DE2039484A1

DE2039484A1 - Verfahren zur Verbesserung von elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2039484A1
Application number: DE19702039484
Authority: DE
Inventors: Sims Jimmy Allen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-08-21
Filing date: 1970-08-08
Publication date: 1971-03-04
Also published as: GB1264082A; JPS5419784B1; DE2039484B2; CA941661A; US3637433A; FR2057768A5; DE2039484C3

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maichinen Ge&elbeha/t mbH

Böblingen, 5. August 1970 kd-hl

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket LE 969 017

Verfahren zur Verbesserung von elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial __

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht.

Bei elektrophotographisehen Vervielfältigungsverfahren wird die Änderung der Leitfähigkeit von photoleitfähigen Materialien bei Belichtung ausgenützt. Elektrophotographisches Material besteht üblicherweise aus einem Träger, auf dem sich eine photoleitfähige Substanz befindet. Diese Schicht wird im Dunkeln mit einer elektrostatischen Ladung versehen. Anschließend wird das Material bildmäßig belichtet, wobei ein der Vorlage entsprechendes elektrostatisches Bild entsteht. Man entwickelt dieses Bild dadurch, daß man es mit einem aus Träger und Toner bestehenden Harzpulver in Kontakt bringt. In den nicht belichteten Bereichen haftet der Toner auf dem Bild. Das so sichtbar gemachte Bild wird durch Erwärmen fixiert.

Die Qualität des entwickelten Bildes hängt von mehreren Faktoren ab. Beispielsweise ist die Gleichmäßigkeit der photoleitfähigen

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Schicht von ausschlaggebender Bedeutung. Verunreinigungen in der photoleitfähigen Schicht bewirken eine ungleichmäßige Aufladung derselben, so daß, wenn das Bild entwickelt ist, einzelne Bildteile fehlen und an anderen Stellen ein starker Bildgrund vorhanden ist.

Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht werden besonders dann erhalten, wenn die photoleitfähigen Verbindungen aus Lösungen auf das Trägermaterial aufgebracht werden, selbst wenn bei der Beschichtung die Bedingungen genauestens eingehalten werden. Auch sind letzte Reste des Lösungsmittels durch Erhitzen auf solche Temperaturen und solche Zeiten, bei denen die photoleitfähige Schicht stabil ist, schwierig zu entfernen. Die Lösungsmittelreste können an der Oberfläche oder als Einschlüsse im Innern des Filmes vorhanden sein.

Es wurde nun ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die photoleitfähige Schicht bis 60 Sekunden lang auf eine über dem Erweichungspunkt der photoleitfähigen Schicht liegende Temperatur erhitzt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die photoleitfähige Schicht eine Sekunde bis 10 Sekunden lang erhitzt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine photoleitfähige Schicht, bestehend aus Poly-N-vinylcarbazol und 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon, eine Sekunde bis zehn Sekunden lang auf 145 bis 170 ⁰C erhitzt. Die Erhitzung wird von der der photoleitfähigen Schicht abgewandten Seite des.Schichtträgers her vorgenommen .

Als bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendbare photoleitfähige Substanzen kommen anorganische Substanzen wie Selen,

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Cadmiumsulfid, Zinksulfid, Cadmiumselenid, Zinkoxid und dergl. in Frage. Besonders geeignet sind organische Substanzen, die als Elektronendonatoren in Molekülkomplexen des Donor-Akzeptor-Typs dienen können und die mindestens einen aromatischen oder heterozyklischen Ring tragen, der substituiert sein kann. Solche photoleitfahigen Verbindungen sind Anthracen, Bezidin, Oxazole, Triazine, Pyrazoline, Azomethine, Anthrachinone und Polymere wie Polyinden, Polyacenaphthen, Polyvinylchinolin und PoIy-N-vinylcarbazol und dessen Niedrigalkyl- und Halogenderivate. Mischungen von photoleitfahigen Verbindungen und Polymeren sind ebenfalls geeignet. Elektronenakzeptoren, die die Empfindlichkeit der photoleitfahigen Verbindungen steigern, können zugesetzt werden. Solche Substanzen sind beispielsweise: 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon, 9,9'-Dicyan-2,4,7-trinitrofluoren, Phthalsäureanhydrid , 1,3,5-Tricyanbenzol, 1,5-Diphenoxyanthrachinon, 2,3-Dichlornaphthochinon-l,4 und 3-Nitro-N-butylcarbazol.

Wenn die photoleitfahigen Verbindungen selbst filmbildend sind, werden sie in einem Lösungsmittel gelöst und in Form dieser Lösung auf das Trägermaterial aufgetragen. Ferner kann es vorteilhaft sein, die photoleitfahigen Verbindungen, besonders wenn diese nicht filmbildend sind, im Gemisch mit einem oder mehreren Bindemitteln, beispielsweise Harzen, auf das Trägermaterial aufzubringen. Als solche Harze, die den photoleitfahigen Schichten zugesetzt werden, kommen nichtleitende filmbildende Harze, beispielsweise Polyäthylen, Polystyrol, Äthy!cellulose, Polyacryl- und Polymethacrylsäureester, Formaldehydharze, Polyäthylenglykolester, Alkydharze, Polyurethanharze, Silikon- und Epoxidharze in Frage. Die Mengenverhältnisse zwischen Harz und photoleitfähiger Verbindung können in weiten Grenzen schwanken.

Zur Verschiebung der Empfindlichkeit vom ultravioletten in den sichtbaren Bereich können den photoleitfahigen Schichten Farbsensibilisatoren zugesetzt werden. Auch der Zusatz von Weichmachern und Schmiermitteln ist möglich.

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ORIGINAL INSPECTED

Zur Herstellung des elektrophotographischen Materials löst man vorteilhaft die photoleitfähigen Verbindungen in organischen Lösungsmitteln wie Toluol, Xylol, Petroläther, Chlorbenzol, Methyläthylketon, Tetrahydrofuran, Benzol, 1,2-Dichloräthylen, Äthanol und anderen. Mit diesen Lösungen beschichtet man das Trägermaterial in üblicher Weise durch Tauchen, Aufstreichen, Auftragen mit Hilfe von Walzen oder durch Aufsprühen. Die Schichtdicke der gehärteten photoleitfähigen Schicht beträgt im allgemeinen 5 bis 50 u. Als Träger kommen besondere Folien aus Metallen wie Stahl, Aluminium, oder aus Kunststoffen wie beispielsweise aus Polyäthylen oder aus Polyestern, die mit einer leitfähigen Schicht aus Aluminium oder Gold bedeckt sind oder leitfähige Teilchen dispergiert in einem Bindemittel enthalten, in Frage.

Zur Entfernung des überschüssigen Lösungsmittels wird das beschichtete Substratmaterial, beispielsweise in einem in einem Ofen zirkulierenden heißen Luftstrom getrocknet. Die letzten Spuren des Lösungsmittels sind, selbst bei längerer Erhitzung des Überzugs, schwierig zu entfernen. Sie sammeln sich an bestimmten Stellen an der Oberfläche oder in Form von Einschlüssen innerhalb der photoleitfähigen Schicht an und verursachen Unregelmäßigkeiten in derselben. Ein längeres Erhitzen führt oft zu einer Verschlechterung der Eigenschaften der photoleitfähigen Schicht durch physikalische oder chemische Strukturänderungen, wie beispielsweise eine Kristallisation der Materialien oder eine Trennung der Komponenten in der Schicht.

Diese Schwierigkeiten werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren überwunden. In diesem Verfahren wird die photoleitfahige Schicht einer kurzen Hitzbehandlung unterworfen, wobei die Rückseite des Substratmaterials, das die photoleitfahige Schicht trägt, kurze Zeit in engen Kontakt mit einer erhitzten Platte gebracht wird. Die Erhitzung wird auf diese Weise vorgenommen, weil bei direktem Kontakt zwischen Heizvorrichtung und photoleitfähiger Schicht

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die Oberfläche derselben beschädigt würde. Bei der Behandlung gemäß der Erfindung werden die Spuren des Lösungsmittels entfernt, überraschenderweise wird auch die Struktur der Schicht verbessert. Während bei längerem Erhitzen auf verhältnismäßig niedrige Temperaturen eine Kristallisation in der photoleitfähigen Schicht stattfindet und andere unerwünschte Effekte auftreten, werden durch kurzes Erhitzen auf höhere Temperaturen die Eigenschaften der Schicht nicht nachteilig beeinflußt und darüber hinaus die ursprüngliche Glätte und der Glanz von Schichten wieder hergestellt, in denen bereits eine partielle Kristallisation stattgefunden hat. Weiterhin werden durch die Behandlung Unebenheiten ausgeglichen oder Poren geschlossen, die beim Auftragen oder unvollständigen Härten entstanden sind.

Zum Erhitzen können beliebige Heizvorrichtungen, beispielsweise eine Infrarotheizquelle, eine geheizte Platte in festem Kontakt mit dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial, oder eine fortlaufende Heizvorrichtung, wie eine rotierende zylindrische Walze, die vorzugsweise zur kontinuierlichen Behandlung von langen Bahnen geeignet ist, verwendet werden.

Das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial wird vorteilhafterweise auf solche Temperaturen erhitzt, bei denen die photoleitfähige Schicht bis zu einem solchen Grad erweicht, daß das Lösungsmittel schnell durch die Schicht wandert und entweicht, ohne daß jedoch das Substratmaterial geschädigt wird. Im allgemeinen sind Temperaturen von etwa 10 ° bis 70 ⁰C über dem Erweichungspunkt der photoleitfähigen Schicht geeignet. Die Temperatur der Heizvorrichtung ist abhängig von dem Erweichungspunkt der Bindemittelphase der photoleitfähigen Schicht, den Eigenschaften des Substratmaterials und der Dicke des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials. Die Berührungszeit ist kurz, im allgemeinen unter einer Minute. Berührungszeiten über einer Minute bei Temperaturen von 145 ° bis 170 ⁰C führen zu einer Abnahme der Em-

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pfindlichkeit der photoleitfähigen Schicht. Vorzugsweise werden Berührungszeiten zwischen einer Sekunde und zehn Sekunden in Abhängigkeit von der zu entfernenden Lösungsmittelmenge und dem Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu der photoleitfähigen Schicht gewählt.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und den Figuren der Zeichnung näher erläutert.

Beispiel 1;

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 11 enthält eine etwa 18 u dicke photoleitfähige Schicht 13 aus Poly-N-vinylcarbazol und 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon im Molverhältnis 1:1. Zur Herstellung wird eine Lösung dieser beiden Komponenten in Tetrahydrofuran mit Hilfe von Walzen auf einen Schichtträger, vorzugsweise auf eine etwa 0,008 cm (3 mil) starke aluminisierte Polyesterfolie 15 aufgetragen. Die Schicht wird zwei Minuten lang in einem in einem Ofen zirkulierenden, 100 ⁰C heißen Luftstrom getrocknet. Nach ungefähr zwei Tagen werden Lösungsmittelflecken auf der Oberfläche der Schicht sichtbar.

Die Hälfte der der photoleitfähigen Schicht abgewandten Seite des Schichtträgers 15 wird ungefähr zwei Sekunden lang mit einer elektrisch heizbaren Walze 17, die eine Widerstandsheizung 20 zur Erhitzung der Kontaktplatte 22 auf eine Temperatur von ungefähr 170 ⁰C enthält, in Berührung gebracht. Während dieser Zeit wird die photoleitfähige Schicht auf ungefähr 165 ⁰C erhitzt. Der Erweichungspunkt der kontinuierlichen Polyvinylcarbazol-Harzphase der Schicht liegt bei ungefähr 100 ⁰C. Nach Entfernung der Platte verfestigt sich der behandelte Teil des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 11 schnell und

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besitzt eine glatte und glänzende Oberfläche ohne irgendwelche Lösungsmittelschädigungen.

Das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 11 wird auf einer zylindrischen Trommel eines konventionelles Kopiergerätes befestigt und mit einer Koronaentladungsvorrichtung auf -600 V aufgeladen. Die aufgeladene, photoleitfähige Schicht wird mit einer Vorlage etwa zehn Sekunden lang bildmäßig belichtet und mit einem positiven Toner kaskadenentwickelt. Das Tonerbild wird auf Papier übertragen und zur Fixierung erwärmt. Die Kopie, die mit dem nicht behandelten Teil des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 11 hergestellt wurde, ist verhältnismäßig hell, kontrastarm und grundhaltig. Mit dem behandelten Teil des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 11 dagegen erhält man dunkle, kontrastreiche und grundfreie Bilder.

Beispiel 2:

Ein Teil des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials, das wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und nicht vorbehandelt wurde, wird zur Entfernung des restlichen Lösungsmittels 20 Sekunden lang in einem in einem Ofen zirkulierenden, 130 C heißen Luftstrom belassen. Die Fehlstellen mit den Lösungsmitteleinschlüssen verschwinden bei dieser Art der Behandlung nicht, darüber hinaus wird die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht stumpf, was durch stellenweises Auskristallisieren von Trinitrofluorenon verursacht wird.

Ein" Teil der der photoleitfähigen Schicht abgewandten Seite des Schichtträgers 15 wird drei Sekunden lang mit der Kontaktplatte 22 der beheizten Walze 17 bei einer Temperatur 165 ⁰C in Berührung gebracht. Die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht des behandelten Teils wird glatt und glänzend. Mit der photoleitfähigen Schicht wird in dem Kopierverfahren, das in Beispiel 1 beschrieben ist, in den behandelten Teilen

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INSPECTED

ein ausgezeichnetes, kontrastreiches Bild und in den nicht behandelten Teilen ein schlechtes, kontrastarraes Bild erhalten.

Beispiel 3:

Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung zur Behandlung der photoleitfähigen Schicht.

Das elektrophotographische Material 21 besteht aus einer photoleitfähigen Schicht 23 aus einem Gewichtsteil eines Copolymeren aus N-vinylcarbazol und Äthylacrylat (41 Molprozent N-vinylcarbazol) und 1,5 Gewichtsteilen 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon. Eine Lösung dieser Bestandteile in Methylenchlorid und Tetrachloräthan im Volumenverhältnis 1 : 1 wird auf ein aluminisiertes Polyestervlies 25 als Schichtträger aufgetragen. Der Schichtträger wird von der Lieferspule 24 zu der mit Antrieb versehenen Aufwickelspule 26 geführt. Dazwischen befindet sich die Behandlungsstation 28, in der der Schichtträger 25 mit einer mit Antrieb versehenen, rotierenden Walze 27, deren Oberfläche auf eine Temperatur von etwa 160 ⁰C erhitzt ist, in Kontakt gebracht wird. Die angetriebene Walze bewegt sich mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit wie'das Aufzeichnungsmaterial 21, wodurch eine maximale Wärmeübertragung auf das Aufzeichnungsmaterial 21 gewährleistet wird. Weiterhin ist die Geschwindigkeit so bemessen, daß jeder Teil des Aufzeichnungsmaterials 21 ungefähr fünf Sekunden lang mit der Oberfläche der Walze 27 in Kontakt ist. Nach Verlassen der Walze 27 kühlt die photoleitfähige Schicht 23 schnell ab und verfestigt sich, so daß keine besonderen Vorrichtungen zur Kühlung erforderlich sind. Teile des wärmebehandelten Vlieses werden in einem elektrophotographischen Kopiergerät verwendet. Es werden sehr gute, kontrastreiche Kopien ohne Bildgrund, der durch Lösungsmitteleinschlüsse verursacht würde, erhalten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von elektrophotographischem Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht bis 60 Sekunden lang auf eine über dem Erweichungspunkt der photoleitfähigen Schicht liegende Temperatur erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht eine Sekunden bis zehn Sekunden lang erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine photoleitfähige Schicht, bestehend aus Poly-N-vinylcarbazol und 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon, eine Sekunde bis zehn Sekunden lang auf 145 bis 170 ⁰C erhitzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der photoleitfähigen Schicht von der der photoleitfähigen Schicht abgewandten Seite des Schichtträgers her erfolgt.

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