DE1237902B - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial und elektrophotographisches Verfahren unter Verwendung dieses Aufzeichnungsmaterials - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G03g

Deutsche Kl.: 57 e -1

Nummer: 1237 902

Aktenzeichen: R 34871IX a/57 e

Anmeldetag: 4. April 1963

Auslegetag: 30. März 1967

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einer isolierenden Trägerschicht, einer dielektrischen Zwischenschicht und einer photoleitfähigen Schicht, wobei die Trägerschicht entfallen kann, wenn die übrigen Schichten selbsttragend sind. Die Erfindung betrifft ferner ein elektrophotographisches Verfahren unter Verwendung eines solchen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials.

Beim elektrophotographischen Verfahren wird eine auf einer leitenden Platte angeordnete photoleitfähige Schicht verwendet, die zunächst elektrisch geladen und sodann mit dem zu reproduzierenden Muster belichtet wird. In den belichteten Bereichen wird die Schicht leitend, wodurch hier die vorhandenen Ladüngen abfließen können. Es entsteht auf diese Weise ein Ladungsbild.

Um eine gute Wirkungsweise zu erhalten, müssen die für die photoleitfähige Schicht verwendeten Materialien gleichzeitig gute Photoleiter sein und ein gutes Dielektrikum bilden, damit die aufgebrachte Ladung bis zur Belichtung der Schicht und auch das durch die Belichtung erzeugte Ladungsbild bis zur Fixierung erhalten bleiben. Es ist äußerst schwierig, diese beiden Eigenschaften in einem Material zu vereinigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einer dielektrischen Schicht und einer photoleitfähigen Schicht zu schaffen, bei dem die genannten Eigenschaften, nämlich gute Photoleitfähigkeit und hohes Isolationsvermögen, nicht von einer einzigen Schicht, sondern jede dieser Eigenschaften jeweils von einer anderen Schicht verlangt werden müssen. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch zwei, durch mindestens einen Teil der dielektrischen Zwischenschicht voneinander elektrisch getrennte leitende Systeme, von denen mindestens eines als feiner Raster ausgebildet ist.

Durch die Erfindung ist es möglich, für die erforderlichen Eigenschaften, Photoleitfähigkeit und Isolationsfähigkeit, verschiedene Materialien zu verwenden. Außerdem ist eine gute Bedeckung ausgedehnter geladener Flächen mit Toner auf der belichteten Platte erreichbar, wobei Tonerteilchen mit beliebiger Polarität oder eine Mischung aus Tonerteilchen beider Polaritäten verwendet werden können.

Die Erfindung ermöglicht weiterhin Verfahren, durch welche in einfacher Weise ein positives oder ein negatives Bild einer Kopiervorlage hergestellt werden kann. Zur Herstellung eines positiven Bildes einer Kopiervorlage können folgende Verfahrensschritte vorgenommen werden:

Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial und elektrophotographisches Verfahren unter Verwendung dieses Aufzeichnungsmaterials

Anmelder:

Rank Xerox Limited, London Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte, München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Christopher Snelling, Penfield, N. Y.; Robert William Gundlach, Victor, N. Y.; William Day Hope,

George Robson Mott, Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. April 1962 (185 051) - -

a) Anlegen einer Spannung an die beiden leitenden Systeme bei gleichzeitiger gleichmäßiger Belichtung der photoleitfähigen Schicht mit einer aktivierenden Strahlung,

b) Abschalten der Strahlung und anschließendes Trennen der leitenden Systeme von der Spannungsquelle,

c) Erden der leitenden Systeme,

d) bildmäßiges Belichten der photoleitfähigen Schicht,

e) Entwickeln des latenten Ladungsbildes.

Zur Herstellung eines negativen Bildes einer Kopiervorlage wird vorzugsweise nach der bildmäßigen Belichtung wieder die ursprüngliche Spannung angelegt und gleichzeitig entwickelt.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist das als Raster ausgebildete leitende System in einer der Schichten des Aufzeichnungsmaterials eingebettet. Die leitenden Systeme können von der photoleitfähigen Schicht durch mindestens einen Teil der dielektrischen Schicht getrennt sein. Sie können als kamm-

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artige Linienraster ausgebildet und ineinandergreifend in die dielektrische Schicht eingebettet sein. Sie können aber auch als Linienraster ausgebildet sein und einander überkreuzend angeordnet sein. Die leitenden Systeme können auch durch je ein feines Netzraster gebildet sein.

Das eine leitende System kann in die photoleitfähige Schicht eingebettet sein, während das zweite leitende System als eine Schicht durch mindestens einen Teil der dielektrischen Schicht von dem ersten leitenden System und der photoleitfähigen Schicht getrennt angeordnet ist.

Die dielektrische Zwischenschicht kann z. B. einen elektrolumineszierenden Stoff enthalten, wodurch eine Lichtverstärkung erreichbar ist.

Die dielektrische Schicht und die leitenden Systeme können durchsichtig sein, um einen völlig ungehinderten Lichieinfall von der Rückseite der Platte auf die photoleitfähige Schicht zu ermöglichen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren haben folgende Bedeutung:

Fig. 1 ist ein Schnittbild einer Platte gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist eine Draufsicht längs der Schnittlinie 2-2 in F i g. 1 mit einigen außenliegenden, in F i g. 1 nicht dargestellten Verbindungen;

F i g. 3 ist ein Schnittbild einer zweiten Art xerographischer Platte gemäß der Erfindung;

F i g. 4 ist eine Draufsicht längs der Schnittlinie 4-4 in F i g. 3 mit einer möglichen Gitterausbildung;

F i g. 5 ist die Ansicht einer Ausführungsform, wie sie in einer zylindrischen, umlaufenden xerographischen Trommel benutzt wird;

F i g. 6 ist ein Querschnitt einer verbesserten Form der xerographischen Platte nach der Erfindung;

F i g. 7 zeigt schematisch die Bilderzeugung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Platte 1, die aus einer Unterlage 2 besteht, die eine Anzahl dünner Leiter 4, 5, 6 und 7 trägt, die parallel zueinander über die Breite der Platte verlaufen. Da es, wie später erläutert wird, wünschenswert ist, die Leiter 4, 5, 6 und 7 isoliert voneinander zu halten, sollte die Unterlage 2 ein guter Isolator sein und so stark gewählt werden, daß sie als Träger für die Platte dienen kann. Andererseits dient die Unterlage 2 nur als Traggerüst, so daß sie auch weggelassen werden kann, wenn sie entbehrlich ist oder wenn andere Elemente der Platte selbsttragend gestaltet werden können. Die Leiter auf der Unterlage sind sehr fein und dünn und liegen in gleichmäßigem gegenseitigem Abstand. Die Leiter füllen etwa 50% der Plattenfläche. Sie können durch Ätzen oder Gravur einer aufgebrachten photoleitfähigen Schicht erzeugt werden, wie an den Ausführungsbeispielen erläutert werden wird. Die Leiter sind von einer Schicht eines Dielektrikums 3 bedeckt, das einen Durchschlag verhindert, wenn die Platte nach der unten dargestellten Methode benutzt wird. Vorzugsweise werden Substanzen mit ziemlich hoher Dielektrizitätskonstanten benutzt, so daß die dielektrische Schicht dünn ausgeführt werden kann; eine Polyäthylenterephthalatschicht mit der relativ hohen Dielektrizitätskonstanten 3, 4 wurde mit Erfolg angewandt.

Oberhalb des Dielektrikums 3 befindet sich eine photoleitfähige SchichtS₃ für welche irgendeine der

bekannten, in der Elektrophotographie verwendeten Schichten benutzt werden kann, also etwa photoleitfähige Pigmente in einem isolierenden Bindemittel, glasartiges Selen, Anthrazen u.dgl. Im vorliegenden Fall braucht die photoleitfähige Schicht nicht einen besonders hohen Dunkelwiderstand haben, denn bei der Platte gemäß der Erfindung wird mehr die dielektrische Schicht 3 als die photoleitfähige Schicht als Speicher für die Ladungen, die das nach der Belichtung verbleibende Ladungsbild repräsentieren, benutzt. Daher können photoleitfähige Schichten mit Bindemitteln von weniger hohem Isolationswert verwendet werden, ebenso wie sontige Photoleiter mit relativ geringem Dunkelwiderstand. Die jeweils zweiten Leiter der Platte, also z. B. 4 und 6, werden jenseits des Plattenrandes miteinander verbunden; entsprechendes gilt für die anderen Leiter, also z. B. 5 und 7, die zwischen den vorhergenannten Leitern liegen; beide Leitergruppen bleiben elektrisch voneinander getrennt. Wenn die Leiter in verschiedenen Ebenen der dielektrischen Schicht oder in der isolierenden Unterlage liegen, können ihre Richtungen senkrecht aufeinander stehen. Das einzige Erfordernis ist, daß die Leitergruppen elektrisch voneinander getrennt sind.

Auf diese Weise bildet jeder Satz benachbarter Leiter mit dem Dielektrikum zwischen ihnen einen kleinen Kondensator in der Platte. Die Kondensatoren können durch Anlegen einer Spannung geladen werden. Vorzugsweise sollte die dielektrische Schicht 3 nicht stärker sein als der Mittenabstand der Leiter, damit die die photoleitfähige Schichte erreichenden Streufelder der »Kondensatoren« möglichst groß sind.

F i g. 1 zeigt einen Schalter 9, mit dem die Leitergruppen entweder an eine SpannungsquellelO oder 58 angeschlossen oder geerdet werden können.

Die photoleitfähige Schicht kann auf der Rückseite durch die Platte oder auf der äußeren Oberfläche belichtet werden. Wenn es erforderlich ist, die photoleitfähige Schicht auf der Rückseite zu belichten, muß die Unterlage und das Dielektrikum aus durchsichtigen, isolierenden Substanzen, wie Glas, Polyäthylenterephthalat od. dgl., bestehen. Da die Leiter, wie oben erwähnt, nur etwa die Hälfte der Plattenfläche einnehmen, können sie undurchsichtig sein und gestatten trotzdem noch den halben Lichteinfall durch die Plattenrückseite auf die photoleitfähige Schicht und erzeugen auf dieser ein Strichmuster des Bildes. Andererseits können die Leiter aus durchsichtigem Werkstoff, z. B. aus einer dünnen Schicht von Zinnoxyd, bestehen, so daß alles Licht zur Wirkung kommt.

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf einen Schnitt, der längs der Linien 2-2 in F i g. 1 gelegt ist; sie zeigt eine Ausführungsform der Leiter 4, 5, 6,7 usw., die in die Platte 1 eingebettet und an eine äußere Spannungsquelle 10 angeschlossen sind.

Der Schnitt durch eine Platte nach F i g. 3 zeigt eine grundsätzlich andere Ausführungsform des im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Gedankens. Bei dieser Ausführungsform ist die dielektrische Schicht 12 auf eine geerdete, leitende Rückfläche 11 aufgebracht. Ein leitendes Netz aus Leitern 14,15, 16, 17 usw. liegt oberhalb der dielektrischen Schicht 12, und auf deren Oberfläche ist die photoleitfähige Schicht 13 entsprechend der in F i g. 1 beschriebenen aufgebracht. Hier wird der eingebaute Kondensator

durch das leitende Netz 14 bis 17 usw. und die durch das dielektrische Material 12 davon getrennte, leitende Riickschicht 11 gebildet. Da alle parallelliegenden Leiter 14 bis 17 gleiche Polarität haben, tritt das Problem unbeabsichtigter Verbindungen zwischen benachbarten parallelen Leitern nicht auf, im Gegensatz zu der Ausführungsform nach F i g. 1, wo benachbarte Leiter entgegengesetzte Polarität haben. Über einen Schalter 18 kann das Gitternetz 14 bis 17 bzw. an die Spannungsquelle 19 oder 55 oder an Erde gelegt werden. Die photoleitfähigen und dielektrischen Schichten sind, wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1, ziemlich dünn, damit eine maximale Wirkung durch die Streufelder der Kondensatoren erzielt werden kann. Es können noch andere Anordnungen des Gitternetzes benutzt werden, um einen maximalen Effekt zu erzielen. Zum Beispiel kann das Netz bündig mit der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht angeordnet werden, mit Abstand von der übrigen Platte. In diesem Fall entsteht das Bild nahe der Quelle des elektrischen Feldes, wo die Feldstärke relativ ist, was die Empfindlichkeit erhöht und dichtere Bilder liefert.

F i g. 4 zeigt Leiter 14,15,16 und 17, die mit anderen Leitern so verbunden sind, daß sie die Netzanordnung der Ausführungsform der Platte nach F i g. 3 bilden. Bei einer netzförmigen Leiteranordnung dieser Art ist der Einfluß eines Bruchs eines beliebigen Leiters relativ gering, weil die Spannung über die senkrecht zueinander angeordneten Leiter von allen Seiten an die Bruchstelle herangeführt wird.

Es sind noch verschiedene andere Ausbildungsformen für das Netz denkbar, z. B. die Unterbringung des Leitergebildes in dem Dielektrikum, so daß die Oberkante der Leiter mit der Oberseite des Dielektrikums fluchtet und die photoleitfähige Schicht gleichmäßig stark ist; die Leiter können die Form einer Spirale annehmen mit kreuzenden radialen Leitern oder ohne solche Leiter.

Jede der beschriebenen neuen Platten kann mit den üblichen Hochspannungs-Korona-Entladungen aufgeladen werden; jedoch werden die folgenden neuen Aufladungsmethoden vorgeschlagen. Im wesentlichen wird bei den neuen Verfahren die Platte als Kondensator benutzt, während die photoleitfähige Schicht als lichtempfindlicher Schalter und das Dielektrikum der Platte als Ladungsspeicher benutzt wird.

Wenn an jeden zweiten Leiter 4, 6, also an das eine leitende System (F i g. 1), bei Stellung des Schalters 9, wie in Fig. 1 gezeigt, Batteriespannung gegen das andere leitende System gelegt wird, entsteht ein Feld zwischen alternierenden Leitern durch das Dielektrikum und die isolierende Unterlage 2 hindurch. Solange die photoleitfähige Schichte nicht beleuchtet ist und infolgedessen als mehr oder weniger guter Isolator wirkt, bildet sich das Feld auch in dieser Schicht aus. Die Feldlinien verlaufen dann entsprechend den in F i g. 1 gezeichneten Linien 20.

Wenn Spannung angelegt ist, wird zur Bildaufzeichnung die photoleitfähige Schicht mit dem zu reproduzierenden Bild belichtet. Dadurch werden die beleuchteten Flächenteile der photoleitfähigen Schichte leitend. Wie bekannt, veranlaßt ein an einen Leiter gelegtes elektrisches Feld die darin befindlichen freien Elektronen, sich so zu bewegen, daß im Inneren des Leiters ein feldfreier Raum einheitlichen Potentials entsteht, der Leiter wird äquipotential. Wenn im vorliegenden Fall die oberhalb der Lei-

ter4 und 5 liegende Fläche der photoleitfähigen Schicht beleuchtet oder einer sonstigen in gleicher Weise wirkenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, d. h. in erster Näherung ein Leiter wird, bricht das durch die angelegte Spannung erzeugte elektrische Feld in kürzester Zeit zusammen, d. h., der bildmäßig von Licht getroffene Teil der photoleitfähigen Schicht ist wie jeder Leiter feldfrei. Wird nun bei angelegter Spannung die Belichtung abgeschaltet, also die photoleitfähige Schicht 8 in den belichtet gewesenen Bereichen wieder zum Isolator, so baut sich in diesem Bereich trotz angelegter Spannung das ursprüngliche Feld nicht wieder auf. Es verbleibt lediglich ein Feld zwischen den dichten Ladungen auf den Leitern 4, 5 und den durch die Verschiebung gegenüberliegend auf der Grenzfläche der photoleitfähigen Schicht in geringerer Dichte vorhandenen positiven bzw. negativen Ladungen. Diese Ladungen haben die gleiche Wirkung wie die einer geladenen Kondensatorplatte, so daß in Verbindung mit den Leitern ein Kondensator gebildet ist, der kein wesentlich nach außen reichendes Streufeld aufweist.

Im Gegensatz dazu bleibt in dem nicht belichtet gewesenen Bereich der photofähigen Schicht, in dem keine Ladungsverschiebung stattgefunden hat, auf Grund der anliegenden Spannung der Feldverlauf zwischen den Leitern in der ursprünglichen Weise erhalten. Angenommen, die über den Leitern 6 und 7 liegende Fläche des Photoleiters 8 wäre nicht beleuchtet gewesen und hätte daher als Isolator gewirkt, so wäre keine Ladungsverschiebung in diesem Teil der photoleitfähigen Schicht erfolgt. Sie wäre nicht äquipotential geworden. Unter dieser Voraussetzung würde in diesen Bereich nach wie vor in der Photoleitfähigen Schicht ein elektrisches Feld bestehen. Das aus der photoleitfähigen Schicht herausgreifende Streufeld wird dann zur Entwicklung der bei der bildmäßigen Belichtung unbelichtet gebliebenen Teile benutzt. Hierzu werden durch Reibungselektrizität geladene Tonerteilchen benutzt. Diese Teilchen werden von dem in dem unbelichtet gewesenen Teil des Photoleiters noch bestehenden elektrischen Feld angezogen. Da im elektrischen Feld sowohl auf positive wie auf negative Ladungen eine Kraft in Richtung des Feldes wirkt, können sowohl positiv wie negativ geladene Tonerteilchen oder eine Mischung beider zum Entwickeln verwendet werden. Negative Teilchen werden von dem Bereich oberhalb des positiven Leiters 7 angezogen, während positive Teilchen von dem Bereich oberhalb des Leiters 6 angezogen werden. Wenn ausschließlich positiv geladene Tonerteilchen verwendet werden, erfolgt nur über jedem zweiten Leiter der nicht belichteten Fläche ein Niederschlag. Das gilt entsprechend für die ausschließliche Anwendung von negativ geladenen Teilchen. Wenn jedoch eine Mischung beider Polaritäten benutzt wird, werden alle nicht belichteten Flächen oberhalb der Leiter entwickelt. Dank des geringen Abstands der Leiter innerhalb der dielektrischen Schicht ist die Verwendung beider Arten von geladenen Tonerteilchen nur erforderlich, wenn eine besonders gleichförmige Tönung gefordert wird. Da die meisten elektrophotographischen Entwickler heute wenigstens etwas Toner jeden Ladungsvorzeichens enthalten, ist das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial und Verfahren, da Toner beider Polaritäten benutzt werden kann, vom besonderem Wert. Falls erforderlich, kann für die Verwendung bei dieser Erfindung ein

Entwickler, der beträchtliche Mengen Tonerteilchen beider Polaritäten enthält, absichtlich hergestellt werden. Wenn z. B. ein Zweikomponentenentwickler aus Trägerperlen und einem Toner verwendet wird, kann der Toner aus einer Mischung zweier unterschiedlicher Tonerteilchenarten bestehen, die so ausgewählt sind, daß in der Rihe der Reibungselektrizität eine Sorte oberhalb und eine Sorte unterhalb der Trägerperlen steht. Das führt dazu, daß die Trägerperlen

des Streufeld nur über den Leitern 16 und 17 dargestellt. Wenn an das Netz Spannung gelegt wird, baut sich zunächst das dargestellte Streufeld auf, das durch die beleuchtete photoleitfähige Schicht 13 und die dielektrische Schicht 12 reicht. Derartige Streufelder bleiben nicht lange in der beleuchteten und daher als Leiter wirkenden Schicht 13 bestehen, denn das Feld verursacht Ladungsverschiebungen innerhalb dieser Schicht, die zu schnellem Zusammen-

der einen Tonersorte positive und der anderen Sorte io bruch des Feldes führen, wenn die photoleitfähige

negative Ladung erteilen. Das ist neben anderen Verfahren zur Erzeugung von Toner mit zwei Polaritäten, die in Verbindung mit dieser Erfindung benutzt werden können in dem USA.-Patent 3 013 890 (B i χ b y ) beschrieben.

Bei Anwendung des Aufzeichnungsmaterials in der oben beschriebenen Weise entsteht ein positives Bild der aufprojizierten Vorlage. Es ist jedoch auch die Herstellung eines Negativbildes möglich. Das wird er-

Schicht dem äquipotentialen Zustand eines Leiters nahekommt. Im vorliegenden Fall mit positiven Leitern verursacht das Feld Elektronenbewegungen in Richtung zur Grenzfläche zwischen den positiven Leitern und der Schicht 13 und verleiht der Grenzfläche der photoleitfähigen Schicht 13 dort, wo sie der dielektrischen Schichtll gegenüberliegt, eine positive Ladung, die durch die negative Ladung auf der leitenden Platte 11 gebunden wird. Die negative Ladung

reicht, wenn der Schalter 9 in die Erdungsstellung ge- 20 auf der Grenzfläche der Schicht 13 wird durch das

bracht wird, nachdem, wie vorher beschrieben, Span- leitende Netz abgeleitet. Nun wird die Beleuchtung

nung angelegt und belichtet worden ist; bei Betäti- abgeschaltet, so daß die Schicht 13 wieder zum Iso-

gung des Schalters muß die Platte völlig abgedunkelt lator wird. Die positive Ladung an der Grenzfläche

sein. Dadurch werden die beiden leitenden Systeme, zwischen photoleitfähiger Schicht und Dielektrikum

also die alternierenden Leiter, kurzgeschlossen, wäh- 25 bleibt erhalten. Dann wird der Schalter 18 mit Erde

rend die ganze photoleitfähige Schicht 8 relativ nichtleitend ist. Da an den alternierenden Leitern keine Spannung mehr liegt und diese kurzgeschlossen sind, bricht das elektrische Feld, das in dem Teil der photoleitfähigen Schicht, der nicht belichtet wurde, noch bestand, zusammen. Die Ladungen auf den Leitern gleichen sich aus. In den belichteten und dementsprechend leitend gewesenen Bereichen der photoleitfähigen Schicht sind jedoch durch die vorange-

verbunden, wodurch der aus dem leitenden Netz und der Schicht 11 gebildete Kondensator entladen wird, während die positive Ladung an der Grenzfläche zwischen photoleitfähiger Schicht und Dielektrikum erhalten bleibt. Das Ergebnis ist eine positiv geladene Platte. Dann wird auf die photoleitfähige Schivcht bei geerdetem Netz die zu kopierende Vorlage aufprojiziert. Die dem Licht der projizierten Vorlage ausgesetzten Gebiete der photoleitfähigen Schicht wer-

gangene Ladungsverschiebung an der Grenzfläche 35 den wieder leitend und ermöglichen es der festgehalzwischen Photoleiter und Dielektrikum noch Ladun- tenen, in diesem Beispiel positiven Ladung, in diesen gen vorhanden. Diese Ladungen bleiben wegen des Gebieten seitwärts durch die Schicht 11 zu dem Netz Isolatorcharakters der beiden Schichten erhalten. Da und von dort gegen Erde abzufließen, wodurch diese sie nicht mehr durch die weit stärkeren Ladungen der Gebiete entladen werden, während die nicht beleuchpositiven und negativen Leiter gebunden sind, bauen 40 teten Flächen geladen bleiben und, wie bereits gesie nunmehr unter sich elektrische Felder auf, die in schildert, entwickelt werden können,
gleicher Weise wie die ursprünglichen Felder der nicht Das Netz kann auch mit einem negativen Potential belichtet gewesenen Bereiche durch die photoleit- anstatt mit Erde verbunden sein, wodurch die Ladung fähige Schicht herausgreifen und in gleicher Weise aus den beleuchteten Gebieten schneller abgeführt entwickelt werden können. Bei der Entwicklung 45 und das Aufzeichnungsmaterial empfindlicher wird, dieser Felder, d. h. der belichtet gewesenen Bereiche, Die eben beschriebene Methode führt zu positiven entsteht ein negatives Bild der Vorlage. Kopien einer Vorlage. Damit negative Kopien erzeugt Die Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 3 werden können, werden die Schritte der eben bekann in der gleichen Weise benutzt werden, wie es schriebenen Methode ausgeführt, z. B. gleichförmige oben in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben worden 50 Beleuchtung, Anlegen einer Spannung, in Dunkelheit ist, wobei das eine Leitersystem durch die leitende bringen, Erden und Belichten in dieser Reihenfolge. Schicht 11 gebildet wird. Dann wird während der Entwicklung wieder die ur-Es gibt jedoch eine zweite Benutzungsweise für sprüngliche Spannung angelegt. In den belichtet gejede der genannten Ausführungen des Aufzeichnungs- wesenen Bereichen, die keine gespeicherte Ladung materials, die nun im Zusammenhang mit der Aus- 55 mehr aufweisen und daher nicht äquipotential sind,

führungsform nach F i g. 3 beschrieben werden soll.

Zunächst wird die photoleitfähige Schicht 13 einer gleichförmigen Beleuchtung ausgesetzt und in den Zustand eines relativ guten Leiters versetzt. Während des Beleuchtungszeitabschnitts ist das aus den leitenden Teilen 14,15,16,17 usw. gebildete Netz über den Schalter 18 z. B. mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 19 verbunden, deren negativer Pol über Erde mit der leitenden Plattenrückseite 11 ver-

können sich demzufolge wieder elektrische Felder von der ursprünglichen Gestalt, wie in F i g. 3 gezeigt, ausbilden, die, wie angegeben, entwickelt werden. Die im unbelichteten Bereich vorhandenen positiven Ladüngen werden wieder durch die hohe negative Ladung der Schicht 11 gebunden und bilden daher kein wesentliches Streufeld nach außen. Demnach kann jede der beiden Methoden des bildumkehrenden Kopierens bei jeder der beiden Aufzeichnungsmateria-

bunden ist. Die angelegte Spannung lädt den aus dem 65 Hen angewandt werden.

Netz 14 bis 17 der dielektrischen Schicht 12 und der Es wird hier vermerkt, daß mit Ladungen immer

Platte 11 bestehenden Kondensator. Zur näheren Er- die wahren Ladungen gemeint sind und nicht die

läuterung ist ein von diesem Kondensator ausgehen- Scheinladungen, wie sie an den Grenzflächen eines

Dielektrikums (Isolators) durch Polarisation im elektrischen Feld gebildet werden.

Jedes der bisher beschriebenen Aufzeichnungsmaterialien kann durch seine Rückseite hindurch belichtet werden, wenn diese Rückseite und die dielektrische Schicht durchsichtig ausgeführt sind. Die Leiter müssen, wenn die gesamte Oberfläche der photoleitf ähigen Schicht mit dem zu reproduzierenden Bild belichtet werden soll, ebenfalls durchsichtig sein. Wenn diese Leiter undurchsichtig sind, entsteht ein Halbschatten-Linien-Bild der Leiter auf der photoleitfähigen Schicht, wenn die Belichtung durch die Rückseite vorgenommen wird. In manchen Fällen ist dieses Belichtungsverfahren vorteilhaft, weil es die Plattenempfindlichkeit erhöht. Der Vorteil den die Belichtung von rückwärts bei Platten bietet, wie sie in F i g. S und F i g. 8 dargestellt sind, wird offensichtlich, wenn die grundsätzliche Wirkung eines Photoleiters berücksichtigt wird.

Wenn die Energie eines Photos von einem Photoleiter absorbiert wird, erzeugt er ein Elektron-Defektelektronpaar, das die photoleitfähige Schicht leitend macht. Nach der derzeit gültigen Theorie wird das Elektron-Defektelektronpaar innerhalb der ersten wenigen Tausendstelmillimeter der belichteten Oberfläche einer photoleitfähigen Schicht, etwa von Selen, gebildet. Bei Belichtung der Platte von der Rückseite (F i g. 8) geht die Bildung eines Elektron-Defektelektronpaars in der Grenzschicht der photoleitfähigen Schicht nahe dem Dielektrikum und dem Netz in der Gegend höchster Feldstärke vor sich. Bei Belichtung der Platte von vorn würde die Bildung des Elektron-Defektelektronpaares in einem Gebiet schwächeren Feldes erfolgen, weil sich diese Oberfläche der Schicht 13 relativ weit vom leitenden Netz entfernt befindet. Außerdem würden die Weglängen für die Entladung anwachsen, weil die Ladung von der Außenfläche der photoleitfähigen Schicht ganz durch diese hindurch bis an ihre rückseitige Fläche und zur Grenzfläche gegenüber dem Dielektrikum und dem Netz zu laufen hätte.

Um die grundlegenden Erkenntnisse der Erfindung in einem automatisch arbeitenden, rotierenden Vervielfältigungsgerät anzuwenden, das zylindrische sechseckige oder andere polygonal begrenzte Platten, die auch als Trommel bezeichnet werden, als Aufzeichnungsmaterial benutzt, werden besondere Schaltkreise für Plattenabschnitte erforderlich. Die Fig. 5 zeigt ein sehr kleines Segment einer zylindrischen Trommel, gesehen von außerhalb des Zylinders. Die Figur zeigt ein Beispiel für eine Anordnung von Leitern und Schaltern, die zum Automatisieren eines Vervielfältigungsgerätes, das ein Aufzeichnungsmaterial, wie es in F i g. 3 dargestellt ist, verwendet, erforderlich sind. Die Trommel weist eine Anzahl parallel zur Trommellängsachse verlaufender Längsleiter 21, 22 und 23 auf. Senkrecht zu ihnen und die Leiter kreuzend sind weitere Leiter 24, 25 und 26 vorgesehen. Jeder dieser senkrecht zu den Längsleitern verlaufenden Leiter kreuzt nur einen Längsleiter und liegt zwischen zwei benachbarten senkrechten Leitern, die benachbarte Längsleiter kreuzen. Jeder der Längsleiter ist mit einem Kontakt am Trommelende, wie z. B. 27, verbunden. Diese Kontakte können an einem der beiden oder an beiden Enden der Trommel angeordnet sein. Während des Umlaufs der Trommel berühren die Kontakte 27 usw. periodisch äußere feststehende Kontakte 28, 29 usw. Jeder dieser

äußeren festen Kontakte ist von anderen außenliegenden Kontakten getrennt und steht in Verbindung mit unterschiedlichen Schaltungselementen, wie z. B. einer Spannungsquelle 30, einer entgegengesetzten Spannungsquelle 85 usw. So wird der eine Abschnitt der Platte in der Aufladezone mit einer positiven Spannung verbunden, der andere Abschnitt der Platte in der Belichtungszone wird geerdet, der nächste Abschnitt der Platte in der Ubertragungszone wird mit ίο einer Spannungsquelle verbunden, deren Polarität der der Spannungsquelle 30 entgegengesetzt ist usw. Bei Benutzung einer Platte, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, in einem automatischen Rotationsvervielfältiger, würde jeder zweite Leiter einer Plattenzone mit einem Kontakt an dem einen Ende der Trommel verbunden werden, während die Leiter zwischen diesen Leitern in einer Plattenzone mit einem Kontakt am entgegengesetzten Ende der Trommel verbunden wären. Die Ausführungsform nach F i g. 3 könnte für die Verzo wendung in einem kontinuierlich arbeitenden Vervielfältiger auch hergerichtet werden, indem das photoleitende Netz und das Dielektrikum als endloses Band ausgeführt und eine Anzahl getrennter Grundplatten 11 benutzt würden. An diese Grundplatten könnten dann unterschiedliche Spannungen gelegt werden, so daß jede Platte eine spezielle Wirkung auf den über ihr liegenden Bandabschnitt ausübt.

F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsart des in F i g. 3 dargestellten Aufzeichnungsmaterials. Dieses weist eine photoleitfähige Schicht 31 und ein Netz 32,33,34 usw. auf, die beide mit der Anordnung nach F i g. 3 übereinstimmen. Unter diesen befindet sich eine dielektrische Schicht 35, die der in F i g. 3 gezeigten entspricht, ausgenommen, daß das Dielektrikum mit einem elektrolumineszierenden Stoff versetzt ist, der durch Anwendung einer Wechselspannung oder einer pulsierenden Gleichspannung zu Lumineszenz erregt werden kann. Es kann jeder übliche elektrolumineszierende Stoff verwendet werden. Unterhalb dieser dielektrischen elektrolumineszierenden Schicht befindet sich eine leitende Unterschicht 36, die der nach Fig. 3 entspricht. Durch Anlegen einer Wechselspannungsquelle 37 an die Schicht 35 über das Netz und an die leitende Unterschicht 36 mittels eines Schalters 38 während der Belichtung wird ein Lichtverstärkungseffekt erzielt. Sobald die Wechselspannung angelegt ist, beginnt der elektrolumineszierende Stoff unmittelbar unter jedem Leiter des Netzes zu leuchten; weil jedoch die Leiter bei dieser Ausführungsform ziemlich undurchsichtig sind, erreicht der größte Teil des unmittelbar unter den Leitern erzeugten Lichtes die photoleitfähige Schicht nicht. Da alle Schichten der Platte, einschließlich der den elektrolumineszierenden Stoff enthaltenden Schicht, sehr dünn sind, hat das Aufleuchten unmittelbar unter diesen Leitern verhältnismäßig wenig Einfluß auf die danebenliegende photoleitfähige Schicht zwischen den Leitern. Wenn aber einfallendes Licht den Bereich der photoleitfähigen Schicht zwifio sehen benachbarten Leitern erreicht, wird dieser Bereich leitend, so daß die Wechselspannung über die Leiter auch im Bereich zwischen den Leitern an der photoleitfähigen Schicht liegt und wirksam werden kann. Dadurch kommt der Bereich des Dielektrikums zwischen benachbarten Leitern zum Leuchten und beleuchtet seinerseits zusätzlich die photoleitfähige Schicht darüber, was zu einem Lichtverstärkungseffekt führt. Selbst wenn auf die photoleitfähige

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Claims (11)

Schicht nur ziemlich lichtschwache Bilder projiziert werden, wird somit eine gute Leitfähigkeit der photoleitfähigen Schicht erreicht. Da die Leiter undurchsichtig sind, tritt die Lichtverstärkung nur in den Bereichen zwischen den Leitern auf. Die Höhe der anzulegenden Spannung nach dieser Erfindung ist nicht kritisch, es gilt aber als allgemeine Regel, daß höhere Spannung dichtere Bilder liefert. Daher kann zur Erzielung dichterer Bilder die angelegte Spannung bis zu der für die dielektrische Schicht geltenden Durchschlagspannung erhöht werden. Spannungen von 300 bis 600 V lieferten mit den Aufzeichnungsmaterialien nach der Erfindung zufriedenstellende Bilder; bei höheren Spannungen wurden die Bilder dichter. In Anbetracht der relativ geringen Stromentnahme, die für das Verfahren erforderlich ist, können normale Anodenbatterien oder Blitzlichtbatterien benutzt werden. Eines der erfreulichsten Egebnisse dieser Erfindung ist, daß große dunkle Bildflächen sehr gleichförmig entwickelt werden können, weil durch die »eingebauten Kondensatoren«, aus Sieben oder Netzen als eines der leitenden Elemente, diese großflächigen Felder in viele kleine Flächenstücke aufgeteilt, also gerastet werden und damit der bekannte, bei größeren Flächen auftretende Randeffekt vermieden wird. Von jedem kleinen Leiter, der von seinem Nachbarn durch eine kleine Schicht dielektrischen Materials getrennt ist, geht ein eigenes kleines Feld aus. Unabhängig davon, wie das Aufzeichnungsmaterial gehandhabt wird oder welche Ausführungsform gewählt wird, gliedert sich jede große geladene Fläche in kleine, diskrete elektrische Felder, wodurch der Randeffekt bei zusammenhängenden Flächen gleichen Potentials ausgeschlossen wird. Die nachstehenden Beispiele betreffen die Ausführung nachFig. 3. Beispiel 1 Ein 0,05 mm starker Streifen von Polyäthylenterephthalat erhielt eine undurchsichtige Kupferschicht aufgedampft. Die Kupferschicht wurde dann mit einer lichtempfindlichen Ätzschutzschicht Übergossen. Nach der Trocknung an der Luft wurde ein Strichmuster mit 50% Lichtdurchlässigkeit aufkopiert. Dann wurde die Ätzschutzschicht entwickelt und damit deren belichteter Teil gehärtet. Der unbelichtete Teil der Ätzschutzschicht wurde durch Waschen und darauf das freigelegte Kupfer durch Ätzen entfernt, wodurch ein leitendes Strichmuster aus Kupfer auf Polyäthylenterephthalat gewonnen war. Dann wurden durch Aufdampfen eine Schicht von 0,012 mm Selen (amorph) aufgebracht. Die Platte wurde dann auf eine Aluminiumunterlage gebracht und in Versuchen mit gutem Erfolg benutzt. Beispiel 2 Eine Aluminiumplatte wurde mit Kontaktkleber übergössen und getrocknet. Eine 0,006-mm-Polyäthylenterephthalat-Schicht wurde unter Druck mit der Platte verbunden, dann mit Kupfer und einer Ätzschutzschicht wie im Beispiel 1 beschichtet. Auf die Ätzschutzschicht wurde ein Strichmuster kopiert und wie im Beispiel 1 entwickelt. Danach erfolgte Ätzen des Kupfers wie zuvor. Dann wurde eine Schicht von etwa 0,005 mm amorphem Selen aufgebracht. Gleichspannungen von 300 bis 600 V wurden zum Laden der Platte benutzt. Bei beiden Spannungen entstanden annehmbare Bilder, jedoch hatte die höhere Spannung Bilder mit höherer maximaler Dichte zur Folge. Beispiel 3 Eine Platte wurde in Ubereinstimmung mit den Angaben bei dem Beispiel 2 hergestellt, außer, daß durchsichtige Stoffe für die leitende Unterfläche und die dielektrische Schicht benutzt wurden. Die Unterfläche bestand in diesem Fall aus elastisch leitendem Glas. Dieses besteht offenbar aus einer Glasunterlage, die mit einer dünnen leitenden Schicht aus Zinnoxyd bedeckt ist. Auf diese leitende Unterlage wurde eine Epoxyharzlösung gegossen und deren Härtung abgewartet. Das Muster der leitenden Striche und der Selenüberzug wurden, wie im Beispiel 2 beschrieben, hergestellt. Eine Belichtung der Platte von vorn führte zu unterbelichteten Kopien, während bei gleicher Belichtung durch die Rückseite überbelichtete Kopien entstanden. Dadurch wird die im Zusammenhang mit der Ausführung nach F i g. 3 dargelegte Theorie bestätigt. Für die Herstellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials nach der Erfindung können verschiedenartige Materialien und Ausführungsformen gewählt werden. Zum Beispiel kann die leitende Unterlage aus Aluminium, Messing, Kupfer, leitfähigem Glas usw. bestehen, während als Dielektrika Polyäthylenterephthalat, Glas- PhenoI-FormaIdehyd-Harz, bestimmte Epoxy-Harze u. dgl. geeignet sind. Als photoleitfähige Schicht können dienen: amorphes Selen, Zinkoxyd in isolierendem Bindemittel oder Cadmiumsulfid. In Verbindung mit der Technik zum Anbringen des Strich- oder Netzmusters kann das Muster auf eine Glasunterlage mit einem mechanischen Graviergerät graviert werden, worauf in die entstandenen Rillen eine leitende Substanz gegeben wird, wie z. B. feingemahlenes Metall oder Graphitpulver mit einem passenden Bindemittel. Je nach der geforderten Auflösung kann die Liniendichte variieren. Der Ausdruck »Netz« ist im weitesten Sinne zu verstehen. Der Ausdruck kann eine gelochte Platte bedeuten, einen gewebten Stoff nach Art eines Fenstervorhanges, eine Spirale mit nahe beieinanderliegenden Windungen, eine Anzahl beieinanderliegender paralleler Elemente usw. Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einer isolierenden Trägerschicht, einer dielektrischen Zwischenschicht und einer photoleitfähigen Schicht, wobei die Trägerschicht entfallen kann, wenn die übrigen Schichten selbsttragend sind, gekennzeichnet durch zwei, durch mindestens einen Teil der dielektrischen Zwischenschicht voneinander elektrisch getrennte leitende Systeme, von denen mindestens eines als feiner Raster ausgebildet ist.

2. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als feiner Raster ausgebildete leitende System in einer der Schichten des Aufzeichnungsmaterials eingebettet ist.

3. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Systeme von der

photoleitfähigen Schicht durch mindestens einen Teil der dielektrischen Zwischenschicht getrennt sind.

4. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitenden Systeme als kammartige Liniemaster (4,6... bzw. 5, 7 ...) ausgebildet und ineinandergreifend in die dielektrische Zwischenschicht (3) eingebettet sind.

5. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitenden Systeme als Linienraster ausgebildet und einander überkreuzend angeordnet sind.

6. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitenden Systeme durch je ein feines Netzraster (F i g. 4) gebildet sind.

7. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine leitende System (... 14 bis 17 ...) in die photoleitfähige Schicht eingebettet ist, während das zweite leitende System als eine Schicht (11) durch mindestens einen Teil der dielektrischen Zwischenschicht (3) von dem ersten leitenden System und der photoleitfähigen Schicht getrennt angeordnet ist.

8. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dielek-

trische Zwischenschicht (3) einen elektrolumineszierenden Stoff enthält.

9. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Zwischenschicht und die leitenden Systeme durchsichtig sind.

10. Elektrophotographisches Verfahren unter Verwendung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines positiven Bildes einer Kopiervorlage, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Anlegen einer Spannung an die beiden leitenden Systeme bei gleichzeitiger gleichmäßiger Belichtung der photoleitfähigen Schicht mit einer aktivierenden Strahlung,

b) Abschalten der Strahlung und anschließendes Trennen der leitenden Systeme von der Spannungsquelle,

c) Erden der leitenden Systeme,

d) bildmäßiges Belichten der photoleitfähigen Schicht,

e) Entwickeln des Ladungsbildes.

11. Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung eines negativen Bildes einer Kopiervorlage unter Anwendung der Verfahrensschritte a) bis d) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach der bildmäßigen Belichtung wieder die ursprüngliche Spannung angelegt und gleichzeitig entwickelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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