DE1268973B - Elektrophotographisches Reproduktionsverfahren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G03g

Deutsche KL: 57 e-17/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 68 973.5-51
19. April 1960
22. Mai 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Reproduktionsverfahren, das sieh sowohl zur direkten Photographic als auch zur Reproduktion von Druckerzeugnissen, Zeichnungen, Gemälden und anderen Dokumenten eignet.

Es ist bekannt, Kopiermaterialien, die aus einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer Schicht bestehen, die einen Photoleiter in einem Bindemittel enthält, elektrostatisch aufzuladen, durch bildmäßiges Belichten bildmäßig zu entladen und mit Hilfe von elektrophotographischen Pulverentwicklern zu entwickeln. Ein derartiges elektrophotographisches Reproduktionsverfahren wird z. B. in der belgischen Patentschrift 533 514 beschrieben. Bei diesem Verfahren sind jedoch getrennte Belichtungs-, Entwicklungs- und Fixierstufen erforderlich. Außerdem ist das Arbeiten mit den Pulverentwicklern deshalb unangenehm, weil leicht eine Verunreinigung des Arbeitsplatzes sowie des Bedienungspersonals mit den stark färbenden Tonern eintritt.

Aufgabe der Erfindung ist ein elektrophotographisches Reproduktionsverfahren anzugeben, das ohne getrennte Entwicklungs- und Fixierstufen arbeitet und das ein sauberes Arbeiten ermöglicht.

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem elektrophotographischen Reproduktionsverfahren aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopiermaterial, das einen biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger und eine Schicht aufweist, die Wismuttrioxyd, Titandioxyd, Bariumtitanat oder Bleioxyd, gegebenenfalls einen weiteren Photoleiter und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, bildmäßig belichtet und gleichzeitig oder danach negativen, durch Koronaentladung erzeugten, gasförmigen Ionen ausgesetzt wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung geht von einem elektrophotographischen Reproduktionsverfahren aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopiermaterial, das einen biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger und eine Schicht aufweist, die eine Verbindung, die bei der Einwirkung von negativen, durch eine Koronaentladung erzeugten, gasförmigen Ionen eine Farbänderung erleidet, einen Photoleiter und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, bildmäßig belichtet und gleichzeitig oder danach negativen, durch Koronaentladungen erzeugten, gasförmigen Ionen ausgesetzt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die negativen, gasförmigen Ionen aus einer unter Normalbedingungen gasförmigen sauerstoffhaltigen Atmosphäre, vorzugsweise Luft, durch eine Koronaentladung mit einem Potentialunterschied von min-Elektrophotographisches
Reproduktionsverfahren

Anmelder:

Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

1000 Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Carl S. Miller, St, Paul, Minn.;

Byron W. Neher, Hudson, Wis. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. April 1959 (809 134)

destens 10 000 Volt zwischen dem Kopiermaterial und einer Elektrode erzeugt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Schichtträger des Kopiermaterials ein Metall oder eine mit einer Metallschicht versehene Unterlage, vorzugsweise Papier, verwendet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kopiermaterial mit einem Schichtträger aus einem mit Aluminium beschichteten Papier und einer 0,013 bis 0,2 mm dicken Schicht aus Wismuttrioxyd in einem elektrisch isolierenden Bindemittel verwendet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß gleichzeitig mit der Belichtung ohne anschließende Entwicklung und Fixierung eine Photographic oder eine Reproduktion erhalten werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert jedoch im Gegensatz zu den bekannten elektrophotographischen Reproduktionsverfahren kein Entwicklungspulver.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Schichtträger des Kopiermaterials mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle, die zur Erzeugung der Koronaentladung dient, verbunden oder geerdet.

Durch das Auftreffen der negativ geladenen Gasionen aus der Koronaentladung auf die photoleitfähige Schicht wird in den belichteten (leitfähigen) Bildteilen eine chemische Umsetzung oder eine Zersetzung des Photoleiters bzw. (bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens) der Verbindung, die bei Einwirkung der gasförmigen Ionen eine Farbänderung erleidet, bewirkt. In der umgebenden Atmosphäre ist die Gegenwart eines Aerosols nicht

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erforderlich. Es ist entscheidend, daß eine negativ Pontachromblau ECR (Color Index Nr. 722); und

geladene Elektrode verwendet wird. Eine Bild- Redoxindikatoren, wie Diphenylamin, Diphenyl-

erzeugung erfolgt nicht, wenn die Elektrode der benzidin, N,N-Diäthyl-p-phenylendiamin oder dessen

Koronaentladung positiv geladen oder geerdet und Hydrochlorid, Diphenylguanidin, Diphenylharnstoff, das Kopiermaterial negativ geladen ist. 5 p- oder o-Phenylendiamin oder p-Phenetidin. Die

Der Photoleiter ist außer dem elektrisch leitenden Farbstoffe werden bei Einwirkung gasförmiger Ionen

Schichtträger die einzige leitfähige Substanz des oxydiert. Die Redoxindikatoren werden entweder

Kopiermaterials. Alle verwendeten sonstigen Sub- umgesetzt oder zersetzt.

stanzen müssen mindestens im Vergleich zu der Die Dicke der photoleitfähigen Schicht beträgt Leitfähigkeit des Photoleiters im Zustand größter io zwischen 0,013 und 0,2 mm. Wenn ein Photoleiter Leitfähigkeit Nichtleiter sein. und eine bei Einwirkung von gasförmigen Ionen Die bildmäßige Belichtung und die Einwirkung eine Farbänderung erleidende Verbindung verwendet der elektrischen Entladung können gleichzeitig er- werden, können diese Substanzen miteinander verfolgen, oder die elektrische Entladung kann nach mischt und als Gemisch auf den Schichtträger aufgeder bildmäßigen Belichtung erfolgen. Die belichteten 15 bracht oder auf den Schichtträger in besonderen Bildteile eines weißen oder leicht gefärbten Kopier- Schichten aufgebracht werden. Die an den elektrisch materials können bei der Einwirkung der gasförmigen leitenden Schichtträger angrenzende oder damit in Ionen dunkler werden, oder die belichteten Bildteile Berührung stehende Schicht muß jedoch die photoeines dunkelgefärbten Kopiermaterials können heller leitfähige sein. Die Dicke des elektrisch leitenden werden. 20 Schichtträgers liegt zwischen 0,05 und 1,25 mm, vpr-Papiere, die mit Aluminium, Chrom, Nickel oder zugsweise zwischen 0,05 und 0,75 mm, wenn er Kupfer kaschiert sind, sind als Schichtträger geeignet. Papier enthält.

Aluminiumfolien oder andere Metallfolien allein sind Die Belichtungszeit wird vorwiegend von der

ausgezeichnete Leiter, aber sie sind teuer und schwer Beleuchtungsstärke, der Strahlungsquelle, der Emp-

zu handhaben. Papier, Kunststofffolien oder andere 35 Endlichkeit des Photoleiters und/oder von der Emp-

schlecht leitende Schichtträger können leitend ge- findlichkeit der Verbindung, die bei der Einwirkung

macht werden, indem Aluminium oder ein anderes der gasförmigen Ionen eine Farbänderung erleidet,

Metall im Vakuum aufgedampft wird. Besonders bei bestimmt. Sie beträgt zwischen 0,01 und 30 Minuten,

hoher Feuchtigkeit sind viele Papiere oder Folien Das Kopiermaterial soll vor der Belichtung im

ohne weitere Behandlung leitend. Ein Beispiel hierfür 30 Dunkeln aufbewahrt werden. Die Einwirkungszeit

ist eine Folie aus regenerierter Cellulose, die Glycerin der gasförmigen Ionen liegt zwischen 0,01 und

oder ein ähnliches feuchtigkeitsabsorbierendes Mate- 120 Minuten.

rial enthält. Vorzugsweise wird eine durchsichtige Wenn das Kopiermaterial gegenüber sichtbarem

Kunststoffolie, auf der eine dünne durchsichtige Licht empfindlich ist, kann die Entfernung oder

Schicht eines Metalls aufgebracht worden ist, ver- 35 Inaktivierung des Photoleiters und/oder der Verbin-

wendet, so daß die Einwirkung der Koronaentladung dung, die bei Einwirkung der gasförmigen Ionen eine

und des Lichtbildes von gegenüberliegenden Seiten Farbänderung erleidet — z.B. durch Abwaschen7—,

des Kopiermaterials erfolgen kann, wodurch jede von Vorteil sein.

Möglichkeit einer Schattenbildung durch eine Elek- Der Ausdruck »Licht«, der für die Belichtung trode vermieden wird. 40 verwendet wird, soll alle Strahlen bezeichnen, die in Die meisten Kopiermaterialien zeigen bei der photographischen Verfahren verwendet werden. Bestrahlung einen erhöhten Stromfluß; andere Ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von Kopiermaterialien zeigen eine Verringerung. Beide 3600-A-Einheiten hat sich als besonders geeignet Arten sind brauchbar. erwiesen. Die verwendeten Strahlen müssen stets Zu den Photoleitern, die verwendet werden kön- 45 eine unterschiedliche Leitfähigkeit in der photoleitnen, gehören Anthracen, Anthrachinon, Schwefel, fähigen Schicht erzeugen können. Zinksulfid, gelbes Cadmiumsulfid, Zinkoxyd, ein Die Koronaentladung wird mit Hilfe einer Punkt-Gemisch aus Zinkoxyd, Zinksulfid und Cadmium- elektrode erzeugt, die mit einer Hochspannung von sulfid, ein Gemisch aus Zink- und Cadmiumsulfid, mindestens 1000 Volt, vorzugsweise 10 000 Volt, Titandioxyd, Bariumtitanat, Selen, Wismuttrioxyd, 50 versehen wird. Die Koronapunktquelle kann durch Bleioxyd und Quecksilberoxyd. Gemische der ange- ein Netzwerk von Koronapunkt- oder linienquellen gebenen Photoleiter können mit guten Ergebnissen ersetzt werden, und ein solches Netzwerk kann quer verwendet werden. Wismuttrioxyd, Titandioxyd, zum Lichtstrahl bewegt werden, wodurch die BiI-Bariumtitanat und Bleioxyd erleiden bei der gleich- dung von Schatten auf dem empfindlichen Blatt verzeitigen Einwirkung von Licht und gasförmigen 55 mieden, das Reproduzieren auf größeren Flächen Ionen eine sichtbare Veränderung, ohne daß eine ermöglicht, eine gleichmäßigere Koronaentladung besondere Verbindung erforderlich ist, die durch die erzeugt und die Reproduktionsgeschwindigkeit ergasförmigen Ionen eine Farbänderung erleidet. höht wird.

Andere Photoleiter werden sichbar nicht verändert, Teilchenförmige Photoleiter, wie Zinkoxyd, weraber es wird ein Leitfähigkeitsbild gebildet, so daß 60 den vorzugsweise als Dispersionen in geringen photoleitfähige Schichten, die solche Photoleiter Mengen wasserunlöslicher, nichtleitender Bindemittel enthalten, mit Verbindungen versehen werden verwendet. Das Bindemittel vermeidet eine Ausmüssen, die bei der Einwirkung der gasförmigen breitung der Gasionen über die gesamte Oberfläche. Ionen eine Farbänderung erleiden. Für diesen Zweck Geringe Mengen eines nichtleitenden Bindemittels, eignen sich nichtleitende organische Farbstoffe, wie 65 die zum Erzeugen einer abriebfesten Schicht gerade Calcozinrot BX (Color Index Nr. 749), Calcozin- ausreichen, liefern eine größte Potentialdifferenz und grün V (Color Index Nr. 657), Erierot4B (Color werden daher vorzugsweise verwendet. Es können Index Nr. 448), Kongorot (ein Azofarbstoff) oder Kopiermaterialien verwendet werden, in denen die

Dispersion in einem faserartigen Schichtträger verteilt ist oder bei deren Herstellung der teilchenförmige Photoleiter in Abwesenheit eines Bindemittels während der Herstellung eines Papiers der Pulpe einverleibt worden sind. Es kann aber auch eine Bindemittelschicht zunächst auf einen leitenden Schichtträger aufgebracht werden, worauf der teilchenförmige Photoleiter auf der Oberfläche befestigt wird. Ferner kann eine photoleitfähige Schicht durch Aufdampfen oder Abscheiden aus einer Lösung z. B. von Selen erzeugt oder es können Schichten aus Zink oder Cadmium in die entsprechenden Sulfidschichten umgewandelt werden. Wenn nicht anders angegeben, sind die in den Beispielen angegebenen Mengenanteile Gewichtsteile.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 55 Teilen photoleitfähigen Zinkoxyds, 5 Teilen chloriertem Kautschuk als Bindemittel (Viskosität 125 cP) und 40 Teilen Toluol als Lösungsmittel wird in einer Kugelmühle 3 bis 4 Stunden vermählen. Die Dispersion wird auf der Metallschicht eines Schichtträgers aus einer dünnen Aluminiumfolie und Papier 0,075 mm dick ausgebreitet, worauf das Lösungsmittel durch Verdampfen bei mäßig erhöhter Temperatur entfernt wird. Die Schicht wird dann mit einer 5°/oigen Lösung von Diphenylamin in Äthanol überspült und anschließend bei Raumtemperatur getrocknet. Das nach diesem Verfahren hergestellte Kopiermaterial sieht weiß aus und bleibt bei Belichtung mit normalem Licht praktisch unverändert, obwohl beim längeren Altern eine gewisse Verfärbung erfolgt.

Das Kopiermaterial wird auf die flache Unterlage einer Reproduktionsvorrichtung aufgelegt und eine elektrische Verbindung zwischen der Aluminiumfolie einer Spannungsquelle hergestellt. Durch eine negative transparente Kopiervorlage wird das Kopiermaterial, das bis jetzt im gedämpften Licht gehalten worden ist, belichtet und die Spannungsquelle eingeschaltet. Nach einer Belichtungszeit von 30 Minuten haben die belichteten Bildteile eine tiefblaue Farbe angenommen; die nicht belichteten Bildteile bleiben weiß oder nehmen eine sehr schwach blaue Färbung an.

Beispiel 2

Der im Beispiel 1 verwendete Schichtträger wird 0,050 mm dick mit einem in einer Kugelmühle vermahlenen Gemenge aus 48 Teilen Zinkoxyd, 4 Teilen eines Mischpolymerisats aus Butadien und Styrol als Bindemittel und 48 Teilen Toluol als Lösungsmittel überzogen und dann getrocknet. Die Schicht wird mit einer l°/oigen Lösung von Calcozingrün V (Color Index Nr. 657) in Äthanol überspült und nochmals getrocknet. Das Kopiermaterial hat ein schwach grünes Aussehen.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren wird dieses Kopiermaterial durch eine transparente positive Kopiervorlage belichtet und gleichzeitig einer Koronaentladung ausgesetzt. In den belichteten Bildteilen wird das Kopiermaterial dauerhaft dunkelgrün gefärbt.

Beispiel 3

Eine 0,050 mm dicke Schicht aus einem Gemisch aus 50 Teilen gepulvertem, gelbem Wismuttrioxyd, 5 Teilen chloriertem Kautschuk und 45 Teilen Toluol wird auf einen Schichtträger wie im Beispiel 1 aufgebracht und getrocknet. Wenn dieses schwach gelbe Kopiermaterial 5 Minuten unter den oben beschriebenen Bedingungen belichtet wird, wird eine dauerhafte schwarze Reproduktion auf gelbem Untergrund erhalten. Eine weitere geringe Schwärzung der belichteten Bildteile erfolgt, wenn die Belichtung auf 15 Minuten ausgedehnt wird, ohne daß eine wahrnehmbare Schwärzung des Untergrundes erfolgt.

ίο Mit höheren Lichtstärken wird die Belichtungszeit wesentlich verringert, z. B. auf 10 Sekunden. Die Belichtungszeit kann ferner verringert werden, wenn die Empfindlichkeit der photoleitfähigen Schicht durch Einverleiben sehr geringer Mengen von Blei oder Cer in das Wismutoxyd gesteigert wird. Eine solche Beschichtungsflüssigkeit besteht aus 50 Teilen Bi₂O₃, 5 Teilen Cerstearat, 5 Teilen chlorierten Kautschuks und 40 Teilen Toluol.

Beispiel 4

Die Empfindlichkeit des im Beispiel 3 beschriebenen Kopiermaterials wird durch Auftragen einer dünnen Schicht der Wismuttrioxyddispersion auf die as photoleitfähige Zinkoxydschicht des Beispiels 1 erhöht.

Beispiel 5

In dem im Beispiel 4 beschriebenen Kopiermaterial wird an Stelle von Wismuttrioxyd Bariumtitanat verwendet. Das Kopiermaterial, das bei der Belichtung mit hellem Tageslicht beständig ist und weiß oder blaßrosa aussieht, wird bei Belichtung und Einwirkung der Koronaentladung schwarz. Das Bild ist sowohl im Licht als auch im Dunkeln einige Tage beständig.

Titandioxyd ist ebenso wirksam wie Bariumtitanat, doch ist das Bild lagerbeständiger.

Beispiel 6

Ein Gemisch aus 50 Teilen gelben Bleioxyds, 5 Teilen chlorierten Kautschuks und 45 Teilen Toluol wird auf einem Schichtträger wie im Beispiel 1 aufgetragen und getrocknet. Bei einer 15 Minuten langen Belichtung wird eine zart schwarze Reproduktion auf gelbem Untergrund erhalten.

Beispiel 7

Ein Kopiermaterial aus einem leitenden Schichtträger und einer dünnen getrockneten Schicht aus einer Dispersion eines Zink-Cadmiumsulfid-Leuchtstoffs in einem Bindemittel wird mit Calcozingrün V (Color Index Nr. 657) oder Calcozinrot BX (Color Index Nr. 749) oberflächenbehandelt.
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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Reproduktionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopiermaterial, das einen biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger und eine Schicht aufweist, die Wismuttrioxyd, Titandioxyd, Bariumtitanat oder Bleioxyd, gegebenenfalls einen weiteren Photoleiter und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, bildmäßig belichtet und gleichzeitig oder danach negativen, durch Koronaentladung erzeugten, gasförmigen Ionen ausgesetzt wird.

2. Elektrophotographisches Reproduktionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopiermaterial, das einen biegsamen, elektrisch leitenden Schichtträger und eine Schicht aufweist, die eine Verbindung, die bei der Einwirkung von negativen, durch eine Koronaentladung erzeugten, gasförmigen Ionen eine Farbänderung erleidet, einen Photoleiter und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, bildmäßig belichtet und gleichzeitig oder danach negativen, durch Koronaentladung erzeugten, gasförmigen Ionen ausgesetzt wird.

3. Elektrophotographisches Reproduktionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen, gasförmigen Ionen aus einer unter Normalbedingungen gasförmigen, sauerstoffhaltigen Atmosphäre, vorzugsweise Luft, durch eine Koronaentladung mit einem Potentialunterschied von mindestens 10 000 Volt zwischen dem Kopiermaterial und einer Elektrode erzeugt werden.

4. Elektrophotographisehes Reproduktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtträger des Kopiermaterials ein Metall oder eine mit einer Metallschicht versehene Unterlage, vorzugsweise Papier-, verwendet wird.

5. Elektrophotographisches Reproduktionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopiermaterial mit einem Schichtträger aus einem mit Aluminium beschichteten Papier und einer 0,013 bis 0,2 mm dicken Schicht aus Wismuttrioxyd in einem elektrisch isolierenden Bindemittel verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 535 514.

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