DER0016768MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 2. Juni 1955 Bekanirtgeniacht am 20. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft Fotoleitermaterialien und insbesondere solche für das elektrostatische Druck- und Kopierverfahren, deren spektrale Empfindlichkeit erweitert ist.

Unter »elektrostatischem Drucken« versteht man (allgemein) die Erzeugung eines Bildes, einer Reproduktion oder einer Kopie in der Weise, daß zwischenschriftlich ein Lichtbild oder ein abgetastetes Muster auf eine Fläche übertragen und dort in ein entsprechendes elektrostatisches Ladungsbild oder Ladungsmuster übergeführt wird. Ein weiterer Verfahrensschritt besteht sodann darin, das Ladungsbild oder Ladungsmuster dadurch sichtbar zu machen und stofflich festzuhalten (zu »entwickeln«), daß man die Fläche mit einem elektroskopischen Pulver bestäubt. Dabei haftet das Pulver nur an denjenigen Flächenteilen, die nach der Bestrahlung eine Ladung behalten haben. Eine derartige Fläche erhält man z. B. durch Herstellung eines Filmes oder einer Schicht aus einem in feinverteilter Form in einem hochdielektrischen filmbildenden Träger suspen-

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dierten Fotoleitermaterial, wobei dieser Film oder diese Schicht von einer leitenden, Unterlage getragen wird (bzw. einen Teil derselben bildet). • Das ^; so entwickelte !Bild kann in bekannter Weise permanent ,gemacht (fixiert) werden.

Als' Fotoleitmaterial für den allgemeinen Gebrauch wird Zinkweiß (ZnO) bevorzugt; allerdings liegt dessen größte Strahlungsempfindlichkeit im Bereich von 3750 bis 3900 A, so daß man, um optimale Ergebnisse zu erreichen, mit ultra-, violettem Licht arbeiten muß. Bei anderen Fotoleitmaterialien liegt die Spitzenempfindlichkeit im sichtbaren Teil des Spektrums; jedoch handelt es sich dabei gewöhnlich um gefärbte Substanzen, die folglich keinen weißen Bildgrund liefern, wie man ihn mit Zinkweiß erhält. Außerdem ist es erwünscht, daß die Empfindlichkeit des Fotoleitermaterials einen möglichst großen Teil des Spektrums erfaßt, wenn nämlich das aufzunehmende Bild selbst gefärbt ist und der Fotoleiter, um wirksam zu sein, auf die Bildfarbe oder die Bildfarben ansprechen muß.

Erfindungsgemäß wird die Spektralempfindlichkeit von Zinkweiß ■ (oder von einem anderen im wesentlichen weißen Fotoleitermaterial) dadurch erweitert, daß man einen Farbstoff zusetzt, der zur Absorbierung von Strahlungsenergie und zur Übertragung dieser Energie an das Fotoleitermäterial befähigt ist. Der Farbstoff kann dann später ausgebleicht werden, so daß man einen weißen Grund erhält, falls dies erwünscht ist. Es' gibt eine ganze Menge derartiger Farbstoffe; jedoch sind nur einige davon befähigt, die absorbierte Energie in dieser Weise zu übertragen.

Wenn man daher einen geeigneten Farbstoff wählt, erhält man einen Fotoleiter mit einem zusätzlichen Bereich hoher Spektralempfindlichkeit, der im Spektrum einen weiten Abstand vom Bereich der natürlichen Empfindlichkeit des Fotoleitermaterials hat. Die Vorteile des Materials selbst werden dabei nicht geschmälert.

Die Erfindung soll nun an Hand der .Zeichnung ausführlicher beschrieben werden. In der Zeichnung bedeutet

Fig. ι eine Kurvenserie, die den Effekt verschiedener Farbstoffkonzentrationen auf die Spektralempfindlichkeit von Zinkweiß zeigt,

Fig. 2 eine Kurvenserie, die die Wirkungen mehrerer verschiedener Farbstoffe zeigt, verglichen mit der Spektralempfindlichkeit von Zinkweiß allein.

Ein Beispiel für die Durchführung der Erfindung ist wie folgt. Ein Fotoleitermaterial wurde durch Zusammenmischen folgender Bestandteile hergestellt:

80 g Silikonharzlösung (mit einem Feststoff ^ gehalt von 60%), 106 g Toluol und 120 g Zinkweiß. Ferner wurde eine Farbstoff lösung aus 0,04 g des Farbstoffes Bengalrosa in 5 cm³ Methylalkohol zubereitet. Diese Lösung wurde der Zinkoxydmischung unter ständigem Rühren zugesetzt. Das Gemenge wurde sodann in einer Porzellanmühle mit Porzellänkügeln ungefähr 3 Stunden lang verrieben, um die Bestandteile vollständig miteinander zu vermischen und eine einheitlich glatte Konsistenz zu erhalten. Das, gemahlene Gemenge wurde auf ein Papierblatt in einer Schichtdicke von ungefähr 0,0013 cm (0,0005 Zoll) aufgetragen; die Schichtdicke kann jedoch zwischen 0,00025 cm (0,0001 Zoll) und 0,004 cm (°>ooi5 Zoll) schwanken. Das so überzogene. Papier wurde sodann getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen. Das erhaltene Produkt stellt ein fertig zubereitetes Material zur Verwendung im elektrostatischen Druckverfahren dar.

Die Kurven der Fig. 1 wurden auf folgende Weise erhalten: Die Oberfläche der nach obigem Beispiel farbempfindlich gemachten Schicht war mit Hilfe eines Koronaentladungsgerätes auf 600 Volt aufgeladen worden. Mit Hilfe eines Bausch-Lombschen Normalmonochromators wurden aus dem Spektrum einer Wolframlampe als Lichtquelle nacheinander schmale Wellenlängenbereiche auf verschiedene Teile der geladenen Oberfläche aufgestrahlt, und zwar jeweils mit einer Beiichtungsdauer von 0,5 Sekunden. Die Oberflächenspannung für jeden Bereich wurde unmittelbar vor und nach der Belichtung mit Hilfe eines Sondiervibrationselektrometers gemessen. Der Unterschied oder Spannungsabfall ist ein Maß für die Empfindlichkeit des Belages gegenüber einer bestimmten Wellenlänge. Dieses Meßverfahren lieferte die Daten für die Auftragung der Kurven nach Fig. 1. Dabei wurde keine Korrektur im Sinne einer Berücksichtigung der Eigenschaften der Wolframlampe vorgenommen.

Die Kurve B zeigt die relative Spektralansprechung der nach dem obigen Beispiel hergestellten Schicht mit einem halb so großen Gehalt an Farbstoff. Die, Kurve C zeigt die Spektralansprechung einer weiteren ähnlich hergestellten Schicht, aber mit dem doppelten Gehalt an Farbstoff wie bei der der Kurve B. Wie man sieht, liegen die Maxima der Kurven bei ungefähr 3750 Ä und ferner zwischen 5250 und 5750 Ä. Ohne den Farbstoff würden die Kurven lediglich ein Maximum haben, und zwar bei ungefähr 3750 Ä.

Fig. 2 zeigt einen Satz von Vergleichskurven für die Farbstoffe Bengalrosa (1), Eosin Y (2), Fluoreszein (3), Erythrosin (4) und Kristallviolett (5). Ohne Farbstoffzusatz wurde die Kurve (6) erhalten, die lediglich ein Maximum bei ungefähr 3750 A aufweist. In jedem Falle wird durch den Farbstoff ein zweiter Empfindlichkeitsbereich erhalten, der im sichtbaren Teil des Spektrums liegt. Die Kurven in Fig. 2 wurden unter Berücksichtigung der Eigenschaften der mit dem Monochromator verwendeten Wolframlampe korrigiert. Die Belichtungsdauer betrüg jeweils 1 Sekunde. Demnach liefern die Ordinatenabstände ein Maß für die Empfindlichkeit innerhalb des Spektrums bei gleichen den aufgeladenen Schichten mit Einschluß der entsprechenden Farbstoffe erteilten Strahlungsenergien. ^: , ,"·'■.-

Als Beispiel für Farbstoffe, die die Empfindlichkeit von Zinkoxyd ausweiten, seien die folgenden,

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mehreren verschiedenen Farbstoffklassen angehörenden Farbstoffe aufgeführt. (Dabei bedeutet C. I. die jeweilige Farbindexnummer.)

I. Phthaleinfarbstoffe: i. Fluoreszein, 2. Eosin (CI. Nr. 768), 3. Erythrosin, 4. Bengalrosa (CI.

Nr. 799);

II. Triphenylmethanfarbstoffe: 5.- Malachitgrün (CI. Nr. 657), 6. Kristallviolett (CI. Nr. 681), 7. Basisch Fuchsin, 8. Methylgrün (CL Nr. 685),

9. Brillantgrün (C. I. Nr. 662);

III. Cyaninfarbstoffe: io.Kryptocyanin, ii.Pinacyanol; "

IV. Heterozyklinische Farbstoffe: 12. Methylenblau (CI. Nr. 922), 13. Akridinorange;

V. Farbstoffmischungen: 14. Methylengrau(CI. Nr. 873);

VI. Nichtklassifizierte Farbstoffe: 15. Alizarinrot S (CL Nr. 1034) (Alizarinkarmin), 16. Chinizarin. '■ .. .. '

ao Der Gewichtsanteil an Farbstoff gegenüber dem Zinkoxyd kann bis zu 0,5% betragen. Vorzugsweise verwendet man jedoch diejenige Mindestmenge an Farbstoff, die gerade noch ausreicht, den gewünschten Effekt hervorzurufen. Ebenfalls lassen sich Farbstoffmischungen verwenden, vorausgesetzt, daß die einzelnen Komponenten miteinander verträglich sind. Sie können, je nach dem Verfahren, nach dem sie hergestellt werden, noch einen gewissen Anteil an inerten Bestandteilen enthalten.

Der Anteil an Zinkoxyd im filmbildenden Material des Belages kann sehr verschieden sein. Bevorzugt werden mengenmäßige Anteile von 50 bis 90% Zinkoxyd gegenüber 50 bis io°/o> filmbildendes Mittel. Die optimalen Mischungsverhältnisse hängen, von der Beschaffenheit des Fotoleiters, des Filmbildners, des Farbstoffes sowie von den gewünschten Resultaten ab.

Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung einer fertigen Schicht kann in der Weise modifiziert werden, daß man den Fotoleiter erst färbt und sodann der Mischung zusetzt. So wurde z. B. in einem Falle eine Farbstofflösung verwendet, die aus 0,04 g Fluoreszein, gelöst in 4 cm³ Methylalkohol, bestand. Diese Lösung wurde in einer Aufschlämmung von 120 g Zinkoxyd und 190 cm³ Methylalkohol so lange verrührt, bis eine einheit-■liche Mischung erhalten wurde. Das gefärbte Zinkoxyd wurde abgefiltert und getrocknet. Ein Ge-

So misch aus 120 g so zubereiteten Oxydes, 80 g Silikonharzlösung und 106 g Toluol wurde sodann in einer Kugelmühle vermählen und wie oben beschrieben auf Papier aufgetragen.

In einem weiteren beispielsweisen Falle wurde zuerst eine Unterlage mit einer Mischung aus Filmbildner und Fotoleiter überzogen und getrocknet und wurde der Belag anschließend gefärbt. Zum Beispiel wurde eine Schicht ohne den Farbstoff zubereitet. Sodann wurde eine Farbstofflösung aus 0,05 g Erythrosin in 200 cm³ Äthylalkohol zum Anfeuchten der Oberfläche dieses Materials verwendet, das nach dem Trocknen gebrauchsfertig war.

Ist der durch den Farbstoff erhaltene farbige Grund unerwünscht, so kann der Farbstoff nach Entwicklung des Bildes gebleicht werden. Ein allgemein übliches Bleichverfahren besteht darin, daß man das Material stark belichtet. Zum Beispiel werden Kryptocyanin und Pinacyanol dadurch gebleicht, daß man mit sichtbarem Licht während weniger als 1 Minute strahlt. Die Bleichgeschwindigkeit hängt dabei von der Farbstoffkonzentration, der Intensität und dem Spektralbereich des Lichtes und der Beschaffenheit des Farbstoffes ab. Sämtliche der oben aufgeführten Farbstoffe'' körinen durch Belichtung gebleicht werden; in einigen Fällen kann dieses Bleichen in Bruchteilen von Sekunden erreicht werden. Andererseits können die Farbstoffe auch auf chemischem Wege gebleicht werden.

Die oben aufgeführten Beispiele beziehen sich auf Oberflächenbeläge für das elektrostatische Druckverfahren. Jedoch kann das Verfahren zur Ausweitung der Spektralempfindlichkeit durch Zusetzen eines Farbstoffes zu einem Fotoleiter auch überall dort angewendet werden, wo ein feinverteilter, in einem filmbildenden Träger suspendierter Fotoleiter Verwendung findet. So kann z.B. eine sogenannte »Flächene-Fotozelle aus einem Isolierteil mit zwei fingerartig eingebauten Elektroden sowie einem fotoleitenden Film der oben beschriebenen Art mit Einschluß eines Farbstoffes bestehen. Wird an die Elektroden ein Potential angelegt, so fließt durch die Zelle ein Strom, der von dem Betrag des auffallenden Lichtes, und zwar 9,5 innerhalb des durch den Farbstoff erweiterten Spektralempfmdlichkeitsbereiches. des fotoleitenden Filmes, abhängt.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fotoleiter, bestehend aus einer Mischung aus feinverteiltem Fotoleitermaterial und einem filmbildenden Material oder Tragmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen Farbstoff enthält, der zur Absorption von Strahlungsenergie und zur Übertragung dieser Energie an das Fotoleitermaterial befähigt ist, derart, daß ein zusätzlicher Spektralempfindlichkeitsbereich für den Fotoleiter erhalten wird.

2. Fotoleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoleitermaterial Zink- \veiß ist.

3. Fotoleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen oder mehrere Farbstoffe der folgenden Typen enthält: Fluoreszein, Eosin, Erythrosin, Bengalrosa, Malachitgrün, Kristallviolett, Basisch Fuchsin, Methylgrün, Brillantgrün, Kryptocyanin, Pinacyanol, Methylenblau, Akridinorange, Methylengrau, Alizarinrot S und Chinizarin.

4. Fotoleiter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei 1.25 dem das Fotoleitermaterial ein Maximum der

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Eigenempfindlichkeit bei ungefähr 3750 Ä hat,

_: dadurch gekennzeichnet, daß es einen Farbstoff

enthält, der einen zusätzlichen Empfindlichkeitsbereich ergibt, der innerhalb des sichtbaren Spektrums liegt.

5. Fotoleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Unterlage, die den Fotoleiter in Form eines dünnen Filmes oder eines Belages trägt.

6. Fotoleiter nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage aus Papier besteht und für das elektrostatische Druckverfahren verwendbar ist.

7. Fotoleiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage aus hochdielektrischem Material besteht und im Kontakt mit dem fotoleitenden Film oder Belag befindliche Elektroden umfaßt.

8. Fotoleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoffanteil nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent des Fotoleitermaterials auf Trockenbasis beträgt.

9. Fotoleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Farbstoff enthält, der durch Belichtung ausbleichbar ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Fotoleitermaterials mit einem zusätzlichen Spektralansprechbereich nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material ein Farbstoff zugesetzt oder ein Farbstoff auf das Material aufgebracht wird, der zur Absorption von Strahlungsenergie und zur Übertragung dieser Energie an das Fotoleitermaterial befähigt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoleitermaterial mit einem hochdielektrischen filmbildenden Trägermaterial und dem Farbstoff vermischt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoleitermaterial zuerst gefärbt und dann mit einem hochdielektrischen filmbildenden Material vermischt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Unterlage mit einer Mischung aus dem Fotoleitermaterial und einem hochdielektrischen filmbildenden Material überzogen, der Belag getrocknet und sodann der Farbstoff dem Belag zugesetzt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.