DE2140318C3 - Verfahren zur Aufladung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufladung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmatenals aus einem isolierenden Schichtträger, einer photoleitfähigen Schicht und einer elektrisch leitenden Zwischenschicht im Durchlaufverfahren mittels Koronaentladung, bei dem der gewünschten Aufladung eine gegenpolige Hilfsaufladung vorausgeht.

Elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien bestehen im allgemeinen aus einer photoleitfähigen Beschichtung, die auf einen elektrisch leitenden Träger aufgebracht st. Ein typisches Beispiel dafür ist eine Metallplatte, die mit einer durch Vakuumaufdampfung aufgebrachten Schicht aus photoleitfähigem Selen beschichtet ist, oder ein mit einem leitenden polymeren Material beschichtetes oder imprägniertes Papiersubstrat, das mit einer Deckschicht aus einer homogenen Mischung am photoleitfähigem ZnO und einem isolierenden harzartigen Bindemittel versehen ist.

Derartige photoleitfähige Aufzeichnungsmaterialien können durc 1 eine Koronaentladung leicht aufgeladen werden.

In Fig.l der Zeichnung ist ein übliches Koronaauf ladungsverfahren gezeigt.

Das in F i g. 1 dargestellte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 10 besteht aus einer photoleitfähigen Beschichtung 12 und einem elektrisch leitenden Träger 11, z.B. einer Metallplatte. Über die gesamte Breite der photoleitfähigen Beschichtung erstreckt sich im Abstand von einigen Zentimetern ein Koronadraht 13. In der Nähe des Drahtes 13 ist ein Abschirmgehäuse 14 vorgesehen, das den Draht auf drei Seiten umgibt. An den Draht 13 wird eine hohe, beispielsweise negative Spannung angelegt, während das Abschirmgehäuse und der elektrisch leitende Träger 11 auf Erdpotential gehalten werden.

Bei einer Drahtspannung von etwa -bOOO bis 7000 Volt und einem Abstand zwischen dem Draht und der pholoieitfähigen Oberfläche von einigen Zentimetern wird die photoleitfähige Beschichtung mit Hilfe negativer Koronaionen, die auf die Beschichtungsoberflächc auftreffen, negativ aufgeladen. Um die gesamte Oberfläche der Beschichtung gleichmäßig aufzuladen, kann die Koronaaufladungsvorrichtung (bestehend aus dem Draht und dem Abschirmgehäuse) mit einer konstanten Geschwindigkeit in der durch einen Pfeil dargestellten Richtung bewegt werden. Es kann aber auch das aufzuladende Material unter der stationären Aufladungsvorrichtung bewegt werden. Für den Fall, daß ein elektrisch leitender Träger für das clektrophotographischi Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, das den ii F i g. 1 dargestellten einfachen Aufbau hat, ist es gan; leicht, dieses Material mit einer ausreichenden deich förmigkeit unter Verwendung der in Fi g. 1 dargestell ten Anordnung aufzuladen.

Wenn jedoch ein elektrophotcgraphisches Aufzeich nungsmaterial 20 mit einem Aufbau, wie in F i g. 2 in Schnitt gezeigt, das aus einem hochisolierenden Träge; ip 21, einer elektrisch leitenden Zwischenschicht 22 um einer photoleitfähigen Beschichtung 12 besteht, aufge laden werden soll, ist die in F i g. 1 dargestellte Anord nung ungeeignet. Der Grund liegt in der Schwierigkei der Erdung der Zwischenschicht 22. Das ist insbesonde re der Fall, wenn der isolierende Träger aus einetr KunststoffiJm, beispielsweise aus Polyester, Polyäthy len. Polyvinylchlorid oder Cellulosetriacetat besteht Wenn der Träger 21 gewöhnliches Papier ist, kann er aus der umgebenden Luftfeuchtigkeit absorbieren, wodurch der spezifische Widerstand des Trägers herabgesetzt und eine im wesentlichen gleichförmige Aufladung nach der üblichen Aufladungsmethode ermöglicht wird, weil der elektrisch leitende Träger duah die elektrisch leitende Platte, auf welche das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial gelegt ist, geerdet wird. Ein hochisolierender Träger, wie z. B. ein Polyesterfilm, weist einen nicht vernachlässigbaren elektrischen Widerstand entlang seiner Dicke auf, und die in der F i g. I dargestellte übliche Aufladungsmethode ist

nicht anwendbar, da der Träger durch die elektrisch leitende Platte nicht mehr geerdet ist.

Wenn der isolierende Träger 21 ziemlich dünn ist und die elektrisch leitende Schicht 22 eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, wie es der Fall bei einer im Vakuum aulgedampften Metallschicht ist, treten während der Koronaaufladung zwischen der Zwischenschicht 22 oder deren jeweiligen Kante und einer elektrisch leitenden, geerdeten Unterlage, auf welche das Aufzeichnungsmaterial gelegt wird, Durchschläge bzw. Funkenüberschläge auf. die dabei eine Erdung der Schicht 22 bewirken, wodurch *..■> möglich ist, die photoleitfähige Beschichtung gleichmäßig aufiuladen. Diese Erdung durch Durchschläge bzw. Überschläge, führt zwar dazu, daß das erhaltene Potential der Beschichtung wesentlich zunimmt, gleichzeitig liefern aber die dabei möglicherweise auftretenden Funken ein unerwünschtes Licht, durch das die photoleitfähige Beschichtung unerwünscht belichtet wird. Auch ist die Erdung durch Funkenüberschlag gefährlich.

Besteht die elektrisch leitende Zwischenschicht aus Materialien, wie 7 B. Kupfer(l)-jodid. elektrisch leitenden Kohlenstoff oder elektrisch leitenden polymeren Materialien, die eine weit niedrigere elektrische Leitfähigkeit als Metall besitzen, tritt kaum ein Durch- oder

Überschlag auf, so daß die photoleitfähige Beschichtung keine große Menge an elektrostatischer Ladung aufnehmen kann.

Bisher hat man zur Vermeidung dieser Schwierigkeit elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial

ein

verwendet, bei dem die Randteile der Zwischenschicht freiliegen, um so das Erden dieser Schicht zu erleichtern. Das hierzu erforderliche Herstellungsverfahren war jedoch ziemlich kompliziert, und darüber hinaus v/ar die Erdung bei einer Zwischenschicht mit ungenügender spezifischer Leitfähigkeit unvollständig.

In der Technik der Elektrophotographie ist eine Aufladungsvorrichtung für das Aufbringen einer gleichförmigen Sensibilisicrungsladung auf ein photoleitfähiges

Aufzeichnungsmaterial bekannt, mit der au? eine pho- den Überzug in die elektrisch leitende Zwischenschicht toleiifähige Schicht eine erste Ladung in der einen Po- 22 eindringen. Die Ladungswandc-rung durch den Überijrität und anschließend eine zwe.te Ladung von entge- zug erfolgt ganz leicht entweder durch Löcher oder gengesetzter Polantat aufgebracht werden. Die zweite durch Elektronen. Wenn man nun annimmt, daß eine Ladung besitzt ein wesentlich geringeres Potentia¹ als s hohe positive Spannung an den Draht 34 angelegt wird, die erste Ladung (vgl. US-PS 3456 109). Mit dieser be- so treffen positive Koronaionen auf den photoleitfähikannten Vorrichtung kann ohne physikalische Beruh- gen Überzug 12 auf und Löcher wandern durch 12 in lung mit der photoleitfähigen Schicht eine Ladung auf die elektrisch leitende Zwischenschicht 22. Da die elekderen Oberfläche aufgebracht werden. trisch leitende Zwischenschicht 22 dadurch einen ÜberAufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ver- io schuß an positiven Ladungen erhält, werden die negatifahrens zur Aufladung eines elektrophotographischen ven Ionen aus der nachfolgenden Elektrode 30, an die Aufzeichnungsmaterials, das für ein elektrophotogra- eine hohe negative Spannung angelegt ist, leicht auf phisches Aufzeichnungsmaterial geeignet ist, das eine dem Überzug angezogen. Wenn die Persistenz der Struktur aufweist, wie sie in der F i g. 2 der Zeichnung Leitfähigkeit des photoleitfähigen Überzugs 12 nicht dargestellt ist, wobei dieses Verfahren einfach und zu- i₅ hoch ist, bleiben die negativen Ladungen auf der Oberverlässig ausgeführt werden kann. fläche des Überzugs, so daß er negativ aufgeladen wird. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Aufla- Für den Fall, daß der photoleitfähige Überzug eine dung eines elektrophotographischen Aufzeichnungs- hohe Persistenz der durch die Belichtung bei der vortnaterials aus einem isolierenden Schichtträger, einer hergehenden Behandlung erzeugten Leitfähigkeit (Gephotoleilfähigen Schicht und einer elektrisch leitenden 20 dächtniseffekt) aufweist, werden die negativen Koro-Zwischenschicht im Durchlaufverfahren mittels Koro- naionen sofort neutralisiert und der Überzug nimmt naentladung, bei dem der gewünschten Aufladung eine keine wesentliche Ladungsmenge auf. Demgemäß kann gegenpolige Hilfsaufladung vorausgeht, geschaffen, das das erfindungsgemäße Aufladungsverfahren für solche dadurch gekennzeichnet ist, daß durch Belichtung am photoleitfähigen Überzüge nicht verwendet werden. Ort der Hilfsaufladung die photoleitfähige Schicht lei- 15 Photoleitfähige Zusammensetzungen, die für das erfintend gemacht wird und die gewünschte Aufladung zu dungsgemäße Verfahren geeignet sind, umfassen soleinem Zeitpunkt erfolgt, zu dem die photoleitfähige ehe, die amorphes Selen, homogene Mischungen aus Schicht im Bereich der Hilfsaufladung leitend ist. photoleitfähigem Pulver (ZnO, CdS) und einem harzar-Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden tigen Bindemittel und viele organische Photoleiter umzwei Koronaentladungselektroden oberhalb einer auf 30 fassen.

einer elektrisch leitenden Schicht gebildeten photoleit- Abgesehen von der in F i g. 3 dargestellten Ausfüh-

fähigen Schicht angeordnet, wobei die eine Elektrode rungsform, in der die Lichtquelle 36 in dem zylindrider anderen vorangeht. Mit dieser Anordnung wird die sehen Abschirmgehäuse angeordnet ist, kann die Lichtphotoleitfähige Schicht einer Koronaentladung einer quelle auch oberhalb des Abschirmgehäuses vorgeseersten Polarität gemäß der vorangehenden Elektrode 35 hen sein, das in seiner Oberseite eine Öffnung aufweist, unterworfen, wobei die photoleitfähige Schicht in die- Die Lichtbestrahlung kann unmittelbar vor oder nach sem Bereich durch die Photoleitung elektrisch leitend der Koronaentladung mit der vorhergehenden Einheit ist. die durch die gleichzeitige oder unmittelbar nach durch Verwendung einer Lichtquelle durchgeführt werodcr vor der ersten Koronaentladung erfolgende Be- den, die auf der Vorder- oder Rückwand des Abschirmlichtung verursacht wird. Gleichzeitig wird eine Koro- 40 gehäuses angeordnet ist, wobei die Bestrahlung und die naentladung von entgegengesetzter Polarität mittels Koronaentladung vorzugsweise gleichzeitig durchgeder nachfolgenden Elektrode aufgebracht. führt werden. Da die beiden Entladungseinheiten nahe

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeich- beieinander angeordnet sind und gleichzeitig funktionung näher erläutert. nieren, wird die Entladung der nachfolgenden Einheit

F i g. 3 zeigt im Querschnitt einer Vorrichtung zur 45 32 durcn die Hilfe der vorhergehenden Einheit 31 erDurchführung der Erfindung, worin das Bezugszeichen höht, so daß die Wirksamkeit der Aufladung sehr hoch 30 eine nachfolgende Aufladungseinheit und das Be- wird.

zugs/eichen 31 eine vorhergehende Aulladungseinheit In dei F i g. 5 der Zeichnung ist eine andere Vorrich-

bedeuten, die in der Nähe der zuerst genannten an- tung zur Durchführung der Erfindung im Querschnitt geordnet ist. Diese beiden Einheiten werden mit einer 50 dargestellt. In dieser Ausführungsform besieht eine konstanten Geschwindigkeit in Richtung des darge- vorhergehende Einheit 50, die der Ziffer 31 der F i g. stellten Pfeiles zu dem Aufzeichnungsmaterial bewegt. entspricht, aus einem Abschirmgehäuse 52 und einer Das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 20 Lichtquelle 36. Eine nachfolgende Einheit ist mit 30 besteht still. Die nachfolgende Einheit 31 besteht aus zeichnet. Ein elektrophotographisches Aufzeichnungseinem Koronadraht 32 und einem Abschirmgehäuse 33, 55 material 20 wird zuerst gleichförmig mit der Lichtqueldas geerdet ist. Die vorhergehende Einheit 31 besteht Ie 36 belichtet und dann mit der Einheit 50 einer Korocntsprechend aus einem Koronadraht 34 und einem naentladung unterworfen. Anschließend wird es nach Abschirmgehäuse 35, das geerdet ist, außerdem ist die einem kurzen Zwischenraum durch die zweite Einheit Einheit 31 mit einer zylindrischen Lichtquelle 36 im In- 30 erneut aufgeladen. Da die erste Entladung auf dem ncrn des Abschirmgehäuses und oberhalb des Drahtes 60 photoleitfähigen Überzug noch im Zustand der Leitfä-34 versehen. higkeit des photoleitfähigen Überzuges durchgeführt

Wie in der F i g. 4 der Zeichnung dargestellt, arbeitet wird, können die Koronaionen darauf nicht gespeichert die Vorrichtung auf die folgende Art und Weise: werden. Der Überzug erreicht seine Dunkelleitfähig-.

Das aus der Leuchtröhre 36 emittierte Licht wandelt keil (isolierender Zustand) wieder bis die zweite Einheit den photoleitfähigen Überzug 12 auf der bestrahlten 65 sich darüber hinweg bewegt. Auf diese Weise können Fläche in einen elektrisch leitenden Überzug um. Die die Koronaionen aus der zweiten Einheit wirksam auf Ladungen auf den Koronaionen, welche die Obe-fläche dem Überzug gespeichert werden. Auf diese Weise des Überzugs 12 erreicht haben, können deshalb durch können auch photoleitfähige Überzüge mit einem be-

grenzten Gedächtniseffekt verwendet werden.

Dip F i g. 6 der Zeichnung erläutert eine andere Ausführungsform einer Aufladungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Gegensatz zu der in F i g. 5 dargestellten Vorrichtung, in welcher vor der ersten Aufladung totalbelichtet wird, wird in dieser Vorrichtung zuerst aufgeladen, dann wird totalbeiichtet und ein zweites Mal aufgeladen. Die photoleitfähigen Überzüge müssen in diesem Fail keinerlei Gedächtniseffekt aufweisen; sie können vorteilhaft unmittelbar nach der Totalbeüchtung der zweiten Aufladung unterzogen werden. In der Vorrichtung der F i g. 6 können die Koronaionen, die sich auf dem Überzug nach der ersten Aufladung angesammelt haben, durch die nachfolgende Belichtung abgeleitet werden. Deshalb können die von der zweiten Koronaeinheit gebildeten Ionen sich auf der photoleitfähigen Oberfläche anreichern, um den Überzug aufzuladen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist die vorliegende Erfindung dadurch charakterisiert, daß der photoleitfähigc Überzug während oder unmittelbar vor oder nach einer ersten Koronaentladung totalbelichtet wird, um so den Überzug vorübergehend elektrisch leitend zu machen, wodurch verhindert wird, daß die ersten Ladungen sich auf dem Überzug anhäufen, so daß auf eine an die belichtete Fläche angrenzende Fläche durch die zweite Korona Ladungen leicht auf dem Überzug angereichert werden können. Wenn die Belichtung nicht vor der zweiten Aufladung durchgeführt wird, bleiben die als erste aufgebrachten Ladungen auf der Oberfläche des Überzugs, wodurch eine längere oder starke zweite Aufladung erforderlich ist. um die angehäufte Ladung zu neutralisieren. Dies führt zu einer deutlichen Verlängerung der zur Aufladung erforderlichen Zeit.

Aus dem Arbeitsmechanismus, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren beruht, geht hervor, daß immer eilte Aufladung mit der ersten Polarität und eine Aufladung mit der zweiten Polarität, wenn auch an verschiedenen Orten, gleichzeitig erfolgen muß. mit anderen Worten, zwischen den beiden Aufladungsorten muß immer die elektrisch leitende Zwischenschicht als Verbindung vorhanden sein. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet für ein bandförmiges elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch vorteilhaft zur Aufladung eines elektrophotographischen Materials, das sowohl positive als auch negative Ladungen annehmen kann.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.

Beispiel 1

Es wurde ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmateriai auf die folgende Art und Weise hergestellt:

Eine Rolle eines ΙΟΟμπι dicken und 250 mm breiten Polyäthylenterephthalatfilmes wurde durch ultraviolette Strahlung an der Oberfläche aktiviert und durch Auf- dampfen im Vakuum mit Aluminium beschichtet Die Dicke der Aluminiumschicht betrug 0,2 μπι. Auf dieses Trägermaterial wurde auf die mit Aluminium beschichtete Seite eine photoleitfähige Beschichtungsmasse aufgebracht unter Bildung einer trockenen Schichtstärke von 15 (im.

Die BeschichtungsmKchung wurde wb folgt herge stellt: Gereinigtes CdS wurde 8 Stunden lang bei 200°C in Gegenwart von 1,0 Molprozent ZnJ2 gebrannt. D;is ursprüngliche CdS wurde nach einem Naßverfahren erhalten und mehr als 40% des Pulvers bestanden aus kubischen Kristallen. Das wärmebehandelte Pulver wurde mit einem Bindemittel gemischt, das aus einem Silikonkarz und einem Epoxydesterharz bestand, so daß das Pulver 35 Volumprozent des getrockneten Überzugs ausmachte. Die erste Koronaeinheit 31 wies folgende Daten auf: Koronadraht = rostfreier Stahldraht 34 mit einem Durchmesser von 0,1 mm. mit einem Abstand gegenüber dem Abschiringehäusc 35 von 20 mm, Abstand zwischen Draht und aufzuladender photoleifähiger Oberfläche = 15 mm, Lichtquelle 36 = 8 W-Fluoreszenzröhre mit einer effektiven Länge von etwa 250 mm und einem Rollendurchmesser von 14,7 mm, Lichtstärke auf der photoleitfähigen Oberfläche = 950 Lux. Die zweite Einheit war benachbart zu der ersten angeordnet und wies die folgenden Daten auf: Koronadraht 32 = rostfreier Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,1 mm, Abstand Draht —Abschirmgehäuse = 15 mm, Abstand Draht —photoleitfähige Oberfläche = 12 mm. Beide Abschirmgehäuse waren geerdet. Beim Anlegen einer Spannung von -7 kV an den ersten Koronadraht 34 und von +7 kV an den zweiten Koronadraht 32 wurde das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial 20 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung mit einer Geschwindigkeit von 5 cm/Sekunde bewegt, um posotiv aufgeladen zu werden.

Beispiel 2

Es wurde ein anderes photoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial hergestellt, indem man auf den gleichen Trägerfilm, wie er im Beispie! 1 verwendet wurde, durch Vakuumablagerung eine 25 μπι dicke Selenschicht aufbrachte. Es wurden die gleichen Operationen wie im Beispiel 1 durchgeführt, wobei eine entsprechend zufriedenstellende Ladungsaufnahme erhalten wurde.

Beispiel 3

Auf einem 100 μΐη dicken Triacetylcellulosefilm wurde durch Aufbringen eines kationischen Polymerisats eine elektrisch leitende Polymerisatschicht erzeugt unter Bildung eines Trockenüberzuggewichts von 1,5 g/m². Auf diese Schicht wurde dann ein photoleitfähiger Überzug aufgebracht der aus Poly-N-vinylcarbazol bestand und eine Dicke von 8 μπι aufwies. Der so hergestellte photoleitfähige Film wurde unter Verwendung der in der F i g. 6 dargestellten Vorrichtung aufgeladea Die Daten waren folgende: Koronadraht 34 = rostfreier Stahldraht mit einem Durchmesser von 0.1 mm. Abstand Draht —Abschirmgehäuse = 15 mm. Abstand Koronadraht—photoleitfähige Oberfläche = 15 mm. Die Lichtquelle und die zweite Aufladungseinheit waren die gleichen wie die in Beispiel 1 verwendeten. Das Aufzeichnungsmaterial wurde durch Anlegen von +8 kV an den ersten Koronadraht und von - 7 kV an den zweiten Koronadraht negativ aufgeladen.

Beispiel 4

Ein dünner Polyäthylenfilm mit einer Dicke von 15 μιη wurde auf 100 μπι dickes Kunstpapicr auflaminiert. Die Oberfläche des F^;Imes wurde aktiviert, indem man sie einer Koronaentladung unterzog. Auf die akti

vierte Oberfläche wurde eine elektrisch leitende Schicht auf die in Beispiel 3 beschriebene Art und Weise aufgebracht. Darauf wurde eine Besthichtungsniasse aufgebracht, die aus 100 Gewiehtsteilen ZnO, 14 Gewichtsteilen Styrol-Alkydharz, 6 Gewichtsteilen einer Polyisocyanatverbindung und 0,02 Gewichtsteilen Kupfcr(ll)-stearat bestand, unter Bildung einer Trockenschichtstärke von etwa 7 μιη.

Das ZnO-Papicr wurde durch die in l· i g. 5 darge sicllte Vorrichtung aufgeladen. Die beiden Koronaein heiten und die Lichtquelle waren die gleichen wie sie ii Beispiel 3 verwendet wurden. Das Papier wurde mi einer Geschwindigkeit von 3 cm/Sekunde bewegt, tie ansonsten gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 winde das Papier erfolgreich negativ aufgeladen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Aufladung eines elektrqphotogra- ; * phischen Aufzeichnungsmaterials aus einem isolierenden Schichtträger, einer photoleitfähigen „Schicht und einer elektrisch leitenden Zwischenschicht im Durchlaufverfahren mittels Koronaentladung, bei dem der gewünschten Aufladung eine ge-►genpolige Hilfsaufladung vorausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß durch Belichtung am Ort der Hilfsaufladung die photoleitfähige Schicht leitend gemacht wird und die gewünschte Aufladung zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem die phoioleitfähigc Schicht im Bereich der Hilfsaufladung leitend ist