DE1472906B2 - Elektrofotografisches Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotografisches Verfahren, bei dem auf einem geerdeten, elektrisch leitenden Schichtträger eine Schicht aus geladenen, photoleitfähigen Tonerteilchen aufgebracht, die Tonerteilchenschicht bildmäßig belichtet und die entsprechend der Belichtung entladenen Tonerteilchen von dem Schichtträger entfernt werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 190 334 bzw. der deutschen Auslegeschrift 1 197 326 sind elektrophotografische Verfahren bekannt, bei denen ein Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem elektrisch leitenden Träger, einer photoleitfähigen Schicht und einer Schicht aus Tonerteilchen bildmäßig belichtet wird. Anschließend wird bei diesen Verfahren von dem so entstandenen latenten Bild ein sichtbares Bild hergestellt, indem unter Anlagen unterschiedlicher Spannungen, je nachdem ob ein Positiv oder ein Negativ des Bildes hergestellt werden soll, Tonerteilchen vom Aufzeichnungsmaterial bildmäßig auf ein Bildempfangsmaterial übertragen werden, auf dem sie dann anschließend fixiert werden. Der Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt darin, daß zur Herstellung des endgültigen Bildes eine Reihe von Verfahrensschritten notwendig ist, die das Verfahren sehr aufwendig machen.

Zur Verringerung der Anzahl der notwendigen Verfahrensschritte ist in der deutschen Patentschrift 1 172 946 ein elektrophotografisches Abbildungsverfahren vorgeschlagen worden, bei dem pulverförmige Teilchen von einem Schichtträger entsprechend einer Vorlage selektiv entfernt werden, wobei eine auf einem geerdeten, ungeladenen elektrisch leitenden Schichtträger, aufgebrachte Schicht aus photoleitfähigen Teilchen mit sichtbarem Licht in der Vorlage entsprechender Verteilung bestrahlt wird und anschließend die locker anhaftenden Tonerteilchen vom

ίο Schichtträger entfernt werden. Anschließend wird das durch die zurückgebliebenen Tonerteilchen auf dem Schichtträger entstandene Bild auf diesem direkt zur endgültigen Kopie fixiert. Beim vorgeschlagenen Verfahren enthält also der Verfahrensschrittt, das Bild vom Schichtträger unter Anlagen einer Spannung auf ein gesondertes Bildempfangsmaterial für die endgültige Kopie zu übertragen. Diesem Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber, daß nur einfarbige Bilder hergestellt werden können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens aufweist und gleichzeitig die Erzeugung mehrfarbiger Bilder ermöglicht.

Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herstellung eines Mehrfarbenbildes eine Mischung verschiedenfarbiger Tonerteilchen verwendet wird, die jeweils im Spektralbereich ihrer Eigenfarbe eine geringere Photoleitfähigkeit als in anderen Spektralbereichen aufweisen, und daß die bildmäßige Belich-. tung in mehreren Farben zugleich erfolgt.

Die Erfindung ermöglicht es, ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die durch Lichteinwirkung leitfähig gewordenen Tonerteilchen ohne einen umständlichen Reinigungsprozeß von dem leitenden Schichtträger entfernt werden können, auch zur Erzeugung mehrfarbiger Bilder anzuwenden. Als leitender Schichtträger kann zum Beispiel Papier benutzt werden, auf das dann die photoleitfähige Teilchenschicht aufgebracht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ein einfaches Entfernen der durch die Bestrahlung leitfähig gewordenen farbigen Tonerteilchen vom die photoleitfähige Schicht tragenden Schichtträger z. B. durch Schütteln, Abblasen, Absaugen oder Abbürsten. Nach dem Entfernen der leitfähig gewordenen farbigen Tonerteilchen kann das durch die zurückbleibenden, nicht entladenen und fest anhaftenden Tonerteilchen erzeugte Bild auf dem zum Beispiel aus Papier bestehenden Schichtträger fixiert werden. Auf diese Weise ist die Herstellung eines mehrfarbigen Bildes mit nur wenigen Verfahrensschritten möglich und kann der leitende Schichtträger zugleich als Träger für die endgültige Kopie verwendet werden.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung die Tonerteilchen vom Schichtträger auf ein Bildempfangsmaterial unter Beibehaltung ihrer Verteilung übertragen und dort fixiert werden.

Durch die Übertragung der locker anhaftenden Tonerteilchen auf ein Bildempfangsmaterial ist in besonderen Fällen auch die Herstellung eines Negativs möglich.

Als photoleitfähige Tonerteilchen werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßigerweise photoleitfähige Farbstoffe verwendet.

An Hand mehrerer Figuren wird das erfindungs-

gemäße Verfahren im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis4 schematisch die einzelnen Verfahrensschritte,

F ig. 5 und 6 die Abhängigkeit der Lichtabsorption bestimmter Farbstoffe von der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes,

F i g. 7 und 8 die Abhängigkeit der Photoleitfähigkeit der gleichen Farbstoffe in Abhängigkeit von der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes.

Zuerst sollen an Hand der F i g. 1 bis 4 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Verfahrensschritte kurz erläutert werden. Ein Schichtträger 11 aus Papier mit einer spezifischen Leitfähigkeit von rund 10~⁸ S/cm wird auf eine Unterlage 12 gelegt, deren Leitfähigkeit mindestens gleich derjenigen des Schichtträgers 11 ist. Die Unterlage 12 bildet die Masse für den Schichtträger 11. Beispielsweise kann schon eine Holzplatte genügen, wenn das Holz gegenüber dem Papier eine ausreichende Leitfähigkeit besitzt. Auf den Schichtträger 11 werden im Dunkeln pulverförmige verschiedenfarbige Tonerteilchen 13 aus photoleitfähigem. Material aufgestäubt, die elektrostatisch geladen sind.

Die verschiedenfarbigen Tonerteilchen 13 haben einen Durchmesser von etwa 10~³cm. Das Vorzeichen und die Größe ihrer Ladung hängen im wesentlichen von der Art und Weise ihrer Beladung ab. Man kann sie einfach dadurch beladen, daß man sie, wie in F i g. 2 dargestellt, bevor sie auf den Schichtträger 11 auftreffen, über eine entsprechend geladene Metallplatte 14 rollen läßt.

Eine höhere Ladung der einzelnen Tonerteilchen 13 erreicht man, indem sie aus einer geschmolzenen Ausgangsmasse elektrostatisch in bekannter Weise zerstäubt werden. In diesem Fall befindet sich die Ladung nicht nur auf der Oberfläche, sondern ist gleichmäßig in der ganzen Masse verteilt. Beim Aufstäuben läßt man sie über eine genügend große Wegstrecke hinweg auf den Schichtträger 11 fallen, damit sie inzwischen erkalten, fest werden und nicht mehr kleben.

Weiterhin kann man die Tonerteilchen 13 auch durch eine elektrische Sprühentladungsstrecke hindurch auf den Schichtträger 11 fallen lassen. Auch lassen sich die Tonerteilchen 13 mit Hilfe sogenannter Trägerteilchen auf den Schichtträger 11 bringen, wobei die Trägerteilchen die aufzustäubenden Tonerteilchen durch Kontaktelektrizität aufladen. Weiterhin ist es möglich, den Schichtträger 11 mit ungeladenen Tonerteilchen 13 einzustäuben und diese erst dann mit einer Sprühelektrode, die über den Schichtträger 11 hinweggeführt wird, aufzuladen.

Als photoleitfähiges Material für die Tonerteilchen 13 eignet sich das bekannte weiße Zinkoxid. Neben diesem und Selen eignen sich auch bestimmte photoleitfähige organische Verbindungen, z. B. Anthracen, die unter Umständen in geeigneter Weise nach den aus der Halbleitertechnik bekannten Verfahren mit Donatoren oder Akzeptoren dotiert worden sind.

Zwischen den geladenen Tonerteilchen 13 und dem ungeladenen Schichtträger 11 treten infolge der Inrluenzwirkung der Ladungen Kräfte auf, die im Mittel 8- bis lOmal so groß sind wie die normalen Haftkräfte, die zwischen vorher nichtgeladenen Tonerteilchen 13 und dem Schichtträger 11 auftreten. Die sich einstellenden Ladungsverhältnisse sind in Fig. 2 dargestellt. Die Kräfte liegen in der Größenordnung von 0,05 bis 1 dyn und reichen aus, um die Tonerteilchen 13 auch gegen die Schwerkraft auf dem Schichtträger 11 festzuhalten. Wird der mit den Tonerteilchen 13 bestreute Schichtträger 11, wie in F i g. 3 dargestellt, entsprechend der Vorlage 15 belichtet, so tritt bei den von den Lichtstrahlen getroffenen Tonerteilchen 13 eine Photoleitfähigkeit ein, deren Wert in der Größenordnung zwischen 10~¹⁰ und 10"¹⁴ S/cm liegt. Die in dem Schichtträger 11 und

ίο der Unterlage 12 vorhandenen freien Elektronen füllen dann in kurzer Zeit die in den Tonerteilchen 13 im Überschuß vorhandenen Löcher aus. Entsprechendes gilt, wenn in den Tonerteilchen 13 Elektronen im Überschuß vorhanden sind. Diese fließen über den Schichtträger 11 in die Unterlage 12. Es können auch Löcher zu den evtl. festgehaltenen Elektronen fließen. Die Geschwindigkeit, mit der die Ausgleichsvorgänge ablaufen, hängt im wesentlichen von der Photohellleitfähigkeit der Tonerteilchen 13 und der Art des Kontaktes zwischen diesen und dem Schichtträger 11 ab.

Mit dem Ladungsverlust verschwinden auch die durch Influenzwirkung erzeugten Kräfte. Die belichteten Tonerteilchen 13 können infolgedessen im Dunkein durch Schütteln, Abblasen, Absaugen oder Abbürsten entfernt werden. Auch kann man sie mit Hilfe sogenannter Trägerteilchen entfernen, die man über den Schichtträger 11 rollen läßt. Die haftenbleibenden Tonerteilchen 13 bilden dann auf dem Schichtträger Il ein der Vorlage entsprechendes Muster. Dieses wird abschließend auf bekannte Weise, beispielsweise durch Erhitzen oder Besprühen mit einem Lösungsmittel, endgültig fixiert. Das erhaltene Bild kann aber auch auf ein Bildempfangsmaterial übertragen und erst dort fixiert werden; insbesondere auf ein solches Material, das sich in den elektrischen Eigenschaften vom ersten unterscheidet und beispielsweise aus Porzellan besteht.

Im folgenden sollen nun die Eigenschaften der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten verschiedenfarbigen Tonerteilchen 13 näher beschrieben werden.

Eine Reihe von bekannten Farbstoffen zeigt unterschiedliche Photoleitfähigkeitseigenschaften in bestimmten Spektralbereichen. In den Wellenlängenbereichen des Lichtes, die am Farbeindruck der einzelnen Farbstoffe wesentlich beteiligt sind, weisen diese wenig oder keine Absorption und damit auch keine Photoleitfähigkeit auf. Als Beispiele sind hier Kongorot (CI. 22120), Brillantgrün (CI. 42040), Acridine-Orange (C. I. 46005) und Äthyl-Violett (C. I. 42600) zu nennen. Bekanntlich beruht die Farbe der Farbstoffe darauf, daß nur die Strahlung bestimmter Wellenlängenbereiche reflektiert oder remittiert wird, während die übrige Strahlung vom Farbstoff absorbiert wird. Die Strahlungsabsorption ist aber gleichzeitig Voraussetzung für das Auftreten der Photoleitfähigkeit.

In den Fig. 5 bis 8 ist jeweils die Größe der Absorption A bzw. die Photoleitfähigkeit F in Abhängigkeit von der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes für zwei verschiedene Substanzen dargestellt. Während der Absorptionsverlauf bei beiden Substanzen einen tiefen Einbruch und einige weniger tiefe Einbrüche zeigt, steigt beim ersten Stoff, der einen roten Farbeindruck hervorruft, die Photoleitfähigkeit nach dem Abfall auf den Dunkelleitwert nicht merklich wieder an, weil die Energie der Lichtquanten in

dem auf den Abfall folgenden Infrarotbereich zur Anregung einer wesentlichen Photoleitfähigkeit nicht mehr ausreicht. Bei der zweiten Substanz hingegen, die einen blauen Farbeindruck ergibt, steigt mit der Absorption auch die Photoleitfähigkeit zunächst nach dem Abfall wieder an und fällt erst im Infrarotbeieich auf den Dunkelleitwert zurück. Dieser Verlauf der Photoleitfähigkeit ist aber gerade für farbige Abbildungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr günstig. Wenn nämlich die auf dem Schichtträgerll liegende Schicht des aus verschiedenfarbigen Tonerteilchen 13 gebildeten Farbstoffgemisches mit blauem Licht beleuchtet wird, sollen alle Tonerteilchen 13, die nicht blau sind, entladen werden, damit sie nach der Belichtung entfernt werden können. Diese Entladung erfolgt in der bereits geschilderten Weise in allen außer den blauen Tonerteilchen 13 durch die infolge der Absorption der »blauen« Lichtquanten ausgelöste Photoleitfähigkeit.

Da die in farbigen Vorlagen und dergleichen vorkommenden Farben ein Gemisch monochromatischer Strahlungen mit unterschiedlicher Intensität der einzelnen Strahlungsanteile darstellen, sind nach jeder Belichtung mit beispielsweise einer blauen Vorlage neben den blauen Tonerteilchen 13 auch noch ein der Intensität der übrigen Strahlungsanteile entsprechender Prozentsatz von roten und grünen Tonerteilchen 13 auf dem Schichtträger 11 vorhanden. Dieses Gemisch von Tonerteilchen 13 gibt durch additive Mischung den abzubildenden »blauen« Farbton riehtig wieder.

Neben photoleitfähigen Farbstoffen für die Tonerteilchen 13 können auch solche Substanzen verwendet werden, die keine ausgeprägte Eigenfarbe haben, aber in bestimmten Spektralbereichen auf Grund entsprechender Dotierung und/oder Aufbau des inneren Gefüges nicht zur Photoleitfähigkeit angeregt werden können, d. h. unempfindlich sind, in anderen Spektralbereichen aber photoleitfähig werden. Eine solche Substanz ist z. B. Selen. Derartige Substanzen vermischt man mit einem Farbstoff, dessen Remissionsbereich dem von der Photoleitfähigkeit ausgeschlossenen Spektralbereich dieser Substanzen entspricht. Diese Substanzen bieten die Möglichkeit, auch solche Farben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwenden, für die noch keine photoleitfähigen Farbstoffe oder nur solche mit geringerer Photoleitfähigkeit bekannt sind. Ein dritter Weg zur Gewinnung von in bestimmten Spektralbereichen unempfindlichen Farbträgern besteht darin, Teilchen aus einer besonders gut photoleitfähigen Substanz mit einem Farbstoff zu vermischen und mit einer dünnen Aufdampfschicht zu überziehen, die für den Spektralbereich des Farbstoffes als Filter wirkt. Dann wird die diesem Spektralbereich entsprechende Energie am Eindringen in den photoleitfähigen Kern gehindert und vermag dadurch keine Photoleitfähigkeit auszulösen. Nach der Belichtung der photoleitfähigen Tonerteilchenschicht und Entfernung der belichteten Tonerteilchen liegen nun entweder gleichfarbige oder verschiedenfarbige Tonerteilchen dicht nebeneinander. Zur Fixierung verwendet man zweckmäßigerweise ein Mittel, welches die einzelnen Tonerteilchen zugleich mehr oder weniger stark auflöst, so daß sich die Farbstoffkörner vermischen können. Bei den aus mit Aufdampfschichten versehenen Farbträgern bestehenden Tonerteilchen 13 bewirkt das Fixiermittel zugleich eine Auflösung der aufgedampften Schicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Verfahren, bei dem auf einem geerdeten, elektrisch leitenden Schichtträger eine Schicht aus geladenen, photoleitfähigen Tonerteilchen aufgebracht, die Tonerteilchenschicht bildmäßig^ belichtet und die entsprechend der Belichtung entladenen Tonerteilchen von dem Schichtträger entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Mehrfarben bildes eine Mischung verschiedenfarbiger Tonerteilchen verwendet wird, die jeweils im Spektralbereich ihrer Eigenfarbe eine geringere Photoleitfähigkeit als in anderen Spektralbereichen aufweisen und daß die bildmäßige Belichtung in mehreren Farben zugleich erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht entladenen fest anhaftenden Tonerteilchen auf dem Schichtträger fixiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung die Tonerteilchen vom Schichtträger auf ein Bildempfangsmaterial unter Beibehaltung ihrer Verteilung übertragen und dort fixiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen vor Aufbringen auf den Schichtträger aufgeladen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als photoleitfähige Tonerteilchen photoleitfähige Farbstoffe verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Tonerteilchen verwendet werden, die in dem Spektralbereich ihrer Eigenfarbe eine geringere Photoleitfähigkeit aufweisen, als in allen anderen Spektralbereichen des sichtbaren Lichtes.