DE1104534B - Xerographisches Reproduktionsverfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Photographie, insbesondere auf die Umwandlung eines latenten elektrostatischen Bildes in ein sichtbares Bild.

In den einschlägigen Veröffentlichungen wird das xerographische Verfahren im allgemeinen wie folgt beschrieben. Es wird ein photosensitives Element hergestellt, das auf einer elektrisch leitenden Trägerschicht eine photokonduktive Materialschicht aufweist, die aus einer Reihe von Materialien, wie amorphes Selen, gewählt wird, welche zeitweise als elektrische Isolatoren gelten, jedoch bei Lichteinwirkung elektrisch leitend werden. Diesem photosensitiven Element wird auf bekannte Weise eine elektrostatische Ladung verliehen, beispielsweise durch Reiben, Ioneneinwirkung oder Elektronenemission, was beispielsweise durch Sprühentladung (Korona-Entladung) geschehen kann. Sodann wird das photosensitive, eine elektrostatische Ladung aufweisende Element durch Aufprojizieren eines Licht- und Schattenbildes belichtet, wodurch die belichteten Flächen zum Teil leitend werden und sich entladen, während die nicht belichteten Flächen unverändert bleiben und ihre Ladung beibehalten. Dadurch entsteht auf der photokonduktiven Schicht ein sogenanntes latentes elektrostatisches Bild, das dann dadurch in ein sichtbares Bild umgewandelt wird, daß es mit einem elektrostatisch anziehbaren pulverförmigen Material in Kontakt gebracht wird. Dabei wird das pulverförmige Material von der geladenen Fläche des photosensitiven Elements angezogen und ergibt eine sichtbare Wiedergabe des latenten elektrostatischen Bildes. Das sichtbare Bild wird dann entweder abgenommen oder auf ein dauerndes, aus geeignetem Material bestehendes Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einen Bogen bzw. ein Band, übertragen und auf Wunsch auf der Oberfläche oder im Körper dieses dauernden Aufzeichnungsmediums befestigt.

Es wurden für diesen Teil des xerographischen Verfahrens bisher zwei Wege beschriften.

Bei dem einen wurde das latente elektrostatische Bild mit einem feinverteilten, trockenen Pulver in Kontakt gebracht oder mit einem flüssigen Nebel bzw. fei η versprühten Teilchen. Verwendbar ist ferner eine elektrostatisch anziehbare, Materialstäubchen enthaltende Flüssigkeit oder jegliches andere Material, das durch die elektrostatische Ladung genügend stark angezogen wird, um das latente Bild in ein sichtbares umzuwandeln. Wegen der äußerst empfindlichen Oberfläche der zur Zeit verwendeten photokonduktiven Materialien hat sich eine direkte Berührung des Photokonduktors mit Materialien, die eine abschürfende Wirkung ausüben, als unerwünscht erwiesen, da eine solche direkte Berührung zu einer Beschädigung der

Xerographisches Reproduktionsverfahren

Anmelder:

General Dynamics Corporation,
San Diego, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier

und Dipl.-Ing, M. Sc. W. Stellrecht, Patentanwälte,

Stuttgart S, Uhlandstr. 16

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. März 1956

Richard Allen Fotland und Edward Francis Mayer,

Cleveland, Ohio (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

gleichmäßigen Oberfläche des Photokonduktors führt, und ihre Gleichmäßigkeit ist unbedingte Voraussetzung für die Herstellung naturgetreuer Reproduktionen. Bei der Übertragung des sichtbaren Bildes auf ein dauerndes Aufzeichnungsmedium durch Druck, eventuell unter Wärmeeinwirkung, läßt sich eine Be-Schädigung der äußerst empfindlichen Photokonduktoroberfläche nicht vermeiden. Ferner werden zur Entfernung der anhaftenden Entwicklerteilchen mit dem Ziel, den Photokonduktor für eine Wiederverwendung durch nochmalige Aufladung, Belichtung und Entwicklung bereit zu machen, üblicherweise Reinigungsmittel benötigt, die die empfindliche Oberfläche des Photokonduktors nochmals abschürfen und zerkratzen. Aus vorstehendem ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Verfahren, bei denen eine direkte Berührung zwisehen Photokonduktor und einem speziellen, elektrostatisch anziehbaren Material stattfindet, eine Anzahl ungünstiger Faktoren einschließen, die die Lebensdauer des eine komplizierte Herstellung erfordernden Photokonduktors herabsetzen.

Bei einem zweiten Verfahren, das die Nachteile einer direkten Berührung des speziellen Entwicklers mit der Oberfläche des Photokonduktors vermeidet, wird die empfindliche photokonduktive Schicht des photosensitiven Elements vor einer direkten Berührung mit

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dem speziellen Entwicklermaterial und den nachfolgend verwendeten Reinigungsmitteln durch eine transparente oder durchscheinende Schicht aus elektrischem Isoliermaterial, wie Papier, Tuch oder einem Kunststoff, geschützt. An Stelle eines zweischichtigen, eine elektrisch leitende und eine photokonduktive Schicht aufweisenden photosensitiven Elements wird hier also ein dreischichtiges Element verwendet, bei dem die dritte, auf der Oberfläche liegende Schicht eine direkte Berührung der photokonduktiven Schicht mit Fremdmaterialien verhindert. Das dreischichtige, photosensitive Element wird durch Sprühentladung (Korona-Entladung) mittels eines relativ zu der Metallträgerschicht ein Potential von 5000 bis 10 000 Volt aufweisenden Drahtes aufgeladen; das geladene, photosensitive Element wird daraufhin in bekannter Weise belichtet. Dabei bildet sich in dem auf dem Photokonduktor liegenden Teil der durchscheinenden oder durchsichtigen Schicht ein latentes elektrostatisches Bild. Dann wird die äußere Fläche dieser Schicht mit einem speziellen, elektrostatisch anziehbaren, pulverförmigen Entwickler in Berührung gebracht, so daß auf dieser äußeren Fläche ein sichtbares Bild entsteht. Xun wird die durchscheinende oder durchsichtige, das sichtbare Bild in Form des Entwicklerpulvers tragende Schicht vom Photokonduktor und der leitenden Trägerschicht abgenommen, und das sichtbare Bild wird dann auf bekannte Weise auf ein dauerndes Aufzeichnungsmedium aufgebracht. Bei diesem Verfahren kommt die photokonduktive Schicht nicht mit irgendwelchen, eine abschürfende Wirkung ausübenden Teilchen in Berührung, da das elektrostatische Bild nur auf der obenliegenden Schutzschicht aus transparentem oder durchscheinendem Material gebildet wird. Auch werden bei diesem Verfahren keine direkt mit dem Photokonduktor in Berührung kommenden Reinigungsmittel benötigt. Obwohl das Verfahren viele der bekannten Nachteile vermeidet, ist es doch nur beschränkt anwendbar und ist beispielsweise für die Wiedergabe von Bildern mit vielen Details nicht zu empfehlen, da oft ein Kontrastverlust im endgültigen Bild entsteht oder sich Bilder mit einem geringen Auflösungsgrad ergeben. Diese Nachteile beschränken die Anwendung der in dem Patent beschriebenen Erfindung.

Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, mit einer plattenförmigen photoleitenden Schicht eine elektrisch leitende durchsichtige Schicht zu verbinden und eine Schicht aus isolierendem Material durch eine stützende Metallschicht zu hinterlegen. Die beiden Oberflächen der photoleitenden und der isolierenden Schicht werden dann aufeinandergelegt, worauf ein Bild durch die elektrisch leitende Schicht auf die photoleitende Schicht geworfen wird. An die beiden elektrisch leitenden Schichten wird ein entgegengesetztes Potential angelegt. Nach der Trennung kann dann das auf der isolierenden Schicht vorhandene latente Bild sichtbar gemacht werden.

Gemäß der Erfindung wird dieses vorgeschlagene Verfahren in der Weise abgewandelt, daß die beiden elektrisch leitenden Schichten während der Übertragung durch eine direkte oder eine Massevexbindung auf gleiches elektrisches Potential gebracht werden und daß zwischen dem Photokonduktor und dem Isolierkörper ein Flüssigkeitsfilm eines Stoffes von hoher Durchschlagfestigkeit vorgesehen wird. Durch beide Maßnahmen ergeben sich bessere Kontraste und ein höherer Auflösungsgrad. Ferner wird das Verfahren durch die Verwendung des gleichen Potentials für beide leitenden Schichten vereinfacht.

Obwohl eine Verwendung der bekannten photosensitiven Elemente möglich ist, wird für die Durchführung der vorliegenden Erfindung als eine erste Baueinheit ein photosensitives Element bevorzugt, das aus einem auf der elektrisch leitenden Trägerschicht aufgebrachten Selenphotokonduktor besteht. Die elektrisch leitende Trägerschicht wird zuerst mittels eines organischen Lösungsmittels, wie Trichloräthylen, entfettet und dann in einen Verdampfungsapparat gebracht, in welchem Selen auf die frisch gereinigte Oberfläche des elektrisch leitenden Materials aufgedampft wird. Nachdem sich auf der Trägerschicht eine geschlossene, etwa 25 μ dicke Schicht aus photokonduktivem Material niedergeschlagen hat, wird das photosensitive Element aus dem Verdampfapparat genommen und 1 Tag lagern gelassen, so daß der Photokonduktor seine volle Lichtempfindlichkeit erlangt.

Eine zweite Baueinheit wird aus der elektrisch leitenden Trägerschicht und der daraufliegenden, vorzugsweise darauf befestigten Schicht eines elektrischen Isoliermaterials gebildet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, auf einer Aluminiumfolie eine Schicht aus Polyestermaterial aufzubringen, wobei die Polyesterharzschicht 0,00635 mm und die Aluminiumfolie 0,00889 bzw. 0,051 mm stark sein kann und wobei die dickere Schicht eine größere Zerreißfestigkeit aufweist. Eine Verstärkung der elektrischen Isoliermaterialschicht auf 0,5 bis 1 mm würde gleichermaßen von Vorteil sein.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sollen nun verschiedene Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden.

Bei einer ersten Ausführungsart des Verfahrens wird dem Photokonduktor auf bekannte Art eine elektrostatische Ladung erteilt. Nach Ladung des Photokonduktors wird ein Licht- und Schattenbild einer Standard-Bildauflösungskarte auf das photosensitive Element projiziert. Durch diese Belichtung wird ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Photokonduktor erzeugt, das in jeder Beziehung dem aufprojizierten Bild der Standardkarte entspricht. Doch bilden die bereits bekannte elektrostatische Aufladung und die Belichtung keinen Teil der Erfindung.

Nach der Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes wird das photosensitive Element mit einer aus einer dünnen, elektrisch isolierenden und einer dünnen, elektrisch leitenden Materialschicht bestehenden Platte in innige Berührung gebracht. Die beiden Materialschichten sind so angeordnet, daß die elektrisch leitende Schicht des photosensitiven Elements und die elektrisch leitende Schicht des Übertragungselements jeweils die äußersten Schichten bilden. Zwischen diesen beiden Schichten liegen die das latente elektrostatische Bild tragende photokonduktive Schicht und die Schicht aus elektrischem Isoliermaterial fest gegeneinander an. Nachdem diese beiden Elemente in der vorbeschriebenen Weise miteinander in Berührung gebracht wurden, wird zwischen den beiden elektrisch leitenden Schichten ein elektrischer Kontakt hergestellt. Dadurch verteilt sich das Ladungsbild weiter, so daß ein Teil der Ladung desselben von dem photokonduktiven Material abfließt und sich dem elektrischen Isoliermaterial mitteilt, während das restliche Ladungsbild im Photokonduktor verbleibt. Die elektrische Verbindung zwischen den beiden elektrisch leitenden Elementen der Betriebseinheit kann direkt oder indirekt, d. h. durch Erdung, hergestellt werden. Nach der Übertragung eines Teiles der Ladung des latenten elektrostatischen Bildes auf die elektrische Isolierschicht wird der elektrische Kontakt unterbrochen und das

photosentitive Element von der anderen Einheit getrennt. Nun kann das auf dem elektrischen Isoliermaterial vorhandene Ladungsbild auf bekannte Weise in ein sichtbares Bild entwickelt werden, beispielsweise durch eines der vorgenannten drei Verfahren. Es hat sich herausgestellt, daß sich eine Bildauflösung von etwa 20 Linien pro Millimeter bei der Verwendung von Selen als Photokonduktor und einer Polyesterharzschicht auf einer Aluminiumfolie als Medium für die Entwicklung des sichtbaren Bildes erzielen ließ. Dies war an sich einer direkten Entwicklung auf dem Selenphotokonduktor, bei der eine Bildauflösung von 60 Linien pro Millimeter erhalten werden kann, bei weitem unterlegen.

Es wurde nun beim Zusammensetzen der beiden Aggregate festgestellt, daß sich beim Zusammendrücken derselben in völliger Dunkelheit kleine Funken bildeten, die auf einen Ladungsdurchbruch durch die Luftschicht im Raum zwischen dem Photokonduktor und dem elektrischen Isoliermaterial schließen ließen, und zwar als Folge der relativ hohen Feldstärke, die bei der Zusammensetzung der zeitweiligen Betriebseinheit entstand. Als Begleiterscheinung trat ein Auseinanderfließen des latenten elektrostatischen Bildes mit gleichzeitigem Verlust der Bildauflösung auf. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken und einen bestmöglichen Bildauflösungsgrad zu erreichen, wurde das vorbeschriebene Verfahren wie folgt abgeändert.

Bei der zweiten Ausführungsart wurde festgestellt, daß ein vor dem Aufladen auf die photokonduktive Oberfläche des photosensitiven Elements aufgebrachter dünner Flüssigkeitsfilm von relativ hoher Durchschlagsfestigkeit den Bildauflösungsgrad verbesserte. Es wurde gefunden, daß sich eine Flüssigkeit von relativ hohem Ohmschem Widerstand und hoher Durch-Schlagsfestigkeit speziell dazu eignet, um die Ladungsübertragung zwischen den Baueinheiten der zeitweiligen Betriebseinheit zu verbessern und in dem Zwischenraum zwischen dem Photokonduktor und dem für die Übertragung eines Teils des latenten elektrostatischen Bildes vorgesehenen Isolator einen Ladungsdurchbruch so lange zurückzuhalten, bis der Photokonduktor und der Isolator näher zusammengebracht sind, als dies möglich wäre, wenn sie nur durch eine Luftschicht getrennt werden.

Angestellte Vergleiche haben gezeigt, daß bei einer Ladung der Oberfläche des Photokonduktors bis auf ein Potential zwischen 100 und 600 Volt (die üblichen Werte für einen Selen-Photokonduktor) die Übertragung des latenten elektrostatischen Bildes dann erfolgt, wenn der Photokonduktor und der Isolator etwa 0,127 bis 0,254 mm weit voneinander entfernt sind und von einer Luftschicht getrennt werden. Die dabei erreichte Bildauflösung war 10 bis 20 Linien pro Millimeter. Bei Ersatz der Luftschicht durch eine Flüssigkeit von hoher Durchschlagsfestigkeit wurde der Abstand zwischen dem Photokonduktor und dem Isolator, bei dem ein Durchbruch und also ein Ladungsaustausch durch Funken eintritt, wesentlich herabgesetzt und der erzielte Bildauflösungsgrad beachtlich gesteigert. So wurde beispielsweise bei Verwendung eines Silikonöls der Abstand zwischen dem das latente elektrostatische Bild tragenden Photokonduktor und dem für dieübertragung vorgesehenen Isolator auf zwischen 0,0254 und 0,0762 mm herabgesetzt, ehe ein Durchbruch und eine direkteLadungsübertragung auftrat, und die Bildauflösung wurde auf 30 bis 60 Linien pro Millimeter erhöht. Ein weiterer Vorteil des Ersatzes der trennenden Luftschicht durch eine Flüssigkeit als Übertragungsmedium für dieLadung ist die gleichmäßigere Ladungsübertragung. Dies ist so zu erklären, daß die Durchschlagsfestigkeit der Luft weitgehend mit dem relativen Feuchtigkeitsgrad und der Temperatur schwankt, während die bei Flüssigkeiten gegebenen hohen Durchschlagsfestigkeitswerte diesen Schwankungen nicht unterliegen. Bei der zweiten Ausführungsart erfolgt die Aufladung, Belichtung, der Zusammenbau, die elektrische Verbindung, Trennung der Baueinheiten und Entwicklung des Bildes entsprechend der ersten Ausführungsart. Da jedoch der Abstand zwischen dem photokonduktiven Material und dem elektrischen Isoliermaterial klein ist, wird zur Zeit der Ladungsübertragung das latente elektrostatische Bild mit einem kleinen Grade von Oberflächenstreuung und daher unter größerer Beibehaltung der ursprünglichen latenten Bildauflösungswerte weitergegeben.

Bei einer weiteren Ausführungsart wird so vorgegangen, daß die gleichförmige Aufladung nicht dem Photokonduktor, sondern der Oberfläche des elektrischen Isoliermaterials erteilt wird. Dann werden die Baueinheiten der zeitweiligen Betriebseinheit mit der Flüssigkeit mit hoher Durchschlagsfestigkeit zusammengebracht, und die Belichtung des Photokonduktors erfolgt so, daß das Licht- und Schattenbild durch eine transparente, elektrisch leitende Trägerschicht hindurch auf die hintere Seite der photokonduktiven Schicht erfolgt. Es versteht sich, daß vor der Belichtung eine elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitenden Schichten der beiden Baueinheiten der zeitweiligen Betriebseinheit hergestellt wird, so daß, sobald das photokonduktive Material leitend wird, ein geeignetes Ladungsbild entsteht.

Bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsarten kann der Flüssigkeitsfilm von hoher Durchschlagsfestigkeit entweder auf den Photokonduktor aufgebracht werden oder auf dem Übertragungsmedium zu einem beliebigen Zeitpunkt des Verfahrens vor der Zusammensetzung der Baueinheiten aufgebracht sein. Silikonölfilme von höchstens etwa 100 μ Stärke ließen den gewünschten Auflösungsgrad erreichen. Zur Erzielung der innigen Berührung zwischen den Baueinheiten der Betriebseinheit können vor und/oder während der Übertragung des latenten elektrostatischen Ladungsbildes die Baueinheiten zusammengepreßt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Xerographisches Reproduktionsverfahren, bei dem ein latentes elektrostatisches Bild eines Gegenstandes auf der Oberfläche einer auf einer elektrisch leitenden Schicht angebrachten photoleitfähigen Schicht erzeugt wird, die mit einer auf einer elektrisch leitenden Schicht angeordneten Schicht aus elektrisch isolierendem Material flächenhaft zusammenmontiert und von ihr wieder getrennt wird, wobei die beiden elektrisch leitenden Schichten während der Übertragung elektrisch miteinander verbunden sind und ein bestimmtes Potential aufweisen, worauf dann das auf der Isolierschicht befindliche, elektrostatische Bild in ein sichtbares Bild umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elektrisch leitenden Schichten während der Übertragung durch eine direkte oder eine Masseverbindung auf gleiches elektrisches Potential gebracht werden und daß zwischen dem Photokonduktor und dem Isolierkörper ein Flüssigkeitsfilm eines Stoffes von hoher Durchschlagsfestigkeit vorgesehen wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm vor dem Zusam- dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Flüsmenbau der einzelnen Teile aufgebracht wird. sigkeitsfilms vor der Trennung der einzelnen Teile

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch vorzugsweise durch Druckanwendung wesentlich gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsfilm mit einer 5 unter 100 μ gebracht wird.

Dicke unter 100 μ verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeitsfilm In Betracht gezogene ältere Patente:

Silikonöl verwendet wird. Deutsches Patent Nr. 1 042 613.

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