DE1472926A1

DE1472926A1 - Xerographisches Kopierverfahren und hierfuer benutztes Material

Info

Publication number: DE1472926A1
Application number: DE19631472926
Authority: DE
Inventors: Hoesterey Donald Carl
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1962-09-05
Filing date: 1963-08-28
Publication date: 1969-03-27
Also published as: GB999405A; US3165405A; DE1472926B2

Description

Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Xerographisches Kopierverfahren und hierfür

"benutztes Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein xerographisohes Kopierverfahren und ein hierfür benutztes Material.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein xerographisches Kopierverfahren zu schaffen, bei dem direkt, d. h. ohne Verwendung eines besonderen Empfangs- oder Aufnahmeblattes, richtig lesbare Bilder eines Originals erhalten werden. Mit der Erfindung soll zugleich ein hierfür geeignetes xerographisches Material geschaffen werden.

Die gestellte Aufgabe wurde bei einem Xerographiechen Kopierverfahren, bei dem ein Kopiermaterial, das auf einem Schichtträger mindestens eine photoleitfähige Schicht ent-

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INSPECTED

hält, in Kontakt mit einem zu reproduzierenden Original elektrostatisch aufgeladen, belichtet und mit einem Toner zu einem sichtbaren Bild entwickelt wird, dadurch gelöst, daß ein Kopiermaterial mit einem dünnen, elektrisch isolier^enden, transparenten Träger, der mit mindestens einer · photoleitfähigen Schicht beschichtet ist, die gegenüber sichtbarer Strahlung von etwa über 470 ^mp- empfindlich 1st, und welcher über dieser Schicht mindestens eine photoleitfähige Schicht trägt, die gegenüber sichtbarer Strahlung des gleichen HVellenlängenbereichs relativ unempfindlich ist, auf der äußeren Schicht positiv aufgeladen und durch die unempfindliche äußere photoleitfähige Schicht belichtet

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wird, bis die elektrostajbtschen Ladungen von dieser Schicht im wesentlichen entfernt aind, und daß anschließend mit einem negativ geladenen Toner entwickelt wird.

Q-emäß der Erfindung werden demnach direkt lesbare Kopien mit Hilfe eines xerographischen Materials erhalten, das auf einem dünnen, elektrisch isolierenden Träger wenigstens zwei angrenzende, kontinuierliche photoleitfähige Schichten von unterschiedlicher optischer Empfindlichkeit aufweist, wobei die photoleitfähigen Schichten vorzugsweise Zinkoxydteilchen in einem isolierenden Harzbindemittel· enthalten.

Bei Reflex- und Bi/reflexkopierverfahren ist es erforderlieh, daß die Belichtung durch die photoempfindliche Schicht vor-

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genommen wird. Da Zinkoxydschichten optisch hochgradig streuen, sind auf Seflexionsunterschieden am Original "beruhende Intensitätsunterschiede nur an der unteren Oberfläche der Zinkoxydschicht erreichbar. Dieser Intensitätsunterschied muß aber verwendet werden, um eine bildgerechte

Verteilung des Oberflächenpotentials, wie sie aus der Bewegung von optisch in der sensibilisierten Schicht erzeugten photoinjizierten Ladungsträgern herrührt, zu ergeben. Die photoempfindliche Region muß daher auf die Oberfläche der Zinkoxydschicht nahe dem Original beschränkt werden. Daher wird die optisch sensibilisierte Schicht so aufgetrageni daß sie dem Original am nächsten ist. Diese -Schicht wird so dünn als möglich gemacht. Die stärkere nicht sensibilisierte obereyßchicht ist notwendig, um hohe, entwickelte Dichten zu erhalten, wie im folgenden erklärt werden wird.

Da sich in Zinkoxydschichten nur die Photoelektronen bewegen, können sich große Änderungen im Oberflächenpotential nur ergeben, wenn das elektrische Feld in der Schicht derart beschaffen ist, daß es die Photoelektronen von der sensibilisierten Schicht, wo sie erzeugt werden, durch die nicht sensibilisierte Schicht und dann zu der geladenen Oberfläche

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bewegtο Das bedeutet, daß die Zinkoxydschicht positiv geladen sein muß. Auf leitende Träger aufgetragene Zinkoxydschichten speichern nämlich nur negative Ladungen. Wenn jedoch der Träger aus einem Isolator besteht, können immer positive Ladungen gespeichert werden und werden daher Kopiematerialien zum Bifcreflexkopieren leicht erhalten. Bevorzugt werden transparente Isolatoren als Träger benutzt, wie beispielsweise ^v Acetat- oder Polyäthylenterephathalatfolienoder andere · Kunststoffträger des gewöhnlich in der Halogensilberphotographie benutzten Typs. "

die

Der Träger muß gegenüber der Strahlung,aui die/sensibilisierte Schicht anspricht, transparent sein, damit .die Strahlung die Oberfläche des Originals^! erreicht, wo ' die Reflexionsuntersohiede am Original die Belichtung der sensibilisierten Schicht regeln. Da viele

i
Originale diffus reflektieren, ist es erforderlich, daß

der Träger dünn ist, um scharfe Kopiebilder vorzusehen.

line transparente, isolierende Folie von 0,006 mm Dicke,

d wie beispielsweise eine 0,006 mm Bicke Polyäthylenterephthalatfolie, iet ein ausgezeichneter Träger, obwohl gtfjf dickere Folien (0,08 mm) verwendet werden können, wenn die Bildqualität etwae schlechter sein darf.

Die Änderung im Oberfläohenpotential ist nicht nne duroh. die Anzahl der «loh bewegenden Träger gegeben,

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sondern auch durch die Entfernung, über die die Träger

Änderung

sich bewegen, doh. die ixxsxa in der Kapazität, die aus einer solchen} Bewegung resultiert» Um eine große Kapazitätsänderung ·■:zu erhalten, müssen aich die Träger über eine verhältniamässig große Entfernung bewegen, d.h. die obere Schicht muß mit Bezug auf die untere Schicht verhältnismässig diok und gewöhnlioh mindestens zweimal so diok sein, wodurch sich eine große Kapazitätsänderung ergibt.

Durch Kaskadenentwicklung oder kaskadenähnliche Entwird wicklung mit einem elektrisch isolierenden Träger xxxat* die Hintergrunddichte, die die Entwicklung von Bildern auf Isolatorträger aufweisenden xerographisohen Sohiohten begleiten kann, auf ein Minimum herabgesetzt.

Bei der Herstellung eines vielschichtigen xerographischen Materials gemäß der Erfindung, das mindestens zwei getrennte kontinuierliche und aneinander grenzende Schiohten mit wesentlich unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten enthält, müssen die Schichten -unabhängig voneinander belichtet werden können, d.h. gegenüber Strahlung von verschiedenen Wellenlängen empfindlich sein«

Die Erfindung ist im folgenden anhand von beigelegten

tn

Zeichnungen und von bevorzugte* Ausftthrungeform/der Erfindung betreffenden Beispielen weiter erläutert.

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Eb zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch ein xerographisohes Material gemäß der .Erfindung,

Figur 2 ein Diagramm, in dem die Änderung des Oberfläehenpotentiais einer vielschichtigen J3i/reflexstruktur in Abhängigkeit von der Belichtung aufgetragen ist.

In Figur 1 sind photoleitfähige Schichten 10 (nicht sensibilisiert) und 11 (panchromatisch sensibilisiert), bestehend aus Zinkoxyd und einem geeigneten organischen Bindemittel auf einem dünnen, transparenten, isolierenden Träger 12 aufgeschichtet. Die Sohioht 10 enthält somit keinen spektralen Sensibilisator, während die Schicht 11 panchromatisch sensibilisiert ist. Das xerographische Material wird auf den SU kopierenden Gegenstand, z". B. das Dokument 13» daa mit der Erde 14 verbunden ist, gelegt, worauf auf die Oberfläche der Schicht 10 in an sich bekannter Weise, d. h* zum Beispiel mittels einer Koronaentladung eine positive Oberflächenladung aufgebracht wird. Der Sandwich wird dann einer Strahlung, die nur von der Schicht 11 und von den zu kopierenden Bildcharakteren 15 absorbiert wird, exponiert. Infolge der Belichtung wird das Oberfläohenpotential in den Gebieten über den hooareflektierenden ilächen dee Originals stärker herabgesetzt als in dem Gebiet über den absorbierenden Charakteren de· Original·. Dieie» Huster «Ines variieren-' den Oberfläöhe»yotentiel· wird

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dann mit einem negativ geladenen Toner, der vorzugsweise in den Gebieten des höheren Oberflächenpotentials abgelagert wird, nach einem Kaskadenverfahren entwickelt, wodurch eine richtig lesbare Kopie des Originals, d.h. eine Birreflexkopie erhalten wird.

In Fig· 2 ist die Änderung des Oberflächenpotentials eines vielschichtigen Birreflexmaterials in Abhängig-

Kurve keit von der Belichtung dargestellt. Die Äratpf« 1 gilt

für ein Material, das in Kontakt mit einem weißen Blatt Papier belichtet wurde, während 'die Kurve 2 erhalten

»inn
wurde, km die gleiche Schicht mit einem schtorzen Blatt Papier unterlegt war. Die beste Belichtung ist diejenige, bei der der'größte Potentialunterschied zwischen den beiden Kurven erhalten wird, d.h. eine dem Punkt A in der Zeichnuig entsprechende Belichtung. Wenn ultraviolette Strahlung die obere Schicht erreicht und von ihr absorbiert wird, besteht kein TJnterschiecLzwischen den Kurven 1 uni 2 und es wird in diesem besonderen System kein Reflexkopieren beobachtet, da Zinkoxyd gegenüber einer solchen Strahlung hochempfindlich ist*

Pur die Herstellung der xerographischen Materialien gemäß der Erfindung kann beispielsweise eine Besohichtungsmischung hergestellt werden, die aus einer Lösung des isolierenden Harzbindemittels besteht, das eine Dispersion eines Photokonduktare wie Zinkoxyd_T ,.

d -■■■-■■ " ■■;■ §iH- c - ■■■■■■·■■.·:

Kadmiumsulfi%, Zinksulfid usw. enthält, üntereoh-ied-

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liehe Photokonduktoren können In den entsprechenden

es
Schichten benutzt werden und/können auch je nach ihren· spektralen Absorptionsverhalten Mischungen von Photokonduktoren benutzt «erden. .Zweitens können organische Photokonduktoren wie z.B. Polyvinylcarbazol benutzt werden, obgleich diese gewöhnlich wenig vor- ·

■ . ■ . - ■ -.·■■ erb ^ -teilhaft sind. Wenn ein Sensibilisierungsf polstoff in die photoleitfähigen Schichten einv&rleibt wird, kann der Farbstoff der Mischung entweder direkt zugegeben werden, oder e^kann getrennt in einem geeigneten-Lösungsmittel gelöst und der Mischung vor dem Auftragen auf den Sohiohtträger zugesetzt werden· Die erhaltene Masse kann dann auf einen geeigneten Träger auf bekannte Weise,wie beispielsweise durch Versprühen,

UBW.

Beeohibhten mittels Waisen, oder mitteig Sakel/aufgebracht werden« Dabei wird jede eineeine Schlafet Trocknen _, g»lfti*«n_f bevor'eine folgende Sohioht aufgetragen wird. ^r* Obwohl-nörmalefweiee Jede Schicht, bevor ein· Bweite Schicht dajrülar aufgetragen wird, getrocknet wird, können dooh weitere Bohiohten aufgetragin werden,bevor ; die vorhergehende vollständig trocken ist _t sofern Be-BOhiohtungJimiecÜiungen verwendet werden, die geeignete \ Vifkoiitä^aufweiaen. - i

Die Harzkoaponent* der photoltitfähigen Sohiohten der erf i»4fü||0*inäfien xerographlgohea" Materialien uafaea.n itiiji^^» An*alä von,

di· gute i^tlEt^i.oh· liolatortn und

DafiSu gehören u.*, BAD ORIGINAL

Copolymere, Silikonharze, StyrolvAlkydharze, Silikon-Alkydharze, Soya-Alkydharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat und Mischungen solcher Bindemittelο Andere Bindemittel wie beispielsweise Paraffin, Mineralwachse usw* können ebenfalls verwendet werden« Diese Bindemittel sind im allgemeinen dadurch charakterisiert, daß sie ausgesprochen hydrophobe Eigenschaften zeigen, d.h, im wesentlichen frei sind von wasserlöslichen Gruppen wie

i
Hydroxyl,-Carboxyl-jAmapdgruppen usw., und daß sie gute elektrische Isolatoren sind oder einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Diese Bindemittel können leicht in organischen Lösungsmitteln mit einem Siedepunkt von unter der Erweichungstemperatur des transparenten Trägers gelöst werden. Diese Bindemittel

die haben auoh die erwünschte Eigenschaft, daß sie/teilchen« förmigen Photokonduktoren leicht dispergieren _o Manche Harzbindemittel isolieren allerdings nicht so gut wie gewünscht, weshalb elektrostatisch geladene Schichten, die solche Bindemittel enthalten, ihre ladungen nicht so lange halten,, wie solche, die mit anderen Bindemitteln des erwünschteren Typs hergestellt Bind«

Es gibt auch Sälle, wo es erwünscht sein kann, für

getrennten
die gXjtariKJkM Sohiohten eines bestimmten xerographischen Materials ein verschiedenes Harzbindemittel zu verwenden. Da beispielsweise gtyrol-Butadien- .■ oopctfcntere Eigensohaften besitzen, die eineiyverbesserten Peuchtigkeitawiderstand und eine verbesserte

•rgnbtn
Zähigkeit »riiijfr, kann es erwünscht sein, ein Copoly-

. BAD OFUGlNAL

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meres dieses Typs als Bindemittel für die Oberflächenschicht zu verwenden.

Zinkoxyd, welches der bevorzugte photoleitfähig-e Bestandteil der xerographischen Materialien gemäß der Erfindung ist, sollte eine vernaltnismässig kleine Teilchengröße von größenordnungsmässig weniger als o,5 Mikron mittlerem Durchmesser haben. Bei der Herstellung der photoleitfähigen

en · ·

SchichVgemäß der Erfindung soll vorteilhafterweise eine ausreichende Menge des Harzbindemittels zusammen mit dem photoleitfähigen Zinkoxyd verwendet werden, so daß jedes der Zinkoxydteilchen davon bedeckt ist uni so von den es umgebenden Teilchen in der Mischung isoliert ist„ Das brauchbarste oder optimale Verhältnis von photöleitfähigem Material zu Bindemittel für ein spezielles Bindemittel kann im übrigen leicht festgestellt werden, indem eine Reihe von Probe-beschichtungen durchgeführt wird, wobei das Verhältnis

von benutztem photoleitfähigem Material zu Bindemittel variiert wird. Wie gefunden wurde, können verschiedene Typen von Zinkoxyd mit Vorteil in den entsprechenden Schichten der erfindungegemäßen elektrophotographischen Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann das gewöhnliche weiße Zinkoxyd in der Oberflächenschicht und ein Zinkoxyd vom "rosa Typ" mit einer nach höheren Wellenlängen, d.h. grün und rot,ausgedehnten Empfindlichkeit in einem xerographischen Material· wie in , , , 90Θ813/1060

Figur 1 der Zeichnungen gezeigt, verwendet werden.

Jeder der Farbstoffe, der in dem gewünschten sichtbaren Bereich des Spektrums spektral.sensibilisiert, kann dazu benutzt werden, um die photoleitfähigen Schichten der erfindungsgemäßen Materialien zu sensibilisieren.

In den folgenden Beispielen bedeuten "Teile", Grewichtstei-Ie, sofern nicht anderweitig angegeben.

Beispiel '-f\ \ ■ ,.'<·,- V — «~ -";'.

Unter Vetwehdibing .tiriea O,op6^|im dloken PplyäthylenteiephthalattriÄeT· jfurdt eiÄÄfdä^p^htiges jttro«if*|»^r "

80 Teilen

frannösisshen Zinkoxyd, 20 Γβΐίβο ein*· Bindemittela aue 90 1» eine« Styrol-Alkydharzea u|d 10 JS eines S ty ro l-Buia-. dien-Gopolymeren ait hohem Styrolgehalt, dai «it

10**⁷ Mol Mmtj$?? , .ν

Bengal (|

bestand, wtt2?aeIiL3*f ^Ιβ& 5P^aei^-|tif^ti?|itgta und O₉ 02 mtt %fei^|^«ett^fna^;p f«lM »in·«- mit 80 «P«iTef'f^röl-Bttfe^iVii-ö^polyiBtren und 20

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eines Silikonharzes (,üilikon SR-82 der General Eleotrie-Company) und 50 Teilen gepulvertem französischen Zinkoxyd tlbereohiehtet.

Das wie beschrieben hergestellte xerographisehe Material wurde dann einem Strichnegativ unter Benutzung einer Wolframlichtquelle, die mit einem Wratten Si* 8 - Filter, ä. h* einem -Filter, das im wesentlichen nur Strahlung von über . etwa 470 mu durchläßt, filtriert war, exponiert, wobei das xerographisehe Material mit dem Original, wie in der Figur T der Zeichnung .ge-zeigt, in Oberflächenkontakt gebracht wurde _t Das belichtete Material wurde dann durch Behandeln mit einem elektroskopischen Pulver des in der canadiechen Patentschrift 495 360 beschriebenen Typs"mit einer üblichen Kaskadenentwicklungsteeb.nik entwickelt. Das elektroskopisohe Pulver haftete dabei nur in den Teilen des Materials, welchee die größte positive Ladung zurückhielt, die grob dem Potential der (ursprünglichen) Ladung proportional war.

An den weniger geladenen Teilen des xerographiechen Materials haftete dagegen im wesentlichen kein Pulver, wodurch sich eine genaue Kopie des Originale ergab.

V,

Andere elektroskopische Pulper oder Toner mit negativer Ladung können gegebeneni«lle verwendet werden» Weiter kann

Erfindung
dieee/mit jedem der im Handel erhältlichen

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xerographischen Entwickler durchgeführt werden, die einen negativ geladenen Toner besitzen»

Wie naheliegend, wird im allgemeinen eine verbesserte Bildwiedergabe erzielt, wenn elektroskopisohe Pulver von sehr kleiner Teilchengröße

Pulver mit
verwendet werden ./Teilchengrößen von über etwa 7 bis 8 Mikron neigen nämlich dazu, ein etwas fasriges Bild zu bilden, während elektroskopische Pulver oder Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 Mikron recht ansprechende Kopien liefern.

Beispiel 2

Ein zweites xerographisches Material, welches ähnliche Ergebnisse lieferte, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, wobei diesensibilisierte Schicht dieses Mal aus 5o Teilen Zinkoxyd

und 5o Teilen eine s Bindemittels mit 8o Teilen des erwähnten

/Styrol-Butadien-Copolymeren und 2o Teilen Silikonharz bestand»

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Claims

-H- 14

Xerographisches Kopierverfahren, bei dem ein Kopiermaterial, das auf einem Schichtträger mindestens eine photoleitfahige Schicht enthält, in Kontakt mit einem zu reproduzierenden Original elektrostatisch aufgeladen, belichtet und mit einem Toner zu einem sichtbaren Bild entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopiermaterial mit einem dünnen, elektrisch isolierenden, transparenten Träger, der mit mindestens einer photoleitfähigen Schicht beschichtet ist, die gegenüber sichtbarer Strahlung von etwa über 470 mu empfindlich ist, und welcher über dieser Schicht mindestens eine photoleitfähige Schicht trägt, die gegenüber sichtbarer Strahlung des gleichen Wellenlängenbereiches relativ unempfindlich ist, auf der äußeren Schicht positiv aufgeladen und durch die unempfindliche äußere photoleitfähige Schicht belichtet wird, bis die elektrostatischen Ladungen von dieser Schicht im wesentlichen entfernt sind, und daß anschließend mit einem negativ geladenen Toner entwickelt wird.

2, Material zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diesee auf einem dünnen, transparenten, elektrisch isolierendem Schichtträger mindestens eine gegenüber sichtbarem Lioht empfindliche

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oder sensibilisierte photoleitfähige Schicht und darüber mindestens eine weitere photoleitfähige Schicht enthält, welche eine Empfindlichkeit besitzt, die sich von derjenigen der ersten Schicht unterscheidet,

3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiöhnet, daß die photoleitfähigen Schichten Zinkoxyd enthalten und daß die äußere öohicht nicht sensibilisiert ist.

4. Material nach Ansprüchen 2 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende !rager aus einem hydrophoben, linearen Polyester besteht.

5. Material nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spektral sensibilisierte Schicht Rose Bengal enthält.

6. Material nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht sensibilisierte Zinkoxydschioht mindestens doppelt so stark ist, wie die spektral sensibilisierte Zinkoxydschicht.

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