger als 1 Mikron starken Oberflächenschicht abhängen, in der die einfallende aktivierende Lichtstrahlung absorbiert wird. Die Konzentration des Halogens in den erfindungsgemäß hergestellten Platten ist jedoch so gering, daß eine genaue direkte Analyse nahezu unmöglich ist. Der Halogenanteil in der endgültigen Platte muß dementsprechend auf die Halogenkonzentration des Ausgangsstoffes für die Schmelze verglichen werden.

Das Halogen kann zum Ausgangsstoff auch in Form verschiedener Halogenverbindungen hinzugefügt werden, jedoch ist dies weniger gunstig,da durch die anderen Elemente der Halogenverbindung schädliche Nebenwirkungen auftreten können. Die Halogenverbindung muß unterhalb der Selen-Yerdampfungstemperatur dissoziieren, so daß das Halogen zur Zusammensetzung mit dem Selen verwendbar wird. Verbindungen, die keine bemerkenswert schädlichen Nebenwirkungen zeigen, sind Silberhalogenide. Natriumverbindungen dissoziieren nicht und haben

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nur eine sehr geringe Auswirkung auf die iiigenschaften der endgültigen Platte. Eisenverbindungen geben ihren Halogenanteil an das Selen ab, haben jedoch merklich schädliche Nebenwirkungen.

Zur Prüfung der gemäß der Erfindung hergestellten Platten wurde ein übliches Verfahren verwendet. Dabei wird ein Teil der Platte zunächst zwei Minuten lang mit einer Glühlampe von 100 Watt aus einer Entfernung von einem Metier belichtet. Dann wird die Platte mit einer Korona-Ladungseinrichtung elektrostatisch auf eine positive Spannung in der Größenordnung von 60Q Volt aufgeladen. Die Plattenspannung wird darm mit einem Elektrometer gemessen, worauf diese Messung nach drei Minuten in belichteten und nichtbelichteten Flächenteilen wiederholt wird. Die Dunkelleitfähigkeit wird ausgedrückt durch den Verschlechterungsfaktor D^ = ο ^ ,

v_o

wobei ν_ die Spannung unmittelbar nach Aufladung und V-j die nach drei Minuten gemessene Spannung der nichtbelichteten Flächenteile ist. In ältlicher Weise wird die Alterung durch den Faktor K-. = 3 ~ 3* ausgedrückt, wobei

V-, dieselbe Bedeutung hat wie zuvor und V-_f die nach drei Minuten in belichteten Flächenteilen gemessene Spannung ist·

Die xerographischen Platten mit einem D^ von weniger als 20 % sind für viele Anwendungszwecke zufriedenstellend, jedoch muß eine gute Platte eine bedeutend geringere Dunkel-

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leitfähigkeit besitzen. In ähnlicher Weise muß K^ geringer als 20 % sein» um eine xerographische Platte in der herkömmlichen Art, bei der sie vor der Belichtung aufgeladen wird« wiederholt anwenden zu können. Umgekehrt werden Werte, die merklich über 20% liegen, für ein Verfahren benötigt, in dem die Belichtung vor den anderen Verfahrensschritten vorgenommen wird. Beispiel I:

In diesem Beispiel wurde eine Anzahl von Platten hergestellt, wobei in der Schmelze ein zundiiender Anteil von Chlor verwendet wurde. Die Ergebnlese sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

% Cl	D₃	^K3
O.OOOljC	7 %	*h %*
0,0002	2	32
0,0005	6	77
0,005	' 90	98
0,05	100	100

Es 1st zu erkennen, daß eine Chlorkonzentration von 0,0001 keine merkliche Wirkung zeigt» wodurch ileh eine platte ergibt, die die geringen Werte der Alterung und Dunkelleitfähigkeit der aus normalem reinem Selen hergestellten sehr guten Platten hat· Mit zunehmender Chlorkonzentration steigt die Alterung schnell an, *o daß bei'0,005 % eine Alterung von bis zu 77 % vorliegt* vtthrend die Bunkelleitfähigkeit nicht erhöht let. Bei einer Konzentration von

0,005$ ist die Alterung sehr groß, jedoch ist auch die •Dunkelleitfähigkeit so groß geworden, daß die Platte offenbar unbrauchbar ist. Bei noch höherer iCChlorkonzen tr ation kann die Platte keine elektrostatische Ladung mehr speichern. Beispiel ITi

Eine andersartige Platte wurde mit einem Ausgangsstoff von 0,0005 % Chlorkonzentratton hergestellt. Die Aufladespannung betrug 675 Volt, D₃ betrug k %_% K₃ betrug 93 %· Beispiel Ills

Eine Platte mit einem Ausgangsstoff von 0,00&5 Silberchloridkpnzentration wurde hergestellt. Die Aufladespannung betrug 6k5 Volt, D₃ betrug 9 % und K₃ betrug k2 %, Beispiel IV:

Eine Platte wurde mit einem Ausgangsstoff von 0,005 # Chlorkonzentration hergestellt. Die Aufladespannung betrug 600 Volt, D₃ betrug 9 % und K₃ betrug 97^· Beispiel V:

Eine Platte wurde mit einem Zusatz von 0,1 % Silberbromid im Ausgangsstoff hergestellt. Die Auflade spannung betrug 6W5 Volt, D₃ betrug 15 % und kß be trug 83 %. Beispiel VIt

Eine platte wurde mit einem Zusatz von 0,0055 % Chlor im Ausgangsstoff hergestellt. Die Aufladespannung betrug Volt, ^₃ betrug Wl- % und K₃ betrug 100 %· ' ■ Diese Platte hat einen etwas zu hohen Halogenanteil, die Dunkelleitfähigkeit hat einen im allgemeinen unerwünscht

■■■;.. - 10 909844/ U35

-ίο -

hohen Wert«

Ahnliche Ergebnisse wie die vorstehend beschriebenen können erzielt werden, wenn das Halogen auf eine dünne Oberflächenschicht der Platte begrenzt ist. Eine Schicht aus reinem Selen wird dann auf die Unterlage 11 aufgedampt, worauf auf diese Schicht eine dünne, Halogen enthaltende Schicht aufgedampft wird. Dieses Verfahren ist jedoch weder notwendig, noch besonders wünschenswert, da mit der einfachen einzeln aufgedampften Schicht ausgezeichnete Erlebnisse erzielt werden.

Die Viederverwendbarkeit der xerograpfeischen Selenplatten stellte bisher einen ihrer hauptsächlichen Vorteile dar. Eine Platte mit einer starken nachwirkenden Photoleitfähigkeit könnte als nicht geeignet für die Wiederverwendung angesehen werden· Die nachwirkende Photoleitfähigkeit kann jedoch

in schnell entfernt werden und die Platten werden/einen quasi neuen Zustand versetzt, wenn das Verfahren und die Einrichtung g«äfi der US-Patentschrift 2 919 119 hierzu verwendet werden. ·

-Patentansprüche -

-11 -

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Claims

«- 11—

P a t e η t a η s ρ r ti c h e :

l.J Verfahren, zur Herstellung einer xerographischen Selenplatte» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus reinem Selen mit einer Selen-Halogen-Verbindung oder einer Halof.en-Verbindung hergestellt wird» in der das Halogen beim Schmelzpunkt des Selens frei wird» und daß diese Mischung auf eine elektrisch leitfähige Plattenunterlage (11) asm· Bildung der Bildstoffschicht (12) durch Vakuumaufdampf ung aufgebracht wird.

2« Xerographische Selenplatte, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der Halogenanteil in der Mischung zur Erzeugung nachwirkender Photoleitfähigkeit ausreicht, jedoch nicht so hoch ist» daß die Dunkelleitfähigkeit über einen Wert ansteigt, wie er bei einer Halogen freien Platte vorliegt.

3· Xerographiecne Selenplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß das Halogen sich an der Außenschicht dbr aufgedaften Bildstoffschicht (12) befindet.

kt Xerographische Selenplatte nach Anspruch 2 oder3» dadurch gekennzeichnet, daß als Halogen Chlor verwendet let·

- - -_: ■'■■■. . '■■ - 12 -

5« Selenplatte nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß als Halogen Brom verwendet ist·

6. Xerogrqphische Selenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5% dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verschlechterungsfaktor

3 V

O- ■■ -

von weniger als 20 ■% und einen Älterungsfaktor ^K3 = V₃

von mehr als 50 % besitzt, wobei V die elektrische Plattenspannung unmittelbar nach der im Xerographiechen Verfahren vorgenommenen Aufladung, V^ die Plattenspannung drei Minuten nach der Aufladung in unbelichteten Flächenteilen, und V^i die Spannung drei Minuten nach Aufladung in belichteten Flächenteilen ist, und die Belichtung vor der Aufladung zwei Minuten lang mit einer 100 - Watt-Glüh.¹-lampe aus einem Abstand von einem Meter vorgenommen wird.

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