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Elektrostatographisches Aufzeichnungsmaterial
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D e s c h r e i b u n g Die Erfindung betriff ein elektroststograhisches
Aufreichnungsmaterial, inbesondere ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial
mit einem leitenden Schichtträger und einer darauf aufgetragenen, als Hauptbestendteile
ein hochmolekulares Bindemittel und eine neue, elektische Ladungen transportierende
Substanz enthaltenden Schicht.
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Bei mit elektrostatorgraphischen Aufzeichnungsmaterialien durchgeführten
elektrostatographischen Verfahren erfolgen (1) eine Erzeugung elektrischer Ledungen
infolge Lichtabsorption und (2) ein Transport der erzeugten elektrischen Ladungen.
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Es gibt zwei bekannte Arten elektrostatographischer, insbesondere
elektrophotographischer Aufzeichnungsmaterialien.
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Bei einer Art Aufzeichnungsmaterialien ist eine einzige Substanz für
die beiden Verfahrensabläufe verantwortlich, bei der anderen Art von Aufzeichnungsmaterialien
sind es zwwei getrannte Substanzen, die für die beiden Verfahrensabläufe verantwortlich
sind.
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Vorteilhaft an der Verwendung zweier Substanzen ist, daß sich de Herstellungsspielraum
für die elektrostatographischen Aufzeichnungsmaterialien verbreitert und daß elektrostatographische
Aufzeichnungsmaterialien mit hervorragenden elektrophotographischen Eingenschaften,
inbesondere hervorragender Empfindlickheit und Potentialaufnahmefähigkeit, erhalten
werden. Ferner lassen sich bei Verwondung zweier Substanzen Aufzeichnungsmaterialien
mit ausgezeichneten Filmeigenschaften oder ähnlichen physikalischen Eigenschaften
herstellen.
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Es gibt auch lichtemnfindliche elektrographische Aufzeichnungsmateialien
mit getremmten Schiten, in denen einmal eine elektrische Ladungen erzeugende Substanz
und das andere Mal eine elektrische ladungen transportierende Substanz enthalten
ist. Ein solches bekanntes Aufzeichnungsmaterial besteht beispielsweise aus einem
leitenden Schichttrager, einer darauf aufgetragenen, elektrische Ladungen erzeugenden
Scllicilt mit amorphem Selen als elektrische ladungen erzeugender Substanz und einer
im wesentlichor aus Polyvinylcarbazol bestehenden, elektrische Ladungen transportierenden
Schicht.
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Weger seiner schlechten Biegsamkeit bzw. Flexibilität ist die Polyvinylcxarbazol
enthaltende, Ladungen transporticrende Schicht oberflächlich hart und brüchig und
neigt zur Rißbildung bzw. Ablösung. oniit besitzt da bekannte Aufzeichnungsmateial
nur eine schlecllte Ilaltbarkeit. Um diesen Schwierigkeit zu begegnen, wurden zur
Verbesserung der Biegsamkeit bzw. Flexibilität von Polyvinylcarbazol bereits Plastifizierungsmittel
mitverwendet. In diesen Fällen erllöllt sich; jedoch das Restpotential der Ladungen
tronsnortierenden Schicht, wodurch die Qualität des mit dem Aufzeichnungsmaterial
erhaltenen Bildes besinträchtigt wird (so ist es beispielsweise oftmals verschleiert).
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Ferner wurden zu demselben Zweck auch bereits niedrigmolekl arc organische
Verbindungen als elektrische Ladungen transportierende Substanz zum Einsatz gebracht.
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lJa jedoch niedrigmolekularen Verbindungen in der Regel die Filmbildungsfähigkeit
abgeht, müssen die teilweise hervorragende elektrophotographische Eingenschaften
aufweisenden
niedrigmolekularen organischen Verbindungen zur Ausbildung
der Ladungen transportierenden Schicht mit Filmbildungsfähigkeit aufweisenden hochmolekularen
Bindmitteln kombiniert werden.
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Ein typisches Beispiel für eine vorwendbare niedrigmolekulare organische
Verbindung ist 2,5-Bis-(p-diäthylaminophenyl)-1,3,4-dioxazol. Solche hervorragende
elektrophotographische Eigenschaften aufweisende, niedrigmolekulare organische Verbindungen
vertragen sich jedoch in der regel schlecht mit hochmolekularen Bindemitteln und
neigen in de Schichre zur Kristallisation. Darüber hinaus besitzen sie eine schlechte
thermische Stabilität.
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Rinne Kristallisation der Ladungen transportierenden kubstariz in
einer Ladungen transportierenden Schicht führt.
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zur Trübung dieser Schicht und zur Beeinträchtigung von deren Lichtdurchlässigkeit.
Dies wiederum hat ein Absinken der Empfindlichkeit und eine Beeinträchtigung der
Aufladungseigenschaften zur Folge.
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Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein nicht ermüdendes
und bei wiederholter Verwendung bei Bildübertragungsverfahren nicht schlechter werdendes
elektrostatographisches Aufzeichnungsmaterial hiher Empfindlichkeit und niedrigen
Rostpotentials mit einer eine neue elektrisehe Ladungen transportierende Substanz
enthaltenden, Ladungen transportierenden Schicht hoher homogenität und Filmfestigkeit
und ausgezeichneter Stabilität zu schaffen.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein elektrostatographisches Aufzeichnungsmaterial
mit einem leitenden Schichtträger
und einer darauf aufgetragenen,
als Hauptbestandteile ein hochmolekulares Bindemittel und eine elektrische Ladungen
transportierende Substanz enthaltenden Schicht, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß es als Ladungen transportierende Substanz eine solche der allgemeinen Formel:
worin R1, R2 und R3 Jeweils lür eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe stehen,
enthält.
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Unter "Arylgruppen" sind beispielsweise Pheny1- oder Naphthylgruppen
zu verstehen. Jede Arylgruppe ksu. unabhängig substituiert sein. Bevorzugte Substituenten
sind Alkoxy-, Dialkylamino- oder Diarylaminogruppen und heterocyclische Gruppen.
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Bevorzugte erfindungsgemäß verwendbare Verbindungen sind solche der
allgemeinen Formel:
worin R4, R5 und R6, die gelich oder verschieden sein können,
jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine Amino-, Dialkylamino-, Diarylamino-, Diaralkylamino-,
Alkylarylamino-, Morpholino-, Piperazino-, Piperidino- ode Alkoxygruppe stehen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäß als Ladungen transportierende Substanzen
verwendbaren Verbindungen lasser sich elektrostatographische Aufzeichnungsmaterialien
hervorragender Filmeigenschaften, Maltbarkeit, Aufladungseigenschaften und restpotentialeigenschaften
herstellen.
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Da die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungenn mit hochmolekularen
Bindmitteln hervorragend verträglich sind, kommt es selbst bei Verwendung einer,
bezogen nuf die Menge an hochmolekularem bindemittel, großen Menge an erfindungsgemäß
verwendbarer Verbindung praktisch niciit zu einer Trübung oder zu einem Opakwerden
der betreffenden Schicht. Somit läßt sich also der bereich des Mischungsverhältnisses
von Ladungen transportierender Substanz zu hochmolekularem ilindemittel stark variieren,
so daß man lichtempfindliche elektrostatographische Aufzeichnungsmaterialien mit
optimalen Ladungen transportierenden Eigenschaften und Filmmeigenschaften llerstellen
kann.
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Da die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen mit hochmolekularen
Sindemitteln hervorragend verträglich sind, ist die aus solchen Mischungen gebildete
Ladungen transportierende Schicht homogen und stabil, so daß das eine solche Ladungen
transportierende schicht enthaltende elektrostatographische Aufzeichnungsmaterial
eine hervorragende Empfindlichkeit und ausgezeichnete Aufladungseigenschaften erhält.
IIit solchen Aufzeichnungsmaterialien lassen sich weniger verschleierte Bilder mit
hoher bilddichte herstellen.
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Ein elektrostatographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung
ermüdet bei wiederholter Verwendung im Rahmen elektrophotographischer Verfahren
nicht. Auch wird es hierbei nicht in sonstiger Weise beeinträchtigt.
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Die er findungs gemäß verwendbaren Verbindungen erhalten die durch
die Ladungen erzeugende Substanz erzeugten elektrischen Ladungen injiziert und transportieren
diese dann.
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Damit die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen diese Injektion
erfahren können, sollte vorzugsweise mindestens eine der Arylgruppen mit einer Elektronendonatorgruppe,
d.h.
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einer Gruppe, deren sigma-Wert entsprechend dem Hammettschen Gesetz
negativ ist, z.B. einer Amino-, Dialkylamino-, Diaralkylamino-, Alkylarylamino-
oder Alkoxygruppe, substituiert sein. Der Grund dafür liegt vermutlich darin, daß
durch die Eiektronendonatorgruppe das Icnisierungspotential der erfindungsgemäß
verwendbaren Verbindungen reduziert und die Aufnahme (positiver) elektrischer Ladungen
aus der elektrische Ladungen erzeugenden Substanz erleichtert wird.
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Typische Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Verbindungen sind:
Die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen lassen sich ohne
Schwierigkeiten nach folgendem Reaktionsschema herstellen: (1) Rl-CH=Cl-CHO + CH3CO-R3
Im folgenden wird die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Verbindung (1)
näher erläutert: Eine Lösung von 5,25 g N,N-Dimethylaminozimtaldehyd und 4,5 g p-Methoxyacetophenon
in 40 ml Methanol wird nach und nach tropfenweise unter Rühren mit 10 g einer 10%igen
wäßrigen Natriumhydroxidlösung versetzt, worauf das Reaktionsgemisch 4 h lang bei
einer Temperatur von 400 bis 500C gerUhrt und dann abgekühlt wird. Der hierbei ausgefallene
Niederschlag wird abfiltriert, mit Methanol gewaschen
und getrocknet,
wooei 6,1 g der ungesättigten Carbonylverbindung erhalten werden.
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Die erhaltenen 6,1 g der ungesättigten Carbonylverbindung werden zusammen
mit 2,6 g Phenylhydrazin 2 h lang in einem Gemisch aus C ml Essigsäure und 3C nil
Methanol auf Rüchflüßtemperatur erhitzt. Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionsgemisch
abgekühlt. Der hierbei ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert, mit Methanol
gewaschen und aus einem Illethanol/Aceton-Gemisch umkristallisiert. Die Ausbeute
an der einen Fp von 109,00 bis 110,00C aufweisenden erbindung beträgt 5,3 g.
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nie erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen können zur herstellung
elektrostatographischer Aufzeichnungsmaterialien mit beliebigen, elektrische Ladungen
erzeugenden Substanzen kombiniert werden.
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Geeignete elektrische Ladungen erzeugende Substanzen sind beispielsweise:
(1) Selen und Selenlegierungen (2) anorganische pulverförmige Photoleiter, z.B.
CdS, CdSe, CdSSe, ZnO und ZnS (3) Phthalocyaninpigmente, z.B. Metallphthalocyanine
und Nicht-Metallphthalocyanine (4) Azofarbstoffe, z.B. Monoazo- und Disazofarbstoffe
(5) Perylenpigmente, z.B. das Anhydrid der Perylinsäure (perillic acid) und Perylinsäureimid
(6) Indigoidfarbstoffe
(7) Chinacridonpigmente (8) polycyclische
Chinone, z.B. Anthrachinone, Pyrenchinone, Anthoanthrone und Flavanthrone (9) Bisbenzimidazolpigmente
(10) Cyaninfarbstoffe (11) squallennische Methinfabstoffe (12) Indanthronfarbstoffe
(13) Xanthenfarstoffe (14) elektrische Ladungen Übertragende Komplexe aus einem
Elektronendonator, z.B. Poly-N-vinylcarbazol, und einem Elektronenakzeptor, z.B.
Trinitrofluorenon, und (15) eutektische Komplexe aus Pyrolliumsalzfarstoffen und
Carbonatharzen.
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In Kombination mit den erfindungsgemäß verwensbaren Verbindungen geeignete
hochmolekulare Bindsmittel sind filmbildende hochmolekulare homo- oder mischpolymerisate,
die Hydrophob und elektisch isolierend sind und eine hohe Dielektrizitätskonstante
aufweisen. Beispiele hierfür sind: (1) Polystyrolharze (2) Polyvinylchloridharze
(3) Polyvinylindenchloridharze (4) Polyvinylacetatharze (5) Acrylharze (6) Methacrylharze
(7) Styrol/Butadien-Mischpolymerisate (8) Vinylindenchlorid/Acrylnitril-Mischpolymerisate
(9)
Vinylchlorid/Vinylacetat-Mischpolymarisate (10) Siliconbarze (11) Polyesterharze
(12) Polycarbonatharze (13) Styrol/Alkyd-Harze (14) Silicon/Alkyd-flarze und (15)
Phenol/Formaldehyd-liarze.
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Die genannten hochmolekularen bindemittel können alleine oder in Mischungen
aus zwei oder mehreren zu Einsatz gelangen.
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Elektrostatographische Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung
zeigen besonders gute Eigenschaften, wenn sie doppellagig ausgebildet sind, d .h.
auf einem leitenden Schichtträger gegebenenfalls über eine Zwischenschicht eille
im wesentlichen aus einer elektrische Ladungen erzeugenden substanz bestehende,
elektrische Ladungen erzeugende Schicht und eine dieser benachbarte, im wesentlichen
aus einer elektrische Ladungen transportierenden Substanz bestehende, elektrische
Ladungen transportierende Sohicht aufweist. Ferner kann bei einem elektrostatographischen
Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung die Ladungen erzeugende Substanz in feinteiliger
Form in der gegebenenfalls huber eine Zwischenschicht auf einem leitenden Schichtträger
befindlichen, Ladungen transportierenden Schicht dispergiert sein.
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Bei einem doppellagig ausgebildeten Aufzeichnungsmaterial hängt die
Lage der Ladungen erzeugenden Schicht relativ zur Ladungen transportierenden Schicht
von der Ladungspolarität
ab. bei negativer Ladung bildet die Ladungen
transportierende Sa-licilt im Ilinblick auf die elektrophotographiscAen Eigenschaften
zweckmäßigerweise die obere Schicht.
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Da die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen vorzugsweise positive
Ladungen transportieren, besteht die Ladungen transportierende Schicht zweckmäßigerweise
aus der oberen Schicht.
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Wenn ein elektrostatographisches Aufzeichnungsmaterial gernäß der
Erfindung doppellagig ausgebildet ist und eine Ladungen erzeugende Schicht sowie
eine Ladungen transportierende Schicht aufweist, läßt sich die Ladungen erzeugende
Schicht direkt auf dem Schichtträger oder über eine Zwischenschicht, z.B. eine Haft-
oder Sperrschicht, auf dem leitenden Schichtträger herstellen. Dies erfolgt nach
üblichen bekannten beschichtungsverfahren z.B. (1) Vakuumbeschichten, (2) Auftragen
einer Lösung der elektrische Ladungen erzeugenden Substanz in einem geeigneten Lösungsmittel
oder (3) Auftragen einer Dispersion, die durch Dispergieren der elektrische Ladungen
erzeugenden Substanz in feinteiliger Form in einem Dispergiermedium mittels einer
Kugelmühle, eines Homogenisators und dergleichen erhalten wurde. In letzterem Falle
kann dasselbe hochmolekulare Bindemittel wie für die Ladungen transportierende Schicht
verwendet werden.
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Die Dicke der Ladungen erzeugenden Schicht kann sehr verschieden sein,
zweckmäßigerweise beträgt sie 0,05 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 3 jim.
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Die Ladungen transportierende Schicht besitzt vorzugsweise eine Stärke
von 5 bis 30 P m.
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Wie bereits erwäiuit, werden die erfindungsgemäß einsetzbaren Verbindungen
zusainnen mit einem hochmolekularen Bindemittel gemischt. Die bindemittelmenge beträgt
pro 1 Gewichtsteil erfindungsgemäß verwendbarer Verbindung 0,'3 bis 4 Gewichtsteil(e).
Wenn die Ladungen erzeugende Substanz und die Ladungen transportierende Substanz
in derselben Schicht untergebracht sind, betragen die Mengen an hochmolekularem
Bindemittel bzw. Ladungen erzeugender Substanz pro 1 Teil erfindungsgemäß verwendbarer
Verbindung vorzugsweise 0,8 bis 4 Gewichtsteil(e) bzw. 0,1 bis 2 Gewichtsteil(e).
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Wenn die Ladungen erzeugende Schicht mit Hilfe einer Dispersion der
Ladungen erzeugenden Substanz in einem hochmolekularen Hindemittel hergestellt wird,
beträgt die Menge an hochmolekularem bindemittel, bezogen auf ein Teil Ladungen
erzeugender Substanz, vorzugsweise weniger als 10 Gewichtsteile.
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Der leitende Schichtträger eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials
kann aus einem üblichen geeigneten Material, z.B. Papier oder einem Runststoffschichtträger,
der durch Beschichten einer Oberfläche mit einer leitenden Verbindung oder Kaschieren
mit einer dünnen Metallfolie elektrisch leitend gemacht wurde, oder einem Metallblech,
das erforderlichenfalls oberflächlich mit Palladium oder einem sonstigen Edelmetall
plattiert ist, bestehen.
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Auf einem leitenden Schichtträger aufgetragene Zwischenschichten können
aus den genannten hochmolekularen Bindemitteln oder organischen hochmolekularen
Verbindungen, wie Kasein, Gelatine, Stärke, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat,
Äthylcellulose,
Carboxymethylcellulose ode Metalloxiden, z.B. Aluminiumoxid, bestehen.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
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beispiel 1 Durch Vakuumbeschichten eines mit Aluminium bedampften
Polyesterschichtträgers mit amorphem Selen wird eine 0,5 µm dicke, elektrische Ladungen
erzeugende Schicht hergestellt.
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Auf dieser wird eine elektrische Ladungen transportierende Schicht
vorgesehen, indem eine Lösung von 0,1 Gewichtsteil eines handelsüblichen Polycarbonatharzes
und 0,6 Teil der Verbindung (2) in 16 Gewichtsteilen Dichlormethan aufgetragen wird.
Tacil dem Auftragen wird das Ganze 10 h lang bei einer Temperatur von 40°C getrocknet,
wobei eine Ladungen transportierende Schicht einer Stärke, in trockenem Zustand,
von 8 µm erhalten wird.
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Das ingesamt erhaltene elektrostatographische Aufzeichnungsmaterial
mit homogener und durchsichtiger lichtempfindlicher Schicht wird 5 5 s mittels eines
handelsüblichen Ladegeräts ni t 6 KV aufgeladen, wobei ein Oberflächenpotential
(VA) von -923 V gemessen wird. nach 5 s Liegenlassen in Dunkeln beträgt das scheinbare
Potential 1 2 V. Die zur Verminderung des Oberflächenpotentials auf die Hälfte (V1/1/2)
bei Belichtung mit einer Halogenlampe erforderliche Lichtmenge (E1/2) beträgt 0,2
lx.s.
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Beispiel 2 Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß
anstelle
der Verbindung (2) die Verbindung (13) verwendet wird. Die Lichtmenge bzw. Empfindlichkeit
E1/2 beträgt 0,4 lx.s.
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Beispiel 3 Auf einen mit Aluminium bedampften Schichtträger wird zur
Ausbildung einer elektrische Ladungen erzeugenden Schicht einer Strärke, in trockenem
Zustand, von 0,8 µm eine Lösung von Diane Blue (C.I. Nr. 21 180) in n-Butylamin
aufgetragen. Auf dieser wird eine elektrische Ladungen transportierende Schicht
ausgebildet, indem eine Lösung von 1,2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Polycarbonats
und 0,8 Gewichtsteil der Verbindung (1) in 16 Gewichtsteilen Dichlormethan aufgetragen
und 10 h lang bei einer temperatur von 50°C getrocknet wird. Die Filmstärke der
Ladungen transportierenden Schicht beträgt, in trocknem Zustand, 10 rm.
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Die zur Verringerung des Oberflächenpotentials auf die Hälfe (vgl.
Beispiel 1) erforferliche Lichtmenge E1/2 beträgt bei dem erhaltenen elektrostatographischen
Aufzeichnungsmaterial 3,9 lx.s.
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beispiel 4 Auf der Ladungen erzeugende;, Schicht des Beispiels 3 wird
eine elektrische Ladungen transportierende Schicht ausgebildet, indem eine Lösung
von 1,2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Polycarbonats und 0,6 Gewichtsteil
der Verbindung (4) in 16 Gewichtsteilen Dichlormethan aufgetragen und 10 h lang
bei einer Temperatur von 500C aufgetrochnet
wird. Die Stärke der
Ladungen transportierenden Schicht, in trockenem Zustand, beträgt 10 µm.
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Mi t Hilfe des in der geschilderten l-eise hergestellten elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterials werden in einem handelsüblichen Kopiergerät Übertragungskopien
herstellt.
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Diese sind originalgetreu, scharf und von hohem Kontrast.
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Darüber hinaus sind sie wenig verschleiert. Die Bildoualität der Übertragungskopien
ändert sich auch nach ITerstellung -on 20000 Kopien nicht.
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i>eisniel 5 Durch Vakuumauftrag einer 0,5 µm dicken Schicht aus
4,4',7,7'-Tetrachlorthioindigo (Bordeaux RN-C.I. 73 312) und (auf dieser) einer
10 P m dicken, elektrische Ladungen transportierenden Schicht mit 1,0 Gewiciitsteil
eines handelsüblichen Polyesters und 0,5 Gewichtsteil der Verbindung (5) wird ein
elektros tato graphisches Aufzeichnungsmaterial hergestellt. Die zur Erniedrigung
des Oberflächenpotentials auf die Hälfte erforderliche Lichtmenge (vgl. Beispiel
1) beträgt 4,2 lx.s.
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Beispiel 6 In einer durch 24-stündiges Dispergieren von 0,25 Gewichtsteil
Cadmiumsulfid, 1,0 Gewichtsteil eines handelsüblichen Polyesters und 20 Gewichtsteilen
Tetrahydrofuran mittels einer Kugelmühle hergestellten Dispersion wird 0,5 Ge-Gewichtsteil
der Verbindung (7) gelöst, worauf die erhaltene Lösung auf einen mit Alwilinium
bedampften Polyesterschichtträger zu einer Schicht einer Stärke, in trockenem Zustand,
von
9 µm aufgetragen wird.
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Die zur Erniedrigung des Oberflächenpotentials des erhaltenen elektrostatographischen
Aufzeichnungsmaterials erforderliche Lichtmenge (vgl. Beispiel 1) beträgt 7,0 lx.s,