DE2730051C2 - Elektrophotographisches Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren, bei dem eine lichtempfindliche Schicht, die durch einen organischen Farbstoff spektral sensibilisierte anorganische Photoleiterteiichen enthält, die in einem polymeren Bindemittel verteilt sind, wiederholt elektrostatisch aufgeladen und bildmäßig belichtet w.rd, dat 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 Photoleiterteiichen enthalten, die in einem polymeren Bindemittel verteilt sind, werden nachstehend auch als »Pigment-Binder-Schichten« bezeichnet Die anorganischen Photoleiterteilchen werden auch lichtelektrisch leitfähige Partikel (DE-OS 19 58 446), photoleitende Materialien (DE-OS 22 56 327) oder photoempfindliches Material genannt Pigment-Binder-Schichten mit Zinkoxid als photoempfindlichem 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, Zinksilical, Calcium-Strontium-Sulfid, Quecksilberjodid, Quccksilbcroxid, Quccksilbersulfid, Indiumtrisulfid, (iiilliiiinlri.sclcnid, Arscnirisulfid, Arsendisulfid, ApIimonlrisulfid, Arsentriselenid, Zinktilanat und Bleioxid.

Zur Ausdehnung der Lichtempfindlichkeit der photoleitenden Materialien jn den langwelliger) Bereicrj, insbesondere vgra ynitpavioletten in den sichtbaren pe reich, 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 38149 aufgeführt

ίο Geeignete polymere Bindemittel sind beispielsweise Siliconharze (DE-OS 19 58 446X Vinyl-, Acrylsäure- und Ceiluloseverbindungen (DE-OS 22 56327), Polystyrol, polymerisierte Butyunethacrylate, Chlorkautschuk, Nitrocellulose und Alkydharze. Die Bindemittel können auch Weichmacher enthalten.

Aus der ÜS-PS 35 58 307 ist ein elektrophotographisches Verfahren bekannt, bei dem farbstoff-senäibilisierte Photoleiterschichten vor dem Aufladen einer Flutbelichtung unterworfen werden, um kontrastreiche Ko- pien von kontrastscnwachen Originalen herzustellen.

Von einer Übertragung des Bildes auf einen endgültigen Bildträger und einer wiederholten Verwendung der Photoleiterschichten ist dabei nicht die Rede. Aus der US-PS 35 58 308 ist ein Verfahren zur Her-

stellung von positiven Bildern bekannt, bei dem auch farbstoff-sensibilisiei te Photoleiterschichten verwendet werden können. Nach der bildmäßigen Belichtung wird eine Flutbelichtung vorgenommen. Eine Übertragung des Bildes auf eine? endgültigen Bildträger'ist nicht vor gesehea Das latente Bild kann durch Belichtung ganz

oder teilweise gelöscht werden. ■'■. ■'·

In den meisfen heutigen Photokopierautomaten auf Basjs 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 DE-OS 24 32 332 rad 24 ί 2 388 erwähnt Für mehrfache Kopierzyklen sollten die Farbstoffmo leküle mehrmals sensibilisieren können. Bei den Unter suchungen, 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 DE-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, Ent-

so wicklung und Übertragung bei einem indirekten elektophotographischen 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 DE-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-Flutlichtbelichtungen ist jedoch lediglich ein Abbau von Restpotentialen zu erreichen; in bezug auf den obengenannten Ernpfindlichkeitsiibfiill haben sie nach den Kr-

f)5 fahrungen, cjje beim Zustandekommen der Erfindung gesammelt wprden s|nd, praktisch keinerlei Wirkung.

In der 0E-QS 19 5,8446 wird denn auch ein anderes Verfahren zu,m, Regenerieren von ptiqtqjeitjsnden

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 Yerkomplizierung des Verfahrens mit sich.

Beim Betrachten der DE-OS 19 58445 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 μπι dicke Polyesterschicht auf einer etwa 50 pm dikken Zinkoxid-Binder-Schicht) angebracht ist Diese Isolierschicht ist vermutlich der Hauptgrund für die schnelle Empfindlichkeitsverschlechterung.

Auch in der DE-OS 22 56 327 ist ein lichtempfindliches Teil mit einer elektrisch stark isolierenden Schicht beschrieben. Latente elektrostatische Bilder, weiche nach dem Obertragen des gewünschten Bildes auf der elektrisch stark isolierenden Schicht verbleiben, sind nach dieser Offenlegungsschrift leicht lesbar, 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 weiche die isolierende Schicht anspricht, werden insbesondere ultraviolette Strahlen angewendet Es sei betont, daß das Verfahren gemäß der DE-OS 22 56327 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, te·» in iie+r· /renonntAn /*^Tf α«*1λ*«·***»·*·αΙ*»(* «*Ϊ.λ1** j-lt» D«»J» Ufc 111 ww gviiuiiiin,!! \^I1 vlUk^Uil^MVUI HL XiIbIIt UXV XWU(^.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein elektrophotographisches Verfahren zu schaffen, bei dem die Gebrauchsdauer von spektral sensibilisierten elektropholographischen Schichten auf einfache Weise erheblieh 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 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 Lichvmenge 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. Zweckrnäßigerweise liegen die Wellenlängen bei spektral sensibilisierten Zinkoxid-Binder-Schichten zwischen 300 und 390 nm, eo bei spektral sensibilisierten Cadmiumsulfid-Binder-Schichten zwischen 450 und 520 nm und bei sensibilisierten Titandioxid-Binder-Schichten zwischen 300 und 440 nm. Besonders vorteilhafte Wellenlängenbereiche sind 350 bis 375 nm bei ZnO, 490 bis 510 nm bei CdS und 380 bis 420 nm bei TiO₂.

Die Erfindung besteht t/so 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 photpleitenden 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 mc jÄch, d. h. unschädlich; bei der Flutbehchtung hingegen muf* das Farbstoffspektrum unbedingt ausgefiltert werden, denn eine Absorption dieses Lichtanteils würde die Farbstoffe ja noch mehr belasten.

Die f/findungsgemaße Flutbelichtung im Anschluß an die Bildbelichtung und Entwicklung ist durch zwei Bedingungen gekennzeichnet:

1. Das Flutlicht (z. B. Ultraviolettlichi mit einer Wellenlänge von 365 nm 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 Fiatlicht prinzipiell zu den Lichtarten gehört, die erfindungsgemäß verwendet werden können, weK es — wie zuvor definiert — an sich zur Bildherstellung geeignet ist

2. Das Flutlicht darf nicht vom Farbstoff absorbiert werden. Anderenfalls würde — wie bereits erwähnt — der Farbstoff noch zusätzlich beiastet 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 Bildbelichtssngsrpektrums sitzt Dabei ist allerdings der zuvor erläuterte Sachverhalt zu beachten, daß das Flutlichtspektrum nicht so lang« Ellig 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. Iiifrarot-Flutbelichtungen fallen aber auch deshalb nicht in den Rahmen der Erfindung, weil mit Infrarotlicht keine Bilder 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.

5

Bei Polyvinylcarbazolschichten als Abdeckschichten Beispiel

laßt sich dies z. B. durch eine Flutbelichtung mit Licht

einer Wellenlänge von 370 nm erreichen, denn Polyvi- Eine handelsübliche ZnO-Binder-Schicht (Farbstoffe:

nylcarbazol absorbiert zwar Licht der Wellenlange Fluoreszein und Bromphenolblau, Bindemittel auf Basis

340 nm, läßt aber Licht der Wellenlänge 370 nm durch. 5 Polyvinylacetat) wird mit einer Gittercorona von

Die erfindungsgemflße Flutbelichtung hat also den — 11 kV 8 s lang aufgeladen, wobei sie ein Oberflächen-Zweck, den schnellen Empfindlichkeitsabfall von Pig- potential von—200 V annimmt ment-Binder-Schichten, die durch Farbstoffzusatz spek- Danach wird die Schicht mit Licht von 602 nm WeI-tral sensibilisiert sind, zu verlangsamen — d. h. es geht lenlänge solange belichtet, bis das Oberflachenpotential nicht um eine eventuelle Reduzierung von Restpoten- io auf —90 V abgesunken ist; die hierfür benötigte Zeit ist tiaien. ein Maß für die Lichtempfindlichkeit. Anschließend

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß wird für eine bestimmte Zeit eine zweite Belichtung mit

mit Farbstoffen sensibilierte Pigment-Binder-Schichten Licht von 365 nm Wellenlänge vorgenommen. Dazu

zwei vollwertige Empfindlichkeitsbereiche haben, mit dient eine Quecksilber-Niederdrucklampe vom Typ

denen Bilder hergestellt werden können: is TUV 6 Watt etwai 12 cm oberhalb der Schicht mit einem

vorgeschalteten UV-Filterglas UG 1. Dieser Zyklus von

1. Den UV-Bereich, etwa 250 bis 400 nm, in dem z. B. Aufladung und zweifacher Belichtung wird einige hun-ZnO als Photoleiter selber wirkt, dertmal wiederholt. F i g. 2 zeigt wie sich die Lichtemp-

2. den sichtbaren Bereich, in dem die z. B. am ZnO findlichkeit für 602 nm in Abhängigkeit von der Zyklusadsorbierten Farbstoff wirken, z. B. bei Bengalrosa 20 zahl verringert; Parameter ist die Dauer der UV-Zweitetwa 500 bis 600 nm. belichtung. Bei jeweils 2 s UV-Zweitbelichtung tritt ein

Empfindlichkeitsiibfall von einem Faktor 10 nach Der Bereich (1) ist viel beständiger als der Bereich (2) Zyklen ein. Ohne: UV-Zweitbelichtung tritt dies schon

und kann darum zur Regeneration des Bereiches (2) nach 58 Zyklen ein; die Farbstoffergiebigkeit ist also im dienen. Bereich (H) liegt vorzugsweise auf der kurzweili- 25 Verhältnis 325 zu 58 gesteigert worden.

gen Seite.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich bei unverän- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

derter 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 Farbstoffkonzentrationen, z. B.

schlechte Aufladbarkeit oder schnelle Dunkelentladung, vermieden werden. In Farbstoffgemischen bleibt die

Farbwiedergabe längere Zeit stabil. Die erfindungsge-

mäße Flutbelichtung kann auf einfache Weise mit einer in einem iicTiwuiiTiiiCiicn nOpicfgcfai υ€Γ€ΐΐ3 νθΓπάϊΚ*ε- nen Flutbelichtungslampe durchgeführt werden, indem dort gegebenenfalls lediglich noch ein UV-Durchlaßfilter eingesetzt wird.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens und

F i g. 2 ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit der Lichtempfindlichkeit von der Zykluszahl dargestellt ist

In F i g. 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 Belichtungsemrichtung 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 Obertragung und vor der erneuten Coronaaufladung erfolgen. gs

Claims (3)

Patentansprüche:

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 Obertragen und vor dem erneuten Aufladen einer Flutbelichtung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flutbelichtung mit einem Licht durchgeführt wird, das an sich zur eisherstellung geeignet ist, das aber vom farbstoff nicht absorbiert wird

2. Verfahren nach Anspruch i, 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 FlutbeJichtung mit Licht mit Wellenlängen von 250 bis 520 nm durchgeführt wird. '■> 4.'Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, *daß die Flutbelichtung einer Zinkoxid (als' Photoleiterteilchen enthaltenden Schicht mit^! Licht i::t Wellenlängen von 300 bis 350 nm durchgeführtwird. *