DE2146672C3

DE2146672C3 - Verfahren zur Koronaaufladung eines elektrofotografischen Materials

Info

Publication number: DE2146672C3
Application number: DE2146672A
Authority: DE
Inventors: Satoru Honjo; Takao Komaki; Masamichi Sato
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1970-09-18
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2107459A5; AU3340571A; DE2146672B2; DE2146672A1; CA947359A; US3789224A; BE772515A; NL7112792A; JPS4923903B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichmäßigen Koronaaufladung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsms'.erials .-.us einem lichtdurchlässigen isolierenden Schichtträger und einer fotoleitfähigen Schicht.

Elektrofotografische Materialien mit einer fotoleitfähigen Schicht auf einem Schichtträger aus einem Material mit einem relativ hohen elektrischen Widerstand, beispielsweise gewöhnlichem Papier, können nach dem sog. »Doppelt-Koronaaufladungsverfahrcn«, d. h. durch beidseitige Koronaaufladung, geladen werden. Es ist jedoch schwierig, ein elektrofotografischen Material mit einem Schichtträger aus einem Matrial von einem sehr hohen elektrischen Widerstand zu laden. Der Schichtträger mit dem sehr hohen Widerstand kann beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Triacelylcellulose gebildet sein. Deshalb wurden derartige elektrofotografische Materialien im ungemeinen nicht Verwendet, oder es wurde auf derartig hoch isolierende Schichtträger eine Zwischenschicht mit elektrischer Leitfähigkeit aufgebracht, auf welcher die fotoleitfähige Schicht ausgebildet wurde.

In der GB-PS 971281 ist ein elektrofotografische* Verfahren beschrieben, bei welchem die Rückseite einer fotolcitfühigcn Schicht einer gleichförmigen Vorbelichtung bei einer Wellenlänge, welche von der fotoleitfähigen Schicht absorbiert werden kann, unterworfen wird, wobei diese Rückseite eine vorübergehend leitende Schicht ausbildet, und bei welchem eine gleichförmige elektrostatische Ladung auf die nichtleitend gewordene Vorderseite der fotoleitfühigen Schicht aufgebracht und die fotoleitfähige Schicht nach einer Bildbelichtung der Vorderseite einer Entwicklung und Bildfixierung unterworfen wird. Dabei wird eine Lichtquelle verwendet, die Licht emittiert, für welches der Triiger des fotoleitfähigen Materials durchlässig ist, jedoch von der fotoleitfähigen Schicht absorbiert wird. So kann bei Bestrahlung mit dieser Lichtquelle die Unterseite der fotoleitfähigen Schicht elektrisch leitend werden, und somit kann diese Unterseite als Äquipotentialfläche verwendet und geerdet werden, z. B. durch Anlegen eines Kontaktstückes an die leitende Fläche der fotoleitfähigen Schicht.

Jedoch besteht bei der Berührung des Kontaktstükkes mit der Oberfläche der fotoleitenden Schicht die Gefahr zur Ausbildung von streifenartigen Kra'JEern

ία auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht. Darüber hinaus ist es schwierig, einen vollkommenen Kontakt des Kontaktstückes mit der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht zu erhalten, wodurch die Erzielung einer gleichförmigen Aufladung hiermit

is schwierig ist. Für die Erzielung eines guten Kontaktes ist es erforderlich, das Kontaktstück stark auf die Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht zu pressen, wobei dies eine noch stärkere streifenartige Kratzerbildung verursacht.

ao Es wurde ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufladung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials vorgeschlagen (vgl. DE-AS 2 118 131), wobei während der Koronaaufladung der fotoleitfähigen Schicht mit zum Leitungstyp des Foto leiters gleicher Polarität eine schmale Randzone der fotoleitfähigen Schicht einer Koronaentladung mit entgegengesetzter Polarität ausgesetzt wird, und bei Verwendung eines Schichtträgers aus einem sehr stark isolierenden Material wie Polyester, eine hohe Ladung

3» aufgebracht werden kann, während dies mit stark isolierenden Schichtträgern bisher sehr schwierig war. Ferner wurde ein Verfahren zur Aufladung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials aus einem isolierenden Schichtträger, einer fotoleitfähigen Schicht und einer elektrisch leitenden Zwischenschicht im Durchlaufverfahren mittels Koronaentladung vorgeschlagen, bei dem in Durchlaufrichtung gesehen, vor dem Ort der Koronaaufladung die fotoleitfähige Schicht einer gegenpoiigen Koronaentla- dung ausgesetzt wird, während sie an dieser Stelle durch gleichzeitige Belichtung leitend gemacht ist (vgl. DE-AS 2 140 318).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Koronaaufladung eines clektrofotografi- sehen Aufzeichnungsmaterials aus einem lichtdurchlässigen isolierenden Schichtträger und einer fotoleitfähigen Schicht, bei dem die fotoleitfähige Schicht durch Belichten durch den Schichtträger hindurch vor oder während der Koronaaufladung leitend gemacht und zwischen dem Ort der Koronaaufladung und einem davon entfernt liegenden Ort längs der Ebene der fotoleitfähigen Schicht ein Stromfluß erzeugt wird, wöbe, dieses Verfahren einfach und zuverlässig ausgeführt werden kann und das Aufzeichnungsmaterial zufriedenstellend geladen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung eines Verfahrens der vorstehend angegebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht zur Erzeugung des Stromflusses an einem vom Auflatteori entfernten Ort einer zur Aufladung gegenpolaren Koronaentladung ausgesetzt wird, oder gegenüberliegende Randbereiche der fotoleitfähigen Schicht einer solchen Koronaentladung ausgesetzt werden, und die Belichtung so bemessen wird, daß die einfallende Strahlung die aufzuladcnc Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht nicht erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig, 1 zeigr in vergrößerter Darstellung eine Schnittansicht eines erfindungsgemäß einzusetzenden elektrofotografischen Materials;

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Vorderansicht, an Hand welcher das Prinzip gemäß der Erfindung erläuürt wird; und

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 weist ein elektrofotografischen Material 10 eine fotoleitfähige Schicht 11 auf, die beispielsweise aus im Vakuum aufgedampftem amorphen Selen, einem Gemisch eines isolierenden organischen Harzes und eines pulverförmigen Fotoleiters, beispielsweise Zinkoxyd oder Cadmiumsulfid oder einem organischen Fotoleiter gebildet sein kann, wobei diese Schicht auf einem hochisolierenden Träger 12 aus z. 8. stark getrocknetem Papier oder einem Film aus Polyethylenterephthalat, Polyäthylen, Polypiopylen. Polycarbonat, Polyvinylchlorid oder Triacetylcellu ■ lose, gebildet ist.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Koronaentladungseinrichtung für die gleichförmige Aufladung der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 11 des Aufzeichnungsmaterial 10, die einen Koronadraht 31, ein Abschirmgehäuse 32 und Isolatoren 33, die den Koronadraht tragen, umfaßt. Auf jeder Seite der als Aufladeeinrichtung dienenden Koronaentladungseinrichtung 30 sind Koronaentladungseinrichtungen 34 angeordnet, die jeweils aus einem Koronadraht 35 und einem Abschirmgehäuse 36 bestehen. Die Drähte 31 und 35 sind im rechten Winkel zueinander angeordnet, wobei in Fig. 2 der Draht 31 parallel zur Zeichenebene und der Draht 35 senkrecht hierzu verläuft. Die A_fladung kann durchgeführt werden, indem die Aufladeeinrichtung relativ zu dem elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial in Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegt wird. Falls die zu ladende Oberfläche negativ aufgeladen werden soll, wird eine negative Hochspannung an den Koronadraht 31 der Aufladeeinrichtung 30 und eine positive Hochspannung an die Koronadrähte 35 angelegt. Hierbei wird das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial gleichförmig von der Rückseite hermit Licht, welches durch die fotoleufähige Schicht absorbiert wird, mittels einer Lichtquelle 37 bestrahlt. Falls die zu ladende Oberfläche mit positiv aufgeladen werden soll, werden die Polaritäten der an die Drähte angelegten Spannungen umgekehrt. Als Lichtquellen sind solche geeignet, die derartiges Licht emittieren, das von der fotoleitfähigen Schicht gut absorbiert wird und die fotoleitfähige Schicht leitend macht. Für fotoleitfähige Schichten, die aus Selen oder einem organischen Fotoleiter gebildet sind, werden Lichtquellen verwendet, die Licht innerhalb eines Bereiches von blauem Licht bis zu Ultraviolettstrahlen emittieren, und für fotolcitende Schichten, die aus einem Gemisch von pulverförmigem Zinkoxyd und einem Harz gebildet sind, werden Lichtquellen verwendet, die Ultraviolettstrahlen emittieren.

Das Prinzip der Erfindung ist in Fig. 3 erläutert. In Fig. 3 ist die fotoleitfähig Schicht aus einem Halbleiter vom N-Typ gebildet, beispielsweise aus einem Gemisch eines fotoleitfähigen pulverförmigen Zinkoxyds und einem isolierenden Harz, Das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Koronaentladungseinrich- tung für die gleichförmige Aufladung der fotoleitfähigen Schicht 11, das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine an einem vom Ort der gleichförmigen Aufladung entfernt wirkende Koronaentladungseinrichtung und 42 und 43 bezeichnen Koronadrähte in diesen Einheiten.

ίο Wenn eine positive Hochspannung, beispielsweise von +6 kV an den Koronadraht 43 angelegt wird und eine negative Hochspannung, beispielsweise mit —6 kV an den Koronadraht 42 angelegt wird, werden positive Koronaionen von dem Draht 43 zur fotoleitfähigen

is Schicht emittiert und auf der Oberfläche derselben abgeschieden. Da die fotoleitfähige Schicht 11 vom η-Typ it, und eine freie Bewegung der Elektronen darin erlaubt, kommen die durch Q bezeichneten Elektronen aus dem Schichtbereich 44 an der Rück seite der fotoleitfähigen Schicht der durch Bestrahlung mit Licht leitend gemacht worden ist >ind neutralisieren die von den positiven Koronaionen gebildeten positiven Ladungen. Infolgedessen verbleibt in dem leitenden Bereich 44 der fotoleitfähigen Schicht ein

is Überschuß an positiven Ladungen, die durch © bezeichnet sind, welcher die Zuführung von negativen Koronaionen von dem Koronadraht 42 zur Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht erleichtert. Das heißt, es wird dabei ein Erdungseffekt erzielt. Unter der An nähme, daß wenn keine Spannung an den Korona draht 43 angelegt wurde, die Menge der vom Koronadraht 42 zugeführten elektrischen Ladung den Wert 1 hatte, nahm die Menge der elektrischen Ladung auf 100 bis 800 zu, wenn an den Koronadraht 43 eine Spannung von entgegengesetzter Polarität, jedoch von dem gleichen absoluten Wert wie die an den Koronadraht 42 angelegte Spannung, angelegt wurde.

Es können auch Bänder oder Nadeln an Stelle von Koronadrähten als Koronaentladungselektroden ver wendet werden.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind zwei fcuf die Randbereiche der fotoleitfähigen Schicht einwirkende Koronaentladungseinrichtungen vorhanden. Mindestens eine derartige Einrichtung ist un- bedingt notwendig und ge wünsch tenf al's können auch drei oder mehr solcher Einrichtungen verwendet wrden.

Um zu vermeiden, daß die Koronaionen von der Aufladeeinrichtung 30 und die Koronaionen von den in den Randbereichen wirkenden Entladungseinrichtungen sich auf der aufzuladenden Oberfläche überlappen, wird bevorzugt eine Abschirmplatte zwischen den beiden jeweiligen Entladeelektroden angebracht. Als solche kann auch eine übliche Abschirmung der

Koronaentladungseinrichtungen dienen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsforni der Erfindung. Gemäß Fig. 4 wird ein olektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial gleichförmig auf der Rückseite an Licht ausgesetzt, dann dem positiven Koro- naionenstrom einer ersten Koronaentladungseinrichtung 50 ausgesetzt und anschließend mit negativen Koronaionen mittels einer zweiten Koronaentladungseinrichtung 51 gleichförmig negativ aufgeladen. Eine gleichmäßige Aufladung über die gesamte Ober-

6j fläche des elektrofotografischen Materials wird durch Anwendung von Korut;adrähten von größerer Länge als die Breite des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials erzielt.

Während keine speziellen Probleme auftreten, wenn die Belichtung mit Licht von der Rückseite des elektrofotografischen Aufzcichnungsmatcrials gleichzeitig mit der Aufladung durch Koronaentladung ausgeführt wird, ist es bei Ausführung der Belichtung vor der Aufladung notwendig, das Ausmaß der Belichtung, die Belichtungszeit und die Eigenschaften der fotoleitfähigen Schicht in geeigneter Weise auszuwählen, um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit in der Rückseite der fotoleitfähigen Schicht während der Aufladung sicherzustellen.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Wie vorstehend dargelegt, ist es notwendig. Licht innerhalb eines Spektralbcreiches anzuwenden, welches von der fotoleitfähigen Schicht stark absorbiert wird.

Da eine fotoleitfähige Zinkoxydschicht eine ausreichende Ansprech-Empfindlichkeit nur für Strahlen

richtung entgegengesetzter Entladungspolarität angeordnet. Diese Entladungseinrichtungen hatten einen Abstand zwischen dem Koronadraht und der zu ladenden Oberfläche von K) mm, einen Abstand zwi-

S sehen dem Abschirmgehäuse und dem Koronadraht von 15 mm, einen Durchmesser des Drahtes von 0,05 mm, eine Länge des Drahtes von 50 cm und einen Abstand zwischen den unteren Kanten des Abschirmgehäuses und der zu ladenden Oberfläche von 2 mm.

ίο Auch dieser Koronadreht war aus Wolfram gebildet.

Das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial wurde relativ zu den Koronacntladungscinrichtungcn mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/Sekunde in einer Richtung senkrecht zur Aufladeelektrode (Zeichenebene in Fig. 2) unter Anlegung einer Spannung von —ft kV an die Aufladeelektrode und einer Spannung von +7 kV an die Entladungselektroden der die P.sndbereichc wirkenden

und die Strahlen innerhalb des Spektralbereiches stark ao absorbiert, muß die Belichtung dieser Schicht mit Ultraviolettstrahlen und Strahlen des nahen Ultraviolette ausgeführt werden. Da die Strahlen durch eine sehr dünne Oberflächenschicht auf der Rückseite der fotoleitfähigen Schicht absorbiert werden, haben sie nur eine geringe Wirkung auf die Oberflächenschicht der fotoleitfähigen Schicht.

Wenn die fotoleitfähige Schicht ein farbstoffsensihilisiertes Zinkoxyd enthält, ist der spektral empfindliche Bereich vom nahen Ultraviolett bis in den siehtbaren Bereich ausgedehnt, und diese Schicht zeigt einen niedrigen Absorptionsfaktor und eine hohe fotografische Empfindlichkeit für Licht im sichtbaren Bereich. Falls deshalb Anteile der von der Rückseite der fotoleitfähigen Schicht aufgestrahlten sichtbaren Strahlen deren Oberfläche erreichen, wird die Aufladefähigkeit der fotoleitfähigen Schicht erniedrigt. In diesen Fällen ist die Verwendung eines Filters, das Licht im sichtbaren Bereich absorbiert, jedoch Ultraviolettstrahlen durchläßt, vorteilhaft.

Beispiel 1

Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial wurde hergestellt, indem auf einen Polyäthylenterephthalatfilm von 150 μπι Stärke ein Gemisch aus KK) Gewichtsteilen fotoleitfähigem pulverförmigem Zinkoxyd mit 20 Gewichtsteilen eines isolierenden Harzes, d. h. eines styrolbehandelten Alkydharzes unter Bildung eines Oberzugsfilmes einer Trockenstärke von etwa 7 μίτι aufgezogen wurde.

Das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial wurde auf eine hoch isolierende Unterlage (10 mm starker Polymethylmethacrylatbogen) im Dunkeln aufgebracht, und eine Koronaaufladeeinrichtung für die gleichförmige Aufladung, wie in Fig. 2 gezeigt, wurde darüber angeordnet. Die Aufladeeinheit hatte einen Abstand zwischen dem Koronadraht und der zu ladenden Oberfläche von 15 mm, einen Abstand zwischen dem Koronadraht und dem Abschirmge häuse von 15 mm, einen Durchmesser des Koronadrahtes von 0,05 mm, eine Länge des Koronadrahtes von 300 mm und einen Abstand zwischen den unteren Kanten des Abschirmgehäuses und der zu ladenden Oberfläche von 8 mm. Der Koronadraht bestand aus Wolfram. Seitlich der Aufladeeinrichtung wurden über gegenüberliegenden Randbereichen der fotoleitfähigen Schicht, wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt, Koronaentladungseinrichtungen mit zur Aufladeeinwegt. Das elektrofotografische Material wurde mit Ausnahme der beiden Randbereiche gleichmäßig mit einem Oberflächenpotential von — 180 V aufgeladen. Selbstverständlich wurden die Flächen der Randbereiche nicht geladen.

Das elektrofotografische Material war gleichförmig von der Rückseite mittels einer Wolframlampe bestrahl worden. Das Belichtungsausmaß betrug 2(MK) lux mti 2 Sekunden. Die Aufladung war innerhalb 30 Sekunden nach der Belichtung beendet.

Beispiel 2

Elin elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial wie in Beispiel 1 wurde iil>er einen isolierenden Bogen, wie in Beispiel 1, gebracht und zwei Nadelelektroden darüber senkrecht s:ur aufzuladenden Oberfläche angebracht. Der Abstand zwischen den Nadelelektroden betrug 180 mm. Die zur gleichförmigen Aufladung dienende Nadelelektrode wurde über der Mitte der aufzuladenden Oberfläche angebracht und die andere wurde über einem Randbereich der aufzuladenden Oberfläche angebracht. Der Abstand zwischen der Spitze der Aufladeelektrode und der zu ladenden Oberfläche betrug 70 mm und derjenige zwischen der Spitze der im Randbereich wirkenden Elektrode und der aufzuladenden Oberfläche betrug 10 mm. An die Aufladeelektrode wurde eine Spannung von — 10 kV und an die andere Elektrode eine Spannung von +4 kV angelegt. Wenn das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial mit einer Geschwindigkeit von 30 mm/Sekunde unter den Elektroden bewegt wurde, wurde der Mittelf'l der aufzuladenden Oberfläche mit einem Oberflächenpo tential von -150 V aufgeladen. Wie in Beispiel 1 wurde des elektrofotografische Material gleichförmig an der Rückseite vor der Aufladung belichtet. Das Belichtungsausmaß betrug 1500 lux./15 Sekunden und die Aufladung war innerhalb 30 Sekunden seit der Belichtung beendet.

Beispiel 3

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde gleichzeitig mit der Koronaentladung belichtet. Dazu wurde das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial der Koronaentladung unterworfen, während es gleichförmig an Licht von 4000 lux./ Sekunden an der Rückseite ausgesetzt wurde. Dann wurde die fotoleitfähige isolierende Schicht auf ein Oberflächenpotential von —180 V geladen.

Bt

Das Aufzeichnungsmaterial gcmalA Hcispiel I wurde auf eine kontinuierliche Rolle 20. wie in Fig 4 gezeigt, gewiekelt und in einer Geschwindigkeit von 50 min Sekunde und unter einer l.iehU|iiellc und Koronacnlladungseinriehtungen in der in lig 4 ge/eiglen A !Ordnung abgezogen. Die lichtquelle bestand aus 5 Wolframlampeii son jeweils 200 Watt in zwei Reihen, die ein Heliehtungsausmaü fur das daruber-I auf ende elektrofotografische Auf/eich¹1 ingsmntcruil von SOiiKI lux Sekunde lieferten Das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial wurde ubei die lieht quelle und danach unter einer ersten und dann unter einer zweiten Koronaenlladungsemriehtung geführt. In den beiden I'ntlailungseini ich lunge η bestanden 11 ic Koronadrahte aus rostfreiem Stalhl und hatten einen Durchmesser von 0,05 mm, der Abstand zwischen dem Abschirmgchäuse und dem Draht betrug 15 mm, und der Abstand zwischen dem Draht und der aufzuladenden Oberfläche betrug 12 mm. Der Abstand zwischen dem Draht in der ersten Fntladungseinrich-111 ng und demjenigen in der zweiten fintladungseinrichtung betrug 100 mm. Wenn an den Draht in der ersten I'ntladungseinrichtung eine Spannung von ♦ 7.5 kV und an den Draht in der zweiten Hnlla-(limgseinrichlung eine Spannung von 7.5 kV angelegt winde, wurde das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial auf ein Obcrflachcnpotcntial von 1 20 V aufgeladen. Die Lange der Koronadrahlc war etwa 50 mm langer als die Breite des elektrofotografischen Aufzcichnungsmatcriiils.

ij.„.,_;, 1 ill;·;· 80963«/178

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur gleichmäßigen Koronaaufladung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials aus einem lichtdurchlässigen isolierenden Schichtträger und einer fotoleitfähigen Schicht, bei dem die fotoleitfähige Schicht durch Belichten durch den Schichtträger hindurch vor oder während der Koronaaufladung leitend gemacht und zwischen dem Ort der Koronaaufladung und einem davon entfernt liegenden Ort längs der Ebene der fotoleitfähigen Schicht ein Stromfluß erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet ,daß die Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht zur Erzeugung des Stromflusses an einem vom Aufladeort entfernten Ort einer zur Aufladung gegenpolaren Koronaentladung ausgesetzt wird, oder gegenüberliegende Randbereiche der fotoleitfähigen Schicht einer solchen Koronaentladung ausgesetzt werden, und die Belichtung so bemessen wird, daß die einfallende Strahlung die aufzuladende Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht nicht erreicht.