DE2200423B2

DE2200423B2 - Elektrostatographisches Abbildungsverfahren mit Bildumkehrung

Info

Publication number: DE2200423B2
Application number: DE2200423A
Authority: DE
Inventors: Gary L. Penfield N.Y. Whittaker (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-01-06
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DE2200423C3; GB1374831A; NL7200167A; US3712728A; IT946351B; JPS5311855B1; FR2121328A5; CA949826A; BE777718A; DE2200423A1

Description

lare Flüssigentwicklung bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird ein elektrostatisches latentes Bild durch Aufbringen einer leitfähigen Flüssigkeit auf den Aufzeichnungsträger entwickelt, wozu die Oberfläche eines Beschickungselementes dient, welches eine Vielzahl Erhöhungen und eine Vielzahl Vertiefungen aufweist, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Die Vertiefungen des Beschickungselementes enthalten elektrisch leitfähige EntwicklungsflUssigkeit, die mit dem Aufzeichnungsträger nicht in ι ο Berührung kommt. Die Entwicklung erfolgt durch Bewegung des Beschickungselementes mit der Entwicklungsflüssigkeit in den Vertiefungen nahe an den Aufzeichnungsträger heran. Der Aufzeichnungsträger und das Beschickungselement können gegebenenfalls in leichter oder mäßiger Berührung miteinander stehen. Die Entwicklungsflüssigkeit wird aus den Vertiefungen der Oberfläche des Beschickungselementes selektiv in solche Bereiche des Aufzeichnungsträgers angezogen, in denen ein elektrostatischen Feld existiert. Mit der Verwendung einer üblichen elektrofotografischen Aufzeichnungsfläche, die geladen und mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt wurde, werden die geladenen Bereiche entwickelt. Die Entwicklungsflüssigkeit kann pigmentiert oder gefärbt sein. Das Entwicklungsverfahren nach der US-Patentschrift 3 084043 unterscheidet sich von der elektrophoretischen Entwicklung, bei der ein Kontakt zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und den geladenen sowie den entladenen Bereichen des Aufzeich- μ nungsträgers gegeben ist. Im Gegensatz zur elektrophoretischen Entwicklung wird bei der polaren Flüssigentwicklung eine Berührung zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und den nicht zu entwickelnden Bereichen des Aufzeichnungsträgers verhindert. Die j> reduzierte Berührung zwischen einer Entwicklungsflüssigkeit und den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen des Aufzeichnungsträgers ist im Hinblick auf die geringere Erzeugung von Hintergrundablagerungen günstig. Weitere Eigenschaften, die die polare 4« Flüssigentwicklung von der elektrophoretischen Entwicklung unterscheiden, bestehen darin, daß bei der polaren Flüssigentwicklung die flüssige Phase einer Entwicklungsflüssigkeit tatsächlich einen Anteil an der Entwicklung selbst hat, da sie während des Ent-Wicklungsvorganges durch ein elektrostatisches Feld bewegt wird. Die flüssige Phase bei der elektrophoretischen Entwicklung dient nur als ein Trägermedium für die Entwicklerstoffteilchen.

Durch die belgische Patentschrift 752804 ist ein -₎₍> Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes bekannt, bei dem der Aufzeichnungsträger nahe einer gemusterten Beschickungsfläche angeordnet wird, die aus Erhöhungen und Vertiefungen besteht, wobei in den Vertiefungen eine relativ nicht leitfähige Entwicklungsflüssigkeit angeordnet ist. Entwicklungsflüssigkeiten mit einem spezifischen Widerstand von bis zu ca. 10¹⁴ Ohm cm werden überraschenderweise aus den Vertiefungen des Beschikkungselementes in solche Bereiche des Aufzeich- _b0 nungsträgers angezogen, wo ein elektrostatisches Feld existiert. Dabei tritt keine elektrophoretische Aussonderung der Teilchen aus der Flüssigkeit auf. Die »polare« Flüssigentwicklung ermöglicht daher Entwicklungsvorgänge mit Entwicklungsflüssigkeiten, _b5 deren spezifischer Widerstand zwischen ca. 10⁴ Ohm cm und ca. 10¹⁴ Ohm cm liegt.

Bei diesen polaren Flüssigentwicklungen ist eine gewisse minimale Feldstärke, die sogenannte »Schwellfeldstärke« zwischen dem Bsschickungselement und dem Aufzeichnungsträger erforderlich, um die Entwicklungsflüssigkeit aus den Vertiefungen des Beschickungselementes auf den Aufzeichnungsträger zu übertragen. Diese Schwellfeldstärke wird typischerweise bei einer Potentialdifferenz von ca. 50 bis ca. 100 Volt erreicht. Die Entwicklungsflüssigkeit bewegt sich vom Beschickungselement auf den Aufzeichnungsträger in solche Bereiche, wo die örtliche Potentialdifferenz ein Überschreiten der minimalen Schwellfeldstärke zur Folge hat. Das polare Flüssigentwicklungsverfahren ist daher unabhängig von der Feldpolarität oder der Feldrichtung sowie von den absoluten Potentialwerten auf dem Aufzeichnungsträger und dem Beschickungselement.

Aus der US-Patentschrift 3 084 043 ist auch bereits ein solches Entwicklungsverfahren mit polarer Entwicklungsflüssigkeit bekanntgeworden, bei dem gleichzeitig eine Bildumkehrung durchgeführt wird. Die Bildumkehrung kann durch eine Vorspannung an dem Beschickungselement erfolgen, die denselben Potentialwert wie das maximale Potential in den geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers hat. Hierunter ist ein Potentialbereich zu verstehen, für den die Differenz des maximalen Potentials auf der Aufzeichnungsfläche und des Potentials des Beschikkungselementes unter dem Schwellwert liegt. Unter diesen Bedingungen, bei denen das Beschickungselement und die polare Entwicklungsflüssigkeit als Entwicklungselektrode wirken, liegt die Differenz des Potentials zwischen dem Beschickungselement und den stark geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers unter dem Schwellwert, und es existiert eine maximale Potentialdifferenz, die zur Entwicklung ausreicht, zwischen dem Beschickungselement und den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers. Wenn also bei der Umkehrentwicklung das vorgespannte Beschickungselement nahe demjenigen Teil des Aufzeichnungsträgers angeordnet wird, der eine elektrostatische Ladung trägt, so existiert zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Entwicklungsflüssigkeit auf dem Beschickungselement ein zu schwaches elektrostatisches Feld, da beide im wesentlichen denselben Potentialwert haben. Es wird deshalb kein Entwicklerstoff auf dem Aufzeichnungsträger durch das Ladungsmuster abgelagert. In den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers existiert jedoch ein ausreichendes Feld, da das Beschickungselement und die Entwicklungsflüssigkeit im wesentlichen denselben Potentialwert wie der geladene Teil des Aufzeichnungsträgers aufweisen. Deshalb werden Ladungen in der Entwicklungsflüssigkeit in demjenigen Bereich induziert, der den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers gegenübersteht, und die Entwicklungsflüssigkeit wird zu den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers übertragen, so daß ein Umkehrbild entsteht.

Wenn als Aufzeichnungsträger beispielsweise eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht verwendet wird, die in üblicher Weise gleichmäßig aufgeladen und bestrahlt wurde, so entsprechen die geladenen Bereiche den dunklen Bereichen des Originalbildes, während die entladenen Bereiche den hellen Bereichen des Originalbildes entsprechen. Eine Vorspannung des Beschickungselementes in beschriebener Weise verursacht dann eine selektive Entwicklung der bestrahlten Bereiche des Aufzeichnungsträgers.

Nach der Entwicklung befindet sich Entwicklungsflüssigkeit in den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers, während die bildmäßig verteilten Bildladungen noch vorhanden sind. Die in den entladenen Bereichen vorhandene polare Entwicklungsflüssigkeit breitet sich aus diesen Bereichen in die benachbarten geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers aus. Dies wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß es sich um eine polare Entwicklungsflüssigkeit handelt, die leitfähig ist und in die Bereiche großer Feldgradienten angezogen wird. In den unmittelbar benachbarten geladenen Bereichen, die die Entwicklungsflüssigkeit aus dem Aufzeichnungsträger umgeben, ist der Randgradient besonders stark, weshalb die leitfähige Entwicklungsflüssigkeit besonders in die Ränder der geladenen Bereiche befördert wird. Diese seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit auf dem Aufzeichnungsträger hat eine Verringerung der Bildauflösung und eine wesentliche Verringerung der Bildschärfe des entwickelten Umkehrbildes zur Folge. Die Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit kann bei groben Linien so stark sein, daß die entwickelten Bereiche in zwei Teile zerteilt werden, zwischen denen ein von Entwicklungsflüssigkeit freier Raum gebildet ist. Außer der seitlichen Bewegung infolge der Leitfähigkeit der polaren Entwicklungsflüssigkeiten wird eine solche Bewegung natürlich auch durch die Flüssigkeitseigenschaft selbst begünstigt. Dies wirkt sich gegenüber einer Entwicklung mit trockenem Tonerpulver nachteilig aus, denn das Tonerpulver begünstigt durch seine Struktur eine seitliche Wanderung nicht so stark, so daß es in den Bildflächenteilen besser gehalten werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem möglichst klare und scharfe Bilder erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die geladenen Bereiche des Ladungsbildes nach der Entwicklung innerhalb einer solchen Zeit entladen werden, daß eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit aus den entwickelten Bereichen in die geladenen Bereiche verhindert wird.

Die Entladung der geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers erfolgt zumindest auf einen solchen Wert, bei dem keine wesentliche seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit aus den nicht geladenen Bereichen in die geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers auftritt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Vorteil erreichen, daß bei der Herstellung von Umkehrbildern auch Bilder mit ausgezeichneter Schärfe und gutem Auflösungsvermögen hergestellt werden können.

Die Entladung des Aufzeichnungsträgers kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Bei einem elektrostatographischen Aufzeichnungsträger mit einer Fotoleiterschicht wird die Entladung zweckmäßigerweise durch eine gleichmäßige Ausleuchtung der Aufzeichnungsfläche nach dem Entwicklungsvorgang durchgeführt. Die Entladung kann jedoch auch mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung durchgeführt werden. Dies ist vorzugsweise dann der Fall, wenn der Aufzeichnungsträger kein fotoleitendes Material enthält. Ferner kann auch eine andere geeignete Strahlungsquelle zur Entladung der Aufzeichnungsfläche verwandt werden. Die Entladung erfolgt jeweils auf einen derartigen Wert, bei dem das elektrostatische Feld zwischen den geladenen Bereichen de: Aufzeichnungsträgers und der polaren Entwicklungs flüssigkeit nicht zur seitlichen Auswanderung diesei Flüssigkeit in die geladenen Bereiche hinein ausreicht ■> Die Entladung soll ferner innerhalb eines Zeiträume; durchgeführt werden, in dem noch keine wesentlicht seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit ir die geladenen Bereiche aufgetreten ist. Die Ge schwindigkeit dieser seitlichen Ausbreitung hängt be

ι» sonders von der Stärke des Potentials am Aufzeichnungsträger in den nicht entwickelten Bereichen unc von der Viskosität der Entwicklungsflüssigkeit ab. Mil ansteigendem Potential steigt allgemein auch die Geschwindigkeit der Ausbreitung der Entwicklungsflüs

ι·> sigkeit an. Die Geschwindigkeit ist allgemein umgekehrt proportional der Viskosität der Entwicklungs flüssigkeit. Für einen Entwicklerstoff geringer Viskosität ist der Größenordnung von 300 Centipoisc trit eine schnellere Ausbreitung auf als bei einem Entwicklerstoff mit hoher Viskosität in der Größenordnung von ca. 5000 Centipoise. Entsprechend soll dei Zeitraum zwischen dem Entwicklungsvorgang unc dem Entladungsschritt derart bemessen sein, daß die schädlichen Auswirkungen der seitlichen Ausbreitung unter Berücksichtigung dieser Parameter möglichs minimal gehalten werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit kann auch zu einem geringen Anteil vor der Struktur des Aufzeichnungsträgers bzw. von seiner Dicke und seiner Dielektrizitätskonstante abhän

jo gen. Für eine Entwicklungsflüssigkeit mit einer Vis kosität von ca. 300 bis ca. 5000 Centipoise bei 25° C und für einen Aufzeichnungsträger mit maximaler Potentialwerten von ca. 1000 Volt ergibt sich praktisch keine seitliche Ausbreitung der Entwicklungs-

j5 flüssigkeit, wenn die Entladung der geladenen und nicht entwickelten Bereiche des Aufzeichnungsträger: innerhalb von ca. 0,5 Sekunden nach der Entwicklung erfolgt. Wenn eine minimale seitliche Ausbreitung des Entwicklerstoffs gewährleistet sein soll, so sollen die geladenen Teile des Aufzeichnungsträgers Vorzugs weise innerhalb von ca. 0,2 Sekunden nach der Ent wicklung entladen werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 bis 4 schematische Darstellungen der Vor gänge bei Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein elektrostatografischer Aufzeichnungsträger 10 mit fotoleitfähiger Isolierstoffschich 11 auf leitfähiger Unterlage 12 dargestellt, dieser Aufzeichnungsträger ist gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und in üblicher Weise zur Erzeugung de elektrostatischen latenten Ladungsmusters mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt. Die Entwicklung erfolgt durch Anordnung eines Beschickungseiemen tes 13 mit gleichmäßigem Oberflächenmuster aus Er hebungen und Vertiefungen am Aufzeichnungsträger, wobei die Vertiefungen 14 die polare Entwicklungsflüssigkeit enthalten. Das Beschickungselement und die darauf vorhandene polare Entwicklungsflüssigkci

_b5 führen eine Vorspannung mit einer Polarität, die mi derjenigen der Ladungen auf der fotolcitfähigen Schicht übereinstimmt, wozu eine Spannungsquelle 15 vorgesehen ist. Die Höhe dieser Vorspannung stimm

gleichfalls mit der Höhe der Spannung in den Bildflächenteilen auf dem Aufzeichnungsträger überein.

Fig. 2 zeigt schematisch die Aufzeichnungsfläche unmittelbar nach der Entwicklung, bei der die Entwicklungsflüssigkeit 16 in den nicht zum Bild gehörenden, entladenen Bereichen auf der fotoleitfähigen Isolierstoffschicht abgelagert wurde.

Fig. 3 zeigt schematisch die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers kurz nach der Entwicklung und der Abgabe der Entwicklungsflüssigkeit, die noch beschrieben wird. Durch die Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und den sie umgebenden und nicht entwickelten Bereichen der fotoleitfähigen Schicht werden Ladungen entgegengesetzter Polarität an der Oberfläche der Entwicklungsflüssigkeit nahe den nicht entwickelten Bereichen induziert, wodurch ein elektrisches Feld entsteht, welches eine Kraftwirkung auf die Entwicklungsflüssigkeit nach außen hin ausübt, die normal zur Oberfläche der Flüssigkeit gerichtet ist und sie in seitlicher Richtung auf den Rand der nicht entwickelten Bereiche zu bewegt.

Fig. 4 zeigt schematisch die Aufzeichnungsfläche nach der Entwicklung und nach der gleichmäßigen Entladung auf einen Wert, der die elektrische Feldstärke auf Werte verringert, die eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit nicht erzeugen können. Die Entladung des Aufzeichnungsträgers erfolgt typischerweise auf einen Wert von weniger als ca. 1000 Volt.

In Fig. 5 ist eine Einrichtung zur Durchführung der Umkehrentwicklung dargestellt, wobei als fotoleitfähige Aufzeichnungsschicht ein endloses Band 17 vorgesehen ist, welches auf Rollen 18 geführt ist und nacheinander an den verschiedenen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens vorbeibewegt wird. Die fotoleitfähige Schicht wird mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung 19 elektrostatisch aufgeladen und dann mittels einer Belichtungsvorrichtung 20 mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt. Die Entwicklung erfolgt durch Zuführung einer Entwicklungsflüssigkeit 24 aus einem Vorrat 23 mittels einer Rolle 22, die die Flüssigkeit auf eine Beschickungsrolle 21 überträgt. Die Beschickungsrolle ist mit einem dreifach spiralförmigen Muster versehen, welches in ihre Oberfläche eingeschnitten ist. Ihre Erhebungen werden mittels eines Abstreichblattes 25 frei von Entwicklungsflüssigkeit gehalten. Die Beschickungsrolle und die Entwicklungsflüssigkeit führen ein Potential, welches mit demjenigen der fotoleitfähigen Schicht übereinstimmt und durch die Spannungsquelle 15 erzeugt wird. Nach der Entwicklung wird der Aufzeichnungsträger mittels einer Lampe 26 gleichmäßig beleuchtet. Falls erwünscht, kan das entwickelte Bild auf eine Empfangsfläche 27 übertragen werden, die in Druckberührung mit der angetriebenen Rolle 18 mittels einer Gegenrolle 28 geführt wird. Die Zuführung der Empfangsfläche kann entweder blattförmig oder in Form eines kontinuierlichen Bandes erfolgen, welches von einer Rolle 29 aus zugeführt wird.

Das elektrostatische Ladungsmuster kann in jeder geeigneten Weise auf jedem geeigneten Aufzeichnungsträger erzeugt werden. Es kann beispielsweise durch Aufladung der Aufzeichnungsfläche in bildmäßiger Verteilung oder durch gleichmäßige Aufladung einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht und anschließende Belichtung mit einem Licht-Schatten-Mustcr erzeugt werden. Grundsätzlich kann jede Aufzeichnungsfläche verwendet werden, auf der ein elektrostatisches Ladungsmuster erzeugt und für kürzere Zeit zwecks Entwicklung gespeichert werden kann. Typische elektrostatografische Aufzeichnungsflächen bestehen aus dielektrischen Stoffen wie z. B. mit Kunststoff beschichteten Papieren, leitfähigen Unterlagen mit bildmäßig verteilten Isolierstoffschichten und fotoleitfähigen Schichten. Typische verwendbare Fotoleiter sind Selen und Selenlegierungen, Kadmiumsulfid, Kadmiumsulfoselenid, Phthalocyanin-Bin-

I» demittelschichten und Polyvinylcarbazol, sensitiviert mit 2,4,7-Trinitrofluorenon. Die elektrostatografische Aufzeichnungsfläche kann in jeder geeigneten Form vorliegen, beispielsweise als Platte, Band oder Trommel und kann auch als Bindemittelschicht auf einer Unterlage angeordnet sein. Die Aufzeichnungsflächen können mit geeigneten dielektrischen Stoffen in bekannter Weise beschichtet sein.

Eine Umkehrentwicklung auf der Aufzeichnungsfläche kann mittels einer geeigneten polaren Entwicklungsflüssigkeit erfolgen. Geeignete Entwicklerstoffe, mit denen die Umkehrentwicklung durchführbar ist, haben einen spezifischen Widerstand von ca. 10⁴ Ohm cm bis ca. 10^M OHm cm. Die Entwicklungsflüssigkeiten sind deswegen als polare Flüssigkeiten zu bezeichnen, weil sie in gleicher Weise induzierte positive oder negative Ladungen halten können. Typische Trägerflüssigkeiten dieser Gruppe sind Glycerol, Polypropylenglycol, 2,5-Hexanediol, Mineralöl, pflanzliche öle wie z. B. Rizinusöl, Erdnußöl, Kokosöl; Sonnen-

ju blumenöl, Gctreideöl, Rüböl und Sesamöl. Ferner gehören dazu Schwerbenzin, fluorierte Kohlenwasserstofföle wie Freonlösungsmittel und Krytoxöle, Siliconöle, Fettsäureester, Kerosin, Decan, Toluol, und Oleinsäure. Ferner können die Entwicklerstoffe eine oder mehrere sekundäre Trägerflüssigkeiten, Dispergierungsmittel, Pigment- oder Farbstoffe, Mittel zur Beeinflussung der Viskosität oder eine Fixierung der Pigmentstoffe auf Kopiepapier bewirkende Zusatzstoffe enthalten.

Die Entwicklungsflüssigkeiten können jede geeignete Viskosität haben. Da während der Entwicklung die Entwicklungsflüssigkeit von dem Beschickungselement auf die Aufzeichnungsfläche übergehen soll, werden vorzugsweise Entwicklungsflüssigkeiten mit einer Viskosität von ca. 300 bis ca. 5000 Centipoise bei 25° C verwendet. Da die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei der Umkehrentwicklung in gewissem Grade von der Fließfähigkeit der Entwicklungsflüssigkeit abhängen, kann es günstig sein, eine Entwicklungsflüssigkeit auszuwählen, deren Viskosität anderen Entwicklungsgrößen angepaßt ist und die ein weniger gutes Fließen ermöglicht. Dieser Ausgleich zwischen optimaler Viskosität für verringerte Ausbreitung der Flüssigkeit und einer Viskosität, die für eine bestimmte Entwicklungsgeschwindigkeit oder Bildtönungsdichte erforderlich ist, kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden.

Die Entwicklung kann durchgeführt werden, indem die Oberfläche des Beschickungsclementcs ausrci-

ho chend nahe an die Aufzeichnungsfläche herangebracht wird, so daß die polare Entwicklungsflüssigkeit aus den Vertiefungen der Oberfläche des Beschikkungselementes auf den Aufzeichnungsträger in der einer Umkehrentwicklung entsprechenden Verteilung

t,5 übergeht. Um eine maximale Bildtönungsdichlc zu erzielen, sollen die Erhöhungen der Bcschickungsfliichc vorzugsweise in leichte oder mäßige Berührung mit der Aufzeichnungsfläche gebracht werden, wenn

die praktisch frei von Entwicklungsflüssigkeit sind. Eine Umkehrentwicklung ergibt sich durch Anschaltung eines Potentials an das Beschickungselement, dessen Polarität und Wert mit der Polarität und dem Wert der geladenen Bereiche der Aufzeichnungsfläche übereinstimmt. Dadurch wird ein elektrostatisches Feld zwischen den entladenen Bereichen der Aufzeichnungsfläche und der Entwicklungsflüssigkeit auf dem Beschickungselement erzeugt. Eine Ladung wird in der Entwicklungsflüssigkeit entsprechend dem elektrostatischen Feld induziert, und die Flüssigkeit bewegt sich an den Erhöhungen der Beschickungsfläche nach oben in den Bereichen, die den entladenen Bereichen der Aufzeichnungsfläche gegenüberliegen. Bei diesem Entwicklungsverfahren wirken das Beschickungselement und die polare Entwicklungsflüssigkeit auf seiner Oberfläche in bekannter Weise wie eine Entwicklungselektrode. Wenn beispielsweise ein Aufzeichnungsträger positiv geladen ist und das Beschickungselement ein positives Potential ungefähr derselben Höhe wie der Aufzeichnungsträger führt, so existiert kein Feld zwischen dem Beschickungselement und den geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers. Deshalb wird keine Entwicklungsflüssigkeit aus den Vertiefungen des Beschickungselementes auf den Aufzeichnungsträger in die geladenen Bereiche übertragen. In den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers existiert jedoch ein Feld zwischen dem als Entwicklungselektrode wirkenden Beschickungselement und der Aufzeichnungsfläche, und die polare Entwicklungsflüssigkeit wird daher aus den Vertiefungen auf den Aufzeichnungsträger übertragen, so daß die entladenen Hintergrundflächen des Bildes entwickelt werden und ein umgekehrter Abbildungssinn entsteht.

Jede geeignete Beschickungsfläche kann zum Aufbringen der Entwicklungsflüssigkeit auf den Aufzeichnungsträger verwendet werden. Die Beschikkungsflächen haben normalerweise eine gleichmäßige Musterung aus Erhöhungen und Vertiefungen, wobei die Vertiefungen ausreichend breit sind, um eine ausreichende Menge Entwicklungsflüssigkeit aufzunehmen, damit die Bildtönungsdichte während der Entwicklung den Anforderungen entspricht. Um die Abnützung der Aufzeichnungsfläche minimal zu halten, sollen vorzugsweise solche Erhöhungen vorgesehen sein, die gleichmäßig gekrümmt oder mit flachen Oberflächen verschen sind, welche die Aufzeichnungsfläche berühren. Typische geeignete Stoffe sind u. a. poröse keramische Stoffe, Metallschwamm, gemusterte Gewebe oder Bänder, Kapillaranordnungcn und zylindrische Rollen mit Oberflächenmustern in Form einzelner oder dreifach spiralförmiger Windungen, ferner mit pyramidenförmigen oder quadratischen Gravuren. Um eine gute Bildauflösung zu erreichen, soll die Oberfläche des Beschickungselementes vorzugsweise ca. 40 bis 120 Markierungen aus erhöhten oder vertieften Bereichen pro cm aufweisen. Gröbere Musterungen haben eine unzureichende Bildauflösung zur Folge, feinere Musterungen enthalten eine nicht ausreichende Entwicklcrstoffmenge in den Vertiefungen, um eine gute Bildtönungsdichte zu erreichen. Allgemein wird vorzugsweise ein Muster aus vertieften Rillen verwendet, wie sie bei einem dreifach spiralförmigen Muster gegeben sind, da dieses eine bessere Abslrcichung mittels der Abstreichfläche ermöglicht.

Die Beschiekungsl'lüche kann in jeder geeigneten Weise, mit Entwicklungsflüssigkeit versehen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Beschichtungsrolle oder eine Schwammrolle vorgesehen sein oder das Beschickungselement selbst wird in ein Bad der Ent-

■> Wicklungsflüssigkeit eingetaucht. Vor der Berührung der Aufzeichnungsfläche soll die Oberfläche des Beschickungselementes abgewischt werden, um die Entwicklungsflüssigkeit von den Erhöhungen zu entfernen. Als Abstreichvorrichtung kann jede geeignete

ι» Anordnung dienen. Beispielsweise kann ein Abstreichblatt oder eine Quetschrollenanordnung vorgesehen sein. Das Abstreichen hat außer der Entfernung der Entwicklungsflüssigkeit von den Erhebungen des Beschickungselementes eine leichte Wisch-

i") wirkung zur Folge, durch die die Höhe der Entwicklungsflüssigkeit in den Vertiefungen der Beschikkungsfläche etwas unter dem Niveau der Erhöhungen gehalten wird. Ein solches Aufbringen der Entwicklungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Beschikkungselementes hält Ablagerungen in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen auf dem Aufzeichnungsträger minimal.

Nach der Umkehrentwicklung kann das entwickelte Bild wahlweise auf ein Empfangsblatt übertragen

>-) werden, wozu ein normales Papierblatt vorgesehen sein kann. Die Übertragung kann beispielsweise durch Berührung der Aufzeichnungsfläche mit der Empfangsfläche unter Druck erfolgen. Diese Art der Übertragung wird wegen ihrer Einfachheit und Wirk-

JO samkeit allgemein vorzugsweise angewendet. Es ist jedoch auch eine Bildübertragung mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung möglich, die an oder unmittelbar vor der Berührungslinie zwischen der Empfangsfläche und der Aufzeichnungsfläche angeordnet

ii ist. Beim Betrieb der Anordnung wird ein elektrostatisches Feld erzeugt, welches ein elektrostatisches Anhaften der Empfangsfläche an der Aufzeichnungsfläche bewirkt, wodurch sich beide synchron bewegen. Gleichzeitig bewirkt das elektrostatische Feld eine Anziehung der Entwicklungsflüssigkeit in bildmäßiger Verteilung von der Aufzeichnungsfläche auf die Empfangsfläche, so daß das Bild elektrostatisch an der Empfangsfläche anhaftet.

Der genaue Mechanismus, durch den die Kontrastschärfe und die Auflösung der Umkehrbilder beim erfindungsgemäßen Verfahren verbessert wird, ist gegenwärtig noch nicht vollständig geklärt. Theoretisch kann eine Ausbreitung der polaren Entwicklungsflüssigkeit nach der Entwicklung nicht auftreten, da gern maß Fig. 2 die Entwicklungsflüssigkeit eine Ladung derselben Polarität wie die geladenen nicht entwickelten Bereiche des Aufzeichnungsträgers hat und anfangs ziemlich genau auch dasselbe Potential aufweist. Dieser Zustand konnte jedoch nicht beobachtet wer-

Vi den. Der Mechanismus, durch den die Entwicklungsflüssigkeit ihre Ladung verliert, ist jedoch ungewiß. Man nimmt an, daß die Entwicklungsflüssigkeit während der Entwicklung nicht vollständig geladen werden kann. Es existiert dann ein Potentialunterschied

,,o zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und der sie umgebenden geladenen dielektrischen Fläche, was zu einer schnellen Entladung der Flüssigkeit führt, nachdem sie die dielektrische Fläche erreicht. Man hat angenommen, daß diese Entladung der geladenen

,,r, Entwicklungsflüssigkeit durch den Kontakt mit der geerdeten Unterlage hinter der dielektrischen Aufzeichnungsschicht erfolgt, beispielsweise durch den Effekt winziger Löcher in der Aufzeichnungsfläche

oder vielleicht durch eine besondere Art einer Ladungsinfluenz durch die Dicke der Aufzeichnungsschicht hindurch. In jedem Falle wird ein seitlich wirkendes Feld schnell zwischen den geladenen Teilen der Aufzeichnungsfläche und der polaren Entwicklungsflüssigkeit erzeugt, welches eine ausreichend starke Kraft zur Folge hat, die ein Fließen der Entwicklungsfliissigkeit in der in Fig. 3 gezeigten Weise bewirkt. Man hat beobachtet, daß dieses Fließen nicht unbedingt gleichmäßig erfolgt und bisweilen ziemlich regellos ist, woraus man ableitet, daß die Entwicklungsflüssigkeit vielleicht in Bereiche höchster Potentialgradienten fließt. Durch diese ungleichmäßige Verlagerung der polaren Entwicklungsflüssigkeit auf der Aufzeichnungsfläche nimmt man an, daß das Potential auf dieser Fläche in mikroskopischem Maßstab sich räumlich ändert und daß die Entwicklungsflüssigkeit dem Weg höchster Potentialgradienten folgt, d. h. denjenigen Bereichen, wo die Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und der jeweils benachbarten Fläche am größten ist. Eine weitere Erklärung des Mechanismus besagt, daß der Randgradient nicht nur in den entladenen Bereichen, sondern auch in den unmittelbar benachbarten geladenen Bereichen groß ist und daß die leitfähige Entwicklungsflüssigkeit in die verbleibende geladene Seite des Randbereiches bewegt wird. In dieser Position entlädt sie dann diesen Bereich. Danach kann sich die Position der Randgradienten vorwärts verlagern. Während dieser Bewegung verlagert sich auch das Potentialgradientmuster. Die neue Position des Potentialgradientmusters verursacht dann wieder eine Anziehung der Entwicklungsflüssigkeit in den neu gebildeten Rand des geladenen Bereiches, wo sie wiederum eine Entladung verursacht. Der Vorgang der Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit ist kontinuierlich, sie folgt dem Gradienten und drückt ihn gewissermaßen dabei nach außen. Nach der Entladung der nicht entwickelten geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers durch das erfindungsgemäße Verfahren sind die Schwierigkeiten, welche mit der Ausbreitung der polaren Entwicklungsflüssigkeit in bildmäßiger Verteilung erzeugt wurden, praktisch vollständig beseitigt. Wenn nach der Entwicklung und vor einer wesentlichen Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit auf der Aufzeichnungsfläche die geladenen Teile des Bildes auf einen Wert entladen werden, unter dem ein zur Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit unzureichender Potentialgradient erzeugt wird, erhält man Bilder ausgezeichneter Schärfe, Auflösung und besten Kontrastes. Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Eirläutcrung der Erfindung. Die Beispiele II und IV enthalten Vergleichswerte. In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Anteile und Prozentwerte auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Beispiel I

Ein clektrofotografischer Aufzeichnungsträger mil einer Bindemittelschicht mit fotoleitfähigen Phtaloeyiinintcilchcn auf einer leitfähigen Unterlage wird positiv auf ein Potential zwischen 500 und 600 Volt aufgeladen und danach bildmäßig bestrahlt. Eine Umkehrentwicklung erfolgt durch Bewegung der fotolcitfühi-

gen Schicht in leichter Berührung an einer zylindrischen Rolle vorbei, die ein dreifach spiralförmiges Muster von ca. 70 Linien pro cm trägt, welche unter einem Winkel von 45" zur Längsachse der Rolle geschnittensind. Die Vertiefungen der Rolle werden mit polarer Entwicklungsflüssigkeit ähnlich wie bei der Einrichtung nach Fig. 5 gefüllt. Die Entwicklungsflüssigkeit hat die folgende Zusammensetzung nach Gewich tstcilen:

leichtes Mineralöl 30 Teile

alkyliertes Polyvinylpyrrolidon 15 Teile

mit Kunstharz versetzter dispergierter
Rußpigmentstoff, bestehend aus ca.
40% Ruß und 60% Estergummiharz 18 Teile

¹' Methylviolettannat, ausgeschwemmter

Pigmentstoff 3 Teile

Kohlenwasserstoffwachs 0,5 Teile

Die Entwicklungsflüssigkeit hat einen spezifischen :» Widerstand von ca. 10^lu Ohm cm. Die Umkehrentwicklung erfolgt durch Anschaltung einer Vorspannung von + 500 Volt an die Beschickungsfläche, und innerhalb von ca. 0,2 Sekunden nach der Entwicklung wird der Aufzeichnungsträger zur Entladung der gela-2") denen und nicht entwickelten Bereiche beleuchtet. Das entwickelte Bild, welches eine annehmbare Qualität hat, ist scharf und sauber, und normale Schreibmaschinentypen werden genau reproduziert und sind leicht lesbar.

Beispiel II

Das Verfahren aus Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß unmittelbar nach der Entwicklung das entwickelte Bild auf dem Aufzeichnungsträ-

ii ger bei Dunkelheit ca. 1 Minute lang gehalten wird, wonach die Beleuchtung erfolgt. Bei Vergleich mit dem Bild aus Beispiel I zeigt dieses Bild eine beachtliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit und damit ein unscharfes Aussehen, so daß normale Schreib-

4(i maschinenschriftzeichen nicht genau reproduziert und unlesbar sind.

Beispiel III

Das Verfahren aus Beispiel I wird wiederholt mit .π dem Unterschied, daß innerhalb von ca. 0,5 Sekunden nach der Entwicklung der Aufzeichnungsträger gleichmäßig beleuchtet wird, um die geladenen und nicht entwickelten Bereiche zu entladen. Innerhalb von 3 Sekunden nach der Entwicklung wird die Ent-■jo Wicklungsflüssigkeit auf normales Feinpapier übertragen. Das erhaltene Bild ist klar und scharf und hat eine Qualität, die mit derjenigen aus Beispiel I vergleichbar ist.

Beispiel IV

Das Verfahren aus Beispiel III wird wiederholt mit dem Unterschied, daß keine Beleuchtung nach der Entwicklung erfolgt. Bei einem Vergleich mit dem Bild aus Beispiel UI zeigt dieses Bild auf normalem _(:(i Feinpapier eine beachtliche Ausbreitung der Entwicklungiiflüssigkeit, so daß die Bildqualität sehr schlecht und ein merklicher Verlust an Schärfe gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatographisches Abbildungsverfahren mit Bildumkehrung, bei dem auf einem Auf- "> zeichnungsträger ein elektrostatisches latentes Bild aus Ladungen einer vorbestimmten Polarität erzeugt wird, zur Entwicklung des Bildes ein Beschickungselement mit einem gleichmäßigen Oberflächenmuster aus Erhöhungen und eine po- κι lare Entwicklungsflüssigkeit enthaltenden Vertiefungen nahe an das elektrostatische latente Bild herangebracht und auf einem Potential mit der Polarität des elektrostatischen latenten Bildes gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die geladenen Bereiche des Ladungsbildes nach der Entwicklung innerhalb einer solchen Zeit entladen werden, daß eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit aus den entwickelten Bereichen in die geladenen Bereiche verhindert wird. 2»

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsträger eine fotoleitende Schicht verwendet wird und daß die Entladung durch eine gleichmäßige Beleuchtung der photoleitenden Schicht erfolgt.

3.' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrostatische Entladung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entwick- m lungsflüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von ca. 10⁴ Ohm cm bis ca. 10^Ν Ohm cm verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekenzeichnet, daß die Entladung in- r> nerhalb von 0,2 bis 0,5 Sekunden nach der Entwicklung erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrostatisch 4(1 latenten Bildes auf einem Aufzeichnungsträger mit einer Einrichtung zur Entwicklung der nicht geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers mittels eines Beschickungselementes mit einem regelmäßigen Oberflächenmuster aus Erhöhun- 4^r> s gen und Vertiefungen, wobei die Vertiefungen eine polare Entwicklungsflüssigkeit enthalten und mit einer Vorrichtung zum Anlegen eines Potentials an das Beschickungselement, dessen Polarität mit der Polarität der Ladung auf dem Aufzeichnungsträger übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (26) zur Entladung der geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers (17) nach der Entwicklung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Entladungsvorrichtung eine Korona-Entladungsvorrichtung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Aufzeichnungsträger als Aufzeichnungsfläche eine fotoleitende Schicht aufweist, dadurch ge- bo kennzeichnet, daß die Entladungsvorrichtung (26) eine Strahlungsvorrichtung ist, deren emittierte Strahlung eine Leitfähigkeit der fotoleitenden Schicht bewirkt.

Die Erfindung betrifft ein elektrostatographisches Abbildungsverfahren mit Biidumkehrung, bei dem auf einem Aufzeichnungsträger ein elektrostatisches latentes Bild aus Ladungen einer vorbestimmten Polaritat erzeugt wird, zur Entwicklung des Bildes ein Beschickungselement mit einem gleichmäßigen Oberflächenmuster aus Erhöhungen und eine polare Entwicklungsflüssigkeit enthaltenden Vertiefungen nahe an das elektrostatische latente Bild herangebracht und auf einem Potential mit der Polarität des elektrostatischen latenten Bildes gehalten wird.

Die Erzeugung und Entwicklung von Bildern auf der Oberfläche fotoleitfähiger Stoffe durch elektrostatische Verfahren ist bekannt. Das grundlegende Verfahren, das in der US-Patentschrift 2297691 beschrieben ist, besteht darin, daß eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf eine fotoleitfähige Isolierschicht aufgebracht wird, daß diese Schicht mit einem Licht-Schatten-Bild bestrahlt wird, um die Ladung in den bestrahlten Bereichen abzuleiten, und daß das so entstandene elektrostatische latente Bild durch Aufbringen eines fein verteilten elektroskopischen Materials, des sogenannten Toners, entwickelt wird. Der Toner wird normalerweise in denjenigen Bereichen der Schicht angezogen, die noch eine Ladung enthalten, wodurch ein Tonerbild entsteht, das dem elektrostatischen latenten Bild entspricht. Dieses Tonerbild kann dann auf einen anderen Bildträger, beispielsweise auf ein Papierblatt, übertragen werden. Das übertragene Bild kann dauerhaft fixiert werden, wozu es beispielsweise einner Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird. Außer durch gleichmäßige Aufladung der fotoleitfähigen Schicht und deren Belichtung kann das latente elektrostatische Bild auch direkt durch Aufladung in bildmäßiger Verteilung erzeugt werden. Das Tonerbild kann auf der fotoleitfähigen Schicht fixiert werden, wenn die besondere Bildübertragung nicht durchgeführt werden soll. Andere Fixierverfahren, beipsielsweise durch Einwirkung von Lösungsmitteln oder durch Aufbringen von Schichten, können an Stelle der Hitzefixierung durchgeführt werden.

Zum Aufbringen der elektroskopischen Teilchen zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes sind gleichfalls mehrere Verfahren bekannt. Hierzu gehören die Kaskadierungsentwicklung nach der US-Patentschrift 2618552, die Pulverwolkenentwicklung nach der US-Patentschrift 2 221776 und die Magnetbürstenentwicklung nach der US-Patentschrift 2 874063.

Die Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes kann auch mit Flüssigkeiten an Stelle trockener Entwicklerstoffe durchgeführt werden. Bei der Flüssigentwicklung, die auch als elektrophoretische Entwicklung bezeichnet wird, berührt eine Trägerflüssigkeit mit darin fein verteilten Feststoffteilchen den Aufzeichnungsträger in den geladenen und den entladenen Bereichen. Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes des Ladungsbildes wandern die suspendierten Teilchen zu den geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers, so daß sie aus der Trägerflüssigkeit ausgesondert werden. Diese elektrophoretische Wanderung geladener Teilchen resultiert in der Ablagerung dieser Teilchen auf dem Aufzeichnungsträger in bildmäßiger Verteilung.

Ein weiteres Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder ist die Flüssigentwicklung nach der US-Patentschrift 3084043. die auch als do-