DE1597806C - Verfahren und Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der photo leitfahigen Schicht eines Aufzeich nungsnwtenals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der photoleitfähigen Schicht eines aus einem Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht bestehenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch beidseitige Koronaaufladung.

Beim elektrophotographischen Kopierverfahren wird das zu kopierende Bild bekanntlich auf eine derart aufgeladene photoleitfähige Schicht projiziert und entlädt die vom Licht getroffenen Stellen des Aufzeichnungsmaterials, während die den dunklen Bereichen des Bildes entsprechenden Stellen des Aufzeichnungsmaterials ihre Ladung behalten und dann ein elektroskopisches Pulver zur Darstellung des Bildes festhalten können.

Es ist bekannt, das Aufzeichnungsmaterial zur beidseitigen Koronaaufladung zwischen zwei Koronaelektroden entgegengesetzten Potentials hindurchgehen zu lassen.

Dabei hat sich der Nachteil herausgestellt, daß besonders im Falle von photoleitfähigen Schichten aus in einem Kunstharzbindemittel feinverteilten, photoleitfähigen Zinkoxyd-Teilchen, eine nur uneinheitliche Aufladung erzielt wurde. Um überhaupt den Grenzwert der Ionenemission der Koronaelektroden zu erreichen, mußte man auch mit hohen Entladespannungen arbeiten, insbesondere hinsichtlich der bildseitig aufzubringenden Ladungen und das wiederum führte nach der Belichtung vor allem infolge der uneinheitlichen Aufladung in den höher aufgeladenen Zonen zum Verbleib von Restladungen auch in den nicht zu schwärzenden Bereichen des Aufzeichnungsmaterials. Auch diese zogen somit elektroskopisches Pulver an und führten zu einer unerwünschten Untergrundschwärzung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der photoleitfähigen Schicht eines aus einem Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht bestehenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch beidseitige Koronaaufladung anzugeben, die zu einer gleichmäßigen Ladungs- / verteilung auf der photoleitfähigen Schicht führen, um damit die Gefahr des Verbleibens von Restladungen in den belichteten Bereichen zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Aufzeichnungsmaterial auf beiden Seiten mit entgegengesetzter Polarität, bis zu einem Sättigungswert für die Aufladung der photoleitfähigen Schicht aufgeladen und anschließend die aufgeladene photoleitfähige Schicht, einer zu ihrer Ladungspolarität entgegengesetzten Koronaentladung mit gegenüber der ersten Aufladung geringerer Entladungsspannung ausgesetzt und das Potential der photoleitfähigen Schicht um 10 bis 20 % des ursprünglichen Wertes erniedrigt wird.

Auf diese Weise werden die Spitzenwerte einer ungleichmäßigen Aufladung auf der photoleitfähigen Schicht abgeschnitten, so daß eine gleichmäßige Ladungsdichte erreicht wird. Es kann also nicht mehr vorkommen, daß z. B. bei der Halbtonwiedergabe ein durch die Belichtung total zu entladender Bildbereich auf eine Zone wesentlich höherer Ladungsdichte fällt und ein nur teilweise zu entladender Bildbereich auf ( eine Zone geringerer Ladungsdichte trifft, mit dem ^s Ergebnis, daß der hellere Bereich am Ende der bildmäßigen Belichtung mehr Ladungen aufweist als der weniger helle.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die photoleitfähige Schicht mit einer Potentialquelle von etwa 10% höherem Potential gegenüber der für die Rückseite verwendeten Potentialquelle aufgeladen.

Diese Maßnahme bringt den Vorteil, daß für die Speisung der der ersten Koronaentladungseinheit nachgeschalteten zweiten Koronaentladungseinheit auf der Seite der photoleitfähigen Schicht, die entgegengesetztes Potential zu dem der ersten Einheit haben muß und dessen Absolutwert demgegenüber niedriger ist, dieselbe Spannungsquelle verwendet werden kann, die für die Aufladung der Rückseite des Aufzeichnungsmaterials verwendet wird. Die Vorrichtung wird dadurch einfädler und billiger.

Zwar hat es sich bisher im Falle von flüssigem Entwicklungsverfahren bei beidseitiger Aufladung als nachteilig herausgestellt wenn die photoleitfähige Schicht höher als die Rückseite aufgeladen wurde. Es besteht dann nämlich die Gefahr, daß auch nach der Ausbildung des Ladungsbildes, die Summe der BiIdIa-

düngen höher liegt als die Aufladung der Rückseite, was bei der Positiventwicklung, d. h. bei Verwendung eines Dispersionsentwicklers mit Tonerteilchen von zur Bildladung entgegengesetzter Polarität, dazu führt, daß an dem eintauchenden Rand der voreilenden Kante des Aufzeichnungsmaterials eine unerwünschte Schwärzung bildseitig auftritt.

Dieser an sich mögliche Nachteil tritt jedoch bei dem vorliegenden Verfahren durch die "nachgeschaltete nivellierende Teilentladung der photoleitfähigen Schicht, durch die deren Gesamtaufladung schon vor der bildmäßigen Belichtung um 10 bis 20%, also auf bzw. unter den Wert der Aufladung der Rückseite gesenkt wird, nicht auf.

Darüber hinaus läßt sich bei einer höheren primären Aufladung der photoleitfähigen Schicht die Ausgleichung dieser Aufladung mittels der nachgeschalteten Koronaentladung entgegengesetzter Polarität besser beherrschen.

Mit der vorliegenden Erfindung versucht man also nicht, die Aufladung der photoleitfähigen Schicht von vornherein gerade bis zu der gewünschten Potentialhöhe vorzunehmen, sondern man geht zunächst einmal bewußt über die gewünschte Potentialhöhe hinaus und nimmt dann eine Entladung vor.

Eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der photoleitfähigen Schicht eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit zwei einander gegenüberliegenden Koronaentladungseinrichtungen, zwischen denen das Aufzeichnungsmaterial hindurchgeführt wird und die an getrennten Potentialquellen entgegengesetzter Polarität liegen, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutwerte der Potentiale der beiden Potentialquellen sich um 10% unterscheiden, wobei die Potentialquelle mit dem höheren Wert der der photoleitfähigen Schicht benachbarten Entladungseinrichtung zugeordnet ist, und daß in Durchlaufrichtung des Aufzeichnungsmaterials gesehen, der der photoleitfähigen Schicht benachbarten Entladungseinrichtung eine weitere Koronaentladungseinrichtung nachgeordnet ist, die an die Potentialquelle mit dem niedrigeren Potential angeschlossen ist.

Um bei einem auf einer geerdeten Unterlage ruhenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial eine schnelle Aufladung auf eine bestimmte Höhe zu erzielen, ist aus dem USA.-Patent 2 778 946 auch schon eine auf die photoleitfähige Schicht des Aufzeichnungsmaterials einwirkende Koronaelektrodenanordnung bekanntgeworden, bei der unterhalb mehrerer, im Arbeitsweg aufeinanderfolgender Koronaentladungsdrähte, die Anschluß an ein hohes Potential haben, eine Reihe von Koronaentladungsdräliten angeordnet sind, die Anschluß an, ein geringeres Potential haben und den Aufladungsvorgang steuern sollen. Dabei wirkt zunächst kurzzeitig nur das hohe Potential auf die photoleitfähige Schicht ein, woraufhin diese in den Bereich der gleichzeitigen Einwirkung des hohen Potentials und des niedrigen Potentials gelangt. Dabei sollen auf dem gesamten Arbeitsweg Ladungen gleicher Polarität aufgebracht werden und sich schließlich zu einem Ladungspotential gewünschter Höhe auf dem Aufzeichnungsmaterial ergänzen.

Auch mit dieser bekannten Koronaentladungselektrodenanordnung hat sich aber noch keine befriedigende Beseitigung der erläuterten Nachteile erreichen lassen.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand von Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Aufladen der photoleitfähigen Schicht eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials;

Fig.2 ist eine schaubildliche Darstellung einer praktischen Ausführungsform der Vorrichtung.
In Fig. 1 sieht man ein elektrophotographisches

ίο Aufzeichnungsmaterial 10 mit einer photoleitfähigen Schicht 12 und einem Schichtträger 14 in einer Vorrichtung 16 zum Aufladen der photoleitfähigen Schicht und auch des Schichtträgers. Der Schichtträger ist beispielsweise eine Metallfolie, Plastikmaterial, Glas od. dgl. Bevorzugt wird Papier.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel soll sich das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 10 durch die Vorrichtung hindurch bewegen. Ersichtlich kommt es jedoch nur auf eine relative Bewegung zwisehen Aufzeichnungsmaterial und Aufladevorrichtung an.

Die Vorrichtung 16 besitzt zwei Koronaelektroden 18 und 20, die in gewissem Abstand voneinander zu beiden Seiten des Aufzeichnungsmaterials 10 angebracht sind. Die erste Koronaelektrode 18 besteht aus mindestens einem dünnen, leitenden Draht 22, der sich über dem Aufzeichnungsmaterial 10 quer zu dessen Bewegungsrichtung erstreckt. Der Draht 22 ist mit einer Gleichspannungsquelle 23 verbunden, die ein hohes negatives Potential liefert. Der Draht 22 wird von einem leitenden Schirmgitter 24 umgeben, durch welches die Ionen in einer allgemein senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsmaterials verlaufenden Richtung gelenkt werden. Die zweite Koronaelektrode besteht aus einem dünnen, leitenden Draht 26, der sich in gleicher Weise quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsmaterials erstreckt und ebenfalls mit einem Schirmgitter 28 umgeben ist. Der Draht 26 ist mit einer Gleichspannungsquelle 25 verbunden, die ein hohes positives Potential liefert. Zu der Vorrichtung gehört außerdem eine dritte Koronaelektrode 30 aus einem dünnen, leitenden Draht 32, der von einem leitenden Schirmgitter 34 umgeben ist. Diese dritte Elektrode 30 dient dazu, die durch die erste Elektrode 18 auf der photoleitfähigen Schicht 12 aufgebrachte Ladung zu modulieren. Sie ist mit der positiven Spannungsquelle 25 verbunden. Die photoleitfähige Schicht 12 erfährt auf ihrem Weg durch die Vorrichtung zuerst eine bis zur Sättigung gehende Aufladung der einen Polarität und geht dann an der dritten Elektrode 30 vorbei, um eine Ladung mit niedrigerem Potential und entgegengesetzter Polarität überlagert zu bekommen, so daß insgesamt eine unterhalb der Sättigung liegende Aufladung der ersten Polarität erreicht wird. Wenn die Gleichspannungsquellen jeweils im Bereich zwischen 4000 bis 6000 Volt gegenüber dem Aufzeichnungsmaterial liegen, besteht zwischen den Drähten 22 und 26 eine Gesamtpotentialdifferenz von 12 000VoIt. In diesem starken Potentialfeld erreicht die photoleitfähige Schicht 12 rasch ihre Ladungssättigung, die im Bereich von 400 bis 600 Volt liegt. Die dritte Elektrode ist so angebracht, daß sie mit ihrem Feld die gesättigt geladene photoleitfähige Schicht teilweise entladen kann. Die Entladungswirkung läßt sich durch Veränderung des Abstandes zwischen der dritten Elektrode 30 und der photoleitfähigen Schicht 12, durch geeignete Einstellung des an der dritten Elektrode 30 anliegenden Po-

tentials und auch durch Änderung der Geschwindigkeit, mit der das Aufzeichnungsmaterial an der Elektrode vorbeibewegt wird, regeln.

Die notwendige Höhe der Aufladung für gute Bildqualität liegt bekanntlich im Bereich zwischen 400 bis 600 Volt, insbesondere bei Verwendung von Zinkoxyd für die photoleitfähige Schicht. Diese Ladespannung wird an der Koronaelektrode 18 in einem Bruchteil einer Sekunde erreicht. Die dritte Elektrode 30 führt zu einer Neutralisierung von zu hoch aufgeladenen Bereichen und erniedrigt die aufgebrachte negative Ladung auch insgesamt. Es wird so auch dafür gesorgt, daß die.belichteten Bereiche zuverlässig bis unterhalb der Grenzwertspannung entladen werden können, bei der keine elektroskopischen Farbpulverteilchen mehr haften können. Diese Spannungen liegen üblicherweise unterhalb 50 Volt.

Auf Grund der Erniedrigung der aufgebrachten negativen Ladung auf der Bildseite durch die dritte Elektrode 30 überwiegt die positive Aufladung der Rückseite des Aufzeichnungsmaterials auf alle Fälle. Die Summe der Aufladungen der beiden Seiten des Aufladungsmaterials hat somit die gleiche Polarität wie die Farbstoffteilchen, so daß diese von der zuerst in den Entwickler eintauchenden Vorderkante des Aufzeichnungsmaterials abgestoßen werden, ohne daß dadurch die Anziehungskraft der aufgeladenen Flächenbereiche auf die Farbstoffteilchen im Bildbereich beeinflußt wird. Auf Grund der teilweisen Entladung der Bildseite durch die dritte Elektrode 30 gilt das selbst dann, wenn die Bildseite zunächst auf einen höheren Wert als die Rückseite aufgeladen ist.

Bei der in Fig.2 der Zeichnungen dargestellten praktischen Ausführungsform der Erfindung haben die dünnen Koronadrähte auch die Bezugszeichen 22, 26 und 32. Für jede Koronaelektrode sind mehrere Leitungsdrähte vorgesehen. Die Vorrichtung besitzt einen Rahmen 40 aus einem Acrylpolymer. Die ersten Koronaelektroden 42 und 44 liegen einander gegenüber, und die modulierende dritte Koronaelektrode 46 befindet sich in einem gewissen Abstand neben der Elektrode 42, so daß mittels des Rahmens 40 beide durch ein Dielektrikum getrennt sind. Die Elektroden sind mit leitenden Schirmgittern 48, 50 und 52 verse-. hen und mit der Schirmgitterkonstruktion durch isolierende Verbindungsteile 54 verbunden.

Über offen gelassene Flächen der Schirmgitteranordnungen verlaufen ein oberes und ein unteres Führungsteil 60 und 62 für das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 10, so daß dieses die leitenden

ίο Drähte 22, 26 und 32 nicht berühren kann. Die Führungsteile 60 und 62 haben einen Rahmen 64, über den ein Netz aus isolierendem Material 66 gespannt ist, beispielsweise aus Polyamid-Plastik od. dgl.

Die Koronaelektroden 44 und 46 sind mit einer Gleichspannungsquelle 68 von einem positiven Potential in der Größe von 4 bis 6 kV und vorzugsweise 5 kV verbunden. Dieses Potential liegt niedriger als das der negativen Spannungsquelle 70 für die Koronaelektrode 42. Die Spannungsquelle 70 hat ein Poten- .

ao tial von 5,5 bis 6 kV, vorzugsweise 5,5 kV. Die dritte Koronaelektrode 46, die zur Modulierung der zuerst aufgebrachten Ladung dient, kann zwischen 1,3 und 6,3 cm Abstand von der photoleitfähigen Schicht haben und gibt eine Aufladung, die geringer als die primäre Aufladung ist. Das Aufzeichnungsmaterial läuft mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bis 0,9 m/min durch die Elektrodenanordnung. Die mit der 5-kV-Spannungsquelle verbundene dritte Koronaelektrode 46 moduliert die primäre Aufladung und erniedrigt sie um etwa 10 bis 20% des ursprünglichen Wertes. Offensichtlich können zur Aufbringung der erforderlichen Ladungen auch andere Elektroden als Koronaelektroden angewendet werden. Beispielsweise kann eine Rollen- oder Walzenaufladung erfolgen, wie sie in dem USA.-Patent 2 980 834 beschrieben ist, oder man kann mit einem einzigen Koronaentladungsdraht arbeiten, der mit einer leitenden Oberfläche oder einer Metallplatte als Gegenelektrode zusammenwirkt. Das die primäre Ladung modulierende Potential muß aber entgegengesetztes Vorzeichen wie die Polarität der primären Aufladung haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichmäßigen Aufladen der photoleitfähigen Schicht eines aus einem Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht bestehenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch beidseitige Koronaaufladung, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial auf beiden Seiten mit entgegengesetzter Polarität, bis zu einem Sättigungswert für die Aufladung der photoleitfähigen Schicht aufgeladen und anschließend die aufgeladene photoleitfähige Schicht, einer zu ihrer Ladungspolarität entgegengesetzten Koranaentladung mit gegenüber der ersten Aufladung geringerer Entladungsspannung ausgesetzt und das Potential der photoleitfähigen Schicht um 10 bis 20 % des ursprünglichen Wertes erniedrigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht mit einer Potentialquelle von etwa 10% höherem Potential gegenüber der für die Aufladung der Rückseite zu verwendenden Potentialquelle aufgeladen wird.

3. Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der photoleitfähigen Schicht eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2, mit zwei einander gegenüberliegenden Koronaentladungseinrichtungen zwischen denen das Aufzeichnungsmaterial hindurchgeführt wird und die an getrennten Potentialquellen entgegengesetzter Polarität liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutwerte der Potentiale der beiden Potentialquellen sich um 10⁰/o unterscheiden, wobei die Potentialquelle mit dem höheren Wert der der photoleitfähigen Schicht benachbarten Entladungseinrichtung zugeordnet ist, und daß in Dtirchlaufrichtung des Aufzeichnungsmaterials gesehen, der der photoleitfähigen Schicht benachbarten Entladungseinrichtung eine weitere Koronaentladungseinrichtung nachgeordnet ist, die an die Potentialquelle mit dem niedrigeren Potential angeschlossen ist.

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