DE1272722B - Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung von Bildern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G03g

Deutsche Kl.: 57 e -17/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 72 722.9-51 (F 43790)

20. August 1964

11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung von Bildern, das auf einer bildmäßigen Ausbleichung angefärbter photoleitfähiger Schichten beruht.

Nach den bekannten elektrophotographischen Verfahren können Bilder auf folgende Weise erzeugt werden:

Eine photoleitfähige Halbleiterschicht wird durch ' Reibung oder durch Aufsprühen von Ladungsträgern gleichmäßig elektrisch aufgeladen. An der Schichtoberfläche existiert dann ein statisches elektrisches Feld. Wird die Schichtoberfläche nun bildmäßig belichtet, so fließen die Ladungen entsprechend der durch die Belichtung hervorgerufenen Widerstandsverringerungen ab. An den unbelichteten Stellen bleibt die Ladung zurück. Bei der Aufladung ist streng darauf zu achten, daß es an der Schichtoberfläche nicht zu elektrischen Durchbrüchen (z. B. Gleitentladungen, Koronaentladungen usw.) kommt, da sonst am Ende des Beladungsprozesses die Ladung ungleichmäßig über die Oberfläche der Schicht verteilt ist. Dies führt aber zwangläufig zu erheblichen Bildfehlern, weil das Ladungsprofil nicht mehr der Belichtung entspricht.

Das Ladungsbild kann nun mittels der aus der Elektrophotographie bekannten Methoden sichtbar gemacht werden. Zwischen der Erzeugung des latenten Ladungsbildes und seiner Sichtbarmachung darf kein oder nur langwelliges Licht geringer Intensität auf die Schichtoberfläche fallen. Außerdem muß die Entwicklung des Ladungsbildes rasch (größenordnungsmäßig in Minuten) erfolgen, da die Schichten nur einen endlichen Dunkelwiderstand besitzen, und die Ladungshöhe rasch abnimmt. Dies ist um so kritischer, als der Dunkelwiderstand der Schicht keineswegs eine Materialkonstante ist, sondern in starkem Maße von den Umweltbedingungen (Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Gegenwart ionisierender Strahlung) abhängt. Bei tropischen Bedingungen kann dies eine entscheidende Rolle spielen. Die Sichtbarmachung erfolgt entweder mit Hilfe von Tonerpulvern oder mit Hilfe von Aerosolen. Die Tonerpulver haben den Nachteil, daß sie eines Fixierungsprozesses bedürfen. Die Aerosole haben den Nachteil, daß zum Versprühen zusätzlich störanfällige Einrichtungen (Düsen) benötigt werden. Da die Entwicklung sowohl mit Tonerpulvern als auch mit Aerosolen einmal in relativ kurzer Zeit und zum anderen ohne Beobachtung bei Tageslicht erfolgen muß, besteht immer die Gefahr, daß es zu Fehleinfärbungen kommt.
Weiterhin sind elektrophotographische Verfahren Verfahren zur elektrophotographischen
Herstellung von Bildern

Anmelder:

Agfa-Gevaert Aktiengesellschaft,

5090 Leverkusen, Kaiser-Wilhelm-Allee 24

Als Erfinder benannt:

Dr. Richard Menold, 5090 Leverkusen

bekannt, nach denen die durch die Belichtung photoleitfähiger Schichten erzeugten Leitfähigkeitsbilder für die Bildherstellung benutzt werden. Bei derartigen Verfahren entfällt die Aufladung der photoleitfähigen Schicht, und der Vorgang der Erzeugung des sichtbaren Bildes schließt unmittelbar an die Belichtung an. Das Leitfähigkeitsbild kann man auf verschiedene Weise sichtbar machen. Beispielsweise durch nachträgliches Aufladen und Entwickeln des auf der photoleitfähigen Schicht gebildeten Ladungsbildes in konventioneller Form oder durch elektrophoretische Abscheidung farbgebender Substanzen an den leitfähigen Schichtstellen oder auch durch Farbänderungen der photoleitfähigen Schicht, die durch den Stromfluß an den belichteten und leitfähigen Stellen der photoleitfähigen Schicht hervorgerufen werden.

Die Nachteile der zuerst erwähnten Möglichkeit der »Entwicklung« eines Leitfähigkeitbildes über ein durch nachträgliche Aufladung erzeugtes Ladungsbild sind die gleichen, die auch den üblichen Methoden, bei denen Ladungsbilder verwendet werden, anhaften. Der elektrophoretische Prozeß erfordert einen verhältnismäßig großen technischen Aufwand, da er im flüssigen Medium durchgeführt werden muß. Nachteilig an dem an dritter Stelle genannten Verfahren wiederum ist der notwendigerweise komplizierte Aufbau des Aufzeichnungsmaterials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einfachen technischen Mitteln durchführbares Aufzeichnungsverfahren zu entwickeln, dem die oben dargelegten Mängel nicht anhaften.

Es wurde nun gefunden, daß auf elektrophotographischem Wege in einfacher Weise Bilder durch ein Verfahren hergestellt werden können, bei dem eine Schicht, die eine photoleitfähige Substanz und mindestens einen diese Substanz sensibilisierenden Farbstoff enthält, bildmäßig belichtet und einer

809 S69/489

Koronaentladung ausgesetzt wird. Wenn die die photoleitfähige Substanz enthaltende Schicht mit Licht der Wellenlänge aus dem Bereich des Absorptionsmaximums des bzw. der sensibilisierenden Farbstoffe bildmäßig belichtet wird und zur Farbänderung des bzw. der Farbstoffe an den belichteten Stellen gleichzeitig mittels der Koronaentladung Ladungsträger aufgesprüht werden. Die Sensibilisatoren, die selbstverständlich in engem Kontakt mit der photoleitfähigen Substanz stehen müssen, ändern dabei an den belichteten Stellen ihre Farbe, so daß ein sichtbares positives Bild der Vorlage entsteht, wenn die Sensibilisatoren in Konzentrationen vorhanden sind, welche die Schicht sichtbar färben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber anderen elektrophotographischen Verfahren durch große Einfachheit aus, da der Entwicklungsprozeß vollständig entfällt. Toner, Aerosole, Flüssigkeitsbäder und die hierzu erforderlichen Zusatzeinrichtungen werden nicht mehr benötigt.

Es wird vermutet, daß die Farbänderung des Sensibilisierungsfarbstoffes in der photoleitfähigen Schicht unter der gleichzeitigen Einwirkung von Licht, das der Farbstoff absorbiert, und von Ladungsträgern, die bei der Koronaentladung entstehen, durch das anwesende photoleitfähige Pigment katalysiert wird. Die photoleitfähige Substanz wirkt hierbei offenbar nicht nur katalytisch auf die chemische Umwandlung des Farbstoffes, sondern verhindert auch die Entstehung einer Sperrschicht an den belichteten Schichtstellen, welche das Abfließen der Ladungen aus der Oberflächenschicht behindert, wodurch der Antransport weiterer Ladungsträger zur Intensivierung der Farbänderung verhindert würde. Mit dem Ausdruck »Ladungsträger« sind hier alle aktiven Ionen gemeint, die bei einer Koronaentladung in Luft entstehen.

Als photoleitfähige Schichten kommen für das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich alle Schichten in Frage, die sensibilisierbare photoleitfähige Substanzen, insbesondere solche vom anorganischen Typ, enthalten. Beispielsweise seien Schichten genannt, die aus Dispersionen von feinverteilten Photoleitern, wie z. B. ZnO, CdS, in fihnbildenden Harzen bzw. Lacken, wie z. B. Silikonharzen, Nitrocelluloselacke, Alkydharze, Epoxydharze usw., bestehen. Als Sensibilisatoren kommen für das erfindungsgemäße Verfahren alle für photoleitfähige Substanzen bekannten Sensibilisatoren in Frage. Enthält die Schicht beispielsweise ZnO als photoleitfähige Komponente, so sind dies unter anderem Bengalrosa (C. 1.45 435), Bromphenolblau (B eil st ein, 19, I. Erg.-Band, S. 649, II. Erg.-Band, S. 105), Eosin (C. 1.45 380), Erythrosin (C. 1.45430). Enthält die Schicht CdS, so kann z. B. Bengalrosa benutzt werden. Die Konzentration der Sensibilisatoren muß so groß sein, daß die Schichten tief eingefärbt sind, so daß das entstehende Bild genügend intensiv wird. In der Konzentration der Sensibilisierungsfarbstoffe unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Schichten daher von den bekannten. Als Schichtträger sind Materialien mit hoher Leitfähigkeit, wie z.B. Metallfolien oder metallisierte Kunststoffolien, besonders geeignet. Prinzipiell können aber auch Papiere genügend hoher Leitfähigkeit verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch verschiedene Sensibilisatoren im Gemisch angewendet werden. Hierin liegt ein besonderer Vorteil des Verfahrens, weil es möglich wird, Sensibilisierungsfarbstoffe, die beispielsweise in den drei Grundfarben gefärbt sind, zu verwenden und so elektrophotographische Bilder in den natürlichen Farben herzustellen. Wenn man verschiedene Sensibilisierungsfarbstoffe verwendet, kann bei der Herstellung der Schicht so vorgegangen werden, daß die verschiedenen Sensibilisatoren gemeinsam gelöst werden und die photoleitfähige Substanz, beispielsweise Zinkoxyd, mit dieser Lösung behandelt wird. Für die Herstellung von Mehrfarbbildern ist es vorteilhaft, die Sensibilisierungsfarbstoffe getrennt zu lösen und getrennt mit Zinkoxyd zu mischen. Dadurch erhält man verschieden sensibilisierte bzw. angefärbte Zinkoxydtypen, die entweder in einer Schicht gemischt verwendet werden können oder getrennt aufgebracht werden.

In vielen Fällen genügt es, die fertig hergestellte photoleitfähige Schicht nachträglich mit den Sensiao bilisierungsfarbstoffen einzufärben.

Einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind an Hand schematischer Zeichnungen erläutert.
Nach F i g. 1 wird das Verfahren so durchgeführt, daß eine photoleitfähige Schicht 1, deren Photoleiterkomponente mit nur einem Sensibilisator in Kontakt steht und die auf einer Metallschicht 2 angeordnet ist, die ihrerseits auf einer Kunststoffolie aufgebracht ist, einer Belichtung 4 entsprechend der gewünschten Abbildung ausgesetzt wird. Für die Belichtung wird ein Wellenlängenbereich benutzt, der im Bereich des Absorptionsmaximums des Sensibilisators liegt. Gleichzeitig wird die Schicht mit Hilfe einer Koronaelektrode 5 mit Ladungsträgern besprüht, indem mit der Elektrode des öfteren über die Schicht hinweggefahren wird. Dabei ändert der Sensibilisator an den belichteten Stellen seine Farbe. Handelt es sich z. B. um eine Siliconharzschicht, in die ZnO mit Bengalrosa eingebettet ist, so sieht die Schicht an den belichteten Stellen weiß aus. Der Sensibilisator kann aber auch in eine andere Farbe übergehen, wie dies z. B. bei einer Siliconharzschicht der Fall ist, in weiche mittels Diamantfuchsinrot eingefärbtes ZnO eingebettet ist. Zur Beurteilung dessen, wie weit der Farbänderungsprozeß bereits fortgeschritten ist, kann die Schicht zwischenzeitlich bei Licht beobachtet werden, wenn während dieses Zeitraumes die Besprühung mit Ladungsträgern unterlassen wird.
Nach F i g. 2 wird zur Durchführung des Verfahrens ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial verwendet, dessen photoleitfähige Schicht 1 auf einer lichtdurchlässigen Metallschicht 6 angeordnet ist, die von einer lichtdurchlässigen Kunststofffolie 7 getragen wird. In diesem Fall wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Schichtrückseite einer Belichtung entsprechend der gewünschten Abbildung ausgesetzt wird. Die übrige Anordnung ist die gleiche wie bei F i g. 1.
Nach F i g. 3 wird das Verfahren so durchgeführt, daß die photoleitfähige Schicht 1 dadurch einer Belichtung entsprechend der gewünschten Abbildung ausgesetzt wird, daß ein Schriftstück 8, z. B. eine einseitig beschriebene Schreibmaschinenseite, auf die Vorderseite der Schicht 1 gelegt wird und sich sowohl die Lichtquelle als auch die Elektrode auf der gleichen Seite wie die Schichtoberfläche befinden.

Nach F i g. 4 wird das Verfahren genauso durchgeführt wie in F i g. 3 dargestellt, nur daß sich das

Schriftstück auf der Rückseite befindet und von der Schichtrückseite her belichtet wird.

Beispiel 1

17,5 g eines photoleitfähigen Zinkoxyds und 0,1 g in Aceton gelöstes Bengalrosa werden in einem Achatmörser angeteigt und anschließend getrocknet. Das so eingefärbte Zinkoxyd wird mit der Lösung von 1,46 g eines Siliconharzes (Phenylmethylpolysiloxan) in 21 g Toluol angeteigt und in einer Kugelmühle 1 Stunde lang gemahlen. Das Mahlgut wird auf einen metallisierten Kunststoffschichtträger zu einer Schicht vergossen. Nach dem Trocknen der photoleitfähigen Schicht wird der Schichtträger geerdet und auf die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht mit Hilfe von Glühlicht ein Bild projiziert. Der Abstand photoleitfähige Schicht—Elektrode beträgt einige Millimeter. Die Stromstärke beträgt etwa 0,1 mA. Es wird nun mehrere Male mit der Elektrode über die Schicht hinweggefahren. Hierbei bleicht das Bengalrosa an den belichteten Stellen aus. Es entsteht ein positives Bild der Vorlage.

Wird bei der Belichtung des obengenannten Materials ein Filter vorgeschaltet, das nur Licht von Wellenlänge größer als 510 mn durchläßt, so erhält

ίο man ebenfalls ein positives Bild des Originals. Verwendet man dagegen für die Belichtung nur ultraviolettes Licht, so bleichen die belichteten Stellen nicht aus, und man erhält kein Bild.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn an Stelle des Bengalrosa andere Sensibilisatoren verwendet werden. Die Ergebnisse derartiger Versuche sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich.

Zusatz	Ergebnis	1	Farbstoff wird bildmäßig gebleicht
0,2 g Eosin in Alkohol (C. I. 45380)	Farbstoff wird bildmäßig gebleicht	\ Beide Farbstoffe werden bildmäßig gebleicht	Farbstoff schlägt bildmäßig in Blaugrau um
0,1 g Bromphenolblau (B eil st ein, 19,1.Erg.-Band,	J	Farbstoff wird bildmäßig gebleicht
S. 649; II. Erg.-Band, S. 105) in Wasser und	Farbstoff wird bildmäßig gebleicht
0,1 g Bengalrosa (C. I. 45435)	Farbstoff wird bildmäßig gebleicht
0,2 g Fluorescein in Alkohol (C. 1.45350)	Farbstoff wird bildmäßig gebleicht
0,2 g Diamantfuchsinrot in Alkohol (C. 1.42510)
0,2 g Erythrosin (C. 1.45430) in Wasser
0,2 g Astradiamantgrün in Alkohol (C. I. 42040)
0,2 g Bromphenolblau in schwach alkalischer wäRrifrpr T n^iitip
VV CLJt/X Xc^wX JsKJ J UXXl^ Acridinorange (C. I. 46005) in Wasser

Beispiel 2

Die Schichtherstellung erfolgt wie im Beispiel 1 angegeben. Dabei wird jedoch eine so dünne Metallschicht auf den Kunststoffschichtträger aufgetragen, daß sie weitgehend lichtdurchlässig ist. Nun wird von der Seite des geerdeten Schichtträgers her bildmäßig belichtet, während auf die photoleitfähige Schicht Ladungsträger aufgesprüht werden. Der Farbstoff bleicht auf der Vorderseite an den belichteten Stellen aus.

Eine nähere Untersuchung der photoleitfähigen Schicht ergibt, daß selbst dann, wenn das Bild an der Oberfläche bereits gut erkennbar ist, in den tieferen Bereichen der Schicht noch keine Farbänderungen festzustellen sind. In den oberflächennahen Bezirken sind Farbänderungen vorhanden.

Hieraus wird ersichtlich, daß das Ausbleichen weniger auf einer bloßen Einwirkung des Lichtes auf dem Sensibilisierungsfarbstoff als vielmehr auf der Wirkung der auftreffenden Ladungsträger in Kombination mit den Lichtstrahlen beruht.

Beispiel 3

8,75 g eines photoleitfähigen Cadmiumsulfids werden mit einer Lösung von 3,1 g eines Siliconharzes in 17 g Toluol in einer Achatkugelmühle 1 Stunde lang gemahlen. Das Mahlgut wird danach auf einen metallisierten Kunststoffschichtträger vergossen. Nach dem Trocknen der so hergestellten photoleitfähigen Schicht wird die Schichtoberfläche mit Hilfe einer wäßrigen Bengalrosalösung, der etwas Netzmittel beigegeben ist, eingefärbt. Nach dem Trocknen erfolgt die Erzeugung des Bildes wie im Beispiel 1.
Man erhält ein positives Bild der Vorlage.

Beispiel 4

17,5 g eines photoleitfähigen Cadmiumsulfids und 0,2 g in Aceton gelöstes Bengalrosa werden in einem Achatmörser angeteigt und anschließend getrocknet. Das so eingefärbte Cadmiumsulfid mit der Lösung von 1,46 g eines Siliconharzes in 46,6 g Toluol vermischt und in einer Kugelmühle 1 Stunde lang gemahlen. Das Mahlgut wird auf einen metallisierten Schichtträger zu einer Schicht vergossen. Nach dem Trocknen der photoleitfähigen Schicht wird das Bild wie im Beispiel 1 erzeugt.

Man erhält ein positives Bild der Vorlage.

Beispiel 5

8,75 g eines photoleitfähigen Zinkoxyds und 0,2 g Bengalrosa, das in Aceton gelöst ist, werden angeteigt und anschließend getrocknet. Das so eingefärbte Zinkoxyd wird mit der Lösung von 0,75 g eines mit Sojaöl modifizierten Alkydharzes in 10 g einer Benzin-Xylol-Mischung (Benzin—Xylol = 7:1) vermischt und in einer Kugelmühle 1 Stunde gemahlen. Danach wird das Mahlgut auf einen metallisierten Kunststoffschichtträgers zu einer Schicht vergossen.

Nachdem die photoleitfähige Schicht getrocknet ist, wird das Bild genauso wie im Beispiel 1 angegeben, erzeugt.
Man erhält ein positives Bild der Vorlage.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung von Bildern, bei dem eine Schicht, die eine photoleitfähige Substanz und mindestens einen diese Substanz sensibilisierenden Farbstoff enthält, bildmäßig belichtet und einer Koronaentladung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die photoleitfähige Substanz enthaltende Schicht (1) mit Licht der Wellenlänge aus dem Bereich des Absorptionsmaximums des bzw. der Sensibilisierungsfarbstoffe bildmäßig belichtet wird und zur Farbänderung des bzw. der Farbstoffe an den belichteten Stellen gleichzeitig mittels der Koronaentladung Ladungsträger aufgesprüht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) verschiedenfarbige Sensibilisierungsfarbstoffe enthält.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehreren Sensibilisierungsfarbstoffen jedes Photoleiterteilchen einheitlich nur mit einem Sensibilisierungsfarbstoff sensibilisiert ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Substanz aus mehreren chemisch verschiedenen Photoleitern besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 684 619.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 569/489 7.68 © Bundesdruckerei Berlin