DE1950027A1

DE1950027A1 - Elektrophotographische Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE1950027A1
Application number: DE19691950027
Authority: DE
Inventors: Brown Felix Herman
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1970-04-09
Also published as: NL6914967A; CH512091A; FR2019831A1; GB1290539A; CH499800A

Description

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

8Mün*en15_fMozartshv23

Tel. 5380586

OWENS-ILLINOIS, Inc.

to5 Madison Avenue

Toledo. Ohio/USA München, 1. Oktober 1969

Anwaltsakte M-883

Elektrophotographische Druckvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrophotographischei Druckvorrichtung, bei der ein latentes Bild in einer photoleitfähigen, im Inneren persistent polarisierbaren Matrize erzeugt wird, die zwischen zwei Elektroden eingesetzt ist, zwischen denen ein elektrisches Feld vorhanden ist, während das Bild auf die Matrize durch eine der Elektroden projeziert wird.

Zur persistenten inneren Polarisation (im Sägenden PIP) werden positive und negative Ladungen in einem photoleitfähigen Isolierwerkstoff dadurch getrennt, daß er einer Bestrahlung und einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Die Ladungen werden danach eingefangen und bleiben "eingefroren", so daß sie ein inneres Polarisationsfeld während einer Zeitdauer bilden, die zum Tönen ausreicht. PIP und die zugehörige Theorie sind dem Fachmann der elektrophotographischen Technik bekannt. Dazu wird auf folgende Veröffentlichungen hingewiesen: Electrophotography, R.M.Schaffert,j The Focal Press, London and New York (1965), Seiten 59 bis 77 und i

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Persistent Internal Polarization, Kalimann und Rosenberg, The ^! j"

Physical Review, Band 97, Ho. 5 (15. März 1955), Seiten 1596 bis .'

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Im allgemeinen weist eine PIP-Elektrophotographie-Vorrichtung eine Schicht aus einem photoleitfähigen IsolieFwerkstoff auf, die zwischen zwei Elektroden zur Erzeugung des Feldes eingesetzt ist. Der Effekt der persistenten inneren Polarisation kann in jedem Werkstoff erreicht werden, der die folgenden Eigenschaften hat:

W 1. Der Merkstoff muß einen-großen Widerstand im Dunkeln haben (geringe Dichte freier Ladungsträger), so daß er ein guter Isolator beim Fehlen einer Bestrahlung ist.

2. Der Werkstoff muß photoleitfähig sein, d.h. sein Widerstand muß abfallen, wenn er durch entsprechende Bestrahlung angeregt wird. ■■■-"-".· ■■■■·-_

Ein PIP-Werkstoff wird daher iia Inneren dauerhaft polarisiert aufgrund Trennung von positiven und negativen LadurigeH, wenn er einer Bestrahlung und der Wirkung eines elektrischen Feldes 'au^fesetzt wird'. " -. ■- · .■ .·

'Typische PIP-Werkstoffe, an die im folgenden gedachtis€^ sind " . Dispersionen von Photoleitem in Bindemittel öder t)indemi^Jttelfreie dünne" Schichten von Photoleitern. "·"""..'*' * -^- ^

Bei der erfindungsgeiaäßen Vorrichtung verwendbare anorganische Photoleiter sind beispielsweise aktiviertes Zinksulfid, Kadmium-

sulfid, Zinkselenid, Kadmiumselenid, Kadmiumoxyd,,Zink-Kadmium-' '

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selejiid und Zink-Kadmiumsulfid, Beispiele für organische Photoleiter, sind Anthraeen, Chrysen und Polyvinylcarbazol.

Beispielsweise verwendbare Harz-Bindemittel sind Celluloseacetat, Celluloseether, Celluloseesther, Silikone, Vinylharze, Alkydharze und/oder Epoxyharze. Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Stoffe beschränkt.

Wenn ein latentes elektrostatisches Bild in dem PIP-Werkstoff erzeugt werden soll, wird dieser bestrahlt und es wird ein elektri- ^! sehes Feld angelegt, so daß die PIP-Schicht polarisiert vdrd. Nachdem diese Bestrahlung der Schicht beendet ist, wird die

ι Polarität des an dem PIP-Werkstoff anliegenden Feldes umgedreht i

und das PIP-Material einer ein Bild oder ein anderes Huster aufweisenden Strahlung ausgesetzt. Durch die Umkehrung des elektrischen Feldes wird der Teil des PIP-Haterials sehr schnell depolarisiert, der unter dem Einfluß der Bildbestrahlung photoleitfähig wurde. *

; Wenn die. Belichtung durch das Bild genügend lange andauert, wird der bestrahlte Bereich der PIP-Schicht erneut polarisiert und nimmt eine Polarisation an, die der des nicht bestrahlten dunklen Abschnittes der PIP-Schicht entgegengesetzt ist. Dadurch wird durch das interne latente elektrostatische Bild oder Huster ein Bild simuliert, das an der Oberfläche des PIP-Werkstoffes

j abgetastet werden kann.

■ Das latente elektrostatische Bild wird danach mit geladenen oder

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j polaren Tonerteilchen entwickelt, um eine sichtbare Reproduktion

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des Bildes zu schaffen, die betrachtet, photögraphiert oder"unter

Verwendung der bekannten elektrophotographischen Druck- oder

Kopierverfahren übertragen werden kann. i

Es ist zu beachten, daß aufgrund der Eigenschaften des PlP-Werkstoffes das latente elektrostatische Bild in dem PIP-Material erhalten bleibt, so daß eine begrenzte Zahl von Reproduktionen hergestellt werden kann. Das Bild kann durch eine Ganzbestrahlung mit oder ohne elektrischem Feld ausgelöscht werden, so daß das PIP-Material in den vorpolarisierten oder neutralen Zustand zurückgebracht wird, in dem es zur Bildung eines neuen äßktrοstatischenί Bildes verwendet werden kann. .

Die Bestrahlung des PIP-Materials (zur Polarisation und/oder zum Erzeugen des Bildes) kann durch eine beliebige elektromagnetische oder Korpuskularstrahlung oder Energie, sichtbar oder unsichtbar, erfolgen, die das PIP-Material anregt, so daß eine Trennung der · Ladungen in einem elektromagnetischen Feld stattfinden kann. :

ί Solche Strahlungen sind beispielsweise sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und Betastrahlen Zum Drucken und Kopieren wird gewöhnlich Licht im sichtbaren Be- Ί reich verwendet. Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen ; Strahlungsarten beschränkt.

Beim elektrophotographischen Drucken und Kopieren wird gewöhnlich zum gleichzeitigen Anlegen eines elektrischen Feldes und zum Beaufschlagen des. PIP-Materials mit dem Lichtbild wenigstens eine kontinuierliche Elektrode verwendet, die im wesentlichen transparent ist. Die anschließende Entwicklung und Übertragung des ;

elektrostatischen Bildes unter Verwendung von elektroskopischen Pudern oder Flüssigkeiten hat bisher erfordert, daß solch eine kontinuierliche Elektrode abnehmbar ist.

Eine nicht abnehmbare, diskontinuierliche Drahtnetzelektrode wurde j vorgeschlagen, die nicht zum Zwecke der Übertragung des Bildes abgenommen werden muß. Da solch eine Metzelektrode jedoch nicht vollständig transparent ist, kann sie das Auftreffen des Lichtes auf dem PIP-Material behindern, so daß die Polarisation und der Aufbau des Bildes in dem PIP-Material verlangsamt wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Polarisation und damit das Bild aufgebaut wird, ist jedoch besonders wichtig, wenn eine PIP-Vorrich- ". tung in einer Druckvorrichtung verwendet werden soll.

Die erfindungsgemäße PIP-Vorrichtung weist eine Elektrodenanordnung auf, die nicht abgenommen werden muß, um das Bild zu tönen und zu übertragen, und die erheblich transparenter als ein Netz ist, so daß die Einwirkung der Lichtstrahlung auf die PlP^Schicht stark erhöht und dadurch die schnelle Polarisation und ein schneller Bildaufbau in der PIP-Sehicht erleichtert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Elektrode verwendet, die aus mehreren unter kleinen Abständen parallel nebeneinanderliegenden leit- · fähigen Drähten besteht, die auf der Fläche einer PIP-Schicht befestigt oder darin eingebettet sind."Die zweite. Elektrode ist \ \ dann gewöhnlich eine permanente, nicht abnehmbare Elektrode, die j genügend stark ist, um das PIP-Material zu tragen. B.ei einem ]·"-anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind jedoejh beide

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Elektroden diskontinuierlich und bestehen aus parallelen leitfähigeii Drähten, die abwechselnd auf den beiden Seiten der PIP- ! Schicht liegen.

Da's elektrische Feld wird zwischen der Basiselektrode und der

. Elektrode mi-ξ den parallelen Drähten angelegt, und die Strahlung

i
wird auf die PIP-Schicht durch die Elektrode rait den parallelen

Drähten projeziert,

Ausführungsbexspiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer PIP-Vorrichtung mit der erfindungsgemäßen nicht abnehmbaren, diskontinuierlichen, leitfähigen, aus parallelen Drähten bestehenden Elektrode;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten PIP-Vorriehtung bei der Erzeugung eines latenten elektros-ta*·; Ϊ

ι tischen Bildes; "-.-'- " '-Ϊ-\

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer nicht abnehmbaren, diskontinuierlichen Elektrode in der Form von mehreren unter kleinen Abständen parallel angeordneten leitfähigen Drähten, die in der Oberfläche einer PIP-Schicht eingelagert sind;

Fig.. ·+ eine schematische Darstellung einer nicht abnehmbaren, ^: diskontinuierlichen Elektrode in der Form von mehreren

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unter kleinen Abständen parallel angeordneten leitfähigen Drähten, die in die Oberfläche einer PIP-Sehicht eingelagert sind und so miteinander verbunden sind₃ daß sie vertauscht werden können;

' Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Elektroden diskontinuierlich

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j sind und parallele leitfähige Drähte aufweisen, die ab-' wechselnd auf gegenüberlxegenden Seiten der PIP-Schicht liegen.

In den Zeichnungen ist der PIP-Körper Io gezeigt, der zwischen zwei Elektroden 12 und 14 eingesetzt ist, die mit einer Gleichspannungsquelle E verbunden sind. Zum Zwecke der Darstellung sei die Elektrode 12 mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle. E und in entsprechender Weise die Elektrode 14 mit dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle verbunden.

Die gezeigte Elektrode 12 ist eine permanente, nicht abnehmbare Elektrode, die genügend stark ist, um das PIP-Material tragen zu können.

Die Elektrode 14 ist diskontinuierlich und besteht aus mehreren parallelen leitfähigen Elementen 16, die zum Teil oder ganz in ■der Oberfläche des PIP-Körpers Io eingebettet sind. Die Elektrode 14 sollte genügend in der Oberfläche eingebettet sein, so daß sie j nicht über diese Oberfläche hinaussteht. Die leitfähigen Elemente ;16 können einzelne dünne leitfähige Drähte oder Glasfaden sein,

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die mit einem leitfähigen Überzug aus einem Metalloxyd überzogen sind.

Obwohl die Elektrode 12 als permanent-kontinuierliche Elektrode ''gezeigt ist, ist zu beachten, daß sie auch die gleiche Form wie [die Elektrode 14 haben kann, so daß die Bestrahlung des PIP- '■· Körpers Io von beiden Seiten erleichtert wird. Diese Form ist in Fig. 5 gezeigt, aus der zu ersehen ist, daß die Elektroden 18 und

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!2o jeweils aus sich abwechselnden parallelen leitfähigen Elementenj bestehen.

Um den PIP-Körper Io anfänglich vorzupolarisieren, wird die Vorrichtung mit Licht bestrahlt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Unter der Wirkung des Lichtes und der Gleichspannungsquelle E werden die

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negativen Ladungen zur linken Seite des PIP-KÖrpers Io (Fig. 1) geleitet, die bei· der Elektrode 12 liegt, die ihrerseits an dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle E angeschlossen ist. ;

PIP-Die positiven Ladungen werden in dem/Körper Io zu der Seite hin geleitet, die neben der aus den parallelen Drähten bestehenden Elektrode 14 liegt, die an dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle E angeschlossen ist. Eine gewisse Anzahl dieser Ladungen bleibt nach Beendigung der Bestrahlung getrappet.

!Wenn die Vorrichtung dann einer Bildbestrahlung unterworfen wird, I

,»während die Polarität der Gleichspannungsquelle E umgekehrt ist, ' reagiert der PIP-Körper Io wie in Fig. 2 gezeigt ist. Nur die Be- | reiche des PIP-Körpers, die der Bildbestrahlung unterworfen sind, werden im Inneren unter der Wirkung des elektrischen Feldes pola-

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risiert, das durch die umgekehrte Polarität der Quelle E erzeugt ', wird (Fig. 2). Die PIP-Vorrichtung hat auf diese Weise ein laten-'

tes elektrostatisches Bild erzeugt, das schematisch durch die ^; mittleren vier negativen Ladungen auf der rechten Seite des PIP-Körpers Io neben der Drahtelektrode 14 in Fig. 2 angedeutet ist. Dieses Bild kann getönt und unter Verwendung von geladenen : elektroskopischen Teilchen (nicht gezeigt) übertragen werden.

Eine kontinuierliche Elektrode hat den Nachteil, daß die entfernt werden muß, um das latente elektrostatische Bild zu entwickeln, ^;

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da die Elektrode als Abschirmung zwischen dem elektrostatischen

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• bild und den elektroskopischen Teilchen wirkt, weil überall j Bildladungen vorhanden sind. Im Gegensatz dazu wird durch die erfindungsgemäße diskontinuierliche Elektrode (die aus leit- j fähgen parallelen Metalldrähten oder aus leitfähigen Glasfäden besteht) mit ihrem hohen Prozentsatz an Öffnungen die Abschirmungi der elektroskopischen Teilchen von dem latenten elektrostatischen! Bild stark vermindert. Diese Elektrode muß daher nicht während ; des Übertragungs- oder Druckvorganges entfernt werden. Eine diskontinuierliche Elektrode hat daher den erheblichen Vorteil, daß durch sie, da sie nicht abgenommen werden kann, eine erhebliche Zeitersparnis erzielt und die Übertragungsgeschwindigkeit auf ι einfache Weise erzielt wird, die bei Verwendung einer PIP-Vorrichtung in einer Druck- oder Kopier-maschine notwendig ist.

Bei herkömmlichen Kopiermaschinen hat es sich gezeigt, daß die Tönung großer zusammenhängender Flächen oft eine erhöhte Tonerdichte zur Folge hat. Dadurch wird das Bild in den Bereichen gestßrt, die am weitesten von den Kanten entfernt sind. Mit anderen

g Worten

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erscheinen/die mittleren Abschnitte einer großen zusammenhängen-

den Fläche, die mit Toner versehen und von solch einem Bild übertragen wurde, oft weniger deutlich als die Kantenabschnitte. Durch die Verwendung einer unterbrochenen Elektrode, wie beispielsweise eines Gitters, werden die großen Bereiche elektrisch aufgeteilt, so daß sich eine gleichmäßige Entwicklung über den großen Bereichen eine.s latenten Bildes ergibt.

Ein Vorteil einer nicht abnehmbaren Elektrode, wie beispielsweise einer transparenten Elektrode 14, ist es, daß es möglich ist, die Ansammlung von Staub zwischen der Elektrode und der PIP-Schicht zu vermeiden. Abnehmbare Elektroden fangen häufig Staubteilchen ein, die die Wirkung der Feldlinien auf die PIP-Schicht stören, wenn sie zwischen die Elektrode und die PIP-Schicht ge^ langen. Bei der nicht abnehmbaren, in die Oberfläche der PIP-Schicht eingebetteten Elektrode, wie beispielsweise bei der erfindungsgemäßen aus parallelen Drähten bestehenden Elektrode, scheidet die Möglichkeit aus, daß Staubteilchen sich zwischen der Elektrode und der PIP-Sehicht sammeln und eine Störung der Feldlinien verursachen.

Die erfindungsgemäße Elektrode ist daher gut "für die Verwendung in elektrophotographischen PIP-Druck- oder Kopiereinrichtungen geeignet. Die Elektrode ist diskontinuierlich, so daß das Tönen und Übertragen des Bildes ohne Abnehmen der Elektrode möglich ist. Die Elektrode ist ferner transparent, so daß die Übertragung des Lichtes auf die PIP-Schicht schnell erfolgen kann, wodurch die schnelle Polarisation der PIP-Schicht erleichtert wird.

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Es ist zu beachten, daß die Erfindung auch zur Verwendung in einer Einrichtung mit einer sich drehenden Trommel verwendet werden kann, obwohl die Erfindung nur im Zusammenhang mit einem ebenen System beschrieben ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung

! kann auch wie in Fig. 4 verbunden sein, so daß sie kommotierbar ist. Es ist zu beachten, daß die transparenten Elektrodenelemente

! auch auf der PIP-Schicht durch bekannte Metall-Aufdampfverfahren , aufgebracht werden können.

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Claims

Patentansprüche

Elektrophotographische Druckvorrichtung, bei der ein latentes Bild in einer photoleitfähigen, im Inneren persistent polarisierbaren Matrize erzeugt wird, die zwischen zwei Elektroden eingesetzt ist, zwischen denen ein elektrisches Feld vorhanden ist, während das Bild auf die Matrize durch eine der Elektroder aufgeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden (14) diskontinuierlich ist und viele einzelne leitfähige Elemente aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild auf den photoleitfähigen Körper(Io) durch die diskontinuierliche Elektrode (14) projeziert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Elemente unter kleinen Abständen parallel ; zueinander angeordnet sind.

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M-. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente dünne leitfähige Drähte/sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente transparente Glasfäden mit einem leitenden Überzug sind.

ι 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der I leitfähige Überzug der Glasfäden Zinnoxyd ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen leitfähigen Elemente wenigstens teilweise in der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers (lo) eingebettet sind. ;

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8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die

Elemente vollständig in der Oberfläche des photoleitfähigen Körpers eingebettet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch M- oder 5, dadurch gekennzeichnet, daßi jedes der leitfähigen parallelen Elemente eine Metallschicht ist, die auf dem photoleitfähigen Körper CIo) aufgedampft ist.

Io. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide

Elektroden diskontinuierlich sind und mehrere einzelne leiti fähige Elemente aufweisen.

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