DE1105275B - Photoleitfaehiges Papierblatt fuer die elektrophotographische Reproduktion von Bildern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Beschichtetes Papier, welches lichtempfindlich gemacht werden kann, ist für die Zwecke der elektrophotographischen Wiedergabe von Bildern bekannt. Es wild dazu benutzt, ein Positiv oder Negativ einer Vorlage mittels eines Vierschrittverfahrens herzustellen. Das Papier wird zuerst dadurch lichtempfindlich gemacht, daß die beschichtete Seite des Papiers im Dunkeln eine negative elektrostatische Abdeckungsladung erhält, beispielsweise durch Ionenübertragung aus einer Koronaentladung. Das Blatt wird sodann nach irgendeinem herkömmlichen photographischen Verfahren belichtet, wodurch die elektrostatische Ladung in den belichteten Bereichen vermindert wird oder verschwindet, wogegen sie in den unbelichteten Bereichen beibehalten wird, um hier ein latentes elektrostatisches Bild auf der Oberfläche des Papiers zu erzeugen. Dasselbe wird sodann dadurch »entwickelt«, daß man auf die belichtete Oberfläche ein Harzpulver aufbringt, im folgenden »Töner« genannt, das eine elektrostatische Ladung hält. Das Pulverbild wird alsdann durch Schmelzen des Harzpulvers fixiert; indem es auf der Papieroberfläche anschmilzt, erhält man ein unverwischbares Bild, dessen Kontrast von der Pigmentierung des Töners bestimmt ist.

Der für die direkte Herstellung von Kopien bestimmte Töner muß farbig sein. Die Farbe kann durch die natürliche Pigmentation des verwendeten Harzes, oder durch ein von diesem getragenes Pigment geliefert werden. Der Töner wird von den Bildflächen festgehalten, um ein Bild mit den gleichen Helligkeitswerten wie die Vorlage zu ergeben, oder aber von den bildfreien Bereichen, um ein umgekehrtes Bild zu liefern, je nach seiner Polarität gegenüber der der zu entwickelnden Oberflächenbereiche. Wenn der Töner mit Bezug auf die zu entwickelnde Bildfläche positiv geladen ist, erhält man ein direktes Bild, ist der Töner mit Bezug auf die Bildfläche negativ geladen, so erhält man ein Umkehrbild.

Papiere dieser ein entwickeltes Bild tragenden Art eignen sich zur Verwendung als Flachdruckfolien. Deraitige Folien werden vermittels eines Töners hergestellt, der nach dem Schmelzen eine Oberfläche liefert, die fette Druckfarbe annimmt. Harze, wie Kopal, Rosin, Sandarac oder »Vinsol« (ein Naturharz, das aus Nadelhölzern gewonnen wird), auch Hartwachse können als Töner für diese Zwecke verwendet werden. Beim Flachdruck wird das Blatt mit Wasser behandelt, um die bildfreien Stellen wasserannehmend zu machen, und die fette Farbe haftet dann nur an den wasserabstoßenden Bereichen des Blattes, aber nicht an dem feuchten Papiergrund. Das Farbstoffbild wird sodann auf eine andere Oberfläche übertragen, wozu man sich einer Flachdruckpresse bedient. Aus diesem Grund besteht der letzte Schritt in der Erzeugung einer Druckfolie dieser Art darin, daß man ihre bildfreien Bereiche wasserannehmend macht, damit diese keine fette Farbe annehmen.

Photoleitfähiges Papierblatt

für die elektrophotographische

Reproduktion von Bildern

ίο Anmelder:

The Plastic Coating Corporation,
Holyoke, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. H. Fischer, Patentanwalt,
Ludwigshafen/Rhein, Schumannstr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. April 1958

Victor Broto, Belchertown, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Der Ausdruck »elektrophotographisches Material« wird in vorliegendem Zusammenhang verwendet, um ein Blatt zu bezeichnen, welches befähigt ist, ein Bild durch elektrophotographische Verfahren aufzunehmen, das aber ein solches Bild nicht trägt, und welches ferner vermöge Form und Abmessungen in eine Flachdruckpresse oder eine Bürovervielfältigungsmaschine eingespannt werden kann. Es handelt sich also um ein elektrophotographisches Original.

Der Ausdruck »Flachdruckfolie« wird im allgemein gebräuchlichen Sinne verwendet, um ein Material zu bezeichnen, welches wasserabstoßende Bereiche besitzt, die fette Farbe annehmen können, und weiter wasserannehmende Bereiche, die, wenn mit Wasser befeuchtet, fette Farbe abstoßen. Mit diesem Ausdruck werden Folien bezeichnet, die entweder für den Offset- oder direkten Flachdruck brauchbare Bilder tragen.

Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis von Untersuchungen, die gezeigt haben, daß eine Schicht aus Metall oder ein Metallfilm, der auf der Oberfläche eines Papierblattes vorhanden ist, die Verteilung einer statischen Ladung besorgt, die für die elektrophotographische Bildwiedergabe erforderlich ist, und zwar sogar dann, wenn die Papierunterlage vollkommen trocken ist und somit

109 577/341

3 4

einen hervorragenden Isolator darstellt. Des weiteren material mit einem beschichteten Papierfilm 2 ist nichts

haben diese Untersuchungen gezeigt, daß die Metall- anderes als eines der vielen verschiedenen handelsüb-

schicht oder der Metallfilm eine hervorragende Sicherung liehen beschichteten Papiere.

gegen Wasserdurchtritt bildet und daß, wenn das In Fig. 3 bezeichnet 5 den aufgeschmolzenen Töner, der

Erzeugnis die Form einer Flachdruckfolie aufweist, die 5 auf die Oberfläche des Filmes 3 im Zuge des elektro-

Papiergrundlage vor dem Aufweichen durch Wasser- photographischen Reproduktionsverfahrens niederge-

einwirkung geschützt wird, welches den bildfreien schlagen worden ist. Die Bereiche 5 des geschmolzenen

Bereichen der Folie während des Druckvorganges zu- Töners mögen entweder ein positives oder ein negatives

geführt werden muß. Bild ergeben. Da es sich dabei um wasserabstoßende

Das der Erfindung zugrunde liegende lichtsensibilisier- io Flächen handelt, welche fette Druckfarbe annehmen, bare Blatt ist für die elektrophotographische Wiedergabe wird für gewöhnlich ein positives Bild erzeugt. Die von Vorlagen bestimmt. Es besteht aus Papier und trägt Bereiche 6 sind bloß belichtete Bereiche der Filmeine Schicht aus photoleitfähigem, feinverteiltem an- oberfläche 3, falls es sich um Blätter handelt, die nicht organischem Pigment, z. B. Zinkoxyd, in einer Schicht als Flachdruckfolien verwendet werden sollen. Handelt eines filmbildenden elektrisch isolierenden Materials. Das 15 es sich hingegen um Flachdruckfolien, so werden diese Neue besteht nun darin, daß zwischen dem Papierblatt Bereiche besonders behandelt, um sie wasserannehmend und der photoleitfähigen Schicht eine dünne, biegsame zu machen. Dies kann dadurch geschehen, daß man die Metallschicht, z. B. aus Aluminium, vorgesehen ist, wobei Bereiche mit einer angesäuerten Ferrocyanidlösung bedas auf der Metallschicht vorhandene filmbildende handelt, wobei die überraschende Feststellung gemacht Material zur Verbindung des anorganischen Pigments mit 20 wurde, daß eine solche Lösung Stoffe der verschiedensten der Oberfläche der Metallschicht dient. Zusammensetzung hydrophiliert. Die Fig. 4 bezeichnet

Man hat zwar schon in der Elektronikindustrie geätzte eine elektrophotographisch hergestellte Matrize (Master) Platten verwendet, die aus gepreßten Kunststoffplatten mit gelochten Befestigungskanten, mit deren Hilfe es auf bestehen, die eine Kupferfolie tragen mit photoleitfähiger dem Zylinder einer lithographischen Druckpresse beSchicht aus Zinkoxydpigment in Silikonharz. Papier 25 festigt werden kann. Sowohl die Länge zwischen den wird hierbei nicht verwendet, und der einzige Zweck der Befestigungsenden als auch die Breite sind vorbestimmt, Kupferplatte ist es, als elektrischer Leiter für die ganze um die Verwendung auf der besonderen Flachdruck-Vorrichtung zu dienen. Elektrophotographische Verfahren presse zu ermöglichen, für welche das Original (Master) werden mit diesem Material nicht ausgeführt. bestimmt ist. Der Querschnitt dieses elektrophotogra-

Es ist ferner auch in der Lithographie bekannt, daß 30 phischen Originals (Masters) ist durch die Fig. 1 oder 2

Papier und Metall als leitfähige Basis auswechselbar sind, dargestellt.

was lediglich besagt, daß Papier, natürlich in feuchtem Der aus Papier bestehende Film 4 kann beispielsweise Zustand, genügend elektrische Leitfähigkeit besitzt, um eine Kasein-Tonschicht, eine ein Gemisch aus Kasein und als Träger für photoleitfähige Schichten zu dienen. Der einem Mischpolymerisat auf Basis von Butadien und grundsätzliche Unterschied der vorliegenden Erfindung 35 Styrol enthaltende Tonschicht, eine Butadien-Styrolgegenüber dem Bekannten liegt in erster Linie darin, Kopolymer-Tonschicht oder irgendeine andere Schicht daß bisher nirgends die Lehre zu entnehmen ist, die sein, die aus wässerigen Lösungen oder Suspensionen elektrophotographische Platte aus drei Schichten in be- niedergeschlagen wird und in der Papierindustrie bei stimmter Reihenfolge, nämlich einer Basis aus Papier, Erzeugung sogenannter »gestrichener«, für die Herstellung einer Zwischenlage aus Metall und einer darüberliegenden 4° von Büchern und Zeitschriften benötigter Papiere AnSchicht aus photoleitfähigem Pigment in elektrisch wendung findet. Der Film 4 kann wieder eine klare oder isolierendem Material, herzustellen. Nur bei dieser neu- pigmentierte Lackschicht vorstellen, die aus einer in artigen Anordnung werden die obenerwähnten erheblichen einem organischen Lösungsmittel bereiteten Lösung Vorteile erzielt. niedergeschlagen wird. Das filmbildende Material ist in

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der 45 einem solchen Lack etwa ein Zellulosederivat, wie z. B.

folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Nitrozellulose, Acetbutyratzellulose oder Äthylzellulose.

Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen. Es kann auch wieder ein polymerisiertes Harz, wie z. B.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Gegenständen Polyvinylbutyral, polymerisiertes Isobutylmethacrylat,

sind gleiche Bezugszeichen gleichen Teilen zugeordnet. Mischpolymerisate aus n-Butylmethacrylat und Iso-

Es zeigt, in schematischer Darstellung, 50 butylmethacrylat sowie solche aus Butadien und Styrol,

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch ein erfindungs- oder ein Polyesterharz sein.

gemäßes, aufgebautes, lichtempfindliches elektrophoto- Die dünne, biegsame Schicht 2 kann aus jedem Metall

graphisches Material, bestehen, welches im Wege der Verdampfung unter Va-

Fig. 2 einen Teilquerschnitt einer abgeänderten Aus- kuum oder der Kathodenzerstäubung aufgebracht werden

führungsform dieses Materials, 55 kann, da die einzige andere Bedingung ja nur darin be-

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch eine Kopie, die steht, daß es sich um einen elektrischen Leiter handeln

vermittels eines Materials gemäß Fig. 1 erhalten wurde, muß. Das Metall kann beispielsweise Aluminium, Zink,

sowie eine Ausführungsform einer Flachdruckfolie nach Gold, Silber, Platin, Wolfram, Cadmium, Nickel, Chrom,

der Erfindung und schließlich Tantal oder Molybdän sein. Aluminium wird bevorzugt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein elektrographisches 60 weil es seiner leichten Verdampfbarkeit wegen leicht durch

Material und auf eine damit hergestellte Druckfolie, Vakuumzerstäubung entweder auf beschichtetes oder

beides nach der Erfindung. auch unbeschichtetes Papier aufgebracht werden kann.

Wenn vorerst auf die Fig. 1 und 3 eingegangen wird, so Siliconharze, Polyvinylchloridharze, Polyäthylene, Phebezeichnet 1 ein Papierblatt, das an seiner Oberfläche nolharze, Polyesterharze, Methacrylatharze, Polystyroleinen dünnen, metallischen Film 2 trägt. Der Metallfilm 2 65 harze, styrolisierte Alkydharze und Vinylacetat-Vinylträgt an seiner äußeren Oberfläche eine Schicht 3 aus ehlorid-Kopolymerharze eignen sich für die Erzeugung feinverteiltem, photokonduktivem, anorganischem Pig- der isolierenden Schicht, welche das anorganische Pigment, das in filmbildendes Isoliermaterial eingebettet ist. ment auf der Oberfläche des Metallfilmes festhält und die

In Fig. 2 bezeichnet 4 einen Film aus einem beschichteten lichtempfindliche, elektrophotographische Beschichtung

Papier. Die Kombination eines Films 1 aus Zellulose- 70 bildet.

Claims (3)

1. 5 6

   Das photokonduktive, anorganische Pigment kann Das in dieser Mischung verwendete Styrol-Butadienbeispielsweise Zinkoxyd oder Bleioxyd sein. Ein zufrieden- Kopolymer wies einen hohen Styrolgehalt auf, einen Erstellendes Zinkoxyd zeigt z. B. die folgende Analyse: weichungspunkt von 50 ± 3° C, eine Lösungsviskosität

   Unlöslich in HCl 0,03% Maximum ^{von et}™}⁶⁰ _u ψ*™ 195 Sekunden bei Messung mittels

   Verlust bei HO⁰C 0,25° Maximum ⁵ emer Fordschale Nr 4 m einer Xylollosung, die 33 V₃ Ge-

   Gesamtschwefel als SO₃ ... 0,04»/ Maximum Wichtsprozent des Harzes enthielt em spezifisches Ge-

   ■οι ■ α mim nmn M^;^„_m wicht von 1,05, einen Brechungsindex von 1,585, einen

   Bleioxyd (PbO) 0,Ul ^u/_o Maximum ' ' _.. , ., Pj _wrv -,η·,« ι

   r- 1 · ι λ ι τ r\ an cn o/ H-„;_m„_m spezifischen Oberflachenwiderstand von 10 · 10^lb und

   Gesamtzinkoxyd als ZnO .. yy,5U^u/₀ Minimum K ^. , , . .,.., , _{o Ci}. . _{innA TT}

   ^J eme Dielektrizitätskonstante von 2,56 bei 1000 Hz.

   Die Schicht 3 möge 1 Gewichtsteil des isolierenden film- io

   bildenden Stoffes und etwa 2,6 bis 4,5 Gewichtsteile, vor- -Beispiel b

   zugsweise etwa 2,8 bis etwa 4 Gewichtsteile Zinkoxyd- Styrol-Alkydharz-Lösung . 24,00 Gewichtsprozent

   enthalten. Zinkoxyd 42,50 Gewichtsprozent

   Bei der Herstellung von elektrophotographischen FiI- Xylol 33,50 Gewichtsprozent

   men gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst das 15 100,00 Gewichtsprozent

   gestrichene oder ungestrichene Papier durch Vakuumverdampfung oder durch Kathodenzerstäubung metalli- Die in diesem Gemenge verwendete Styrol-Alkydharzsiert, worauf das Gemenge aus anorganischem Pigment Lösung enthielt 50 ± 1 Gewichtsprozent fester Bestand- und Isolator, welches die elektrophotographische Schicht teile, die in niedrigsiedenden Petroleumdestillaten gelöst bildet, auf den Film aufgetragen wird, vorzugsweise aus 20 waren. Die Lösung besaß die Farbe 5.8, eine Viskosität einem organischen Lösungsmittel. Das organische Lo- bei 25°C von Zl bis Z 4 und wog 7,6 Ibs./Gallone. Das sungsmittel bestimmt sich aus dem besonderen film- feste Harz hatte eine Säurezahl von 3 bis 8.
   bildenden, isolierenden Material, wie es besonders aus den Bilder können sowohl auf dem erfindungsgemäßen folgenden Beispielen hervorgeht: elektrophotographischen Material als auch dem Original

   . 25 im allgemeinen auf die gleiche Weise hervorgebracht wer-

   .Beispiel 1 _den> ^₆ Bji_{der au}f _dem Stande der Technik entsprechen-

   Siliconharzlösung 26 Gewichtsteile den elektrophotographischen Blättern, die nur Papier als

   Zinkoxyd · 39 Gewichtsteile Grundlage besitzen. Des weiteren kann die Einrichtung,

   Toluol 35 Gewichtsteile die bisher in Verbindung mit der Herstellung elektro-

   100 Gewichtsteile ³° photographischer Blätter auf Papiergrundlage verwendet

   wurde, unverändert für eine Bildherstellung benutzt wer-

   Die in diesem Gemenge verwendete Siliconharzlösung den, die von dem neuen Material Gebrauch macht. Dementhielt 60 Gewichtsprozent Festteile und 40 Gewichts- nach handelt es sich weder um neue Verfahrensweisen prozent Xylol. Die Lösung wies eine Viskosität von etwa noch sind neue Ausrüstungen zur Verwendung dieses 5 bis etwa 30 cP bei 25° C auf und war strohfarben. 35 Materials erforderlich. Es sind dies weitere wichtige Vor

   teile dieser neuen Erzeugnisse.

   Beispiel 2 D_{as neue} j\j_aterial bietet bei der Benutzung zur ErMischpolymerisat aus zeugung von Bildern gegenüber elektrophotographischen

   n-Butylmethacrylat und Blättern auf Papiergrundlage gemäß dem Stand der

   Isobutylmethacrylat .... 12,25 Gewichtsteile 40 Technik zusätzliche Vorteile. Abweichend von bekannten

   Zinkoxyd 43,00 Gewichtsteile Blättern, die nur Papier als Träger enthalten, erübrigt das

   Toluol 56,25 Gewichtsteile metallisierte Papier jede Kontrolle hinsichtlich seines

   111 50 Gewichtsteile Feuchtigkeitsgehaltes bei Erzeugung des elektrostatischen

   ' Bildes. Der Feuchtigkeitsgehalt des Papiers ist unwesent-

   Das in diesem Gemenge verwendete Mischpolymerisat 45 Hch, und dasselbe erfordert keine Vorbehandlung um einen aus n-Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat wurde bestimmten Feuchtigkeitsgehalt zu besitzen. Damit ist dadurch erhalten, daß man gleiche Gewichtsteile der eine Quelle von Umständlichkeiten beseitigt, welche bei beiden Monomere verwendete; es wies eine Dichte von der Verwendung von elektrophotographischem Material, 1,05 und einen Brechungsindex von 1,4778 bei 25 ⁰C auf. das nur Papier als Träger enthält, auftreten.

   50 Der zweite zusätzliche Vorteil des neuen Produktes ist

   Beispiel 3 "¹^ ^^er Entwicklung des Bildes verbunden und leitet sich

   aus der Tatsache her, daß seine Unterseite während seiner Polymerisiertes Isobutyl- Behandlung, die auf die Bildhervorbringung abzielt, nicht

   methacrylat 12,25 Gewichtsteile ^_{n engen und} gleichmäßigen Kontakt mit einem elektri-

   Zmkoxyd 43,00 Gewichtsteile ^ _{schen Leiter stehen muß) wie dies bei dem bekannten}

   • Toluol 56,25 Gewichtsteile elektrophotographischen Material auf reiner Papiergrund-

   111,50 Gewichtsteile lage der Fall ist. Der Film, der die festen elektrisch leiten

   den Teilchen enthält und zwischen dem Papierträger und

   Das polymerisierte Isobutylmethacrylat, das in dieser der photoleitfähigen Schicht vorhanden ist, schafft eine Mischung verwendet wurde, hatte eine Dichte von 1,05, 60 gleichmäßige Unterlage für die letztere, wobei diese die einen Brechungsindex von 1,477 und eine Dielektrizitäts- gleichmäßige, negative, elektrostatische Ladungsschicht konstante von 2,5. während ihrer Entwicklung erhält.

   Beispiel 4 Patentansprüche:

   Styrol-Butadien-Kopoly- ⁵ 1. Photoleitfähiges, beschichtetes oder unbeschich-

   ™\ ···· I7UU Gewichtsteile _tetes p_{apierblatt für die} elektrophotographische Wie-

   ^^kof y^d 34,00 Gewichtsteile _{d be yon Bfldem} ^ _{dner SchicM aus hotoleit}_

   ^Toluo1 71,50 Gewichtsteile fähigem, feinverteiltem anorganischem Pigment, z. B.

   111,50 Gewichtsteile 70 Zinkoxyd, in einer Schicht eines filmbildenden elek-

   trisch isolierenden Materials, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Papierträger und der photoleitfähigen Schicht eine dünne, biegsame Metallschicht, ζ. B. aus Aluminium, vorgesehen ist, wobei das auf der Metallschicht vorhandene filmbildende Material zur Befestigung des anorganischen Pigments auf der Oberfläche der Metallschicht dient.
2. 2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Abmessungen und gegenüberliegende Kanten so gewählt und eingerichtet sind, daß es auf

   dem Zylinder einer Flachdruckpresse befestigt werden kann.
3. 3. Matrize nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildbereiche aus wasserabstoßendem Material bestehen, das fette Druckfarbe annimmt, befeuchtet werden kann und in den übrigen Bereichen seiner Oberfläche wasserannehmend ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 775 812.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 577/341 4.61