DE1597844A1 - Elektrophotographisches,fluessiges Entwicklungsverfahren - Google Patents

Description

PATENTANWXLTE

159784Λ

DR.E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEAAANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBUJtG

TELEFON= 555476 8000 MÖNCH EN 15,

TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE

²« Member 1967

iuji Siiaffitin 1'¹IIm Kabushiki Kaisha Kanagawa (Japan)

Jilektrophotographisches, flüssiges Sntwicklungs-

verfahren.

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographiscb.es Entwicklungsverfahren und insbesondere auf ein Entwicklungsverfahren, bei welchem eine) Umkehrentwicklung unter Anwendung einer Spannung ausgeführt wird.

Bei dem elektrophotographischen Verfahren wird ein elektrostatisch anzeigendes oder aufnehmendes FuIver (das nachstehend als "Toner" bezeichnet wird) zum Anhat'con an Flächen gebracht, auf welchen elektrostatische Ladun· in vorhanden. ■ sind odor dor ^rForrjr wird zum. Anhaften an Flachorii^braaht, bei welchen 1-.olne eloktroHöatLaclien Ladungen i-indeti .J.a,L, v/obüL dia ! L'i.oiO At'b^itt /oleo "u;j "Umkc'bceau^a.-'.luiij;· ■/■<·< r·- f'üir.· ·η" ϊ)')ζ ii.Thnet -ι lc λ

BAD

15978U

Die Erfindung bezieht sich auf das Umke/hrentwicklungsverfahren, wofür ein Beispiel daa Xerographische Verfahren darstellt, anhand Welchem die Erfindung erläutert wird. Ein lichtempfindliches Material wird hierbei verwendet, das einen elektrostatisch leitfähigen Träger und eine lichbelektriscb/Leitfähige Schicht, die z.B. aus amorphem Selen oder einer Mischung von Zinkoxydpulver und einem HaT^- besteht, umfasst. Die lichtempfindliche Schicht wird in geeigneter Weise gleichförmig geladen beispielsweise durotk eine Koronaentladung in einem dunBen Raum, und dann bildweise mit licht belichtet, wodurch die elektrischen Ladungen auf der belichteten, lichtempfindlichen Schifcht neutralisiert und beseitigt werdtn während die elektrischen Ladungen auf den übrigen Bereichen zurückbleiben. Demgemäß treten die elektrostatischen Ladungen auf der. lichtempfindlichen Schicht in Form eines Bildes, enbsprechend dem Lichtbild in Erscheinung, Wenn ein Toner mit dem gleichen Ladungszeichen wie die elekbrischen Ladungen auf der lichtempfindlichen Schicht mit diener in Berührung gebracht wird,haftet er an den laduagsfraien Barsichen an. Die Verteilung des elektrischen fi'oLdon Huf dor lichtempfindlichen Schicht is*, in Figur durch elektrische Kcai'ulinioii 'largosbellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand d näher erläutert.

In Figur 1 wird die Verteilung eines elektrischen Feldes auf der lichtempfindlichen Schicht bei den elektrophotographisehen Verfahren veranschaulicht.

Figur 2 veranschaulicht die Wirkung einer benachbarten Elektrode, die zur Verhinderung des Rand-oder Kan -teneffekts verwendet wird.

Figur 5 erläutert die Anwendung einer Spannung auf die lichtempfindliche Schicht von Fig. 2 .

Figur 4 zeigt in graphischer D_arstellungjlie Dunkel·* dämpfungseigenschaften der geladenen lichtempfindlichen Schicht, und

Figur 5 zeigt in graphischer Darstellung das Dunkeldämpfungsverhalten in dem Fall, wenn die lichtempfindliche geladäne Schicht für kurze Zeit in Luft stehengelassen und dann in eine isolierende Flüssigkeit eingetaucht wird.

In Fig. 1 erläutert (a) die Richtung und Verteilung von elektrischen Kraftlinien im Querschnitt, wobei positive Ladungen einer Bandform auf dem lichtempfindlichen Material Λ vorhanden sind, das eine lichtempfindliche Schicht 11 und einen elektrisch leitfähigen Träger

BAD ORIGINAL

00 9850/1702 r

umfasst. In Pig- 1 (b) ist die Verteilung eines elektrischen Feldes in Nähe der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht in senkrechter .Richtung zu der lichtempfindlichen Schicht entsprechend Fig. 1 (a) dargestellt. Die waagerechte Achse entspricht der Ladung der lichtempfindlichen Schicht und die senkrechte Achse stellt die Stärke des elektrischen Feldes dar. Wie aus Fig. 1 (b) ersichtlich, wird ein positives elektrisches Feld ( die Richtung senkrecht nach außen von der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht wird

als "positiv" definiert) innerhalb eines Bereichs gebildet, in welchem positive Zadung"en vorhanden sind; jedoch ist die Verteilung des elektrischen Feldes nicht gleichförmig. Dabei ist nämlich die Stärke des elektrischen Feldes innerhalb eines Bandteils (der nachstehend als "Band" bezeichnet wird), wo elektrische Ladungen vorhanden sind, verhältnismäßig gering, in ffähe der Enden des Bandes bei einem Maximum und an den Enden des Bandes praktisch null. Andererseits ist das elektrische Feld außerhalb des l'andes negativ, wobei dessen Stärke in Nähe der Enden des Bandes bei einem I/aximum ist und in Entfernung von dem Band kleiner wird. '.Venn ein positiv geladener Toner mit der licht.eppfindliehen Schicht in

BAD

009850/1702

Berührung gebracht wird, wird der Toner durch negative Bereiche des elektrischen Feldes angezogen, wodurch die Entwicklung in einem Muster neben der Verteilung des negativen elektrischen Feldes von Flg. 1 (b) ausgeführt wird. Daher wird die Entwicklung gerade außerhalb des Bandes in sehr dichter Weise bewirkt während sie mit zunehmendem Abstand von dem Band dünner wird. Diese Erscheinung ist in dem G_ebjsb der elekfcrophotographie allgemein als"Randeffekt" bekannt.

Lediglich die Bereiche in Nähe der Grenze des Bandes, wo elektrische Ladungen vorhanden sind, werden didht entwickelt trotz der naturgemäßen Forderung, daß ladungsfreie Bereiche gleichförmig entwickelt werden sollen. Z„r Überwindung dieses Nachteils wurde eine benachbarte Elektrode angewendet. In den Fig. 2 (c) und (d) sind die-elektrischen Kraftlinien und die Verteilung des elektrischen F_eldes in diesem F_nIl dargestellt. D^bei zeigt Fig. 2 (c)_t daß die elektrischen Kraftlinien im wesentlichen senkrecht zu der lichtempfindlichen Schicht sind, wenn die benachbarte Elektrode 2 im wesentlichen parallel,in Nähe der lichtempfindlichen Schicht 11 angeordnet ist, während Fig. 2(d) den Verteilungezuatand des elektrischen F_eldes zu diesem Zeitpunkt anzeigt. Auf diese Weise werden ein positives elektrisches F_eld eine^m wesentlichen gleich-

BAD

009850/1702

förmißen Stärke innerhalb des B_andes und ein negatives elektrisches Feld im Anschluß an.null außerhalb des Bandes erhalten.Auch wenn der Zwischenraum zwischen der benachbarten Elektrode und der lichtempfindlichen Schicht auf ein sehr Kleines Ausmaß verringert werden kann, wobei die Verteilung des positiven elektrischen Feldes innerhalb des Bandes rechtwinkelig und außerhalb des Bandes null sein soll, ist es schwierig, den Zwischenraum über ein bestimmtes Ausmaß hinaus zu verringern, da in der Praxis in den Zwischenraum ein Toner/eingesetzt werden muß. Daher führt die Berührung eines positiven Toners .unter Beibehaltung von etwas Zwischenraum zu einer geringen Haftung des Toners auf der Außenseite des Bandes. Um einen Toner auf Flächen außerhalb des Bandes in wirksamer Weise zum Haften zu bringen, ist es notwendig, ein äußeres elektrisches Feld, wie in Fig. 3 gezeigt, anzuwenden.

¹ durch > In Fig. 3 (#) wird eine Spannung Va, eine Kraftquelle angelegt, um das elektrische Feld von positiven Ladungen auf der lichtempfindlichen Schioht zu neutralisieren.

Demzufolge verschwinden die elektrischen Kraftlinien, die auf die benachbarte Elektrode von dem Band gerichtet werden, während die elektrischen Kraftlinien, die au: der lichtempfindlichen Schicht von der benachbarten

009850/1702

Elektrode gerichtet werden, außerhalb des Bundes erscheinen. Fig. 3 (f) zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes in diesem Fall, das innerhalb des Bandes nahezu null ist und außerhalb des Bandes einen im wesentlichen gleichförmigen negativen W_ffrt aufweist. Wenn ein positiv geladener Toner mit der lichtempfindlichen Schicht unter einer derartigen Bedingung in Berührung gebracht wird haftet sie auf der Außenseite des Bandes in einer im wesentlichen gleichförmigen und ausreichenden Dichte an, wodurch die gewünschte Umkei^ientwi-cklung erreicht werden kann. In diesem F_all kann eine zugeführte Spannung Va geringer als die vorstehend beschriebene sein. Wenn Va das elektrische Feld durch positive Ladungen des Bandes eben neutralisiert, ist Va an einerjoberen GHize und wenn Va geringeres dieser Wert ist, werden innerhalb des Bandes ein positives elektrisches Feld und aißerhalb des B_andes ein negatives elektrisches F_eld gebildet. Dieses negative elektrische Feld darf nur eine Stärke aufweisen, die notwendig ist, um einen Toner zum Anhaften an der lichtempfindlichen Schicht zu bringen.

Bei der vorstehend gegebenen Erläuterung blieb die Dunkeldämtifunp; der lichtempfindlichen Schicht außer Acht. Da eine praktisch im Gebrauch stehende lichtempfindliche Schicht in größerem oder geringerem Ausmaß eine Dunkel-

BAD

009850/1702

dämpfung aufweist, nehmen Jedoch die elektrischen Ladungen auf der lichtempfindlichen Schicht im Verlauf der Zeit ab und dementsprechend nimmt dabei das elektrische Feld ab. Fig. 4- zeigt in graphischer Darstellung eine Dunkeldämpf ungscharachteristik der lichtempfindlichen Schicht, wojirin die waagerechte Achse die Zeit darstellt und die senkrechte Achse das elektrische Feld in senkrechter Richtung in Nähe der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht wiedergibt. Beim Zeitpunkt t « 0 ist die elektrostatische Aufladung der lichtempfindlichen Schicht vervollständigt, wobei das elektrische Feld zu diesem Zeitpunkt E beträgt. E ist ein elektrisches Feld'in der Größe des Anfangspotentiale. Wenn die Entwicklung begonnen wird, wobei t « T- und vervollständigt wird, wobei t « Tpi wird das elektrische Feld von E = E- bei t = T-auf E = Ep bei t = T^ verringert. E^ - E^ kann von einem sehr großen Wert bis zu einem sehr kleinen Wert in Übereinstimmung mit den Eigenschaften oder der Characteristik der lichtempfindlichen Schicht varriert werden. Tatsächlich variiert der W_efct von E^ - E₂ bisweilen von mehreren Volt bis zu mehreren 1ooo Volt. Wenn die Entwicklung ausgeführt wird, während eine äußere Spannung Va,, angelegt wird, die das· elektrische Feld E- bei t = T- eben neutra-

BAD OBlGlNAU

009850/1702

lisiert, oder etwas geringer als diejenige ist übersteigt das elektrische Feld durch die äußere Spannung dasjenige durch elektrische Ladungen der lichtempfindlichen Schicht bisweilen in einer Zeitdauer t = T^ bis t = T^, wobei ein Toner auf diese Weise an Bereichen anhaftet, an welchen der Toner anfänglich nicht haftete, infolge der Negativierung von beiden elektrischen Spidern, wodurch eine Schleierbildung verursacht wird. Es wurde gefunden, daß dieser Machteil überwunden werden kann, indem man die äußere Spannung synchron mit der Dunk'eldämpfung der lichtempfindlichen Schicht ändert wodurch beide elektrische Felder jeweils eben negativiert werden,oder die äußere Spannung etwas geringer gehalten wird,, oder indem man vorhergehend den Dämpfungsgrad der Spannung der lichtempfindlichen Schicht während der Entwicklung prüft und die äußere Spannung um wenigstens den festgestellten-#a Grad verringert. Obgleich bei der vorstehenden Darstellung die Dunkeldämpfung der lichtempfindlichen Schicht in Betracht gezogen wird, wird die lichtempfindliohe Schicht im Falle einer flüssigen Entwloklung häufig von einer isolierenden Flüssigkeit angegriffen, wodurch die Spannung rasch gedämpft wird. Wenn die lichtempfindliche Schicht aus einem Gemisch von ZLnkoxydpulver und einem Harz

BAD

009850/1702

1o

besteht, wobei das Harz beispielsweise ein Siliconharz ist, absorbiert das Harz eine b'achtliche Menge von organischen isolierenden Flüssigkeiten,obgleich es darin nicht gelöst wird, und die Dämpfung wird so rasch, daß die Entwicklung nicht ausgeführt werden kann. Das Anfangspotential, - 5ooV wird bisweilen nahzu null nach etwa 1o Sekunden bei Berührung mit Kerosin. Obgleich eine derartige Dämpfung durch Änderung der Art des Harzes verringert werden kann, sind viele der Harze,z.B. gehärtete Alkylharze mit einer gewissen Dämpfung des Rtentials durch die Berührung mit isolierenden Flüssigkeiten in größerem Ausmaß als durch Stehen in der Luft verbunden.

Im Falle der fulverstaubungsentwicklung (powder cloud development) , Entwicklung mittels Magnetbürste oddr Kaskadenentwicklung ist es lediglich erforderlich, eine Dunkeldämpfung in Luft in Betracht zu ziehen. Jedoch muß im Falle der flüssigen Entwicklung vielmehr die Dämpfung des Potentials durch eine Flüssigkeit in vielen Fällen berücksichtigt werden.

In Figur 5 ist die Dunkeldämpfung in Luft und diejenige in einer isolierenden Flüssigkeit gezeigt, wobei die erstere durch die Kurve A und die letztere durch die Kurve B dargestellt sind. Die lichtempfindliche Schicht

009850/1702

mit einem elektrischen Feld an der Oberfläche von E ^ zum Zeitpunkt t = ο erfährt eine Dämpfung entlang der Kurve A in Luft, wobei die Dämpfung des Oberflächenpotentials mit dem Beginn der flüssigen Entwicklung zum Zeitpunkt t «= T^ entlang der Kurve B fortschreitet. Wenn die Entwicklung zum Zeitpunkt t «= T ₂ unterbrochen wird, hat das Oberflächenpotential auf E ₂, abgenommen. In Luft sollte dieses Oberflachenpotential zum Zeitpunkt t = Tp ^{in der} Größenordunung von Ep liegen. Es wurde häufig festgestellt, daß E ^ -E₂ << E^ - E_2t is* ·

Wie vorstehend ausführlich, erläutert ist ein Hauptzweck der Erfindung die Schaffung eines elektrophotographischen Entwicklungsverfahrens, bei welchem bei der unter Verwendung eine^flüssigen Entwicklermittels ausgeführten Umkehrentwicklung unter Anliegen einer äußeren Spannung eine Schl§£erbildung aufgrund der Dämpfungscharakteristik einer lichtempfindlichen Schicht in der Flüssigkeit in wirksamer Weise verhindert werden kann. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Spannung, so ändert, um mit der.Dämpfungsoharakteristik einer lichtempfindlichen Schicht, synchron zu sein und dadurch in Gleichbleibender Weise eine Spannung aufbringt, die ausreicnend ist, um ein

BAD ORIGINAL

009850/1702

elektrisches Feld von elektrischen Ladungen maximaler Ladungsdichte auf der lichtempfindlichen Schicht zu negativieren oder umzukehren,oder eine schwach geringere Spannung als diejenige aufbringt oder eine konstante äußere Spannung aufbringt, die unter Berücksichtigung der Starke der elektrischen Felddämpfung während der Entwicklung in ιbereinstimmung mit der Dämpfunrscharakteristik der lichtempfindlichen Schicht und Subtraktion von wenigstens einer dem elektrischen ?elä entsprechenden Spannung errechnet wurde.

Die vorstehenden -"-usführungen erfolgten mit Bezug auf ein Beispiel, bei welchem elektrische Ladungen einer konstanten Ladun5sdichte auf bestimmten Flächen einer lichtempfindlichen Schicht vorhanden sind und keine elektrische Ladungen an anderen .Flächen vorhanden sind,

jedoch
da die Ladun^slichte von ηυΐΐ bis zu einem Maximum an einer Lichtempfindlichkeit entsprechend 3em angewendeten Lichtbild kontinuierlich verteilt wird, ist es ersichtlich, daß bei der praktischen Umkehrentwicklung i-'lächen von maximaler Ladungedichte den !'lachen einer konstanten Ladungsdichte in der vorstenend gegebenen Erläuterung entsprechen können.

BAD ORIGINAL

009850/1702

Claims (2)

1. Pat entansprüche

   1,) ElektrophotograpMsches flüssiges Entwicklungsverfahren, wobei eine Umkehrentwicklung unter Anwendung einer äußeren Spannung ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Spannung so ändert, um mit der Dämpfungscharakteristik einer lichtempfindlichen Schicht in Berührung mit einer flüssigen Entwickler lösung synchron zu sein und dabei eine ausreichende Spannung aufbringt, um eben ein elektrisches Feld von elektrischen Ladungen einer maximalen Ladungsdichte zu negativieren oder aufzuheben, oder eine etwas geringere Spannung als die vorstehende aufbringt.
2. 2.) Elektrophotographisches flüssiges Entwicklungsverfahren, wobei eil 3 Umkehrentwicklung unter Anwendung einer äußeren Spannung ausgeführt wird,dadurch gekennzeichnet, daß man die äußre Spannung nadh Subtraktion von wenigstens einer der Dämpfung eines elektrischen Feldes durch elektrische Ladungen einer maximalen Ladungsdichte auf einer lichtempfindlichen Schicht entsprechenden Spannung davon konstant hält, wobei die Dämpfung während der Entwicklung stattfindet.

   009850/1702

   Leerseite