DE1936338A1

DE1936338A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Elektrophotographieren

Info

Publication number: DE1936338A1
Application number: DE19691936338
Authority: DE
Inventors: Hall Maclin Schnelle
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1968-07-19
Filing date: 1969-07-17
Publication date: 1970-01-22
Also published as: FR2013302A1; US3649116A; NL6911109A; GB1274705A

Description

PATENTANWÄLTE 1 * 3 O 3 δ Q

dr.ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAXICK ■ bipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTEI-I₁UNGSANSCHRIFt: HAMBURG 36 · NEUERWALL i\

TEL·. 36 7128 UND 364115

TEtEGB. NEGEDAPATENTT HAMBURG

OvTJi)NS-ILLIlOIS, ING. München is · mozartstr. 23

405 Madison Avenue ^iBl·""""-

Toledo, Ohio (USA) ^TiMGR· "<»»««"» München

Hamburg, den 15. Juli 1969

Vorrichtung und Verfahren zum filektrophotographieren ·

Die vorliegende ürfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrophotographischen Drucken und Kopieren. Insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung und ein Verfahren unter Anwendung photoleitender Isoliermaterialien und der Prinzipien nachhaltender innerer Polarisation.

Nachhaltende innere Polarisation (hierin mit NIP abgekürzt) schließt die Trennung von positiven und negativen Ladungen in einem photoleitenden Isoliermaterial durch Unterwerfen des iriate-rials einer Bestrahlung in einem elektrischen Feld ein. Die Ladungen werden danach eingefangen und bleiben fixiert oder gefroren, so daß ein inneres Polarisationsfeld für eine Zeitdauer gebildet wird, die ausreicht, das Tonen zu gestatten. Die NIP sowie eine Theorie darüber sind in der Elektrophotographie bekannt. Siehe z..B. "electrophotography¹¹, von R. H. Schaffert, The Focal Press,

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London and ]£ew York (1965), S. 59-77» und "Persistent Internal Polarization", von Kallmann and Rosenberg, The Physical Review, YoI. 97, Hr. 5 0955), So 1596-161Cj. auf beide Druckschriften wird hierin Bezug genommen.

■ Im allgemeinen umfaßt ein ITIP-elektrophotographisches -

tiystem eine schicht photoieitenaen .Isoliermateri&ls, ^ das zwischen einem. Paar, ein elektrisches i'eld. erzeugenden Elektroden eingelegt ist. Das Phänomen-, der IiIP kann in jedem Material erzielt werden, welches die.. nachstehenden Eigenschaften "besitzt:

1. Das Material muß einen iioh,en Dunkelwiderstand haben (eine niedrige Dichte von freien Ladungsträgern.)., wobei- es ein guter Isolator ist, wenn nicht bestrahlt wird. . .

" 2. Das Material muß photoleitend sein.. Hit, anderen, v/orten, sein Widerstand muß, wenn es Bestrahlung ausgesetzt wird, abnehmen. .

So ist ein HP-Material ein solches, welches infolge der !rennung von positiven und negativen Ladungen nachhaltend polarisiert ist, wenn es Bestrahlung und der Wirkung eines elektrischen Feldes ausgesetzt ist.

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!Typisches ίίΙΡ-Material, das für die vorliegende Erfindung in Betracht gezogen wird, sind !Dispersionen von Photoleitern in Bindern und binderfreie dünne Filme von Photoleitern. - .

Beispiele für anorganische Photoleiter, die beim Verfahren der vorliegenden Erfindung in Bejfcracht gezogen werden, sind: aktiviertes Zinksulfid, Cadmiumsulfid, Zinkselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumoxyd, Zink-Cadmium-Selenide und Zinkcadmium-Sulfide. Beispiele für organische lichtleiter sind Anftrazin, Chrysen und Poly-(vinylcarbazol).

Beispiele^vfür Harzbinder, die in der Erfindung verwendet werden können, sind Zelluloseacetat, Zelluloseäther, Zelluloseester, Silikone, Vinylharze, Alkydharze und/oder Epoxyharze. (Alle vorstehenden Beispiele stellen keine Begrenzung dar).

Wenn gewünscht wird, ein latentes elektrostatisches Bild in einem NIP-Material zu bilden, wird es einer Strahlenbeleuchtung ausgesetzt,und ein elektrisches Feld wird angelegt, so daß die ΪΓΓΡ-Schicht polarisiert.. Nach Beendigung der Beleuchtung wird das elektrische Feld über dem 3"IP-Material umgekehrt und die XIP-Materialien einem .cild oder einem iluster von aktivierender Strahlung ausgesetzt. Die Umkehrung des elektrischen Feldes verursacht

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eine schnelle Depolarisation des Bildes (s) des IfIP-Materials, welches unter dem Einfluß der bildgleieheii Bestrahlung lichtleitend gemacht ist.

Wenn das dem Bild Aussetzen eine ausreichend lange Zeit

ist
fortgesetzt^ wird das "bestrahlte Gebiet der ΗΊΡ-Schicht

repolarisiert und nimmt eine Polarisation an entgegenge- ^ setzt der dem nicht bestrahlten oder dunklen Teil der HP-Schicht. So wird das Bild durch ein inneres latentes elektrostatisches Bild oder Muster, an der Oberfläche des NIP-Materials entdeckbar, simuliert.

Dieses latente elektrostatische Bild wird nachfolgend mit geladenen oder dipolaren Tonerteilchen entwickelt, so daß eine sichtbare Reproduktion des Bildes entsteht, welches gesehen, photographiert oder übertragen werden kann unter Anwendung der in der Technik des elektro-P photographischen Drückens oder Kopierens bekannten Methoden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß aufgrund der Eigenschaften

des NIP-Materials das latente, im NΓΡ-Material erzeugte Bild echt fixiert bleibt, so daß eine begrenzte Anzahl von Reproduktionen gemacht werden kann. Das Bild kann durch rollständige Bestrahlung mit oder ohne elektrischem

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!eld gelöscht werden, wodurch das NIP-Material in einen vorpolarisierten oder neutralen Zustand zurückgeführt wird, und zur Bildung eines neuen elektrostatischen Bildes verwendet werden kann.

Die Bestrahlung des ΪΓΙΡ-Materials (zur Polarisation oder Bildentfernung) wird ausgeführt mit irgendeiner Form elektromagnetischer oder Korpuskularstrahlung oder Energie, sichtbar oder unsichtbar, welche das BIP-Material erregt, so daß Ladungstrennung in einem elektrischen PeId möglich wird. Solche Strahlung ist z. B. sichtbares licht, Infrarotlicht, IJY-Licht, Röntgenstrahlen, V^ -Strahlen und ρ-Strahlen. Zum Drucken oder Kopieren ist die geeignete Bestrahlung Licht des sichtbaren Bereiches..

Beim elektrophotographischen Drucken und Kopieren nach bekannter Technik wird die gleichzeitige Aufbringung des elektrischen Feldes und des Lichtes eines Bildes auf ein ITIP-Material mit mindestens einer durchgehenden Elektrode, welche im wesentlichen transparent ist, erhalten. Üblicherweise waren diese Elektroden leitfähige Flüssigkeiten oder Glas, das mit einem leitfähigen Überzug versehen war. Leitfähige flüssige Elektroden sind schwierig zu handhaben, und die Anwendung leitfähig beschichteten Glases macht es schwierig, gleichförmigen Elektrodenkontakt zu erhalten. "

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. Ebenfalls sind die bekannten Elektrodensysteme auf die Spektralabsorption des Substrates und/oder des leitfähigen Überzuges begrenzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue und ungewöhnliche Elektrode zu schaffen, welche die vorstehend aufgeführten Nachteile der bekannten Elektroden fc nicht aufweist.

Die Aufgabe wird im wesentlichen durch eine diskontinuierliche Elektrode gelöst, welche die SOrm eines leitfähigen Gitters (z, B. Metall oder metallbeschichtet) haben kann, das außerordentlich leicht zu handhaben und der Oberfläche des NIP-Materials anzupassen ist.

Hach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die entfernbare oder abnehmbare diskontinuierliche Elektrode auf die Oberfläche der Schicht des EFIP-Materials gelegt, so daß sie zum Tonen und Übertragen entfernt werden kann.

In einer besonderen Durchführung dieser Erfindung wird eine dünne Gritter elektrode auf die Oberfläche einer HIP-Schicht und eine zweite Elektrode auf den Boden der Schicht aufgelegt. Die zweite Elektrode ist kennzieichnender

weise'

-ο ■ . .

eine permanente, nicht abnehmbare Elektrode, die ausreicht, das NIP-Material zu tragen. Obwohl die zweite Elektrode diskontinuierlich oder durchgehend sein kann, wird letzteres gewöhnlich bevorzugt. -

Beim Arbeiten wird ein elektrisches feld zwischen der Basiselektrode und der Gitter- oder Siebelektrode aufgebracht, und die Strahlung greift auf die NlP-Schicht durch die Zwischenräume des Gitters über. Sie Anwendung der oberen Gitterelektrode beseitigt direkt die Spektral-

absorptionsgrenzen der beschichteten Glaselektroden durch Schaffung"eines ausreichenden elektrischen Feldes und einer Lichtintensitfit im NIP-Material» so daß eine für Druckzwecke angemessene NIP geschaffen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sieh dem Fachmann aus der nachfolgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung, in der auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, ergeben. .

Fig. 1 ist ein schematisches Bild eines NIP-Systems

mit einer abnehmbaren diskontinuierlichen Elektrode.

Fig. 2 ist ein schematisches Bild eines NIP-Systems der

Fig. 1 nach Bildung eines latenten elektrostatischen Bildes. . ■

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Fig. 5 ist ein schematisches Bild einer diskontinuierlichen Elektrode in Form eines glatten Siebgitters.

In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Körper oder eine Schicht aus KP-Material, weiter vorn definiert, gekennzeichnet, der MP-Körper 10 ist zwischen ein Paar Elektroden 12 und 14 gelegt, die mit einer Gleichstromquelle E verbunden sind. Zürn Zwecke der Erläuterung fe ist die Elektrode 12 mit der positiven Polklemme der

Gleichstromquelle E verbunden und demgemäß die Elektrode : 14 mit der negativen Polklemme.

Da die Elektrode 14 zwischen den Lichtquellen und dem lüP-Körper 10 angeordnet ist, diese Elektrode 14 von ' diskontinuierlicher Struktur, z.B. löcherig, so daß das Licht auf den UlP-Körper 10'auftreffen kann. Gemäß der Erfindung wird die Elektrode 14 aus diskontinuierlichem leitfähigem Material hergestellt und kann die Form eines " Siebgitters oder dergleichen haben, wie in Fig. 3 gezeigt* Ein mögliches Gittermaterial ist ein galvanoplastisches ITickelgitter (electro-formed nickel mesh), das im

Handel mit einer Feinheit von ca. 788 Linien pro cm erhältlich ist. Die LichtdurchläsBigkeitseigenschaft der Gitterelektrode kann durch Regelung des Abstandes und der Metalldimensionen variiert werden. Durchlässigkeit im Bereich von 60 bis 90 f- ist leicht zu erhalten. 3o ist zu

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erkennen, daß Licht leicht durch die Öffnungen eines solchen Gitters hindurchgehen können, so daß die Elektrode, die aus einem derartigen Gritter hergestellt ist, keine Spektralbegrenzungen für das licht, welches zum Bildentwerfen ausgewählt wird, bringt, so daß es im Wesen nach für HP-Zwecke durchlässig ist.

Um zu Beginn den NIP-Körper 10 zu polarisieren, wird das System mit Licht überflutet, wie in 3?ig. 1 gezeigt. In Mg. 1 ist veranschaulicht, daß unter der gemeinsamen Wirkung des Lichtes und der Gleichstromquelle E negative Ladungen zu der Seite des itflP-Körpers 10 geleitet werden, welche der Elektrode 12, die mit der positiven Polklemme der Gfleichstromquelle verbunden ist, benachbart ist, und umgekehrt positive Ladungen in dem HIP-Körper zu der Seite des FIP-Körpers 10 geleitet werden, welche der Elektrode 14 benachbart ist, die ihrerseits mit der negativen Polklemme der Gfleichstromquelle verbunden ist.

.Solche Ladungen bleiben bis zur Beendigung der Bestra hlung haften.

das System nur einer bildgleichen Bestrahlung unterworfen wird, während die Polarität der Gfleichstromquelle E umgekehrt wird, reagiert der ΪΓΙΡ-Körper 10,wie in Mg. 2 gezeigt. In dieser Figur ist zu sehen, daß nur jene Gfebiete

des NIP-Körpers 10, welche der bildartigen Bestrahlung aus-

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- ίο -

. gesetzt sind, innerer Polarisation unter der Kraft des durch die umgekehrte Polarität der Gleichstromquelle E erzeugten Feldes unterliegen. Das System hat so ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt (wie schematisch durch die vier negativen Ladungen auf der rechten Seite des üIP-Körpers 10 neben der Gitterelektrode 14 in Fig» gezeigt), welches durch Benutzung von geladenen elektroskopischen Partikeln (nicht gezeigt) getont und übertragen werden kann. Die diskontinuierliche Elektrode 14 wird zum Tonen des latenten elektrostatischen IiIP-Bildes entfernt.

So ist zu sehen, daß eine diskontinuierliche Elektrode, wie die Gitterelektrode 14 in dieser Ausführungsform, eine in einem ITIP-elektrophotographischen Druck- oder Kopier-System eine sehr wirksame und leistungsfähige Elektrode ist. Eine derartige diskontinuierliche Elektrode, einfach von Gestalt und von geringem Gewicht, ist als obere Elektrode in einem MlP-System außerordentlich geeignet, da es genügend lichtdurchlässig ist sowohl für die Polarisation als auch für die Bildherstellung in dem FIP-lIaterial. Sie ist ferner gut geeignet, als obere Elektrode verwendet zu werden, da sie zum Ionen des elektrostatischen Bildes zur Reproduktion des Bildes leicht entfernt werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil der diskontinuierlichen Elektrode, wie der Gitterelektrode, besteht

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darin, daß das u-itter flach ist, schablonenmaßig uneben und flexibel. So ist solch ein Gitter'leicht zu handhaben und der Oberfläche des MTP-Materials schnell anpaßbar.

's,

Is ist gefunden worden, daß in üblichen Kopiermaschinen das Tonen eines großen ungeteilten Gebietes oft zu einer Abnahme der Tonerdiehte führt, d.h». zur Zerstörung des Bildes in Gebieten, die von den Kanten am weitesten entfernt sind. Mit anderen Worten, die mittleren Teile eines großen ungeteilten Gebietes, welches getont und von einem solchen Bild übertragen wurde, erscheinen oft weniger deutlich als die Kantenteile. Die Verwendung einer diskontinuierlichen Elektrode, wie eines Gitters, bricht die großen Gebiete elektrisch auf, was zu einer gleichmäßigen Entwicklung über die großen ungeteilten Gebiete des latenten Bildes führt.

Durch die Erfindung, wie hierin beschrieben, ist eine diskontinuierliche Elektrode geschaffen, die in Verbindung mit einem KIP-System für die elektrostatische Bildherstellung geeignet istj sie ist lichtdurchlässig und kann für das Drucken entfernt werden. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß, obwohl die Erfindung an einem planaren oystem erklärt wurde, sie ebenso in Verbindung mit einem "Drehtrommelsystem geeignet ist.

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_BAD

Claims

- 12 -P a t en ta η s ρ r ü c h e

ο Vorrichtung zum elektrophotographischen Drucken oder Kopien mit nachhaltender innerer Polarisation (NIP), welche einen zwischen zwei leitfähigen Elektroden eingelegten photoleitenden Körper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (12, 14) von diskontinuierlicher Konfiguration ist.
2. Druck- oder Kopiervorrichtung nach Anspruch 1, in welcher ein nachhaltendes elektrostatisches latentes '5ild erzeugt wird in einem photoleitenden Körper, der eine NIP aufweist, wenn er zwischen zwei leitenden Elektroden eingebracht ist, zwischen denen ein elektrisches Feld und durch den photoleitenden Körper hindurch herrscht, wenn ein Bild auf den photoleitenden Körper durch eine der beiden Elektroden aufgedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektroden (12, 14) aus einer flexiblen leitfähigen Folie besteht, in welcher eine Vielzahl von öffnungen, die etwa 60 bis 90 fa der Fläche der leitfähigen Folie ausmachen, vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektroden (14) aus einem Drahtgitter besteht. .

BAD ORiGi^AL

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (14) entfernbar ist, um das
elektrostatische latente Bild zu tonen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (14) aus einem galvanoplastischem" liickelgitter "besteht.
6ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (14) zur Anpassung an die Oberfläche der photoleitenden Matrix ausreichend flexibel ist.
7. Diakontinuierliche Elektrode zur Verwendung in einer Druck- oder Kopiervorrichtung, worin ein nachhaltendes elektrostatisches latentes Bild in einem photoleitenden körper erzeugt wird, welcher eine nachhaltende innere .Polarisation aufweist, wenn er zwischen zwei leitende Elektroden gelegt ist und ein elektrisches 'Feld zwischen den Elektroden und durch den photoleitenden Körper
herrscht, wenn ein Bild auf den photoleitenden Körper durch die diskontinuierliche 'Elektrode gedruckt· wird, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche
iiloktrode (14) aus einer flexiblen leitfähigen Folie besteht, in der eine Vielzahl von Öffnungen gebildet ist, die zwischen 60 und 90 i» der Oberfläche der
leitfähigen Folie ausmachen.

^909884/1522 -¹⁴- _BADOR,_GINAL-
8. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Drahtgitter besteht.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum elektrostatischen Drucken entfernbar ist.
10. Elektrode nach ^nspruch 7> aadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem galvanoplastischen 1-Tickelgitter besteht.
11* Elektrode nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß sie ausreichend flexibel ist, um der Oberfläche des photoleitenden Körpers angepaßt v/erden zu können.
12ο Elektrophotographisches Druck- oder Kopierverfahren, bei welchem eine photoleitende Schicht, die nachhaltende innere Polarisation aufweist, einem elektrischen PeId ausgesetzt und bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung der ITIP-Schicht durch die offenen Zwischenräume einer diskontinuierlichen Elektrode erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bestrahlen die diskontinuierliche Elektrode für das Tonen und Drucken des Bildes entfernt wird«

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