DE2925525A1

DE2925525A1 - Elektrostatisches aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2925525A1
Application number: DE19792925525
Authority: DE
Inventors: William E Bixby
Original assignee: AB Dick Co
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1980-01-03
Also published as: GB2024452A; CA1137349A; DE2925525C2; GB2024452B; US4210710A; JPS556398A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANiNf - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES !.'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS

DR.-ING. FRANZ WUESTHOFF DR. PHIL. FREDA WUESTHOFF (1927-I9J6) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-1NG.; DIPt.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 6620 ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT

telex: j24070

IA-52 470

Patentanmeldung

Anmelder:

A. B. DICK COMPANY 5700 West louhy Avenue, Niles, Illinois, U.S.A.

Ütel:

Elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial

0^881/0858

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOET2

*f DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON FECHMANN

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS MANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL₁-WIRTSCh₁-INCRUPERT GOETZ

~ Q 2 ς r ο r- D-8000 MÜNCHEN L Ό Z D 0 £. q SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (085) 66 20 51 telegramm: protectpatent telex: j 24 070

IA-52 470

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für die elektrostatische Vervielfältigung aus einer Unterlage oder einem Substrat und darauf einer photoleitenden Schicht,

Elektrostatische latente Bilder können für Vervielfältigungszwecke auf verschiedene Weise gebildet werden. (US-PS 22 97 691). Bei diesen bekannten Verfahren wird auf einer isolierten photoleitenden Schicht eine gleichmäßige elektrostatische Aufladung vorgenommen. Für die Praxis befindet sich auf dieser Isolierschicht noch eine Schutzschicht, wie dies für die Xerographie allgemein üblich ist. Die so aufgeladene isolierte Schicht wird nun bildgemäß belichtet und damit selektiv entladen unter Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes. Das latente Bild wird dann in an sich bekannter Weise entwickelt, z.B. durch Kaskadenentwicklung (US-PS 22 21 776) oder Magnetbürstenentwicklung (US-PS 28 74 065). Es ist auch eine Entwicklung mit einem flüssigen Entwickler bekannt (US-PS 30 84 043). Ein solcher polarer flüssiger Entwickler ist stabil, d.h. er entspricht in einem elektrostatischen Feld einer homo-

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gene n Einheit, ohne daß er in seine Komponenten aufgeteilt

, aufgetragen wird· Der polare flüssige Entwickler (US-PS 30 84 043) wir mit Hilfe eines drehbaren Bauteils, welches eine Vielzahl von Erhebungen besitzt und im wesentlichen eine regelmäßig gemusterte Oberfläche und eine Vielzahl von Vertiefungen besitzt. Der flüssige Entwickler befindet sich nun in diesen Vertiefungen und wird mit Hilfe einer Rakel abgestreift.

Bei den derzeitigen elektrostatischen Kopiergeräten wird die photoleitende Schicht so weit in der Praxis möglich gleichmäßig über ihre Länge aufgeladen. Bei derartigen Kopiervorrichtungen wird die zur bildgemäßen Belichtung angewandte Strahlung im allgemeinen durch das zu kopierende Original und ein optisches System geleitet. Übliche und speziell ausgelegte optische Systeme zeigen jedoch in sich an den Rändern des Bildfeldes einen Leistungsabfall.der optischen Komponenten. Bei den bekannten automatischen elektrostatischen Kopiergeräten ist es üblich, das zu kopierende Original und/oder die photoleitende Schicht synchron während der bildgemäßen Belichtung für eine entsprechende Abtastung zu bewegen. Die Strahlung wird durch einen Schlitz oder eine Öffnung geführt, welche die Belichtungszeit regelt. Die üblichen Kopiergeräte weisen häufig, um diesen Leistungsabfall zu kompensieren _veinen "Schmetterlings"- oder "Bogen"-Verschluß (bow-tie) in dem optischen System in einer Ebene im rechten Winkel zu der Abtastlinie auf*

Eine solche "Bogenblende" (bow-tie aperture) ist in der Mitte enger als in den Randbereichen und wird im allgemeinen in unmittelbarer Nähe der Trommeloberfläche angeordnet. Die Größe der Öffnung regelt die Belichtungszeit des Teils der photoleitenden Fläche, die sich gerade darunter befindet. Auf diese Weise kann man an den Randbereichen eine längere Belichtung vorsehen, wodurch die

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relativ geringe Licht intensität in diesen Bereichen kompensiert wird. Ea wird jedoch die Breite durch Auflösungsverluste, die mit großen Blenden in Verbindung stehen, begrenzt« Das Produkt der Belichtungszeit (Blendenweite) und der Lichtintensität bestimmt die Belichtung·

TJm nun eine gleichwertige Belichtung in der Mitte des Photoleiters, wo die Intensität größer ist, zu gewährleisten, muß die Blende enger sein und damit zu einer Verringerung der Belichtungszeit führen. Dabei wird jedoch ein guter Teil des Lichts aus dem optischen System nicht verwertet, da die Blendenkanten einen Teil des Lichts abfangen, der sonst auf die photoleitende Oberfläche gelaugt und dort zum Aufbau des latenten Ladungsbildes dient.

Abgesehen von diesen optischen Lösungsvorschlägen für dieses Problem wurden auch schon unterschiedlich geladene photoleitende Schichten (GB-PS 15 02 146) versucht, wobei diese unterschiedliche Ladung dadurch erhalten wird, daß man nach einer gleichmäßigen Aufladung eine nicht gleichmäßige Entladung vornimmt, bei der der Photoleiter einer nicht gleichmäßigen Strahlungsquelle ausgesetzt wird. Nach der US-PS 40 72 413 wird ein differenziell angeordnetes "Corotron" angewandt, um die photoleitende Schicht so aufzuladen, daß sie im Mittenbereich selektiv höher geladen ist, um die differentielle Verringerung bei der bildgemäßen Belichtung zum Aufbau des latenten Bildes zu kompensieren·

Eine andere Möglichkeit der ungleichmäßigen Belichtung erfolgt in neuester Zeit durch ein mit Laser betriebenes Belichtungssystem. Wean nicht überspitzte elektronische Korrekturen angewandt werden, ist der lineare Lauf des Laserstrahls schneller an jedem Ende der Abtastung als in

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der Mitte· Darüberhinaus ist das Abtastsystem selbst au den Enden einer Zeile weniger ausgeprägt als in der Mitte. Alle diese Verluste zusammen können - bezogen auf die Intensität im Mittenbereich - bis zu 50$ erreichen· Mit Hilfe eines entsprechend angepaßten Photoleiters kann eine ungleichmäßige Belichtung kompensiert und gleichmäßige Ergebnisse erhalten werden·

Die Ungleichmäßigkeit der Lichtintensität von den Randbereichen zum Mittelbereich bei der Belichtung photoleitender Schichten muß als normal angenommen werden und deren Kompensation kann nun/gewährleistet werden durch entsprechende Abstimmung des Photoempfängers auf variierende Sensibilität, so daß man eine photoleitende Schicht erhält, deren Empfindlichkeit vom Mittenbereich zu den Randbereichen bzw. Enden des Beliohtungsschlitzes ansteigt.

in
Dies erreicht man, wenn dem photoempfindliche Überzug

allmählich . die Lichtempfindlichkeit, von innen

nach außen ansteigt oder wenn die photoleitende Schicht aufgebaut ist aus zwei oder mehreren der Länge nach angeordneten Segmenten,, wobei die äußersten Segmente höhere Empfindlichkeit haben als die mittleren Segmente·

Ein derartiger Schichtaufbau kann auf verschiedene Weise erreicht werden, abhängig in erster Linie von dem Material, aus dem die photoleitende Schicht besteht.

Soll die photoleitende Schicht aus Selen bestehen, so wird dieses im al (.gemeinen auf einen Zylinder als Unterlage aufgetragen, der um eine horizontale Achse drehbar ist, die einige Zentimeter über eine mit der Zylinderachse ausgerichtete und der Zylinderbreite entsprechende Vorratswanne vorgesehen wird, Wanne und Zylinder befinden sich in

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einem evakuierten Raum, in dem das geschmolzene Selen in der Vorratswanne verdampft und die Selendämpfe an der Oberfläche des sich drehenden Zylinders kondensiert werden. Dadurch erhält man eine gleichmäßige Schicht von photoleitendem Selen auf der Zylinderoberfläche.

Die gewünschte Variation hinsichtlich der Lichtempfindlichkeit der so hergestellten Selenschicht erreicht man durch geringfügige Modifizierung des obigen Verfahrens zur Herstellung der photoleitenden Schicht, und zwar indem man die Vorratswanne unterteilt in getrennte Kammern in aohsialer Richtung und die Menge und/oder Zusammensetzung des Selens bzw. anderer photoleitender Stoffe in jeder Kammer so' bemißt, daß das photoleitende Material höchster Empfindlichkeit sich in den äußeren Kammern befindet, während das weniger empfindliche Material in der Mittenkammer vorhanden

nach der Erfindung ist. Durch das übliche Vakuumaufdampfen erhalt man/eine photoleitende Schicht auf dem Zylinder oder der Trommel, die hinsichtlich Stärke ununterbrochen und gleichmäßig ist mit allmählichem Anstieg der Lichtempfindlichkeit von der Mitte nach außen. Die Segmentierung für schrittweise Steigerung der Lichtempfindlichkeit kann erreicht werden durch die Unterteilung in Kammern durch Trennelemente, welohe sich aus der Vorratswanne bis unmittelbar an den Umfang des Zylinders erstrecken, so daß der Bereich zwischen den Trennelementen in erster Linie mit den Dämpfen beschichtet wird, welche aus den radial dazu ausgerichteten Kammern aufsteigen im Gemisch mit denen der benachbarten Kammern.

auch

In der Praxis werden die angestrebten Ergebnisse gewährleistet durch Variation der auf der Oberfläche des Substrats abgeschiedenen Menge an photoleitendem Material und/oder durch Variation der Zusammensetzung des photoleitenden Materials in jeder Kammer. So wird man in den

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Mittelkammern entsprechend dem Mittenbereich der photoleitenden Schicht auf dem Zylinder übliches photoleitendes verdampfbares Selen vorsehen. In den äußeren Kammern wird dann ein zunehmend empfindlicheres photoleiteudes Material vorgesehen. Dies führt zu einem Zylinder, dessen photoleitende Schicht in den Endbereichen empfindlicher ist als in der Mitte. Damit wird die geringere Belichtung an den Außenbereichen gegenüber dem Mittenbereich bei der Herstellung des latenten elektrostatischen Bildes aufgewogen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung erhält man die Menge und Art an auf der Oberfläche des Zylinders abgeschiedenen photoleitenden Selens durch aufeinander folgende Abscheidungen, wobei zuerst aus einer Wanne, enthaltend Selen bestimmter Zusammensetzung, abgeschieden wird, während die folgende Abscheidung bzw« Abscheidungen aus Wannen stattfinden kann, die Selen der gleichen oder unterschiedlichen Zusammensetzung enthalten, wobei jedoch die Selenmenge von den äußeren Wannen zu den mittleren Wannen variiert, um eine photoleitende Schicht zu erhalten, in der das Selen der äußeren Bereiche durch größere Empfindlichkeit charakterisiert ist als das in dem Mittenbereich.

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Photoleitende Schichten können auf Kopierpapieren oder Zylindern bzw. Trommeln aus organischen Photoleitern aufgebaut werden (US-PS 39 29 478, 39 28 035 und der amerikanischen Anmeldung USSH 739 651 vom 8. November 1976). Nun kann man erfindungsgemäß Schichten mit steigender Empfindlichkeit durch getrennte Aufbringung benachbarter Bereiche oder Segmente herstellen, indem das empfindlichere organische photoleitende Material in den Außenbereichen der Unterlage aufgetragen wird, während das weniger empfindliche Material in dem Mittenbereich abgeschieden wird. Durch Unterteilung der Unterlage' oder des Substrats in eine Anzahl von Segmenten oder Bereichen läßt sich die Empfindlichkeit

von der Mitte nach außen zunehmend abstufen bzw. können Segmente oder Bereiche unterschiedlicher Empfindlichkeiten hergestellt werden, wobei der Bereich mit der höchsten Empfindlichkeit gegenüber dem Mittenbereich außen liegt.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert.

Beispiel 1

Ein entsprechend gereinigter Aluminiumzylinder wird auf einem horizontal gelagerten Dorn aufgesteckt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 12 UpM gedreht. Unter dem Zylinder, in einem Abstand von 114 mm, werden zwei Verdampfungswannen aus korrosionsbeständigem Stahl vorgesehen, welche so dimensioniert sind, daß sie über die Kanten des Zylinders hinausreiohen und voneinander in minimalem Abstand angeordnet sind. Jede Wanne ist in eine Vielzahl von Kammern mit einer Länge von 76mm unterteilt und das auf die Zylinderoberfläche abzuscheidende Material wird ungleichmäßig in die sechs Mittelkammern jeder Wanne so verteilt, daß man auf dem fertigen Zylinder einen gleichmäßig dicken Überzug erhält.

In die Wanne 1 wurden in die Mittelkamtnern stabilisiertes Selen folgender Mengen eingebracht:

Kammer

Nr. 12 3 4 5 6

g 20 24 23 23 24 20

In die Wanne 2 wurden variierende Selen-IDellur-Legierungen entsprechend folgender Aufstellung eingebracht:

Kammer

Nr, 12 3 4 5 6

g 1,5. 2,0 2,0 2,0 2,0 1,5

fo Te (Rest Se) 9 4 0 0 4 9

Das Vakuumgefäß, welches die ganze Anordnung umschließt, wurde dann auf 0,0665 /Ubar (5*10 Torr) evakuiert, die unterlage auf 65⁰C erwärmt und mit Hilfe von elektrischem Strom die Wanne 1 in 8 min auf 27O⁰C erwärmt. Dann wird der Strom von der ersten Wanne abgeschaltet und die zweite Wanne beheizt, und zwar auf 30O⁰C und bei dieser Temperatur 3,5 min gehalten· Dann wird die Vakuumkammer mit Stickstoff gefüllt und der Zylinder herausgenommen.

Bei Bestimmung der elektro-optisehen Eigenschaften des Zylinders mit Hilfe einer Wolfram-Lichtquelle ergab sich, daß die Zylinderenden fast die doppelte Empfindlichkeit gegenüber dem Mittenbereich des Zylinders besaßen. Dieses photoleitende Teil läßt sich also in einem Gerät anwenden, welches mit einem breiten Belichtungsschlitz arbeitet und einen 50#igen Abfall des Lichteinfalls an den Kanten zeigt.

Beispiel 2

Eine aluminisierte Kunststoff-Folie (mylar) wurde auf einer drehbaren Trommel fixiert, deren Umfang der Länge des angestrebten Photolriters entsprach und dessen Länge wieder der Breite des Photcleiters, Auf der Mantelfläche der Trommel im Abstand voneinander ist eine Reihe von achsial im Abstand angeordneten Luftdüsen bo angeordnet, daß sich deren Muster etwas überlappt. Diese gegen den Mittenbereich der Trommel gerichteten Luftbürsteu wurden mit folgender Auftragsmasse gespeist:

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Masse A

24,8 g 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon (TNI¹), 575 cm⁵ Tetra hydrofuran (im Stickstoffstrom getrocknet), 160 cur einer "!Obigen Lösung von Poly-N-vinylearbazol in Tetrahydrofuran·

Masse B

Diese entspricht der Masse A mit Ausnahme, daß TEB¹ nur in einer Menge von 0,4 enthalten war.

Jede der beiden Massen wurde unmittelbar vor der Beschichtung in einer Mühle gemischt, die Trommel wurde mit 13 UpM gedreht und die Masse A auf deren Oberfläche, und zwar auf die Außenbereiche mit Hilfe der entsprechend eingestellten Luftbürsteniaufgetragen. Mit Hilfe der Luftbürsten, die gegen den Mittenbereich der Trommel gerichtet waren, erfolgte der Auftrag der Masae B· Es wurde so viel Masse aufgetragen, bis die aluminisierte Kunststoff-Fläche gleichmäßig bedeckt war in einer Schichtstärke von 5 bis 20 /um , woraufhin dieser Überzug an trockener Luft trocknen konnte und dann während 60 min bei 5O⁰C ausgehärtet wurde.

Das Ergebnis der Verringerung der Menge an TO¹ in der Masse B ist eine 50$ige Verringerung der Empfindlichkeit der Schicht ("Electrophotography", R.M. Schaffert, Seite 385). Auf diese Weise erhält man eine photoleitende Schicht, deren Lichtempfindlichkeit in den Außenbereichen größer ist als im Mittenbereich·

Bisher wurde der Erfindungsgegenstand anhand von Selen und Polyvinylcarbazol-Trinitrofluorenon als lichtempfindliche Substanzen für die Herstellung der photo-

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leitenden Schichten erläutert. Es ist jedoch selbstverständlich, daß man nach der Erfindung auch andere anorganische oder organische photoempfindliche Substanzen für die photoleitenden Schichten anwenden kann.

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ORIGINALINSPECTED

Claims

Patentansprüche

Elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Substrat oder einer Unterlage und einer photoleitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichkeit der photoleitenden Schicht in den Randbereichen größer ist als im Mittenbereich.
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daß bei Anwendung von Selen als lichtempfindliche Substanz für die photoleitende Schicht in den Außenbereichen Selen oder dessen Legierungen mit geringerer Photoleitfähigkeit in den Mittenbereichen enthalten ist.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die photoleitende Schicht auf einer Trommel als Träger befindet, die Schicht gleichmäßige Dicke besitzt, jedoch von der Mitte gegen die Seiten der Trommel steigende Lichtempfindlichkeit aufweist,

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4· Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß man als photoempfind— liehe Substanz Polyü-vinylcarbazol/Trinitro-g-fluorenon anwendet, wobei deren Verhältnis zueinander auf die unterschiedliche Lichtempfindlichkeit im Mittenbereich und den Außenbereichen abgestimmt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Unterlage oder den !Träger unterschiedliche Auftragsmassen für die photoleitende Schicht im Mittenbereich und in den äußeren Bereichen getrennt aufträgt.

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