DE2730051A1

DE2730051A1 - Elektrophotographisches verfahren

Info

Publication number: DE2730051A1
Application number: DE19772730051
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Eckenbach
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-07-02
Filing date: 1977-07-02
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2730051C2; FR2396339B1; US4197121A; JPS6048035B2; FR2396339A1; GB2000607B; JPS5419745A; GB2000607A

Description

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PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH,- Steindamm 94, 2000 Hamburg 1

"Elektrophotographisches Verfahren"

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren, bei dem eine lichtempfindliche Schicht, die durch einen organischen Farbstoff spektral sensibilisierte anorganische Photoleiterteilchen enthält, die in einem polymeren Bindemittel verteilt sind, wiederholt elektrostatisch aufgeladen und bildmäßig belichtet wird, das dadurch entstandene Ladungsbild mit einem flüssigen oder teilchenförmigen Toner entwickelt wird, bevor oder nachdem es auf einen endgültigen Bildträger übertragen wird, und die lichtempfindliche Schicht nach dem Entwickeln und/oder übertragen und vor dem erneuten Aufladen einer Flutbelichtung unterworfen wird.

Lichtempfindliche Schichten, die durch einen organischen Farbstoff spektral sensibilisierte anorganische Photoleiterteilchen enthalten, die in einem polymeren Bindemittel verteilt sind, werden nachstehend auch als "Pigment-Binder-Schichten" bezeichnet. Die anorganischen Photoleiterteilchen werden auch lichtelektrisch leitfähige Partikel (DT-OS 19 58 446), photoleitende Materialien (DT-OS 22 56 327) oder

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photoempfindliches Material genannt. Pigment-Binder-Schichten mit Zinkoxid als photοempfindlichem Material sind in RCA Review 15 (1954) 469-484 beschrieben. Andere brauchbare photoleitende Materialien sind z. B. Cadmiumsulfid, Titandioxid, Zinksulfid, Zink-Cadmium-Sulfid, Zink-Magnesium-Sulfid, Cadmiumselenid, Zinksilicat, Calcium-Strontium-Sulfid, Quecksilberjodid, Quecksilberoxid, Quecksilbersulfid, Indiumtrisulfid, Galliumtriselenid, Arsentrisulfid, Arsendisulfid, Antimontrisulfid, Arsentriselenid, Zinktitanat und Bleioxid.

Zur Ausdehnung der Lichtempfindlichkeit der photoleitenden Materialien in den langwelligen Bereich, insbesondere vom ultravioletten in den sichtbaren Bereich, wird das Verfahren der spektralen Sensibilisierung angewendet. Dazu werden, wie bereits erwähnt, organische Farbstoffe verwendet, die imstande sind, die anorganischen Photoleiter spektral zu sensibilisieren. Solche organischen Farbstoffe sind z. B. Bengalrosa, Erythrosin, Trypaflavin, Fluorescein, Bromphenolblau, Rhodamin B, Alphazurine 2G und Morin. Weitere brauchbare Farbstoffe sind in den US-PS 30 52 540 und 32 38 149 aufgeführt.

Geeignete polymere Bindemittel sind beispielsweise Siliconharze (DT-OS 19 58 446), Vinyl-, Acrylsäure- und Celluloseverbindungen (DT-OS 22 56 327), Polystyrol, polymerisierte Butylmethacrylate, Chlorkautschuk, Nitrocellulose und Alkydharze. Die Bindemittel können auch Weichmacher enthalten.

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In den meisten heutigen Photokopierautomaten auf Basis Zinkoxid wird die Zinkoxid-Binder-Schicht nur einmal benutzt, Jedoch ist in den letzten Jahren auch deren Mehrfachbenutzung mit Bildübertragung auf normales Papier üblich geworden. So wird das wiederholte Aufladen, Belichten, Entwickeln und übertragen z. B. in den DT-OS 24 32 332 und 24 32 388 erwähnt.

Für mehrfache Kopierzyklen sollten die Farbstoffmoleküle mehrmals sensibilisieren können. Bei den Untersuchungen, die zur Erfindung geführt haben, wurde jedoch festgestellt, daß dies bei den üblichen elektrophotographischen Zinkoxid-Binder-Schichten nur knapp einmal gelingt. Auch den bereits erwähnten Dt-OS 24 32 332 und 24 32 388 ist zu entnehmen, daß die Lichtempfindlichkeit der bekannten farbstoff-sensibilisierten photoleitfähigen Materialien erheblich abnimmt, wenn die photoleitfähigen Materialien der kombinierten Einwirkung von wiederholter Aufladung, Belichtung, Entwicklung und Übertragung bei einem indirekten elektrophotographischen Verfahren unterworfen werden. Die Resistenz gegen Ozon aus der Coronaaufladung kann nach den letztgenannten Offenlegungsschriften durch Verwendung spezieller Farbstoffe verbessert werden. Eine mehrmalige Sensibilisierung pro Farbstoffmolekül ist allerdings auch mit diesen Farbstoffen nicht ohne weiteres zu erreichen.

In der DT-OS 19 58 446 wird erwähnt, daß es bekannt ist, die lichtempfindliche Schicht aufzuheizen oder sie mit infrarotem Licht zu bestrahlen, um die Ermüdungserscheinungen zu beseitigen. Mit derartigen Infrarot-Flutbelichtungen ist

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jedoch lediglich ein Abbau von Restpotentialen zu erreichen; in bezug auf den obengenannten Empfindlichkeitsabfall haben sie nach den Erfahrungen, die beim Zustandekommen der Erfindung gesammelt worden sind, praktisch keinerlei Wirkung.

In der DT-OS 19 58 446 wird denn auch ein anderes Verfahren zum Regenerieren von photoleitenden Schichten offenbart, nämlich ein Verfahren, bei dem die gesamte Oberfläche mit sichtbarem Licht beleuchtet (also flutbelichtet) wird, wobei gleichzeitig ein elektrisches Feld angelegt werden muß, das dem Feld bei der Coronaaufladung entgegengesetzt ist. "Sichtbares Licht" bedeutet, daß das Flutlicht auch solches Licht enthält, wie es zur Bilderzeugung verwendet wird. Die gleichzeitige Durchführung zweier Verfahrensschritte, nämlich Flutbelichten und Aufladen, bringt eine nachteilige Verkomplizierung des Verfahrens mit sich.

Beim Betrachten der DT-OS 19 58 446 ist zu beachten, daß darin durchgehend von solchen lichtempfindlichen Schichten die Rede ist, auf denen eine dünne, nicht klebende durchsichtige Isolierschicht (z. B. eine etwa 4 /um dicke Polyesterschicht auf einer etwa 50 /um dicken Zinkoxid-Binder-Schicht) angebracht ist. Diese Isolierschicht ist vermutlich der Hauptgrund für die schnelle Empfindlichkeitsverschlechterung.

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Auch in der DT-OS 22 56 327 ist ein lichtempfindliches Teil mit einer elektrisch stark isolierenden Schicht beschrieben. Latente elektrostatische Bilder, welche nach dem übertragen des gewünschten Bildes auf der elektrisch stark isolierenden Schicht verbleiben, sind nach dieser Offenlegungsschrift leicht löschbar, wenn das isolierende Material auf eine vorbestimmte Strahlung außerhalb des Wellenlängenbereiches der Strahlungen von dem zu reproduzierenden Lichtbild anspricht, so daß es photoleitend wird. Als Strahlen, auf welche die isolierende Schicht anspricht, werden insbesondere ultraviolette Strahlen angewendet. Es sei betont, daß das Verfahren gemäß der DT-OS 22 56 327 lediglich die Aufgabe hat, latente elektrostatische Bilder, welche auf der Isolierschicht verblieben sind, zu löschen. Von einem Regenerieren der darunterliegenden lichtempfindlichen Schicht, in die das Ultraviolettlicht gar nicht eindringt, ist in der genannten Offenlegungsschrift nicht die Rede.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein elektrophotographisches Verfahren zu schaffen, bei dem die Gebrauchsdauer von spektral sensibilisierten elektrophotographischen Schichten auf einfache Weise erheblich verlängert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Flutbelichtung mit einem Licht durchgeführt wird, das an sich zur Bildherstellung

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geeignet ist, das aber vom Farbstoff nicht absorbiert wird.

Die Lichtmenge bei der Flutbelichtung beträgt zweckmäßigerweise das 0,5 bis 5fache derjenigen Lichtmenge, die für die Bilderzeugung benötigt wird. Grundsätzlich ist die Lichtmenge bei der Flutbelichtung nach unten dadurch begrenzt, daß der Effekt zu schwach wird, und nach oben dadurch, daß eine Zerstörung des Farbstoffes beginnt, da ein geringer Anteil des Flutlichts, z. B. Ultraviolettlicht, auch vom Farbstoff absorbiert wird.

Die Wellenlängen des Lichts, mit dem die erfindungsgemäße Flutbelichtung durchgeführt wird, liegen im allgemeinen zwischen 250 und 520 nm. Zweckmäßigerweise liegen die Wellenlängen bei spektral sensibilisierten Zinkoxid-Binder-Schichten zwischen 300 und 390 nm, bei spektral sensibilisierten Cadmiurasulfid-Binder-Schichten zwischen 450 und 520 nm und bei sensibilisierten Titandioxid-Binder-Schichten zwischen 300 und 440 nm. Besonders vorteilhafte Wellenlängenbereiche sind bis 375 nm bei ZnO, 490 bis 510 nm bei CdS und 380 bis 420 nm bei TiO₂.

Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, daß die Pigment-Binder-Schicht nach der eigentlichen Bildbelichtung mit Licht (z. B. mit einer Wellenlänge von 370 nm für ZnO) geflutet wird, welches nicht im Farbstoff, wohl aber im

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photoleitenden Pigment einen Photoeffekt auslöst. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der Farbstoff das Flutlicht grundsätzlich nicht absorbiert; es genügt, wenn die Absorption des anorganischen Photoleiters viel größer ist, so daß z. B. 99 % des Flutlichts im Photoleiter eingefangen werden. Auf diese Weise ist eine mindestens zwanzigmalige Sensibilisierungsreaktion pro Farbstoffmolekül möglich. Demgegenüber können, wie bereits erwähnt, in den üblichen Pigment-Binder-Schichten bei den gebräuchlichen elektrophotographischen Verfahren die Farbstoffmoleküle im Mittel nur knapp einmal sensibilisieren.

Der Erfindung liegt ein photoleitendes System mit zwei Empfindlichkeitsbereichen zugrunde, dem Farbstoffbereich und dem Bereich des anorganischen Photoleiters. Der eine Bereich dient zur Bildbelichtung, der andere zur Regeneration. Bei der Bildbelichtung wäre eine Beteiligung beider Bereiche möglich, d. h. unschädlich; bei der Flutbelichtung hingegen muß das FärbstoffSpektrum unbedingt ausgefiltert werden, denn eine Absorption dieses Lichtanteils würde die Farbstoffe Ja noch mehr belasten.

Die erfindungsgemäße Flutbelichtung im Anschluß an die Bildbelichtung und Entwicklung ist durch zwei Bedingungen gekennzeichnet:

1) Das Flutlicht (z. B. Ultraviolettlicht mit einer Wellen-

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länge von 365 mn bei ZnO) ist auch zur Bildherstellung geeignet. In der Praxis macht man zwar von der Ultraviolett-Empfindlichkeit des Zinkoxids keinen Gebrauch, weil Ultraviolett-Lichtquellen zur Bildherstellung unhandlich sind und weil die Bildwiedergabe nicht farbneutral erfolgt. Dies ändert aber nichts an der Tatsache, daß dieses Flutlicht prinzipiell zu den Lichtarten gehört, die erfindungsgemäß verwendet werden können, weil es - wie zuvor definiert - an sich zur Bildherstellung geeignet ist.

2) Das Flutlicht darf nicht vom Farbstoff absorbiert warden. Anderenfalls würde - wie bereits erwähnt - der Farbstoff noch zusätzlich belastet werden. Diese zusätzliche Belastung tritt insbesondere bei der bekannten Flutbelichtung mit sichtbarem Licht auf.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das FlutlichtSpektrum kürzerwellig als das Bildbelichtungsspektrum. Die Erfindung umfaßt aber auch den Fall, daß das Flutlichtspektrum auf der langwelligen Seite des Bildbelichtungsspektrums sitzt. Dabei ist allerdings der zuvor erläuterte Sachverhalt zu beachten, daß das Flutlichtspektrum nicht so langwellig sein darf, daß es ausschließlich im Infrarot-Bereich liegt. Denn die bekannten Infrarot-Flutbelichtungen dienen zum Abbau von Restpotentialen; in bezug auf den obengenannten Empfindlichkeitsabfall haben sie, wie bereits erwähnt, praktisch keinerlei Wirkung. Infrarot-Flutbelichtungen fallen aber auch deshalb nicht in den Rahmen der Erfindung, weil mit Infrarotlicht keine Bilder

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hergestellt werden können.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf elektrophotographische Materialien mit einer isolierenden Abdeckschicht angewendet werden soll, so müssen Vorkehrungen getroffen werden, durch welche sichergestellt wird, daß die Strahlen der Flutbelichtung die sensibilisierte Pigment-Binder-Schicht tatsächlich erreichen. Bei Polyvinylcarbazolschichten als Abdeckschichten läßt sich dies z. B. durch eine Flutbelichtung mit Licht einer Wellenlänge von 370 nm erreichen, denn Polyvinylcarbazol absorbiert zwar Licht der Wellenlänge 340 nm, läßt aber Licht der Wellenlänge 370 nm durch.

Die erfindungsgemäße Flutbelichtung hat also den Zweck, den schnellen Empfindlichkeitsabfall von Pigment-Bihder-Schichten, die durch Farbstoffzusatz spektral sensibilisiert sind, zu verlangsamen - d. h. es geht nicht um eine eventuelle Reduzierung von Restpotentialen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß mit Farbstoffen sensibilierte Pigment-Binder-Schichten zwei vollwertige Empfindlichkeitsbereiche haben, mit denen Bilder hergestellt werden können:

1) Den UV-Bereich, etwa 250 bis 400 nm, in dem z. B. ZnO als Photoleiter selber wirkt,

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2) den sichtbaren Bereich, in dem die z. B. am ZnO adsorbierten Farbstoffe wirken, z. B. bei Bengalrosa etwa 500 bis 600 nm.

Der Bereich (1) ist viel beständiger als der Bereich (2) und kann darum zur Regeneration des Bereiches (2) dienen. Bereich (1) liegt vorzugsweise auf der kurzwelligen Seite.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich bei unveränderter Farbstoffkonzentration eine größere Zahl von Kopien von einer Photoleiterschicht erreichen läßt. Wird die Zahl der Kopien konstant gehalten, so kann teurer Farbstoff eingespart werden, wobei die schädlichen Folgen hoher Farbstoffkonzentrat ionen, z. B. schlechte Aufladbarkeit oder schnelle Dunkelentladung, vermieden werden. In Farbstoffgemischen bleibt die Farbwiedergabe längere Zeit stabil. Die erfindungsgemäße Flutbelichtung kann auf einfache Weise mit einer in einem herkömmlichen Kopiergerät bereits vorhandenen Flutbelichtungslampe durchgeführt werden, indem dort gegebenenfalls lediglich noch ein UV-Durchlaßfilter eingesetzt wird.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und eines AusfUhrungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

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Fig. 2 ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit der Lichtempfindlichkeit von der Zykluszahl dargestellt ist.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Photoleitertrommel bezeichnet, deren Drehbarkeit durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Photoleitertrommel ist außen mit einer spektral sensibilisierten Pigment-Binder-Schicht 2 bedeckt. Diese Schicht wird im Laufe des Verfahrens durch Drehen der Trommel 2 an folgenden Stationen vorbeigeführt: Einer Aufladungseinrichtung 3, einer Belichtungseinrichtung 4 mit Vorlage 5 und Bildbelichtungsquelle 6, einer Entwicklungseinrichtung 7, einer Übertragungseinrichtung 8, einer Flutbelichtungseinrichtung 9 und einer Reinigungseinrichtung 10.

Die Flutbelichtung kann auch mit der Reinigung (z. B. durch eine Bürste) zusammengefaßt werden, gleichzeitig ablaufen oder auch später als die Reinigung erfolgen. Sie muß Jedoch stets nach der Entwicklung und übertragung und vor der erneuten Coronaaufladung erfolgen.

Beispiel

Eine handelsübliche ZnO-Binder-Schicht (Farbstoffe: Fluoreszein und Bromphenolblau, Bindemittel auf Basis Polyvinylacetat) wird mit einer Gittercorona von -11kV 8 s lang aufgeladen, wobei sie ein Oberflächenpotential von -200V annimmt.

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Danach wird die Schicht mit Licht von 602 nm Wellenlänge solange belichtet, bis das Oberflächenpotential auf -90V abgesunken ist; die hierfür benötigte Zeit ist ein Maß für die Lichtempfindlichkeit. Anschließend wird für eine bestimmte Zeit eine zweite Belichtung mit Licht von 365 nm Wellenlänge vorgenommen. Dazu dient eine Quecksilber-Niederdrucklampe vom Typ TUV 6Watt etwa 12 cm oberhalb der Schicht mit einem vorgeschalteten UV-Filterglas UG1. Dieser Zyklus von Aufladung und zweifacher Belichtung wird einige hundertmal wiederholt. Fig. 2 zeigt, wie sich die Lichtempfindlichkeit für 602 nm in Abhängigkeit von der Zykluszahl verringert; Parameter ist die Dauer der UV-Zweitbelichtung. Bei jeweils 2 s UV-Zweitbelichtung tritt ein Empfindlichkeitsabfall von einem Faktor 10 nach 325 Zyklen ein. Ohne UV-Zweitbelichtung tritt dies schon nach 58 Zyklen ein; die Farbstoffergiebigkeit ist also im Verhältnis 325 zu 58 gesteigert worden.

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Claims

PHILIPS PATENTVFIWiTUNGI GlIBH, Steindamra 94, 2000 Hamburg 1

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( 1. Elektrophotographisches Verfahren, bei dem eine lichtempfindliche Schicht, die durch einen organischen Farbstoff spektral sensibilisierte anorganische Photoleiterteilchen enthält, die in einem polymeren Bindemittel verteilt sind, wiederholt elektrostatisch aufgeladen und bildmäßig belichtet wird, das dadurch entstandene Ladungsbild mit einem flüssigen oder teilchenförmigen Toner entwickelt wird, bevor oder nachdem es auf einen endgültigen Bildträger übertragen wird, und die lichtempfindliche Schicht nach dem Entwickeln und/oder übertragen und vor dem erneuten Aufladen einer Flutbelichtung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flutbelichtung mit einem Licht durchgeführt wird, das an sich zur Bildherstellung geeignet ist, das aber vom Farbstoff nicht absorbiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Flutbelichtung eingesetzte Lichtmenge das 0,5 bis 5fache derjenigen Lichtmenge ist, die für die Bilderzeugung benötigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flutbelichtung mit Licht mit Wellenlängen von 250 bis 520 nm durchgeführt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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A. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flutbelichtung einer Zinkoxid als Photoleiterteilchen enthaltenden Schicht mit Licht mit Wellenlängen von 300 bis 390 nm durchgeführt wird.

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