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Elektrophotographisches Material
Bekanntlich bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, grosse Flächen und vor allem das Zentrum von latenten elektrostatischen Bildern, die auf elektrophotographischem Wege hergestellt sind, homogen und gleichmässig durch Tonerteilchen einzufärben, d. h., zu entwickeln. Da im Innern einer grossflächigen Bildstelle, d. h. einer unbelichteten Fläche, das elektrische Feld wesentlich schwächer ist als am Rand, haften die Tonerteilchen vorwiegend an den Randzonen.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren beschrieben, die diese störenden, sogenannten Randeffekte, beheben sollen. So wird beispielsweise vorgeschlagen, zwischen Original und photoelektrisch leitender Isolierschicht einen Raster einzuschieben und dann das Original zu belichten.
Weiterhin ist bekannt, die Randeffekte-dadurch zu vermeiden, dass eine photoelektrisch leitende Isolierschicht verwendet wird, die neben Photohalbleitersubstanz photochemisch inerte, organische oder anorganische Stoffe enthält, die in Form eines unregelmässigen Rasters in der Schicht selbst verteilt sind.
Das erste Verfahren hat den Nachteil, dass die Herstellung der Kopien umständlich und zeitraubend ist, während bei der zweiten Methode komplizierte Herstellungsverfahren der Schichten notwendig werden.
Es ist auch auf andere Weise möglich, diesen Randeffekt zu verhindern, falls man beim Entwickeln von latenten elektrostatischen Bildern sogenannte Magnetbürsten einsetzt und diese mit einer Vorspannung versieht. Dieses Verfahren erfordert jedoch komplizierte Geräte und Methoden.
Gegenstand der Erfindung ist ein elektrophotographisches Material, bestehend aus einem leitfähigen Träger und einer auf dessen Oberfläche aufgebrachten photoelektrisch leitenden Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägers rauh ist, wobei die Rauhigkeitstiefen etwa gleich gross oder grösser sind, als die Dicke der photoelektrisch leitenden Isolierschicht.
Durch Anwendung des erfindungsgemässen Materials wird es in vorteilhafter Weise möglich, ohne Verwendung komplizierter Geräte oder aufwändiger Methoden, auf einfache Weise grossflächige Bildstellen eines latenten elektrostatischen Bildes homogen und gleichmässig sichtbar zu machen, wobei die photoelektrisch leitende Isolierschicht bei der vorhergehenden Aufladung keinerlei Veränderung in der Aufladungshöhe und bezüglich der Dunkelleitfähigkeit erleidet.
Diese vorteilhaften Effekte können etwa wie folgt erklärt werden :
Durch die auf dem metallischen Trägermaterial durch die Aufrauhung erzeugten, herausragenden feinen Rauhigkeitspunkte wird die gesamte photoelektrisch leitende Isolierschicht in sehr kleine Flächen zerlegt, die somit durch verhältnismässig gleichmässig verteilte Leitfähigkeitspunkte bzw. Stellen sehr geringen Widerstandes abgegrenzt werden. Bei der elektrostatischen Aufladung wird daher die Schicht diskontinuierlich aufgeladen, so dass dadurch das Auftreten von Randeffekten verhindert wird. Da die, die Rauhigkeit bedingenden, erhabenen Punkte äusserst fein sind, können auch sehr dünne Striche und Punkte mit dem erfindungsgemässen elektrophotographischen Material wiedergegeben werden.
Als Material für den Träger der photoelektrisch leitenden Isolierschicht werden beispielsweise Folien oder Platten aus Metallen, wie Aluminium, Zink, Magnesium, Kupfer, mit Folien aus diesen Metallen kaschierte oder mit Metallen bedampfte Papier- oder Kunststoffolien, genannt.
Erfindungsgemäss werden diese metallischen Oberflächen in aufgerauhtem Zustand angewendet. Die
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Aufrauhung kann beispielsweise mechanisch, chemisch oder elektrochemisch geschehen. Es ist ferner möglich, zuerst eine Folie, z. B. eine Kunststoffolie aufzurauhen und diese dann mit Metall zu bedamp- fen.
Mechanisch aufgerauhte metallische Oberflächen werden z. B. durch Bürsten mit einer Stahlbürste oder sonst einem Bürstenmaterial das härter ist als der Träger, oder durch Behandeln mit einem Sand- strahlgebläse, hergestellt. Auch durch Prägung mit einem feinen Raster lässt sich eine für den vorliegen- den Zweck ausreichende rauhe Oberflächenstruktur erhalten. Ein Aufrauhen auf chemischem Wege kann z. B. durch Ätzen vorgenommen werden. Zu diesem Zweck beschichtet man beispielsweise eine Metall- platte mit einer lichtempfindlichen, im unbelichteten Zustand nicht ätzfähigen Substanz, z. B. Trioxy- benzophenon-naphtochinon- (1, 2) -diazid-sulfosäureester. Diese beschichtete Seite wird unter einer fein- sten Rastervorlage belichtet.
Die belichteten Teile werden mit einer alkalischen Flüssigkeit entfernt und die freigelegte Metallfläche mit 7 - 8al0iger Salpetersäure geätzt. Die unter den Rasterpunkten zurückge- bliebene, der Ätzung nicht zugängliche Schicht wird anschliessend mit einem Lösungsmittel, z. B. Äthy- lenglykolmonomethyläther, entfernt. Ferner kann eine Aufrauhung im erfindungsgemässen Sinn durch be- kannte elektrolytische Methoden vorgenommen werden.
Weiterhin sind durch Beschichtung eines Trägers mit leitfähigen anorganischen oder organischen Substanzen, wie Metallpulver, z. B. Aluminium- oder Kupferpulver, Metalloxyden, wie Kupferoxyd, Salzen, wie Natriumnitrat, Natriumsulfat oder Graphit oder aromatische Karbonsäuren, Sulfonsäuren und deren Salzen, die zusammen mit einem Harz aufgebracht werden, brauchbare, rauhe Oberflächen zu erhal- ten.
Die Rauhigkeitstiefe, d. h. die Differenz zwischen den erhabenen Punkten und der Oberfläche des Trägermaterials soll erfindungsgemäss etwa gleich gross oder grösser sein, als die Dicke der darauf aufgebrachten photoelektrisch leitenden Isolierschicht, d. h., die Aufrauhung soll im allgemeinen in dem Rahmen liegen, wie elektrophotographische Schichtdicken hergestellt werden ; also etwa zwischen 4 - 10 ,u, vorzugsweise zwischen 5-8 p. Es können jedoch in besonderen Fällen auch Schichtdicken angewendet bzw. Aufrauhungen vorgenommen werden, die über und unter diesen angegebenen Massen liegen.
Bevorzugte Ergebnisse werden erzielt, wenn die photoelektrisch leitende Isolierschicht 1 - 2 J1. dünner ist, als die Höhe der Aufrauhung der Metalloberfläche, jedoch lassen sich auch brauchbare Bilder erhalten, falls die aufgerauhten, erhabenen Stellen mehr als 2 bL über die Oberfläche dieser Schicht hinaus- ragen.
Die Messung der Rauhigkeitstiefe kann beispielsweise mittels eines Lichtschnittmikroskops vorgenommen werden. Hiebei nützt man in bekannter Weise die Interferenz der von den erhabenen Stellen der Aufrauhung und den von den tiefsten Stellen der Aufrauhung reflektierten Lichtstrahlen. Auch durch einen Lackabdruck oder eine Matrize von der Oberfläche der Aufrauhung ist es möglich, exakte Aussagen über die Rauhigkeitstiefe zu gewinnen, wenn diese Abdrucke in einem Elektronenmikroskop vermessen werden.
Die Natur der Photohalbleiterverbindungen in den photoelektrisch leitenden Isolierschichten ist nicht kritisch. Die Schichten können z. B. in Form von homogenen Überzügen aus den Photohalbleiterverbindungen oder aus den Photohalbleiterverbindungen in Mischung mit filmbildenden Stoffen angewendet werden. Als Photohalbleiter sind sowohl anorganische Verbindungen, z. B. Zinkoxyd, Zinksulfid oder Selen, als auch organische Photohalbleiter oder Mischungen untereinander geeignet. Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, falls man die folgenden organischen photohalbleitenden Verbindungen anwendet :
Oxdiazole, z. B. 2, 5-Bis- [4'- (n-propylamino)-Z'-chlorphenyl- (i') J-l, 3, 4-oxdiazol,
Imidazole, z.
B. 4- (4'-Dimethylamino-phenyl)-5-phenyl-imidazol oder 2- (4 -Diäthylamino-phenyl) oder
2, 5-Bis-[4'-diäthylamino-phenyl- (l') ]-l, 3,4-oxdiazol, - 4, 5-diphenyl-imidazol oder
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Zur Herstellung des erfindungsgemässen elektrophotographischen Materials kann wie folgt verfahren werden :
Die Photohalbleiterverbindungen, gegebenenfalls mit Zusätzen, wie Sensibilisatoren, Aktivatoren, filmbildenden Harzen oder Pigmenten, werden in einer organischen und bzw. oder anorganischen Flüssig- keit gelöst bzw. dispergiert und auf die aufgerauhte Fläche eines Trägers aufgetragen, sie bilden nach dem Verdunsten des Lösungsmittels eine homogene Schicht.
Mit dem erfindungsgemässen elektrophotographischen Material können nach den bekannten Metho- den der Elektrophotographie latente elektrostatische Bilder hergestellt werden, die sich durch Anwen- dung aller gebräuchlichen Einfach- oder Doppeltoner, durch die üblichen Entwicklungsmethoden, z. B.
Kaskadenentwicklung, durch Entwicklung in einer Mulde, sichtbar machen lassen, wobei sowohl beliebig grosse Bildflächen völlig gleichmässig und deckend eingefärbt, als auch feine Linien exakt wiedergege- ben werden. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, von allen Originalen auf einfache Weise naturgetreue und genaue Kopien herzustellen.
Nach dem Fixieren kann die Kopie oder das Bild durch Hydrophilieren oder Ablösung der elektropho- tographischen Schicht an den bildfreien Stellen in eine Druckform umgewandelt werden.
Beispiel 1 : Man löst in 100 Vol. -Teilen Äthylenglykolmonomethyläther 5 Gew.-Teile 2,5-Bis- - [ 4'- diäthylamino - phenyl - (1') ] -1, 3, 4 - oxdiazol, 5 Gew.-Teile eines Carbonylgruppen enthaltenden
Styrol-Mischpolymerisates mit dem Zersetzungspunkt 200 - 2100 und dem spezifischen Gewicht 1, 15 bis
1, 16 (Lustrex 820 ) und 0, 01 Gew.-Teile Rhodamin B extra und beschichtet damit eine mechanisch aufgerauhte, gebürstete Aluminiumfolie, dessen Bürsttiefe im Durchschnitt 5-7 p beträgt. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels verbleibt eine fest auf der Folienoberfläche haftende Schicht von 4,7 u Dicke.
Das so hergestellte Elektrokopiermaterial wird durch eine Coronaentladung negativ aufgeladen und dann in der Kassette einer Reproduktionskamera, in der sich ein Umkehrprisma befindet, 20 - 30 sec belichtet. Als Lichtquelle werden 8 Nitraphotglühbirnen von je 500 Watt verwendet. Als Vorlage dient eine zweiseitig bedruckte Buchseite.
Als Entwicklerpulver kann beispielsweise ein Tonergemisch aus Kieselgur und einem Toner, bestehend aus einem niedrig schmelzenden Polystyrol-Kolophonium-Gemisch, dem noch Russ und zweckmässig als organischer Farbstoff Nigrosin spritlöslich zugefügt wird, dienen. Die Bestandteile des Toners werden zusammengeschmolzen, anschliessend gemahlen und, da eine einheitliche Korngrösse zur Herstellung der Bilder zweckmässig ist, durch Windsichtung getrennt. Beispielsweise ist eine Fraktion, die Korngrössen des Toners von 5 bis 10 li enthält, gut geeignet. Nach dem Einstäuben des latenten elektrophotographischen Bildes mit diesem Tonergemisch wird dieses durch Erwärmen auf 160 - 1700C im Laufe von 30 sec fixiert.
Auf den genannten Schichten lassen sich auch Bildflächen von DIN A-4-Format mit einem elektrostatischen Entwicklerpulver ohne Verwendung von Magnetbürsten gleichmässig entwickeln.
Das so hergestellte elektrophotographische Bild kann in eine Druckform umgewandelt werden, wenn man das Bild mit einer Lösung überwischt, welche 40% Methanol, 10% Glycerin, 45% Glykol und 5% Natriumsilikat enthält. Die vom Toner nicht bedeckten Stellen der Schicht werden dabei weggelöst und werden hydrophil, während die druckenden Stellen, die sogenannten Bildstellen, fette Farbe annehmen. so dass nach dem Einspannen der so erhaltenen Druckform in eine Offset-Druckmaschine gedruckt werden kann.
Beispiel 2 : 95 Gew.-Teile Zinkoxyd besonders rein, Sorte A der Zinkweiss-Handelsgesellschaft Oberhausen, 80 Gew.-Teile Silikonharz (50%0igue Lösung in Toluol), 100 Gew.-Teile Toluol, 25 Gew. Teile Methanol und 0,05 Gew.-Teile Rhodamin B extra werden dreimal in einer Kolloidmühle oder in einem hochtourigen Schnellrührer homogenisiert. Die streichfertige Suspension wird in bekannter Weise
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gung von Bildern auf dem so hergestellten Elektrokopiermaterial wird die Schicht durch eine Coronaentladung negativ aufgeladen und in einem photographischen Vergrösserungsgerät ein Diapositiv mit einer Beleuchtungsstärke von 3 Lux 20 sec auf da3 aufgeladene Elektrokopiermaterial projiziert.
Anschliessend wird mit einem Entwickler, bestehend aus einem Toner und Glaskügelchen als Träger, entwickelt und durch kurzes Erwärmen auf 150 - 1600C fixiert. Man erhält Bilder, bei denen die sehr grossen Schwarzflächen völlig homogen und deckend eingefärbt sind. Die so hergestellten Bilder können in eine Druckform umgewandelt werden, wenn man sie mit einer Lösung, die 3 Gew.-Teile des Kaliumsalzes der Hexacyano-Eisen-II-säure, K4 [Fe (CN) s]' 2 Gew. -Teile Polyvinyl-phosphonsäure, 0,3 Gew.-Teile di- isobutylnaphthalin-sulfon-saures Natriumsalz und 95 Vol. -Teile Wasser enthält, überwischt. Nach kurzem Spülen mit Wasser und dem Einfärben der Druckform mit fetter Farbe kann in einer Offsetmaschine wie üblich gedruckt werden.
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Beispiel 3 : Man löst in 100 Vol.-Teilen Äthylenglykolmonomethyläther 0,75 Gew.-Teile hochmolekulares Polyvinylacetat (Mowilith 90#), 5 Gew.-Teile m-Kresol-formaldehydharz-Novolak und 2 Gew.-Teile 2,3, 4-Trioxybenzophenon-naphtochinon-(1,2)-diazid-(2)-5-sulfosäureester und beschichtet mit dieser Lösung mittels einer Schleuder eine entfettete, glatt polierte Zinkplatte. Nach sorgfältiger Trocknung bei 60-80 C belichtet man die Schichtseite unter einer feinsten Rastervorlage. Die belichteten Teile der Schicht werden mit einem Wattebausch, der mit einer 0, 5%igen Natronlauge getränkt ist, entfernt. Die freigelegte Zinkfläche wird nach dem Abspülen mit fliessendem Wasser mit 7-Seiger Salpetersäure geätzt.
Danach wird mit Wasser abgespült und die auf den Rasterpunkten zurückgebliebene Schicht mit Äthylenglykolmonomethyläther entfernt. Die so geätzte Zinkplatte wird, wie in Beispiel 1, mit einer photoleitfähigen Schicht beschichtet und darauf ein elektrophotographisches Bild erzeugt. Man erhält darauf gut geschlossene Schwarzflächen.
Beispiel 4 : Man verfährt wie in Beispiel 1, verwendet aber als Trägermaterial für die photoleitfähige Schicht eine Papierfolie, deren Oberfläche einen Vorstrich trägt, bestehend aus 100 Gew.-Teilen Aluminiumpulver (Korngrösse zirka 10 - 20 fil) und 200 Gew.-Teilen einer 50%gen wässerigen Dispersion
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Auf diesem Trägermaterial erhält man bei Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Schicht elektrophotographische Kopien, bei denen auch grosse Schwarzflächen einwandfrei wiedergegeben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrophotographisches Material, bestehend aus einem leitfähigen Träger und einer auf dessen Oberfläche aufgebrachten photoelektrisch leitenden Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägers rauh ist, wobei die Rauhigkeitstiefen etwa gleich gross oder grösser sind, als die Dicke der photoelektrisch leitenden Isolierschicht.