DE1497182C2 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents
Elektrophotographisches AufzeichnungsmaterialInfo
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Description
—CH,-CH,-
besteht.
Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen
Schicht, die ein polymeres 9-Vinylanthracen als Photoleiter, gegebenenfalls ein Bindemittel und gegebenenfalls
einen Sensibilisator enthält.
Es ist bekannt, Anthracenderivate (deutsche Auslegeschrift 11 09 032) oder Polykondensationsprodukte
von Kohlenwasserstoffen mit Anthraceneinheiten (französische Patentschrift 12 82 559) als Photoleiter in
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien zu verwenden.
Nachteilig an diesen bekannten Aufzeichnungsmaterialien ist, daß ihre leichte Herstellbarkeit, Stabilität,
leichte Handhabbarkeit und Lichtempfindlichkeit unbefriedigend ist.
Es ist ferner bekannt, Polyvinylanthracen in elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien zu verwenden (britische Patentschrift 9 41 069). Dieses Polyvinylanthracen
weist jedoch eine äußerst geringe Empfindlichkeit auf und läßt sich daher kaum praktisch
verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist, ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial anzugeben, welches
stabil ist und eine ausgezeichnete Lichtempfindlichkeit aufweist.
Der Gegenstand der Erfindung geht von einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial mit
einer photoleitfähigen Schicht, die ein polymeres 9-Vinylanthracen als Photoleiter, gegebenenfalls ein
Bindemittel und gegebenenfalls einen Sensibilisator enthält, aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Photoleiter aus einem Poly-9-vinylanthracen mit Einheiten
der Formel
-CH
besteht.
OH2 CH·
Das erfindungsgemäße elektrophotographische Auf-Zeichnungsmaterial
enthält also entweder Poly-9,10-dimethylen-anthracen oder ein Polymeres mit 9,10-Dimethylenanthracen-Einheiten
in der Hauptkette.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein stabiles elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial, das
nach Aufladung äußerst lichtempfindlich ist, zur Verfugung steht.
Die Tabelle dient zum Vergleich der Lichtempfindlichkeiten der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien
mit den im Handel erhältlichen Zinkoxid- und Selenplatten.
Das Polymere A ist ein Poly-9-vinylanthracen aus Einheiten der Formel
-CH7-CH-
Es weist eine charakteristische Absorptionsbande bei 1285 nm (infrarot) auf, die auf 9-äthylsubstituiertes
Anthracen zurückzuführen ist (s. Fig. 1).
Das Polymere C besteht aus Einheiten der Formel
CH,
oder
60 Es weist keine Absorptionsbande bei 1285 nm auf.
Aus dem Infrarotspekirum (Fig. 1) ergibt sich, daß
das Polymere C Poly-9,10-dimethylen-anthracen ist.
Das Polymere B weist eine gemischte Struktur von
Polymerem A und Polymerem C auf, wie sich aus dem in F i g. 1 dargestellten Infrarotspektrum ergibt.
Der jeweilige Mengenanteil kann aus dem Verhältnis der Stärke der Infrarotabsorption bei 1285 und
1325 nm errechnet werden. 5 bis 40% des Polymeren B
bestehen aus einer dem Polymeren C entsprechenden Struktur.
Photoleiter
Polymeres Ä
Polymeres A (sensibilisiert).
Polymeres B
Polymeres B (sensibilisiert).
Polymeres C
Polymeres C (sensibilisiert).
Zinkoxid
Zinkoxid (sensibilisiert) ...
Selen
Selen
Belichtung
in Lux · Sekunden,
bis das Oberflächenpotential auf die Hälfte
verringert ist
in Lux · Sekunden,
bis das Oberflächenpotential auf die Hälfte
verringert ist
47000
3 300
300
70
2 bis 3
280
280
12 bis 30
7
7
Je geringer die Belichtung in Lux · Sekunden ist, desto größer ist die Lichtempfindlichkeit der photoleitfähigen
Schicht. Das Verfahren zur Messung der Lichtempfindlichkeit ist in Bulletin of the Chemical
Society of Japan, Bd. 37, Nr. 6, S. 842 bis 844 (von A. A η a m i u. a.) beschrieben.
In F i g. 2 ist die Beziehung zwischen dem Anteil an9,10-Dimethylanthracen-Einheiten im Polymeren B
und dessen Lichtempfindlichkeit (nicht sensibilisiert) erläutert. Es ist ersichtlich, daß ein Anteil unter 5%
die Lichtempfindlichkeit stark herabsetzt; ein Anteil über 40% macht das Polymere unlöslich.
Das Polymere B ist löslich in organischen Lösungsmitteln. Durch Beschichten eines transparenten
Schichtträgers erhält man ein transparentes Aufzeichnungsmaterial. .
Das Polymere C ist unlöslich in Lösungsmitteln und wird deshalb in Form einer Dispersion in einer
Bindemittellösung zur Herstellung photoleitfähiger Schichten verwendet. Beispiele für Bindemittel sind
Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-Mischpolymerisate,
Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat, Phenolharz, Kolophonium und Dammarharz. Diese Bindemittel
werden in einer Menge von 10 bis 500 Gewichtsteilen, vorzugsweise 50 bis 80 Gewichtsteilen, pro
100 Gewichtsteilen Polymeres C angewendet.
Die Lichtempfindlichkeit der photoleitfähigen Schichten mit den Polymeren B und C kann durch
Sensibilisierungsfarbstoffe und Sensibilisatoren erhöht werden.
Beispiele für Sensibilisierungsfarbstoffe sind Kristallviolett (C. I. 42 555), Rhodamin (C. I. 45 150), RhodaminB
extra (CI. 45 170), Rhodamin 6 G (CI.
45 160), Bengalrosa (CI. 45 440) und Methylviolett (C. I. 42 535). Ihr Anteil beträgt 0,1 bis 1 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Polymere.
Beispiele für Sensibilisatoren sind die Elektronenakzeptoren Tetracyanäthylen, Tetracyanchinodimethan,
Bromanil, Chloranil, Benzochinon, Naphthochinon, Anthrachinon oder Anthrachinonderivate.
Ihr Anteil beträgt 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere. Außerdem kann man die Festigkeit
und Elastizität der photoleitfähigen Schicht durch Zusätze erhöhen.
Beispiele für Zusätze sind chloriertes Paraffin, chloriertes Diphenyl, Zimtsäure-, Hydrozimtsäure-
und Benzoesäurepolyvinylester. Der Anteil der Zusätze beträgt 50 bis 200 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Polymere.
Als Schichtträger eignen sich: Platten aus Aluminium oder Zink, Papier, in welches die Beschichtungsflüssigkeit
nicht eindringen kann, Kunststofffolien, deren elektrischer Widerstand durch ein antistatisches
Mittel verringert ist, um zwei oder drei Größenordnungen niedriger ist als derjenige der
photoleitfähigen Schicht oder deren Oberfläche mit Metall, z. B. Silber oder Kupferjodid vakuumbeschichtet
ist, oder Glasplatten, deren Oberfläche mit Metall oder Kupferjodid vakuumbeschichtet ist.
Das Beschichten kann durch das Eintauch-, Fließ-, Spritz- oder Schleuderverfahren erfolgen. Jedes herkömmliche
Verfahren kann angewendet werden, um ein Ladungsbild auf der photoleitfähigen Schicht des
erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials zu erzeugen. Die photoleitfähige Schicht kann positiv oder
negativ aufgeladen werden. Eine besonders hohe Lichtempfindlichkeit kann durch positives Aufladen
erreicht werden.
Herstellung des Polymeren A
Poly-9-vinylanthracen erhält man in 99%iger Ausbeute,
wenn man 10 g 9-Vinylanthracen in 100 ml trockenem Toluol auflöst und 2 Molprozent Titantetrachlorid,
bezogen auf das 9-Vinylanthracen, hinzufügt.
Die Herstellung von 9-Vinylanthracen ist aus Journal of Chemical Society, Bd. 1957, S. 3858 bis
3862, bekannt. Das Polymere besitzt ein Molekulargewicht von 2400, einen Schmelzpunkt von 210 bis
2200C und ist löslich in Benzol, Methyläthylketon, Tetrahydrofuran und Methylenchlorid.
Ein ähnliches Polymeres kann auch unter Verwendung von Benzoylperoxid und Di-tert.-butylperoxid
als Katalysator hergestellt werden. Zum Beispiel gibt man in einer Ampulle 29 mg Di-tert.-butylperoxid
zu 4 g 9-Vinylanthracen. Das so erhaltene Gemisch wird auf —70° C gekühlt und in eine Stickstoffatmosphäre
gebracht. Dann wird die Ampulle bei verringertem Druck verschlossen und die Polymerisation
72 Stunden bei 140° C ausgeführt. Das Produkt wird in Benzol gelöst und mit Äthanol ausgefällt,
wobei ein schwachgelbes Polymeres in einer Ausbeute von 64% erhalten wird.
Ein ähnliches Polymeres kann hergestellt werden, indem 10 g raffiniertes 9-Vinylanthracen in 30 ml
Toluol aufgelöst und 2 Molprozent eines Friedel-Crafts-Katalysators [z. B. Bortrifluorid, Schwefelsäure,
wasserfreies Aluminiumchlorid, wasserfreies Zinn(IV)-chlorid oder Titantetrachlorid] zugegeben werden.
Das Gemisch wird in eine Ampulle gebracht und in einer Stickstoffatmosphäre die Ampulle verschlossen.
Die Polymerisation wird 24 Stunden bei —70°C ausgeführt. Das Produkt wird in Benzol gelöst und mit
Äthanol ausgefällt. Dabei erhält man in 76- bis 93%iger Ausbeute ein in Benzol lösliches schwachgelbes Polymeres:
Jedes dieser Herstellungsverfahren ergibt das Polymere A.
Herstellung des Polymeren B
Zu einer Lösung von 10 g 9-Vinylanthracen in 50 ml trockenem Benzol werden 2 Molprozent Titan-
tetrachlorid, bezogen auf das 9-Vinylanthracen, zugegeben.
Das Gemisch wird 2 Stunden bei —70°C umgesetzt. Danach wird im Verlauf einer Stunde
auf Zimmertemperatur erwärmt. Die Ausbeute des in Benzol und Tetrahydrofuran löslichen gelben
Polymeren beträgt 90 bis 95%.
Ein ähnliches Polymeres kann in Anwesenheit von Bortrifluorid, wasserfreiem Aluminiumchlorid
oder wasserfreiem Zinn(I V)-chlorid, hergestellt werden. Die Ausbeute beträgt in diesem Fall 40 bis 95%.
Außerdem kann man ein ähnliches Polymeres auch herstellen, indem zu einer Lösung von 20 g Polymerem
A in 100 ml Benzol 0,5 bis 2 Molprozent Titantetrachlorid, bezogen auf die Menge des Polymeren
A, zugegeben werden. Das Gemisch wird in eine Ampulle eingebracht und diese bei verringertem
Druck verschlossen. Das Gemisch wird dann 0,5 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 5 bis 200C umgesetzt.
Das Reaktionsgemisch wird dann in Alkohol gegossen, wobei das Polymere ausfällt. Die Ausbeute
beträgt 90 bis 98%.
Jedes dieser Herstellungsverfahren ergibt das Poly- ' ■ mere B.
Herstellung des Polymeren C
Zu einer Lösung von 10 g Vinylanthracen in 50 ml trockenem Benzol werden 2 Molprozent Titantetrachlorid,
bezogen auf die Menge des 9-Vinylanthracens, zugegeben. Dann wird das Gemisch 24 Stunden
bei einer Temperatur von 20 bis 70° C umgesetzt. Man erhält hierbei ein in Lösungsmitteln unlösliches,
schwachbraunes Polymeres. Die Ausbeute beträgt 90 bis 99%.
Ein ähnliches Polymeres kann auch bei einer Temperatur von 20 bis 700C unter Anwendung von Bortrifluorid,
wasserfreiem Aluminiumchlorid oder wasserfreiem Zinn(IV)-chlorid hergestellt werden. Die Ausbeute
beträgt in diesem Fall 90 bis 99%.
Ein ähnliches Polymeres kann hergestellt werden, indem zu einer Lösung von 3 g raffiniertem 9-Vinylanthracen
in 10 cm3 Benzol 0,1 ml einer 10%igen Lösung von Titantetrafluorid in η-Hexan zugegeben
werden. Das Gemisch wird 80 Stunden lang bei Zimmertemperatur und normalem Druck umgesetzt.
Dabei erhält man Poly-9-vinylanthracen in beinahe stöchiometrischer Ausbeute. Das Produkt ist in
Lösungsmitteln nicht löslich. Nach dem Waschen des Polymeren mit verdünnter Salzsäure, Wasser und
Alkohol erhält man ein schwachgelbes Pulver, das darin getrocknet wird.
Ein ähnliches Polymeres kann hergestellt werden, indem zu einer Lösung von 20 g Polymerem A in
50 ml Benzol 0,5 bis 3 Molprozent Titantetrachlorid
zugegeben werden und das Gemisch bei einer Temperatur von 20 bis 700C 24 Stunden lang umgesetzt
wird. Die Ausbeute beträgt 90 bis 99%.
Ein ähnliches Polymeres kann hergestellt werden, indem das Polymere A in Methylenchlorid gelöst
und dann mit einem Überschuß an Trifluoressigsäure ausgefällt wird. Die Ausbeute beträgt 99%.
Ein ähnliches Polymeres kann hergestellt werden, indem zu einer Lösung von 20 g Polymerem A in
100 ml Benzol 2 Molprozent Titantetrachlorid, wasserfreies Aluminiumchlorid, wasserfreies Zinn(IV)-chlorid
oder Bortrifluorid, zugegeben wird. Das Gemisch wird in einer verschlossenen Ampulle bei 25''C
und vermindertem Druck umgesetzt. Die Viskosität nimmt allmählich zu, und nach 1 bis 2 Stunden beginnt
sich ein Niederschlag zu bilden, der schließlich erstarrt. Nach 24stündigem Stehen wird das Produkt in
Alkohol—Salzsäure gegossen, mit Alkohol und Wasser
gewaschen und getrocknet. Es wird noch einmal mit Benzol gewaschen. Nach dem Trocknen erhält man
ein gelbes Polymeres in einer Ausbeute von 96 bis 99%.
Bei allen oben beschriebenen Reaktionsvorgängen ist die Reaktionsgeschwindigkeit bei Temperaturen
unter 200C so gering, daß man das gewünschte Reaktionsprodukt nicht erhält. Bei einer Temperatur
über 70° C ist das Reaktionsprodukt dagegen stark gefärbt und die Photoleitfähigkeit verringert.
Jedes dieser Herstellungsverfahren ergibt das Polymere C.
Die Darstellung gibt die
9-Vinylanthracen
Polymeres B
Polymeres C
Polymeres A
Wege der Herstellung des Polymeren A, B und C an. Beispiel 1
Ig Polymeres B und 0,5 g chloriertes Diphenyl werden in 15 ml Benzol aufgelöst, auf eine Aluminiumplatte im Schleuderverfahren aufgebracht und getrocknet.
Dabei wurde eine photoleitfähige Schicht von 3 μην Dicke erhalten. Nachdem diese durch
Koronaentladung positiv geladen wurde, wurde sie unter eine positive Kopiervorlage gebracht und
1 Sekunde lang durch eine 100-Watt-Wolframfadenlampe
mit einer Beleuchtungsstärke von 1500 Lux belichtet. Dann wurde ein Pulverentwickler darüber
verteilt, wobei ein positives Tonerbild mit starken Kontrasten erhalten Wurde, das durch Erwärmen
fixiert wurde.
B e i s ρ i e 1 2
1 g Polymeres B, 0,5 g chloriertes Diphenyl und 0,1 g 2-Methylanthrachinon wurden in 15 ml Chlorbenzol
aufgelöst, im Schleuderverfahren auf eine Aluminiumplatte aufgetragen und getrocknet. Dabei
wurde eine photoleitfähige Schicht von 3 μΐη Dicke
erhalten. Nachdem diese durch Koronaentladung positiv geladen wurde, wurde sie unter eine positive
Kopiervorlage 1 Sekunde lang mit einer Beleuchtungsstärke von 1000 Lux belichtet. Nach der Entwicklung
wurde ein positives Tonerbild erhalten, das durch Erwärmen fixiert wurde.
1 g Polymeres B, 0,5 g Polyvinylcinnamat, 0,1 g 2-Methylanthrachinon und 0,5 mg Kristallviolett wurden
in 4 ml Chlorbenzol aufgelöst, auf ein Papierbogen, der gegen Eindringen von Lösungsmitteln vorbehandelt
wurde, aufgebracht und getrocknet. Dabei wurde eine photoleitfähige Schicht von 8 μΐη Dicke
erhalten. Sie wurde im Reflexverfahren 1 Sekunde lang mit einer Beleuchtungsstärke von 600 Lux be-
lichtet. Durch eine Pulverentwicklung erhält man ein positives Tonerbild.
Die gleiche Lösung wie im Beispiel 3 wird auf ein dünnes Polyesterblatt, das zuvor mit Kupferjodid
vakuumbeschichtet wurde, aufgebracht. Nach dem Trocknen wurde eine photoleitfähige Schicht von
10 μηι Dicke erhalten. Diese wurde durch eine
positive Kopiervorlage 1 Sekunde lang mit einer Beleuchtungsstärke von 600 Lux belichtet. Durch
eine Pulverentwicklung erhält man ein positives Tonerbild.
1 g feinpulvriges Polymeres C wurde in einer Lösung von 1 g Polyvinylbutyral in 5 ml Benzylalkohol
dispergiert. Die Dispersion wurde mit einer Klinge auf eine Aluminiumplatte aufgetragen und
dann getrocknet. Dabei wurde eine 7 μΐη dicke photoleitfähige Schicht erhalten. Die photoleitfähige
Schicht wird dann durch eine Koronaentladung (6 kV) positiv geladen und 1 Sekunde lang durch
eine positive Kopiervorlage mit einer Beleuchtungsstärke von 50 Lux belichtet. Nach der Entwicklung
wird ein positives Tonerbild erhalten.
0,3 g Polyvinylbutyral, 0,1 g 1,2-Benzanthrachinon und 0,5 mg Methylenblau wurden in 5 ml Benzylalkohol
aufgelöst. 1 g Polymeres C wurde zu der Lösung zugegeben und gründlich mit ihr vermischt.
Die Dispersion wurde mittels einer Klinge auf ein Papierblatt, das zuvor gegen Eindringen von Lösungen
behandelt wurde, aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde eine 7 μΐη dicke Schicht erhalten. Nachdem
diese durch eine Koronaentladung (6 kV) positiv geladen wurde, wurde sie 1 Sekunde lang im Reflexverfahren
mit einer Beleuchtungsstärke von 3 Lux belichtet. Nach dem Entwickeln wurde ein positives
Tonerbild erhalten, das durch Erwärmen fixiert wurde.
0,25 g Polystyrol, 0,5 mg Phthalsäureanhydrid und 0,1 g 2-Methylanthrachinon wurden in 5 ml Benzol
aufgelöst. 1 g Polymeres C wurde gründlich mit der Lösung vermischt. Die Dispersion wurde mittels
einer Klinge auf ein Papierblatt, das zuvor gegen Eindringen von Lösungen behandelt wurde, aufgetragen
und getrocknet. Dabei wurde eine 7 μπι dicke Schicht erhalten. Die photoleitfähige Schicht
wurde auf herkömmliche Weise aufgeladen und mit einer Beleuchtungsstärke von 3 Lux belichtet. Nach
dem Entwickeln wurde ein sichtbares, naturgetreues Bild erhalten.
5 g feinpulvriges Polymeres C und 5 g Polybutyral wurden gründlich in 10 ml Benzol vermischt, auf eine
Aluminiumplatte aufgegossen und getrocknet. Dabei wurde eine 7 μηι dicke Schicht erhalten. Nachdem die
Schicht mit Hilfe einer Koronaentladung negativ aufgeladen wurde, wurde sie 2 Sekunden lang durch eine
positive Kopiervorlage mit einer Beleuchtungsstärke von 100 Lux belichtet. Nach der Pulverentwicklung
wurde ein positives Tonerbild erhalten, das durch Erwärmen fixiert wurde.
5 g feinpulvriges Polymeres C wurde gründlich mit 3 g Polybutyral, 1 g 2-Methylanthrachinon und 50 mg
Kristallviolett in 20 ml Äthanol gemischt. Die Mischung wurde dann auf ein Papierblatt, das zuvor
gegen Eindringen von Lösungen behandelt wurde, aufgebracht. Nach dem Trocknen wurde eine gleichmäßige,
5 μπι dicke photoleitfähige Schicht erhalten. Sie wurde 0,7 Sekunden lang reflexbelichtet, wobei eine
Beleuchtungsstärke von 10 Lux eingestellt wurde. Nach der Pulverentwicklung entstand ein positives
Tonerbild, welches in der Wärme fixiert wurde.
Beispiel 10
5 g Polymeres C wurde mit 5 g Polybutyral in 10 ml Benzol gründlich vermischt, die Mischung auf eine
Aluminiumplatte aufgegossen und getrocknet. Dabei wurde eine 7 μπι dicke Schicht erhalten. Nachdem die
Schicht mit Hilfe einer Koronaentladung (6 kV) positiv aufgeladen wurde, wurde sie 1 Sekunde lang
durch eine positive Kopiervorlage mit einer Beleuchtungsstärke von 10 Lux belichtet. Nach der Pulverentwicklung
entstand ein positives Tonerbild. Es wurde durch Erwärmen fixiert.
Beispiel 11
0,5 g Polymeres C, 0,3 g 2-Methylanthrachinon, 50 mg Kristallviolett und 3 g Polybutyral wurden in
20 ml Benzylalkohol gründlich vermischt und auf ein Papierblatt aufgetragen, das zuvor gegen Eindringen
von Lösungen behandelt worden war. Dabei wurde eine gleichmäßige photoleitfähige Schicht von 5 μΐη
Dicke (trocken gemessen) erhalten. Sie wurde 0,4 Sekünden lang reflexbelichtet, wobei eine Beleuchtungsstärke
von 10 Lux eingestellt war. Nach der Pulverentwicklung entstand ein positives Tonerbild, das in
der Wärme fixiert wurde.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
509 612/367
Claims (1)
- Patentanspruch:Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht, die ein poly-CH,-meres 9-Vinylanthracen als Photoleiter, gegebenenfalls ein Bindemittel und gegebenenfalls einen Sensibilisator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter aus einem Poly-9-vinylanthracen mit Einheiten der Formel
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