DE1925021A1 - Elektrophotographisches Kopiermaterial - Google Patents

Description

ElektrophotojCgraphisches Kopiermaterial

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographiscb.es Kopiermaterial aus einem Träger und einer auf ihm befindlichen, farbstoffsensibilisierten, photoleitenden Schicht und beschäftigt sich mit der geeigneten Auswahl des Sensibilisierungsfarbstoff es.

Bekanntlich stellt man ein elektrophotographisches Kopiermaterial in der Weise her, dass man auf einem Träger in Form von Metallblech oder rückseitig mit elektrisch leitendem Material überzogenem Papier eine photoleitende Schicht erzeugt, die aus einem harzartigen Bindemittel, einer in ihm fein verteilten, photoleitenden Substanz, z.B. Zinkoxyd, und einem Sensibilisator besteht. Da jedoch das Gebiet der Lichtempflndliohkeit des Zinkoxyds im Ultraviolettbereich (580 nyu) liegt, ist das zur Erzeugung eines latenten Bildes auf einem solchen Kopiermaterial erforderliche optische System einschliesslioh Lichtquelle^ Linsen usw. notwendigerweise zahlreichen Einschränkungen unterworfen, die man üblicherweise mit Hilfe der optischen Sensibilisierung vermeidet.

Als Farbstoffe hierfür verwendet man bekanntlich im allgemeinen Rose Bengale, Fluorescein, Eosin, Tetrabromphenolblau, Acrldingelb, Erythrosin, Methylenblau, Ihodamin und dergleichen. Diese Farbstoffe werden vom Zinkoxyd, absorbiert und verschieben entsprechend ihrer eigenen Lichtabsorption die Empfindlichkeit des Zinkoxyds in das Gebiet sichtbaren Lichts. Da aber der Absorptionsbereich dieser Farbstoffe auf einen engen Wellenlängenbereich beschränkt ist, muss man zur Erzielung ausreichender Sensibilisierung sehr viel Farbstoff einbringen, wodurch unvermeidbar eine starke Anfärbung des

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Kopiermaterials verursacht wird.

Daher wäre ein Sensibilisator für elektrophotographlsche Anwendungszwecke erwünscht» der ein möglichst breites Absorptionsband im sichtbaren Lichtwellenbereich besässe, die photoleitende Schicht stark sensiblllsierte und gleichzeitig möglichst wenig anfärbte. Da keine dieser Erfordernisse von den bekannten Sensibilisatoren als Einzelindividuura erfüllt wird* mischt man für gewöhnlich zwei oder drei von ihnen zu einem Sensibilisator zusammen, der die photoleitende Schicht nur leicht anfärbt. Sensibilisatoren mit brauchbarem Absorptionsbereich für sichtbares Licht und gleichzeitig ausgeprägtem Sensibillsierungsvermögen sind aber schwer zu beschaffen und herzustellen.

Daher sind« wie bereits erwähnt, die üblichen, elektrophotographischen Kopierraaterialien insofern unvollkommen, als sie nicht nur infolge des Färbst of fgehalts ihrer photoleiten,«» den Schicht etwas angefärbt sind, sondern auch bezüglich ihrer Lichtempfindlichkeit durchaus nicht zufriedenstellen.

Die Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung eines elektrophotographischen Kopiermaterials, das eine ausgezeichnete Lichtempfindlichkeit aufweist und dessen photoleitende Schicht vollkommen ungefärbt ist.

Die Erfindung besteht demgemäss aus einem elektrophotographischen Kopiermaterial aus einem Träger und einer auf ihm befindlichen, farbstoffsensibilisierten, photoleitenden Schicht, dessen Kennzeichen darin besteht, dass der Sensibilisator aus einem Merocyanin der allgemeinen Formel

X * (CH - CH)_n Ύ

Ό -

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besteht, In der

X einen zweiwertigen Rest in Form

eines (5 -Naphthothiazolrests der Formel I mit R als einwertigem Rest, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl oder Amyl,

oder

II

_ eines Λ-Naphthothiazolrests der Formel II mit R¹ in gleicher Bedeutung wie R

Y einen zweiwertigen Rest in Form eines

III

I OC -

= S Restes mit der Formel III mit A gleich Sauerstoff oder Schwefel und m gleich einer Ganzzahl von 0 bis J,

oder

i OC -

R"

H _

OC - JP-(CK₂)_nC00H

eines Restes mit der Formel IV mit R" in gleicher Bedeutung wie A und η gleich 0 bis 3,

oder

C	- A\	P=C	—	^l 4M C	eines Restes mit der
1		I		Je*"""'	Formel V,
OC	- If"	OC	—	H2)nC00H,
	1	COOH	(C
	(CH2)

sowie

η eine Ganzzahl von 0 l>is 4 bedeuten.

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Diesem Merocyanintyp entsprechen beispielsweise die nachstehenden vier Sensibilisierungsfarbstoffe

C .= CH - CH = CH - CH = C - S>

I 255⁰C

CH₂CH₂COOH

C = CH - CH = C - S^ 248°C

I ^C = C - S>.

j · oc - yr I c = s

C₂H₅ I OC - ψ^

CH₉COOH j

* CH₂CH₂COOH '

= CH-CH = C-S^

I f* — /^ O

j ν«/ — O ·"· O^

oc - r-^ I

C₂H₅ , OC -

C₂H

- J CH

₂CH₂COOH (d)

f^f C = CH - CH = C - ^

I H₂CH₂

f S^

iTV"^ 1 "> = c - s^ - ^Pp

• U ^; oc - 2;-^ l "> s 285⁰

_c· _F ! oc -

2*5 CH₂COOH

CH₂CH₂COOH

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Die Synthese dieser Merocyaninfarbstoffe erfolgt leicht nach üblichen Verfahren, d.h. indem man z.B. zunächst Rhodamin in Arainobutadienyliden umwandelt, dieses acetyliert und schliesslich mit Hilfe von Triäthylamin mit dem quartären Naphthothiazolsalz umsetzt.

Die Einstellung der Empfindlichkeit der photoleitenden Schicht auf die verschiedenen, gewünschten Wellenlängenbereiche erfolgt durch entsprechende Variation des Wertes für η in der allgemeinen Merocyaninformel· So besitzt.beispielsweise eine Schicht mit einem Merocyanin gemäss Beispiel a), bei dem jedoch entsprechend der Generalformel mit η gleich Null die beiden Aussenreste direkt miteinander gekuppelt sind, ein Absorptionsmaximum bei 4270 ⁰A, und mit jeder Erhöhung von η um eine Einheit, d.h. auf 1, 2, 3, 4 usw., verlagert sich das Absorptionsmaximum um je etwa 1000 ⁰A in den längeren Wellenlängenbereich hinein. Wenn sich auch der Wellenlängenbereich der Empfindlichkeit bei entsprechender Änderung von η und ra kaum ändert (wobei dann, wenn η und m gleichzeitig gleich Null sind, der COOH-Rest direkt am N-Atom sitzt), erzielt man den Vorteil, dass der Dunkelzerfallscharakter des so senslbilisierten Kopiermaterials verbessert wird.

Diese Merocyaninfarbstoffe zeichnen sich fernerhin durch ihr hohes Adsorptionsvermögen gegenüber photoleitenden Substanzen, z.B. Zinkoxyd, aus, sodass man schon mit geringsten Farbstoffmengen ein'ausgezeichnet sensibilisiertes, feinverteiltes Zinkoxyd erhält.

Den hervorragenden Adsorptionscharakter dieser Merocyaninfarbstoffe in Bezug auf Zinkoxyd und im Vergleich zum typischen, bisher benutzten Rose Bengale ersieht man aus der nachstehenden Tabelle I. Dieser Vergleich wurde in der Welse durchgeführt, dass man in methanolIsehe Lösungen bestimmter Mengen von

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Merocyaninfarbstoff a) bzw. b) und Rose Bengale eine gemessene Menge von Zinkoxydteilchen eingab und die Menge des an ihnen adsorbierten Farbstoffs feststellte.

Tabelle I

Zugegebene Färb- Adsorbierte Farbstoffmenge in Mol/lg ZnO

stoffmenge in Mol/lg

ZnO Rose Bengale Merocyanin a) Merocyanin b)

4 χ 10"⁷ 0,37 x 10"⁶ 0,41 χ lo"⁶ 0,39 x 10"⁶

1 x 10"⁶ 0,57 x 10"⁶ 0,95 x 10"⁶ 0,99 x 10"⁶

2 χ 10"⁶ 0,85 x 10"⁶ 2,0 χ 10"⁶ 2,0 x 10"⁶

^{6 β 6}

x 10"⁶

0,85 x 10 2,0 χ 10 2,0 x 10

1,77 x 10"^β 2,9 x 10"⁶ 3*1 x 10"⁶

Über die Lichtadsorptionseigenschaften der vier als Beispiel angegebenen Merocyaninfarbstoffe a), b), c) und d) im Vergleich mit dem üblichen Sensibilisierungsfarbstoff Rose Bengale gibt die beigefügte Kurvenfigur 1 Aufklärung. Die Abszisse ist nach Wellenlängen aufgeteilt, und die Ordinatenwerte geben die spektrale Transparenz von Lösungen von je 4 χ 10~9 Mol Farbstoff in 1 ml Methanol wieder. Kurve 1 gilt für Rose Bengale und die Kurven 2 bis 5 je für das Merocyanin a), b), c) bzw. d). Die Transparenzmessung erfolgte nach üblichen Lichtadsorptionsmethoden.

Man erkennt deutlich aus den Kurven, dass die Merocyaninfarbstoffe bei fast gleicher maximaler Transparenz wie Rose Bengale diesen Farbstoff bezüglich der Breite des Lichtabsorptionsbereichs weit übertreffen. Diese Eigenschaften sind die Hauptursache für den Vorteil der Merocyan-Sensibllisierung der photoleitenden Schicht von elektrophotographischem Kopiermaterial^ das dadurch für sichtbares Licht sensibilisiert und gleichzeitig höher empfindlich gemacht wird.

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Die vorerwähnten Merocyaninfarbstoffsensibilisatoren lassen sich mit verschiedenen Trägerarten, verschiedenen elektrisch isolierenden Harzbindemitteln und zahlreich verschiedenen Arten von photoleitenden Substanzen für die photoleitende Schicht von elektrophotographischen Kopiermaterialien kombinieren, wobei jedoch Zinkoxyd in dieser Beziehung die geeignetste, photoleitende Substanz ist· Ausreichende Sensibilisierung erzielt man durch Zugabe von 0,01 χ 10 bis 2 χ 10 Mol Merooyaninfarbstoff zu je 1 g in der Schicht vorhandener photoleitender Substanz. Mit diesen Farbstoffmengen tritt keine Schichtanfärbung auf, und daher besitzen erfindungsgemäss sensibllislerte, elektrophotographische Kopiermaterialien den Vorteil, dass sie im praktischen Gebrauch sehr klare Bildkopien liefern·

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einiger AusfUhrungsbeispiele näher erläutert, ohne auf sie beschränkt zu sein·

peispiel 1

Auf ein Aluminiumblech als Träger wurde eine durch Kugelvermahlung homogenisierte Suspension aus

Zinkoxyd	50	Gew.-Teilen
Sllicanharz	10	Gew.-Teilen
Merocyaninfarbstoff a)	0,0585	Gew.-Teilen
Triäthylamin	0,05	Gew.-Teilen
Methanol	3	Gew.-Teilen
Toluol	200	Gew.-Teilen

aufgebracht und durch 10 Minuten langes Behandeln mit 110⁰C heisser Luft zu einer 15/U starken, photoleitenden Schicht auf getrocknet. Der Trläthylaminzusatz erfolgte zwecks er- leichtert er Auflösung des Merocyaninfarbstoffs in Methanol·

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Die zugesetzte Farbstoffmenge entsprach dabei 0,25 * ίο" Mol je 1 g Zinkoxyd.

Das so hergestellte Kopiermaterial wurde über 20 Stunden lang bei 20°C und 60 % relativer Feuchte ausgeglichen, und dann wurde seiner photoleitenden Schicht mittels Koronaentladung eine negative Ladung aufgedrückt. *

Zum Vergleich wurden unter den gleichen Arbeitsbedingungen zwei weitere elektrophotographische Kopiermaterialien hergestellt und aufgeladen, von deren lichtempfindlicher Schicht die eine überhaupt keinen Sensibilisierungsfarbstoff enthielt und die andere mit Rose Bengale sensibilisiert war. Die Untersuchung der drei Kopiermaterialien ergab die in nachstehender Tabelle II zusammengestellten Werte für ihre elektrostatischen Eigenschaften.

Tabelle II

Elektrostatische Sensibilisierungsfarbstoff

Eigenschaften keiner Rose Bengale Merocyanin a)

Ladungsaufnahme, in Volt ca. 600 ca. 600 ca. 550 Dunkelzerfall, in Volt ca. 60 ca, 90 ca. 100 Überladung —— .... ....

Lichtempfindlichkeit

in Lux χ Sek. 1050 65 26

Die Tabellenangaben besagen folgendes:

Die Ladungsaufnahme ist als das Sättigungspotential bei Aufladung der Schicht mittels 6,5 KV - Koronaentladung angegeben« Der Dunkelzerfall gibt den Spannungsabfall an, der eintritt, wenn das Kopiermaterial nach Abschalten der Koronaentladung bei erreichtem Sättigungspotential eine Zeitlang ungestört Im Dunkeln aufbewahrt wurde; die Überladung bezieht sieh auf die

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Ersoheinung, dass das Potential bei Durchführung der Koronaentladung abfällt, und die Lichtempfindlichkeit schliesslich wird durch den Wert angegeben, der sich aus dem Produkt von Beleuchtungsstärke mal Belichtungsdauer ergibt, die erforderlich ist, damit das Ladungspotential des zunächst dunkel aufbewahrten Kopiermaterials durch Belichtung mit einer tiolframfadenlampe von 5OOO°K - Farbtemperatur auf halben Wert absinkt.

Aus den Tabellenwerten ergibt sich eindeutig, dass die Lichtempfindlichkeit des erfindungsgemäss mit einem Merocyaninfarbstoff sensibilisierten, elektrophotographisehen Kopiermaterials derjenigen eines in bekannter Weise mittels Rose Bengale sensibilisierten Materials weit überlegen ist. Fernerhin wurde auch festgestellt, dass das neuartige Kopiermaterial sehr klare Bildkopien lieferte.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit der Abwandlung wiederholt, dass anstelle des Merocyaninfarbstoffs a) der Mero^cyaninfarbstoff b) als Sensibilisator verwendet wurde. Die elektrostatischen Eigenschaften des so hergestellten Kopiermaterials waren die folgenden:

Ladungsaufnahme ca. 550 Volt Dunkelzerfall 100 Volt

Überladung keine

Lichtempfindlichkeit 6o Lux χ Sek.

Im praktischen Gebrauch lieferte es sehr klare Bildkopien. Beispiel "$

Auf zuvor rttokseitig mit elektrisch leitendem RUokguss versehenes Papier als Schichtträger wurde eine mittels Kugel-

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mühle homogenisierte Suspension aus

Zinkoxyd	50	01	Gew.-Teilen
Alkydharz	10	05	Gew.-Teilen
Merocyaninfarbstoff o)-	0,	0	Gew.-Teilen
Pyridin	0,		Gew.-Teilen
Methanol	3,	Gew.-Teilen
Toluol	200	Gew.-Teilen

aufgebracht und durch 2 Minuten langes Erhitzen auf 100 C zu einer 15 Ai starken, photoleitenden Schicht aufgetrocknet. Das so hergestellte Kopiermaterial wurde zunächst über 20 Stunden lang bei Raumtemperatur und 60 $ relativer Feuchte ausgeglichen und dann wie in Beispiel 1 und 2 auf seine elektrostatischen Eigenschaften untersuo-ht.Dabei ergab sich, dass es bezüglich Ladungsaufnahme, Dunkelzerfall und Lichtempfindlichkeit dem geraäss Beispiel 2 hergestellten Material glich.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde mit der Abwandlung wiederholt, dass die photoleitende Schicht aus folgendem Ansatz hergestellt wurde:

Zinkoxyd	50 Gew.-Teile
Silicanharz	1 Gew.-Teil
Vinylacetat	9 Gew.-Teile
Merocyaninfarbstoff	d) 0,05 M M
Triäthylanrin	0,05 "
Methanol	Tc η η
Toluol	200 " "

Das so hergestellte Kopiermaterial besass die gleichen elektrostatischen Eigenschaften wie das geraäss Beispiel 3 hergestellte und lieferte ebenfalls im praktischen Gebrauch sehr klare Bildkopien·

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Claims (3)

Kabushlki Kalsha Ricoh Tokyo, Japan Patentansprüche

1) Elektrophotographlsches Kopiermaterial aus einem Träger und einer auf Ihm befindlichen, farbstoffeensibilisierten, photoleitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensibilisator aus einem Merocyanin der allgemeinen Formel

•X«(CH - CH)_n-Y

besteht, in der X einen zweiwertigen Rest in Form

R¹

eines ö-Naphthothiazolrests der Formel I mit R als einwertigem Rest, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl oder Amyl,

oder

eines #-Naphthothiazolrests der Formel II mit R' In gleicher Bedeutung wie R

Y einen zweiwertigen Rest in Form eines

III

OC -

Restes mit der Formel III mit A J£ = S gleich Sauerstoff oder Schwefel und η gleich einer Ganzzahl von (C&₂)_mC0QH ο bis 3,

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= C - A

OC - K

R¹

= C - B
OC - E

(CH₂)_nC00H

j OC -

J3 = C -

j
OC -

C = S

eines Restes mit der Formel IV mit R" In gleicher Bedeutung wie A und η gleich 0 bis 3,

oder

eines Restes mit der Formel V,

sowie η eine Ganzzahl von 0 bis 4 bedeuten·

2) Kopiermaterial nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass der Sensibilisator in der photoleitenden Schicht in einer Menge von 0,01 χ 10"⁶ bis 2 χ ίο"⁶ Mol je 1 g photoleltender Schicht enthalten ist.

3) Kopiermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die in der photoleitenden Schicht enthalte· ne photoleitende Substanz aus Zinkoxyd besteht·

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