DE2061752A1 - Elektrophotographischer Aufzeichnungs trager mit Halbton Raster - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. H. Sauenland · Dr.-Ing. R. König Patentanwälte ■ 4ooo Düsseldorf ■ Cecmenallee ve ■ Telefon 43373a

Unsere Akte: 26 325 14. Dezember 1970

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A₀)

"Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger mit

Halbton-Raster"

Die Erfindung bezieht sich auf elektrophotographische Aufzeichnungsträger mit einer auf ein Substrat aufgebrachten photoleitenden Schicht.

Die meisten bekannten elektrophotographischen Aufzeichnungsträger dieser Art besitzen relativ enge Grauskalen und reproduzieren nur schlecht Bilder mit kontinuierlicher Tönung (kontinuierlich variabler Grauschattierung). Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Bilder mit kontinuierlicher Tönung auf einem elektrophotographischen Aufzeichnungsträger dadurch wiederzugeben, daß während der Belichtung im Rahmen eines elektrophotographischen Prozesses ein externer Halbtonraster zur Anwendung kommt. Obwohl dieses Vorgehen für verschiedene Anwendungszwecke ausreichend ist, bringt es für andere erhebliche Nachteile mit sich. Beispielsweise müssen beim Projizieren eines Halbtonraster-Lichtbildes die individuell wiedergegebenen Elemente des Halbton-Rasters deutlich aufgelöst werden. Daher setzt das für die Wiedergabe des Bildes verwendete optische System sowohl hinsichtlich der Auflösung als auch hinsichtlich der Zahl der zu kopierenden, auflösbaren Elemente eine Grenze. Sofern der Halbton-Raster mit einem geladenen elektrophotographischen Träger direkt in Kontakt gebracht wird, besteht die Gefahr, daß ein Teil der Ladung des Aufzeich-

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nungsträgers verschoben und. die Wiedergabe verdorben wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Aufzeichnungsträger der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Nachteile bekannter Aufzeichnungsträger nicht aufweist und insbesondere die Herstellung von Kalbton-Kopien eines Originals mit kontinuierlicher Tönung ohne Notwendigkeit eines externen Halbtonrasters gestattet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die photoleitende Schicht selektiv mit einem Belag im Muster eines Halbtonrasters versehen ist, der die Intensität von auf den Aufzeichnungsträger gerichtetem Licht im Bereich des Musters verringert.

Anhand der beigefügten Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen elektrophotographischen Trägers;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3; und Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3»

Ausführungsbeispiel 1

In den Fig. 1 und 2 ist ein elektrophotographischer Aufzeichnungsträger dargestellt, der in seinem grundsätzlichen Aufbau aus der Elektrophotographie bekannt ist. Der Aufzeichnungsträger 10 besteht aus einem elektrisch relativ leitendem Substrat 12, wie Papier oder Meballfolie,

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auf das eine bei Dunkelheit elektrisch relativ nichtleitende, photoleitfähige Schicht 14 aufgebracht ist. Die Schicht 14 kann beispielsweise aus Zinkoxyd mit einem geeigneten Harz als Binder bestehen. Außerdem kann sie farbsensibilisiert sein, um auf Licht in einem bestimmten Spektralbereich anzusprechen.

Aufzeichnungsträger dieser Art haben eine relativ schmale Grauskala im Vergleich zu photographischen Filmen und reproduzieren in einem elektrophotographischen Druckverfahren ohne Hilfsmittel Bilder kontinuierlicher Tönung nicht gut. Wenn beispielsweise ein Aufzeichnungsträger der bisher beschriebenen Art einheitlich elektrostatisch geladen und durch ein photographisches, stufenkeilförmiges Lichtfilter (schrittweise abgestufte Lichtdurchlässigkeit von Schwarz über verschiedene Grautöne zu vollkommener Durchlässigkeit) belichtet wird, erscheinen auf dem entwickelten Aufzeichnungsträger nur einige wenige Graustufen» Ein einsatzfähiger Aufzeichnungsträger sollte jedoch die Eigenschaft möglichst weiter Grauskalen besitzen, um Bilder kontinuierlicher Tönung möglichst echt wiederzugeben.

Mit der Erfindung werden Maßnahmen vorgeschlagen, die die Grauskala des Aufzeichnungsträgers 10 vergrößern. Dazu ist die Schicht 14 des Trägers 10 erfindungsgemäß in gewissen Bereichen mit einem Überzug aus teilweise lichtdurchlässigem Material im Muster eines Halbtonrasters versehen. In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht dieser Belag aus einem Muster von punktförmigen Flecken 16. Außer der teilweisen Lichtdurchlässigkeit besitzen die Punkte 16 die Eigenschaft, die Dauer einer elektrostatischen Entladung, die als Reaktion von auf den Aufzeichnungsträger gerichtetem Licht einer bestimmten Intensität hervorgerufen wird, über sowohl die Punkte als auch die darunterliegende Schicht 14, im Vergleich zur elektro-

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statischen Entladung über lediglich die Schicht 14 zu verändern. Vorzugsweise sollte die Zeit der elektrostatischen Entladung über einen Punkt 16 und die darunterliegende Schicht 14 bei gegebener Intensität des einfallenden Lichtes länger sein als die Dauer der elektrostatischen Entladung über lediglich die photoleitende Schicht.

Im folgenden werden einige Werkstoffzusammensetzungen angegeben, die dazu geeignet sind, die Oberfläche der photoleitenden Schicht 14 gemäß der Erfindung mit Mustern von Halbtonrastern zu versehen. Zu diesen Werkstoffen gehören auch die folgenden gemahlenen lithographischen Tinten:

Beispiel I - weiße Tinte

61 gr Anatas-Titandioxyd, trocken

5 3/4 gr Aluminiumhydrat, trocken

33 1/2 gr Alkydharz mit hohem Ölgehalt, 100%

3/4 gr Kobalt-Linoleat-Trockenmittel, 3% Metall 100 gr

Beispiel II - mittelgelbe Tinte

20 gr Transparentlack # 1

4 3/4 gr Transparentlack ff 2

2 gr Transparentlack # 00

56 1/2 gr Transparentlack # 3

13 1/2 gr Glanzweiß, trocken

1 3/4 gr Aluminiumhydrat, trocken im letzten Mühlendurchgang hinzugeben:

1 1/2 gr lithographischer Lack if 7 100 gr

1 09β ? 7/1AOO

Beispiel III - rötlich-blaue Tinte

29 1/2 gr lithographischer Lack rf 1

5 gr lithographischer Lack if 0 10 1/2 gr lithographischer Lack # 3 16 1/2 gr Phosphor-Wolfram-Farblack von

Methylviolett, trocken 25 1/2 gr Blaubronze, trocken

6 gr Aluminiumhydrat, trocken

7 gr Leim-Trockenstoffe 100 gr

Beispiel IV - weiße Tinte

70 Gew.% Titandioxyd

30 Gew.% Leinsamenlack
Spuren von Kobalt-Trockenstoffen

Beläge aus diesen Werkstoffen in Form von Halbton-Mustern können mittels lithographischer Drucktechniken auf die photoleitende Schicht 14 des Aufzeichnungsträgers 10 aufgebracht werden, wobei zum Druck eine Lithographenplatte benutzt werden kann. Die Beläge können jedoch auch durch bekannte Seidensiebtechniken hergestellt werden. Die Dicke des getrockneten Halbtonbelages kann zwischen 0,254 μ und 25,4 ^u schwanken, jedoch wird eine Dicke von ungefähr 2,54 μ oder weniger bevorzugt. Die Dicke sollte so gewählt werden, daß der Belag teilweise lichtdurchlässig ist.

Obwohl es wünschenswert ist, daß die Farbe des Halbtonbelages im wesentlichen der der Schicht 14 entspricht, daß also beispielsweise die weiße Tinte gemäß Beispiel I für eine weiße Schicht 14 verwendet wird, hat es sich herausgestellt, daß gefärbte lithographische Tinten in teilweise lichtdurchlässigen Belägen, wie sie in den Beispielen II und III beschrieben sind, ebenfalls zum Herstellen

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brauchbarer Halbtonbilder verwendet werden können. Die zuvor erwähnten und andere brauchbare Tinten sind in dem Buch "Printing and Litho Inks" von Herbert Jay Wolfe, 5. Auflage, MacNair-Dorland Co., New York, beschrieben.

Unabhängig von seinem besonderen Muster sollte der Halbtonrasterbelag ein regelmäßiges oder zufälliges Muster bilden, das einem Halbtonraster von ungefähr 20 bis 100 Zeilen pro Zentimeter entspricht. In Abhängigkeit von den zu kopierenden Bildern können zwischen 10 und 90% der Schicht 14 mit dem Belag versehen werden. Der aus den Punkten 16 bestehende Belag kann beispielsweise 50 Punkte pro Zentimeter aufweisen - mit regelmäßigen oder zufälligen Abständen -, 50% der Fläche der Schicht 14 bedecken und beliebige Farbe besitzen, sofern dadurch der Gesamteindruck des Aufzeichnungsträgers nicht als nachteilig angesehen wird. Der in jedem Einzelfall speziell zu verwendende Halbtonbelag kann entsprechend den bisher für die Auswahl eines Kontaktrasters in einem photographischen Prozeß berücksichtigten Kriterien ausgesucht werden.

Der erfindungsgemäße Aufzeichnungsträger ist besonders zum Einsatz bei typischen elektrophotographischen Verfahren geeignet. So wird die Oberfläche des Trägers 10 einschließlich der photoleitenden Schicht 14 und der Punkte 16 beispielsweise gleichmäßig elektrostatisch negativ in Dunkelheit mit Hilfe bekannter Ladungsgeräte geladen. Die gleichmäßig geladene Oberfläche wird sodann einem Lichtbild ausgesetzt, wodurch sie eine selektive Entladung erfährt und auf ihr ein elektrostatisches, latentes Bild entsteht. Das latente Bild wird sodann mit Hilfe eines geeigneten elektroskopischen Toners entwickelt, so daß ein sichtbares Bild des Lichtbildes entsteht.

In der Theorie wird angenommen, daß aufgrund der nur teil-

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weisen Lichtdurchlässigkeit jedes Punktes 16 nur ein Teil des diesen treffenden Lichts den darunter liegenden Bereich der photoleitenden Schicht 14 beeinflußt. Daher werden die Bereiche der photoleitenden Schicht 14, die direkt unterhalb eines Punktes 16 liegen, als Reaktion auf eine bestimmte Lichtintensität, die den darüber liegenden Punkt 16 trifft, nicht so leitend, wie die Teile der Schicht 14, die nicht von einem Punkt 16 bedeckt sind. Daraus folgt, daß jeder Punkt 16 die Empfindlichkeit der sich unterhalb dieses Punktes befindenden photoleitenden Schicht 14 herabsetzt und somit die Gesamtempfindlichkeit des Aufzeichnungsträgers 10 auf einen größeren Bereich der Lichtintensität eines Originalbildes ausdehnt als es ohne das Halbtonmuster aus Punkten 16 möglich wäre.

Mit einem Belag von teilweise lichtdurchlässigem Material im Muster eines Halbtonrasters auf einem Aufzeichnungsträger, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, die Grauskala der photoleitenden Schicht 14 zu erweitern und dadurch eine Halbtonwiedergabe mit besserer Auflösung der Grautöne zu erreichen als dies ohne den Belag möglich ist.

Ausführungsbeispiel 2

In den Fig. 3» 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers 20 dargestellt, wobei die Teile, die denen des in Fig. 1 und 2 dargestellten Trägers 10 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Der Aufzeichnungsträger 20 besteht aus einem Substrat 12 und einer photoleitenden Schicht 14, wie sie zuvor beschrieben wurde. Ein Belag aus lichtdurchlässigem Material auf der Schicht 14 besteht aus einem Halbtonraster im Muster zweier Scharen paralleler, sich unter einem Winkel kreuzender Streifen. Im dargestellten Beispiel verläuft eine Schar von

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Streifen 22 in einem rechten Winkel zu einer zweiten Schar von Streifen 24. Jeder der Streifen 22 und 24 weist eine Dicke zwischen 0,254 und 25,4 ii auf, und zwar in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht 14. Die Streifen können aus einem lichtdurchlässigen Material bestehen, wie es in den Beispielen I, II, III und IV angegeben ist. Die Streifen 22 und 24 ergeben ein Muster eines Halbtonrasters, der völlig äquivalent einer Zeilenzahl von 20 bis 100 Zeilen pro cm sein und 10 bis 90% der Oberfläche der photoleitenden Schicht bedecken kann.

Beim Anbringen der Streifen auf der Oberfläche der Schicht 14 wird zunächst eine Streifenschar, beispielsweise die Streifen 24, aufgebracht und die Streifen 22 über die Streifen 24 gelegt. Dadurch wird an den Kreuzungsstellen, im folgenden Punkte 26 genannt, an denen sich die Streifen 22 und 24 überlagern eine größere Dicke geschaffen als jeder Streifen für sich besitzt. Bei dieser Anordnung sind die Kreuzungspunkte 26 der Streifen 22 und 24 weniger lichtdurchlässig als andere Bereiche der Streifen und schließen damit mehr Licht eines Bildes von den unter ihnen liegenden Bereichen der photoleitenden Schicht 14 aus als die einzelnen Streifen 22 und 24 für sich allein. Unter der Annahme, daß die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 20 gleichförmig negativ elektrostatisch geladen ist, und daß eine bestimmte Lichtintensität die nicht bedeckte photoleitende Schicht 14 gerade völlig entlädt, werden aufgrund der Tatsache, daß die Streifen 22 und 24 nur teilweise lichtdurchlässig sind, die gleiche Lichtmenge, die die unbedeckten Bereiche der Schicht 14 gerade völlig entlädt, die Bereiche der Schicht 14, die unterhalb der Streifen 22 und 24 liegen, nicht völlig entladen. Somit sorgt der Belag auf diesen zuletzt genannten Bereichen dafür, daß eine gewisse Menge der elektrostatischen Ladung beibehalten wird und elektroskopischen Entwickler anziehen kann.

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Nunmehr sei angenommen, daß eine bestimmte Lichtinten sität die elektrostatische Ladung im kreuzungsfreien Bereich der Streifen 22 oder 24 gerade völlig entlädt. Diese Lichtmenge entlädt jedoch an den Kreuzungspunkten 26 die elektrostatische Ladung nicht völlig, da die Lichtdurchlässigkeit der Punkte 26 geringer ist als die der einzelnen Streifen 22 oder 24. Der Belag an den Kreuzungspunkten 26 hält somit eine elektrostatische Ladung zurück, wenngleich die Ladung in den anderen Bereichen des Belages der Streifen 22 und 24 gerade völlig entladen wird. Dadurch reagiert der erfindungsgemäß mit dem Halbtonraster überzogene Aufzeichnungsträger 20 auf einen größeren Bereich von Lichtstärken als ein Aufzeichnungsträger ohne einen derartigen Belag, wobei die Grauskalen des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers erheblich erweitert werden und bei elektrophotographischen Verfahren zu Abzügen mit verbesserter kontinuierlicher Tönung führen.

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Claims (10)

1. RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

   Patentansprüche;

   / 1 J Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger mit einer auf ein Substrat aufgebrachten photoleitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht (14) selektiv mit einem Belag (16, 22, 24, 26) im Muster eines Halbtonrasters versehen ist, der die Intensität von auf den Aufzeichnungsträger gerichtetem Licht im Bereich des Musters verringert.
2. 2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Belag aus einem an der Oberfläche der Schicht (14) haftendem, teilweise lichtdurchlässigem Material besteht.
3. 3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Belag ein Material enthält, das dieselbe Farbe besitzt wie die Schicht (14).
4. 4. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) aus einem elektrisch relativ leitendem Material, wie Papier oder Metallfolie, und die photoleitende Schicht (14) aus einem elektrisch in Dunkelheit relativ isolierendem Material, wie Zinkoxyd mit geeignetem Harzbinder besteht, so daß der elektrostatisch gleichmäßig geladene Aufzeichnungsträger unter dem Einfluß eines Lichtbildes selektiv entsprechend dem Muster des Belages entladen wird.
5. 5. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

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   daß der teilweise lichtdurchlässige Belag eine Dicke zwischen 0,254 und 25,4 ^u. besitzt und unter dem Einfluß von Licht einer bestimmten Intensität eine elektrostatische Entladungszeit aufweist, die von der der Schicht (14) verschieden ist.
6. 6. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus einer Vielzahl voneinander getrennter, gleichmäßig oder zufällig angeordneter Punkte (16) besteht, deren Anordnung einem Halbtonraster mit 20 bis 100 Zeilen pro Zentimeter gleichzusetzen ist, und die etwa 10 bis 9OJXj der freien Oberfläche der Schicht (14) bedecken.
7. 7· Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus einer ersten Schar parallel zueinander angeordneter Streifen (24) und einer zweiten Schar ebenfalls parallel zueinander angeordneter, jedoch im Winkel zur ersten Schar verlaufender Streifen (22) besteht, wobei sich die beiden Streifenscharen an Kreuzungspunkten (26) überschneiden, deren Muster einem Halbtonraster mit 20 bis 100 Zeilen pro Zentimeter entspricht, und die zwischen 10 und 90% der freien Oberfläche der Schicht (14) bedecken.
8. 8. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe des Belages und der Schicht (14) gleich ist.
9. 9. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kreuzungspunkte (26) größer ist als die Dicke der einzelnen Streifen (22, 24).
10. 10. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche

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    1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß gewisse Bereiche des Belages senkrecht zur Oberfläche der Schicht (14) eine größere Dicke aufweisen als andere Bereiche des Belages.

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