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Xerographisches Verfahren und Einrichtung zur Herstellung einer sichtbaren
Wiedergabe eines sichtbaren Objekts Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrostatisches
Verfahren zur Bilderzeugung und eine neue Einrichtung zur Herstellung der endgültigen,
sichtbaren Wiedergabe eines elektrostatisch aufgenommenen Bildes.
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Es sind schon elektrostatische Geräte entwickelt worden, bei denen
ein sichtbares Bild in ein elektrostatisches umgewandelt und das letztere durch
Pulverablagerung- in einer dem elektrostatischen Bild entsprechenden Form sichtbar
gemacht wurde.
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Beispielsweise sind bereits ein Verfahren und eine Einrichtung unter
Verwendung eines lichtempfindlichen Materials bekannt, das aus einem dünnen, durchsichtigen,
auf einer durchsichtigen Platte aufgebrachten Metallfilm und einer photoelektrischen
Schicht besteht. Vorzugsweise ist die letztere leitend und besteht aus einem Material
mit Photoemissionseffekt. Während des Arbeitsvorgangs wird das lichtempfindliche
Material mit der Klemme einer elektrischen Batterie verbunden und einer geeigneten
Lichtquelle ausgesetzt, wodurch ein Bild daraufgeworfen wird. Das Bild wird in Form
einer »gespeicherten elektrostatischen Aufzeichnung« auf ein lichtdurchlässiges,
durchscheinendes Material hoher Isolation geworfen, das zwischen das Material mit
Photoemissionseffekt und eine mit dem anderen Pol tierelektrischen Batterie verbundene
Metallplatte gebracht wird. In einer derartigen Einrichtung wird also das gespeicherte
elektrostatische Bild durch das Material mit Photoemissionseffekt erzeugt, das unter
dem Einfluß von Licht Elektronen in den Raum zwischen der Isolationsschicht und
dem lichitempfindlichen Material entsendet. Dann werden die Elektronen unter der
Wirkung des elektrischen Feldes an die Oberfläche der Isolierschicht gezogen. Das
gespeicherte elektrostatische Bild wird daraufhin entwickelt, indem die Isolierschicht
mit einer Suspension feinen Pulvers oder Staubes oder mit feinzerstäubtem Farbnebel
in Berührung gebracht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich bei dieser bekannten
Bildung des gespeicherten Bildes und den bekannten Mitteln zur Entwicklung dieses
Bildes hohe Leistungen nicht erreichen lassen.
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Ferner ist noch ein anderes Verfahren zur Herstellung eines gespeicherten
elektrostatischen Bildes bekannt. Das Photoelement besteht bei diesem Verfahren
aus einer dünnen Schicht aus Metall oder einem anderen, sehr gut leitenden Material
als Grundschicht, einer dünnen Zwischenschicht aus festem dielektrischem Material,
das einen hohen Isolierwert aufweist und unter normalen Beleuchtungsverhältnissen
nicht stromleitend wird, beispielsweise A1203 oder Lack, einer weiteren Zwischenschicht
aus photokonduktivem Isoliermaterial und einer Deckschicht aus dünnem, durchsichtigem,
leitendem Metall oder einem anderen leitenden Material. Diese vier Schichten sind
fest miteinander verbunden. Das gespeicherte elektrostatische Bild wird in einer
der Isolierschichten erzeugt, indem ein Potential dem photokonduktiven Element aufgedrückt
wird, das eine Art Kondensator eines Stromlcreises bildet, in welchem eine leitende
Schicht des photokonduktiven Elementes an einen Pol einer Batterie und die andere
leitende Schicht dieses Elementes über einen Schalter mit dem anderen Pol verbunden
ist. Sind die beiden Schichten miteinander verbunden, d. h., ist das volle Potential
der Batterie dem photokonduktiven Element aufgedrückt, so wird das letztere belichtet,
so daß das Bild des wiederzugebenden Gegenstandes darauf erscheint. Durch die Lichtwirkung
werden die belichteten Teile der photokonduktiven Isolierschicht leitend, so däß
Elektronen durch diese Schicht dringen und gegen die leitende Schicht neben der
Lichtquelle wandern, wo sie festgehalten werden. Auch hier tritt die größte Ladung
bei gleichzeitiger Anwendung von Spannung und Licht auf. Ferner ist die Größenordnung
der Ladung proportional der Belichtung und dem verwendeten Potential. Beim Versuch,
ein sichtbares Bild aus dem vorbeschriebenen gespeicherten elel_trostatischen Bild.
zu erhalten, hat es sich herausgestellt, daß das nachfolgende
Laden
einer der beiden leitenden Schichten bei der Entwicklung des sichtbaren Bildes das
elektrostatsche Bild zerstört.
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Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird eine photokonduktive Platte
verwendet, die eine dünne Schicht aus photokonduktivem Isoliermaterial aufweist,
die auf eine Metallplatte aufgebracht ist. Die Platte kann dann auf zwei Arten geladen
werden, und zwar entweder durch kräftiges Reiben der photokonduktiven Isolierschicht
mit einem weichen Material, beispielsweise einem Baumvoll- oder Seidentuch, oder
durch Verbinden der Platte mit einem Pol einer elektrischen Batterie, deren anderer
Pol mit einer gegenüberliegenden, von der Isolierschicht durch einen Luftzwischenraum
getrennten Platte verbunden ist. In diesem letzteren Fall wird die Platte nur geladen.
wenn sie einer Lichtquelle ausgesetzt wird. In beiden Fällen wird auf die geladene
Platte ein Bild geworfen, worauf die Ladung in dem belichteten Teil in die leitende
Grundschicht entweicht. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine Ladung
des lichtempfindlichen Materials erforderlich ist, ehe das gewünschte Bild daraufgeworfen
wird. Ein weiterer Nachteil ist, daß die lichtempfindliche Schicht unter allen Umständen
so beschaffen sein muß, daß sie geladen werden kann, ohne innerhalb einer gewissen
Geit an Wirkung zu verlieren, so daß die nachfolgenden Bearbeitungsstufen der Belichtung
und Entwicklung durchführbar sind.
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Ferner ist vorgeschlagen worden, das vorerwähnte einzige Element in
zwei getrennte Elemente zu teilen und durch Zusammenwirken beider Elemente ein siehtbares
Bild aus dem hergestellten elektrostatischen Bild zu erzeugen. Der elektrophotographische
Apparat weit also ein photokonduktives Element und ein dieses berührendes, jedoch
von ihm lösbares elektrostatisches Bilderzeugerelement auf. Vorzugsweise besteht
das photokonduktive Element aus einer durchsichtigen Schicht von elektrisch leitendem
Material und einer weiteren Schicht von photokonduktivem Material von hohem Widerstand.
Das davon getrennte elektrostatische Bilderzeugerelement besteht aus einer Schicht
aus elektrisch isolierendem Material und einer Schicht aus elektrisch leitendem
Material. In manchen Fällen kann das auf dem photokonduktivem Material liegende,
elektrisch leitende Material des erstgenannten Elementes undurchsichtig sein, und
dann sind beide Bestandteile des elektrostatischen Bilderzeugerelementes durchscheinend.
In jedem Fall werden jedoch die beiden Elemente relativ zueinander so angeordnet,
daß die Schicht aus photokonduktivem Material des einen Elementes neben der Isolierschicht
des anderen Eleinentes zu liegen kommt. Es ist weiterhin eine elektrische Stromquelle
vorgesehen, die die durchscheinende Schicht des elektrisch leitenden Materials des
einen Elementes mit dem elektrisch leitenden Material des anderen Elementes verbindet,
so daß das letztere mit einem positiven Potential in bezug auf das erstere versehen
ist. Ferner sind noch Mittel vorgesehen, um ein Lichtbild des Gegenstandes auf die
durchscheinende Schicht des elektrisch leitenden Materials und durch diese hindurch
in Richtung der photokonduktiven Materialschicht zu werfen.
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Das Herstellungsverfahren einer sichtbaren Wiedergabe eines sichtbaren
Gegenstandes mit diesem bekannten elektrophotographischen Apparat besteht darin,
daß ein Lichtbild des Gegenstandes durch die transparente Schicht von elektrisch
leitendem Material geworfen und von dort durch die danebenliegende, hochohmige,
photokonduktive Schicht bis zu der dagegenliegenden, aber davon lösbaren Schicht
von elektrischem Isoliermaterial, das auf die Metallträgerplatte aufgebracht ist,
weitergegeben wird. Ein positives elektrisches Potential (oder ein negatives, falls
ein negatives elektrisches Bild gewünscht wird) wird relativ zur durchscheinenden
Schicht von elektrisch leitendem Material auf die Metallträgerplatte aufgebracht,
wodurch auf der Isolierschicht eine elektrostatische Reproduktion des Lichtbildes
erscheint. Die Oberfläche des Isoliermaterials, die die elektrostatische Reproduktion
des Bildes trägt, wird daraufhin von dem vorher dagegen anliegenden photokonduktiven
Material getrennt. Dieses elektrostatische Bild enthält Ladungen, die umgekehrt
proportional zu der je Teilfläche empfangenen Belichtung sind. Das elektrostatische
Bild wird mittels einer Dispersion von Kohlepulver hergestellt, wobei auf der Oberfläche
des gelösten Isoliermaterials eine Kohleablagerung entsteht. die eine sichtbare
Reproduktion des vorgenannten Lichtbildes darstellt.
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Das vorbeschriebene Gerät ist also sowohl in seiner Konstruktion als
auch seiner Handhabung völlig verschieden von dem eingangs erwähnten. Bei dem letzteren
wird das sich auf der Bilderzeugerschicht bildende, elektrostatisch geladene Bild
durch Anwendung eines geeigneten Materials, beispielsweise feinverteilten Kohlepulvers,
direkt in ein sichtbares Bild umgewandelt. Bei dem ersteren bleibt das auf der Oberfläche
der Isolierschicht gebildete elektrostatische Bild auf der Berührungsfläche zwischen
der dielektrischen Schicht und der photokonduktiven Isolierschicht eingefangen.
Dieses eingefangene elektrostatische Bild wird nicht direkt in ein sichtbares Bild
umgewandelt, sondern mit einem Lichtstrahl abgetastet, so daß die Ladung jeder Teilfläche
der durch den Strahl belichteten Berührungsfläche auf eine durchscheinende Metallschicht
auf der anderen Seite der photokonduktiven Schicht entladen wird, wo sie durch einen
geeigneten Apparat zur Verstärkung und Übertragung auf eine in gewissem Abstand
angeordnete Faksimile-Aufnahmestation des Faksimile-Übertragungssystems aufgefangen
wird.
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Das zuletzt beschriebene Gerät mit der direkten Umwandlung des latenten
in ein sichtbares Bild wurde daraufhin geprüft, ob es für das elektrophotographische
Schnelldruckverfahren verwendbar ist, wobei das Gerät ein im wesentlichen photokonduktives
Element, auf welches das gewünschte Bild geworfen wird, ein Bilderzeugerelement,
Mittel zur Ladung des Bilderzeugerelementes, Mittel zur Entwicklung des Bildes und
Mittel zur Übertragung des Bildes auf einen endgültigen Träger, wie ein Blatt oder
eine Rolle Papier; aufweist. Ferner sind noch Mittel zur Reinigung und Entladung
der Bilderzeugertrommel vorgesehen.
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Die Entstehung des gewünschten elektrostatischen Bildes erfolgt dabei
an den Berührungspunkten der Ladetrommel und der das photokonduktive Element tragenden
Trommel gleichzeitig mit der Projektion des optischen wiederzugebenden Bildes auf
das letztgenannte Element. Eine Verbesserung dieses Gerätes gemäß der Erfindung
macht es nunmehr möglich, die Herstellung des gewünschten elektrostatischen Bildes
auf der photokonduktiven Oberfläche entweder durch Aufdrücken des ursprünglichen
Lichtbildes vor, während oder nach der Ladung der photokonduktiven Schicht durchzuführen,
was die An nvendungsmöglichkeit des Gerätes wesentlich vergrößert. Diese Vielseitigkeit
wird durch eine Änderung der Deckschicht der Ladetrommel erreicht. d. h., es wird
ein geeignetes Material von geringerem Widerstand als äußerste
Schicht
der Ladetrommel oder einer anderen Ladevorrichtung verwendet, wodurch die photokonduktive
Oberfläche durch die Ladetrommel anstatt durch den Photowiderstand aufgeladen werden
kann.
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Um die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, wird gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer sichtbaren Kopie eines sichtbaren
Objektes so verfahren, daß ein Lichtbild dieses Objektes auf ein eine hochohlnige,
photokonduktive und eine Leiterschicht aufweisendes photokonduktives Organ geworfen
wird, das mit einem eine Halbleiterschicht und eine leitende Trägerschicht aufweisenden
Aufladungsorgan so in Berührung gebracht wird, daß die photokonduktive und die Halbleiterschicht
gegeneinander anliegen, und das Neue besteht gemäß der Erfindung darin, daß an die
leitende Trägerschicht ein solches Potential, vorzugsweise ein in bezug auf die
Leiterschicht positives Potential, gleichzeitig, vor oder nach Belichtung der Schicht
angelegt wird, daß Ladungen durch die Halbleiterschicht hindurchtreten und auf der
photoleitfähigen Schicht die elektrostatische Reproduktion des Lichtbildes verstärken,
und daß auf die Oberfläche der photokonduktiven Schichteine ein Pulver aufweisende
Dispersion aufgebracht wird, die sich auf dem photokonduktiven Material entsprechend,
der elektrostatischen Aufladung absetzt.
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Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist ein aus einer vorzugsweise durchscheinen den Leiterschich und einer hochohmigen,
photokonduktiven Schicht bestehendes photokonduktives Organ auf, das mit Hilfe eines
elektrischen Potentials über ein Aufladungsorgan entsprechend der Belichtung der
photokonduktiven Schicht aufladbar ist, und das Neue wird gemäß der Erfindung darin
erblickt, daß das Organ eine leitende Trägerschicht und eine Halbleiterschicht aufweist,
die die photokonduktive Schicht berührt, daß das elektrische Potential an die leitende
Trägerschicht und die Leiterschicht angelegt ist und daß Mittel zur Sichtbarmachung
der entstehenden, elektrostatischen Ladung der photokonduktiven Schicht vorgesehen
sind.
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Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße
Einrichtung ist es nun möglich, durch elektrophotographische Mittel mit hoher Geschwindigkeit
Bilder aufzunehmen und wiederzugeben. Die Einrichtung selbst ist so beschaffen,
daß die Abnutzung des photokonduktiven Materials auf ein Minimum reduziert ist.
Außerdem ist die erfindungsgemäße Apparatur einfach, zuverlässig und billig und
gibt zu Störungen praktisch keinen Anlaß.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsart einer elektrophotographischen
Einrichtung. Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsart mit einer anderen
Ladetrommel, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Einrichtung gemäß Fig. 1, worin die
Mittel zur Entwicklung des sichtbaren Bildes von dem photokonduktiven Material getrennt
sind, Fig. 4 und 5 je einen Schnitt durch eine Einrichtung, bei der das photokonduktive
Element die Form einer flachen Platte hat.
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Das in Fig. 1 gezeigte elektrophotographische Gerät gemäß der Erfindung
weist ein photokonduktives Element und ein elektrostatisches Bilderzeugerelement
in Form von rotierenden Trommeln 6 und 7 auf. Die Trommel 6 besteht aus durchscheinendem
Material 8 und ist beispielsweise ein Glaszylinder, der auf seinem Mantel mit einer
transparenten, leitenden Schicht 9, beispielsweise einer dünnen Schicht aus Zinnoxyd
oder aufgedampftem Gold mit Wismutzusatz auf dem Glas, oder aus anderen gebräuchlichen
metallischen Leitern versehen ist, die in dünnen Schichten durchscheinend sind.
Der Zylinder kann auch aus durchscheinendem Kunststoff mit einem durchscheinenden,
auf seinem Mantel angebrachten, leitenden Überzug bestehen. Ferner kann ein Konduktor
auf chemischem Wege auf den Mantel eines Glas- oder Kunststoffzylinders aufgebracht
werden. Von besonderer Wichtigkeit ist es dabei, daß die Materialien einen verhältnismäßig
geringen Widerstand, beispielsweise von 100 bis 1000 Ohm pro Oberflächeneinheit,
aufweisen und daß sie bis zu einem gewissen Grade sichtbares Licht durchlassen,
d. h. daß ihre Lichtdurchlässigkeit bei weißem Licht gegebenenfalls etwa 500/o beträgt.
Diese erforderliche Lichtdurchlässigkeit weist keinen bestimmten Wert auf, und der
Lichtdurchlässigkeitsgrad kann von Fall zu Fall je nach der Lichtintensität größer
oder kleiner sein. Über der leitenden Schicht 9 dies Zylinders liegt eine einen
hohen Widerstand aufweisende photokonduktive Schicht 10. Der spezifische Widerstand
dieser Schicht 10 beträgt vorzugsweise im Dunkeln mindestens 1012 Ohm/cm und bei
einer Belichtung von größter Intensität höchstens 1010 Ohm/cm. Auch diese spezifischen
Widerstandswerte liegen in ihrer Größe nicht fest und ändern sich in Anpassung an
verschiedene Betriebsbedingungen. Es .eignen sich hierfür Selen, Arsenselenide,
Zink-Kadmium-Sulfide und viele andere bekannte Materialien, die die vorerwähnte
Eigenschaft aufweisen. Diese photokonduktiven Schichten sind vorzugsweise kontinuierlich
und werden vorteilhaft durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht.
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Die zweite Trommel 7 besteht aus einem Metallkern 11, der mit einem
halbleitenden Material 12 überzogen ist, so daß eine an 11 angelegte Ladung von
der gewünschten Höhe durch das umgebende Material 12 auf die Oberfläche der Schicht
10 hinüberfließen kann, wenn die Trommeln in leitender Verbindung mit einem angelegten
Potential 15 rotieren. Die maximale gewünschte Drehgeschwindigkeit und die maximale
auf der Oberfläche der Schicht 10 gewünschte Ladung bestimmen zusammen mit der zwischen
der Berührungslinie und der leitenden Schicht der Trommel 6 herrschenden Kapazität
den erforderlichen Widerstand. Die Erfahrung hat gezeigt, daß vorzugsweise der Widerstand
des Materials 12 von -einem Punkt der Oberfläche bis zum Kern 11 im Bereich von
107 bis 109 Ohm liegt. Diese Werte gelten für einen bestimmten Drehgeschwindigkeitsbereich
und können bei größerer oder kleinerer Drehgeschwindigkeit höher oder niedriger
liegen. Als für die Schicht 12 geeignete Materialien seien Celluloseazetat und andere
durchscheinende, cellulosehaltige Harze oder andere organische Halbleitermaterialien,
wie die bekannten Halbleitergummiarten, genannt.
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Die beiden Trommeln 6 und 7 drehen sich in entgegengesetzten Richtungen
und berühren sich entlang einer Mantellinie. Im Mittelpunkt der Trommel 6 ist eine
Lichtquelle 13 untergebracht, deren ausgesandte Strahlung der Lichtempfindlichkeit
des photokonduktiven Materials entspricht. Ein zu reproduzierendes Positiv 14 wird
zwischen der f_ichtquelle 13 und der transparenten leitenden Schicht 9 in Berührung
mit dem Inneren der Trommel angeordnet.
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Zwischen das Positiv 14 und die Lichtquelle 13 wird ein während der
Drehung der Trommel stillstehender Schirm 26 geschoben, um die Belichtung auf
eine
schmale Fläche der photokonduktiven Schicht 10 zu begrenzen. Anstatt ein Positiv
direkt einzusetzen, kann auch ein optisches Bild auf den Berührungspunkt der beiden
Trommeln 6 und 7 geworfen werden, das sowohl ein Halbton- als auch ein Strichnegativ
sein kann.
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Anstatt die Lichtquelle 13 innerhalb der Trommel unterzubringen. können
Belichtung und Erzeugung des Bildes auf der Schicht 10 auch mittels einer außerhalb
der Trommel angeordneten Vorrichtung erfolgen, die vorzugsweise so angebracht ist,
daß das Bild vor dem Berührungspunkt der beiden Trommeln erzeugt wird.
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Infolge der entgegengesetzten: Drehrichtungen der beiden Trommeln
6 und 7 wandert ihre Kontaktlinie auf ihrem Umfang entlang. Eine Gleichstromquelle
15 von etwa 900 bis 1200 Volt Spannung wird zwischen der Metalltrommel 11 und der
leitenden Schicht 9 angelegt, so daß eine Ladung von der Stromquelle 15 durch die
einen hohen Widerstand aufweisende Schicht 12 bis auf die Oberfläche der Schicht
10 gelangen kann. Ferner bilden die gegenüberliegenden Flächen der Trommeln 6 und
7 und die leitende Schicht ständig einen kleinen Kondensator, und die durch die
Schicht 12 hindurchfließende Ladung bewirkt eine Aufladung dieses Kondensators,
die durch den Widerstand der Schicht 12, die Drehgeschwindigkeit der Trommeln und
die Größe des vorgenannten Kondensators bestimmt ist. Die von der Schicht 10 aufgenommene
Ladung wird daher durch die auf diese Schicht auftreffende Belichtung bestimmt.
Es bildet sich also auf der Schicht 10 eine Ladungsverteilung, die umgekehrt proportional
zu der Belichtung der entsprechenden Teilfläche des Negativs ist. Durch entsprechende
Anbringung dies Schirmes 26 kann das Bild auf der Schicht 10 vor, nach oder genau
auf der Berührungslinie der beiden Trommeln 6 und 7 gebildet werden. Gleiches gilt
auch bei Anbringung der Lichtquelle oder der Bilderzeugungsmittel außerhalb der
Trommel.
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Bei Durchführung eines Verfahrens, bei dem die Belichtung vor der
Berührungslinie erfolgt, muß die Umdrehungsgeschwindigkeit so groß sein, daß der
zwischen der Belichtung irgendeines Punktes der Oberfläche 10 und der Berührung
dieses Punktes mit dem die Trommel 7 bedeckenden Material 12 liegende Zeitraum klein
im Verhältnis zur zeitlichen Beständigkeit der leitenden Stellen der photokonduktiven
Schicht 10 ist, die sich unter dem Einfluß des auftreffenden Lichtes bilden. In
diesem Fall erfüllt die durch die hochohmige Schicht 12 abfließende Ladung eine
doppelte Funktion, und zwar wird einerseits die in den leitenden Stellen der photokonduktiven
Schicht vorhandene Ladung abgeleitet und andererseits in den nicht belichteten Stellen
ein Potential entwickelt.
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Erfolgt die Belichtung nach der Berührung der Schicht 10 mit der Trommel
7, so bewirkt das Hindurchfließen des Ladungspotentials durch die Schicht 12 auf
die Oberfläche der Schicht 10 bei der Berührung ein gleichmäßiges Potential auf
der gesamten Oberfläche der Schicht 10. Eine anschließende Belichtung von Teilen
der Schicht 10 durch Aufprojizieren eines Bildes reduziert den Widerstand der belichteten
Stellen, und es entlädt sich ein Teil dieser auf der Oberfläche der Schicht 10 vorhandenen
Ladung. Das auf der Schicht 10 entstehende elektrostatische Bild ist daher umgekehrt
proportional zu der auf diese Schicht auftreffenden Lichtintensität.
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Die Entwicklung eines sichtbaren Bildes aus einem der vorgenannten
elektrostatischen Bilder auf der photokonduktiven Schicht 10 der Trommel 6 kann
durch eines der bekannten Verfahren erfolgen. Beispielsweise wird ein trockenes,
elektrostatisch geladenes, in Luft suspendiertes Pulver von den das elektrostatische
Bild der Schicht 10 bildenden, geladenen Stellen angezogen. Häufig wird hierfür
Ruß verwendet. Dadurch, daß eine Suspension von geladenem Ruß in Luft mit dem elektrostatischen
Bildträger der Schicht 10 in Berührung gebracht wird, entsteht auf der photokonduktiven
Schicht 10 ein Kohlenstoffniederschlag, der umgekehrt proportional zu der Belichtung
des ursprünglichen Bildes und eine positive Darstellung des ursprünglichen Bildes
oder der Lichtabgabe ist. Ein Organ 22, an dem das elektrostatische Bild gleich
nach Verlassen der Kontaktlinie mit der Isolierschicht 12 der Trommel 7 vorbeiläuft,
bringt die Rußsuspension mit der Oberfläche der Schicht 10 in Berührung. Das sich
ergebende Rußbild wird dann in einer späteren Zone des Umlaufes des Bildes während
des Weiterdrehens der Trommel 6 von der Oberfläche der Schicht 10 abgenommen. Dies
kann leicht mittels einer Walze 16 bewirkt werden, die eine mit einer Haftschicht
versehene oder auch unpräparierte Oberfläche eines Papierstreifens 17 in vorübergehende,
schlupflose Berührung mit der sich vorleibewegenden Oberfläche der Schicht 10 in
Berührung bringt, wodurch das Bild auf den Papierstreifen übertragen wird. Die Oberfläche
der Schicht 10 wird anschließend mittels eines an sich bekannten Reinigungsmittels
in ihren ursprünglichen Zustand versetzt, so daß sich nun der vorbeschriebene Vorgang
wiederholen kann.
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Während sich die Verwendung einer trockenen Rußsuspension in Luft
für die bekannten Verfahren mit geringer Umdrehungsgeschwindigkeit eignet und bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren nur bei mäßiger Umdrehungsgeschwindigkeit möglich
ist, kann bei Verwendung einer flüssigen Rußdispersion an Stelle einer Rußsuspension
in Luft die Umdrehungsgeschwindigkeit vergrößert und der Entwicklungsvorgang vereinfacht
werden.
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Diese Suspension läßt sich leicht durch eine drehbar auf dem Organ
22 gelagerte Auftragswalze 28 (Fig. 3) aufbringen, die die Trommel 23 tangential
entlang einer Linie berührt. Die Suspension schlägt sich dabei entsprechend der
Oberflächenladung der Schicht 10 nieder, wodurch sich auf der Oberfläche ein Positiv
des elektrostatischen Negativs bildet. Das entstehende Rußbild kann daraufhin durch
eine endlose Papierbahn 17 abgenommen werden, die über eine Übertragungswalze 16
ähnlich wie in Fig. 1 abläuft. Die photokonduktive Schacht 10 wird anschließend
durch Reinigungsmittel 18 für den weiteren Gebrauch vorbereitet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht die Trommel 6 der
in Fig. 1, doch unterscheidet sich die Trommel 7' von der in Fig. 1 gezeigten Trommel
7 insofern, als der metallische Kern kleiner und von einem elastischen Gutntnimante120
umgeben ist, wofür sich jede handelsübliche, genügend harte Gummisorte eignet, die
einen innigen Kontakt der äußeren Isolierschicht 12 mit der Schicht 10 gewährleistet.
Der Gummimante120 ist außen mit einer leitenden Schicht 21 umkleidet, die nicht
durchscheinend sein muß und nur einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen
darf. Die leitende Schicht 21 besteht ans Metall und kann galvanisch oder chemisch
aufgebracht oder aufgedampft sein Es kann hierfür auch ein Halbleiter von sehr geringem
elektrischem Widerstand verwendet werden. Auf jeden Fall muß die Schicht so dünn
sein, daß sie sich zusammen mit der Oberfläche des Gummimantels biegt und fest auf
der
Gummischicht haftet. Über dieser leitenden Schicht 21 liegt eine dünne Isolierschicht
12 aus einem Material, das die vorerwähnten gewünschten elektrischen Eigenschaften
aufweist. Die so hergestellte Trommel 7' wird dann an die Stelle der Trommel 7 gemäß
Fig. 1 gebracht, und der Reproduktionsvorgang ist derselbe wie der im Zusammenhang
mit Fig. 1 beschriebene. Der elastische Gummiträger der leibenden Metallschicht
21 gestattet, einen gleichmäßigen Kontakt mit der Schicht 10 herzustellen, auch
wenn klein, Abweichungen von der Normalform bei diesen zusammenwirkenden Schichten
auftreten.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt eine Trommel 6 aus einem photokonduktiven
Material, die der gemäß Fig. 1 entspricht. Das zweite Element des elekrophotographischen
Gerätes besteht aus einer Trommel 7, die ebenfalls der in Fig. 1 gezeigten entspricht.
Um die Oberfläche der Trommel 6 vor der leicht scheuernden Wirkung dies auf die
in Fig. 1 und 2 gezeigte Trommel 6 aufgebrachten und von dieser wieder entfernten
Entwicklungspulvers zu schützen, wird hier eine in Abwälzkontakt mit der Trommel
6 stehende dritte Trommel 23 verwendet. Die Trommel 23 besteht wie die Trommel 7'
aus einem metallischen Kern 41 und einem Isoliermantel 42. Das auf der Oberfläche
der Schicht 10 der Trommel 6 gebildete elektrostatische Bild wird auf die entsprechende
Oberfläche der Trommel 23 entlang der Berührungslinie dieser beiden Trommeln übertragen.
Dann wird das elektrostatische Bild der Trommel 23 durch das Auftragsorgan 23, 28
und das Übertragungsmittel 16 entwickelt und die Oberfläche der Trommel durch das
Reinigungsmittel 18 für den weiteren Gebrauch vorbereitet, wie im Zusammenhang mit
Fig. 1 beschrieben.
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Anstatt in trommelförmiger oder zylindrischer Form kann auch eines
oder beide Elemente als flache Platte ausgebildet sein. Das photokonduktive Element
der Fig. 4, das der Trommel 6 der Fig. 1 entspricht, besteht beispielsweise aus
einer Grundplatte 8' aus Glas oder sonstigem durchscheinendem Material, einer durchscheinenden,
leitenden Zwischenschicht 9' und einer photokonduktiven Schicht 10' von hohem Widerstand.
Die Schichten :entsprechen den in Fig. 1 im einzelnen beschriebenen. Unmittelbar
unter der Platte liegt ein Positiv 14' des wiederzugebenden Bildes. Die Lichtquelle
13' befindet sich unterhalb dieses Positivs und belichtet die photokonduktive Schicht
durch das positive Bild, hindurch. Ein trommelförmiges Element T, das dem der Fig.
2 entspricht, ist so gelagert, daß es auf der Oberfläche der photokonduktiven Schicht
abrollen kann. Zwischen der durchscheinenden, leitenden Schicht 9' der Platte und
dem leitenden Zylinder 21 besteht eine elektrische Verbindung über eine Leitung
27, die die biegsame Metallschicht 21 mit dem Metallkern 11 verbindet, und zwischen
den leitenden Schichten 21 und 9' ist eine Batterie eingeschaltet. Beim Abrollen
der Walze auf der Platte wird ein Ladungsbild auf der Oberfläche der Schicht 10'
der Platte erzeugt. Dieses Bild wird dann einem nicht gezeigten Entwicklergerät
zugeführt und das entwickelte, sichtbare Bild auf einen Träger aufgebracht. Nach
Beendigung eines Ablaufes der photokonduktiven Platte hält die Ladetrommel 7' an,
wird angehoben und auf bekannte Weise in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 zeigt zwei plattenförmig ausgebildete
Elemente. Bei dieser Ausführungsform wird das gesamte elektrostatische Ladungsbild
zugleich entwickelt, im Gegensatz zu den linienweise auf der Oberfläche der photokonduktiven
Schicht entwickelten elektrostatischen Bildern gemäß den Ausfübrungsformen nach
Fig. 1 bis 4. Das plattenförmige, photokonduktive Element der Ausführungsform gemäß
Fig. 5 entspricht dem in Fig. 4 gezeigten. Das zweite flache Element der Ausführungsform
gemäß Fig. 5 besteht aus einer starren Metallgrundplatte 24, einer elastischen Schicht
25 aus Gummi oder einem ähnlichen Material, einer leitenden Schicht 21' und einer
Isolierschicht 12'. Dieses zweite plattenförmige Element wird mit der photokonduktiven
Oberfläche der ersten Platte in Berührung gebracht. Ein Positiv 14' des wiederzugebenden
Gegenstandes wird unter die Glasschicht 8' gelegt und von einer Lichtquelle 13'
aus belichtet. Gleichzeitig wird ein Potential an die metallisch leibende Schicht
21' und die durchscheinende. Schicht 9' angelegt. Dadurch wird die Oberfläche der
Isolierschicht 12' und die photokonduktive Oberfläche 10' an den nicht belichteten
Stellen geladen, wähnend an dien belichteten Stellen nur eine geringe oder gar keine
Ladung entsteht. Die beiden Platten werden dann getrennt, während die Beelichtung
und das Potential beibehalten werden. Dies bewirkt auf der photokonduktiven Schicht
10' eine Abzeichnung der Ladung, die umgekehrt proportional zur Lichtdurchlässigkeit
des ursprünglichen Bildes ist. Dieses Bild wird dann auf eine danebenliegende Fläche
übertragen, und, die angewandten Entwicklungsmittel sind den zur sichtbaren Wiedergabe
von elektrostatischen Bildern beschriebenen ähnlich. Das Bild wird dann durch die
bekannten Mittel abgenommen. Dieser Vorgang kann auch für das Flachdruckverfahren
angewandt und in einen normalen Druckvorgang eingegliedert werden.
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Wie bereits erwähnt, besteht eine 'Verbesserung des Verfahrens der
sichtbaren Wiedergabe eines :elektrostatischen Bildes darin, daß auf das elektrostatische
Bild ein Entwicklerpulver in Form einer Dispersion in einer :elektrisch isolierenden
Flüssigkeit aufgebracht wird. Obwohl sich alle bisher bekannten, feinverteilten
festen Materialien, die für die sichtbare Wiedergabe von elektrostatischen Bildern
verwendet werden, als feste Bestandteile der flüssigen Dispersion eignen, wurde
in den Beispielen Ruß besonders erwähnt. Es sei also darauf hingewiesen, daß auch
die anderen elektrisch anziehungsfähigen Pulver an Stelle von Ruß verwendet werden
können.
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Bekannt zur sichtbaren Entwicklung elektrostatischer Bilder sind folgende
Verfahren: Besprühen mit feinem Pulver, Bestäuben, Abwälzen in Pulver eines festen
undurchsichtigen Entwicklers sowie die Verwendung :eines Flüssigkeitsnebels, Die
trockenes Pulver anwendenden Verfahren erfordern eine umfangreiche Einrichtung und
viele zusätzlichen Hilfsmittel zum Aufladen der Pulverwolke sowie zum Aufbringen
der Pulverwolke auf das zu entwickelnde elektrostatische Bild. Ein weiterer Nachteil
des Vierfahrens liegt in der Mindestgröße der Partikeln, die sich in Luft suspendieren
lassen. Dies begrenzt die Bildauflösung des endgültigen Bildes. Weitere Nachteile
der Pulverwolke sind der verhältnismäßig langsame Arbeitsablauf und die Unmöglichkeit,
das Verfahren kontinuierlich durchführen zu können. Ähnliche Nachteile treten bei
allen Entwicklungsmethoden auf, in dienen eine Luftsuspension verwendet wird, also
auch bei Verwendung :eines Flüssigkeitsnebels, bei Sprühen oder Aufstäuben. Die
Entwicklu:agsmethode mit Hilfe einer Flüssigkeit beseitigt bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die vorerwähnten Nachteile. Die maximale anwendbare Teilchengröße ist
die von kolloidalen Teilchen, und darum sind alle Teilchen
in der
Flüssigkeitssuspeension beträchtlich unter der maximalen Bildauflösung eines Silberhalogenidabzuges.
Ferner hat dieses Verfahren den Vorteil, daß die zum Entwickeln erforderliche, aus
Pulver und Flüssigkeit bestehende Trägersuspension keine elektrostatische Ladung
erfordert, im Gegensatz zu der Verwendung der bekannten Pulverwolke, die mit Hilfe
von Ladeeinrichtungen elektrostatisch geladen werden muß.
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Ein Nachteil. der sowohl dem Flüssigkeitssuspensionsverfahren gemäß
der Erfindung als auch den bekannten Verfahren unter Anwendung einer trockenen Pulverwolke
anhaftet, ist der in wahrnehmbarem Umfange auftretende Licht- und Schwärzungshof.
Damit ist ein um eine belichtete Fläche auftretender dunkler Ring bzw. ein um eine
dunkle Fläche auftretender heller Ring gemeint. Die Hauptursache dieses Phänomens
ist das zwischen angrenzenden geladenen und ungeladenen Flächen auftretende elektrische
Feld. Der Niederschlag des Entwicklerpulvers bei Verwendung einer trockenen Pulverwolke
sowie einer Flüssigkeitssuspension ist im wesentlichen durch das Feld bedingt, wobei
die Wolke oder die Suspension hauptsächlich dazu dienen, Kohlenstoffteilchen in
die Nähe der zu entwickelnden Oberfläche zu bringen. Auf dieser Oberfläche bewirken
die elektrischen Felder. die infolge dies Ladungsbildes auf dem Isoliermaterial
entstehen, eine Verteilung der Teilchen auf verschiedene Flächen. Ein Lichthof ist
nun die Folge der auftretenden elektrischen Parameter der verschiedenen Teilfelder.
Die Hofbildung wird durch die Verwendung einer nahe an die zu entwickelnde Oberfläche
herangebrachte Entwicklerelektrode herabgesetzt. die mit der Grundschicht elektrisch
verbunden ist. Dies kann jedoch die Hofbildung nicht ganz verhindern. Dagegen schaltet
das Entwicklungsverfahren mittel Walzen, das eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist, die Hofbildung insofern ganz aus, als der Gebrauch einer Walze die
Kohlenstoffteilchen direkt und zwangläufig mit der zu entwickelnden Oberfläche in
Berührung bringt und die elektrostatische Ladung dieser Teilchen an den Stellen
auf der zu entwickelnden Oberfläche, an denen sie sich abgesetzt haben, festhält.
Es wird kein elektrisches Feld benötigt, um die Teilchen auf die Oberfläche der
Platte zu übertragen, und infolgedessen ist die Hofbildung ausgeschaltet.
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Um die Nachteile der zur Zeit angewandten vorbeschriebenen Entwicklungsverfahren
auszuschalten, können feinverteilte Teilchen eines pulverisierten , Materials, wie
Holzkohle, Kohle, gefärbtes Glas, Harze od. dgl., am vorteilhaftesten verwendet
werden, wenn sie in Form einer Dispersion in einer geeigneten dielektrischen Flüssigkeit
zur Anwendung kommen.
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Die vorzugsweise verwendete flüssige Entwicklerdispersion besteht
aus Teilchen mit Durchmessern zwischen 0,01 und 40 Mikron. Für die meisten Zwecke
sind Teilchen von 1 bis 10 Mikron geeignet, obwohl der optimale Teilchendurchmesser
zwischen 0,01 und 0,5 Mikron liegt, wenn ein hoher Grad von Bildauflösung gewünscht
wird.
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Die verschiedenen Pulver können in jeder Flüssigkeit von geeignetem
elektrischem spezifischem Widerstand dispergiert werden. Die gebräuchlichen Isolieröle
und andere flüssige Köhlenwasserstoffe und chlorierte flüssige Kohlenwasserstoffe,
beispielsweise Kohlenstofftetrachlorid, deren Siedepunkte zwischen 70 und 180° C
liegen, haben befriedigende Ergebnisse gezeitigt. Ferner haben sich anorganische
Flüssigkeiten, wie hochgradig reines Wasser. auch als vorteilhaft für die Durchführung
der Erfindung erwiesen. Das Pulver, vorzugsweise Kohlenstoffpulver, wird der Flüssigkeit
nach entsprechender Trocknung und Reinigung zugesetzt und längere Zeit in einer
Kugelmühle gemahlen, um die einzelnen Teilchen auf eine maximale Größe von höchstens
40 Mikron zu bringen.
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Wenn eine solche Dispersion mit einem elektrostatischen Bild in Berührung
kommt. schlägt sich der Kohlenstoff auf den geladenen Stellen als naturgetreue Wiedergabe
des ursprünglichen elektrostatischen Bildes nieder. Die Kohlenstoffablagerung kann
noch dadurch verbessert werden, daß eine Elektrode in der Nähe der Oberfläche des
elektrostatischen Bildes angebracht wird und die Entwicklerflüssigkeit zwischen
diesen beiden Flächen hindurchgeleitet wird. Die Ausfällung der Kohlenstoffteilchen
wird dadurch beschleunigt, und es entsteht ein sehr gleichmäßiges Bild. Außer für
den vorgenannten Kopiervorgang läßt sich das Verfahren auf alle Arten von Elektrophotographie
anwenden und hat sich sowohl für Strichreproduktionen als auch für die Herstellung
von Halbtonbildern als vorteilhaft erwiesen.
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Eine Abänderung des vorgenannten Verfahrens, die ich sowohl bei der
vorbeschriebenen Arbeitsweise als s s
auch bei anderen Formen von elektrostatischer
Photographie und nachfolgender sichtbarer Reproduktion anwenden läßt, ist die Bedeckung
einer Isolierwalze mit der feinen flüssigen Kohlenstoffsuspension und das Abrollen
der mit dieser Schicht versehenen Walze auf den elektrostatischen Bild- der photokonduktiven
Schicht. Dadurch wird das Entwicklerpulver von der Oberfläche der Walze auf die
geladenen Teile des elektrostatischen Bildes übertragen Beim Abrollen der Walze
auf den ungeladenen Stellen bleibt der Kohlenstoff an der Walze haften und lagert
sich nicht auf diesen Stellen der elektrostatisch geladenen Bildfläche ab. Zu diesem
Zweck wird vorzugsweise eine elastische Walze. beispielsweise aus Gummi, verwendet,
da sie sich den Unregelmäßigkeiten der Oberfläche am besten anpaßt. Dabei ist es
notwendig, die Walze gleichmäßig mit der Schicht aus Entwicklermaterial zu überziehen.
Zu diesem Zweck wird die Walze mit dem flüssigen Entwickler bestrichen bzw. in diesen
eingetaucht, der die vorgenannte Suspension von Ruß in einer isolierenden organischen
Trägerflüssigkeit enthält. worauf der Überschuß abgestrichen wird, so daß eine dünne
Schicht der Entwicklerlösung gleichmäßig über die ganze Oberfläche der Gummiwalze
verteilt zurückbleibt. Diese Schicht wird infolge der Oberflächenspannung festgehalten,
und die Walze kante in feuchtem Zustand oder nach vorheriger Trocknung über die
das elektrostatische Bild tragende Oberfläche geführt werden. Beide Verwendungsarten
haben zu gleich guten Ergebnissen geführt. Ein besonderer Vorteil dieser Methode
besteht darin, daß sie sich zur wiederholten Reproduktion im Schnelldruckverfahren
eignet.