DE1258735B - Elektrophotographisches Verfahren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ÄT^SS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G03g

Deutsche Kl.: 57 e-13/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1258 735
E 22551IX a/57 e
15. März 1962
11. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei dem ein Ladungsbild mit einem Toner entwickelt und gegebenenfalls das Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird. Da zur Herstellung des Ladungsbildes eine Wärmequelle erforderlich ist und eine elektrische Aufladung erfolgt, wie es bei xerographischen Verfahren üblich ist, kann das Verfahren der Erfindung auch als thermoxerographisches Verfahren bezeichnet werden.

Es ist bekannt, bei den thermographischen Verfahren ein Kopiermaterial, das aus einem Schichtträger und einer vorzugsweise farbigen, wärmeempfindlichen Schicht besteht, zu verwenden. Wird dieses Kopiermaterial gemeinsam mit einer Kopiervorlage, die Infrarotstrahlung absorbierende Bildteile aufweist, einer Infrarotbestrahlung ausgesetzt, so werden in dei wärmeempfindlichen Schicht bildmäßig weiche, klebrige Stellen gebildet, die auf ein Empfangsblatt übertragen werden können.

Obwohl das thermographische Verfahren an sich ein relativ billiges Verfahren darstellt, besitzt es doch nicht übersehbare Nachteile. Diese bestehen im wesentlichen darin, daß das Kopiermaterial stark wärmeempfindlich ist und daß die Kopien leicht verschmieren und leicht an anderen Oberflächen haftenbleiben.

Es ist ferner bekannt, bei xerographischen Verfahren ein Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht elektrisch aufzuladen und anschließend bildmäßig zu belichten. Das entstandene Ladungsbild wird dann mit einem elektrisch geladenen Toner zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Auf diese Weise lassen sich stabile Tonerbilder ausgezeichneter Qualität herstellen. Die xerographischen Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, daß das aufgeladene Aufzeichnungsmaterial sehr lichtempfindlich ist, was die Handhabung erschwert. Weiterhin ist das Aufzeichnungsmaterial relativ teuer.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Her-Stellung von Bildern anzugeben, das billig und leicht durchführbar ist und Bilder guter Qualität liefert.

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem elektrographischen Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei dem ein Ladungsbild mit einem Toner entwickelt und gegebenenfalls das Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird, aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht, deren elektrischer Widerstand beim Erwärmen wenigstens zeitweise vergrößert wird, bildmäßig erwärmt und dann in an sich bekannter Weise aufgeladen und entwickelt wird.

Elektrophotographisches Verfahren

Anmelder:

Eastman Kodak Company,

Rochester, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Wolff und H. Bartels, Patentanwälte, 8000 München 22, Thierschstr. 8

Als Erfinder benannt:

Henry Garrett Curme, Rochester, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. März 1961 (98 057) - -

Durch die Erfindung wird gegenüber den bekannten thermographischen Verfahren erreicht, daß sich gegenüber der Einwirkung von Wärme und Licht beständigere Bilder herstellen lassen, weil die beim Verfahren der Erfindung verwendeten Schichten nicht den typischen wachsartigen Charakter besitzen, wie er für das bei den bekannten thermographischen Verfahren verwendete Kopiermaterial kennzeichnend ist.

Gegenüber den bekannten xerographischen Verfahren bietet das Verfahren der Erfindung den Vorteil, daß die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung benutzten Schichten nicht lichtempfindlich sind und daher ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen, d. h. auch bei Lichtzutritt gehandhabt werden können.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn eine wasserhaltige Schicht oder eine ein elektrisch leitendes Lösungsmittel enthaltende Schicht verwendet wird. Vorzugsweise werden Schichten aus Polyvinylhydrogenphthalat oder aus Celluloseacetatphthalat verwendet.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird somit zunächst in einer Schicht, deren elektrischer Widerstand sich beim Erwärmen wenigstens zeitweise vergrößert, eine bildmäßige Veränderung der Leitfähigkeit hervorgerufen. Auf der auf diese Weise vorbehandelten Schicht wird dann anschließend durch Aufladen ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt, das in bekannter Weise entwickelt werden kann.

Das bildmäßige Erwärmen erfolgt mittels Wärmestrahlern, wie sie in den bekannten thermographischen

709 718/355

1 258 755

Kopiervorrichtungen vorhanden sind. Die Schichten, deren elektrischer Widerstand sich beim. Erwärmen wenigstens zeitweise vergrößert, sind bei Zimmertemperatur verhältnismäßig stark leitend und können daher elektrostatische Ladungen nicht ohne weiteres speichern. ^J ■ ■■ '

Geeignet ist eine wasserhaltige Schicht, aus.d.erdas Wasser durch das Erwärmen bildmäßig ausgetrieben wird. Das entstehende Widerstandsbild ist zwar nicht

Das Verfahren der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In F i g. 1 ist eine thermographische Kopiervorpermanent, doch bleibt es lange genug erhalten, um io richtung dargestellt, durch deren Eintrittsöffnung ein Aufladen und Entwickeln zu ermöglichen. Weiter- eine mit einem zu kopierenden Dokument 11 in Konhin ist es möglich, Schichten zu verwenden, die elek- takt gebrachte, im vorliegenden Fall transparente trisch leitende, durch Wärme austreibbare Lösungs- Schicht 10 eingeführt wird. Die Schicht 10 besitzt im mittel enthalten. Auch in diesem Fall sind die Normalzustand eine solche Leitfähigkeit, daß sie eine. Widerstandsbilder nicht dauernd haltbar, aber doch 15 elektrische Ladung nicht hält. Das Dokument 11 und lange genug, um das Aufladen und Entwickeln zu die Schicht 10 werden von der Walze 14 erfaßt und ermöglichen. Die dauerhaftesten Widerstandsbilder mittels eines Gurtbandes 16 fest an die Walze 14 gewerden dann erhalten, wenn in der Schicht durch das. drückt. Während des Laufes über die Walze 14 wird bildmäßige Erwärmen eine chemische Veränderung die Schicht 10 von einer Wärmequelle 15 bestrahlt, hervorgerufen wird, z. B. eine Vernetzung der die 20 wodurch die den wärmeabsorbierenden Bildteilen des

Schicht aufbauenden Moleküle, so daß die Schicht dort, wo sie erwärmt wird, verhältnismäßig nicht leitend wird und in den nicht erwärmten Bereichen eine sehr lange Zeit, und zwar mehrere Monate oder selbst jahrelang leitend bleibt.

Es ist auch möglich, eine leitende Schicht zu verwenden, die eine ionische, thermisch instabile Verbindung enthält, die durch Erwärmen in eine nicht ionische Verbindung übergeführt wird. Geeignete

Dokuments 11 entsprechenden Bereiche der Schicht 10 erwärmt und damit effektiv isolierend werden.

Nach der Bestrahlung wird die Schicht 10, beispielsweise mittels eines Koronadrahtes 20, der in bezug auf eine Stützrolle 21 mittels einer bei 22 schematisch angedeuteten Stromquelle auf hohem Potential gehalten wird, aufgeladen. Die Ladungen verbleiben auf den isolierenden Bereichen, werden jedoch von den nicht erwärmten Bereichen der Schicht 10 schnell

Verbindungen sind z. B. Ammoniumsalze von Gar- 30 abgeleitet. Das Ladungsbild wird nun mittels eines bonsäuren. Toners entwickelt. Bei der in Fig. 1 dargestellten

Weiterhin ist es auch möglich, eine Schicht zu Ausfuhrungsform geschieht dies mit einer magnetiverwenden, die aus einem Kunststoff besteht, dei sehen Bürste 30, die mittels einer bei 31 schematisch Zwischenräume in der Struktur aufweist, die eine ge- gezeigten Stromquelle aufgeladen ist und das Ladungswisse Leitfähigkeit der Schicht bewirken. Beim Er- 35 bild mit einem Toner beim Hindurchführen der wärmen schmilzt der Kunststoff an den erwärmten Schicht 10 zwischen der magnetischen Bürste und

einer geerdeten Stützrolle 32 entwickelt. Auf diese Weise wird auf der unteren Seite der transparenten Schicht 10 ein Tonerbild 35 erzeugt, das, wie mit 40 dem Auge 36 angedeutet, betrachtet werden kann. Die magnetische Bürste 30 braucht nicht ein von der Stützrolle 32 verschiedenes Potential zu besitzen. Bürste und Stützrolle können geerdet sein. Wenn sich die Bürste 30 auf einem ein wenig niedrigeren der angrenzenden Gelatine geleitete Wärme die GeIa- 45 Potential als die Stützrolle 32 befindet, werden, betine aus, wodurch diese wenigstens zeitweise einen sonders schleierfreie Tonerbilder erzielt, verhältnismäßig hohen Widerstand erlangt. Wird die Die Schicht 10 kann entweder positiv oder negativ

Schicht dann geladen, so werden die Ladungen nur aufgeladen werden. Die Toner können entweder auf angrenzend zu dem Silberbild gehalten, da die feuch- die geladenen oder die ungeladenen Bildteile des tere Gelatine in den kein Silber aufweisenden Be- 50 Ladungsbildes aufgebracht werden. Das Tonerbild 35 reichen so ausreichend leitfähig ist, daß sie die kann auf irgendeine übliche Weise fixiert werden. Ladung nicht speichert. Dieses Ladungsbild kann Das Tonerbild 35 kann durch Anwendung von

dann ebenfalls nach irgendeinem der üblichen xerographischen Verfahren entwickelt werden.

Ähnliche Effekte treten bei einer aus Polyvinylalkohol bestehenden Schicht auf, die ein Kohlebild

Stellen zusammen und bildet eine kontinuierliche, isolierend wirkende Schicht. Derartige Schichten können aus wäßrigen Latexlösungen hergestellt werden. Sie können auch aus Wachs bestehen.

Schließlich ist es auch möglich, eine Schicht zu verwenden, die aus Gelatine besteht und ein Silberbild enthält. Wird diese Schicht bildmäßig erwärmt, so trocknet die von dem Silber absorbierte und zu

aufweist.

Die Schicht muß für Infrarotstrahlung durchlässig sein, gleichgültig, ob sie sichtbarem Licht gegenüber transparent ist oder nicht.

Soll das endgültige Bild auf der Schicht erzeugt werden, so ist es seitenverkehrt. Deshalb ist es üblich, in diesem Fall eine transparente Schicht zu verwenden. Wird demgegenüber das auf der Schicht ent-

Druck auf ein Bildempfangsmaterial, z. B. ein Papierblatt, übertragen werden.

Die Schicht 10 braucht selbstverständlich nicht transparent zu sein. Wenn das Widerstandsbild nach dem Erwärmen mehr oder weniger permanent ist, kann die Schicht viele Male wieder geladen und zur. Herstellung vieler Bilder verwendet werden.

Wird das zuerst hergestellte Tonerbild auf ein. Bildempfangsmaterial übertragen, so hängt die Anzahl erhältlicher Bilder von der Ladungsmenge ab,, die von dem Widerstandsbild gehalten wird, und diese hängt wiederum davon ab, ein wie hoher Wider-,

wickelte Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial 65 stand beim Erwärmen erzeugt wird,

übertragen, so wird ein seitenrichtiges Bild erhalten. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform

In diesem Fall braucht die Schicht selbstverständlich wird die Schicht 40, die nicht transparent zu sein

nicht transparent zu sein. -, . braucht, auf der Seite aufgeladen, die derjenigen Seite

gegenüberliegt, die sich während der Wärmebestrahlung mit dem zu kopierenden Dokument in Kontakt befand. Die Auflösung ist in diesem Fall nicht ganz so gut wie bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform. Andererseits hat die in F i g. 2 dargestellte Aus- führungsform den Vorteil, daß das Tonerbild von einem Beobachter, dessen Auge sich bei 42 befindet, direkt betrachtet werden kann. Die Auflösung wird um so besser, um so dünner die Schicht 40 ist.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform wird als Schicht ein positives, transparentes Bild verwendet, das aus einer ein Silberbild 52 aufweisenden Gelatineschicht 51 auf einem gegebenenfalls transparenten Schichtträger 50 besteht.

Das Erwärmen der Gelatineschicht 51 erfolgt mit einer Lampe 53. Es könnte jedoch auch eine thermographische Kopiervorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, verwendet werden. Die von der eine hohe Intensität aufweisenden Lampe 53 ausgehende und von dem Silberbild 52 absorbierte Strahlung erwärmt die angrenzenden Bereiche der Gelatineschicht 51 sowie die angrenzenden Bereiche des Schichtträgers 50. Durch das Erwärmen trocknet die Gelatine bis zu dem Punkt aus, wo sie die Fähigkeit erlangt, von einem Koronadraht 20 erhaltene Ladungen zu speiehern, während diejenigen Bereiche der Gelatine, die nicht so erwärmt worden sind, keine Ladungen zu speichern vermögen. Gelatineschicht 51 und Schichtträger 50 werden nach dem Aufladen unter einer magnetischen Bürste 30 hindurchgeführt, so daß ein Tonerbild 60 das Silberbild 52 verstärkt. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial 61, das mittels einer Handwalze 62 an das Tonerbild gedrückt wird, übertragen werden. Das auf die untere Seite des Bildempfangsmaterials 61 übertragene Tonerbild kann dann von einem Beobachter, dessen Auge sich bei 66 befindet, betrachtet werden. Da Gelatine dazu neigt, sehr schnell Wasser aus der Atmosphäre aufzunehmen, lassen sich Kopien besserer Qualität und höchster Kontraste nur dann erhalten, wenn sehr rasch nach dem Erwärmen aufgeladen und entwickelt wird.

ment abgewendet war. Durch Aufladen und Entwickeln, wie in F i g. 2 dargestellt, wurde ein Bild erhalten, das von der Polyvinylhydrogenphthalatschichtseite her lesbar war.

Beispiel3

Ein wie im Beispiel 1 hergestelltes, beschichtetes Papier wurde dreimal durch die thermographische Kopiervorrichtung laufen gelassen, um eine besonders gute Dichte zu erhalten. Es wurde dann, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgeladen und entwickelt. Es wurden Bilder guter Dichte erhalten.

Beispiel 4

Wie im Beispiel 3 wurde ein Bild unter Verwendung einer Schicht aus Celluloseacetatphthalat, die auf Papier aufgetragen war, hergestellt. Die Bildqualität war gut. Bei Verwendung von Schichten aus stärker hydrophilen Polymerisaten, wie Polyvinylalkohol oder Gelatine, ist es erforderlich, daß augenblicklich nach der Bestrahlung aufgeladen und entwickelt wird.

Beispiel 5

Es wurde ein beschichtetes Papier mit einem 0,7 Gewichtsprozent Carboxylgruppen enthaltenden, polymeren Acetal, das in einer lO°/oigen Ammoniak-Methanol-Lösung gelöst war, hergestellt. Die Acetalschicht wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, bestrahlt, aufgeladen und entwickelt. Es wurde ein gut lesbares Bild erhalten. Bei Verwendung eines beschichteten Papiers, das durch Auftragen des Polyacetals in saurer Form aus einer Aceton-Methanol-Lösung auf Papier erhalten wurde, wurden fleckige Bilder mit hohem Schleier erhalten. Carboxylgruppenhaltige Polymerisate mit höherem Gehalt an Carboxylgruppen erwiesen sich als zu leitfähig, wenn sie als Ammoniumsalz verwendet wurden.

Beispiel 6 Beispiel 1

Eine 12°/oige Lösung von Polyvinylhydrogenphthalat wurde mittels einer Plattenschleuder bei 800 Umdrehungen pro Minute auf Pauspapier aufgetragen. Das so beschichtete Papier wurde mit der beschichteten Seite in Kontakt mit einem zu kopierenden Dokument durch eine thermographische Kopiervorrichtung geführt, mit der beschichteten Seite nach oben mit einer Koronaentladung positiv aufgeladen und mit einem negativ geladenen Toner nach dem Kaskadenverfahren entwickelt. Es wurde ein durch das Papier seitenrichtiges und von der beschichteten Seite her spiegelbildliches Bild erhalten. Das beschichtete Papier konnte noch mehrere Monate nach seiner Herstellung verwendet werden. Es ist anzunehmen, daß die Polyvinylhydrogenphthalatschicht Feuchtigkeit zurückhält, da eine etwas größere maximale Dichte erhalten wird, wenn das Verfahren bei 2O°/oiger relativer Luftfeuchtigkeit an Stelle von 5O°/oiger relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt wird.

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 wurde ein beschichtetes Papier hergestellt und bestrahlt, wobei die Polyvinylhydrogenphthalatschicht von dem zu kopierenden Doku-Ein Blatt aus einem 0,025 mm dicken Wachspapier wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, bestrahlt und entwickelt. Auf diese Weise konnten gut lesbare Bilder erhalten werden. Wenn das Wachs in den bestrahlten Bildteilen geschmolzen ist, bildet es eine isolierende Schicht.

Beispiel 7

Ein Blatt Pauspapier wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit einer 20gewichtsprozentigen Lösung von Polyvinylacetat in Methylisobutylketon beschichtet. Nach dem Trocknen wurde die Papierseite mit Methylisobutylketon angefeuchtet und 1 bis 2 Minuten lang trocknen gelassen. Das beschichtete Papier wurde dann mit der Polyvinylacetatschicht auf das zu kopierende Dokument gelegt und in die thermographische Kopiervorrichtung eingeführt. Es wurde dann unter einer Koronaentladung negativ aufgeladen und nach der Magnetbürstenentwicklung mit einem Entwickler aus Eisenfeilspänen und einem kohlepigmentierten Kunststoff entwickelt. Es wurde ein gutes Bild erhalten, das von der Polyvinylacetatschichtseite spiegelbildlich und durch das Papier seitenrichtig lesbar war.

Beispiel 8

Eine 20gewichtsprozentige Lösung von Polyvinylacetat in einem Gemisch aus 98gewichtsprozentigem Methylisobutylketon und 2gewichtsprozentigem Cyclohexanon wurde, wie im Beispiel 7 beschrieben, auf Pauspapier aufgetragen. 15 Minuten danach wurde das beschichtete Papier bestrahlt, wobei die Polyvinylacetatschicht dem zu kopierenden Dokument zugekehrt war. Dann wurde aufgeladen und entwickelt. Es wurde ein gut lesbares Bild erhalten.

Beispiel 9

10 ml einer 15gewichtsprozentigen Lösung eines Mischpolymerisats aus Styrol und Butadien in Cyclohexanon wurden mit 0,5 ml einer 30% AgJ und 9% KJ enthaltenden Lösung in Aceton vermischt. Anschließend wurde mit Aceton auf 15 ml verdünnt. Die Beschichtungslösung wurde so auf Pauspapier aufgetragen und an der Luft getrocknet, daß eine wenigstens 0,013 mm dicke Schicht entstand. Diese Schicht vergrößert ihren elektrischen Widerstand um das 10- bis lOOfache, wenn sie in einer übliehen thermographischen Kopiervorrichtung bestrahlt wird. Da die Leitfähigkeit dieser Schicht nur sehr schwach feuchtigkeitsabhängig ist, besteht die Möglichkeit, daß hier eine Elektronenleitfähigkeit vorliegt. Zur Herstellung von Bildern wurde die Schicht auf das zu kopierende Dokument gelegt, bestrahlt und dann mit einer Koronaentladung positiv aufgeladen und mit einem negativ geladenen Toner nach dem Kaskadenverfahren entwickelt. Das erhaltene Bild wurde fixiert, indem es erneut durch die thermographische Kopiervorrichtung geführt wurde. Es wurde ein Bild ausgezeichneter Qualität erhalten.

Beispiel 10

Wie im Beispiel 9 wurden Schichten, die jedoch bis zu 3 Gewichtsprozent AgJ enthielten, hergestellt, bestrahlt, aufgeladen und entwickelt. Es wurden Bilder guter Qualität erhalten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei dem ein Ladungsbild mit einem Toner entwickelt und gegebenenfalls das Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht, deren elektrischer Widerstand beim Erwärmen wenigstens zeitweise vergrößert wird, bildmäßig erwärmt und dann in an sich bekannter Weise aufgeladen und entwickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wasserhaltige Schicht verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein elektrisch leitendes Lösungsmittel enthaltende Schicht verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Polyvinylhydrogenphthalat verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Celluloseacetatphthalat verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 718/355 12.67 © Bundesdruckerei Berlin