DE1597905A1

DE1597905A1 - Vorrichtung zur Elektrofotografie

Info

Publication number: DE1597905A1
Application number: DE19671597905
Authority: DE
Inventors: Ivor Brodie
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1966-12-05
Filing date: 1967-12-01
Publication date: 1970-11-05
Also published as: FR1546944A; US3502408A; GB1160818A; SE335065B

Description

PATENTANWALT

DIPL-ING. H. KLAUS BERNHARDT 71 "P1 53

8000 MÖNCHEN 23 · MAINZERSTR.5

VARIAN ASSOCIATES
PaIo Alto / California, USA

Vorrichtung zur Elektrofotografie

Priorität: 5· Dezember 1966, Vereinigte Staaten Ser.Ho. 599 069

Die Erfindung betrifft allgemein die Elektrofotografie, und insbesondere eine Verbesserung derselben, bei der das zu entwickelnde elektrografisch^ Ladungsbild auf einem Band gebildet wird, das eine dünne dielektrische ladungshaltende Schicht trägt, und das vorzugsweise aus leitendem Papier besteht, so daß die die Ladung haltende Schicht extrem dünn gemacht werden kann, um eine größere Ladungahaltung und einen besseren Kontrast zu erreichen, während gleichzeitig die Verarbeitung des Bandes zur Entwicklung und Betrachtung erleichtert wird. Ein solches verbesserten elektrofotografioehes Band ist besonders geeignet für Mikrofilin-Drukker und Oszillographen lufnaluiea mit Hilfe der Elektrofotografie, abyr nicht hierauf beschränkt, weil, kontrastreiche Brück« auf einem billigen und haltbaren Bimdm\ t.eri *1 errc'l·.»: t werfijti.

BAD ORiGiNAL

f · t . I.

00984S/M72

Bisher sind zu entwickelnde xerografische Bilder auf dünnen Platten· aus dielektrischem Material gebildet worden, beispielsweise Polystyrol, oder auf einem Polystyrolfilm gebildet worden, der als Schicht auf eine Platte aus Metall oder leitendem Glas aufgebracht war. Solche Anordnungen sind in der U.S.-Patentschrift 2 825 814 beschrieben. Bei diesen bekannten Anordnungen lag ein Problem in den dünnen Platten aus dielektrischem Material, weil umso mehr Ladung gespeichert werden kann, je dünner die Platte ist. Um eine ausreichende ladungsmenge zu speichern, muß die Platte sehr dünn sein, beispielsweise grö'ßenordnungsmrßig einige Mikron dick. Eine solche dünne Platte oder Folie aus dielektrischem Material ist bei der Endbehandlung und bei der späteren Betrachtung schwer au behandeln. Darüber hinaus sind solche dünnen Filme nur schlecht zur Pulverentwicklung geeignet, weil die Lrwännung des Films zum Fixieren des Pulverentwicklers normalerweise den Film verformt oder so^ar zerstört.

Wenn solche dünnen dielektrischen Filme als Schichten auf Stützplatten aus leitendem Glas oder rietall aufgebracht werden, ist der Film wesentlich dauerhafter und kann leichter behandelt werden. Solche zusammengesetzten Platten sind jedoch relativ massig und teuer. Oarüber hinuuu sind solche Platten nicht ohne weiteres zur Entwicklung mit Fl ^;i-^ L^reitGentwiclrlungnkanalen geeignet, weil .''Ln ,-Loht. Iviehf (••i.-'-en ei in F u'bjMbuschli tz genügen werden körmim, u,.; .-Uq...;.: .i'/u.·. ^ιΠ 1'ϊ , >n.

BAD ORIGINAL

Beim elektrostatischen Drucken sind Stiftelektroden und Zeichendruckräder verwendet worden, um linienförmige Ladungsbildmuster auf elektrografischem Papier niederzulegen. Das Papier besteht aus einer isolierenden, ladungshaltenden Schicht, die auf einen Träger aus leitendem Papier aufgebracht ist. Die ladungshaltende Schicht ist etwa 10 Mikron dick, und der papierne Träger hat die mehrfache Dicke der Schicht. Ein solches Papier ist in der U.S.Patentschrift 3 182 333 beschrieben. Dieses Papier ist relativ billig, dauerhaft, kann leicht gehandhabt und leicht entwickelt werden, und zwar sowohl durch flüssige Entwicklung als auch durch Entwicklung mit trockenem Pulver. Diese Papierart ist jedoch bisher noch nicht als Film zur Aufnahme elektrofotografischer Bilder verwendet worden.

Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß dieses elektrografische Papier gut zur Elektrofotografie geeignet ist. Das Papier liefert ausreichenden Kontrast, erlaubt eine großflächige Bildhaltung und Entwicklung, ist leicht zu handhaben, kann leicht mit flüssigen oder Trockenpulver-Tonern entwickelt werden, und ist nur geringfügig teurer als gewöhnliches Papier.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zum Drucken elektrofotografischer Bilder verfügbar zu machen.

Erfindung3gemäß wird ein elektrografisches Band zur Aufnahme, zum Halten und zum Drucken von elektrofotografischen Ladungsbildern verwendet, das eine ladungshaltende Schicht auf einem leitenden Träger aufweist.

009845/1472 '"^A

BAD OfIlGINAL

Gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung ist das leitende Band ein leitendes Papier.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden Einrichtungen vorgesehen, mit denen das Band in Kontakt mit einem fotoleitenden Element gebracht wird, um das elektrofotografische Bild auf der ladungshaltenden Schicht des Bandes niederzuschlagen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Pig. 1 schematisch eine Vorrichtung für Elektrofotografie mit

Merkmalen der Erfindung;
Fig. 2 schematisch eine elektroradiografische Vorrichtung mit

Merkmalen der Erfindung;
Pig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein anderes elektrografisches Papier zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 die Abhängigkeit des Übergangs von Ladungen zur ladungsabhängigen Schicht bei verschiedenen Stärken des leitenden

Papiers; und
Pig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines Plüssigkeitstoner^entwicklers zum Entwickeln von Streifen aus elektrografischem Band.

In Pig. 1 ist eine elektrofotografische Kamera 1 mit Merkmalen der Erfindung dargestellt. Dit Kamera 1 ist nioht im einzelnen dargestellt und weist einen nicht dargestellten, dunklen Kasten

009845/U72. bad -originär

~- 5 —

auf, der ein Objektiv enthält, mit dem das Bild eines Gegenstandes 3 in der Brennebene auf der Rückseite des Kastens abgebildet wird. Geeignete elektrofotografische Kameras sind in den TJ.S.-Pa-• tentschriften 2 297 691 und 2 227 013 beschrieben. Ein nicht dargestellter Filmhalter ist in der Brennebene der Kamera angeordnet und enthält ein Sandwich 4 aus einer Anzahl Elemente, mit denen ein elektrostatisches Bild des Objektes 3 erzeugt und aufgezeichnet wird.

Das Sandwich 4 v/eist als oberstes Element eine optisch transparente Platte 5 auf, beispielsweise aus 6,35 mm (0,250") starkem Glas, die fest im Filmhalter in ihrer Lage festgelegt ist. Eine optisch transparento, elektrisch leitende Elektrode 6 ist auf dem Glasträger 5 gebildet, beispielsweise durch Niederschlag aus dem Dampf Ein geeignetes Material für die leitende Elektrode 6 ist ein sehr dünner Metallfilm, der zu einer Stärke von etwa 100 AE niedergeschlagen ist. Eine fotoleitende Schicht 7 ist wiederum auf der transparenten Elektrode gebildet. Bin geeignetes Fotoleitermaterial ist Selen, das beispielsweise durch Niederschlag aus dem Dampf zu einer Stärke von etwa 0,013 mm bis 0,051 mm (0,0005 bis · 0,002") niedergeschlagen ist.

8Ln ausweohselbnt'fja elektrografisches Band 8 zum Aufnehmen und Festhalte η -eines LadungobLldoa deo Gegenstand*}« 3, der fotografiert v/ii'd, Lab ^wiJ^han dor foboleiberidan Och Loht 7 und olnor BlalcbtOüena blltzplattö 9 an^eordnob, Die Platte Q v/U'd

vorzugsweise auf die Glasplatte 5 zu gedrängt, "beispielsweise mit· Federn 11, um das elektrografische Band 8 in gleichförmigem nominellen körperlichen Kontakt sowohl mit der fotoleitenden Schicht 7 als auch der Stutzelektrodenplatte 9 zu halten. Selbstverständlich "befindet sich unter diesen Bedingungen eine dünne Luftschicht von einigen Mikron Stärke zwischen dem Band 8 und dem Fotoleiter 7, abgesehen von einigen Punkten durch die mikroskopische Oberflächenrauhigkeit.

Eine G-leichspannungsquelle 12 von 400 - 1000 -"V liegt über der transparenten Elektrode 6 und der leitenden Stützplatte 9 über einen Umkehrsehalter 13 und einen Zeitschalter 14. Der Verschluß 2 kann.ebenfalls mit dem Zeitgabeschalter 14 synchronisiert sein.

Das elektrografische Band 8 bocteht aus einer leitenden Bahn 15, beispielsweise leitendem Papier oder irgendeinem anderen leitenden flexiblen Material. Eine ladungshaltende Schicht 16 aus einem dielektrischen isolierenden Material, beispielsweise Polyäthylen ist .auf dem leitenden Band 15 gebildet. Ein geeignetes elektrografisches Band 8 ist das elektrografisch^ Papier 55-50-B der Firma Plastic Coating Corporation, Ilolyok.e, Massachusetts, USA.

Im Betriüb wird den* Fotoleiter 7 zunäotut mit Licht uiui elin-r ge- :,'igneton Quelle, toy L ü [..>!<·■! lav/-aiii ö ainer GluhlaM^e IV über Π uto t, um Lrgüiid welch« Ro-ahl .uiungeti -rau oder In de" fo t »leiten«! m :! oh Loht 7 zur Kv·!« Mn y,\x tjubl-wUitt,. DiO Lampe 17 wL.-..--L dam. a;ic_;-o 1 :"· \ch\ und dai¹ fJ!ⁱLi?iLfct3"X' 14 ν Int-: yaßö^nde E-aliiüifcuu_tJ· * .;eit lauf ^ !--,.I ..-.·-·

0ö^34S/U72 BAD ORIGINAL

sen, beispielsweise eine hundertstel bis eine zehntel Sekunde, je nach dem Fotoleiter und der Stärke des Lichtbildes, das auf die Fotoleiterschicht 7 fällt. Am Ende der'Belichtung wird der Schalter 14 geöffnet und der Verschluß 2 geschlossen. Während der Belichtung wird der Fotoleiter 7 in einem Leitungsmuster leitend, das dem optischen Bild des Objektes 3 entspricht, das auf den Fotoleiter 7 fällt. Die angelegte Spannung von der Quelle 12 wird auf einen geeigneten V/ert derart eingestellt, daß in Gegenwart der optischen Strahlung die zwischen der Innenseite der leitenden Teile des Fotoleiters 7 und dem leitenden Band 15 stehende Spannung einen gewissen Schwellwert überschreitet, beispielsweise 385 V. Oberhalb dieser Schwellwertspannung wird ein Ladungsbild des Objektes 3 zur ladungshaltenden Schicht 16 des elektrografisclien Bandes 8 übertragen. In einem typischen Ausführungsbeispiel beträgt die Spannung der Quelle 12 etwa 500 Y, wenn ein Selen-Fotoleiter 7 und elektrografisches Papier 65-50-B verwendet wird.

Sobald das Ladungsbild auf das elektrografisch^ Band 8 übertragen worden ist, wird das Band, aus der Kamera 1 herausgenommen und in üblicher Vfeise mit Trockenpulveroder Flüssigkeitstonern entwickelt. Eine besonders geeignete Flüssigkeitstoner-Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln von Bändern aus elektrografischem Band 8 ist in Fig. 5 dargestellt. Genauer gesagt, das Band 8 mit ,dem darauf niedergeschlagenen Ladungsbild 21 wird unter einem hohlen Farbkanal 22 durchgeführt, durch den ein Flüssigkeitstoner unter weniger fils AtinosphLirendruck strömt. Ein Farbgabeschlitz 23 ■

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ist durch die Unterwand des Kanals 22 gefräst. Der Luftdruck drückt das Band 8 nach oben gegen den Schlitz 23» so daß dieser abgedichtet wird und das ladungsbild mit dem Flüssigkeitstoner ■in Berührung· gebracht wird. Die Pigmentpartikel des Toners haben eine Ladung, die der des zu entwickelnden Ladungsbildes entgegengesetzt ist, und somit werden diese zum Ladungsbild 21 hin gezogen und dort festgehalten, so daß dieses entwickelt wird, wie bei 24 dargestellt ist. Die Flexibilität des Bandes 8 erleichtert die Flüssigkeitsentwicklung der Bilder, weil die Biegung des Bandes 8 ein Abschließen des Farbgabeschlitzes 23 erlaubt, wenn das Band 8 am Schlitz 2:5 vorbeigezogen wird. .

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Aufnahme von Röntgen-Elektrografien dargestellt. Genauer gesagt, die Vorrichtung ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie die nach Fig.1, nur daß der lichtdichte Kasten wegfällt und der Fotoleiter durch ein Material, beispielsweise Selen, ersetzt ist, das normalerweise isolierend ist, das jedoch bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen leitend wird. Dieses röntgenstrahlenempfindliche Material wird als Schicht 26 auf einer für Röntgenstrahlen durchlässigen, elektrisch leitenden Platte 27» beispielsweise aus Aluminium, niedergeschlagen. Ein Gegenstand 28, der geröntgt werden soll, wird Über die Platte 27 gebracht. Eine Röntgenstrahlenquelle 29 wird oberhalb des Objektes 28 angeordnet, und zwar derart, daß dessen Röntgenstrahlen durch das Objekt 28 auf die röntgenstrahlenempfindliohe Schicht 26 fallen. Ein Röntgenbild wird dadurch aufgenommen, daß gleichzeitig das Objekt den Röntgenstrahlen ausgesetzt wird und

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die Spannung der Quelle 12 an die Elektroden 9 und 27 gelegt wird. Das elektrostatische Bild des Objektes 28 wird in der gleichen Weise auf dem elektrografischen Band 8 geformt, wie es bereits in Verbindung mit Pig. 1 beschrieben worden ist. Das Band 8 wird in der beschriebenen V/eise entwickelt.

In Tig. 3 ist ein anderes elektrografisches Band 8^f dargestellt. In diesem Falle ist die ladungshaltende ,dielektrische Isolier-. schicht 16 auf ein leitendes Band 15' aufgebracht, das eine leitende Schicht 31, beispielsweise aus "Silber, aufweist, die im Vakuum auf ein flexibles Band 32 niedergeschlagen worden ist, das selbst leitend oder nicht leitend sein kann. Elektrische Verbindung mit dem Band 8' wird durch Anschluß an die leitende Schicht 31 hergestellt. Das elektrografisch^ Band 8' wird in der gleichen ■ Weise verwendet wie es oben in Verbindung mit dem elektrografischen Band 8 beschrieben worden ist, nur daß die elektrische Verbindung zur Quelle 12 durch die leitende Schicht 31 statt durch den Träger 32 hergestellt wird.

Bei einer bevorzugten AusfÜhrungsform der elektrografischen Bänder 8 und 8' wird.die dielektrisch^ ladungshaltende Schicht 16 vorzugsweise weniger- als 10 Mikron stark gewählt, ein besondere geeignetes Band hatte eine Schicht 16 von 4 Mikron Stärke. Je höhe*

L die Dialektrizitäbakonstante dar Sohicht 16 1st und je dünner die-

■ ■ ■

t ed'Schicht int, xxniao mehr Ladung kann eia bei einer gegebenen halten, und umso grüiiet· wlvil -ηΧαο &®v Kontrast der B:Ll4er,

.../10

BAD

In Fig. 4 ist graphisch die Abhängigkeit des^Ladungsübergangs

in Nanocoulomb pro cm von der angelegten Spannung für drei verschiedene Kunststoff-Schichten 16 unterschiedlicher Dicke darge-. stellt. Kurve A zeigt einen Ladungs-Übergangs-Schwellwert -von 340 V und eine Steigung (Differential-Kapazität) von 920 pF; sie gilt für eine Schichtdicke von 3_f8 Mikron und eine Dielektrizitätskonstante von 4,0. Bei Kurve B ist der Ladungo-Übergangs-Schwellwert 380 V; die Steigung 850 pF, und die Dicke 4,2 Mikron; bei Kurve 0 ist der Schwellwert 390 V, die Steigung 500 pF und die Dicke 7,1 Mikron. Papier B wird als bestes der drei dargestellten betrachtet, weil die Schwellwertspannung ein klar definierter Punkt ist und es einen steilen Anstieg von 850 pF Kapazität hat. Je größer die Kapazität ist und umso abrupter der Schwellwertpunkt auftritt, umso kontrastreicher sind die elektrostatischen Bilder, die auf der ladungshaltenden Schicht 16 gebildet werden.

Was das leitende Band 15 betrifft, so ist zu erwähnen, daß umso weniger Zeit benötigt wird, das Ladungsbild zur ladungshaltenden Schicht 16 zu übertragen, je kleiner deren Widerstand ist. Die ladungsübergangszeit ist etwa gleich dem Zehnfachen der dielektrischen Relaxationszeit (das Produkt von 8,85 x 10 K^, wobei K die Dielektrizitätskonstante der Schicht 16 und ^ der Widerstand den leitenden Bandes 15 in Ohm-Zentimeter bedeuten). Wenn eina Gühioht 16 mit hoher DielektriaJ.bätskonstantn verv/enlot v/lud, beträgt dig Iiadungsübivrga-ngsssib etwa eine Γ· "il:und-.i für elii-m WL--

»40

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- 15979G5

10
derstaiid des Bandes 15 von 10 Ohm-Zentimeter. Es können also Bänder 15 mit relativ hohem Widerstand verwendet werden, -Wider-

7
. stände kleiner als 10 Ohm-Zentimeter werden jedoch bevorzugt»

/In diesem Zusammenhang soll unter "leitendem Band" ein Band verstanden werden, das einen Widerstand von 10 Ohm-Zentimeter oder •weniger hat. Unter "Elektrofotografie" und "Elelktrofotografie-Vorrichtung" soll eine Vorrichtung verstanden werden, mit der elektrische Ladungsbildmuster auf einem elektrographischen Papier erzeugt werden können, die einem Strahlungsmuster entsprechen, das entweder vom Objekt reflektiert wird oder vom Objekt absorbiert wird. Diese Strahlung kann im sichtbaren Bereich liegen oder auch im unsichtbaren, beispielsweise können Röntgenstrahlen verwendet werden. -

BAD ORIGINAL

■*

■ 0Ό9-8457 U 72

Claims

PATENTANWALT DIPL-ING. H. KLAUS BERNHARDT 71 P153 D 8000 MÖNCHEN 23 · MAINZERSTR.5 VARIAN ASSOCIATES· PaIo Altο / California, USA Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Elektrofotografie, bestehend aus einem elektrographischen Träger mit einer ladungshaltenden Fläche zur Aufnahme eines elektrographischen Ladungsbildes, das darauf entwickelt werden soll, einem normalerweise isolierenden Element, das in der Nähe der ladungshaltenden Fläche des elektrographischen Trägers angeordnet ist und das aus einem Material besteht, das durch Aufbringen eines Strahlungsmusters elektrisch leitend wird, einer Einrichtung, mit der eine elektrische Spannung über das normalerweise isolierende Element und die Iadungshaltende Fläche des elektrographischen Trägers gelegt wird, einer Einrichtung zur Erzeugung eines Strahlungsbildmusters auf dem normalerweise isolierenden Element, um dieses in einem Muster entsprechend dem aufgebrachten Bildmuster der durchdringenden Strahlung leitend zu machen, wobei die angelegte Spannung ausreichend groß ist, um ein elektrisches Ladungsbild auf der isolierenden ladungshaltenden Fläche mit einem Muster entsprechend dem angelegten Strahlungsbildmuster

.../A 2 \ ^lx

009845/U72. bad original

zu bilden, dadurch, gekennzeichnet, daß der elelctrographische Träger aus einem leitenden flexiblen Band und einer Schicht aus einem isolierenden dielektrischen PiIm- "besteht, der auf dem. leitenden Band gebildet ist, und daß der isolierende dielektrische Film die ladungshaltende: Fläche zur Aufnahme und zum Festheiten des elektrischen Ladungsbildes bildet, das darauf entwickelt werden soll.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Band aus einem Papierband besteht, das mit einer elektrisch leitenden· Substanz imprägniert ist.

3. "Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Band aus einem Papierband besteht, das mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet ist, wobei der isolierende ladungshaltende Film über das leitende Material geschichtet ist.

4* Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 _t dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende ladungshaltende Film eine Dicke weniger als 10 Mikron hat, so daß die Iadungshaltekraft des elektro-

graphischen Trägers verbessert wird.

5.Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das normalerweise isolierende Element ein Fotoleiter 1st, der gegenüber optischer Strahlung empfindlich ist und durch diese leibend wird.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das normalerweise isolierende Element ein gegen Röntgenstrahlen empfindliches Material ist, das durch diese leitend gemacht wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die ladungshaltende Schicht des elektrographischen Bandes in gleichförmigen nominellen körperlichen Kontakt mit dem normalerweise isolierenden Element in der Zeit gedrängt wird, in der das normalerweise isolierende Element durch das aufgebrachte Strahlungsjnuster leitend ist.

BAD ORIGINAL