DE2242508B2

DE2242508B2 - Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung von Bildern

Info

Publication number: DE2242508B2
Application number: DE19722242508
Authority: DE
Inventors: A J Ciuffini
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1972-08-30
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CA978007A; BE788302A; SE375862B; IT964409B; DE2242508C3; NL7211848A; DE2242508A1; FR2152008A5; JPS4837147A; GB1401040A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei dem tin elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial

gleichmäßig negativ aufgeladen, gleichzeitig oder nachfolgend gleichmäßig belichtet, anschließend positiv aufgeladen, bildmäßig belichtet und entwickelt wird.

In dem herkömmlichen elektrophotographischen Verfahren hat das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial normalerweise die Form einer Trommel, die mindestens sechs Hauptstationen zyklisch durchläuft, in denen folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: 1. Die Oberfläche der Trommel wird gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen. 2. Die geladene Trommel wird im Dunkeln mit einem Lichtmuster belichtet, was zur Bildung eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf der Trommeloberfläche führt. 3. Das latente elektrostatische Ladungsbild wird durch Kaskadierung der Trommel mit elektroskopischen Tonerpartikeln entwickelt, die an der Trommeloberfiäche haften und ein Pulverbild liefern. 4. Das Pulverbild wird auf ein Blatt eines glatten bindefähigen Papiers übertragen. 5. Das übertragene Bild wird auf dem Papierblatt durch Schmelzen fixiert, so daß es eine permanente sichtbare Kopie des Originals bildet; und 6. die Trommeloberfläche wird gereinigt. Um die Trommel für ein zweites Kopierbild vorzubereiten werden normalerweise alle oben aufgezählten Schritte ein zweites Mal durchgeführt.

Wenn also eine photoleitfähige Trommel in einem Schnellkopierverfahren verwendet werden soll, wo die gleiche Vorlage mehrmals kopiert wird, müssen die obigen sechs Verfahrensschritte in dem üblichen elektrophotographischen Verfahren wiederholt werden. Wiederholt man diese sechs Schritte sehr oft, dann erleidet das Aufzeichnungsmaterial eine allmähliche Verschlechterung durch die wiederholte Einwirkung von Licht, chemischen Lösungsmitteln, durch Abrieb und Wärme. Wenn man also einen oder mehrere dieser Schritte weglassen könnte, würde dies den Prozeß erheblich beschleunigen und die nutzbare Lebensdauer der Trommel verlängern.

Glasartiges Selen, das von Bixby in der US-PS 29 70 906 vorgeschlagen wurde, ist für die üblichen elektrophotographischen Verfahren mit wiederverwendbarem Aufzeichnungsmaterial weit verbreitet. Bei diesem Verfahren befriedigt das Selen voll und ganz; es hat jedoch eine etwas beschränkte Quantenausbeute im normalen Ladungs- und Entladiingszyklus. Außerdem ist der Elektronentransportbereich für Selen sehr niedrig und bei normaler elektrophotographischer Anwendung muß das Selen positiv aufgeladen werden, damit während der Entladungsphase des Abbildungszyklus der Transport von Löchern durch die Selenschicht möglich ist. Zudem ist die gesamte elektrophotographische Entladung bei den herkömmlichen elektrophotographischen Verfahren stark durch die elektrischen Eigenschaften der Grenzfläche beeinflußt.

Das herkömmliche wiederverwendbare Aufzeichnungsmaterial ist normalerweise befähigt, ein latentes elektrostatisches Bild in der Dunkelheit für eine relativ kurze Zeitspanne zu speichern. Eine Speicherung des Bildes für längere Zeit, etwa einige Stunden oder einen Tag, ist im allgemeinen nicht erreichbar.

Aus der FR-PS 20 49 828 ist ein gattungsgemäß elektrophotographisches Verfahren bekannt. Jedoch kann auch das dabei verwendete Aufzeichnungsmaterial ein latente:, elektrostatisches Bild in der Dunkelheit für

so eine relativ kurze Zeitspanne speichern. Bei dem bekannten Aufzeichnungsmaterial muß die undotierte Selenschicht dünner sein als die halogendotierte Selenschicht, damit einerseits die Dunkelentladung verhindert wird, andererseits aber auch die halogendo-

J5 tierte Selenschicht nicht maskiert wird. Das Problem der Dunkelentladung wird nach diesem Stand der Technik dadurch gelöst, daß auf die halogendotierte Selenschicht eine undotierte Deckschicht aufgebracht wird, die die Dunkelentladung verhindert. Aus der DT-PS 9 16 255 ist bekannt, daß eine Aluminiumoxidschicht auf dem Aluminiumträger die Korosion verhütet und auch eine Verbesserung der Ladungsretention. Diese Aluminiumoxidschicht muß jedoch 2,5—30μηι stark sein und auf ganz bestimmte Weise hergestellt worden sein. Das aus der DE-AS 10 32 669 bekannte Aufzeichnungsmaterial weist eine isolierende Deckschicht, die aus einem Polymerisat bestehen kann und zwingend dünner als 1 μιη ist, eine konventionelle Selenschicht als photoleitfähige Schicht einer Dicke von 10—200 μηι und eine Sperrschicht, deren Dicke nur Bruchteile der Dicke der photcleitfähigen Schicht beträgt, auf. Das Verfahren gemäß DE-PS 91 62 555 bzw. DE-AS 10 32 669 entsprechen den üblichen elektrophotographischen Verfahren, bei denen das Aufzeichnungsmaterial erst elektrostatisch aufgeladen und anschließend belichtet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern, daß das Aufzeichnungsmaterial eine variable Quantenausbeute liefert und gleichzeitig in der Lage ist, ein latentes Bild eine unbegrenzte Zeit lang zu speichern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der genannten Gattung dadurch gelöst, daß ein Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer Sperrschicht aus einem elektrisch isolierenden Material, einer halogendotierten amorphen Selenschicht und einer undotierten amorphen Selenschicht verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders in elektrophotographischen Verfahren und/oder zur Aufbewahrung von Bildern brauchbar, wenn entweder von eier gleichen Vorlage mehrere Bilder hergestellt werden sollen oder ein entwickelbares Bild eine unbestimmte Zeit lang gespeichert werden soll, um später entwickelt zu werden.

Gemäß einer Ausführungsform verwendet man ein Aufzeichnungsmaterial mit einer 2—125 μΓΠ dicken Sperrschicht, einer 2—100 μπι halogendotierten Selenschicht und einer 10— ΙΟΟμίτι dicken undotierten Selenschicht.

Der erfindungsgemäß verwendete elektrisch leitende Schichtträger kann z. B. eine metallische Unterlage sein. Das erhaltene Bild kann mit irgendeinem üblichen Verfahren entwickelt werden.

Beim Belichten mit aktivierender Strahlung, z. B. einer Löschungslampe, wird die negative Ladung in der halogendotierten Selenschicht eingefangen. Beim anschließenden gleichmäßigen positiven Auf'aden der Oberfläche bildet sich eine gleichmäßige positive Ladung der freiliegenden Oberfläche der undotierten amorphen Selenschicht.

Gemäß einer Ausführungsform wird das nach der Belichtung auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials sich befindende positive Ladungsbild entfernt und nachfolgend das in der halogendotierten Selenschicht befindende negative Ladungsbild entwickelt.

Aufgrund der Tatsache, daß negative Ladung in der halogendotierten Schicht gespeichert oder eingefangen ist, ist die Sperrschicht so gewählt, daß ein Ladungsträger durch diese Schicht fließen kann. Der Schichtenträger ist also von der Sperrschicht elektrisch isoliert und das elektrostatische Bild läßt sich eine unbegrenzte Zeit speichern.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen hervor. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials in einer für die Erfindung verwendbaren Ausführung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des ersten Schrittes in dem erfindungsgemäßen Abbildungsverfahren;

F i g. 3 eine Darstellung des zweiten Verfahrensschrittes;

F i g. 4 eine Darstellung des dritten Verfahrensschrittes.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß verwendbares Aufzeichnungsmaterial 10 dargestellt. Mit 11 ist ein als Unterlage dienender Schichtträger bezeichnet, der aus einem elektrisch leitenden Material ist. Der Schichtträger kann aus irgendeinem üblichen Metall sein, etwa Messing, Aluminium, Stahl od. dgl. Es kann die übliche Dicke haben, starr oder flexibel und transparent sein und in irgendeiner geeigneten Form vorliegen, etwa als Platte, Band, Trommel od. dgl. Auch kann der Schichtträger aus anderen Materialien bestehen, etwa aus metallisiertem Papier, aus Kunststoff-Folien, die mit einem dünnen Überzug aus Aluminium oder Kupferjodid versehen sind, oder aus Glas, das mit einer dünnen leitenden Schicht von Chrom oder Zinnoxyd bedeckt ist.

Mit 12 ist eine elektrisch isolierende Sperrschicht bezeichnet, die dicke genug sein muß, um den für die Erfindung in Frage kommenden elektrischen Feldern Widerstand zu leisten. Hierfür hat sich eine Dicke im Bereich von μηι bis 125 μιη als brauchbar erwiesen. Die Sperrschicht muß aus einem inerten Material sein und dick genug, so daß keine Ladungsträger irgendeiner Polarität durch diese Schicht fließen können. Auf diese Weise ist die Ladung gegen den leitenden Schichtträger elektrisch isoliert. Das Material, das diese Sperrschicht bildet, kann beispielsweise ein isolierendes Kunstharz oder tin Oxydüberzug sein. Zu den brauchbaren Materialien gehören: Polycarbonat, Aluminiumoxid oder Epoxydkunstharze. Die Sperrschicht ist überdeckt von einer Einfangsschicht 13, die aus halo^endotiertem

in amorphen (glasartigem) Selen besieht. Geeignete Halogene sind: Chlor, Jod, Brom oder Fluor in einer Konzentration zwischen 0,0002 und 0,1 Gewichtsprozent. Die Dicke dieser Schicht ist nicht besonders kritisch; es eignen sich Dicken im Bereich von 2 bis

i^r> 100 μπι. Über der halogendotierten Schicht liegt eine Transportschicht 14, die aus undotiertem amorphen (glasartigem) Seien besteht. Diese Schicht muß dicker sein als die halogendotierte Selenschicht 13 und ihre Dicke kann im Bereich von 10—200 μπι liegen.

Zum Erzeugen eines Ladungsbildes auf dem erfindungsgemäßen verwendeten Aufzeichnungsmaterial wird als erster Schritt die Oberfläche der undotierten amorphen Selenschicht 14 mit Hilfe einer Koronaentladungsvorrichtung 16 mit einer gleichmäßigen negativen Ladung belegt, während die Oberfläche gleichzeitig mit Licht 17 überflutet wird. Dies führt dazu, daß Elektronen in der Schicht 13 eingefangen werden, was in F i g. 2 bei 15 angedeutet ist. Nach diesem Verfahrensschritt wird dann das Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig auf ein

»ι positives Potential aufgeladen, wodurch quer durch die undotierte Selenschicht 14 von deren Oberfläche zu den Elektronen-Fangstellen 15 hin ein elektrisches Feld erzeugt wird (s. Fig. 3). Zudem existiert zwischen der Sperrschicht 12 und dem leitenden Schichtträger 11 ein

Γι entsprechendes Ausgleichsfeld. Das Aufzeichnungsmaterial wird dann mit einem Lichtmuster 19 (s. Fig.4) bildmäßig belichtet, was zu einer selektiven Entladung der positiven Oberflächenladung führt. Auf diese Weise bildet sich das latente Ladungsbild 18 zwischen der

■ι» Oberfläche der undotierten Selenschicht 14 und der eingefangenen negativen Ladung in der Schicht 13 (s. Fig. 4). Dieses latente Ladungsbild kann eine unbestimmte Zeit gespeichert werden, um dann sofort entwickelt zu werden, wenn ein sichtbares Bild gewünscht wird. Wenn ein weiteres Bild erzeugt werden soll, wird der obersten photoleitenden Schicht eine negative Vorladung erteilt und eine Gesamitbelichtung, die freie Löcher wegwischt und Elektronen wieder an den Elektronen-Fangstellen 15 einfängt, so daß der

5ü Schichtaufbau für eine neue positive Ladung und darauffolgende Entladung bereit ist.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung anhand eines Verfahrens zum Herstellen e>nes mehrschichtigen, als Bildspeicher verwendbaren Aufzeiohnungsmaterials und Erzeugen eines Bildes auf diesem. Die Prozentangaben in der Beschreibung, den Beispielen und den Ansprüchen beziehen sich, soweit nichts anderes angegeben, auf Gewichtsprozent. Die folgenden Beispiele sollen verschiedene Ausführungsbeispiele

fao der Erfindung veranschaulichen. Die photoleitfähige glasige Selenschicht und die Legierungen mit glasartigem Selen gemäß der Erfindung können mittels irgendeines gebräuchlichen Ablagerungsverfahrens im Vakuum geformt werden. Die US-PS 27 53 278 und 33 12 548 schildern solche Verfahren der Vakuumaufdampfung, die sich für die Bildung der Selenschichten für das erfindungsgemäß verwendete Aufzeichnungsmaterial eignen.

Beispiel

Kin erfindungsgemäß verwendbares elektrophotographischcs Aufzeichnungsmaterial in l^:orm einer Platte wird wie folgt hergestellt: F.inc Unterlage aus Messing mit einer Breite von 25,8 cm und einer Länge von 39 cm wird mit einem Überzug versehen, der eine Sperrschicht aus getrocknetem Polycarbonat mit einer Dicke von 20 Mikron bildet. Die Sperrschicht wird durch Eintauchen der Messingplatte in eine Mcthylendichlorid-Lösung eines Polycarbonates erzeugt. Die Lösung wird hergestellt, indem 300 g Polycarbonat in 1800 ml Methylenchlorid gelöst werden. Auf die Polycarbonat-Sperrschicht wird eine 10 μΐη dicke Schicht glasartigen Selens das 0,003 Gewichtsprozent Chlor enthält, unter Vakuum aufgedampft. Dann wird auf der chlorhaltigen Schicht eine 50 [im dicke Deckschicht aus undotiertem glasartigem Selen aufgedampft. Die auf solche Weise erzeugte mehrschichtige Platte wird dann um einen Aluminiumzylinder mit einem Umfang von 76 cm gewickelt. Zur Erzeugung einer Abbildung auf der Platte wird die Oberfläche der Trommel mit Hilfe einer negativen Koronaentladung aufgeladen, wobei sie gleichzeitig einer gleichmäßigen Belichtung mit weißem Licht ausgesetzt wird. Die negative Ladung wird durch die oberste phololcitende undotierte Selenschicht transportiert und in der chlordotiertcn Selenschicht eingefangen. Dabei wird die Aufladung so eingestellt, daß ein eingefangenes Aufladungspotcntial von etwa —800 V entsteht. Daraufhin wird die Oberfläche der Trommel gleichmäßig auf ein positives Oberflächenpotential von elwa + 800V aufgeladen. Dann wird die Platte mit der Bildvorlage belichtet, wodurch sie in den von Licht getroffenen Bereichen sowohl an der Oberfläche als auch an den Elektronen-Fangstcllcn in der Platte selektiv entladen wird. Auf der Plattenoberfläche bleibt ein latentes elektrostatisches Ladungsbild zurück.

Dieses latente Bild wird dann durch »Kaskadiercn« von Toner über die Plattcnobcrflächc entwickelt.

In einem alternativen Beispiel kann die positive Oberflächenladung, die nach dem Belichtungsschritt zurückbleibt, mittels einer leitenden Gummirolle ent-

Hi fernt werden und das in der mit Chlor dotierten Schicht gespeicherte negative Ladungsbild kann entwickelt werden. Dieses Bild kann für unbestimmte Zeit, etwa mehrere Tage oder länger, aufgehoben werden.

Der Verfahrensschritt der gleichmäßigen Belichtung,

v> der normalerweise gleichzeitig mit der ersten negativen Aufladung vorgenommen wird, kann auch als ein gesonderter Schritt nach dem Aufladen durchgeführt werden.

Für den Fachmann ist es offenkundig, daß beim

2(i Verändern des Feldes quer durch die undotierte Selenschicht 14 infolge einer Änderung der Menge an gespeicherter negativer Ladung die Quantenausbeutc mit wachsenden Feldern zunimmt. In der herkömmlichen clcktrophotographisehcn Arbeitsweise beobachtet

pi man bei 16 V pro μηι und einer Belichtung mit einer Strahlung von 400 μηι eine Quantcnausbeutc von etwa 0,5. Bei stärkeren Feldern als etwa 16 V pro μίτι ist die Ausbeute lediglich durch die Fähigkeit der Vorrichtung, Elektronen einzufangen und durch die Widerstandsfä-

in higkeit gegen die Inji/.icrung von Obcrflächenladung begrenzt. Bei einer Feldstärke von 75 V pro μπι wurde die Ausbeute zu 0,95 berechnet bei Verwendung einer Strahlung von 400 μττι.

Hier/u 1 Blatt Z.eiclimiiiücn

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei dem ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig negativ aufgeladen, gleichzeitig oder nachfolgend gleichmäßig belichtet, anschließend positiv aufgeladen, bildmäßig belichtet und entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer Sperrschicht aus einem elektrisch isolierenden Material, einer halogendotierten amorphen Selenschicht und einer undotierten amorphen Selenschicht verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufzeichnungsmaterial mit einer 2—125 μιη dicken Sperrschicht, einer 2— 100 μΐη dicken halogendotierten Selenschicht und einer 10—100 μσι dicken undotierten Selenschicht verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nach der Belichtung auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials sich befindende positive Ladungsbild entfernt und nachfolgend das in der halogendotierten Selenschicht sich befindende negative Ladungsbild entwickelt wird.