DE1797187B2

DE1797187B2 - Verfahren zum Entwickeln der bildmäßig verteilten Leitfähigkeitsbereiche eines Aufzeichnungsmaterials mit leitfähigem Toner

Info

Publication number: DE1797187B2
Application number: DE19681797187
Authority: DE
Inventors: Benjamin L. Saint Paul Minn. Shely (V.St.A.)
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1967-08-28
Filing date: 1968-08-27
Publication date: 1979-02-01
Also published as: JPS4843821B1; DE1797187A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwickeln der bildmäßig verteilten Leitfähigkeitsbereiche eines Aufzeichnungsmaterials mit leitfähigem Toner, wobei der Toner von einer leitfähigen Walze, an die ein i'> elektrisches Potential gegenüber einer leitenden Unterlage des Aufzeichnungsmaterials angelegt ist, auf die Bildbereiche übertragen wird.

Aus der US-PS 29 76 114 ist ein elektrographisches Verfahren bekanntgeworden, bei dem ein elektrisches "> Leitfähigkeitsbild erzeugt wird. Anschließend wird unter der Wirkung eines Potentials ein Entwicklermaterial aufgebracht. Als Gegenkraft, die den elektrischen Kräften entgegenwirkt, dient die Schwerkraft, ohne daß dieser Umstand jedoch erkannt worden wäre. Bei dem ^W) bekannten Verfahren kann die Gegenwart nicht nach Größe und Richtung beeinflußt werden.

Ein ganz ähnliches Verfahren wird in der FR-PS 83 004 beschrieben.

Ein weiteres Verfahren bringt das belichtete photo- ^h> leitfähige Aufzeichnungsmaterial mit leitfähigem Entwicklerpulver während der Aufbringung eines differentiellen elektrischen Feldes in Berührung. Dieses Verfahren umfaßt mehrere Schritte, um das differentiell leitfähige Muster zu erhalten und das Bild zu entwickeln.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich der Entwickiungsvorgang besser steuern läßt, als es nach dem Stand der Technik möglich ist

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine magnetische Auftragswalze und magnetische Tonerteilchen verwendet werden.

Der Einsatz eines magnetischen Pulvers und einer magnetischen Entwicklerwalze gestjttet es, die auftretenden Kräfte gut unter Kontrolle zu· halten, was für den gewerblichen Erfolg des Verfahrens wesentlich ist Durch die Erfindung wird somit erreicht, daß man nicht nur die bei der Entwicklung auftretenden elektrischen Kräfte, sondern auch die ihnen entgegenwirkenden Kräfte willkürlich beeinflussen kann, während man sich bisher auf die nicht zu beeinflussende Schwerkraft verlassen mußte. Es kann nunmehr gewährleistet werden, daß das Entwicklungspulver z. B. an einer Entwicklerwalze haftet, so daß man nicht mehr auf den freien Fall angewiesen ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen herausgestellt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich positive oder negative Kopien eines Lichtmusters in guter Qualität hersteilen.

Dar Verfahren ist für eine gegebene sensibilisierte photoleitfähige Zusammensetzung ebenso empfindlich und in einiger Hinsicht sogar empfindlicher als die herkömmliche Elektrophotographie, insbesondere das elektrolytische Verfahren.

Es wird ein differentiell elektronisch leitfähiges Muster entsprechend der wiederzugebende graphisehen Nachricht in Querrichtung durch oder in Längsrichtung auf einer isolierenden Schichtelektrode (Feldelektrode) erzeugt, z. B. durch Belichten eines dunkelangepaßten photoleitfähigen Blattes mit einem Lichtbild in Abwesenheit von äußerem Licht. Während das differentiell leitfähige Muster vorhanden ist, wird die gesamte Feldelektrodenoberfläche gleichförmig mh einem Entwickler oder einem Tonermaterial z. B. mit Hilfe einer elektrisch leitfähigen und magnetischen Walze oder einem Zylinder in Berührung gebracht, an dessen Außenoberfläche eine Schicht eines leitfähigen und magnetischen Tonerpulvers haftet. Gleichzeitig mit der Aufbringung des Tonerpulvers auf die Feldelektrodenoberfläche wird ein elektrisches Feld erzeugt durch Anlegen eines elektrischen Gleichstrompotentials zwisehen der das differentiell leitfähige Muster enthaltenden Feldelektrode und dem Aufbringer des Entwicklermaterials. Ein leitfähiger Pfad wird zwischen dem differentiell leitfähigen Muster der Feldelektrode und dem Aufbringer erzeugt, z. B. durch den Stromkreis, der durch ein leitfähiges Pulverentwicklermaterial hergestellt wird. Dieser leitfähige Pfad ist nicht, wie im Fall des elektrolytischen Verfahrens, ionisch. Die Trennung des Entwickleraufbringers von der Feldelektrode am Ende der Entwicklungsstufe muß vorgenommen werden, während das elektrische Feld weiter beibehalten wird. Der elektrisch leitfähige und magnetische Entwickler oder das Tonermaterial lagert sich selektiv auf der Elektrodenoberfläche in der Art eines Musters ab. Im normalen Betrieb wird eine sichtbare Wiedergabe des differentiell leitfähigen Musters und damit der graphischen Nachricht erhalten durch Anlagerung des Entwicklers oder Toners in den verhältnismäßig nicht leitfähigen Flächen des differentiell leitfähigen Musters

auf der Oberfläche der Feldelektrode. Wenn jedoch die Feldelektrode in den leitfähigen Flächen ein Gleichrichter für die Richtung des durchgeschickten Stromes ist, dann wird eine sichtbare Wiedergabe entsprechend der graphischen Nachricht durch Ablagerung des Entwicklers in den relativ leitfähigen Flächen des differenziell, leitfähigen Musters auf der Oberfläche der Feldelektrode erzeugt. Wenn demnach die Feldelektrode ein belichtetes, photoleitfähiges Blatt der η-Type ist und die Anode darstellt, dann wird der elektrisch leitfähige und magnetische Entwickler oder Toner auf den verhältnismäßig leitfähigen Flächen (belichteten Flächen) abgelagert. Wenn die Feldelektrode ein belichtetes photoleitfähiges Blatt der p-Type und die Kathode ist, dann wird der Entwickler in ähnlicher Weise auf den verhältnismäßig leitfähigen Flächen (belichtete Flächen) abgelagert. Wenn andererseits der Strom in der normalen Richtung der bestimmten Type des Halbleiters hindurchgeht, dann geschieht die Ablagerung des Entwhklers in den verhältnismäßig nicht leitfähigen Gebieten.

Es ist keine elektrostatische Voraufladung der Feldelektrodenoberfläche erforderlich, und dies ist auch nicht erwünscht, da sie einerseits einen weiteren Verfahrensschritt darstellt und andererseits spezielle Überlegungen bei der Konstruktion der Feldelektrode erfordert. Die Schaffung des differentiell leitfähigen Musters und der Entwicklungsschritt können gleichzetig durchgeführt werden, oder das Entwickeln kann auf die Schaffung des leitfähigen Musters folgen, wenn das Muster eine endliche Permanenz aufweist.

Die Feldelektrodenoberfläche kann die endgültige Wiedergabe des Musters oder einer anderen graphischen Nachricht sein, oder sie kann als ein Zwischenschritt oder eine Vorlage für die folgende Verwendung bei der Wiedergabe des Bildes oder des Musters auf gewöhnlichem Papier oder einer anderen geeigneten Übertragungsoberfläche dienen. In beiden Fällen wird bei der Trennung und dem Entfernen der Feldelektrode vom Entwicklungsschritt dafür Vorsorge getroffen, daß das Entwicklermaterial zumindest zeitweise an der Oberfläche der Feldelektrode anhaftet, um eine Beibehaltung des entwickelten Bildes darauf bis zu einer weiteren Behandlung oder Übertragung sicherzustellen. Wenn die Feldelektrode die endgültige Wiedergabe darstellt, wird gewöhnlich das entwickelte Bild, welches durch das an der Oberfläche gehaltene Entwicklermaterial dargestellt wird, durch chemische oder physikalische Methoden fixier'.. Zum Beispiel kann das Entwicklerpulver ein Harz mit niedrigem Schmelzpunkt auf der Oberfläche oder im Kern der Teilchen enthalten, das bei Erwärmung die Teilchen des Entwicklers mit der Elektrodenoberfläche verschmilzt.

Wenn das differentiell leitfähige Muster der Feldelektrode weiter bestehen bleibt oder nach dem Entwickeln regeneriert wird, dann kann die Feldelektrode als eine Vorlage zur Herstellung weiterer Kopien verwendet werden. Wenn demnach die Elektrodenoberfläche als Vorlage für eine weitere Kopie dienen soll, dann gibt es kein Fixieren des entwickelten Bildes darauf, sondern das Bild wird auf ein geeignetes Ubertragungsblatt < überführt, welches in bequemer Weise dadurch geschieht, daß die isolierende Schicht oder die Feldelektrode Fläche an Fläche mit dem Übertragungsblatt durch den Klemmbereich zweier leitender Walzen (von denen auch eine magnetisch ist) geschickt wird, welche > die Oberfläche der beiden Blätter aufeinanderpreßt, während gleichzeitig ein elektrisches Potential (vorzugsweise von umgekehrter Polarität in bezug auf das Entwicklungspotential) zwischen den leitenden Walzen in einer Art und unter Bedingungen angelegt wird, wie sie ähnlich beim Entwickeln des Bildes auf der Feldelektrode verwendet werden. Auf diese Weise wird das Bild auf der Elektrodenoberfläche auf das Übertragungsblatt übertragen, wenn das Blatt von der Elektrodenoberfläche getrennt wird. Das Übertragungsblatt wird dann behandelt, um des Bild darauf zu fixieren, wie es oben angegeben wurde. Wenn die Feldelektrode ein photoleitfähiges Blatt ist und das Blatt mit einem Lichtbild belichtet und im Dunkeln entwickelt wird, wird die Übertragung des Bildes von der Oberfläche der Feldelektrode auf das Übertragungsblatt erleichtert, wenn die Oberfläche der Elektrode, die das entwickelte Bild enthält, gleichförmig vor dem Übertragungsvorgang belichtet wird, so daß die nicht entwickelten Flächen wieder belichtet werden. (Die entwickelten Flächen werden vom Licht aufgrund der Lichtdurchlässigkeit des Entwicklers nicht getroffen.) Auch in dem Fall einer photoleilfähigen Feldelektrode kann diese für ein neues Muster wieder verwendet werden durch geeignete Reinigung und Dunkelanpassung.

Wenn man mehr als eine Kopie der von dem differentiell leitfähigen Muster auf der Feldelektrode dargestellten graphischen Nachricht herstellen will anstelle der Wiederverwendung der Feldelektrodenoberfläche für ein neues Muster, wird die Feldelektrode erneut mit dem Entwickler überzogen, während das in einer Richtung liegende elektrische Potential in einer oben beschriebenen Weise angelegt wird, und das entwickelte Muster auf der Oberfläche der Feldelektrode wird auf ein anderes Übertragungsblatt wie vorher übertragen. Dieser Zyklus des Entwickeins der Feldelektrode und Übertragens des gesamten Musters, beansprucht gewöhnlich nicht mehr als einen Bruchteil einer Sekunde. Deshalb können selbst mit einem vergänglichen leitfähigen Muster, wie es bei vielen Photoleitern existiert, 20 bis 100 Kopien oder mehr mit einer photoleitfähigen Feldelektrode hergestellt werden. Das Belichten der entwickelten photoleitfähigen Elektrodenoberfläche zwischen dem Entwickeln und dem Übertragen erhöht die Anzahl der erhältlichen Kopien.

Da das differentiell leitfähige Muster der isolierenden Feldelektrode ein wesentlich für die Erläuterung der Erfindung ist, wird jetzt die Arbeitsweise der Erfindung in bezug auf dieses Muster beschrieben. Es wird dabei auf die F i g. 1 bis 4 Bezug genommen, die schematisch in Seitenansichten die verschiedenene Schritte zur Schaffung des elektronisch leitfähigen Musters zur Aufbringung des elektrischen Feldes und zur Entwicklung des elektronisch leitfähigen Musters mit dem Entwickler während der Aufbringung des Feldes darstellen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer geeigneten Feldelektrode im Querschnitt, die eine isolierende Oberflächenschicht 21 aus einem Material, welches Ladungsträger enthält, auf einer geeigneten Unterlage 22 aufweist. Die freien Ladungen werden mit (+) und (—) bezeichnet.

Fig. 2 zeigt schematisch die gleiche Schicht 21, in welcher die linke Seite 23 in Querrichtung relativ leitfähig gemacht ist und die rechte Seite 24 isolierend bleibt.

In F i g. 3 sind die Schicht 21 und ihre Unterlage 22 der Fig. 2 zwischen und in Berührung mit zwei leitenden Platten 26 und 27 angeordnet. Ein in einer Richtung wirkendes elektrisches Potential von einer herkömmli-

chen Quelle 28 wird wie gezeigt angelegt, um ein wirksames elektrisches Feld über der Grenzfläche der Schicht 21 und der Platte 26 zu erzeugen, wobei der Anodenkontakt mit der differentiell leitfähigen Oberfläche der Schicht 21 hergestellt wird. In der leitenden Fläche 23 der F i g. 3 sind die negativen Ladungen durch die leitende Platte 26 aufgrund des elektronisch leitfähigen Pfades durch die leitende Fläche 23 zur Platte 26 abgezogen, wogegen in der nicht leitenden Fläche 24 die Ladungen nicht abgezogen werden können und sich stattdessen absondern und an der Oberfläche der Schicht 21, wie gezeigt, bleiben, solange das elektrische Potential aufrecht erhalten wird, wobei die negativen Ladungen an der Anode 26 und die positiven Ladungen nahe der Kathode 27 liegen. Die isolierender! Eigenschaften der nichl !eilenden Flächen 24 der Fig. 3 verhindern, daß die Ladungen auf die leitenden Platten gezogen werden, da kein leitender Pfad vorhanden ist. Das gleiche Phänomen wird beobachtet, wenn die einzige Leitwertsänderung der Schicht 21 an der Oberfläche selbst stattfindet. Mit anderen Worten, es kann vorkommen, daß keine beobachtbare Änderung in dem Querleitwert oder dem Widerstand vorhanden ist, aber die Oberflächenleitwerte (in Längsrichtung) der Oberflächengebiete 23 und 24 unterscheiden sich, d. h. die Oberfläche 23 ist leitend gemacht. Die Ladungen in der Fläche 23 an dieser Oberfläche sammeln sich nahe der Grenzfläche und werden auf die Platte 26 aufgrund des leitfähigen Pfades zwischen der Oberfläche 23 und der Platte 26 abgezogen, obwohl die Bewegungen der Ladungen im Inneren nicht so groß sind, wie im Fall der Querleitfähigkeit. In einer weiteren Abänderung kann es sein, daß sich der Oberflächenwiderstand nicht ändert und das differentiell leitfähige Muster nur in Querrichtung durch die Feldelektrode existiert. In diesem Fall durchbricht das elektrische Feld die Oberflächenwiderstandsgrenze in den in Querrichtung leitfähigen Flächen, wodurch der Abzug der angesammelten Ladungen nahe der Oberfläche ermöglicht wird.

Falls die Unterlagenschicht 22 einen hohen Widerstand aufweist, wobei ein spezifischer Widerstand von 10¹²Ohm je cm oder mehr mit einem Polyester-Film erreicht wird, bleibt die Ladungsverteilung im nicht leitfähigen Abschnitt 24 der Schicht 21 gleichmäßig nach einer Unterbrechung des elektrischen Potentials von der Quelle 28. Im Laufe der Zeit kehrt jedoch die Ladungsverteilung in den normalen Zustand vor Anlegung des Potentials zurück, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. und zwar gewöhnlich innerhalb etwa einer Minute oder weniger. Wenn die Unterlage 22 verhältnismäßig leitfähig ist, wie z. B. eine Papier- oder Metallunterlage, kehrt die Ladungsverteilung in den in F i g. 2 gezeigten Normalzustand unmittelbar nach der Unterbrechung des elektrischen Potentials von der Quelle 28 zurück. Diese Beibehaltung der Ladungsverteilung bei Verwendung einer hochisolierenden Unterlage 22 ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß eine Ladungsverteilung in der isolierenden Unterlage 22 erzeugt wird, die ähnlich der im nicht leitfähigen Abschnitt 24 der Schicht 21 ist und selbst als ein elektrisches Feld wirkt, welches danach strebt, die Ladungen in der Schicht 21 anzuziehen oder abzustoßen. Aufgrund der niedrigen Beweglichkeit der Ladungen in einer so hoch isolierenden Schicht 22 ist die Rfickverteilung der Ladungen in die normale Situation nach dem Abschalten des elektrischen Potentials ein sehr langsamer Vorgang.

In Fig.4a wurde die Platte 26 der Fig.3 durch eine

elektrisch leitfähige Walze 29 ersetzt, auf deren Oberfläche ein Entwicklerpulver 31 vorhanden ist wobei die Unterlage 22 ein hoch isolierendes Material ist, wie Polyester. Das Entwicklerpulver 31 in F i g. 4a ist von der Type, die eine elektronisch leitfähige Oberfläche und einen Kern mit einem hohen Widerstand aufweist. Die Walze 29 läuft über die Oberfläche 21, so daß das Pulver 31 die gesamte Oberfläche 21 berührt Typische Stellungen der leitenden Walze 29 werden beim Lauf über die Oberfläche der isolierenden Schicht 21 in der gezeigten Richtung dargestellt. Die leitende Walze ist mit der Quelle 28 des elektrischen Potentiah verbunden, wie es Fig. 3 zeigt. In jeder Stellung der leitenden Walze 29 werden die Beziehung der Ladungen in der leitfähigen Fläche 23 und der leitfähigen Fläche 24 der isolierenden Schicht 2i und die sich ergebende Ablagerung der leitfähigen Teilchen 31 auf der Oberfläche 21 gezeigt. Das von dem elektrischen Potential erzeugte elektrische Feld bewirkt auf das leitfähige Pulver und die isolierende Schicht 21 zu Anfang am Punkt der ersten Berührung des Pulvers 29 mit der isolierenden Schicht 21. Nach dieser Anfangsberührung bewegt sich die Walze weiter, und das elektrische Feld bleibt zwischen dem Pulver 29 und der Schicht 21 aus Gründen bestehen, die oben besprochen wurden, wobei das weiterhin bestehende elektrische Feld das Pulver 29 durch Anziehungskraft aufgrund des elektrischen Feldes an der Stelle hält, damit die entwickelte Oberfläche für folgende Arbeitsgänge bewegt und gehandhabt werden kann, wie z. B. für das Fixieren oder die Übertragung des entwickelten Musters auf eine weitere Oberfläche. Aus F i g. 4a geht hervor, daß Pulver nicht auf der leitfähigen Fläche sondern nur auf der relativ nicht !eilfähigen Fläche abgelagert ist. Es ist ersichtlich, daß das Pulver eine positive Ladung erhält und von der nicht leitfähigen Fläche durch die negativen Ladungen angezogen wird, die in diesem nicht leitfähigen Abschnitt nahe der Oberfläche angesammelt sind. In den leitfähigen Gebieten sind negative Ladungen nicht gefangen.

In Fig.4b wurde die Platte 26 der Fi g. 3 durch eine elektronisch leitfähige Walze 29 ersetzt, an deren Oberfläche elektronisch leitfähiges Entwicklerpulver 31, wie ein feinzerteiltes Metall, haftet. In dieser Ausführungsform ist die Unterlage 22 verhältnismäßig leitfähig, wie es bei einem Metall oder Papier der Fall ist. Die Walze 29 läuft über die Oberfläche 21, so daß das Pulver 31 die gesamte Oberfläche 21 berührt. Typische Stellungen der leitfähigen Walze 29 werden beim Lauf über die Oberfläche der isolierenden Schicht 21 gezeigt. Die leitende Walze ist mit einer elektrischen Potentialquelle 28 wie in F i g. 3 verbunden. In jeder Stellung der leitfähigen Walze 29 wird die Beziehung der Ladungen in dem leitfähigen Gebiet 24 der isolierenden Schicht 21 und die sich ergebende Ablagerung der leitfähigen Teilchen 31 auf der Oberfläche 21 gezeigt. Das elektrische Feld wirkt auf das leitfähige Pulver und die isolierende Schicht 21 nur am Berührungspunkt des Pulvers 29 mit der isolierenden Schicht 21. Vor und nach dieser Berührung wird kein Einfluß des elektrischen Feldes auf das isolierende Blatt 21 beobachtet

Aus F i g. 4b ist zu ersehen, daß kein Pulver in der leitfähigen Fläche abgelagert ist und daß sich Pulver nur in dem relativ nicht leitfähigen Gebiet befindet. Selbst in den nicht leitfähigen Flächen sind keine Ladungen festgehalten, nachdem der Walzenauftrager vorbeige-Iaufen ist, und das abgelagerte Pulver ist nicht aufgeladen.

Für die richtige Arbeitsweise des differentiell elektronisch leitfähigen Musters müssen die leitenden Flächen zumindest doppelt so leitfähig sein wie die nicht leitfähigen Flächen, vorzugsweise jedoch mindestens zehn mal so leitfähig. Dies ist der Fall, unabhängig davon, ob man den Transversalleitwert oder den Oberflächenleitwert betrachtet. Im Fall der Verwendung eines differentiell elektronisch leitfähigen Musters einschließlich einer Änderung in dem Oberflächen- oder Longitudinalleitwert sollten die verhältnismäßig leitfähigen Flächen der isolierenden Blattelektrode (Feldelektrode), die das leitfähige Muster enthalten, einen maximalen Oberflächenwiderstand (Schwellenleitwert) von etwa 10'° Ohm je Quadrat und die relativ nicht icitfähigcn Flächen einen minimalen Oberflächenwiderstand von etwa 10⁶ Ohm je Quadrat aufweisen. Im Falle der Verwendung eines Musters mit einer Änderung in der Querleitfähigkeit sollten die relativ leitfähigen Flächen der isolierenden Blattelektrode (Feldelektrode), die ein leitfähiges Muster enthalten, einen maximalen Querwiderstand (Schwellenleitwert) von etwa IO»Ohm für einen cm² haben unter den Bedingungen der Entwicklung des Musters (Aufbringung von Entwicklerpulver), und die relativ nicht leitfähigen Flächen haben einen minimalen Querwiderstand von etwa 10⁴ Ohm für einen cm². Die obigen Widerstandswerte sind diejenigen, die unter einem Potential und für eine angewendete Zeit gemessen wurden, die denjenigen Werten entsprechen, die bei dem Verfahren verwendet werden sollen, und es ist daran zu erinnern, daß die leitfähigen Flächen mindestens doppelt so leitfähig sind wie die nicht leitfähigen Flächen innerhalb der obigen Gesamtbereiche.

Für die besten Ergebnisse liegen die Grenzen des Querwiderstandes sowohl der nicht leitfähigen als auch der leitfähigen Flächen der Elektrode einschließlich jeglicher Schicht, die über dem leitfähigen Muster angeordnet ist, zwischen etwa 10⁴ Ohm je cm² und etwa 10⁹ Ohm je cm², bei einem Potential gemessen, welches dem in dem Verfahren zu verwendenden angelegten Potential entspricht Jegliches Material oder jegliche zwischen der differentiell leitfähigen Musterschicht und dem Entwicklungspulver liegende Schicht sollte in etwa den gleichen Widerstand aufweisen, sowohl Transversal- als auch Oberflächenwiderstand, wie die verhältnismäßig nicht leitfähigen Flächen des differentiell leitfähigen Musters.

Das differentiell elektronisch leitfähige Muster der isolierenden Feldelektrode kann ein integrales Teil eines isolierenden Blattes sein, oder es kann ein getrenntes Element sein, wie ein differentiell leitfähiges Muster in einer Unterlagenplatte oder Tragplatte für ein isolierendes Blatt, und es hat die Form gewisser Gebiete oder Linien, die elektronisch leitfähig sind in bezug auf andere relativ nicht leitfähige Gebiete oder Linien.

Das differentiell elektronisch leitfähige Muster kann nach verschiedenen Verfahren erhalten werden, wie z. B. durch die Verwendung einer halbleitenden Schicht oder einer photoleitfähigen Schicht, und solche ω Verfahren werden im folgenden ausführlicher in Verbindung mit den Kennzeichen und der Konstruktion bestimmter Feldelektroden beschrieben. Bei der Verwendung einer photoleitfähigen Schicht auf einem isolierenden Blatt zur Schaffung des differentiell leitfähigen Musters hängt der oben besprochene Widerstand von mehreren Faktoren ab, wie den Widerstandseigenschaften des Photoleiters und des Bindemittels, dem angelegten elektrischen Potential und der Intensität bzw. Art der während des Beiichtens in dem Verfahren verwendeten Strahlung. Die isolierende Feldelektrode enthält eine Metallschicht, die mit ihr aus einem Stück besteht, oder eine getrennte Metallunterlagenplatte für die elektrische Verbindung der elektrischen Potentialquelle mit dem obengenannten differentiell leitfähigen Muster.

Der Toner dient im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung als Markierungsmaterial und ist auch ein integraler Teil der elektrischen Schaltung. Dieser Toner oder Entwickler ist gewöhnlich ein fein verteiltes Pulver und so gefärbt, daß ein Kontrast mit der gewöhnlich weißen Oberfläche der Feldelektrode oder des Übertragungsbiaiies entsteht. Das Tütierpuiver muß genügend elektronisch leitfähig sein, um den Widerstand der elektronischen Schaltung oder des Pfades zwischen den Verbindungen des elektrischen Potentials zur Feldelektrode und dem Entwickleraufbringer auf ein Minimum zu beschränken, so daß praktisch der gesamte Spannungsabfall nicht über der Pulverschicht entsteht Für Entwicklungszwecke sollte das Entwicklerpulver eine Leitfähigkeit von mindestens 10-'°S/cm, vorzugsweise 10"² bis 10-⁷S/cm haben und bei einem angelegten Feld von vorzugsweise mindestens 1000 V je cm, welches in der Schaltung zu verwenden ist, wenn das Pulver zu einem Würfel von t cm Kantenlänge zwischen Messingelektroden zusammengepreßt ist die in eine starre Kammer eingepaßt sind, und der Leitwert zwischen den Elektroden des Würfels gemessen wird (statischer Test). Ein Druck von 6,05 kg/cm² wird aufgebracht vor und während der Leitwertsmessung. Der Leitwert wird mit herkömmlichen Schaltungen gemessen und die Leitfähigkeit als Funktion des angelegten Feldes in Volt je cm aufgetragen. Ein höherer Widerstand (weniger leitfähig) bei Teilchen bis zu 10¹⁴ Ohm/cm kann verwendet werden, wo das Entwicklerpulver unter Bedingungen aufgebracht wird, bei denen der elektrische Stromkreis durch andere Mittel geschlossen wird, wie z. B. durch leitfähige Borsten oder Fasern eines Büstenaufbringers oder eines Walzenaufbringers, der eine leitfähige geflockte Oberfläche aufweist, wie ein geflocktes Polyester das in einer wäßrigen Lösung eines leitfähigen Metallsalzes, z. B. NaCl, behandelt ist.

Wenn die Entwicklerteilchen gemäß den Lehren der Fig.4a verwendet wenden sollen oder von der Feldelektrode auf ein Übertragungsblatt wie oben erwähnt, zur Herstellung von Kopien übertragen werden sollen, sollten die Entwicklerteilchen die Fähigkeit besitzen, ihre durch das angelegte elektrische Feld aufgebrachte Polarisation während der Entwicklung des Musters auf der Feldelektrode beizubehalten. Um dies zu erreichen, sollte das leitfähige Entwicklerteilchen einen Kern von hohem Widerstand (spezifischer Widerstand von mindestens 10⁵ Ohm cm bei dem angelegten Feld) mit einer stark leitfähigen Oberfläche (Oberflächenwiderstand nicht mehr als 10¹⁰Ohm je Quadrat bei dem angelegten Feld), vorzugsweise einer diskontinuierlichen leitfähigen Oberfläche aufweisen. Zum Beispiel hat sich ein harzartiger kugelförmiger Kern oder ein Körnchen hohen Widerstandes, dessen halbe Außenoberfläche mit verhältnismäßig kleineren, stark leitfähigen Teilchen, wie Ruß oder Metallteilchen und halbleitenden Teilchen bedeckt ist als sehr zufriedenstellend erwiesen.

Demnach ist das bevorzugte Entwicklerpulver sowohl für das Entwickeln aus auch die Übertragung ein

Pulver, welches einen verhältnismäßig hohen Leitwert zumindest an der Oberfläche besitzt, um eine schnelle Polarisation sicherzustellen, welches dennoch in der Lage ist, diese einmal induzierte Polarisation für einen endlichen Zeitraum, z. B. eine halbe Sekunde oder mehr, beizubehalten.

Die Größe und die Form der Entwicklerteilchen sind ebenfalls wichtig. Bei Verwendung verhältnismäßig gering leitfähiger Teilchen werden die besten Ergebnisse mit kugelförmigen Teilchen erzielt. Die Kontrasteigenschaften des entwickelten Musters können gesteuert werden durch Veränderung der Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilung. Die Teilchengröße liegt gewöhnlich zwischen etwa 1 und 50 Mikron, vorzugsweise zwischen etwa 2 und etwa 15 oder 30 Mikron. Solche Teilchen können auf bequeme Weise hergestellt werden durch Sprühtrocknung einer organischen Lösung oder Emulsion des Entwicklermaterials und nachfolgende Klassifizierung der Teilchen in dem gewünschten Größenbereich. Wenn das Fixieren mit Verwendung eines Harzes mit niedrigem Schmelzpunkt durchgeführt werden soll, dann wird das Harz mit niedrigem Schmelzpunkt in der Sprühtrocknungslösung oder der Emulsion aufgelöst und das Gemisch wird sprühgetrocknet. Es kann auch eine Schmelze des Harzes hergestellt werden, in welcher ein leitfähiges Pigment oder ein Pulver feinverteilt wird und welche dann verfestigt und pulverisiert wird, oder ein leitfähiges Pulver oder Pigment wird über eine geschmolzene Harzmasse gesprüht und die Masse dann verfestigt Das Entwicklerpulver kann ein inertes Pigment, magnetische Teilchen oder eine Chemikalie enthalten, die mit einer anderen Chemikalie auf der Oberfläche der Elektrode oder des endgültigen Übertragungsblattes reagiert. Zum Beispiel kann das Entwicklerpulver Silbernitrat oder -azetat sein, und die Oberfläche des Übertragungspapiers oder der Feldelektrode ist mit Hydroquinon behandelt. Bei dem Erwärmen gibt es eine Reaktion zwischen dem Silbernitrat oder dem -azetat und zu dem Hydroquinon zur Bildung eines schwarzen Bildes. Bei reagierenden Entwicklerpulvern ist kein Harz zum Fixieren notwendig. Wenn ein Harz verwendet wird als Teil des Entwicklerpulvers zum Fixieren, dann ist das Verhältnis von Entwicklerpigment zu Harz gewöhnlich größer als 0,1 :1, vorzugsweise liegt es zwischen etwa 0,5 :1 und etwa 2 :1, gewichtsmäßig betrachtet

Für das Anziehen der Entwicklerteilchen vom Aufbringer auf die Oberfläche der Feldelektrode oder des Übertragungsblattes bei der Aufbringung eines elektrischen Gleichstrompotentials, sind die Anziehungskräfte zwischen den verschiedenen Oberflächen und zwischen den Teilchen selbst kritisch. Im wesentlichen sind zwei Kräfte bei dem Phänomen der vorliegenden Erfindung im Spiel. Die erste Kraft ist die Anziehung der Entwicklerteilchen an den Aufbringer, und die zweite Kraft ist die Anziehung der Entwicklerteilchen an die Oberfläche der Feldelektrode, die beide die Anziehungskraft enthalten, welche bei der Aufbrin gung eines elektrischen Potentials erzeugt wird, und die Anziehungskraft, die nach dem Abschalten des elektrischen Potentials verbleibt Für praktische Zwecke gibt es auch eine dritte Kraft, und das ist die Kohäsionskraft zwischen den Entwicklerteilchen. Solche Kohäsionskräfte zwischen den Teilchen erlauben es den EntwickJerteilchen, Mehrfachschichten auf dem Auf bringer zu bilden, und sie haben eine größere Dichte des reproduzierten Bildes oder Musters zur Folge. Wenn einmal die Materialien des Systems ausgewählt wurden, dann sind die Adhäsionskraft zwischen dem Aufbringer und den Teilchen und die Kohäsionskraft zwischen den Entwicklerteilchen selbst konstant oder fest. Andererseits ist die Anziehungskraft der Entwicklerteilchen an die Feldelektrode veränderlich und abhängig von der Leitfähigkeit der Feldelektrode und von dem während der Berührung zwischen der Feldelektrode und dem Aufbringer aufgebrachten elektrischen Potential.

ίο Wenn ein elektrisches Potential zwischen dem Aufbringer und der Feldelektrode über denjenigen Flächen aufgebracht wird, wo es nicht beabsichtigt ist. Entwicklerteilchen abzulagern, müssen die Adhäsionskraft oder die Anziehungskraft zwischen den Entwicklerteilchen und dem Aufbringer größer sein als die Adhäsionskraft zwischen den Entwicklerteilchen und der Feldelektrodenoberfläche. In ähnlicher Weise müssen die Kohäsionskräfte zwischen den Teilchen größer sein als die Anziehungskraft der Feldelektrode, wenn eine Mehrfachschicht von Teilchen auf dem Aufbringer verwendet wird.

Zur Erläuterung, welche Kräfte auftreten können, wird auf die schematische Ansicht der F i g. 5 verwiesen, die eine Vorrichtung zeigt mit einer elektrischen Potentialquelle 35, einer leitfähigen Metallunterlage 36, einer Feldelektrode 37, Mehrfachschichten des leitfähigen Entwicklerpulvers 38 und einem leitfähigen zylindrischen Aufbringer 39 aus Metali. Fig.6 zeigt schematisch in graphischer Form die in der Darstellung der F i g. 5 auftretenden Kräfte, wenn kein elektrisches Feldpotential von der Que^:.e 35 aufgebracht wird. In Fig.6 ist f'39 die Anziehungskraft zwischen dem Aufbringer und den Entwicklerteilchen, die erzielt werden kann durch die Haftung zwischen der Oberfläche des Aufbringers und den Entwicklerteilchen. F38 ist die Kohäsionskraft zwischen den Entwicklerteilchen, die durch die Kohäsion zwischen den Teilchenoberflächen entsteht, und F37 ist die Anziehungskraft zwischen der Oberfläche der Feldelektrode in Abwesenheit des elektrischen Potentials und der äußeren Entwicklerteilchenschicht in Berührung mit der Oberfläche, was im Fall der Fig.5 durch die Schwerkraft erreicht wird. Wie aus Fig.6 zu ersehen ist ist die Schwerkraft F37 zwischen der Feldelektrode und der äußeren Entwicklerteilchenansicht kleiner als sowohl die Adhäsionskraft F39 als auch die Kohäsionskraft F38.

Beim Anlegen eines ausreichenden elektrischen Potentials von der Quelle 35 zwischen der Unterlage 36

so und dem Aufbringer 39 über herkömmliche elektrische Verbindungen werden die in der Darstellung der F i g. 5 in den nicht leitfähigen Gebieten eines differentiell leitfähigen Musters der Feldelektrode 7 bestehenden Kräfte in F i g. 7 gezeigt. Wie aus F i g. 7 zu ersehen ist ist jetzt die Anziehungskraft F37 zwischen den nicht leitfähigen Gebieten der Feldelektrode und den äußeren leitfähigen Teilchen F38 größer als die Kohäsionskraft F38 zwischen den Teilchen, aber nicht größer als die Anziehungskraft F39 zwischen dem Entwicklerpulver 38 und dem Aufbringer 39. Infolgedessen werden eine oder mehrere Schichten der Teilchen 38 stärker von der Feldelektrode 37 als voneinander angezogen, und wenn der Aufbringer 39 von der nicht leitfähigen Oberfläche der Feldelektrode 37 entfernt wird, während das elektrische Feld immer noch beibehalten wird, dann haften die Entwicklerteilchen 38 an der Oberfläche der Feldelektrode 37 anstatt an dem Aufbringer 39 an und werden durch die verbleibende Schwerkraft F37 an Ort

und Stelle gehalten. F i g. 8 zeigt die Situation, die in den leitfähigen Gebieten der Feldelektrode 37 besteht, und wie daraus zu ersehen ist, ist in dieser Situation die Anziehungskrafz F37 immer noch geringer als irgendeine der Kräfte F38 oder F39. In dieser Situation hat das Entfernen des Aufbringers 39 von der leitfähigen Oberfläche unter Beibehaltung eines elektrischen Potentials nicht zur Folge, daß die Teilchen 38 an der Feldelektrode 37 anhaften. In den leitfähigen Gebieten gemäß F i g. 8 ist die Anziehungskraft F37 zwischen der Feldelektrode und dem Entwicklerteilchen etwas größer aber immer noch nicht ausreichend, um die Teilchen auf der Oberfläche der Feldelektrode 37 zu halten, wenn der Aufbringer 39 entfernt wird.

Wenn nur eine Einzelschicht von Entwicklerteilchen 38 auf der Oberfläche des Walzenaufbringers 39 verwendet wird, dann muß die Kraft F37 größer sein als die Kraft F39 zur Übertragung von Entwickler gemäß F i g. 7. Im Fall der beim Verfahren nach der Erfindung vorgesehenen Verwendung eines magnetischen Aufbringers und magnetisch ansprechender Pulver enthält das Gleichgewicht der Kräfte in erster Linie die Anziehungskräfte F37 und F39, da die Kohäsionskraft F38 zwischen Teilchen vernachlässigbar ist.

Die Erhöhung der Kraft zwischen der Feldelektrode 37 und den Entwicklerteilchen 38 scheint sich aus der Tatsache zu ergeben, daß die Entwicklerteilchen 38 i η Berührungspunkt mit der Oberfläche der Feldelektrooe 37 polarisiert werden, und aufgrund der Polarisation der nicht leitfähigen Gebiete einer entgegengesetzten Ladung in der Feldelektrode 37 nahe den Teilchen 38. Diejts Phänomen wurde oben in Verbindung mit den F i g. 4a und 4b beschrieben.

Die physikalischen Kennzeichen des Aufbringers, der Feldelektrode und der Entwicklerteilchen bewirken die enthaltenen Kräfte. Die Anziehungskraft wird erzielt durch Verwendung eines magnetischen Aufbringers in Verbindung mit magnetischen Entwicklerteilchen. Auch die Kohäsionskräfte zwischen den Teilchen werden durch die Verwendung eines frei fließenden, magnetisch ansprechenden Entwicklerpulvers in Kombination mit einem magnetischen Aufbringer, wie einer magnetischen Walze oder einer magnetischen Bürste, wobei der Aufbringer ein einstellbares Magnetfeld aufweist, gesteuert werden.

Beispiele für geeignete Entwicklerpulver sind schwarzes Eisenoxyd, Eisenazetat (Reaktionsteilnehmer) oder Bariumferrit Die obigen Materialien können allein oder in Kombination miteinander oder mit anderen Materialien, wie Harzen, verwendet werden, um die geeignete Leitfähigkeit Haftfähigkeit usw. zu erzielen. Geeignete Harze mit ausreichend niedrigem Schmelzpunkt, die mit den obigen Materialien verwendet werden können zum Fixieren des Entwicklerpulvers an der Oberfläche durch Erwärmung, oder um den geeigneten Widerstand für den Kern zu erreichen, enthalten Polystyrol, Epichlorhydrinphenol-Kondensate, Polyvinylchlorid und Polyvinylbutyral. Die schmelzbaren organischen Verbindungen, wie Benzil, Benzoin, Paratoluolsulfonamid und Diphenylphthalat, können auch als Bindemittel für das Entwicklerpulver anstelle von oder zusätzlich zu den Harzen verwendet werden. Das Verhältnis des Harzes im Entwicklerpulver kann auch die Leitfähigkeit des Pulvers bestimmen. Die obigen Materialien allein können ohne Zumischung von Harzen verwendet werden, wenn der Rezeptor ein klebriges Material enthält oder wenn der Rezeptor mit einem Lack od. dgl. nach der Ablagerung des Entwicklerpulvers darauf besprüht wird.

Das magnetische Entwicklerpulver wird auf die Feldelektrode der Magnetwalze in einer dünnen Schicht (mindestens 0,0125 mm dick, vorzugsweise 0,5 bis 0,75 mm dick) aufgebracht.

Für eine Arbeitsweise mit hoher Geschwindigkeit werden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt mit einem drehbaren, hohlen, nicht magnetisierbaren Metallzylinder, welcher in sich einen feststehenden Permanentmagneten enthält, dessen einer Pol nahe der Innenzylinderwand an dem Punkt liegt, wo die Berührung mit der Feldelektrode stattfindet.

Geschwindigkeiten bis zu 142,5 cm je see linearer Oberfläche der Feldelektrode am Aufbringer vorbei wurden mit einem magnetischen Aufbringer erzielt in Abhängigkeit von der Ansprechzeit der Schaltung.

Die Walze oder der Aufbringer muß eine dünne Schicht des Entwicklermaterials auf der Oberfläche halten. Der spezifische Widerstand des Entwicklerpulvers bestimmt die Type des verwendeten Aufbringers. Wenn das Entwicklerpulver einen hohen Widerstand besitzt, dann sollte die Entwicklerschicht auf der Walze dünn sein. Wenn das Entwicklerpulver stark leitfähig ist, dann kann die Entwicklerpulverschicht auf der Walze verhältnismäßig dick sein.

Das angelegte elektrische Potential zwischen der Feldelektrode und der Walzenoberfläche oder dem Übertragungsblatt wird von herkömmlichen Quellen, wie Batterien oder Gleichrichtern usw., erhalten und

ic sollte eine Gleichspannung sein, vorzugsweise eine pulsierende Gleichspannung im Bereich von 1 bis 1OkHz. Das erforderliche elektrische Potential verändert sich in einem weiten Bereich von etwa 10 bis etwa 5000 Volt oder mehr, ausreichend zur Schaffung eines

y> wirksamen elektrischen Feldes an der Oberfläche des differentiell leitfähigen Musters, aber unterhalb der Spannung, die eine Koronaentladung zwischen dem Aufbringer und der Oberfläche hervorrufen würde. Vorzugsweise werden etwa 100 bis 800 V verwendet,

to wenn die Feldelektrode eine Metallschicht direkt darunter und in ohmschen Kontakt mit dem differentiell ieitfähigen Muster enthält. Vorzugsweise etwa 1500 bis etwa 4000 V werden verwendet, wenn die Feldelektrode eine isolierende Schicht, wie Polyester (spezifischer

is Widerstand von 10¹⁶ Ohm je cm²), zwischen der leitfähigen Unterlage und dem differentiell Ieitfähigen Muster enthält.

Die Größe des notwendigen elektrischen Potentials zur Erzielung der Übertragung des Entwicklerpulvers

auf die Oberfläche der Elektrode oder des Übertragungsblattes hängt von verschiedenenen Faktoren ab, einschließlich des Leitwertes oder des Widerstandes der zu überziehenden Oberfläche, der chemischen und physikalischen Art (Anziehungskräfte) des Entwicklerpulvers, des Aufbringers und der Elektrodenoberfläche sowie der Zeitdauer der Berührung zwischen dem Entwicklerpulver und der zu überziehenden Oberfläche (Geschwindigkeit). Auch das elektrische Potential hängt in gewissem Maße von der Differenz in dem Leitwert zwischen den leitfähigen Gebieten und den nicht Ieitfähigen Gebieten des differentiell Ieitfähigen Musters ab.

Der Stromdurchgang von der Oberfläche des differentiell Ieitfähigen Musters zum Aufbringen sowohl

während der Entwicklung als auch der Übertragung beträgt nur 5 bis 10 μΑ (Stromdichte), und die beobachtete Stromdichte ist gewöhnlich geringer als 100 uA.

Nachdem das differentiell leitfähige Muster auf der Feldelektrode entwickelt wurde, kann das Entwicklerpulver auf der Feldele'urode fixiert werden, um das permanente Muster zu ergeben, oder es kann auf ein anders Blatt übertragen werden und dann fixiert werden.

Kig.9 ist eine Zeichnung, die schematisch in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine geeignete Vorrichtung und die Verfahrensstufen zur Widergabe eines Lichtbildes zeigt, wobei eine photoleitfähige Feldelektrode gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Gemäß Fig.9 der Zeichnung ist das Element 40 eine Rolle des photoleitfähigen weißen Blattmaterials 41, bestehend aus einer photoleitfähigen Zinkoxyd-Bindemittelschicht (26,9/g/m² trocken) auf einem 0,025-mm-Polyester-Film, dessen Rückseite mit einer kontinuierlichen Aluminiumschicht durch Dampf überzogen ist Die Rol'e wird auf geeignete Weise in einem hohlen, starren Zylinder 42 oder einer Trommel mit isolierter Oberfläche getragen und ist an ihr befestigt. Die zylindrische Trommel 42 ist um ihre Längsachse drehbar und besitzt einen flachen Abschnitt 43 und einen geeigneten Schlitz 44 als Austritt aus und Zugang zum Inneren der Trommel, wobei das Blatt 41 des photoleitfähigen Films von der Rolle 40 durch den Schlitz 44, über geeignete Lagerwalzen 46 kontinuierlich auf den flachen Abschnitt 43 und dann über den äußeren gekrümmten Abschnitt der Trommel

42 zurück durch den Schlitz 44 über eine geeignete Lagerwalze 48 zur Speicherrolle 49 gerührt wird, die in dem Inneren der Trommel oder des Zylinders 42 getragen und daran befestigt ist. Die Elemente 40, 41, 46,48 und 49 drehen sich mit der Trommel 42.

Das Element 51 ist ein herkömmliches entwickeltes 35-mm-positiv-Transparentbild, und das Element 52 ist ein herkömmliches optisches Linsensystem, welches geeignet ist, das Bild des Films 51 mit Hilfe einer Wolframlichtquelle 53 auf die photoleitfähige Schicht des Feldelektrodenblattes 41 auf der flachen Oberfläche

43 zu projizieren. Das Element 54 ist eine weiche, ·*ο elektrisch leitfähige Kautschukwalze, die auf der Oberfläche des photoleitfähigen Filmes 41 ruht und, wie gezeigt, geerdet ist. Abschnitt 56 der Trommel 52 ist eine elektrisch leitfähige Metallunterlage, die ohmschen Kontakt mit der Aluminiumschicht des photoleitfähigen Films 41 hergestellt, gegen den Rest der Trommel 42 isoliert ist und beim Drehen in die richtige Stellung wie gezeigt geerdet werden kann. Das Elelement 57 ist eine hohle Metallwalze oder ein Zylinder, auf dessen Oberfläche eine Schicht von etwa 0,75 mm des magnetischen schwarzen Pulvers 48 vorhanden ist, welches eine leitfähige Oberfläche und einen Kern mit verhältnismäßig hohem Widerstand aufweist. Der Zylinder enthält einen feststehenden Magneten (nichtgezeigt), dessen einer Pol nahe dem Kontaktpunkt mit der Trommel 42 angeordnet ist. Ein Spalt zwischen der Oberfläche der Entwicklerwalze 57 in Abwesenheit des Entwicklerpulvers und der Oberfläche der Trommel 42 beträgt etwa 0,5 mm. Das Entwicklerpulver 58 ist ein Gemisch im Gewichtsverhältnis von 50:50 aus Magnetit und Epichlorhydrin-Phenol-Harz in geschmolzener Kugelform (Leitfähigkeit 10~⁸ S/cm — statischer Test) von 2 bis 15 Mikron Größe, auf deren Oberfläche und mit ihnen verschmolzen sich eine kontinuierliche Schicht von Rußpartikeln befindet. Die leitfähige <>5 Entwicklerwalze 57 ist mit einer positiven in einer Richtung arbeitenden elektrischen Potentialquelle 59

Verbindung 61 verbunden. Der Abschnitt 56 ist, wie gezeigt, geerdet, wenn er sich gegenüber der Walze 57 dreht Das Element 62 ist ein Trog zur Zuführung von zusätzlichem Entwicklerpulver 58 auf die Entwicklerwalze 57. Das Element 63 ist eine 40-Watt-Wolframlichtquelle, und das Element 64 ist ein Schirm mit einem Schlitz von 3,17 mm in einer Breite über dem photoleitfähigen Film 41, um den photoleitfähigen Film

41 durch die Quelle 63 zu belichten. Das Element 66 ist eine Versorgung von Übertragungsblättern 68, die aus 9-kg-Holzschliffverbundpapier besteht, wobei geeignete Mechanismen vorgesehen sind, um Einzelblätter nacheinander mit hoher Geschwindigkeit in der Zwischenraum zwischen der leitfähigen Walze 67 und dem photoleitfähigen Film 41 auf der Trommeloberfläche zu liefern. Die leitfähige Walze 67 ist eine mil leitfähiger 1,5 denier Viskoseseideflocken 0,75 mm tiel überzogene Gelatinewalze. Der Querwiderstand dei Walze 67 beträgt etwa 10 kil Der Abschnitt 56 (wenn er sich gegenüberliegend zur Walze 67 gedreht hat) ist geerdet, während die Walze 67 mit dem negativen, in einer Richtung wirkenden Potential von etwa 1500V wie gezeigt verbanden ist Das Element 71 ist das mit einem Bild versehene Übertragungsblatt, welches dann in eine Fixierstation geliefert wird, um das Entwicklerpulver auf dem Übertragungsblatt zu fixieren, z. B. durch Erwärmen mit einer Infrarot-Lampe oder mit einem heißen Luftstrahl.

Im Betrieb wird eine kontinuierliche Widergabe im Dunkeln wie folgt bewirkt: Ein Abschnitt des dunkelangepaßten, photoleitfähigen Films 41 wird von seiner Innenrolle 40 in der Trommel 42 für eine ausreichende Länge zum Bedecken des flachen Belichtungsabschnittes 43 heruntergezogen. An diesem Punkt wird die Bewegung des photoleitfähigen Films 41 gestoppt, und das Licht 43 wird eingeschaltet, um das Transparentbild 51 durch die Linse 52 auf die Oberfläche des photoleitfähigen Films bei 43 zu projizieren und eir differentiell leitfähiges Muster auf dem Film 41 entsprechend dem Transparentbild 51 zu erzeugen wobei die vom Licht getroffenen Gebiete leitfähig werden. Eine Lichtintensität von etwa 107 Luxsekunden in der Filmebene hat sich als angemessene Belichtung für den Film 41 herausgestellt. Nach der Belichtung wird das Licht 43 abgeschaltet und der belichtete Abschniti des photoleitfähigen Films wird vom Belichtungsabschnitt 43 zur leitfähigen Unterlagenplatte der Trommel

42 gezogen. Wenn sich der Film auf diesem Abschnitt 56 befindet, wird die gesamte Trommel entgegen dem Uhrzeigersinn kontinuierlich mit 40 Umdrehungen pro Minute an der Entwicklerwalze 57 während der Aufbringung des elektrischen Potentials von der Quelle 59 vorbeigedreht. Die Walze 57 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn. Schwarze Entwicklerteilchen 58 aul der Oberfläche der Walze 57 berühren die gesamte Oberfläche des Blattes 41 und lagern sich auf den nicht leitfähigen (unbelichteten) Gebieten des differentiell leitfähigen Musters auf dem Film 41, welches aufgrund der Belichtung bei 43 erzeugt wurde, ab, um eine positive Widergabe des Transparentbildes 51 zu bilden Der Spalt zwischen der Walze 57 und der Trommel 4i ist so gewählt, daß in bezug auf die Tiefe des Pulvers 5t auf der Walzenoberfläche 57 das Entwicklerpulver 5t tatsächlich zusammengedrückt wird. Jeder Punkt des Films 41 bleibt in dem Feld zwischen der Walze 58 unc der Trommel 52 für nicht länger als etwa 5 msec.

Die Trommel 42 wird kontinuierlich an der Entwick

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leitfähigen oder vorher belichteten Gebiete, die kein Entwicklerpulver tragen, wieder belichtet und dadurch solchen Gebieten die optimale Leitfähigkeit gibt. Auf der sich kontinuierlich drehenden Trommel 42 läuft der Abschnitt 56 mit dem positive; ·, entwickelten, photoleitfähigen Film 41 darauf zur leitfähigen Übertragungswalze 57, während gleichzeitig ein weißer Bogen des Übertragungspapiers 68 Fläche an Fläche mit dem entwickelten, photoleitfähigen Film angeordnet wird, welcher das abgelagerte Entwicklerpulver enthält, und während sich die Trommel weiter ohne anzuhalten dreht, wird das Blatt gegen die Walze 67 gepreßt, welche sich auf einem Potential befindet, welches praktisch das gleiche ist wie das Potential 59, jedoch umgekehrte Polarität aufweist Um die maximale Auflösung und keine Bildexplosion zu erreichen, wird das Übertragungsblatt 68 mit dem entwickelten Film 41 vor dem Zeitpunkt in Berührung gebracht, zu dem die sich ergebende Schichtanordnung zwischen Walze und Trommel 42 hindurchgeführt wird. Da sich die Trommel 42 weiter dreht, wird das Bild von dem photoleitfähigen Film 41 auf das Übertragungsblatt 68 übertragen und dieses Blatt wird aus der Berührung mit dem photoleitfähigen Film 41 heraus bewegt, während es sich immer noch in dem elektrischen Feld der Walze 67 befindet, und es wird dann in der Fixierstation 69 fixiert

Aufgrund der weiter bestehenden Polarisation des photoleitfähigen Films 41 und der von dem Entwicklerpulver 58 beibehaltenen Ladung wird das Entwicklerpulver 48 an den Film 41 angezogen und bis zum Übertragungsschritt an ihm gehalten.

Die Trommel 42 dreht sich weiter in ihre frühere Stellung für die Belichtung, und wenn dies geschieht, dann berührt der Abschnitt 56 die leitfähigen Walzen 54, die geerdet sind, wodurch alle Ladungen, die sich in der Polyester-Schicht des photoleitfähigen Films aufgebaut haben, abfließen. Bei der Herstellung zahlreicher Kopien verbessert diese Erdungswalze 54 die Ergebnisse durch Kurzschließen der Oberfläche und der Unterlage zwischen dem Ende des einen Zyklus ucd vor dem Start des nächsten Zyklus. Diese Betriebsart wird nur benötigt, wenn sich eine isolierende Schicht unter der photoleitfähigen Schicht befindet Der Zweck ist die Reduzierung des Ladungszustandes in der isolierenden Schicht so daß der Film 41 der Entwicklerwalze 57 in jedem Zyklus im gleichen elektrischen Zustand präsentiert wird, da andererseits feine Linien des latenten Bildes verloren gehen und große Bildflächen »ausbleichen«.

Die Trommel 42 wird kontinuierlich ohne Stop für die erneute Belichtung weitergedreht, der Zyklus wird wiedc.I.olt und das bleibende latente Bild auf dem photoleittöhigen Film 41 wird erneut durch die Entwicklerwalze 57 entwickelt und der entwickelte photoleitfähige Film 41 wird auf das Übertragungsblatt 68 durch die leitfähige Walze 67 übertragen. Der Vorgang wird je nach Anzahl der benötigten Kopien fortgesetzt

Das oben beschriebene Verfahren der Fig.9 der Zeichnungen kann etwa 80 bis 100 Kopien je Minute für eo mehr als 5 Minuten herstellen, wobei solche Kopien eine reflektierte optische Dichte von mehr als 1,2, eine Auflösung von besser als 8 Linien/mm und einen Nebelpegel von weniger als 0,02 reflektierte optische Dichteeinheiten oberhalb der Blattfarbe aufweisen. 6S>

Wenn die Reproduktion eines neuen Bildes oder Musters gewünscht ist dann wird ein neuer Abschnitt des Films 41 auf die Oberfläche 43 zur Belichtung und zur Widerholung der oben angegebenen Schrittfolge gezogen. Der überschüssige Film 41 auf der Trommel 42 wird auf die Aufnahmerolie 49 zur Speicherung gezogen. Der auf der Aufnahmerolle 49 gespeicherte, gebrauchte Film 41 wird mit der Zeit dunkelangepaßt und kann durch Umkehr der Filmrollen auf den Walzen 40 und 49 wieder verwendet werden, wenn der Vorrat auf der Rolle 40 aufgebraucht ist

Das folgende Beispiel wird zum besseren Verständnis eines Verfahrens nach der Erfindung angegebenen. Die Wiedergabeschritte in dem Beispiel wurden in Abwesenheit von externem Licht durchgeführt

Beispiel

Eine Dispersion von 33 Gewichtsteilen von photoleitfähigem Zinkoxydpulver, 5 Gewichtsteilen Titandioxyd, 16 Gewichtsteilen von 30 Gew.-% Pliolit in Toluol, 3 Gewichtsteilen Polystyrol, 40 Gewichtsteilen Toluol und 4 χ 10-⁴g Phosphine R (C. I. 46005) je Gramm Zinkoxyd als eine 2 Gew.-°/oige alkoholische Lösung wurden 12 Stunden lang in einer Kugelmühle bearbeitet Die Dispersion wurde mit 37,6 g/m² (trocken) auf 20,4 kg Crocker-Hamilton-Papier aufgetragen, welches mit einer 2,15 g/m² dicken Schicht von Zelluloseacetat behandelt war. Die Schicht wurde getrocknet und 12 Stunden lang dunkelangepaßt Das Verfahren der Dunkelanpassung kann durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur von 70 bis 100⁰C beschleunigt werden. Dieses Blatt wurde mit einem projizierten Positivbild bei 202 lux auf der lichtempfindlichen Oberfläche für 1 Sekunde belichtet.

Die Entwicklerwalze besteht aus magnetischen Scheiben, die mit einer dünnen Aluminiumfolie bedeckt ist Das Pulver wurde zu einer Dicke von 1,6 mm auf der Entwicklerwalze verteilt Das Blatt wird einem projizierten Bild mit 404 lux auf der photoleitfähigen Oberfläche für eine Sekunde belichtet Das Blatt wird zwischen der Entwicklerwalze und einer Metallwalze mit 12,5 cm je Sekunde hindurchgeschickt Ein Potential von +2000V wird an die leitfähige und magnetische Entwicklerwalze angelegt, während üie Unterlagenwalze geerdet ist Die Lineargeschwindigkeit der Entwicklerwalze und des Papiers sind gleich.

Das Entwicklerpapier hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 10 Mikron. Die Entwicklerformel lautet wie folgt:

44% Epichlorhydrinphenol
52% Magnetit (schwarzes Eisenoxyd)
4% Ruß

Dieses Pulver ist durch Sprühtrocknung dieser Zusammensetzung aus einem Lösungsmittel hergestellt Die Teilchen sind kugelförmig und besitzen eine gepreßte Pulverleitfähigkeit von etwa 10-⁹JJ-¹Cm-'. Das Pulver wird kohäsiv gemacht durch Behandlung in einem Fließbett mit 0,004 cm³ Rizinusöl je Gramm Pulver. Das kohäsive Pulver ergibt einen Druck mit sauberem Hintergrund. Das mit einem positiven Bild versehene Blatt wird geschmolzen, indem es Ober eine heiße Walze geleitet wird, um das Bild an Ort und Stelle zu verschmelzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entwickeln der bildmäßig verteilten Leitfähigkeitsbereiche eines Aufzeichnungsmaterials mit leitfähigem Toner, wobei der Toner von einer !eitfähigen Walze, an die ein elektrisches Potential gegenüber einer leitenden Unterlage des Aufzeichnungsmaterials angelegt ist, auf die Bildbereiche übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Auftragswalze und magnetische Tonerteilchen verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden, zu den Bildbereichen hingezogenen Tonerteilchen durch Erwärmen auf diesen fixiert werden, wobei die Tonerteilchen ein schmelzbares Harz enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen eine leitende Oberfläche und einen Kern mit verhältnismäßig hohem spezifischem Widerstand aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial mit den die Tonerteilchen enthaltenden Bildbereiche in Berührung mit einer Fläche gebracht wird, während ein elektrisches Gleichpotential zwischen das Aufzeichnungsmaterial und die Fläche gelegt wird, wodurch die Tonerteilchen auf die Fläche übertragen werden.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmateria! undurchsichtig ist und eine photoleitende Schicht aufweist, und daß die die Bildbereiche bestimmenden Leitfähigkeitsbereiche auf dem Aufzeichnungsträger durch bildmäßiges Belichten des Aufzeichnungsträgers erhalten werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren mit Ausnahme der bildmäßigen Belichtung des Aufzeichnungsträgers wiederholt.

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