DE1497202C3 - Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern aus einer deformierbaren thermoplastischen Schicht, einer fotoleitfähigen Schicht, einer elektrisch leitenden Schicht gegebenenfalls mit einem Anschlußstreifen aus Metall und gegebenenfalls einem elektrisch leitenden Schichtträger.

Mit der deutschen Patentschrift 1 243 018 wurde bereits ein Aufzeichnungsmaterial vorgeschlagen, das als Sandwich ausgebildet ist und eine elektrisch leitfähige Schicht, eine fotoleitfähige Schicht, eine isolierende deformierbare Schicht, eine elektrisch leitfähige deformierbare Schicht und eine elektrisch leitfähige Trägerschicht umfaßt. Die Spannung wird zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der elektrisch leitfähigen Trägerschicht angelegt, während die Deformation in der Grenzschicht zwischen der isolierenden deformierbaren Schicht und der elektrisch leitfähigen deformierbaren Schicht eintritt. Ein Nachteil dieses Aufzeichnungsmaterials liegt darin, daß kein hoher Kontrast zu erzielen ist. Bei jeder Anordnung zur Erzeugung einer Bildaufzeichnung durch Deformationsbildung ist der zu erzielende Kontrast von der Differenz der Brechungsindizes der Materialien zu beiden Seiten der deformierten Oberfläche abhängig. Es ist bekannt, daß eine größere Differenz der Brechungsindizes zwischen einem Feststoff und einem Gas als an der Grenzfläche zwischen zwei Feststoffen zu erhalten ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 142 384 ist ein weiteres Aufzeichnungsmaterial bekannt, das auf einer elektrisch leitenden Schicht einen Bildträger aufweist, auf dem eine thermoplastische, deformierbare Schicht aufgebracht ist. Dieses bekannte Aufzeichnungsmaterial wird zur Aufzeichnung von einem Elektronenstrahl aufmodulierten Signalen benutzt, in dem dieser Elektronenstrahl unmittelbar auf der deformierbaren Schicht auftrifft. Durch die infolge des Auftreffens des Elektronenstrahls bewirkte örtliche elektrische Aufladung und gleichzeitige örtliche Erwärmung der deformierbaren Schicht findet auch eine örtliche Deformation dieser Schicht unter Wirkung des elektrischen Feldes zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der auf die Oberfläche der deformierbaren Schicht aufgebrachten Oberfiächenladung statt. Die deformierten Bereiche der deformierbaren Schicht werden gegenüber den nicht deformierten Bereichen durch Aufsprühen oder Aufpinseln eines bekannten Entwicklertoners sichtbar gemacht.

Aus der französischen Patentschrift 1 327 406 ist ein weiteres Aufzeichnungsmaterial bekannt, das aus drei übereinanderliegenden Schichten besteht, wobei auf einem Schichtträger eine Zwischenschicht mit einem relativ niedrigen elektrischen Widerstand und auf dieser eine das Bild tragende Schicht aufgebracht sind. Das Bild wird durch elektrostatische Aufladung der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials und anschließende Anwendung eines die das Bild tragende Schicht erweichenden Lösungsmittels erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, das jedoch die Herstellung kontrastreicherer Bilder gegenüber den bisher benutzten Aufzeichnungsmaterialien ermöglicht.

Bei einem Aufzeichnungsmaterial der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die elektrisch leitende Schicht auf der deformierbaren Schicht angeordnet und deformierbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial befindet sich also die elektrisch leitende Schicht auf der deformierbaren Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials, um eine Kontaktaufladung zwischen dieser Oberfläche und dem elektrisch leitenden Schichtträger und damit eine Deformation an der freien Oberfläche zu erhalten. Dies wird erreicht, wenn ein elektrisch leitendes Material auf die Oberfläche der deformierbaren Schicht aufgebracht wird, welches ausreichend nachgiebig ist, um sich mit der Deformation dieser Schicht zu deformieren.

Besondere Ausgestaltungen des Aufzeichnungsmaterials und insbesondere der deformierbaren, elektrisch leitenden Schicht betreffende Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch ein deformierbares Aufzeichnungsmaterial,

Fig. 2, 3 und 4 schematisch die einzelnen Verfahrensschritte bei der Bilderzeugung mit dem neuen Aufzeichnungsmaterial, und

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials.

Aus F i g. 1 geht hervor, daß das Aufzeichnungsmaterial 17 einen elektrisch leitenden Schichtträger 11, eine fotoleitfähige Schicht 12, eine deformierbare thermoplastische Schicht 13 und eine ebenfalls deformierbare elektrisch leitende Schicht 15 umfaßt.

Die Schichten 11,12 und 13 entsprechen dem üblichen deformierbaren Aufzeichnungsmaterial. Der elektrisch leitende Schichtträger 11 kann ein Metallträger, beispielsweise aus Aluminium, Messing oder einem anderen leitenden Folienmaterial, sein, welcher fest oder biegsam ist. Der elektrisch leitende Schichtträger 11 kann auch aus einer transparenten Schicht, wie Glas mit einer aufgedampften Schicht aus Zinnoxyd, Kupferiodid oder ähnlichem, bestehen. Die fotoleitfähige Schicht 12 besteht aus einem isolierenden fotoleitfähigen Material, welches auf den Schichtträger 11 durch Aufdampfen, Eintauchen oder ein ähnliches Verfahren aufgebracht ist. Hierzu sind glasartiges Selen, welches vorzugsweise durch Aufdampfen aufgebracht wird, oder organische fotoleitfähige Materialien, wie sie im kanadischen Patent 611852 beschrieben sind, geeignet. Die organischen fotoleitfähigen Materialien, die im kanadischen Patent beschrieben sind, lassen sich leicht durch Tauchverfahren aufbringen. Die thermoplastische Schicht 13, welche vorteilhafterweise über die fotoleitfähige Schicht 12 durch Tauchen aufgebracht wird, kann aus einem der zahlreichen thermoplastischen Materialien mit hoher Isolierfähigkeit von 10¹³ Ohm · cm oder mehr und einer Viskosität, die sich leicht auf 10⁴ bis 10⁶ poise bei Temperaturen zwischen ungefähr 32° C und 93° C erniedrigen läßt, bestehen. Beispielsweise können Glycerolester von 50prozentig hydriertem Rosin, Styrol und styrolhomologe Kunstharze und andere thermoplastische Materialien verwendet werden.

Die fotoleitfähige Schicht 12 kann auch selbst deformierbar sein, um sowohl als fotoleitfähige Schicht als auch als thermoplastische Schicht zu dienen, so daß die Schicht 13 wegfallen kann. Da jedoch eine Schicht zur Speicherung der Ladung wünschenswert ist, sollte bei Fehlen der Schicht 13 eine dünne Isolierschicht zwischen dem Schichtträger 11 und der fotoleitfähigen Schicht 12 vorgesehen sein, um eine elektrische Leitung von der Schicht 15 durch die belichteten Flächenbereiche des Fotoleiters direkt zum Schichtträger zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind organische Fotoleiter in einem isolierenden Kunststoff als fotoleitfähige Schicht 12 insbesondere geeignet.

Die Dicke der thermoplastischen Schicht, ob sie nun aus einem deformierbaren Fotoleiter oder nicht besteht, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 bis 6 μηι. Dünnere Schichten vermindern die maximale Deformationsdichte und dickere Schichten zeigen eine verminderte Auflösung.

Über der thermoplastischen Schicht ist die ebenfalls deformierbare, elektrisch leitende Schicht 15 mit Hilfe ähnlicher Verfahren, wie sie vorher beschrieben wurden, aufgebracht. Diese deformierbare, elektrisch leitende Schicht muß eine Gesamtleitfähigkeit von mindestens 2 X 10"⁵ S/cm haben. Dünne metallische Schichten aus aufgedampftem Metall wurden mit Erfolg erprobt, werden aber nicht als bevorzugte Materialien angesehen. Falls diese aufgedampften Metallschichten dünn genug sind, um eine gute Deformation der thermoplastischen Schicht zu erlauben, neigen sie dazu, aufzubrechen und weisen löschende elektrische Diskontinuitäten auf. Dies gilt besonders dann, wenn eine Löschung und anschließende Wiederverwendung versucht wird. Dickere Metallschichten verhindern eine Deformation, selbst wenn eine gewisse Reliefbildung erzeugt werden kann. Die bevorzugten Materialien haben eine Viskosität, die etwa der der thermoplastischen Schicht entspricht und können eine Dicke haben, die etwa der der thermoplastischen Schicht entspricht. Wenn die Viskosität der Schicht 15 geringer ist als diejenige der thermoplastischen Schicht 13, dann neigt die Schicht 15 dazu, in die Deformationsmulden einzufließen und dadurch die Dichte der Deformation zu verringern. Ist die Viskosität größer als diejenige der thermoplastischen Schicht 13, dann neigt sie dazu, die Deformation einzuschränken. Ein bevorzugtes Material für die Schicht 15, welches zusammen mit dem genannten Glycerolester als thermoplastische Schicht 13 verwendet worden ist, ist polymerisiertes Äthylenimin in einer 50prazentigen wäßrigen Lösung mit einem Molekulargewicht im Bereich von 30 000 bis 40 000. Die wäßrige Lösung wird in Wasser bis zu einer Viskosität von ungefähr 50 centipoise verdünnt. Dann wird durch Eintauchen des Aufzeichnungsträgers in dieser Lösung mit entsprechender Geschwindigkeit ein Überzug von ungefähr 2 μπι Dicke über der Schicht 13 erzeugt. Dieser Überzug sollte mindestens so dünn wie die thermoplastische Schicht 13 sein. Beispielsweise kann ein 2 μπι dicker Überzug über einer 4 μτη dicken Schicht 13 verwendet werden, überzüge im Bereich von ¹Z₂ bis 3 μπι sind geeignet und eine 2 (im dicke Schicht wird bevorzugt, um die geeignete elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Das Auflösungsvermögen wird vermindert, wenn die Dicke des Überzugs vergrößert wird. Der Überzug wird dann durch Trocknen gehärtet.

Ein Streifen 16 aus Metallfolie oder aus einem metallisierten Band kann längs eines Randes der deformierbaren Schicht 15 angeklebt werden, um eine elektrische Verbindungsstelle zu schaffen.

Beim Betrieb wird zwischen dem Streifen 16 und dem Schichtträger 11 eine Spannung angelegt. Eine elektrische Ladung bildet sich über den Schichten 12 und 13 aus, wobei sich Ladungen einer Polarität an der Grenzschicht der Schichten 13 und 15 und Ladungen der entgegengesetzten Polarität an der Grenzschicht der Schichten 11 und 12 ansammeln. Die Ladungsmenge, die sich ausbildet, wird durch die Beziehung Q = CE bestimmt, wobei Q die Ladungsmenge in Coulomb, C die Kapazität des Sandwich, bei dem die Schichten 11 und 15 die beiden Elektroden bilden und die Schicht 12 und 13 das Dielektrikum zwischen den Elektroden darstellen. E entspricht der angelegten Spannung.

Während die Spannung angelegt ist, wird das Aufzeichnungsmaterial mit einem Lichtbild belichtet. Die Flächenbereiche, in denen das Licht die fotoleitfähige Schicht 12 trifft, wird der Fotoleiter relativ leitfähig und kann als Teil des Dielektrikums im Sandwich vernachlässigt werden. Hierdurch vermindert sich effektiv die dielektrische Dicke innerhalb der belichteten Bereiche, was zu einem Anwachsen des Kapa-

zitätswerts führt. Wie aus der Beziehung Q = CE hervorgeht, wächst C innerhalb der belichteten Bereiche an, während E konstant gehalten wird, ebenso wie die angelegte Spannung. Bei konstantem E und anwachsendem C muß also Q anwachsen. Auf diese Weise erhält man ein relatives Anwachsen der elektrischen Ladung auf der Schicht 13 innerhalb der belichteten Bereiche.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen die Verfahrensschritte bei der Bilderzeugung unter Verwendung des Auf zeichnungsmaterials nach Fig. 1. Fig. 2 zeigt eine Spannungsquelle 18, die an den Schichten 11 und 15 liegt, während das Aufzeichnungsmaterial 17 unter einem Lichtbild mit Hilfe des Projektionssystems 20 belichtet wird. Nachdem die Ladungsänderungen, wie oben beschrieben wurde, erzeugt worden sind, wird das Aufzeichnungsmaterial 17 für die Entwicklung mit Hilfe einer Erhitzungsvorrichtung 21 erwärmt. Als Erhitzungsvorrichtung wird nach F i g. 3 ein elektrischer Ofen verwendet. Hierzu muß betont werden, daß der Fotoleiter gegen Strahlungen der Erhitzungsvorrichtung, welche in dem fotoempfindlichen Spektrum des Fotoleiters liegen, abgeschirmt werden sollte. Die Erhitzung kann während der Belichtung oder ohne fortdauernde Belichtung und/oder Anlegung der Spannung vorgenommen werden. Die Wärme wird so lange aufgebracht, bis sich das Deformationsbild ausbildet, was sich durch die Erscheinung der Deformationen in den belichteten Flächenbereichen zeigt. Nachdem sich das Bild ausgebildet hat, wird das Aufzeichnungsmaterial 17 abgekühlt, um das Bild zu härten.

Eine Löschung des Bildes kann, wie in F i g. 4 dargestellt ist, dadurch erreicht werden, daß mehr Wärme, als für die Entwicklung benötigt wurde, angewendet wird. Die für die Löschung angewendete Wärme erweicht die thermoplastische Schicht 13 und macht sie gleichzeitig relativ leitfähig, so daß das Ladungsmuster abgeleitet wird und die Oberflächenspannungen die Deformierungen entfernen. Die Wärmequelle 22 in F i g. 4 ist als ein Widerstandsheizelement dargestellt, jedoch können als Wärmequellen 21 und 22 alle beliebigen üblichen Heizvorrichtungen verwendet werden, um die notwendige Erwärmung zu erzeugen. Bei gewissen Materialien ist die zur Löschung verwendete Wärme nicht ausreichend, um die Leitfähigkeit soweit zu erhöhen, daß das elektrostatische Bild abgeleitet wird. Bei dem neuen Aufzeichnungsmaterial wird die elektrisch leitende Schicht 15 mit dem Schichtträger 11 mit Hilfe eines Kurzschlußschalters 23 kurzgeschlossen, um auf diese Weise das Ladungsbild zu löschen. Eine gleichmäßige Belichtung sollte während des Kurzschließens vorgenommen werden, so daß die Schicht 12 nicht das Abfließen der Ladungen blockiert.

In F i g. 5 ist eine weitere Ausbildungsform eines Aufzeichnungsmaterials 17 mit einer bevorzugten Anordnung des leitfälligen Streifens 16 gezeigt. Nach F i g. 5 besteht der leitfähige Streifen 16 aus zwei Streifen, wobei jeder längs eines Randes des Aufzeichnungsmaterials 17 verläuft. Diese Streifen bestehen vorzugsweise aus einem aufgedampften Metall, beispielsweise aus Aluminium, das bis zu einer Dicke von 2 (im oder mehr zum Erzielen der erforderlichen Dauerhaftigkeit aufgedampft ist. Wie bereits gesagt wurde, weisen zu dünne aufgedampfte Metallschichten Diskontinuitäten nach dem Gebrauch auf. In diesem vorliegenden Ausbildungsbeispiel sind zwei Streifen 16 verwendet, um die Entfernung der zur Deformationsausbildung geeigneten Flächen auf einem Minimum zu halten. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die elektrische Leitfähigkeit der Schicht 15 relativ gering ist, beispielsweise wenn sie bei 2 X 10~⁵ S/cm liegt. Zu diesem Zweck werden die beiden Streifen 16 miteinander mit einem Pol der Spannungsquelle verbunden, während der Schichtträger 11 an dem anderen Pol der Spannungsquelle liegt.

Die vorliegende Ausbildungsform hat sich insbesondere bei Anordnungen als zweckmäßig erwiesen, wo die Aufladung, Belichtung und Entwicklung gleichzeitig vorgenommen werden. Wird die Deformationsbildung gleichzeitig mit der Ausbildung des Ladungsbildes durchgeführt, dann neigt der Entwicklungsprozeß dazu, die elektrische Leitfähigkeit der fotoleitfähigen und thermoplastischen Schichten zu vergrößern, so daß die Ladung aus der vorhergehenden Aufladung häufig übermäßig stark abgeleitet wird. Das neue Aufzeichnungsmaterial erlaubt eine fortlaufende Anlegung des Aufladungspotentials, ohne daß sich Koronadrähte oder andere Vorrichtungen zwischen dem Projektionssystem und dem die Deformationsaufzeichnung ausbildenden Aufzeichnungsmaterial während der Belichtung befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern aus einer deformierbaren thermoplastischen Schicht, einer fotoleitfähigen Schicht, einer elektrisch leitenden Schicht gegebenenfalls mit einem Anschlußstreifen aus Metall und gegebenenfalls einem elektrisch leitenden Schichtträger, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (15) auf der deformierbaren Schicht (13) angeordnet und deformierbar ist.

2. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern mit einer elektrisch leitenden Schicht, einer deformierbaren fotoleitfähigen Schicht, die zwischen 32 und 93° C eine Viskosität zwischen 10⁴ und 10^e poise aufweist und einer zweiten elektrisch leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der deformierbaren fotoleitfähigen Schicht (12) eine elektrisch leitende Schicht (1.1,15) angeordnet ist und die eine elektrisch leitende Schicht (15) deformierbar ist.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare elektrisch leitende Schicht (15) aus einer organischen Verbindung besteht, eine Leitfähigkeit von mindestens 2.10-⁵ S/cm hat und zwischen 32 und 93° C eine Viskosität zwischen 10² und 10⁵ poise aufweist.

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare elektrisch leitende Schicht (15) aus Polyäthylenimin besteht.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare thermoplastische bzw. fotoleitfähige Schicht (12,13) zwischen 1 und 6 um dick ist und die deformierbare elektrisch leitende Schicht (15) nicht dicker als die deformierbare thermoplastische bzw. fotoleitfähige Schicht ist.