DE1929133A1 - Elektrografisches oder elektronografisches Bilderzeugungsverfahren ohne Aufladung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE θ MÜNCHEN 2, HILBLESTRASSE 2O

u„₅.r₂.._A.„VIl/Kr 18546 _Datum 9. Juni

Anwaltsakten Nr. 18 546

Kabushiki Kaisha Ricoh. Tokyo / Japan

Elektrografisches oder elektronografisches Bilderzeugungsverfahren ohne Aufladung.

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches oder elektronografisches Bilderzeugungsverfahren und insbesondere ein solches ohne Aufladung, nämlich ohne Voraufladungssohritt.

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Bei der gewöhnlichen Elektrofotografie oder Elektronografie wird ohne Ausnahme die Oberfläche einer fotoleitenden Schicht des Kopierflächenmaterials z.B. durch Koronaentladung voraufgeladen, wodurch auf die fotoleitende Schicht elektrostatische Ladungen aufgebracht werden. Beim elektrofotografischen oder elektronografischen Verfahren ohne Aufladung ist ein derartiger Voraufladungsschritt nicht vorgesehen« Das Kopierflächenmaterial wird vielmehr direkt durch das Original belichtet und mit einem Toner entwickelt, dessen Anhaften an dem Kopierflächenmaterial von der sehr geringen Potentialdifferenz zwischen seinen unbelichteten und seinen belichteten Bereichen abhängt .

Bei der Elektrofotografie oder Elektronografie ohne Aufladung wird das durch das Original belichtete Kopierflächenmaterial in eine Entwicklerlösung eingetaucht. Die Entwioklerlösung weist eine Mischung von z.B. Alkydharz und einem Pigment auf, welche in einem Träger, wie etwa ErdÖl-Kohlenwaee er stoffe mit einem hohen Widerstand (10 Ohm cm) und einer niedrigen Dielektrizitätskonstante (geringer als 3), dispergiert sind. Der Toner haftet dann entsprechend der von der durch die Belichtung in der oben beschriebenen Weise hervorgerufenen geringen Potentialdif- . ferenz an dem Kopierflächenmaterial an. Deshalb kann das

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fotografische Verfahren ohne Aufladung gegenüber dem gewöhnlichen elektrofotografischen- oder elektronografiechen Verfahren vereinfacht werden. Ein anderer Vorteil der Fotografie ohne Aufladung besteht darin, daß anders als bei dem gewöhnlichen elektrofotografischen- oder elektronografischen Verfahren kein Kanteneffekt beobachtet wird. Bezüglich der Reproduzierbarkeit der Halbtöne und der Reproduzierbarkeit (Auflösungsvermögen) von feinen Einzelheiten des Bilds ist die Fotografie ohne Aufladung mit der Silberhalogenidfotografie vergleichbar.

Der Bilderzeugungsmechanismus bei der Elektrofotografie oder Elektronografie konnte noch nicht ausreichend geklärt werden, so daß verschiedene Kombinationen von Tonermaterialien in Annäherungsverfahren studiert wurden, und es wurden unabhängig Positiv-Positiv und Negativ-Positiv-Toner entwickelt, um das am besten sichtbare Bild zu erzeugen.

Bei dem Negativ-Positiv-Toner wird ein positives oder negatives Bild auf dem Kopierflächenmaterial erzeugt, welches mit dem negativen oder positiven zu kopierenden und darüber angeordneten Original belichtet wurde. Andererseits wird bei dem Positiv-Positiv-Toner ein positives oder negatives Bild von dem positiven oder negativen Bild des Originals auf dem Kopierflächenmaterial entwickelt.

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Es ist deshalb bei dem herkömmlichen elektrofotografischen- oder elektronografischem Verfahren ohne Aufladung erforderlich, einen geeigneten Toner in Abhängigkeit von einem negativen oder positiven Original vorzusehen, um eine gewünschte negative oder positive Kopie zu erhalten. Dieses Verfahren ist deshalb zeitraubend und nicht wirtschaftlich, da verschiedene Materialien bereitgehalten v/erden müssen.

Nach einem Ziel gemäß Erfindung soll ein Verfahren zur selektiven Erzeugung eines positiven oder negativen Bilds durch Verwendung eines Entwicklungsmittels oder einer Entwicklungslö'sung mit einem Toner mit einer vorbestimmten Zusammensetzung und einer vorbestimmten Art eines Elektrofotografie - oder Elektronografiematerials geschaffen werden.

Kurz gesagt, schafft die Erfindung ein Verfahren zur selektiven Erzeugung einer Kopie mit negativem oder positivem Bild, indem ein Entwicklungsmittel oder eine Entwicklüngslösung mit einer vorbestimmten Zusammensetzung verwendet wird, indem die Belichtungsgröße eingestellt wird, wenn die fotoleitende Schicht des Elektrofotografie- oder Elektronografie-Kopierflächenmaterials durch das darüber angeordnete Original belichtet wird.

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Als Ergebnis intensiver Studien des Bilderzeugungsmechanismus bei Elektrofotografie oder Elektronografie ohne Aufladung wurde gemäß Erfindung gefunden, daß ein positives oder negatives kopiertes Bild in Abhängigkeit von der angewendeten Belichtungsgröße entwickelt wird, wenn sein latentes Bild durch Verwendung einee vorbestimmten Typ von Elektrofotografie- oder Elektronografiematerial und eines Entwicklungsmittels oder einer Entwicklungslösung mit einer vorbestimmten Zusammensetzung erzeugt wird» Wenn z.B. ein Kopierflächenmaterial mit einer fotoleitenden Schicht mit Zinkoxyd mit einem darüber angeordneten negativen Original belichtet wird und mit einem herkömmlichen Negativ-Positiv-Entwicklungsmittel entwickelt wird, wird kein positives Bild erzeugt, sondern vielmehr ein klares negatives Bild erzeugt. Ganz allgemein wird, wenn die Belichtungsgröße geringer ist, ein positives Bild,erzeugt, dessen Schwärzung im Verhältnis zur Belichtungsgröße zunimmt, Mit zunehmender Belichtungsgröße erreicht die Bildschwärzung ein Maximum. Wenn das Kopierflächenmaterial mit einer höheren Belichtungsgröße als derjenigen, welche maximale Bildschwärzung erzeugt, belichtet wird, wird plötzlich ein negatives Bild erzeugt.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile gemäß Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung

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mit der beigefügten Zeichnung deutlich.

Figo 1 zeigt eine Schnittansieht eines fotografischen Materials und eines darauf erzeugten Bilds, um zu erläutern, wie das zu erzeugende Bild durch die Belichtung und deren Größe beeinflußt wird.

Pig. 2 zeigt eine graphische Darstellung, aua welcher die allgemeine Beziehung zwischen der Belichtungsgröße und der Bildschwärzung ersichtlich ist.

Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist, weist ein Original 1 ein Bild 2 mit verschiedenen Schwärzungsbereichen auf. ?Jeiter ist ein Elektrofotografie- oder Elektronografiematerial mit einem Träger 5 und einer darauf ausgebildeten fotoleitenden Schicht 4 vorgesehen. Bei zwei Belichtungen mitverschiedenen Beliciitungsgrößen werden gemäß Pig. t zwei verschiedene Bilder 6 und 6a erzeugt. Das Bild. 6 wird durch ein Entwicklungsmittel von Negativ-Positiv Typ erzeugt, so daß das Bild naturgetreu und in der Schwärzung des Originals wiedergegeben wird. Andererseits weist das Bild 6a eine in bezug auf das Original umgekehrte Schwärzung auf. In Pig. 1 sind die Bildschwärzungen der Bilder 6 und 6a für eine bessere Erkennbarkeit in Fore verschiedener Bilddicken gezeigt. ..

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Pig. 2' zeigt die Beziehung zwischen der Bildschwärzung und der Belichtung, wenn die beiden Bilder durch zwei "verschiedene Belichtungsgrößen und Entwicklungsbedingungen erzeugt werden, wie dies unter bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde·. Y/eiterhin zeigt Fig. 2, in welchen Belichtungsbereichen und welche Schwärz ng der beiden Bilder erzeugt wird. Im Bereich (A), in welchem die Belichtung gering ist, wird das in Pig. 1 gezeigte Bild 6a durch das Entwicklungsmittel vom Hegativ-Positiv-Typ erzeugt. Andererseits wird in den. Bereich (B), in welchem die Belichtungsgröße hoch ist, das Bild 6 erzeugt. Die senkrechte Linie über der Belichtungsgröße Em bildet die Grenze zwischen dem Bereich geringer Belichtung (A) und dem Bereich hoher Belichtung (B). In dem Bereich (A) wird das sogenannte" .Negativ-Positiv-Bild erzeugt, und die BildSchwärzung ist proportional der Belichtungsgröße. Die BelichtungsSchwärzung nimmt somit mit der Belichtungsgröße zu und erreicht die maximale Schwärzung Dm bei der Belichtung Em. Die Belichtung Em wird nachfolgend als die "Grenzbeliehtung" bezeichnet. In dem Bereich hoher Belichtung (B). wird das Positiv-^Positiv- oder Negativ-Negativ-Bild erzeugt, und seine Schwärzung ist umgekehrt proportional zur Belichtung.

Es ist schwierig, genau den Punkt, z.B. die Grenzbeliehtung Em, herauszufinden, bei welchem die Bilderzeugung, wie oben

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beschrieben, umgekehrt wird, so daß der Scheitelbereich der Kurve in Pig. 2 mit gestrichelter Linie gezeigt ist, ■ Die Grenzbelichtung Em, bei welcher das Bild umgekehrt wird, während die maximale Ö3ildschwärzung erreicht wird, hängt von der Art der fotoleitenden Sciiichten des fotografischen I.Iaterials ab. Die Grenzuelichtung Em reicht von etwa 1000 bis 10 000 Lux-sec. bei fotografischem Material mit einer fotoleitenden.Schicht aus Zinkoxyd, das zusa;..raen mit einer kleinen I.*enge von Farbstoff una einem Sensibilisierungsmittel in einem elektrisch isolierenden Harzbindemittel dispergiert ist, wobei diese Lösung auf die.Fläche eines Trägers eines Elektrofotografie- oder Elektronografiekopierflächenmaterials aufgebracht ist. In diesen: Fall bleibt die Grenzbelichtung Em in dem gleichen Bereich wie oben beschrieben, selbst wenn kein Sensibilisierungsmittel hinzugefügt wird. Bei dem. Verfahren gemäß Erfindung wird das Bild 6a in Fig. 1 erzeugt, wenn ein Entwicklungsrnittel vom Positiv-Positiv-Typ in der in Fig. 1 gezeigten Bilderzeungsstufe verwendet wird, und wenn die Belichtungsgröße größer als die vorbestimmte Grenzbelichtung Em für das fotografische Flächenmaterial ist. Wenn die Belichtungs_oröße geringer als die gegebene Grenzbelichtung Em ist, wird das Bild 6 in Fig. 1 erzeugt. Die BiIdSchwärzung in den Fig. 1 und 2 ist ein Reziprokwert eines Logarithmus eines durch den PHOTOVOLT-Schwärzungsmesser gemessenen Reflexionsfaktors .

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Für das Verfahren gemäß Erfindung können irgendwelche auf dem Markt erhältliche elektrofotografische oder elektronograf lache Materialien verwendet wer Jet;. Somit kann elektrofotografisch.es oder elektronografisches Material mit einen; Grundaufbau aus einem Träger und einer fotoleitenden Schicht oder Beschichtung mit Verbindungen, welche in der Dunkelheit isolierend sii.d, aber bei Beleuchtung durch ultraviolette Strahlen, sichtbare Strahlen, infrarote Strahlen oder anders geartete Strahlungen teilweise leitend werden, so daß die Oberflächenpotentialdifferenz auf der fotoleitenden Schicht oder Beschicntung erzeugt wird, verwendet werden. Z.B. wird auf einem Träger, wie etwa einem Papierflächenmaterial, einem Film aus synthetischem Harz oder einer Metallplatte eine fotoleitende Schicht aufgebracht, welche eine aus der G-ruppe von Zinkoxyd, Bleisulfid, Cadmiumsulfid, Selen usw. ausgewählte Verbindung aufweist. Das gewählte fotoleitende Material wird in einem elektrisch isolierenden Harzbindemittel dispergiert. Es kann ein fotografisches Material verwendet werden, bei welchem auf einem Träger in: Vakuum eine dünne Schicht eines Halbleiters, wie etwa Germanium oder Silizium, aufgebracht ist. Weiterhin kann fotografisches Material von der Art verwendet werden, bei welcher auf einem Träger eine organische Halbleiterverbindung aufgebracht ist.

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Für das Verfahren gemäß Erfindung können die oben beschriebenen Entwicklungsmittel von Ilegativ-Positiv-Typ und vom Positiv-Positiv-Typ verwendet werden. Vom Positiv-Positiv-Typ sind verschiedene Entwicklungsmittel erhältlich. Z.B. ist ein Entwicklungsmittel dieses Typs bekannt, bei welchen eine durchgearbeitete Mischung eines Pigments, wie etwa Ruß (die Teilchengröße beträgt weniger als 1/2 μ) nit einem Alkydharz in einem Träger aus Erdöl-Kohlenwasserstoffen mit hohem Yfiderstand (10 ° Ohiri/cm) und einer niedrigen Dielektrizitätskonstante (kleiner als drei) dispergiert ist. Anstelle des oben beschriebenen Alkydharzes kann Octadecylrnethacrylat-Vinyldiäthylaminoäthyläther-Copolymerisat, Vinyldodecyläther-Dibutylaminoäthylmethacrylat-Copolymerisat, Dödecylmethalcrylat-Styroldiäthylaminoäthylmethacrylat-Copolyir.erisat usw. in der gleichen "7eise wie oben beschrieben verwendet werden. Ein Entwicklungsmittel vom Positiv-Positiv-Typ kann z.B. durch Durcharbeiten einer Llischung aus einem Pigment, wie etwa RuQ (wie oben beschrieben), und einem Alkydharz und einer aus der Gruppe der Metallsalze von Naphtensäure, wie etwa Mangannaphtenat, Kobaltnaphtenat, Kalziumnaphtenat usw. und Metallealzen von Fettsäure, wie etwa Metallsalz von Naphtensäure, Zinkstearat usw. ausgewählten Verbindung zubereitet werden. Diese durchgearbeitete Mischung wird in dem Träger der oben beschriebenen Art dis-

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pergiert. Anstelle von Alkydharz kann in der gleichen ■/eise wie oben beschrieben Octadecylmethacrylat-VinyldiäthylaminoäthylätLer-Copolymerisat, Dodecyliüethycrylat-Styrol-Diäthylaminoäthylmethacrylat-CopolyLierisat verwendet werden.

V/enn die oben beschriebenen verschiedenen ele-.trof otografischen oder elektronografischen Laterialien und Entwicklungsir.ittel in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, ist es wichtig, die in Pig. 2 gezeigte Grenzbelichtung Em zu bestimmen. Die Grenzbelichtung Sm wird angenähert durch Versuche mit einigen Belichtungen und Entwicklungen bestimmt, ddi. es werden Versuchsabzüge mit abgestuften Beliciitungsfolgen hergestellt. Die Grenzbelichtung Em kann genauer durch Anfertigen einer grafi- · sehen Darstellung entsprechend der in Pig. 2 gezeigten aus der Belichtungsgröße und der bei Versuchsabzügen gemessenen Bildschwärzung ermittelt werden. In diesem Pail kann die Grenzbelichtung Em ein Punkt werden.

Die Grenzbelichtung Em verändert sich jedoch in Abhängigkeit von den Kombinationen von elektrofotografischen oder elektronografischen Materialien und den Entwicklungsmitteln. Wenn die Grenzbelichtung Em jedoch einmal für eine besondere Kombination eines fotografischen Materials und eines

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Entwicklungsmittels bestii....'.t ist, i:ann willkürlich ein positives oder negatives 3iid auf den; fotografischen Material erzeugt werden, unabhängig davon, ob das Original ein Positiv- oder Negativbild aufweist.

Nachfolgend werden einige Beispiele für das Verfahren gemäß Erfindung beschrieben.

Beispiel 1 Zubereitung von fotografischem Material

100 gr. Zinkoxyd (Erzeugnis von Sakai Kagaku KK. Handelsname: Sakex lir. 3000), 50 gr. Alkydharz (Dai-Hippon Ink Kagaku Kogyo KK., Handelsname: Styresol Hr. 4 250) und 100 gr. Toluol wurden zehn Stunden lang in einer Kugelmühle durchgearbeitet. Die Iuiscnunf; v/urde auf die Oberfläche eines Trägers aufgebracht und bei 150⁰C getrocknet, v.'odurch ein elektrofotografisches oder elektronografisches KoijierfläcLer.i.^riaterial ohne· Aufladung erzeugt wird.

Zubereitung von Entwicklungsmittel;

0,2 gr. Octadecylmethacrylat-Viriyldiäthylaminoäthyläther-Copolymerisat (Kolverhältnis 9:1) und 0,2 gr. Ruß (Erzeugnis von Mitsubishi Kasei KK., Handelsname: Mitsubishi color karbon Fr. 44) wurde durch eine Ultraschalldis-

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pergiereinrichtung in Paraffin-Kohlenwasserstoff (Shell, Sekiyu KK., Handelsname: Shellsolt T) zehn Minuten lang dispergiert und dann durch zu einem CJesamtbetrar von 1000 gr, zugegebenen Paraffin-Kohlenwasserstoff verdüuat. Dadurch wurde ein Entwicklun^mittel vom Negativ-Positiv-Typ für die Elektrofotografie oder Elektronografie ohne Aufladung zubereitet.

Schaffung des Bilds;

Ein negatives Original mit einem durchsichtigen Zeichen-r bild auf dunklem oder schwarzen. Untergrund wurue auf der fotoleitenden Schicht des fotografischen katerials angeordnet.

1. Es wurde dann eine Belichtung von 300 Lux-sec.(Belichtungszeit: 1/100 see) mittels einer 500 W Wolframfadenlampe angewendet, welche 20 cm von dem Original entfernt angeordnet war. Das belichtete Flächenmaterial wurde in das obige Sntwieklungsmittel eingetaucht, so daß ein klares schwarz gefärbtes positives Zeichenbild voü: Negativ-PoBitiv-Typ gebildet wurde.

2. Alternativ wurde eine Belichtung von 40 000 Lux-sec. mittels einer 800 W Hochspannungs-Quecksilberdampflampe angewendet, und das belichtete FlächenmateBial wu3?de in

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das gleiche fintwicklungsmittel eingetaucht, so da.'d ein
originalgetreues Bild gesehai'fen wurde (Positiv-tositiv- Typ) ·

Die Grenzbelichtung Em, bei welcher das gesch&f..ene Bild bei der obigen Kombination von fotografischem iüaterial und Entwicklungsmittel umgekehrt wird, wurde durch Anfertigen einer grafischen Darstellung entsprechend der in Fig. 2
gezeigten erhalten. Die Grenzbelichtung betrug etwa
4000 Lux-sec.

Um die Reproduzierbarkeit (Auflösungsvermögen) von kontinuierlichen Tönen (Halbtönen) des durch das Verfahren geiaä, Erfindung geschaffenen 3ilds zu emitteln, -..-urde der Originalfilm (Erzeugnis von EastEiann-Kodak: Handelsr^ame:
step tablet Er. 2 mit dem Bild des in Pig. I gezeigten
Originals 1) auf dem fotografischen Flächenmaterial angeordnet und einer BelichtungsgröSe von 400 Lux-sec. ausgesetzt. Das belichtete Plächenmaterial wurde in das Entwicklungsmittel eingetaucht, so daß ein Bild entsprechend den Bild 6a in Fig. 1 klar urJcehrt mit bis zu 12 Halbtonabstufungen des Originals geschaffen wurde*

Beispiel 2 Schaffung des fotografischen Materials:

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100 gr. Zinkoxyd (Erzeugnis von Tokyo Kagaku Seiren KK, für Electrofax) 5Ü gr Alkj'dharz (Dai-Nippon Ink Kagaku Kogyo KK, Handelsname: Styresol Nr. 4 440) und loo gr. Toluol wurden zehn Ilinuten lan;· durchgearbeitet und dispergiert. .Die Lösung wurde auf die Fläche des Trägers eines fotografischen Kopierflächenmaterials aufgebracht und bei 150 C zehn Minuten lang getrocknet. Dadurch wurde ein elektrofotografisches odex^v elektronografisches Kopierflächennaterial oime Aufladung geschaffen.

Zubereitung von Entwicklungsmittel:

10 gr. Dodecylmethacrylatstyrol-Diäthylaminoäthylmethacrylat-OOpolymerisat (Molverhältnis 6:5 ί1)» ο,2 gr. Kalziumnaphtenat, 10 gr. Ruß (-^rzeUfrnis von Oabot Co_c, Handelsname:Mogul A) und 50 gr. Paraffin-Kohlenwasserstoff (Erzeugnis von Esso Standard KK., Handelsname j Isopar H_)_ wurden zehn Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt und 2 gr. dieser Mischung wurden durch Zugabe von 100 gr. Paraffin-Kohlenwasserstoff der gleichen Art, wie oben beschrieben, verdünnt. Dadurch wurde ein Entwicklungsinittel oder eine Entwicklungslösung von Positiv-Positiv-Typ geschaffen.

Erzeugung des Bilds:

Ein negatives Original mit einem durchsichtigen Zeichen-

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bild in einem lichtundurchlässigen Hintergrund wurde auf der Oberfläche der fotoleitenden Schicht des Kopierflächenmaterials angeordnet.

1. Es wurde dann eine Belichtung von 300 Lux-sec.(Belichtungszeit = 1/100 see) mittels einer 500 W Wolframfadenlampe angewendet, welche 20 cm von dem Original entfernt war, und das belichtete Flächenmaterial wurde in die obige Entwicklungslösung vom Positiv-Positiv-Typ eingetaucht, so daß das positive Bild, bei welchem an den Teilen entsprechend den lichtundurchlässigen Teilen des Originals die Entwicklungsteilchen anhafteten, erhalten wurde.

2. Alternativ wurde eine Belichtung von 40 000 Lux-sec. mittels einer 80Θ W Hochspannungs-Quecksilberdampflampe angewendet, und das belichtete Flächenmaterial wurde in die obige Entwicl:lungslösung eingetaucht, so daß das umgekehrte Bild erzeugt wurde, bei welchem die Entwicklungsteilchen an den den lichtdurchlässigen feilen des Negativoriginals anhaftenden, erzeugt wurde.

Die Erfindung schafft also ein elektrofotografisches oder elektronografisches Bilderzeugungsverfahreri, bei welchem nur durch Veränderung der Belichtungsgröße (Belichtungsintensität χ Belicntungs;;eit selektiv ein positives oder

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negatives Bild eines Originals auf Kopiermaterial der ' gleichen Art und mit derselben Entwidklungslösun^ erzeugt werden kann.

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Patentansprüche 909850/1348

Claims (4)

? atentansprüohe

1. Elektrofotografischeo oder elektronografisches Mlderzeurungsverfahren ohne Aufladung, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrofotografiseh.es oder elektronografisches Nichtaufladungskopiermaterial mit bestimmter u-renzbelichtui.gseröße verwendet wird, wobei das Kopiermaterial selektiv mit einer Belichtungsgröße oberhalb oder unterhalb der Grenzbelichtungs^röße belichtet wird, v/odurch ein Negativ-Positiv-3ild oder Positiv-Positiv-Bild selektiv auf einem Kopiermaterial vom gleichen Typ durch das gleiche Entv/icklirngsii-ittel erzeugt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzbelichtur.gsgrö.-e für das elektrofotografische oder elektronografische ITichtaufladungskopieriaaterial bestir.urit wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurcn gekennzeichnet, da3 ein Entwicklungsmittel vom I7egativ-Positiv-Typ verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entwicklungsmittel vom Positiv-Positiv-Typ verwendet wird.

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