DE1205828B - Verfahren zum Steuern des Kontrastes bei der elektrophotographischen Herstellung von Bildern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Deutsche Kl.: 57 b -10 ί' · B i. V₄₁- ^ &

Nummer: 1205 828

Aktenzeichen: C 24803IX a/57 b

Anmeldetag: 5. August 1961

Auslegetag: 25. November 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Kontrastes bei der elektrophotographischen Herstellung von Bildern, bei der eine photoleitfähige Schicht vorbelichtet, aufgeladen, bildmäßig belichtet und dann entwickelt wird.

Es ist bekannt, zur Steuerung des Kontrastes die Verfallsgeschwindigkeit des Bildes während der Entwicklung oder die Aufladespannung zu steuern. Im ersteren Falle erfolgt der Eingriff nach der bildmäßigen Belichtung. Bei der Steuerung der Aufladespannung ist es schwierig, die Gleichspannung verlustfrei zu ändern.

Aufgabe der Erfindung ist, zur Kontraststeuerung die Gleichspannung verlustfrei zu ändern.

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem Verfahren zum Steuern des Kontrastes bei der elektrophotographischen Herstellung von Bildern, bei der eine photoleitfähige Schicht vorbelichtet, aufgeladen, bildmäßig belichtet und dann entwickelt wird, aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht so lange vorbelichtet wird, bis der Kontrast des nach der Entwicklung entstehenden Tonerbildes in einem gewünschten Verhältnis zu einem Tonerbild, das ohne Vorbelichtung erhalten wird, herabgesetzt ist.

Für die Vorbelichtung kann eine elektromagnetische Strahlung eines Spektralbereiches benutzt werden, der sich ganz oder teilweise mit dem Spektralbereich der für die bildmäßige Belichtung benutzten Strahlung deckt oder gänzlich außerhalb dieses letztgenannten Spektralbereiches liegt. Besonders bequem läßt sich das Verfahren nach der Erfindung natürlich anwenden, wenn für die Vorbelichtung und die bildmäßige Belichtung dieselbe Lichtquelle benutzt wird.

Durch die Vorbelichtung wird die photoleitfähige Schicht hinsichtlich ihrer Fähigkeit, eine Ladung zu halten, und hinsichtlich der Ableitungsgeschwindigkeit einer Ladung beeinflußt. Die vorbelichtete photoleitfähige Schicht verlangt zwar eine längere Aufladezeit oder ein intensiveres Aufladen bis zum Erreichen der Ladungssättigung, doch bleibt die Leitfähigkeit der photoleitfähigen Schicht und damit auch die Aufladung gleichmäßig. Es treten keine Lichtenbergschen Figuren auf. Das Bild bleibt sauber, und der Bildkontrast ist durch die Art der Vorbelichtung steuerbar.

Für praktische Zwecke hat sich sichtbares Licht als brauchbar für die Vorbelichtung erwiesen. Die gleiche oder eine ähnliche Wirkung kann aber auch von elektromagnetischen Strahlungen ganz anderer Wellenlängen hervorgerufen werden, beispielsweise Verfahren zum Steuern des Kontrastes bei der
elektrophotographischen Herstellung von Bildern

Anmelder:

Commonwealth of Australia,

Melbourne (Australien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Rathmann

und Dipl.-Ing. R. Mertens, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Neue Mainzer Str. 40-42

Als Erfinder benannt:

Kenneth Archibald Metcalfe, Fulham;

Robert-John Wright, Hectorville;

Robert Vernon Wisseil,

Leawood Gardens (Australien)

Beanspruchte Priorität:

Australien vom 8. August 1960 (63 314)

von Röntgenstrahlen oder einer Strahlung mit sich ändernder Wellenlänge. Vorteilhaft ist die Verwendung von Strahlungen mit Wellenlängen in der Nähe des Absorptionsbandes des benutzten Photoleiters. Die photoleitfähige Schicht wird durch die Vorbelichtung leitender, als wenn sie im Dunkeln gehalten würde, gemacht. Dies hat zur Folge, daß die photoleitfähige Schicht nach der Aufladung eine niedrigere Elektronenkonzentration hat. Die niedrigere Elektronenkonzentration entspricht einer geringeren Ladung und einem geringeren Spannungsgefälle zwischen geladenen und nicht geladenen Bildteilen eines Ladungsbildes.

Die für die Vorbelichtung verwendete Strahlungsmenge ist viel größer als die für die bildmäßige Belichtung.

Eine elektrisch leitende Zwischenschicht, die sich in elektrophotographischen Papieren zwischen dem Schichtträger und der photoleitfähigen Schicht befindet, ist hier nicht erforderlich, denn die photoleitfähige Schicht wirkt selbst als leitende Schicht. In Übereinstimmung damit kann nur eine verhältnismäßig schwache Ladung auf ihr gehalten werden. Mit elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien aus einem isolierenden Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht ohne leitende Zwi-

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selenschicht konnten, sofern nur eine Vorbelichtung stattfand, befriedigende Abbildungen erzielt werden.

Zinkoxyd, das für Strahlen des sichtbaren Bereichs empfindlich ist, ist ein Photoleiter, für den das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend an Hand von Diagrammen erläutert, die den zeitlichen Verlauf der Ladungsableitung auf Zinkoxydpapier unter verschiedenen Vorbelichtungsbedingungen zeigen. Die Kennlinien beziehen sich auf das Aufbewahren des Papiers teils in Dunkelheit, teils unter Lichteinfluß, beides mit und ohne Vorbelichtung. In allen Figuren (F i g. 1 bis 6) ist die Oberfiächenladung, gemessen in Volt, gegen die Zeit aufgetragen.

In Fig. 1 ist die auf einem Zinkoxydpapier verbleibende Oberflächenladung, ausgedrückt durch die Spannung der Oberfläche gegen ein Bezugspotential in Abhängigkeit von der Zeit, gemessen in Stunden, wiedergegeben. In dem die Kurve A ergebenden Versuch wurde das Zinkoxydpapier im Dunkeln gehalten, um die Ermüdung des Zinkoxydes fernzuhalten. In dem die Kurve B ergebenden Versuch fand eine Vorbelichtung von 10 Sekunden mit sichtbarem Licht statt. In dem die Kurve C ergebenden Versuch dauerte die Vorbelichtung mit sichtbarem Licht 30 Sekunden. Als Lichtquelle wurde eine 160-Watt-Lampe, die in einem Abstand von 15 cm vom Zinkoxydpapier angeordnet war und eine Leuchtdichte von 12100 Kerzen pro Quadratmeter lieferte, verwendet. Die Spannung betrug im Augenblick der Aufladung beim Versuch für Kurve A annähernd 300 Volt, beim Versuch für Kurve B 200 Volt und beim Versuch für Kurve C annähernd 120 Volt.

Wenn das Zinkoxydpapier eine halbe Stunde lang im Dunkeln gelagert worden ist, ist die Spannung auf 170 bzw. 100 bzw. 65 Volt abgefallen, und nach einer 1 stündigen Aufbewahrung im Dunkeln betrugen die entsprechenden Spannungen 150, 80 und 50 Volt.

In F i g. 2 sind die Oberflächenladungen in Abhängigkeit von der Zeit für den Fall gezeigt, in dem das Zinkoxydpapier in gleicher Weise vorbelichtet und, wie zu F i g. 1 beschrieben, aufgeladen, dann aber mit einer Lichtquelle von 2150 Kerzen pro Quadratmeter belichtet worden ist. Von den sich dabei ergebenden Hellabfallskurven fallen die Kurven A und B nach einer Sekunde unter die Kurve C, deren Neigung im Vergleich mit der der Kurve C der F i g. 1 fast unverändert bleibt.

Es sei noch bemerkt, daß in den Fig. 1 und 2 ein Unterschied in den Ausgangsspannungen der verschiedenen Kurven besteht. Dies liegt an der Schwierigkeit, gleichmäßige Zinkoxydüberzüge zu erzielen und außerdem an Meßproblemen, die mit der Kürze der nach der Belichtung zur Verfügung stehenden Zeit zusammenhängen.

Die im Versuch für Fig. 3 auf dem Zinkoxydpapier zurückbleibende Oberflächenladung ist wiederum durch die Kurven A, B und C wiedergegeben. Beim Versuch für Kurvet wurde das Zinkoxydpapier im Dunkeln gehalten, während es beim Versuch für Kurve B einer Vorbelichtung von 2,4 Sekunden unterworfen worden ist. Als Lichtquelle wurde eine schwarze 150-Watt-UV-Lampe mit einem Filter im Abstand von 25 cm vom Zinkoxydpapier benutzt. Kurve C zeigt den Spannungsabfall bei der Vorbelichtung mit der UV-Lampe und einer Belichtungszeit von 30 Sekunden. Demnach beginnt die Spannung in den Kurvend, B und C bei annähernd 250 bzw. 200 bzw. 75 Volt.

. Nach lstündiger Lagerung im Dunkeln sind die Spannungen auf annähernd 130 bzw. 74 bzw. 20 Volt abgefallen.

In F i g. 4 ist der zeitliche Spannungsabfall wie in F i g. 3 für einen Fall gezeigt, in dem das Zinkoxydpapier in gleicher Weise vorbelichtet und aufgeladen, dann jedoch mit der schwarzen 150-Watt-UV-Lampe belichtet wurde. Wiederum ist die Kurvet ohne Vorbelichtung des Zinkoxydpapiers aufgenommen worden, während die Kurven B und C mit einer 2,5 bzw.

is 30 Sekunden langen Vorbelichtung des Zinkoxydpapiers mit ultraviolettem Licht aufgenommen worden sind. Die übrigen Versuchsbedingungen blieben unverändert. Kurvet zeigt, daß anfänglich eine hohe Ladung aufgenommen wird, aber diese Ladung ist

so nach einer Sekunde UV-Belichtung fast vollständig abgeflossen. Durch eine kurzzeitige UV-Vorbelichtung hat sich, wie Kurve B zeigt, der Widerstand des Zinkoxydpapiers so geändert, daß jetzt nur ungefähr 150 Volt bei gleichen Methoden der Aufladung ge-

halten werden können. Diese Ladung von 150VoIt fließt bei UV-Belichtung wiederum in einer Zeit von etwas weniger als einer Sekunde ab.

Wie Kurve C zeigt, hat sich durch eine Vorbelichtung von 30 Sekunden mit ultraviolettem Licht der elektrische Widerstand des Zinkoxydpapiers so geändert, daß jetzt bei gleichen Methoden der Aufladung nur weniger als 50 Volt gehalten werden können, doch hält das Zinkoxydpapier noch nach einer Sekunde UV-Belichtung eine Ladung. Diese Ladung wird noch über einen beträchtlichen weiteren Zeitraum gehalten.

Die Fig. 5 und 6 entsprechen den Fig. 3 und 4. Der Unterschied besteht darin, daß in den Versuchen für die F i g. 5 und 6 die Vorbelichtung mit Röntgenstrahlen ausgeführt worden ist, und zwar in dem in Kurve B wiedergegebenen Fall mit einer Röntgenstrahlenquelle von 120 kV aus einem Abstand von 30 cm 1 Minute lang.

Die Belichtung für Kurve C betrug 4 Minuten mit der gleichen Röntgenstrahlenquelle.

Es sei darauf hingewiesen, daß in allen Figuren die mit A bezeichnete Kurve in etwa gleichbleibt. Es sind natürlich gewisse Abweichungen in diesen Kurven zu beobachten, die an der Streuung der Zinkoxydpapiere und der Versuchsbedingungen liegen.

Wie die Kurven B zeigen, bewirkt die Vorbelichtung mit einer elektromagnetischen Strahlung eine Senkung der Menge der elektrischen Ladung, die das Zinkoxydpapier tragen kann, und die Dunkelabfalls-

kurven haben eine etwas unterschiedliche Neigung. Bei einer stärkeren Vorbelichtung ist die Ladungsmenge, die das Zinkoxydpapier tragen kann, noch mehr herabgesetzt worden, aber die Dunkelabfallskurven C zeigen, daß die Ladungen besser gehalten werden. Wegen der flacheren Kurven C ergibt sich ein kleinerer Kontrast von Bildern.

Für beste Ergebnisse ist es wünschenswert, zur Vorbelichtung Strahlen einer Wellenlänge auszuwählen, die angenähert der Wellenlänge eines Absorptionsmaximums des Photoleiters, welcher vorbelichtet wird, entspricht.

Für Zinkoxyd eignet sich eine Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 3000 und 4000 Ä.

Für Selen eignet sich eine Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 3000 und 6000 A. Zinkoxyd kann jedoch auch mit einer Strahlung einer Wellenlänge zwischen 4000 und 7000 A vorbelichtet werden.

Obgleich alle Röntgenstrahlen geeignet sind, soll- s ten auch hier Strahlen einer Wellenlänge gewählt werden, die leicht durch den vorzubelichtenden Photoleiter absorbiert werden. So hat Zinkoxyd ein Absorptionsmaximum bei 1,28 A und Selen bei 0,949 A, so daß in diesem Fall Röntgenstrahlen eines "Wellenlängenbereichs von 10 bis 20 A besonders geeignet sind.

Gammastrahlen eines Wellenlängenbereichs von 0,010 bis 1,40 A sind für Photoleiter mit Absorptionsmaxima in diesem Bereich geeignet, aber im allgemeinen erfordern Strahlen kurzer Wellenlänge eine längere Vorbelichtung.

Eine Vorbelichtung mit einer Strahlung einer Wellenlänge oberhalb 7000 A ist auch noch wirksam.

20 Beispiel 1

Es wird ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtträger aus Papier und einer photoleitfähigen Schicht aus 75 Gewichtsprozent Zinkoxyd und 25 Gewichtsprozent eines leinölmodifizierten Alkydharzes, dessen Leinölanteil aus verhältnismäßig kurzkettigen Fettsäureestern besteht (entsprechend einem wenig gesättigten ölradikal), verwendet.

Das Aufzeichnungsmaterial wird auf der gesamten Fläche mit Licht aus einer 160-W-Wolframfadenlampe aus 15 cm Entfernung 30 Sekunden lang total belichtet.

Hierauf wird das Aufzeichnungsmaterial in einer Aufladevorrichtung aufgeladen. In dieser Aufladevorrichtung beträgt die elektrische Feldstärke zwischen den Entladungsspitzen und der Basiselektrode 4 kV/cm. Aufladezeit: 10 Sekunden. Dann wird das Aufzeichnungsmaterial in üblicher Weise bildmäßig 3 Sekunden lang mit einer 160-W-Wolframfadenlampe aus einer Entfernung von 60 cm belichtet.

Zum Schluß wird das Aufzeichnungsmaterial mit einem üblichen Entwickler aus 15 g eines phenolmodifizierten Pentaerytritesterharzes mit einem Säurewert von 7 bis 15, einem spezifischen Gewicht von 1,09 bei 20° C und einem Schmelzbereich zwischen 110 und 120° C; 15 g eines leinölmodifizierten Alkydharzes, dessen Leinöl zu 52% ungesättigt ist und das einen Säurewert von 6 bis 10 und ein spezifisches Gewicht von 0,965 bei 20° C hat; 25 g Kerosin; 60 g Druckerschwärze und 15 g Waxoline Nigrosine, die in einem aliphatischen Kohlenwasserstoff dispergiert sind, entwickelt.

Das Tonerbild ist weich und umfaßt einen Dichtebereich von 3,0 (die photographische Dichte wird hier in einer Skala von 1 bis 5 gemessen, wobei der Wert 5 einem opaken Zustand entspricht).

Beispiel 2

Ein Aufzeichnungsmaterial wie im Beispiel 1 mit Kunstdruckpapier als Schichtträger wird 10 Sekunden lang vorbelichtet. Bei sonst gleicher Behandlung wie im Beispiel 1 ist das Tonerbild etwas härter und umfaßt einen Dichtebereich von 1,3.

Beispiel 3

Es wird ein Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht aus Zinkoxyd und 10% Wismuttrioxyd verwendet und im übrigen wie im Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 4

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, aber mit 140 kV Röntgenstrahlen 2 Minuten lang durch ein Aluminiumgußstück hindurch belichtet. Das Tonerbild umfaßt einen großen Dichtebereich und kleines Korn.

Beispiel 5

Selen wird im Vakuum auf Glas in einer Dicke von 50 Mikron aufgedampft. Das Aufzeichnungsmaterial wird wie im Beispiel 1 2 Sekunden lang vorbelichtet, dann 1 Sekunde lang bildmäßig belichtet. Das Tonerbild ist weich und hat einen großen Dichtebereich.

Beispiel 6

Eine photoleitfähige Zinkoxydbindemittel- oder Selenschicht wird ohne elektrisch leitende Zwischenschicht auf einen Schichtträger aus einem Polyester aufgebracht und das Aufzeichnungsmaterial wie im Beispiel 1 oder 5 verwendet. Das Tonerbild umfaßt einen großen Dichtebereich und zeigt die ohne Vorbelichtung auftretenden Lichtenbergschen Figuren und Uberschneidungszonen nicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern des Kontrastes bei der elektrophotographischen Herstellung von Bildern, bei der eine photoleitfähige Schicht vorbelichtet, aufgeladen, bildmäßig belichtet und dann entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht so lange vorbelichtet wird, bis der Kontrast des nach der Entwicklung entstehenden Tonerbildes in einem gewünschten Verhältnis zu einem Tonerbild, das ohne Vorbelichtung erhalten wird, herabgesetzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorbelichtung eine Strahlung desselben Spektralbereiches wie für die bildmäßige Belichtung benutzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 032669;
USA.-Patentschrift Nr. 2 937 943.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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