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Verfahren zur Erzeugung eines Bildes auf einem fotoleitfähigen Aufzeichnungsträger
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines sichtbaren Bildes auf einem fotoleitfähigen
Isolierstoff ist das Kallmann-Verfahren, bei dem eine fotoleitfähige Isölierstoffschicht
(z.B. bestehend aus in Kunstharz dispergiertem Zinkoxid) mit einem Fotoleitfähigkeits-Alterungseffekt
mit einem Lichtbild bestrahlt, mittels Koronaentladung mit Ionen gleichmäßig aufgeladen
und dann mittels geladener Teilchen entwickelt wird.
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Der größte Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nur eine
geringe Bildschärfe erzeugt wird. Dies bedeutet, daß die Umfangslinien der Bildflächenteile
nicht scharf gezeichnet, sondern verwischt sind. Die Ursache dafür wurde noch nicht
geklärt, man nimmt jedoch an, daß sie sich aus der Abstoßung geweils nachfolgender
Ionen durch solche Ionen ergibt, die bereits auf der fotoleitfähigen Schicht vorhanden
sind. Ferner hat das Kallmann-Verfahren den Nachteil, daß die Bildbelichtung
nicht
bei Tageslicht erfolgen kann. Dies liegt daran, daß die gesamte Oberfläche der fotoleitfähigen
Schicht bei Tageslicht leitfähig wird und auf diese Weise kein latentes elektrostatisches
Bild erzeugt werden kann.
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Es hat sich nun mit der Erfindung herausgestellt, daß eine Unschärfe
vermieden wird, wenn die fotoleitfähige Schicht mit einem bildmäßig verteilten Laserlicht
bestrahlt, gleichmäßig zur Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes aufgeladen
und dann mit geladenem Entwicklerstoff oder mit Tonerteilchen entwickelt wird. Es
hat sich ferner gezeigt, daß die Bestrahlung mit dem Laserstrahl bei Tageslicht
durchgeführt werden kann. Ferner kann ein Umkehrbild durch Entwicklung nach gleichmäßiger
Aufladung erzeugt werden, nachdem der fotoleitfähige Aufzeichnungsträger für lange
Zeit bei Dunkelheit nach Einwirkung eines Laserstrahls gehalten wurde.
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Ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes auf einem fotoleitfähigen
Aufzeichnungsträger ist gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß der Aufzeichnungsträger
mit bildmäßig verteilten Laserstrahlen bestrahlt und danach gleichmäßig elektrisch
aufgeladen wird und daß das so erzeugte latente Bild entwickelt wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, Fig. 2 einen fotoleitfähigen Aufzeichnungsträger mit darauf nach
der Erfindung erzeugtem latentem Bild und Fig. 3 eine Darstellung des in Fig. 2
gezeigten Aufzeichnungsträgers nach der Bildentwicklung.
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In Fig. 1 ist ein elektrofotografischer Aufzeichnungsträger 10 dargestellt,
der aus einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht 11 und einer Unterlage 12 besteht.
Die Unterlage 12 ist vorzugsweise elektrisch leitfähig. Ferner ist ein bildmäßiger
Laserstrahl 13 dargestellt. Das Licht 14 ist Tageslicht bzw.
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Sonnenlicht oder ein Kunstlicht einer Raumbeleuchtung. Das Licht 14
kann auch fehlen. Die bildmäßig verteilte Laserstrahlung kann durch eine Abtastbewegung
des Laserstrahls gegenüber dem Aufzeichnungsträger 10 oder durch eine entsprechende
Bewegung des Aufzeichnungsträgers 10 gegenüber dem festen Laserstrahl erzeugt werden.
Nach der Einwirkung des Laserstrahls wird der elektrofotografische Aufzeichnungsträger
10 gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen. Nur diejenigen Teile des Aufzeichnungsträgers
10, auf die der Laserstrahl nicht eingewirkt hat, werden dabei aufgeladen, so daß
ein elektrostatisches latentes Bild auf der Schicht 11 entsteht. Nach dieser Aufladung
wird die mit dem elektrostatischen latenten Bild versehene Schicht 11 mit Entwicklerstoffteilchen
entwickelt, wozu farbige, elektrostatisch geladene Teilchen (Tonerteilchen) verwendet
werden, deren Polarität mit derJenigen der Ladung auf der geladenen Schicht 11 übereinstimmt.
Auf diese Weise bleiben die Tonerteilchen in denjenigen Bereichen der Schicht 11
haften, die durch den Laserstrahl bestrahlt wurden. Wenn das latente Bild mit Entwicklerstoffteilchen
entwickelt wird, deren Polarität entgegengesetzt derjenigen der Ladungen auf der
geladenen Schicht 11 ist, so haften die Tonerteilchen in den nicht bestrahlten Bereichen
an.
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Fig. 2 zeigt die Schicht 11 nach gleichmäßiger Aufladung mit negativer
Polarität, nachdem eine bildmäßig verteilte Bestrahlung mit dem Laserstrahl durchgeführt
wurde. Ein bestrahlter Bereich, der nicht aufgeladen wurde, ist mit 20 bezeichnet.
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Fig. 3 zeigt den elektrofotografischen Aufzeichnungsträger aus Fig.
2 nach der Entwicklung mit Entwicklerstoffteilchen, deren Polarität mit derjenigen
der Ladung des elektrostatischen latenten Bildes auf der Schicht 11 übereinstimmt.
Ein Entwicklerstoffteilchen, das an der Schicht 11 in einem durch den Laserstrahl
bestrahlten Bereich anhaftet, ist mit 30 bezeichnet.
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Als elektrofotografischer Aufzeichnungsträger kann eine fotoleitfähige
Isolierstoffschicht verwendet werden, die einen Alterungseffekt für eine Vorbestrahlung
zeigt. In der Praxis kann der £otoleitfähige Isolierstoff durch Mischung eines isolierenden
Harzes mit angefärbtem ZnO oder TiO2 und Aufbringen einer Schicht dieser Mischung
auf Papier hergestellt werden.
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Die verwendete Laserstrahlung muß lediglich eine Wellenlänge im Empfindlicbkeitsbereich
des fotoleitfähigen Isolierstoffs haben. Sie kann beispielsweise mit einem Argon-Laser,
einem He-Ne-Laser, einem Rubin-Laser oder mit Ionenlaserstrahlen erzeugt werden.
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Der fotoleitfähige Isolierstoff kann fotoleitfäbige Teilchen, gemischt
in einem isolierenden Kunstharz, aufweisen. Das Kunstharz kann ein polymeres Material
sein, das in einer Hauptkette Chlor gebunden enthält und eine Doppelbindung in der
Hauptkette aufweist. Die Doppelbindung und das Chlor können durch Dehydrierung und
Chlorierung, verursacht durch Erhitzung, vorgesehen werden. Beispiele für solche
Kunstharze sind Polyvinylchloridt Polyvinyliden, Chlorid-Polyvinylidenchlorid-Copolymer,
Polyvinylchlorid-Polyvinylacetat-Copolymer, chloriertes Polypropylen, Chlorkautschuk.
Copolymere der genannten Polymere oder ihrer Monomere mit anderen Polymeren oder
Monomeren können gleichfalls als Kunstharz verwendet werden.
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Eine der besonderen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung betrifft
die Erzeugung eines zweifarbigen Bildes auf einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht
durch einen Zyklus der Aufladung und Entwicklung. Das fotoleitfähige Material, bestehend
z.B. aus den vorstehend genannten Harzen, wird durch Erwärmung geschwärzt, und entsprechend
wird der durch den Laserstrahl bestrahlte Bereich geschwärzt, wenn die Energiekonzentration
des Laserstrahls groß oder die Bestrahlungszeit lang ist. Wenn die Energiekonzentration
des Laserstrahls gering oder die Bestrahlungszeit kurz ist, wird der durch den Laserstrahl
beeinflußte Bereich des Aufzeichnungsträgers nicht geschwärzt, bei der nachfolgenden
Aufladung wird er nicht mit Ladungen versehen.
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Durch Entwicklung dieses Bereiches mit einem Entwicklerstoff oder
Toner einer gegenüber schwarz unterschiedlichen Farbe kann ein zweifarbiges Bild
erzeugt werden. Experimentell hat sich gezeigt, daß der Wirkungsbereich der Energiekonzentration
des Laserstrahls vorzugsweise über 102W/cm2 liegen soll. Es ist schwierig, eine
höhere Energiedichte auf der fotoleitfähigen Isolierstoffschicht mit einer Lichtquelle
zu verwirklichen, die keinen Laserstrahl erzeugt.
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Die folgenden Beispiele dienen der weiteren speziellen Erläuterung
der Erfindung.
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Beispiel 1 Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial wurde nach
folgendem Verfahren hergestellt. 100 Gewichtsteile ZnO wurden in 400 Gewichtsteile
Methanol eingebracht und darin durch Ultraschallbehandlung dispergiert. Das Methanol
enthielt folgenden Farbstoff: Eosin (C.I. Nr. 45380) 0,04 Gewichtsteile 3-Carbo=ymethyl-5-
g äthoxycarbonylmethyl-2-(3H)-thiazoliden-äthyliden#7-rhodanin 0,06 Gewichtsteile
Die
überstehende Flüssigkeit wurde durch eine Zentrifuge entfernt. 200 Gewichtsteile
n-Butylacetat wurden dem verbleibenden Rest beigefügt und darin dispergiert. Danach
wurde die Mischung in der Zentrifuge getrennt, und es ergab sich eine Aufschlämmung
von ZnO mit absorbierten Farbstoffen.
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12,5 Gewichtsteile eines mit Styrol modifizierten Alkydharzes, 7,5
Gewichtsteile einer Polyisocyanatverbindung als Härter und n-Butylacetat wurden
100 Gewichtsteilen der vorstehend beschriebenen Aufschlämmung von ZnO beigegeben.
Der Volumenanteil nicht verdunstungsfähiger Stoffe wurde auf 25% eingestellt. Die
Anteile wurden in einer Kugelmühle 6 Stunden lang miteinander vermischt.
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Es ergab sich eine gefärbte Suspension. Diese wurde als Schicht auf
ein Aluminiumfolienpapier bis zu einer Trockendicke von ca. 10 Mikron aufgebracht.
Nach der Trocknung wurde dieses Papier mit der darauf enthaltenen Schicht 16 Stunden
lang bei 400 C gehalten, um die Schicht vollständig auszuhärten. Damit war der elektrofotografische
Aufzeichnungsträger fertiggestellt.
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Der elektrofotografische Aufzeichnungsträger wurde bei Dunkelheit
mit einem bildmäßigen Argon-Ionenlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 5145 i nach
der Dunkelanpassung bestrahlt. Die abgegebene Leistung des Laserstrahls betrug 0,2
Watt, sein Durchmesser betrug ca. 50 Mikron. Der Laserstrahl wurde durch einen fest
angeordneten Generator erzeugt. Der elektrofotografische Aufzeichnungsträger war
auf eine Trommel aufgezogen, die mit einer Umfangsge scbwindigke it von 4 m/sec
bewegt wurde.
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Nach der Einwirkung des Laserstrahls wurde der elektrofotografische
Aufzeichnungsträger gleichmäßig durch Koronaentladung mit negativen Ionen aufgeladen,
so daß sich ein Oberflächenpotential von 150 Volt ergab.
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Der geladene elektrofotografische Aufzeichnungsträger wurde in einen
Bntwicklerstoff eingetaucht, der durch Suspension
feiner Teilchen
aus Phthalocyaningrün im Kerosin hergestellt war.
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Die Teilchen aus Phthalocyaningrün wurden in den bestrahlten Bereichen
gebunden, so daß ein sichtbares Bild erzeugt wurde. Das Bild bestand aus scharfen
Linien grüner Farbe auf einem magentafarbenen Untergrund. Wenn anstelle der Teilchen
aus Phthalocyaningrün Teilchen aus Phthalocyaninblau verwendet wurden, so wurden
sie in den nicht bestrahlten Bereichen gebunden, es ergaben sich dann scharfe, magentafarbene
Linien auf einem blauen Untergrund.
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Es sei bemerkt, daß auch Farbbilder mit anderen Pigmentstoffen unterschiedlicher
Farben erzeugt werden können, wie dies im Zusammenhang mit der Flüssigentwicklung
in der elektrofotografischen Technik bekannt ist.
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Beispiel 2 Gemäß einer Abänderung des Verfahrens aus Beispiel 1 wurde
die Bestrahlung mit dem Laserstrahl bei Tageslicht (weißes Licht mit 350 Lux) durchgeführt.
Dann wurde der Aufzeichnungsträger in das Kerosin mit darin enthaltenen Teilchen
aus Phthalocyaningrün eingetaucht, nachdem eine Aufladung mit negativer Polarität
vorgenommen war. Die durch den Laserstrahl bestrahlten Bereiche wurden grün gefärbt.
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Beispiel 3 Gemäß einer weiteren Abänderung des Verfahrens aus Beispiel
1 wurden 0,03 Gewichtsteile Brilliantblau F.C.F. (C.I. Nr. 42090) anstelle des Farbstoffes
aus Beispiel 1 verwendet. Es ergab sich ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial
mit einer hellen Cyanfarbe. Dieses Material wurde mit einem fest angeordneten He-Ne-Laserstrahl
CWelleniänge 6326 i, Ausgangsleistung 5mW, Strahldurchmesser 30 Mikron) in der in
Beispiel 1 beschriebenen Weise bestrahlt mit dem Unterschied, daß die Umfangsgeschwindigkeit
der Trommel 50 cm/sec betrug. Dann wurde der Aufzeichnungsträger wie in Beispiel
1 negativ aufgeladen und in eine
Suspension von Ruß in Kerosin eingetaucht.
Auf dem bestrahlten Bereich wurde ein schwarzes Bild erzeugt. Der Ruß war auf negative
Polarität aufgeladen. Als ein die Ladung beeinflussendes Mittel wurde eine große
Menge Lecithin in dem Kerosin aufgelöst.
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BeisPiel 4 Ein elektrofotografischer Aufzeichnungsträger wurde mit
einem Laserstrahl gemäß Beispiel 1 bestrahlt und 24 Stunden lang bei Dunkelheit
gehalten. Dann wurde er bei Dunkelheit gleichmäßig aufgeladen und danach in Kerosin
eingetaucht, in dem Teilchen aus Phthalocyaninblau suspendiert waren. Die durch
den Laserstrahl bestrahlten Bereiche wurden mit leichter Dichte entwickelt, die
nicht bestrahlten Bereiche hatten eine geringere Dichte. Durch Entwicklung der Oberfläche
nach Aufladung und gleichmäßiger Bestrahlung mit weißem Licht hafteten die Tonerteilchen
nur in den durch den Laserstrahl bestrahlten Bereichen an.
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Beispiel 5 20 Teile eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymers (Gewichtsverhältnis
70 : 30) und 60 Gewichtsteile n-Butylacetat wurden zu 100 Gewichtsteilen ZnO hinzugegeben
und 10 Stunden lang in einer Kugelmühle zu einer weißen Suspension vermischt. 0,05
Gewichtsteile Eosin, aufgelöst in 12 Gewichtsteilen Methylalkohol, wurden beigegeben
und ausreichend eingerührt, um eine farbige Suspension zu bilden. Dann wurde die
Suspension mit n-Butylacetat verdünnt und auf Aluminiumfolienpapier mit einer Dicke
nach Trocknung von 10 Mikron aufgebracht.
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Ein bildmäßig verteilter Argon-Ionenlaserstrahl (Ausgangsleistung
0,6 Watt, Wellenlänge 5145 i, Durchmesser ca. 50 Mikron) wurde zur Einwirkung auf
die beschichtete Aluminiumfolie bei Tageslicht wie in Beispiel 2 gebracht, wobei
die Abtastgeschwindigkeit ca. 20 cm/sec betrug. Es ergaben sich schwarze Linien
auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers.
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Wenn der Laserstrahl eine Ausgangsleitung von 0,2 Watt hatte, und
die Abtastgeschwindigkeit auf 4 m/sec erhöht wurde, ergab sich keine Schwärzung.
Jedoch wurde durch Aufladung und Entwicklung nach der Bestrahlung wie in Beispiel
2 eine grüne Linie auf dem durch den Laserstrahl bestrahlten Bereich erzeugt. Auf
diese Weise ergaben sich zwei Farben, schwarz und grün, auf einem elektrofotografischen
Aufzeichnungsträger.