DE2232513C3

DE2232513C3 - Verfahren zur Übertragung eines Ladungsbildes sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2232513C3
Application number: DE19722232513
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Phys. Dr. 6239 Fischbach Bock; Helmut 6000 Frankfurt Jahn
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1972-07-03
Publication date: 1979-11-22
Also published as: DE2232513B2; GB1418385A; AU5758173A; FR2191161A1; AU476550B2; FR2191161B1; DE2232513A1; NL7308738A; JPS50101035A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Ladungsbildes von einer elektrisch isolierenden Trägerfläche, die eine elektrisch leitende Rückseite aufweist, auf ein blatt- oder bandförmiges Bildempfangsmaterial mit einer elektrisch isolierenden Bildempfangsschirht und elektrisch isolierender Rückseite, bei dem die Trägerfläche und das Bildempfangsmaterial längs einer vorgegebenen Strecke im virtuellen Kontakt miteinander entlang einer Trommel geführt und anschließend voneinander getrennt werden, wobei zu Beginn der Kontaktstrecke die Rückseite de. Bildempfangsmaterials in Berührung mit einem elektrisch leitenden, mit der Rückseite der Trägerfläche elektrisch verbundenen Führungselement steht, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Auf dem Gebiet der Elektrofotografie sind bereits zahlreiche Verfahren bekanntgeworden, bei denen im allgemeinen zur Ladungsübertragung ein äußeres elektrisches Feld angewandt wird. Demgegenüber beschreibt die DE-OS 18 10 757 eine Vorrichtung, bei der ohne Anwendung eines zusätzlichen äußeren Feldes die Bildübertragung von einem Fotoleiter auf ein Bildempfangsmaterial erfolgt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind sowohl eine h'ntere jh auch eine vordere Metallrolle geerdet, mittels denen das Bildemp-

■"· fangsmaterial im virtuellen Kontakt mit dem Fotoleiter auf der Trommel geführt ist. so daß der leitende Schichtträger des Bildempfangsmaterials auf dem gleichen Potential liegt wie der ebenfalls geerdete leitende Schichtträger des Fotoleiters. Die Bildübertragung kann jedoch bei dieser Vorrichtung nur bei einem Potential des Ladungsbildes auf dem Fotoleiter in der Größenordnung von einigen hundert Volt erfolgen. Bei dem bekannten Verfahren kann auch ohne Metallrollen gearbeitet werden, jedoch leidet dabei die Bildqualität, da nur eine geringe Ladungsmenge übertragen wird.

Die DEOS 14 72 978 betrifft eine Vorrichtung, bei der ein bandförmiges Bildempfangsmaterial zu Beginn der Kontaktstreckt mit einer Rolle in Kontakt kommt, an die eine der Ladungsübertragung entgegenwirkende

⁵^ Spannung angelegt wird, um die Ladungsübertragung von der Oberfläche des Fotoleiter auf einer Trommel auf das Bildempfangsmaterial zu verhindern. Die Ladungsübertragung erfolgt erst an der Stelle, an der eine Andruckrolle an der Trommel anliegt, wobei zwischen der Trommel und der Andruckrolle keine Spannungsdifferenz besteht, da beide geerdet sind. Die erste Rolle ist vom übrigen System elektrisch isoliert und an eine der Ladungsübertragung entgegenwirkende Gleichspannungsquelle angeschlossen, die eine Span-

nung von null bis mehreren hundert Voll liefern kann.

Bei den bekannten elektrofotografischen Ladungsübcrtragungsvcrfahren ist man bisher stets davon ausgegangen, daß ein Mindestpotential in der Größen-

Ordnung von etwa 500 Volt der auf dem Fotoleiter sitzenden Ladungen vorhanden sein muß, damit diese auf ein Bildempfangsmaterial übertragen werden können. Erst ab diesem Mindestpotential auf dem Fotoleiter erfolgt bei Verfahren, die ohne zusätzliche äußere Felder arbeiten, eine Ladungsübertragung, wobei sich ein scharfer Übergang zwischen übertragbarer Ladungsdichte und nicht übertragbarer Ladungsdichte und eine dementsprechend steile Gradation ergeben, d. h die Trennung von Ladungsbereichen, die einer weißen Bildstelle auf solche, die einer schwarzen Bildstelle entsprechen, vollzieht sich beim Übertragen in einem sehr schmalen Bereich, so daß schon geringe Spannungsschwankungen sowie Materialveränderungen des Fotoleiters die Gleichmäßigkeit der Kopienqualität beeinträchtigen.

Wegen des Potentials von einigen hundert Volt des Ladungsbildes auf dem Fotoleiter kann es auch erforderlich sein, zusätzlich eine Spannungsquelle vorzusehen, die eine der Ladungsübertragung in einem Abschnitt entgegenwirkende Spannung an eine kolle anlegt, die mit dem Bildempfangsmaterial in Kontakt steht-

Die US-PS 32 40 596 betrifft ein elektrofotografisches Kopiergerät, bei dem das Bildempfangsmaterial mit einer Ladung entgegengesetzter Polarität zu derjenigen des geladenen Fotoleiters auf einer Trommel aufgeladen wird. Es sind Andruckrollen am Anfang und am Ende der Kontaktstrecke zwischen dem Bildempfangsmaterial und der Fotoleitertrommel vorgesehen, die isoliert sind, während eine weitere Andruckrolle die Ladungsübertragung bewirkt. Diese Rolle ist an eine Spannungsquelle angeschlossen, die eine Spannung bis zu einigen Tausend Volt liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren zusammen mit einer Vorrichtung /u seiner Durchführung anzugeben, mit denen die Gleichmäßigkeit der Kopienqualität dt rch einen weniger scharfen Übergang von Ladungsber eichen für weiße Bildstellen zu Ladungsbereichen für schwarze Bildstellen und umgekehrt, d. h. durch eine flachere Gradation verbessert werden soll, ohne daß zusätzliche äußere Felder für die Ladungsübertragung erforderlich sind.

Diese Aiifgahp löit pin Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß daourch, daß die Rückseite des Bildempfangsbereichs im Bereich des Endes der Kontaktsirecke gegenüber der elektrisch leitenden Rückseite der Trägerfläche bzw. gegenüber dem am Anfang der Kontaktstrecke angeordneten Führungselement elektrisch isoliert oder hochohmig von diesem getrennt geführt wird.

Weitere Maßnahmen zur Durchführung des Verfahrens bzw. zur Anwendung des Verfahrens sind aus dem Patenianspruch 2 bzw. 3 ersichtlich.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine fotoleitfähige Aufzeichnungstrommel auf. über die ein Bildempfangsmaterial längs einer vorgegebenen Sirecke in virtuellem Kontakt geführt ist, mit zwei auf einem bestimmten Potential liegenden, im Bereich des Beginns bzw, des Endes der Kontaktstrecke parallel zur Trommel angeordneten Führungselement ten, die das Bildempfangsmaterial gegen die Trommel andrücken und zeichnet sich dadurch aus, daß das im Bereich des Endes dsi Kontaktstrecke angeordnete Führungselement mit dem im Bereich des Beginns der Kontaktstrecke angeordnete^, in bekannter Weise als Metallwalze ausgebildeten Führungselement hochohmig verbunden oder elektrisch isoliert gegenüber diesem angeordnet ist.

Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 5 bis 8.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß eine große Ladungsmenge schon bei einem Potential des Ladungsbildes in der Größenordnung von 120 Volt bis 160 Volt übertragen wird, wodurch fein unterteilte, weniger steile Gradationsstufen erhalten werden, die bessere Bildqualitäten liefern und keinen so abrupten ίο Ladungsanstieg mit sich bringen, wie er bei Ladungsbild-Potentialen von einigen hundert Volt auftritt, und daß eine schwierig durchzuführende Justierung von Energiequellen für zusätzliche äußere Felder, wie sie in den meisten bekannten Verfahren für die Ladungsübertragung verwendet werden, entfällt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieie näher erläutert.

Es zeigen:

_>u Fig. 1 in schernatischei Darstellung ein«. Anordnung für die Ladungsbildübertragung nach dem Stand der Technik und ein Diagramm des elektrischen Potentials Lh auf dem Bildempfangsmaterial gegenüber dem Potential U\ des Ladungsbildes auf dem Fotoleiter,
F i g. 2 in schematischer Darstellung eine Anordnung für die Ladungsbildübertragung mit einem entsprechenden Diagramm wie in F i g. 1 nach der Erfindung,

Fig. 3a. 3b, 3c das Potential des Ladungsbildes auf dem Fotoleiter bzw. auf dem Bildempfangsmaterial in jo Abhängigkeit von der auf den Fotoleiter eingestrahlten Lichtmenge,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Anordnung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung, bei der Einzelblätter als Bildempfangsmaterial verwendet werden.

In der Anordnung nach Fig. 1 steht ein Eildenv fangsmaterial 2, z. B. eine Papierbahn über einen Umschlingungswinkel von 90° mit einem auf eine Tromm ! aufgespannten Fotoleiter 1 in Kontakt. Am Anfang und am Ende einer Kontaktstrecke 3 liegt die Rückseite des Bildempfangsmaterials 2 jeweils an einer geerdeten Metallwalze 4 bzw. 5 an. Den Fotoleiter 1 lädt pine Kornna fi anf Das plektrische Potential //. auf de^r Oberfläche des Fotoleiters 1 wird mit Hilfe einer Meßeinrichtung 7 gemessen. Das elektrische Potential Ö7 auf der Oberfläche des Bildempfangsmaterials 2, das durch Ladungsübertragung von dem Fotoleiter 1 erhalten wird, mißt eine weitere Meßeinrichtung 8. Das Diagramm in F i g. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen U] und Lh. Erst ab einem bestimmten Potential ί7ιο auf der Oberfläche des Fotoleiters 1 baut sich ein Potential Lh aul dem Bildempfangsmaterial 2 auf und steigt dann in etwa linear mit der Spcnnung U\ an.

In Fig. 3a ist die Abhängigkeit des Potentials Uu in den F i g. 3b und 3c d'e Abhängigkeit des Potentials Lh von der Belichtung dargestellt. Die Kurve U₁ in F i g. 3a zeigt die übliche Abhängigkeit des Potentials der Ladungen auf dem Fotoleiter von der Belichtung. Die Steilheit dieser Kurve ist ein Maß für die fotografische Empfindlichkeit des Fotoleiters.

Aus der Kurve Lh in Fig.3b ist ersichtlich, daß das elektrische Potential auf der Papieroberfläche entsprechend der Belichtung des Fotoleiters rasch abnimmt und Null bei dem Wert der Belichtung beträgt, bei dem das Potential U\ der Fotoleiteroberfiäche den Wert Uk erreicht hat.

Demgegenüber läßt sich nach der Erfindung ein

günstigerer Zusammenhang bei der Ladungsübertragung erreichen als zuvor erörtert wurde.

Ein Vergleich der schematischen Darstellungen in den Fig. 1 und 2 zeigt, daß sich die Anordnungen lediglich dadurch unterscheiden, daß bei der Anordnung gemäß F i g. 2 das die Ladung aufnehmende Bildempfangsmaterial 1 am Anfang der Kontaktstrecke 3 auf der Rückseite durch die Walze 4 mit Erde Verbunden ist, dagegen am Ende der Kontaktstrecke 3 keine derartige Erdung mehr vorhanden ist. Die Walze 5 fehlt also in F i g. 2. to

Das überraschende Ergebnis, das mit dieser Anordnung erhalten wird, ist im Diagramm der Fig.2 dargestellt. Aus dem Diagramm ist zu ersehen, daß das elektrische Potential Ui an der Oberfläche des Bildempfangsmaterials 2 bei gleichem Potential U\ von is 1000 Volt wie im Diagramm nach Fig. 1 um rund ein Drittel höher als bei dem bekannten Verfahren ist.

DicScS Potential Ui uctfiigi 160 Vöii, uci uciTi rüicmiäi U\ von 1000 Volt. Demgegenüber ist das elektrische Potential Lh nach Fig. 1 nur 120 Volt bei einem Potential U\ gleich 1000 Volt.

Des weiteren tritt ein Grenzpotential i/10 nicht mehr auf. Vielmehr erfolgt eine meßbare Aufladung der Oberfläche des Bildempfangsmaterials 2 bereits bei sehr kleinen Potentialen Ui aiuf der Oberfläche des Fotoleiters.

Die Kurve in Fig.3c üeigt, daß das Potential U₂ der Oberfläche des Bildempfangsmaterials 2 mit steigender Belichtung ebenso asymptotisch gegen Null geht wie das Potential U\ auf der Oberfläche des Fotoleiters (F ig. 3a).

Die vergrößerte Ansicht der Fig.4 läßt erkennen, daß das Bildempfangsmaterial 2 ζ. Β. eine mehrschichtige Papierbahn mit einer hochohmigen Oberflächenschicht 9 ist. Die darunter liegende Papierschicht 10 ist im Vergleich zu der Oberflächenschicht 9 verhältnismäßig niederohmig. Es handelt sich beispielsweise um holzfreies Normalpapier (70 g/m²), dessen elektrische Leitfähigkeit erhöht ist Auf der Rückseite weist die Papierbahn eine als niederohmiger Rückstrich ausgebil- ίο dete Schicht 12 von etwa 4 am Dicke und einen Oberflächenwiderstand von etwa 2-10 · 10⁹ Ohm/cm² auf.

Die Rückseite des Fotoleiters 1 auf der Trommel 1 ist geerdet. Ein Ladungsfluß im Bereich der Auftrennstelle A wird verhindert, da der Widerstand, der sich aus einer Parallelschaltung der beiden in Fig.4 angedeuteten Widerstände R\ und Ri ergibt, sehr groß ist. Eine Walze 21 arbeitet als weitere Führungswalze für die Papierbahn und beeinflußt gemeinsam mit ihrem Widerstand R) den Ladungsübertfagungsprozeß möglichst Wenig, da Ri im Vergleich zu R\ nicht klein ist.

Bei dem Verfahren nach Fig. 1, das mit zwei geerdeten Metallwalzen arbeitet, verläuft die Potcntialkurve Ui ziemlich steil und schneidet die Abszisse an der Stelle, an der das Potential U\ des Fotoleilefs auf den Wert L/io abgesunken ist.

Es ist deutlich zu erkennen, daß der Übergang zwischen weißen und schwarzen Bildbereichen kein stetiger Übergang ist. sondern daß an der Schnittstelle der Potentialkurve mit der Abszisse ziemlich schlagartig eine recht steile Gradationskurve beginnt. Demgegenüber zeigt die Potentialkurve bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einen stetigen Verlauf, d. h. eine stetige Seziei'iui'ig /iwiiLncii ueni eiekirisi-iiefi ruieriiiai der hochohmigen Papierbahn und der Belichtung. Das im Bereich hoher Belichtung (weiße Bereiche) bei diesem Verfahren verbleibende Rest-Potential auf der Oberfläche der Papierbahn kann mit Hilfe einer Entwickelelcktrode kompensiert werden, so daß auf den Kopien kein Untergrund mehr vorhanden ist. Die Entwicklungselektrodenspannung wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, daß eine Schwankung der Bclichtungs- oder Potentials :rte auf die Kopie ohne sichtbaren Einfluß bleibt. Es kann also mit einer Gegenspati/iung Ub (vgl. Fig.3c) gearbeitet werden, die in einem Bereich der Potentialkurve liegt, sn welchem diese schon ausreichend flach verläuft.

Für die Verwendung von Einzelbauern als Bildempfangsmaterial in Kopiergeräten ist die schematisch in F i g. 5 dargestellte Vorrichtung geeignet. In dieser wird das Einzelblatt mit Hilfe eines umlaufenden Bandes 15 gegen die Fotoleitertrommel 1 gedrückt Das Band ist um drei Rollen 16, 17 und 18 geführt und besteht aus einem Kunststoff, dessen elektrische Leitfähigkeil den oben genannten Bedingungen genügt.

Das Biait wird mitteis einer geeigneten, nicht dargestellten Vorrichtung, z. B. Finger, die in eine Nut am Rande der Trommel unter das Blatt greifen, abgehoben und von der Trommel getrennt. Mit Hilfe zweier weiterer Walzen 19 und 20 wird das als Einzelblatt verwendete Bildempfangsmaterial 2 zu einer nicht gezeigten Entwicklungsstation, beispielsweise eine mit Flüssigentwickler gefüllte Wanne, geführt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung eines Ladungsbildes von einer elektrisch isolierenden Trägerfläche, dit: eine elektrisch leitende Rückseite aufweist, auf eiin blatt- oder bandförmiges Bildempfangsmaterial min einer elektrisch isolierenden Bildempfangsschichi! und elektrisch isolierender Rückseite, bei dem die; Trägerfläche und das Bildempfangsmaterial längs einer vorgegebenen Strecke im virtuellen Kontakn miteinander entlang einer Trommel geführt und anschließend voneinander getrennt werden, wobeii zu Beginn der Kontaktstrecke die Rückseite des, Bildempfangsmaterials in Berührung mit einem elektrisch leitenden, mit der Rückseite der Trägerflä· ehe elektrisch verbundenen Führungselement stehii, dadurch gekennzeichnet, daß zur Obertra gung auf ein Bildempfangsmaterial dessen Rückseite gegenüber der Bildempfangsschicht einen kleinerer Oberflächenwiderstand hat, die Rückseite des-Bildempfangsmaierials im Bereich des Endes der Kontaktstrecke gegenüber der elektrisch leitenden Rückseite der Trägerfläche bzw. gegenüber dem am Anfang der Kontaktstrecke angeordneten Führungselement elektrisch isoliert oder hochohmig von diesem getrennt geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Bildempfangsmaterials von der Stell? der Berührung mit dem elektrisch leitenden Führungselement an längs einer Streck« berührungsfrei geführt wiru. die zumindest doppelt JO lang ist wie die Strecke virtuellen Kontakts.

3. Anwendung des Verfahrens na>.h Anspruch I oder 2 zur Übertragung auf ein Bildempfangsmaterial aus Papier, dessen Bildempfangsschicht einen Oberflächenwiderstand von 10" bis 10^IJ Ohm/cm^! und dessen Rückseite einen Oberflächenwiderstand von 10⁸DiS IC Ohm/cm² hat.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren·, nach den Ansprüchen 1 bis 3. mit einer fotoleitfähi gen Aufzeichnungstrommel, über die ein Bildemp fangsmateria! längs einer vorgegebenen Strecke in virtuellem Kontakt geführt ist, mit zwei auf einem bestimmten Potential liegenden, im Bereich den Beginns bzw. des Endes der Kontaktstrecke parallel zur Trommel angeordneten Führungselementen, die· das Bildempfangsmaterial gegen die Trommel andrücken, dadurch gekennzeichnet, daß das im Bereich des Endes der Kontaktstrecke angeordnete Führungselement (21, 20) mit dem im Bereich des, Beginns der Kontaktstrecke angeordneten, in bekannter Weise als Metallwalze (4) ausgebildeten Führungselement hochohmig verbunden oder elek Irisch isoliert gegenüber diesem angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallwalze (4) geerdet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Endes der Kontaktstrecke angeordnete Führungselement eine· isoliert angeordnete Metallwalze (21) ist, die über einen hochohmigen Widerstand (Rz) auf dem Potential der im Bereich des Beginns der Kontakt' strecke (3) angeordneten Metallwalze (4) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das im Bereich des Endes der Kontaktstrecke (3) angeordnete Führungselement von einem hochohmigen Walzenpaar (19, 20Ji

gebildet ist, das so angeordnet ist, dqß das Bildempfangsmaterial (2) tangential von der Trommel an der gewünschten und durch den Umschlingungswinkel festgelegten Stelle abgezogen wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein um Rollen (16, 17, 18) geführtes, endloses hochohmiges Führungsband (15) aufweist, mit dem das Bildempfangsmaterial (2) längs der vorgegebenen Strecke in virtuellem Kontakt über die Aufzeichnungstrommel geführt ist.