DE2260934C3

DE2260934C3 - Elektrofotographische Aufzeichnungsvorrichtung zur elektrophoretischen Herstellung von Tonerbildern

Info

Publication number: DE2260934C3
Application number: DE2260934A
Authority: DE
Inventors: William Alan Stewart Kew Victoria Butement (Australien)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2265267A1; GB1404799A; DE2260934B2; DE2260934A1; US3941593A; JPS5613951B2; JPS4868238A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrophotographische Aufzeichnungsvorrichtung zur elektrophoretischen Herstellung von Tonerbildern einer Vorlage gemäß der Gattung des Anspruchs 1.

Eine derartige Aufzeichnungsvorrichtung ist aus der DE-OS 1522 572 bekannt.

Werden mit einer derartigen Aufzeichnungsvorrichtung Strichdarstellungen reproduziert, so ergeben sich keine Schwierigkeiten. Andererseits treten diese dann auf, wenn die Vorlage flächenhafte Darstellung aufweist.

Werden diese reproduziert, so erfolgen Konzentrationen des Toners an den Randbereichen der flächenhaften Darstellungen, während die mittleren Teile kein oder nur wenig Toner erhalten. Eine gleichmäßige Tönung ist somit nicht gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Aufzeichnungselektrode so auszubilden, daß eine gleichmäßige Tönung und Beaufschlagung des aufnehmenden Papiers, unabhängig davon, ob es sich um flächige oder linienförmige Abbildungen handelt, erfolgt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Aufzeichnungselektrode,

Fig. 2 die Ausbildung des Gitters und der diskreten Elemente,

Fig. 3 die Schaltungsanordnung,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführung der Anordnung des Gitters und der Elemente, und

Fig. 5 und 6 weitere Abwandlungen.

In der Fig. 1 ist eine aus transparentem Material wie Glas bestehende Platte 30 mit einer Schicht 31 aus optisch transparentem, elektrisch leitendem Material überzogen.

Die Schicht 32 besteht aus photoleitfähigem Material und liegt über der Schicht 31. Über der Schicht

32 befindet sich eine Widerstandsschicht 33. An diese Schicht 33 schließt sich dann eine Schicht aus Photoresist an. Bei der Herstellung wird dieses Material durch ein Photonegativ hindurch belichtet, das ein Muster aus kleinen diskreten Elementen oder Flächen 35 aufweist, zwischen denen ein kontinuierliches Netz- oder Gitterwerk 36 (Fig. 1 und 2) ausgebreitet liegt. Die diskreten Elemente sind hier hexagonal ausgebildet, es können jedoch beliebig andere Muster gleichermaßen verwendet werden.

Das nicht belichtete Photoresist wird von den Elementen 35 und 36 entfernt, während der durch Licht unlöslich gewordene Rest in den Zonen 37 verbleibt.

Aus leitendem Material, vorzugsweise Kupfer oder Silber, wird dann auf galvanischem oder anderem Wege auf der belichteten Oberfläche Metallüberzug erzeugt, wodurch eine Reihe von elektrisch leitenden Elementen entstehen, die über die Widerstandsschicht

33 mit dem leitenden Gitter verbunden sind.

Bei Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführung wird ein Papierblatt 39 in den Entwicklungsraum eingeführt und auf die Schicht 35, 36, 37 aufgelegt. Somit werden die Elemente unter einer Spannung E' gehalten, die von der Lichtintensität der entsprechenden Teilflächen des Bildes abhängt, und ziehen vom Entwickler in Abhängigkeit einer hohen bzw. niedrigen Spannung £' mehr oder minder aufgeladene Teilchen an.

Da die Entwicklerflüssigkeit den Widerstand /Ϊ, nicht bestimmt, kann ihr spezifischer Widerstand wesentlich höher liegen und überwiegend von den Ladungen abhängen, die durch die Bewegung der geladenen Pigmentkörperchen gegeben ist. Demzufolge ist die Entwicklungsgeschwindigkeit sehr groß. Die Fig. 3 zeigt eine schematische Ersatzschaltung, in der die Flache 35 eine der diskreten Elemente darstellt. Auch hier gilt das Bezugszeichen 40 für den Entwicklerbehälter bzw. eine darin befindliche Platte (Elek-

trode). Die Anordnung ist so, daß der Entwicklerbehälter oder seine Platte bei einem beliebigen vorherbestimmten Potential gehalten werden kann.

Dazu wird ein Potentiometer POT verwendet, das parallel zur Spannungsquelle E liegt, unc gemäß der zeichnerischen Darstellung drei Abgriffe X, V und Z aufweist. Wenn nun der Entwicklerbehälter 40 an den Abgriff X gelegt wird, so ergibt das negative Transparentbild ein positives Bild.

Sollte sogar die Fläche 35 im Dunkeln liegen und die ihr zugeordnete Fläche der photoleitfähigen Schicht 32 seinen höchsten spezifischen Widerstand haben sowie demzufolge eine niedrige Spannung E¹ bestehen, so kann etwas Pigment auf der Oberfläche aufgetragen werden, was zur Folge hat, daß der bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel genannte Nachteil eines gesamtflächigen grauen Hintergrundes weiterhin auftreten kann. Sogar dann, wenn tatsächlich die Spannung E¹ Null beträgt, können auf Grund der allgemeinen Bewegung der Tonerteilchen einige davon mit dem Papier in Berührung kommen. Demzufolge ist es ratsam, an die Platte 40 eine kleine Spannung zu legen, die dann ein Feld erzeugt, durch das die Pigmentkörper von dem Element 35 zurückgestoßen werden, so daß dann wirklich weiße Flächen auf dem Original unverfälscht wiedergegeben werden können. Dieser Zustand kann dadurch erzielt werden, daß die Platte an den Abgriff Y des Potentiometers POT gelegt wird.

Der dritte Abgriff Z ist vorgesehen, damit die Spannung auf dem Behälter oder der Platte 40 einen geringfügig höheren Wert hat als auf das Element 35. wenn das Licht auf dem Teil der photoleitfähigen Schicht 32, der dem Element 35 zugeordnet ist, seinen Höchstwert erreicht. Unter dieser Bedingung kann ein positives Bild von dem positiven Original oder Transparentbild erzeugt werden.

Durch einfache Steuerung der Spannung mittels der Abgriffe X, Y und Z am Potentiometer und durch die Polaritätsumkehrung der Spannung E kann ein positiver oder negativer Abdruck entweder eines negativen oder eines positiven Transparenzbildes oder Originals erstellt werden, und es ist gewährleistet, daß das abgenommene Bild vom negativen Original die volle Spannweite der Tonabstufung von schwarz bis weiß aufweist.

Durch Veränderung des besonderen Ausführungsbeispiels können Schwarz-Weiß-Drucke gegenüber den bisher bekannten Verfahren schneller erzeugt werden, und zwar bei gleichzeitig weniger kostenaufwendiger Ausrüstung und einfacherer Konstruktion gegenüber dem bekannten.

Die Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 kann dann nicht als völlig zufriedenstellend erachtet werden, wenn ein Positivdruck von einem positiven Original hergestellt wird, d. h. wenn der Potentiometerabgriff Z an der Platte 40 liegt und ein auf der Platte entwickeltes Bild auf das Papier übertragen werden soll, da ein bestimmter Niederschlag des Entwicklers auf dem Gitter 36 der Fig. 2 liegen kann. Dies tritt ein, wenn kein Licht vom Original auf die photoelektrische Fläche fällt und der Widerstand R₂ (Fig. 3) einen äußerst hohen Wert und das Element 35 ein Null-Potential aufweist, während der Entwicklungsbehälter 40 eine begrenzte Spannung in Abhängigkeit von der Stellung des Abgriffs Z besitzt. Falls dies ein positives Potential ist und positiv geladene Teilchen im Entwickler verwendet werden, zieht das Gitter den Entwickler an, wodurch der Druck unvollkommen wird.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 6 wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß das Gitter 45 unter der Plattenoberfläche angeordnet ist, weshalb nur von den Elementen 46 Entwicklerpigment angezogen werden kann. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist eine Lage aus Glas oder transparentem Werkstoff 47 vorgesehen, auf der sich eine aus optisch transparentem und elektrisch leitendem Werkstoff z. B. Zinkoxid - bestehende Schicht 48 befindet. Diese Schicht ist den entsprechenden Schichten der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ähnlich. Die Schicht 49 ist eine Schicht aus photoleitf ähigem Material, ζ. B. Zinkoxid oder mit Magnesium und Sauerstoff dotiertes Kadmiumsulfid. In dem einem oder anderen Falle wird dieser Stoff mit einem geeigneten Harz gebunden. Die Schicht 49 kann elektrophoretisch auf bekannte Weise niedergeschlagen oder als

-° Lösung oder sonstwie auf die Oberfläche gespritzt oder aufgetragen werden. Da die Farbe dieser Schicht keine Beziehung auf den Fertigdruck hat, ist es natürlich auch nicht wesentlich, daß sie weiß sein sollte. Es mag aus diesem Grunde wünschenswert sein, Kadmiumsulfid als Material zu verwenden, das eine Druckgeschwindigkeit ermöglicht, die über der bei Verwendung von Zinkoxid liegt. Die Schicht 49 wird von einer Metallschicht 50 überlagert, z. B. aus Kupfer oder Silber.

Jü Falls die Oberfläche der Schicht 49 geschützt werden sollte, kann eine Zwischenschicht 51 vorgesehen werden, die aus einem hoch ohmischen Kunststoff besteht, der mit einem leitenden Werkstoff wie Ruß vermischt ist. Als Alternative kann aber auch eine Schicht aus Kunststoff vorgesehen werden, die selbst einen geeigneten spezifischen Widerstand aufweist. Bei der Herstellung wird dann die Oberfläche des Kupfers oder eines anderen Metalls oder Leiters mit einer Schicht eines Photoresists überzogen. Nach dem Trocknen dieser Schicht wird sie dem Licht ausgesetzt derart, daß das Gitter 45 (Fig. 4) vom Licht geschützt ist, während der Rest der Oberfläche stark bestrahlt wird. Die bestrahlten Flächen werden dann vom Photoresist in alkalischer Lösung freigewaschen, wobei

■r> das exponierte Kupfer mittels einer herkömmlichen Ätzlösung weggeätzt wird. Somit bleibt ein Gitter 45 zurück, das durch das Bezugszeichen 50 in Fig. 5 kenntlich gemacht ist. Die Schicht 52, die bei Verwendung der Schicht 51 vorzugsweise aus dem gleichen

5i) Material wie Schicht 51 bestehen soll, wird auf der gesamten Oberfläche der Lage aufgetragen. Die Oberfläche der Schicht 52 wird dann mit Kupfer, einem anderen Metall oder Leiter überzogen, wie bei der Oberfläche 51, ebenfalls wird ein Photoresist darüber geschichtet, getrocknet und belichtet, so daß die Zonen 46 der Fig. 4 ausgebildet werden. Wiederum wird das Photoresist in den belichteten Zonen weggewaschen und das Kupfer weggeätzt, so daß sich kleine von einander getrennte Inseln bilden. Die Oberfläche

«ι der Schicht 52 wird dann dort, wo sie von Kupfer befreit wurde, durch Bespritzen mit einem geeigneten Lösungsmittel gewaschen, so daß diese Zonen weggelöst werden. Gleichermaßen wird die Schicht 51 auch in diesen Bereichen weggelöst, wenn sie dort besteht,

hi wobei zum Weglösen äquivalenter Bereiche der photoleitfähigen Schicht 49 ähnliche oder unterschiedliche Mittel verwendet werden, wie bei 53 dargestellt. Die Elemente 46 sind somit bis hinunter zur Schicht

48 voneinander isoliert, ausgenommen natürlich dort, wo sich das Gitter befindet, da ja dieses verhindert, daß das darunterliegende Material weggewaschen wird. Die derart gebildeten Freiräume können dann mit Isoliermaterial 54. ζ. Β. ein Epoxydharz, aufgefüllt und die Oberfläche der Platte sanft poliert werden.

Das Gitter 45 ist ohmisch mit den Elementen 46 durch die Restbereiche der Schicht 52 verbunden, wogegen andere Teile der Elemente 46 ohmisch an der elektrisch leitenden Schicht 48 liegen, wenn die photoleitende Schicht 49 (bei Verwendung der Schicht 51) beleuchtet wird, und durch die Verbindung zwischen dem Gitter 45 und den Elementen 46 ist der Widerstand R₁ gemäß Fig. 3 gegeben. Dagen ergibt sich die Verbindung zwischen den Elementen 46 und der elektrisch !eilenden Fläche 48 den Widerstand R₂. In diesem Zusammenhang muß hervorgehoben werden, daß die mit Widerstand behaftete Schicht 52 nicht nur den Widerstand /?,, sondern auch den theroretisch unerwünschten Widerstand zwischen dem Element 46 und der photoieitfähigen Oberfläche 49 bildet. Bei Vorhandensein der Schicht 51 wird der unerwünschte Widerstand noch verstärkt. Es läßt sich jedoch leicht demonstrieren, daß dieser zusätzliche Widerstand im Vergleich zu Λ, normalerweise klein ist, wogegen die Schicht 52 einen zufriedenstellenden Widerstandswert R₁ vorsieht. Auch bei Gleichheit des unerwünschten Widerstandes mit R₁ und von R₁ mit R₂ und bei einer angelegten Spannung von 500 Volt wird die Spannung £', die auf das Element mit voll beleuchteter Grundlage wirkt, 166 Volt betragen, was einen geeigneten und ausreichenden Wert für eine schnelle Entwicklung darstellt.

Ein Höchstwert für R₂, der unter R₁ liegt, mag dann erwünscht sein, wenn ein lineares Verhältnis zwischen der an ein Element angelegten Spannung und dem Licht, das auf den zugeordneten Teil der photoieitfähigen Schicht 49 fällt, zu einem niedrigeren Wert für £' führt. Unter diesen Umständen kann auch noch eine schnelle Entwicklung erzielt werden. Die Fig. 6 zeigt die allgemeine Kraftlinien in bezug auf die Platte der Fig. 4 und 5, wenn diese einem Teil der Entwicklerkammer oder Platte 55 zugeordnet ist. Es geht hieraus hervor, daß alle Linien zwischen der Druckplatte und der Platte 55 auf den Elementen 46 auslaufen, wobei das Gitter 45 von diesen Elementen abgeschirmt wird.

Die Herstellung der Platte wird durch ein verhältnismäßig einfaches, dem Stande der integrierten Schaltkreistechnik bekanntes Verfahren vorgenommen. Die Arbeitsweise der in den Fig. 4 und 6 dargestellten Ausfuhrungsform ist mit derjenigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele identisch.

Falls erwünscht, kann das Papier auch gegen die Außenfläche der Platte gelegt und das Pigment von

ihr angezogen werden, oder als alternative Abwandlung kann das Pigment auf die Platte aufgetragen und entweder wieder von dieser entfernt werden, indem ein Papierbogen dagegengelegt und das Feld verändertoder die pigmentierte Platte gegen den Papierbogen gepreßt wird, wie dies bei einem normalen Druckverfahren der Fall ist.

Das Verfahren nach der Erfindung weist bestimmte Vorteile auf, die bei den bisherigen elektrophotographischen Reproduktionsverfahren nicht als Gesamtheit zu verzeichnen sind. Diese sind:

a) Die Reproduktionsgeschwindigkeit kann gegenüber den bekannten Ausführungsformen größer sein, da die schnellsten zur Verfügung stehenden Photoleiter unbeschadet ihrer Farbe verwendet werden können, weil jede Zone 46 während der Entwickleraufnahme bei konstantem Potential gehalten wird. Bei Verwendung von geladenen photoieitfähigen Flächen fällt das Potential während der Entwickleraufnahme.

b) Gewöhnliches Papier kann verwendet werden, es sind keine besonderen Oberzüge erforderlich, wie sie unter Beanspruchung der genauen Aufbereitungstechniken bei den jetzigen flüssigen Entwickleranlagen verwendet werden.

c) Es ist kein Ladegerät oder Hochspannungsquelle erforderlich, weshalb vereinfachte Apparate entworfen werden können.

d) Bei Verwendung von elektrophotographischen Druckplatten, wie sie oben beschrieben wurden, ist es möglich, einen Positivdruck von einem positiven oder einem negativen Original einfach dadurch anzufertigen, daß ein Schalter umgelegt wird, durch den die Polarität der Speisespannung umgekehrt wird. Gegenüber bestehenden Anlagen muß der Entwickler nicht gewechselt werden, wenn von einem negativen auf ein positives Original umgeschaltet wird.

e) Schwarz-Weiß-Photographien können als solche für sich oder in Zusammenhang mit Geschriebenem unverfälscht unter Wahrung des vollen Bereichs der Halbtöne reproduziert werden. Obgleich die Fläche der Elemente 46 nicht der gesamten Druckfläche (da ja das Harz 54 in den Freiräumen zwischen den Elementen 46 etwas von der Fläche selbst besetzt) gleichzusetzen ist, wird dennoch bei der gewünschten Reproduktion von voll- oder tiefschwarz eine bestimmte Entwicklermenge aufgenommen, so daß bei Anpressen der Platte auf das Papier und Übertragen des Entwicklers auf diese der Entwickler gerade bis zu einem ausreichenden Maße seitwärts gedrückt wird, daß der Zwischenraum oder die Lücke zwischen dem Druck von einem Element 46 zum nächsten überbrückt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographische Aufzeichnungsvorrichtung zur elektrophoretischen Herstellung von Tonerbildern einer Vorlage, bestehend aus einer dem zu reproduzierenden Bild zugewandten, optisch transparenten, elektrisch leitenden Schicht, einem mit einer Gegenelektrode abschließenden, den die Tonerteilchen enthaltenden Entwickler aufnehmenden Raum, wobei zwischen der Gegenelektrode und der elektrisch leitenden Schicht eine Spannung anlegbar ist und einer zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der Gegenelektrode angeordneten photoleitfähigen Schicht, wo- '⁵ bei zwischen dieser und der Gegenelektrode eine die Tonerteilchen aufnehmende Oberfläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der photoleitfähigen Schicht (32,49) und der die Tonerteilchen aufnehmenden Oberfläche -° (3S·, 35) ein elektrisch leitendes Gitter (36, 45, 50), eine Vielzahl von elektrisch leitenden, in regelmäßiger Ordnung angeordneten diskreten Elementen (35,46) sowie eine das Gitter und die Elemente verbindende Widerstandsschicht (33, 52) vorgesehen sind und daß zwischen dem Gitter (36, 50) und der elektrisch leitenden Schicht (31, 48) eine Spannung anlegbar ist.

2. Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten EIe- ω mente (35, 46) hexagonal ausgebildet sind.

3. Aufzeichnungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (45) unterhalb der diskreten Elemente (46) angeordnet ist.

4. Aufzeichnungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (50) auf der photoleitfähigen Schicht (49), die Widerstandsschicht (52) auf dem Gitter (50) und die diskreten Elemente (46) auf der Wi- -to derstandsschicht (52) angeordnet sind.

5. Aufzeichnungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tonerteilchen aufnehmende Oberfläche in an sich bekannter Weise Papier (39) ist.

6. Aufzeichnungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (33) auf der photoleitfähigen Schicht (32) die diskreten Elemente (35) auf der Widerstandsschicht (33) und das elektrisch lei- "> <> tende Gitter (36) auf der Widerstandsschicht (33) angeordnet sind.