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Elektrofotografische Bildplatte Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische
Bildplatte, die auf beide Polaritäten aufgeladen werden kann.
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Das z.B. in der US-Patentschrift 2 297 691 beschriebene elektrofotografische
Verfahren arbeitet mit einer Bildplatte, die aus einer tragenden Unterlage und einer
darauf aufgebrachten fotoleitfähigen Isolierstoffschicht besteht. Zur Bildung dieter
Schicht stehen estimittte Arten anorganischer oder organischer Verbindungen zur
Verfügung, beispielsweise Oxide, Sulfide und Selenide von Schwefel, Selen, Zi£iJc,
Kadmium, Quecksilber, Antimon, Wismut, Blei usw. sowie außerdem Anthracen und Anthrachinon.
Bei der Herstellung elektrofotografischer Bildplatten werden diese Substanzen normalerweise
in Form einer Schicht auf die Unterlage aufgebracht, die aus Metall, Papier oder
einer Plastikfolie usw. bestehen kann. Falls erforderlich, können diese Stoffe
in
Bindemitteln dispergiert sein, die normalerweise elektrisch nichtleitend sind und
die Bildung einer Schicht begünstigen. Mit derartigen Dispersionen wird dann eine
fotoleitfähige Isolierstoffschicht gebildet.
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Als Bildstoffe werden heute meist amorphes Selen und Zimoxid verwendet.
Die aus diesen Substanzen gebildeten elektrofotografischen Platten können eine Ladung
nur einer Polarität besonders gut aufnehmen und halten. Im allgemeinen hat die Platte
aus amorphem Selen positive Polarität, die Platte aus Zinkoxid negative Polarität.
Beim elektrofotografischen Verfahren wird zunächst die Oberfläche der fotoleitfähigen
Isolierstoffschicht gleichmäßig beispielsweise durch Koronaentladung aufgeladen
und dann belichtet, so daß sie selektiv entladen wird und sich ein elektrostatisches
latentes Bild ergibt. Bei der Durchführung des rfahrens muß die fotoleitfähige Isolierstoffschicht
gleichmäßig auf eine ausreichend hohe Spannung aufgeladen werden und diese Spannung
oder Ladung bei Dunkelheit halten können.
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Werner ist es erforderlich, bei Belichtung eine schnelle Verringerung
der Ladespannung zu erreichen. Somit ergeben sich zwei anzustrebende Eigenschaften,
die Ladefähigkeit und die Empfindlichkeit. Die Ladungspolarität hängt von diesen
beiden Eigenschaften a@. Im Falle des amorphen Selens kann die Schicht entweder
positiv oder negativ geladen werden, was von der Herstellung abhängt. Da sich
jedoch
allgenein bei positiver Polarität eine höhere Empfin lichkeit einstellt, wird normalerweise
eine positive Aufladung vorgenommen. Bei einer Zinkoxidplatte kann die Schicht nicht
oder nur zu einem sehr geringen Grade positiv aufgeladen werden, wobei sie eine
tzerin,,,e Empfindlichkeit zeigt Mit anderen Worten, die negativ geladene Bildstoffschicht
zeigt eine höhere Empfindlichkeit und allgemein bessere Bilderzeugungse@genschaften.
Daher werden Zinkoxidschichten gewöhnlich negativ aufgeladen.
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Beim elektrofotografischen Verfahren kann durch Verwendung geeigneter
Entwicklerstoffe eine Positiv-Positiv-(oder Negativ-Negativ)-Entwicklung oder eine
Negativ-Positiv-(oder Positiv-Negativ)-Entwicklung durchgeführt werden.
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Bei der ersten Entwicklungsart v;ird die Wirkung von Anziehungskräften
auf die das elektrostatische latente Bild erzeugenden ladungen auf der fotoleitfähigen
Isolierstoffschicht ausgenutzt, während bei der zweiten Entwicklungsart die Wirkung
elektrischer Abstoßungskräfte (oder elektrischer Anziehungskräfte bei Fehlen einer
elektrischen Ladung) ausgenutzt wird. Aus diesem Grunde ist das zur Entwicklung
verwendete feinkörnige Farbpulver mit der jeweils entgegengesetzten Polarität aufgeladen.
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Bei der Reproduktion oder z.B. der Mikrofilmvergrößerung kann das
jeweils verwendete Originalbild ein Positiv- oder
ein Negativbild
sein. Dies bedeutet, daß zwei Entwicklungsarten auftreten können. Einmal ist die
direkte Entwicklung (Positiv-Positiv- oder Negativ-Negatis-Entwicklung) erwünscht,
zum anderen die Unikehrentwicklung (Negativ-Positiv- oder Positiv-Negativ-Entwicklung).
Insbesondere Mikrofilme liegen meist nur in Negativform oder in Positivform vor,
und in vielen Fällen werden diese Darstellungsarten ohne System wahllos verwendet.
Auch kann der Fall auftreten, daß ein und dieselbe Reproduktionsmaschine zur Vergrößerung
von Mikrofilmen und zur Reproduktion normaler Schriftstücke verwendet wird. Hierbei
passiert es oft, daß die Mikrofilme in Ltegativform und die Schriftstücke in Positivform
vorliegen. In solchen Fällen ist es wünschenswert, daß die Reproduktionsmachine
in einfacher Weise zur direkten Entwicklung und zur Umkehrentwicklung verwendet
werden dann.
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Theoretisch kann beim elektrofotografischen Verfahren eine direkte
Entwicklung und eine Umkehrentwicklung durchgeführt werden, indem lediglich der
Entwicklerstoff geändert wird. Tatsächlich ist ein Wechsel der Ertwicklerstoffe
jedoch nicht einfach. Kann ein und derselbe Entwicklerstoff für die direkte und
die Umkehrentwicklung verwendet werden, so entfällt der schwierige Wechsel der Entwicklerstoffe
aus dem Verfahren. s wird dann lediglich die Ladungspolarität der elektrofotografischen
Bildplatte
geändert. Beispielsweise kann ein Entwicklerstoff, der
die direkte Entwicklung bei positiver Ladung bewirkt, eine Umkehrentwicklung bei
negativer Ladung hervorrufen. Ist eine Bildplatte vorhanden, die praktisch dieselben
Eigenschaften (elektrische Ladefähigkeit und Empfindlichkeit) ei positiver und negativer
Ladungspolarität hat, so ist es möglich, zwischen direkter und Umkehrentwicklung
einfach umzuschalten, indiz die Ladungspolarität der Bildplatte umgekehrt wird.
Hierzu müßte also lediglich ein Schalter vorgesehen sein.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine elektrofotografische
Bildplatte zu schaffen, die bei positiver und negativer Ladepolarität dieselben
Eigenschaften besitzt.
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Insbesondere soll diese Platte bei positiver und negativer Ladung
im wesentlichen denselben Empfindlichkeitsgrad gegenüber positiver und negativer
Polarität besitzen, Ferner soll ein elektrofotografisches Verfahren vorgeschlagen
werden in dem die zu schaffende Bildplatte angewendet wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrofotografische Bildplatte iai.t
einer undurchsichtigen Unterlage und einer aus mehreren fotoleitfähigen Isolierstoffschichten
bestehenden Bildstoffschicht gelöst, die erfindungsgemäß derart ausgebildet ist,
daß zumindest drei fotoleitfähige Isolierstoffschichten vorgesehen sind, deren unterste,
der
Unterlage zugewandte zumindest teilweise für da; die beiden darüberliegenden Schichten
durchdringende Licht empfindlich ist, deren obere zumindest teilweise für Licht
außerhalb des Wellenlängenbereiches des die beiden oberen Schichten durchdringenden
Lichtes bzw. außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches der unteren Schicht empfindlich
ist, und deren mittlere eine Bewegung von 121 der oberen oder der unteren Schicht
erzeugten freien elektrischen Ladungsträgern ermöglicht.
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Die obere Schicht dient zur Erzeugung freier elektrischer Ladungsträger
bei ladung mit einer der beiden' Polaritäten, während die untere Schicht zur Erzeugung
freier elektrischer Ladungsträger bei Ladung mit der entgegengesetzten Polarität
dient. Da die Unterlage durchsichtig ist ,wird die Belichtung von der beschichteten
Seite der Platte aus vorgenommen.
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Man nimmt an, daß durch die Belichtung der elektrofot6-grafischen
Bildplatte die Ladespannung der lichtempfindlichen Schicht folgendermaßen verringert
oder beseitigt wird. Im allgemeinen hat das Licht in einem spektralen Wellenlängenbereich,
in dem eine hohe Empfindlichkeit vorliegt, einen extrem großen Absorptionskoeffizienten,
so daß es nur bis zu einer Tiefe von beispielsweise 1 Mikron in die empfindliche
Schicht eindringen kamin.
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Dies bedeutat, daß nur in einer Oberflächenschicht mit
einer
Stärke von ca. 1 Mikron freie elektrische Ladungsträger erzeugt werden können, die
eine Ableitung der elektrischein Oberflächenladung bewirken können.
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Wird die Oberfläche beispielsweise negativ aufgeladen, so nissen freie
Elektronen in Richtung der Unterlage über don größeren Teil der Gesamtdicke der
Bilastoffschicht wandern. Anaererseits müssen sich positive Löcher nur über eine
sehr kurze Strecke bewegen, bevor sie die elektrische Oberflächenladung erreichen
und neutralisieren. Wird die Oberfläche positiv aufgeladen, so miissen sich freie
positive Löcher über den größeren Teil der gesamten Stärke der Bildstoffschicht
bewegen. Es müssen also bei negativer Ladung Elektronen, bei positiver Ladung positive
Löcher als Träger für freie elektrische Ladungen in ihren entsprechenden lichtempfindlichen
Schichten dienen. Im Idealfalle sollen sich diese Ladungsträger über eine Strecke
von ca. 60 Mikron oder mehr bewegen können. Allgemein ergibt sich die Strecke w,
über die freie elektrische ladungstrager in einem fotoleitfähigen Stoff bewegt werden
können, aus der folgenden Formel w = zz t .
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in der µ die effektive Bewegung der freien elektrischen Ladungsträger,
t die mittlere Lebensdauer freier elektrischer Ladungsträger und E die Feldstärke
in dem fotolei.tfähigen Stoff ist. Die Eigenschaften des fotoleitfähigen
Stoffes
entsprechen dem Ausdruck µ . t, sie ändern sich im allgemeinen mit Elektronen und
positiven Löchern. In einer Schicht aus amorphem Selen existiert ein Unters@nied
in der Art der Verringerung der Ladespannung bei positiver und bei negativer Polarität.
Dieser 'Unterschied wird hauptsächlich durch die genannte Änderung der Eigenschaften
verursacht. Bei einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht, die durch Dispersion
eines feinen fotoleitfähigen Pulvers in einem Bindemittel gebildet ist und beispielsweise
als Fotoleiter Kadmiumsulfid und Kadmiumcarbonat enthält, zeigt sich die günstigere
Verringerung der Ladespannung bei ladung mit negativer Polarität. Dies liegt daran,
daß man dan Elektronen größere Werte µ . t zurechnet als den positiven Löchern.
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Wie bereits ausgeführt wurde, hat der foroleitfähige Stoff oder die
fotoleitfähige Isolierstoffschicht, allgemein gesehen, unterschiedliche Werte /
t für Elektronen und positive Löcher. Als eine natürliche und unv'jri.icidliche
Folge ist die Ladespannung bei positiver Polarität gegenüber negativer Polarität
unterschiedlich. Wird jedoch der Erzeugungsbereich freier elektrischer Ladungsträger
von der freien Schichtoberfläche zur Unterlage hin oder umgekehrt verlegt, was von
der Ladungspolarität abhängt, so kann dieselbe Art freier elektrischer Ladungsträger
unabhängig von der Polarität der elektrischen Ladung und ohne Änderung der Ladespannung
zum Zeitpunkt der Belichtung verwendet
werden. Sind in erster
Linie Elektronen die freien elektrischen Ladungsträger, so reicht es aus, freie
Elektronen an der Schichtoberfläche einer negativ geladenen Bildplatte, jedoch all
der Unterlage einer positiv geladenen Bildplatte zu erzeugen. Um an der Unterlage
durch Bestrahlung mit Licht freie elektrische Ladungsträger zu erzeugen, muß eine
derartige untere Schicht verwendet werden, die eine Empfindlichkeit, d.h. die Eigenschaft
zur erzeugung freier elektrischer Ladungsträger durch Lichtabsorption, zumindest
teilweise für solches Licht hat, daß die obere und dio mittlere Schicht durchdringt.
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Wie bereits erwähnt, kann der fotoleitfähige Stoff bei den herkömmlichen
elektrofotografischen Verfahren nur bei einer der beiden Polaritäten verwendet werden,
da sein Verhalten gegenüber Belichtung abhängig von positiver und negativer Ladungspolarität
entscheidende Unterschiede zeigt. Durch die Erfindung kann der fotoleitfähige Stoff
bei beiden Ladepolaritäten in praktisch gleicher Weise verwendet werden. Zusätzlich
ist der Vorteil gegeben, daß immer eine Belichtung von nur einer Seite aus erfolgt
«.
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Die Erfindung wird im folgenden Hand der Figuren eingehender beschrieben.
Es zeigen: - den Zusammenhang zwischen der Halbwertszeit fLtr di. Spannungsabnahme
durch Belichtung und der ladefähigkeit
der in Beispiel 1 und Beispiel
2 beschriebenen elektrofotografischen Bildplatte mit Kadmiumsulfid in kubischer
Kristallstruktur als Potoleiter, Fig. 2 bis Fig. 7 Änderungen der relativen Ladespannung
mit der Belichtungszeit zur Darstellung der Abnahme der Ladespannung durch die Belichtung
insbesondere zum Zeitpunkt der Belichtung der in den Beispielen 2 bis 5 beschriebenen
elektrofotografischen Bildplatten, wobei Fig. 2 die Änderung durch weißes Licht
bei der Probe DI-ll-l, Fig. 3 di. Änderung durch rotes Licht bei den Proben DI-11-1
und DI-15-1, Pi.4 zu die Änderung durch rot es Licht bei der Probe DI -19-1, Fig.
5 die Änderung durch weißes Licht bei der Probe DI-12-1, Fig. 6 die Änderung durch
blaues Licht bei der Probe DI-12-1 und Fig. 7 die Änderung durch rotes Licht bei
der Probe DI-12-1 zeigt, Fig. 8 eine Kurve der spektralen Durchdringung der Sotoleitfähigen
Isolierstoffschicht gemäß Bespiel 2 hinsichtlich der Tiefe der Schicht, bei der
das Verhältnis von Lichtstärke zu Wellenlänge 1/10 beträgt, und Fig. 9 die Kurven
der Empfindlichkeitsspektren der elektrofotografischen Bildplatten aus ii'eispiel
2, 6 und 3.
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uei einer fotoleitfähigen isoliorstoffschicht, die durch Dispersion
eines feinen fotoleitfähigen Pulvers in einem elektrisch isolierenden Bindemittel
hergestellt ist, tritt im allgemeinen eins innere Wanderung zwischen den Sein verteilen
Pulverteilchen zum Transport freier elektrischer Ladungsträger statt. Bei dieser
inneren Wanderung kann man sich leicht das Vorhandensein gewisaer elektrischer und
anderer Hindeinisse v rstellen. Dadurch kann der Wert µ . t klein sein. Daraus folgt
aber, daß die Halbwertszeit für die Entladung (die für die Verringerung der Oberflächenspannung
auf die Hälfte Anfangsspannung durch Belichtung erforderliche Zeit) ansteigender
Filmstärke der fotoleitfähigen Isolierstoffschicht verlängert wird. Fig. 1 zeigt
den Zusammenhang zwischen der Halbwertsbelichtungszeit und der Ladefähigkeit verschiedener
Arten fotoleitfähiger Schichten. Da die Ladefähigkeit nach einer allgeneinen Regel
direkt proportional der Schichtstärke ist, kann die in Fig. 1 gezeigte Kurve als
eine Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Halbwertsbelichtungszeit und der
Schichtstärke angesehen werden. Die Kurven 1 und 1' gelten für fotoleitfähige Isolierstoffschichten
mit fein verteiltem Kadmiumsulfidpulver kubischen Kristallsystems, das in einem
Bindemittel dispergiert ist. Die r Kuve 1 entspricht einer negativen Aufladung,
die Kuve 1' einer positiven Aufladung der freien Schichtoberfläche.
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Im Falle der positiven Polarität, bei der positive Löcher als Freie
elektrischeLadungsträger dienen, ist die Belichtungszeit
ca. dreimal
länger als bei der negativen Polarität, bei der die Elektronen als freie elektrische
Iadungsträger dienen. Die Kurve 2 betrifft eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht
mit fein verteiltem fotoleitfähigem Pulver gemaß den folgenden Beispiel 1, die in
einem Bindemittel dispergiert ist. Das fein verteilte Pulver besteht aus einem Kern
aus Kadmiumcarbonat, der mit Kadmiumsulfid überzogen ist. (Beide Stoffe haben eine
Komponente mit hlbischer Kristallstruktur und eine amorphe Komponente.) In diesa
Pulver ist die Abhängigkeit der Halbwertsbelichtungszeit von der Schichtstärke besser
als bei dem fotoleitfähigen Pulver, das lediglich aus Kadmiumsulfid mit kubisoher
Kristallstruktur besteht. Wie leicht aus der Stoffzusammensetzung abgeleitet werden
kann, ist diese Verbesserung hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß
das aktivierende Licht tief in die fotoleitfähige Isolierstoffschicht eindringt.
Wie aus der Kurve 3 in Fig. 1 hervorgeht, ist eine Abhängigkeit der Halbwertsbelichtungszeit
von der Schichtstärke praktisch nicht vorhanden bei einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht,
die durch Dispersion eines fein verteilten fotoleitfähigen Pulvers gemaß Beispiel
2 in einem Bindemittel hergestellt ist, wobei Kadmiumjodid dem fein verteilten fotoleitfähigen
Pulver aus Beispiel 1 beigefügt ist. Dies wird darauf zurückgefühit, daß die Beigabe
von Kadmiumjodid die innere Wanderung freier elektrischer ladungsträger zwischen
den fein verteilten fotoleitfähigen Pulverteilchen erleichtert.
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Die Kurven 2 und 3 in Fig. 1 entsprechen der negativen Aufladung der
freien Oberfläche der fotoleitfähigen Isolierstoffschicht.
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Es wurden elektrofotografische Bildplatten hergestellt, deren fotoleitfähige
Isolierstoffschicht gemäß Beispiel 2 aus Kadmiumsulfid, Kadmiumcarbonat und Kadmiumjodid
als Hauptanteile bestand. Diejenigen Bildplatten, deren Schichtstärke 80 Mikron
betrug, (Probe Nr. DI-11-1) wurden auf ihrer freien Oberfläche positiv und negativ
aufgeladen und mit einer Intensität von 15 Lux mittels einer Wolframfadenlampe von
2 6600 X belichtet, wobei die Abnahme der Oberflächenspannung während der Belichtungszeit
je nach Isdepolarität bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Pig. 2 dargestellt.
In den Fig. 2 bis 7 ist die Oberflächenspannung auf der Ordinate logarithmisch aufgetragen,
während die Zeit in Richtung der Abszisse verläuft, wobei der Nullpunkt der Zeitaohse
als Belichtungsanfangszeitpunkt gilt (PunkR LO an der jeweiligen Kurve). Fig. 2
zeigt eine typische Abnahme der Qberflächenspannung, die für eine Bildplatte gemäß
Beispiel 2 bestimrat wurde. Wie aus dieser Kurve hervorgeht, ist die Abnahmegeschwindigkeit
zwischen positiver und negativer Polarität sehr unterschiedlich. Bei negativer Polarität
ist sie viel größer.
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Dies bedeutet, daß eine schnellere elektrische Entladung auf tritt.
Daraus folgt, daß Elektronen, die als freie elektrisch Ladungsträger bei der Ableitung
elektrischer
Ladungen fungieren, einen4viel größeren Wert * t haben
als positive Löcher, die bei positiver Aufladung die Ladungsträger sind. Daraus
kann geschlossen werden, daß bei dieser Art fotoleitfähiger Isolierstoffschicht
Elektronen viel größere Werte oder Bereiche für µ . t haben als positive Löcher.
Positive Löcher haben kleinere Bereiche und liefern daher eine nicht derart gute
Abnahmegeschwindigkeit der Oberflächenspannung durch die Belichtung. Dies ist deshalb
leicht zu verstehen, weil bei der Darstellung gemäß Fig. 2 die Oberflächenspannung
plötzlich auf ca. 15 % der Spannung unmittelbar vor Belichtung fällt, ungeachtet
dessen, daß der Lichtabsorptionskoeffizient für den Wellenlängenbereich des eine
Fotoleitfähigkeit der vervjendeten Schicht bewirkenden Lichtes in diesem Falle extrem
hoch ist, so daß das Licht höchstens einige Mikron tief eindringen kann. Hierin
besteht ein merklicher Unterschied gegenüber einer Aufladung mit positiver Polarität.
In Fig. 8 ist die Änderung der Lichtdurchlässigkeit der fotoleitfähigen Isolierstoffschicht
geiaäß Beispiel 2 IUt der Wellenlänge dargestellt. Hierbei ist die Wellenlänge auf
der Abszisse, die Tiefe der Schicht, bei der die Lichtstärke 1/10 der einfallenden
Lichtstärke ist, auf der Ordinate aufgetragen.
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Der Unterschied zwischen der Kurve 1 und der Kurve 2 in Fig. 1 wurde
größer sein, wenn niellt der größere Anteil des Lichtes in der iii Fig. 8 gezeigten
Weise nahe der Oberfläche absorbiert würde, obwohl eine Verbesserung möglich ist,
die ein tiefes Eindringen des die Fotoleitfähigkeit
bewirkenden
Lichtes in die Schicht in bereits erklärter Weise ermöglicht.
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Die Probe DI-ll-l aus Beispiel 2 zeigt praktisch keine Lichtempfindlichkeit,
sei es bei positiver oder negativer Polarität, wenn sie mit rotem Licht durch ein
Rotfilter (Hersteller Tokyo Shibaura Electric Co. Ltd. VR-67) belichtet wird, welches
Licht im Bereich von Wellenlangen größer als 670 Milimikron durchläßt, das mit 30
Lux Intensität auf der Probenoberfläche mit einer Wolframfadenlampe von 2 660° K
erzeugt wird. Dies bestätigt sich durch die Kurven (+) D1-ll-l und (-) DI-11-1 in
Fig. 3. Unter den verschiedenen elektrofotografischen Dildplatten in Beispiel 3
zeigt die Probe DI -15-1 mit 80 Mikron Stärke eine ausgezeichnete Lichtempfindlichkeit,
wie aus den Kurven (+) DI-15-l und (-) DI-15-1 in Fig. 3 hervorgeht, wenn dasselbe
Rotlicht zur Belichtung verwendet wird. Die unterschiedliche Spannungsabnahme beider
Kurven entsprechend positiver bzw. negativer Polarität erklärt sich durch die Tatsache,
daß Elektronen und Löcher, die beide als freie elektrische Ladungsträger fungieren,
verschiedene Werte $ t haben, und durch die Tatsache, daß die Erzeugung freier Elektronen,
die wesentlich ur Entladung beitragen, abhängig von der Ladungspolarität unterschiedlich
ist. Bei Verwendung der für rotes Licht unempfindlichen fotoleitfähigen Isolierstoffschicht
und der für rotes Licht empfindlichen Schicht werden einige
Untersuchungen
mit der elektrofotografischen Bildplatte durchgeführt, die eine aus zwei Einzelschichten
bestehende fotoleitfähige Isolierstoffschicht gemäß Beispiel 4 trägt.
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Bei dieser Schicht ist eine für rot es Licht unempfindliche Substanz
bis zu einer Stärke von 54 Mikron auf die untere Einzelschicht aufgebracht, während
eine weitere für rotes Licht empfindliche Substanz bis zu einer Stärke von 20 Mikron
auf die obere Schicht aufgebracht. ist. Dies ist die Probe DI-19-1. Probeplatten
aus dieser Reihe werden positiv und negativ aufgeladen und dann mit dem zuvor beschriebenen
Rotlich belichtet. Die Abnahme der Oberflächenspann ist als Kurve (+) DI-19-l und
als Kurve (-) DI -19-1 in Fig. 4 dargestellt. Es zeigt sich, daß die Schicht bei
negativer Aufladung eine ausgezeichnete Empfindlichkeit hat, jedoch bei positiver
Aufladung eine mir geringe Empfindlichkeit. Bei beiden Polaritäten werden freie
elektrische Ladungsträger, die eine Fotoleitfähigkeit und Entladung bewirken, nur
in der oberen Schicht erzeugt. In Anbetracht der Tatsache, daß mit diesen Ladungsträgern
eine Verringerang der Oberflächenspannung bewirkt werden soll, müssen sie über eine
Strecke von 54 Mikron in der unteren Schicht wandern. Positive Löcher können eine
derartige Bewegung nicht erreichen, während Elektronen ausgezeichnet beweglich sind.
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Aus der vorstehenden Betrachtung kann gefolgert werden, daß Elektronen
und positive Löcher verschiedene Werte µ. t
bzw. "Reichweite" haben
und daher die Empfindlichkeitseigen schaften bei positiver und negativer Polarität
unterachiedlich sind.
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Eine aus zwei Einzelschichten bestehende elektrofotografische Bildplatte
wird mit einem fotoleitfähigen Isolierstoff der vorstehend beschriebenen EigenschaSten
hergestellt und getestet. Wie eingehend im Beispiel 5 beschrieben ist, wird eina
rotempfindliche Schicht direkt auf einer undurchsichtigen Unterlage als Unterschicht
und eine rotunempfindliche Schicht als Oberschicht gebildet. Unter den Probeplatten
gemäß Beispiel 5 hat die Probe DI-12-1 eine obere Schicht von 73 Mikron Stärke und
eine untere Schicht von 17 Mikron Stärke. Das Empfindlichkeitsspektrum der fotokleitfähigen
Isolierstoffschicht ist als Kurve 1 und kurve 3 in big. 9 dargestollt. Fig. 9 zeigt
Kurven, die durch laden einer jeden Probeplatte mit negativer Polarität, Belichtung
mit Wolfrahlicht mittels eines Spektrographen (Lichtstärke logarithmisch auf der
Ordinate aufgetragen) und elektro- -fotografische Entwicklung erhalten wurden. Kurve
1 gilt für die obere fotoleitfähige Isolierstoffschicht, während Kurve 3 fttr die
untere gilt. Bs zeigt sich, daß die obere Schicht empfindlich für Wellenlängen kürzer
als 580 Millimikron ist, während die untere Schicht für längere Wellenlängen bis
ca. 720 Millimikron empfindlich int. Da die obere Schicht die in Fig. 8 gezeigte
Absorption hat, kann das rote Licht mit Wellenlängen länger tis 650 Millimikron
die
obere Schicht (63 Mikron) offenbar vollständig durchdringen und die untere Schicht
erreichen. ntsprechend wird das blau-grüne Licht mit Wellenlängen kürzer als 580
Millimikron meist in Tiefen von lO bis 20 Mikron innerhalb der oberen Schicht nahe
deren Oberfläche absorbiert, während Licht mit Wellenlängen langer als 650 Millimikron
in der unteren Schicht absorbiert wird und frei e elektrische Ladungsträger erzeugt.
Werden Proben DI-12-1 der elektrofotografischen Bildplatte positiv oder negativ
aufgeladen und mit weißem Licht belichtet, (Wolframfadenlampe von 2 6600 K) so zeigen
sie praktisch denselben Grad der Spannungsabnahme bei beiden Polaritäten. Der Zusammenhang
ist in Fig. 5 dargestellt. Die Kurven (+) DI-12-l und (-) DI -12-1 zeigen die Spannungsabnahme
bei positiver bzw. negativer Polarität. Bei diesem Test beträgt die Belichtungsstärke
an der Probenoberfläche ca. 15 Lux. Es zeigt sich bei dieser elektrofotografischen
Platte, daß bei positiver und negativer Polarität die gleiche Empfindlichkeit vorliegt.
Der Grund dafür geht aus den vorstehenden Betrachtungen hervor.
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Wird die Platte mit negativer Polarität aufgeladen, so regt das blau-grüne
Licht, welches eine Komponente des weißen Lichtes ist, die obere Schicht nahe deren
Oberfläche zur Erzeugung von Elektronen an, die als hauptsäch2.iche freie elektrische
Ladungsträger dienen und sich zur Unterlage hin bewegen, so daß die Entladung beschleunigt
wird. Bei positiver Aufladung regt das rote
Licht, welches eine
weitere Komponente des weißen Lichtes ist, die untere Schicht zur Erzeugung von
Elektronen an, die als hauptsächliche freie elektrische Ladungsträger dienen und
sich in Richtung der oberen Schicht, nämlich der freien Oberfläche, bewegen, so
daß die Entladung'beschleunigt wird. In diesem Falle zeigen freie positive Löcher,
die gleichzeitig erzeugt werden, kaum eine Bewegung.
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Dies wird aus folgendem ersichtlioh. Aus der vorstehenden Beschreibung
geht hervor, daß bei Aufladung der Probe DI-12-1 und Belichtung mit blauea Licht
eine ausgezeichnete Empfindlichkeit bei negativer Polarität vorliegt, während dies
bei positiver Polarität nicht der Fall ist. Die in Fig. 6 gezeigten Testergebnisse
bestätigen dies genau.
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Fig. 6 zeigt die Abnahme der Oberflächenspannung bei Belichtung der
Probe DI.12-l mit blauem Licht. Die Kurve (+) DI-12-1 entspricht der positiven Polarität,
die Kurve (-) DI-12-1 der negativen Polarität. Es ist voraussehbar, daß Belichtung
mit rotem Licht praktisch keine Empfindlichkeit bei negativer Polarität, jedoch
ausgezeichnete Empfindlichkeit bei positiver Polarität ergibt. Fig. 7 zeigt die
Abnahme der Oberflächenspannung bei der Prob.e DI-12-1 bei noch zu beschreibender
Belichtung Lit rotem Licht. Die Kurve (+) DI-12-1 entspricht der positiven, die
Kurve (-) DI-12-1 der negativen Polarität.
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Wie bereits ausgeführt wurde, hat die elektrofotografische Bildplatte,
hergestellt gemäß Beispiel 5 als Probe DI -12-1,
deshalb eine ausgezeichnete
Qualität, weil sie bei positiver und negativer Polarität und Belichtung mit weißem
Licht praktisch gleiche Lichtempfindlichkeit besitzt. Eine weitere Eigenschaft besteht
darin, daß sie abhängig von der Ladepolarität unterschiedliche spektrale EiiLpfindlichkeit
hat.
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Sie ist fltr Rotlicht bei positiver Polarität, Sür-Blaulicht bei negativer
Polarität empfindlich. Dies bedeutet, daß die Bildplatte bei positiver Polarität
eine ausgezeichnete Reproduktion blauer Objekte auf weißem Papier, bei negativer
Polarität eine ausgezeichnete Reproduktion roter Objekte auf weißem Papier ermöglicht.
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Die Probe aus Beispiel 5 hat eine aus einer oberen und einer unteren
fotoleitfähigen Isolierstoffschicht bestehende Bildstoffschicht. Die obere Schicht
ist für blaues und grUnes Licht empfindlich und dient gleichzeitig als isolierendes
Medium zum Transport freier elektrischer Ladungsträger, die im Bereich ihrer Oberfläche
oder in der unteren Schicht erzeugt wurden. Gelegentlich werden bessere Ergebnisse
erzielt, wenn die obere Schicht in zwei Einzelschichten aufgeteilt wird und diese
verschiedene Funktionen erhalten, nämlich die oberste Schicht die eines fotoleitfähigen
Isolierstoffes und die so gebildete Mittels schicht die eines Mediums zum Transport
freier elektrischer Ladungsträger. Bei dieser aus drei Einzelschichten bestehendcii
Bildstoffschicht dienen die obere und die untere Schicht zur Erzeugung freier elektrischer
Ladungsträger bei Anregung
durch die auftreffende Strahlung, während
die mittlere Schicht den Transport dieser freien Ladungsträger von der oberen in
die untere Schicht oder tinigekehrt, d.h. von einem Pol zum anderen erzloglicht.
Die gemäß Beispiel 7 hergestellte elektrofotografische Bildplatte hat eine obere
Schicht, die als fotoleitfähige Isolierstoffschicht für grünes Licht empfindlich
ist (fotoleitfihiger Isolierstoff gemäß Beispiel 6, Empfindlichkeitsspektrum Kurve
2 in Fig. 9), eine mittlere Schicht, die eine nicht sensitivierte fotoleitfähige
Isolierstoffschicht ist, und eine untere Schicht, die als fotoleitfähige Isolierstoffschicht
für das gesamte sichtbare Licht, insbesondere für Rotlicht, mit Pigmentstoff sensitiviert
ist.
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Eine vollständige Trennung der Punktionen aller eine vorgegebene Bildstoffschicht
bildenden Einzelschichten ist theoretisch ideal und erweist sich auch in praktischer
Hinsicht als vorteilhaft (weil eine freie Auswahl von Stoffen für' jede Schicht
zur Verwirklichung ihrer Funktion möglich ist).
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In praktischer Hinsicht Ist es ferner möglich, in einer Schicht die
Funktionen der oberen und der mittleren Schicht zu verwirklichen. Dies trifft für
die Probe gemäß Beispiel 5 zu. Ferner ist es auch möglich, aus Einzelschichten bestehende
Strukturen kontinuierlich zu bilden. Beispielsweise ist es möglich, eine Bildplatte
zu verwenden, bei der der grundlegende fotoleitfähige Stoff innerhalb der gesamten
empfindlichen Schicht aus ein und derselben Substanz besteht und die
obere
und die untere Schicht mit Pigmentstoffen oder anderen Zusätzen derart sensitiviert
sind, daß sie die erwünschte Empfindlichkeit besitzen. In diesem Falle wird die
Sensitivierung kontinuierlich innerhalb der gesamten Schichtdicke bewirkt. Eine
derartige kontinuierliche Sensitivierung kann in gewissem Grade durch Bildung dreier
oder mehr empfindlicher Schichten erreicht werden. Es versteht sich, daß vom praktischen
Standpunkt aus das Erfordernis einer perfekten kontinuierlichen Sensitivierung nicht
gegeben ist, Soll die lichtempfindliche Schicht durch Aufsprühen geblldet werden,
so kann eine kontinuierliohe Sensitivierwig durch gleichzeitiges Auf sprühen verschiedener
Arten fotoleitfähiger Isolierstoffe mittels einer Anzahl Dosen sowie durch kontinuierliche
änderung und Steuerung der jeweils ausgesprühten Stoffmenge erreicht werden.
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Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße elektrofotografische
Bildplatte auf beide Polaritäten aufgeladen werden, wobei eine Aufladung auf jeweils
denselben Wert möglich ist und jeweils die gleiche Empfindlichkeit erreicht wird.
Die verwendete fotoleitfähige Isolierstoffschicht behält ihre Isolierstoffeigenschaften,
wenn sie nicht durch Licht oder eine andere Strahlung zur Erzeugung freier elektrischer
Ladungsträger angeregt wird. Daraus folgt, daß bei positiver und negativer Polarität
eine Ladung auf den gleichen Wert möglich ist, solange sir bei Dunkelheit stattfindet.
In der praktischen Anwendung
ist jedoch di. Art der Ladung asymmetrisch
im Hinblick auf die jeweilige Polarität. Dies liegt daran, daß die elektrischen
Ladungsträger auf der freien Schichtoberfläche und/oder der Grenzfläche an der Unterlage
absorbiert werden und damit freie elektrische ladungsträger, die eine elektrische
Leitfähigkeit hewirlcen, innerhalb der lichtempfindlichen Schicht erzeugt werden.
Da die freie Schichtoberfläche und die genannte Grenzschicht unterschiedlich ausgebildet
sind, ergibt sich die genannte Ladungsasymmetrie. Um diene zu verhindern, kann eine
elektrische Sperrschicht vorgesehen sein, die eine Absorption elektrischer Ladungsträger
unmöglich macht. Um die gewünschte Symmetrie zu erhalten.
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wird diese elektrische Sperrschicht in gleicher Weise auf die freie
Schichtoberfläche und auf die Grenzfläche aufgetragen. ILer dient allgemein ein
elektrisch nichtleitender Film. Beispielsweise ist ein Plastikfilm oder ein Oxydationsüberzug
aus Metall geeignet. In praktischer Hinsicht jedoch müssen die freie Schichtoberfläche
und die Grenzschicht in ihrer Struktur oder ihrem Material nicht identisch sein,
sondern sie müssen lediglich identische Funktionen erfüllen. In vielen Fällen reicht
eine spezielle Behandlung entweder der freien Oberfläche oder der Grenzschicht hierzu
aus. Beispielsweise sind die in den Beispielen 4r 5 und 6 beschriebenen elektrofotografischen
Bildplatten insgesamt auf Aluminiumunterlagen erzeugt, so daß sich spontan ein oxydierter
Aluminiumfilm an der Grenzschicht bildet. Die freie Schichtoberfläche wird nicht
speziell
behandelt.
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Beispiel 1 Eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonat (Lösung A), eine
wäßrige Lösung von Kadmiumchlorid (Lösung B) und eine wäßrige Lösung von Natriumsulfid
(Lösung C) wurden nach folgender Vorschrift hergestellt.
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Lösung A: Natriumcarbonat ............. 100 Gewichtsteile Destilliertes
Wasser ........ 750 Gewichtsteile Lösung BS Kadmiumchlorid (2 1/2 H20) o 225 Gewichtsteile
Destilliertes Wasser ........ 500 Gewichtsteile Lösung C: Entwässertes Natriumsulfid
.. 40 Gewichtsteile Destilliertes Wasser ........ 100 Gewichtsteile Die Lösung A
wurde gerührt und 15 Gewichtsteile ERONJIRU (fein pulverisierte Silika, hergestellt
von der Firma DENKUSSA, Westdeutschland) wurden hinzugefügt und dispergiert.
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Die Lösung 3 wurde zur Erzeugung eines weiß Niederschlages eingeträufelt.
Zu der so gebildeten Lösung, die den weißen Niederschlag und das ERONJIRU enthielt,
wurde die Lösung a tropfenweise ausreichendem Umrühren hinzugefügt, so daß ein hellgelber
Niederschlag entstand. Die erhaltene Lösung wurde ca. 30 Minuten gerührt, nachdem
die Reaktion beendet war. Danach wurde eine zehnmalige Abklärung mit einem Zentrifugalseparator
durchgeführt und eine Aufteilung in den Niederschlag und Wasser durch Filtrierung
vorgenommen.
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Der Niederschlag wurde bei ca. 700C getrocknet. Dann wurde
das
erhaltene trockene, fein pulverisierte Produkt zur Bildung eines feinen fotoleitfähigen
Pulvers in Luft b"ei 2000C über Nacht gebrannt.
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Nach der folgenden Vorschrift nurde das so erhaltene fotoleitfähige
Pulver mit einem nichtleitenden Kunstharzbindemittel vermischt. Die Mischung wurde
in einer keramischen Kugelmühle zur Bildung eines fotoleitfähigen, nichtleitenden
Farbstoffes dispergiert.
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Feines fotoleitfähiges Pulver ............... 100 Gewichtsteile Magicron
200 Klar (wärmehartbarer Acrylharzfarbstoff, hergestellt von der Kansai Paint Co.)
. ....................... 110 Gewichtsteile (einschließlich 50 Gewichtsteile Feststoffe)
Der so erhaltene fotoleitfähige nichtleitende Farbstoff wurde in verschiedenen Stärken
auf Aluminiumplatten aufgetragen, getrocknet und zur Bildung elektrofotografischer
Bildplatten mit fotoleitfähigen Isolierstoffschichten verschiedener Stärken gebrannt..
Das Brennen wurde bei 1500 C 30 Minuten lang durchgeführt.
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Beispiel 2 Zu dem gemäß Beispiel 1 gebildeten fotoleitfähigen Pulver
wurde Kadmiumjodid nach folgender Vorschrift hinzugefügt.
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Feines fotoleitfähiges Pulver ................. 100 Gewichtsteile
Kadmiumjodid .................................. 25 Gewichtsteile Äthylalkohol ..................................
350 Gewichtsteile
Das Kadmiumjodid wurde in Äthylalkohol aufgelöst.
Zu der Lösung wurde feines fotoleitfähiges Pulver (Beispiel 1) hinzugefügt und in
eine Aufschlämmung umgewandelt, die dann bei ca. 700 C derart gerührt wurde, daß
der Äthylalkohol verdunstete. Es ergab sich ein trockenes, fein verteiltes fotoleitfähiges
Pulver.
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Dieses Pulver wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren
zur Herstellung eines fotoleitfähigen, nichtleitenden Farbstoffes verwendet. Damit
wurden elektrofotografische Bildplatten mit fotoleitfähigen Isolierstoffschichten
verschiedener Stärken gebildet. Die Bildplatte mit einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht
mit 80 Mikron Stärke entspricht der Probe 11-11-1.
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Beispiel 3 Zu dem gemäß Beispiel 2 hergestellten fein verteilten
fotoleitfähigen Pulver wurde ein Sensitivierungspigmentstoff nach dem folgenden
Verfahren beigegeben, um ein fein verteiles panchromatisches fotoleitfähiges Pulver
zu erzeugen, das insbesondere empfindlich für Rotlicht ist.
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Fein verteiltes fotoleitfähiges Pulver (Beispiel 2) ...............
100 Gewichtsteile Brilliant Green ................. 0,1 Gewichtsteile Äthylalkohol
.............................. 200 Gewichtsteile 0,1 Gewichtsteile Brilliant Green
wurde als Sensitivierungspigmentstoff in 80 Gewichtsteilen Äthylalkohol gelöst.
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Separat wurden 100 Gewichtsteile fein verteiltes fotoleitfähiges Pulver
(Beispiel 2) mit 120 Gewichtsteilen Äthylalkohol zu einer Aufschlämraung vermischt.
Zu dieser Aufschlämmung wurde die Äthylalkohollösung des Pigmentstoffes tropfenweise
hinzugegeben, um eine Absorption des Pigmentstoffes auf dem fein verteilten fotoleitfähigen
Pulver zu bewirken. Die erhaltene Mischung wurde mit ca.
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70° C zur Verdunstung des Äthylalkohols erhitzt, wonach sie getrocknet
wurde und sich ein farbiges, fein verteiles fotoleitfäiiiges Pulver ergab.
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Unter Verwendung dieses Pulvers nach dem iL Beispiel 1 beschriebenen
Verfahren wurde ein fotoleitfähiger, nichtleitender Farbstoff hergestellt, auf Aluminiumplatten
aufgebracht, getrocknet und zur Bildung elektrofotografischer Bildplatten gebrannt.
Die mit einer Schichtstärke von 80 Mikron versehene Platte entspricht der Probe
DI-15-1.
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Beispiel 4 Auf Aluminiumplatten wurde der fotoleitfähige Isolierstoff
nach Beispiel 2 als untere Schicht und der fotoleitfähige Isolierstoff nach Beispiel
3 als obere Schicht aufgebracht, an der Luft getrocknet, dann mit ca. 70°.C sowie
danach mit 1500 C 30 Minuten lang erhitzt, um elektrofotografische Bildplatteii
mit zwei. Schichten verschiedener Starke zu erzeugen. Die Bildplatte mit einer 54
Mikron starken unteren
Schicht und einer 20 Mikron starken oberen
Schicht entspricht der Probe DI-19-1.
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Beispiel 5 Auf Aluminiumplatten wurde der gemäß Beispiel 3 hergestellte
fotoleitfähige Isolierfarbstoff als untere Schicht und der gemäß Beispiel 2 hergestellte
fotoleitfähige Isolierfarbstoff als obere Schicht aufgebracht, wonach die Platten
unter Anwendung des Verfahrens aus Beispiel 4 zur Bildung elektrofotografischer
Bildplatten mit zwei Schichten verschiedener Stärke behandelt wurden. Die Bildplatte
mit einer 17 Mikron starken unteren Schicht und einer 63 Mikron starken oberen Schicht
entspricht der Probe DI-12-1.
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Beispiel 6 Nach dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren wurde ein
Sensitivierungspigmentstoff zu dem fein verteilten, gemäß Beispiel 2 hergestellten
fotoleitfähigen Pulver hinzugefügt, um ein fein verteiltes fotoleitfähiges Pulver
mit Grünempfindlichkeit zu erzeugen. Hierzu wurde die folgende Vorschrift verwendet.
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Fein verteiltes fotoleitfähiges Pulver (Beispiel 2) ..........................
100 Gewichtsteile Konzentriertes Rhodamine B ................... 0,1 Gewichtsteile
Äthylalkohol ................................. 200 Gewichtsteile Dann wurde ein
fotoleitfähiger, nichtleitender Farbstoff nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 erzeugt
und auf Aluminiumplatten
zur Bildung elektrofotografischer Bildplatten
aufgebracht.
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Beispiel 7 Auf ausreichend entfettete Aluminiumplatten wurde der
gemäß Beispiel 3 hergestellte fotoleitfähige Isolierfarbstoff mit panchromatischer
Empfindlichkeit bis zu einer Stärke von l0'Mikron (nach Brennen) als untere Schicht
und vor dessen Trocknung der nicht mit Pigmentstoff sensitivierte fotoleitfähige
Isolierfarbstoff gemäß Beispiel 2 bis zu einer Stärke von 60 Mikron (nach Brennen)
als mittlere Schicht und der grünempfindliche fotoleitfähige Isolierfarbstoff aus
Beispiel 6 bis zu einer Stärke von 10 Mikron (nach Brennen) als obere Schioht aufgebracht.
Die erhaltenen Platten wurden getrocknet und dann zur Erzeugung elektrofotografischer
Bildplatten gebrannt.
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Beispiel 8 Ein ausreichend entfettetes Aluminiumrohr wurde gedreht
und auf seiner Außenfläche mit den fotoleitfähigen Isoliert farbstoffen folgendermaßen
besprtiht. Zwei Sprühvorrichtungen wurden an der Außenfläche des Aluminiumrohres
angeordnet.
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Ein wurde für den nicht mit Pigementstoff sensitivierten fotoleitfähigen
Isolierfarbstoff aus Beispiel. 2, die andere für den fotoleitfähigen Isolierfarbstoff
mit panchromatischer Empfindlichkeit aus Beispiel 3 verwendet. Der Sprühvorgang
war
so bemessen, daß der panohromatische Farbstoff anfangs allein auf das Rohr aufgebracht
wurde, wonach der nichtpigmentierte Farbstoff auf die ca. 40 Mikron starke Schicht
aufgesprüht wurde. Zwischen den beiden Zeitpunkten wurde die Sprühgeschwindigkeit
für beide Farbstoffe kontinuierlioh verringert bzw. erhöht, so daß eine zeitlich
gesteuerte Umschaltung von einem Farbstoff auf den anderen auftrat.
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Durch eine derartige Steuerung der Besprühung wurde eine empfindliche
Schicht mit einer Stärke von 80 Mikron gebildet. Sie wurde wie in den vorstehenden
Beispielen getrocknet und gebrannt.