DE2339745B2

DE2339745B2 - Verfahren und vorrichtung zum aufladen wiederholt verwendbarer elektrostatischer aufzeichnungsschichten

Info

Publication number: DE2339745B2
Application number: DE19732339745
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Phys. Zumikon Lanker (Schweiz)
Original assignee: Turlabor Ag, Zumikon (Schweiz)
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1976-01-29
Also published as: CH549823A; US3900776A; GB1453474A; CA995297A; DE2339745A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufladung

wiederholt verwendbarer elektrostatischer Aufzeichnungsschichten, bei dem eine Gasentladung auftritt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, daß Gasentladungen, beispielsweise

Koronaentladungen, eine Änderung physikalischer und chemischer Eigenschaften bestimmter Stoffe bewirken können. So wurde festgestellt, daß insbesondere Schichten, wie sie für reprographische Zwecke Anwendung finden können, unter der Einwirkung von

Gasentladungen einen irreversiblen Alterungseffekt aufweisen. Dieser Alterungseffekt äußert sich in mehr oder weniger rasch abnehmender Bildqualität bei wiederholter Benutzung einer solchen elektrophotographischen Schicht.

Bei den bekannten Reproduktionsprozessen, in welchen solche elektrophotographische Schichten verwendet werden, stellt der genannte Alterungseffekt einen erheblichen Nachteil dar. Die elektrophotographischen, besonders die organischen elektrophotogra-

phischen Schichten müssen nämlich wegen dieses Alterungseffektes nach einer beschränkten Anzahl von Reproduktionen ersetzt werden. Ein häufiger Ersatz sowie die damit verbundenen Arbeiten und Kosten sind unerwünscht. Der Ersatz der elektrophotographischen Schicht führt auch zu unerwünschten Unterbrechungen in der Einsatzbereitschaft der betreffenden Reproduktionsgeräte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufladung wiederholt verwendbarer elektrostatischer Aufzeichnungsschichten zu schaffen, bei dem die bei der Aufladung in Verbindung mit Gasentladungen auftretenden und die Aufladefähigkeit beeinträchtigenden irreversiblen Alterungseffekte zu-

mindest weitgehend vermieden werden und dadurch eine erhebliche Steigerung der möglichen Zyklenzahl

Uflter vjcwaiuiwlbluug wiuwi uu^vniuwuvj ,ti .uiiuvjuauiai

erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß die wiederholt aufzuladende Aufzeichnungssschicht bei allen Aufladunesvorgängeu auf einen konstanten Spannungswerr aufgeladen wird, der unterhalb des Sättigungsbereiches" der Aufladecharakteristik der Aufzeichnungsschicht im Neumsiand liegt.

Als Sättigungsbereich wird dabei derjenige Bereich verstanden, bei dem die Steilheit der Ladekurve gleich oder kleiner der Hälfte der maximalen Steigerung der Ladekurve ist.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, c"iß bisher stets versucht wurde, die Aufladespannung möglichst nahe an den Sättigungswert zu bringen und dadurch eine Verringerung der Empfindlichkeit bzw. des Bildkontrastes zu vermeiden, ist. es besonders überraschend, daß durch die gemäß der Erfindung vorgenommene Absenkung und Konstanthaltung der Spannung eine ganz beträchtliche Erhöhung der Anzahl möglicher Kopien von guter Qualität erreicht werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die wiederholt aufzuladende Aufzeichnungsschicht bei allen Aufladungsvorgängen auf einen Spannungswert aufgeladen wird, der unterhalb des Sättigungsbereiches der Aufladecharakteristik der Aufzeichnungsschicht im Neuzustand liegt und abhängig vom geforderten Bildkontrast während wiederholter Aufzeichnungszyklen innerhalb eines festzulegenden Bereiches absinken kann.

Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dau das im Verlauf des Betriebes sich ergebende Absinken der effektiven Schichtspannung analog dem Absinken der Sättigungsspannung nicht kontinuierlich erfolgen muß, sondern vielmehr die effektive Schichtspannung durch Pausen, äußere Einflußgrößen u. dgl. durchaus wieder ansteigen kann, so daß durch Vorgabe dieses Bereiches, innerhalb dessen sich die Schichtspannung unter Gewährleistung einer ausreichend guten Bildqualität ändern kann, zu einer weiteren wesentlichen Erhöhung der Zyklenzahl führt.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine Halteeinrichtung zur Aufnahme der wiederholt aufzuladenden Aufzeichnungsschicht, eine Aufladeeinrichtung mit einer öffnungen aufweisenden Steuerelektrode zur Einstellung des Spannungswertes, auf dem die Aufzeichnungsschicht aufzuladen ist, und zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuerelektrode äquidistant zur Aufzeichnungsschicht auf der der Aufladeeinrichtung zugewandten Seite angeordnet ist, und daß der Abstand der Steuerelektrode von der Aufzeichnungsschicht kleiner als 4 mm und die lichte Weite der Öffnungen der Steuerelektrode mindestens in einem Teil derselben kleiner als 1,7 mm ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Aufladecharakteristik einer neuen und einer gealterten Aufzeichnungsschicht,

F i g. 2 einen Verlauf des Sekundärkoronastromes, F i g. 3 den Verlauf der effektiven Schichtspannung in Abhängigkeit der Zyklenzahl, F i g. 4 Strom/Spannungscharakteristiken von Aufladeeir.rictitungen,

F i g. 5 Auiiadecharakterisüken in Funktion der Zeit,

F i g. 6 Aufladecharakteristiken in FunktK τ des Weges,

F i g. 7, 8, 9 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieies einer Vorrichtung nach der Erfindung und
¹⁽> F i g. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In allen Figuren sind sich entsprechende Teile und Größen mit gleichen Bezeichnungen versehen. Die Figuren sind nicht maßstäblich gezeichnet.

In elektrophotographischen Prozessen mit wiederhoher Verwendung der Aufzeichnungsschicht ist eine derartige Schicht beispielsweise auf eine zylindrische Trommel aufgebracht oder auf eine Ratte oder auf ein endloses Band, und ein und dieselbe Schicht wird wiederholt zur Erzeugung von Kopien benutzt. Es ist üblich, für die Erzeugung solcher elektrophotographischer Schichten insbesondere anorganisches, rela'iv restistentes, hartes Material zu verwenden, beispielsweise Selen oder eine Legierung von Selen irit einem oder mehreren anderen Metallen. Es wurden jedoch auch für elektrophotographische Zwecke geeignete Schichten gefunden, welche aus organischen Materialien, allein oder in Kombination mit anderen Substanzen, bestehen. Diese organischen Schichten weisen jedoch einen stärkeren Alterungseffekt auf als die früher erwähnten anorganischen Schichten.

Hinweise auf solche organische: photoleitfähige Materialien sind beispielsweise zu finden in »Organic Photoconductors in Electrophotography, L. I. Grossweiner, 1970, Most Associates Marblehesd, Mass., USA«. Unter »organischen Schichten« wird im folgenden verstanden: elektrophotographische Schichten, bei denen die Bilderzeugung wesentlich vom elektrischen Widerstand von darin enthaltenem organischem Material abhängt und bei denen dieses Material auch an der freien Oberfläche der Schicht liegt, also mit Gasentladungen in Berührung kommen kann, zum Beispiel Schichten aus:

1. Organischen Photoleitern, besonders photoleitfähigen Polymeren, wie: Carbazolpolymere, z. B. Polyvinylcarbazol (PVCa) und bromiertes PVCa.

2. Pigment-organischen Bindemitteln, z. B. Cadmiumsulfid-Harz- und Phthalocyanin-Harzschichten. Als Harz z. B. Epoxidharze, Acrylharze und ähnliche.

3. Mehrfachschichten: z. B. wobei auf eine photoleitfähige Schicht noch eine dicke organische Isolationsschicht aufgebracht ist, z. B. 10 μ Mylar, oder ζ. B. auf Selen-Schicht eine PVCa-Schicht.

Organische Schichten der genannten Art, beispielsweise solche aus Polyvinylcarbazol (PVCa), haben zwar den Vorteil geringerer Kosten und leichterer Herstellbarkeil verglichen mit anorganischen Schich-

ten, aber die Verschlechterung der Bildqualität bei wiederholter Benutzung der Aufzeichnungsschicht ist viel stärker ausgeprägt als bei anorganischen elektrophotographischen Schichten, wie beispielsweise Selenschichten.

Die Verschlechterung der Bildqualität kann in Zusammenhang gebracht werden mit der zeitlichen Abnahme des Dunkelwiderstandes und des Oberflächenpotentials oder der Oberflächensättigungsspan-

nung, auch als Oberflächen-Annahmepotential, Ladungsannahme-Spannung oder Sättigungsspannung bezeichnet. Es ist dies das maximale Oberflächenpotential, auf welches sich eine bestimmte Schicht aufladen läßt. Dieses wird im weiteren als »Sättigungsspannung« bezeichnet. Mit zunehmendem Gebrauch einer bestimmten Schicht wird der Kontrast der mit ihr erzeugten Bilder schlechter. Der Kontrast kann auch ausgedrückt werden durch die Potentialdifferenz, welche zwischen belichteten und unbelichteten Stellen der zuvor elektrisch aufgeladenen photoleitfähigen Schicht erzielt werden kann.

Die Sättigungsspannung, der Dunkelwiderstand, die Oberflächenleitfähigkeit und das Kontrastpotential sowie die örtliche Gleichmäßigkeit und die zeitliche Konstanz derselben, werden hier als »elektrophotographische Eigenschaften« bezeichnet.

Zwecks Vermeidung von Verschlechterungen der Bildqualität, die mehr oder weniger stark bzw. rasch auftreten können, soll die Aufladung der Aufzeichnungsschichten also so erfolgen, daß die bei einer bestimmten Schicht ursprünglich erreichten elektrophotographischen Eigenschaften bzw. die sich dadurch ergebende Bildqualität auch bei oft wiederholter Benutzung der Schicht möglichst lange erhalten bleiben.

Nach den bisher bekannten Verfahren zur Aufladung einer Aufzeichnungsschicht, etwa mittels einer Hochspannungskorona bekannter Art als Aufladeeinrichtung, zeigt der Anstieg der Schichtspannung Vs in Funktion des zur Schicht fließenden Stromes Is bzw. der auf die Schicht übertragenen Ladung Q bei einer neuen Schicht beispielsweise einen Verlauf nach Kurve A in F i g. 1. Die Schichtspannung V_s steigt anfänglich bis etwa zum Wert V_L annähernd linear an und nähert sich dann asymptotisch dem Wert V₀, welcher die ursprüngliche Sättigungsspannung der betreffenden Schicht in ihrem Neuzustand darstellt. F₀ wird weiterhin als Neuwert der Sattigungsspannung bezeichnet.

Nach wiederholter Benutzung der gleichen Schicht verläuft der Spannungsanstieg schließlich, beispielsweise nur noch nach Kurve B in F i g. 1. Der Abstand C in F i g. 1 stellt ein Maß für die eingetretene Verschlechterung bzw. für die Alterung der betreffenden Schicht dar.

In der F i g. 1 ist ferner ein Spannungsniveau V_Sek eingetragen. Diese Spannung Vsek bezeichnet diejenige Schichtspannung V_s, bei welcher die sogenannten Sekundärkoronaerscheinungen auftreten. Dies äußert sich zum Beispiel im Auftreten eines Sekundärkoronastromes Ise k, in der Fachliteratur auch anormaler Koronastrom genannt.

Unter dieser Sekundärkorona werden auch optisch wahrnehmbare, punktförmige Entladungen auf der Oberfläche einer aufgeladenen Schicht zwischen Stellen unterschiedlichen Potentials verstanden.

Es wurde nun ein starker Zusammenhang zwischen dem Auftreten solcher SeKuniärkorona-Erscheinungen und dem Auftreten der im folgenden mit »Punktdefekte« bezeichneten Alterungseffekten gefunden. Diese Punktdefekte treten in den Kopien als kleine weiße Punkte in Erscheinung.

In der F i g. 2 zeigt eine Kurve D schematisch das Auftreten eines Sekundärkoronastromes Isck, nachdem die Schichtspannung Vs den kritischen Wert Vsek überschritten hat. Aus dem Verlauf der Kurven A und B in F i g. 1 erkennt man, daß der die Alterung zum Ausdruck bringende Abstand C besonders oberhalb des Spannungswertes Vsek beträchtlich wird. Aus zahlreichen Versuchen wurde nun erkannt, daß die erwähnte Alterung der Schicht und die sich hieraus ergebende Abnahme der Bildqualität der damit erzeugten Kopien in erheblichem Ausmaße vermindert werden können, wenn man dafür sorgt, daß die Schicht stets nur auf einen möglichst kleinen, vorzugsweise nicht über dem Wert V_Sek liegenden Bruchteil von V₀

ίο aufgeladen wird, ja, daß man vorzugsweise noch möglichst unter diesem Wert bleibt.

Dabei hat sich auch aus zahlreichen Versuchen gezeigt, daß auch mit einer solchermaßen wesentlich schwächeren Aufladung der Schicht in elektrophotographischen Prozessen noch eine vollkommen ausreichende Bildqualität erreicht werden kann, indem man nämlich die Sättigungsspannung K₀ der Schicht erhöht (z. B. durch eine Erhöhung der Schichtdicke). Dadurch kann man die für einen bestimmten Kopier-

ao prozeß notwendige Betriebsspannung V₁ der Schicht einhalten, bei gleichzeitiger Reduktion des Bruches K₁ZK₀ auf den beschriebenen vorzugsweise kleinen Wert (kleiner als 1, das heißt K₁ < K₀). Es wurde nämlich gefunden, daß sich mit K₀ auch die Spannungswerte Vsek und Vi erhöhen lassen und damit üb:r einen bestimmten vorgegebenen Spannungswert V_x gebracht werden können.

Durch dieses neue Verfahren der Aufladung photoleitfähiger elektrophotographischer Schichten wurden zusammenfassend folgende Alterungseffekte deutlich vermindert:

a) das Absinken der Sättigungsspannung Ks* von ihrem Neuwert K₀ mit steigender Zyklenzahl m, wobei m die Anzahl von Aufladungen mit anschließender Entladung durch Belichtung der Schicht bezeichnet,

b) die durch Ermüdungs- bzw. Erholeffekte verursachten zeitlichen Schwankungen zlK.5* der maximal erreichbaren Schichtspannung K₅* nach Ruhezeiten,

c) die örtlichen Potentialschwankungen auf der Schicht,

d) die Punktdefekte.
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In F i g. 3 zeigt eine Kurve E einen beispielsweisen Verlauf der Sättigungsspannung Vs* einer genannten Schicht in Abhängigkeit der Zyklenzahl m von Aufladungen mit jeweils anschließender Entladung durch Belichtung der Schicht. Eine Kurve F bringt die beobachteten Erholeffekte zum Ausdruck. Damit sind die Potentialschwankungen Δ Vs* gemeint, welche bei vorübergehender Ruhezeit der Schicht festgestellt werden können. Im wesentlichen zeigen die Kurven L und F, daß die Spannung K₅*, auf welche sich ein« bestimmte Schicht aufladen läßt, nur für eine relativ kleine Anzahl W₁ von Zyklen annähernd konstant das heißt in einem Toleranzbereich Δ K₀ bleibt. Eir solches Verhalten der Schicht, beziehungsweise eir solches Absinken der Sättigungsspannung K₅* schor nach relativ wenigen Zyklen W₁, ergibt nun keine gleichbleibende Qualität der mittels dieser Schicht ii elektrophotographischen Verfahren erzeugten Bilder auch wenn die Schichtspannung an sich noch aus reichend wäre. Zur Erreichung einer über eine großi Zyklenzahl m gleichmäßigen Bildqualität wäre dem gegenüber ein möglichst horizontaler Verlauf de Sättigungsspannungskurve in Funktion von m er

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wünscht. Es wurde nun gefunden, daß es zur Erzielung ist beispielsweise beschrieben in der US-PS 27 77 957. einwandfreier Bilder nach elektrophotographischer Dagegen zeigt eine Kurve R den nach vorstehenden Methode gar nicht notwendig ist, die zur Verwendung Ausführungen angestrebten Verlauf des Stromes Isgelangende Schicht stets bis in die Nähe ihrer Sätti- Inder Fi g. 4 stellt die Kurve B' den Zusammenhang gungsspannung Vs* (vgl. F i g. 3 Kurven E und F) 5 zwischen dem Schichtstrom Is und der damit erreichten aufzuladen. Schon ein wesentlich geringerer Grad der Schichtspannung V_s einer bestimmten gealterten Aufladung, etwa bis zum Wert V₁ (beziehungsweise Schicht dar. Man erkennt aus dem Schnittpunkt dieser Erhöhung des Wertes V₀ und Reduktion des Bruches Kurve B' mit den Kurven P und R, daß sich diese YJV₀) ist vollkommen ausreichend. Dieser Wert V₁ Schicht mit einer Aufladevorrichtung bekannter Art liegt vorzugsweise im linearen Teil der Kurve A io gemäß Kurve P nur bis zur Spannung Vp, hingegen (Fig. 1) und vorzugsweise noch unter dem Wert Vstk bei Aufladung nach dem vorliegenden erfindungsge-(vgl. F i g. 1 und 2), d. h. demjenigen Spannungswert, mäßen Verfahren bis zur Spannung V_R aufladen läßt, ab welchem Sekundärkoronaeffekte auftreten. Hält Der Wert V_R liegt in diesem Falle an der unteren man diese Bedingungen ein, also die Aufladung der Grenze des Toleranzbereiches Δ V₁, der Wert V_R entSchicht stets nur bis zum Wert K₁, so verläuft die vom 15 spricht damit dem Wert V_min in F i g. 5 und 6. Man Ordinatenwert V₁ ausgehende Kurve G, welche die erkennt aus F i g. 4, daß nach dem erfindungsgemäßen Abhängigkeit der Schichtspannung von der Zyklen- Verfahren die Aufladung im Bereich S mit größerer zahl m darstellt, überraschenderweise nicht nur bis zu Stromstärke Is erfolgt als mit bekannten Aufladeeinihrem Schnittpunkt H mit der Kurve E annähernd richtungen. Man erkennt ferner, daß der Strom I_s horizontal, wie dies zu erwarten wäre, bändern noch ao zur Schicht mit der Annäherung an den Steuerspandarüber hinaus bis zum Punkt/. Ab diesem Punkt/ nungswert V_St (K_s< liegt nahe bei K₁, beispielsweise tritt dann ein rascher Abfall auf. einige Prozente darunter) sehr rasch abnimmt, wenn

Dem Spannungswert V₁ kann ein Toleranzbereich die Schicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

■ 1 K₁ zugeordnet werden. Dieser markiert mit seiner aufgeladen wird, daß aber, vergleiche Bereich U, bei

unteren, durch eine Linie K dargestellten Grenze die »5 bekannten Aufladevorrichtungen die Schicht, in

für eine gerade noch ausreichende Bildqualität erfor- ihrem Neuzustand, eine noch höhere Spannung, theo-

derliche Schichtspannung (diese entspricht dem Wert retisch bis zum Wert Vv, annehmen kann.

Vmin in F i g. 5 und 6). In der F i g. 4 ist auch der Spannungswert V_st einer

Auch bei einer Aufladung der Schicht gemäß Steuerelektrode eingetragen, deren Bedeutung später Kurve G treten Erholeffekte auf. Dies wird durch eine 30 erläutert wird. Die Spannung V_v liegt um einen Betrag Kurve L veranschaulicht. Die Linie K schneidet die Δ V₅ über diesem Spannungswert Ks,.
Kurve F in einem Punkt M. Diesem Punkt M ist eine In elektrophotographischen Reproduktionsgeräten Zyklenzahl m₂ zugeordnet. Es wäre nun zunächst zu wird eine rasche Bilderzeugung angestrebt, beispielserwarten gewesen, daß auch bei Aufladung nach weise soll eine Kopie einer Vorlage innerhalb weniger Kurve Gm, die dann erreichbare maximale Zyklen- 35 Sekunden erzeugt werden. Da nun diese Bilderzeugung zahl darstellen würde. Es zeigt sich nun aber über- eine Reihe von Vorgängen erfordert, wie Aufladung raschenderweise, daß die bei Aufladung nach Kurve G einer Schicht, bildabhängige Belichtung der Schicht, tatsächlich erreichbare Zyklenzahl m₃ wesentlich höher Entwicklung eines hierdurch erzeugten latenten Laliegt, nämlich beim Schnittpunkt jV der Linie K mit dungsbildes und gegebenenfalls Fixierung des entder Kurve L. Die Differenz m₃-m_l gibt den Gewinn an 40 wickelten Bildes, erkennt man, daß für jeden dieser Zyklen an, welcher dank der verminderten Aufladung Vorgänge nur eine sehr kurze Zeitspanne, beispielsauf etwa K₁ erzielt wird. Berücksichtigt man, daß die weise nur 1 Sekunde, zur Verfügung steht. Demzufolge F i g. 3 die Zyklenzahl m in logarithmischem Maßstab ist es auch wichtig, daß die vorgesehene photoleitdarstellt, so erkennt man den beträchtlichen praktischen fähige elektrophotographische Schicht in einer sehr Vorteil dieses neuen Verfahrens der Aufladung der 45 kurzen Zeitspanne T auf einen vorgegebenen Span-Schicht auf nur einen möglichst geringen Bruchteil nungswert, beispielsweise K₁, aufgeladen werden kann, des Neuwertes K₀ der Sättigungsspannung. Es folgen In den genannten Reproduktionsgeräten ist die aufzuspäter zahlenmäßige Angaben über die beispielsweise ladende Schicht beispielsweise auf einem endlosen erreichten Verbesserungen der erreichbaren Zyklen- Band aufgetragen, welches an einer Aufladeeinrichzahl durch Anwendung einer Teilaufladung auf einen 5° tung während der genannten Zeitspanne T vorbeidefinierten Bruchteil des Neuwertes K₀. Es wird später geführt wird. Während der Zeitspanne 7*legt die Schicht auch angegeben, wie eine solche Aufladung ausgeführt einen Weg Sr zurück, welcher der Länge der Aufladewerden kann. vorrichtung entspricht.

Es wurde durch auseiebige Versuche auch gefunden, Der Aufladevorgang muß nun innerhalb der Zeit-

daß eine Kompensation der Alterungseffekte, mit 55 spanne T, beziehungsweise während der Zurücklegung

anderen Worten eine Erhöhung der Zyklenzahl m des Weges R_T, vollzogen werden.

bei gleichbleibender Bildqualität, außerdem erzielt In der F i g. 5 zeigt die Kurve W den Anstieg dei

werden kann, wenn man die genannte Schicht mit Schichtspannung V_s während der Aufladezeit T füi

einer im folgenden beschriebenen, gesteuerten Auf- eine neue Schicht bei Anwendung einer bekannten

ladeeinrichtung betreibt, die die Schichten bis mög- 60 Aufladeeinrichtung. Die Kurve X zeigt den gleichen

liehst nahe an den genannten Spannungswert K₁ mit Zusammenhang für eine gealterte Schicht,

hohem Strom auflädt und erst bei Annäherung an Demgegenüber zeigt die Kurve Y den Anstieg der

diesen Wert die Stromzufuhr zur Schicht stark ver- Schichtspannung K₅ während der Aufladezeit T füi

mindert. eine neue Schicht, jedoch bei Anwendung einer Auf-

Die F i g. 4 zeigt in einer Kurve P den Verlauf des 65 ladeeinrichtung gemäß vorliegender Erfindung. Die zur Schicht fließenden Stromes /_s in Funktion der Kurve Z zeigt den gleichen Zusammenhang für eine Schichtspannung Ks wie er bei bekannten Auflade- gealterte Schicht. Der Aufbau dieser neuen Aufladeeinrichtungen auftritt. Eine solche Aufladeeinrichtung einrichtung wird später beschrieben. Man erkennt am

¹⁰

F i g. 5, daß der untere Grenzwert des Toleranzbereiches AV₁, d.h. die für eine einwandfreie Bildquahtät minimale Schichtspannung V_min, bei einer neuen Schicht mit der bekannten Aufladeeinrichtung gemäß Kurve W im Zeitpunkt t_w erreicht wird. Im spateren Verlauf der Zeitspanne T übersteigt dann die Schichtspannung den für gute Bildqualität festgelegten Toleranzbereich A V₁, was unerwünscht ist. Demgegenüber erlaubt eine bekannte Aufladeeinrichtung, wie aus Kurve X ersichtlich ist, bei einer in gewissem Maße gealterten Schicht ke.ne Aufladung auf V_m(n innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne T.

Bei starker Alterung würde der Wert V_min auch bei beliebig langer Aufladeze.t überhaupt nicht mehr erreichbar sein. Nach F ι g. 5 beträgt der Unterschied zwischen dem erreichten Potential der neuen Schicht undIdem,der gealterten Schicht AV,wobei dieser Unterschied A V wesentlich großer ist als der Toleranz-

Mit bereits bekannten Auf ladeeinrichtungen ist es prinzipiell wohl möglich entweder eine neue oder eine

"Γ

*\^aUZUladen' f

kann aber nie beides nut der gleichen Aufladeemnchtung erfüllt werden; der Potentialunterschied A V bleibt in jedem Fal.e größer als der To.eranzbereich ,5 A V₁. Mit anderen Worten: bekannte Aufladeeinrichtungen können entweder einen genügend hohen weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegender Erfindung, welche später noch erläutert wird. Durch diese weitere Ausgestaltung der Erfindung wird derr Anstieg der Schichtspannung in Abhängigkeit vorr zurückgelegten Weg der noch günstigere Verlau! gemäß Kurve Y" für eine neue und gemäß Kurve Z' für eine gealterte Schicht verliehen. Die wesenllichf Verkürzung der Wegstrecken Sy" gegenüber Sy' be ziehungsweise S_z" gegenüber S₂' und vor allem auch die Reduktion des Potentialunterschiedes A V" gegen über A V, läßt die durch die weitere Ausgestaltung dei Erfindung erzielte Verbesserung erkennen

Bevor nun auf die Beschreibung der Vorrichte zur Ausführung des Verfahrens übergegangen wird folgt eine Zusammenstellung vorteilhafter Varianter des Verfahrens

Es ist vorteilhaft, dem genannten Spannungswert V₁ einen bestimmten Toleranzbereich A K₁, de. ^{dem nutzbaren} Potentialbereich für gute Bildqualitäl entspricht, zuzuordnen. Dieser Toleranzbereich Δ V₁ wird im allgemeinen vorteilhafterweise höchstens zu ³⁰ % ^b<*°gen auf V₁, gewählt. Der Bruchteil des Neuwertes V₀ auf den die Schicht aufgeladen wird, wird vorzugsweise höchstens 7,1 w»' H»r ικ r.hu

Vorzugswe?_e ti d _der Wert/"auldedieSch aufgeladen wird, so gewagt d^ß er noch fm .fnea e Teil der Aufladekurve der neuen Schicht liegt, ver-

führung des vorliegende, Verfahrens erforderlich

ΜΪ ^rXladednrichtung nach der vorliegenden ^^SS^ £

Erfindung wird der Wert V_min bei einer neuen Schicht koroniSoC/,^ hthsteS IC°/

gemäß Kurve Y bereits im Zeitpunkt ty erreicht, und 35 fließenden Stromes beS

trotzdem wird der Toieranzbereich A V₁ auch bis zum Die F i 2 7 /ciot _cru_m„- _u · α r-u

Ablaut der Zeitspanne T nicht überschritten. Bei einer rurTesbeispfel einer VorS?,' ""*'T„ H

in gleichem Ausmaß wie für Kurve X gealterten genannte!? Ver »η^ηΓηϊ ^g T ^Aus'i^rung *^S

Schicht wird hingegen mit der neuen AudaSeeinrich. fpie, kam als eine GSi^i Ausluhrungsbe,-

zuf

Ser ?e„,ir„,e,sehied Λ V zwischen „euer und

ladung auf nur einen Bruchteil des Neuwertes der Sättigungsspannung (vgl. F i g. 3), sondern auch zusätzlich eine Kompensation der eingetretenen Alterung durch einen gesteuerten Aufladevorgang, welcher an Hand von F i g. 4 beschrieben wurde Diese Kompensation wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Schicht zuerst mit starkem Schichtstrom I₃ sehr schnell bis nahe an den Wert V₁ aufgeladen wird, worauf anschließend mit gegen den Wert der Steue^ spannung V_st stark abnehmendem Strom eine Weiter-

ⁱ ^{bis zum Ablauf der Zeit}-

₅o

55 Leitun? 8 mit einer κΐίη ι t? I « Z "^f " » Die K?rL™ ektrodf9 Αί verbunden ist.

nen Drähten ζ B Inn ιί ^vor^S^sw _u ^{eise aus d}"ⁿ" Hochspannunesqu-lle 5^ führt T ^^mchms^- .^D« eine GleichSiuna ν κ der Koronaelektrode 9 deren BT, T ^beL^sP^iel^{sweise 15 kV} f

SchichtaSfLduL gewänh
Die Kf

Die F i g. 6 feigt den Spannungsanstieg in Funktion des Weges S den die Schicht - an einer Aufladeeinrichtung vorbei - zurücklegt. Dabei bezeichnet S_T den Weg der in der Zeit T (vgl. F i g. 5) zurückgelegt wird. Die Kurven Y und Zielten wie bei Fi g. 5 sinngemäß für neue und gealterte Schichten und die neue Aufladeeinrichtung gemäß vorliegender Erfindung. Dabei bez,eht sich F , g. 6 zusätzhch auf eine

6₅

Sen'Ti'und ÄTSfad™'^ ™1l

spannt Bei SeitenwänH ^Auflade _u ^emrichtung ^{4 aus}g^e-

IsoHermaterial VTl"^den' *^elche vorzugswe.se aus

rodenTunmLeSf V ^w ^{diC Koronaelek}'

einen Deckel I?-,W ^A.f^ladeein _A ^rlchtung^{4 ist} ^d™^h Sei'enwSde Ifh! ί^loss?"· ^Am unteren Rand der

ziehungsweise 1Γ ist eine Steuerelektrode 13 angeordnet. Die Steuerelektrode 13 weist beispielsweise mit kleinem Abstand zueinander parallel verlaufende oder gitterförmig angeordnete dünne Drähte auf, oder sie ist als ein fein perforiertes Blech od. dgl. ausgebildet. Die lichte Weite der Öffnungen in der Steuerelektrode 13 ist mit u' bezeichnet. Die Steuerelektrode 13 ist über eine Leitung 14 mit dem einen Pol 15 einer vorzugsweise regelbar ausgebildeten Steuerspannungsquelle 16 mit der Spannung Vst verbunden, deren anderer Pol 17 geerdet ist. Die Polarität der Steuerspannung Vst wird gleich gewählt wie diejenige der Koronaelektrode.

Damit die Steuerelektrode 13 möglichst eben wird, kann sie auch auf einen separaten Rahmen aufgepannt sein, der dann an den Koronawänden befestigt wird. Zwischen der Koronaelektrode 9 und dem Deckel 12 besteht ein Abstand d_u zwischen der Koronaelektrode 9 und der Steuerelektrode 13 ein Abstand d₂ und zwischen der Steuerelektrode 13 und der Schicht 3 ein Abstand d₃.

Für die F i g. 7 ist angenommen, die Schicht 3 bewege sich mit ihrer Halteeinrichtung 2 senkrecht zur Zeichenebene, beispielsweise nach hinten, wie dies durch einen Pfeil 18 angedeutet ist. Da der Abstand J₃ zwischen der Steuerelektrode 13 und der Schicht gemäß vorliegender Erfindung sehr klein ist, nämlich höchstens 4 mm, vorzugsweise jedoch nur etwa 1 bis 2 mm, kann es vorteilhaft sein, seitliche Führungselemente 25 zur .-,bstandswahrung vorzusehen. Solche Führungselemente 25 können beispielsweise aus hochwertigem Isoliermaterial mit niedrigem Reibungskoeffizienten wie Polytetrafluoräthylen u. dgl. bestehen. Es ist dabei wichtig, daß die Steuerelektrode 13 möglichst genau äquidistant in geringem Abstand d₃ zur Schicht 3 angeordnet ist und daß die lichte Weite \r der Öffnungen der Steuerelektrode 13 mindestens in einem Teil derselben kleiner als 1,7 mm ist.

Nur bei Einhaltung dieser Dimensionierungsvorschriften werden die durch die vorliegende Erfindung beabsichtigten Wirkungen erzielt. Es sind nämlich äußerlich ähnliche Aufladeeinrichtungen bereits bekannt (vgl. beispielsweise US-PS 27 77 957, Walkup), welche jedoch zufolge ihrer Struktur beziehungsweise Anordnung die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht zu lösen vermögen. Bei einer Anordnung nach vorliegender Erfindung werden bei der Aufladung der Schicht 3 im neuen wie auch im gealterten Zustande Schichtspannungen V_s erreicht, welche beide nahe beim angestrebten optimalen Wert V₁ liegen, wie dies an Hand von F i g. 5 und 6 beschrieben wurde. Um dies zu erreichen, muß die Steuerspannung Vst der Steuerelektrode 13 beziehungsweise der Steuerspannungsquelle 16 nahe dem Wert V₁ gewählt werden, beispielsweise etwa 5% über dem Wert F₁. Die Steuerspannung Vst beträgt beispielsweise etwa 800 V.

Der Abstand d₃ wird dann nur knapp über dem Wert gehalten, der sich als Spannungsdurchbruchabstand zur Schicht 3 für die Steuerspannung Vst ergibt, vorzugsweise weniger als 3 mal so groß. Es ergibt sich dann für ^₃ beispielsweise ein Wert von etwa 1 mm, Außerdem wird die lichte Weite u- der Öffnungen sehr klein gewählt, vorzugsweise etwa 0,8 bis 1,2 mm. Zufolge des kleinen Abstandes d₃ und der geringen lichten Weite w ergibt sich ein genügend hoher Strom I_s zur Schicht bei gleichzeitiger guter Steuerung desselben.

Die F i g. 8 zeigt einen rechtwinklig zur Darstellung der F i g. 7 verlaufenden Querschnitt durch die Vorrichtung I. Daraus ist der Abstand (Z₄ zwischen den einzelnen Koronadrähten 9 und der Rundabstand <V₅ zur Vorderwand 11 beziehungsweise zur Rückwand 1Γ der Vorrichtung 1 ersichtlich (der vollständigkeithalber sind die Hochspannungsquelle 5 und die Steuerspannungsquelle 16 mit ihren Verbindungen auch in F i g. 8 dargestellt).

ίο In F i g. 8 und 9 sind auch die in den Aufladeeinrichtungen fließenden Ströme I₀, i'n und Is schematisch eingezeichnet. Dabei bezeichnen /₀ und //{ die Ströme, die von der Koronaelektrode 9 zur Steuerelektrode 13 beziehungsweise zum Deckel 12 fließen. Is ist der Strom der von der Steuerelektrode 13 zur Schicht 3 fließt.

Die F i g. 9 zeigt in einer Detaildarstellung den Abstand α zwischen den Drähten der Steuerelektrode 13, die Dicke / dieser Drähte, die lichte Weite w der sich ergebenden Öffnungen und den Abstand <7₃ zur Schicht ergebenden Öffnungen und den Abstand d₃ zur Schicht 3.

Um nun eine gute Aufladecharakteristik, wie beispielsweise in F i g. 5 durch die Kurven Y und Z beziehungsweise in F i g. 6 durch die Kurven Y' und Z' dargestellt, erzielen zu können, ist es notwendig, daß die Aufladeeinrichtung eine wie in F i g. 4 durch die Kurve Λ dargestellte Stromcharakteristik Is (Vs) aufweist, also einen genügend hohen und genau gesteuerten Strom Is zur Schicht liefert. Dies erfordert neben der schon besprochenen Steuerung durch die Steuerelektrode 13 auch einen hohen Strom I₀ zur Steuerelektrode hin, was mit einer Hochstromkorona erreicht werden kann. Unter Hochstromkorona wird hier verstanden: eine mehrdrähtige Koronaladeeinrichtung, die die im folgenden beschriebenen Merkmale aufweist, um damit einen hohen Strom /₀, sowie eine hohe Stromdichte /₀/cm² zu erzielen. Es erfordert einmal optimale Abstände der Koronadrähte zueinander sowie zu den Wänden. Bei einer Vorrichtung mit isolierenden Wänden, nach F i g. 8, beispielsweise mit d₂ = 15 mm: d_i =» d₂ und d₅ «» d_t.

Damit ein Koronadraht einen möglichst hohen Strom abgibt, muß er mit einer möglichst hohen Spannung,

d. h. möglichst nahe der Durchbruchsspannung betrieben werden. Da dieser Strom gegen die Durchbruchspannuna hin aber sehr stark ansteigt, muß bei mehrdrähtigen Koronaelektroden 9 die Durchbruchspannung überall und für alle Drähte möglichst gleich sein, so daß die Koronaelektrode betriebsmäßig mil einer nur wenig unterhalb der DurchbruchspannunE liegenden Spannung betrieben werden kann, ohne daO lokale Durchschläge auftreten, und so daß überall dei gleiche hohe Strom abgegeben wird. Um dies zu er· reichen, ist insbesondere das Randfeld an den äußerster Koronadrähten zu kompensieren. Dies kann durch die Anwendung isolierender Vorder- und Rückwände 11 und IV in vorzugsweise experimentell ermitteltem optimalem Abstand d-_s erreicht werden (d_s =*> d_t) Bestehen Vorder- und Rückwand aus leitendem Ma terial, so hat sich eine paarweise Anordnung dei Koronadrähte, wie sie für F i g. 10 beschrieben wird als vorteilhaft für die Erreichung einer für alle Drähte möglichst gleichen Druchbruchspannung erwie sen.

Bei solchen Hochstromkoronaanordnungen trit oft ein Schwingen der Koronadrähte auf. Dieser Effek begünstigt natürlich einen Spannungsdurchbruch unc

π ^u

ist deshalb tunlichst zu bekämpfen. Dies kann bcispiels- Diese Anforderung ist besonders für eine flexible

weise durch entsprechend straffe Spannung der Drähte Schicht und Haltevorrichtung (die dazu neigen, sich

geschehen und/oder durch Abstützung der Drähte. einzurollen) wie sie in Fig. 10 verwendet werden.

Vor allem aber kann dieses Schwingen unterbunden nicht einfach zu erfüllen. Es müssen geeignete Füh-

werden, wenn der Totalstrom Ir + I₀ verkleinert wird, 5 rungsmittel angewendet werden. Beispielsweise wird

mdem der Strom zum Deckel Ir möglichst klein ge- hier die Haltevorrichtung 2 A von links kommend,

macht wird, bei gleichbleibendem Strom I₀. Dies kann unter einer Führungswalze 19 vorbei, rechts über ein

erreicht werden, indem bei leitendem Decke! UA und zylindrisch gebogenes Führungsstück 21 gezogen. Die

12 D wie in Fig. 10 der Abstand d_x größer gewählt Führungswalze ist mittels eines Stützarms 20 in exakter

wird als der Abstand*/* beispielsweise d_x = 1,5 bis io Lage zur AufladeeinrichtungAA, beziehungsweise zu

2d₂, oder indem ein isolierender Deckel verwendet deren Steuerelektrode 13 Λ, 135 fixiert. Durch diese

wird wie in F i g. 8. Führung der Halteeinrichtung 2 A beziehungsweise

Isolierende Wände und Deckel müssen dabei aus des Nylonbandes ergibt sich über die ganze Länge 1 koronaresistentem Material bestehen, beispielsweise eine weitgehend parallele Lage zur Steuerelektrode aus Teflon, Kapton oder, mit gewissen Einschränkun- 15 13Λ, 135. Zusätzliche Längsführungselemente 25 wie gen, auch aus Plexiglas. Die Reduktion des Ir bein- in F i g. 7 angedeutet, bringen eine weitere Verbessehaltet auch den weiteren Vorteil, daß damit die Ozon- rung. Eine noch bessere Konstanthaltung des Abstanproduktion der Korona verringert wird. des d₃ kann dadurch erreicht werden, daß eine flexible

An Hand der F i g. 10 wird ein weiteres Ausfüh- Schicht und Haltevorrichtung unter leichtem Zug über rungsbeispiel beschrieben. Hier ist die Vorrichtung als ao eine zylindrisch gebogene, feste Führungsunterlage, Ganzes mit IA bezeichnet und dadurch gekennzeichnet, die aquidistant zu einer ebenso gebogenen Steuerdaß eine Haltevorrichtung IA als endloses Band, bei- elektrode verläuft, geführt werden. Der Biegeradius spielsweise ein metallisiertes Kunststoffband, ausge- kann hier sehr groß sein und mehrere Meter betragen, bildet ist, welches eine flexible aufladbare Schicht 3/4, Auf den rohrförmigen Ansatz 12C ist ein Schlauch beispielsweise aus Polyvinylcarbazol, trägt. Die Auf- 25 23 gestülpt, welcher mit einer nicht gezeichneten Abladeeinrichtung 4/4 ist dadurch charakterisiert, daß saugvorrichtung bekannter Art verbunden ist. Minderen Koronaelektrode 9A aus paarweise im Ab- destens während des Betriebs der Koronaelektrode stand t/₆ gespannten Drähten 9 A' und 9 A" besteht, wird dadurch Luft aus der Aufladeeinrichtung4 A abgewobei der Abstand d₁ zwischen zwei benachbarten sogen. Hierdurch ergibt sich eine in Richtung der Pfeile Paaren größer ist als d_s. Der Randabstand d_s zu den 3° 24 verlaufende Strömung, welche im wesentlichen von leitenden Wänden 11 und W wird vor allem im Hin- der Schicht 3A zur Koronaelektrode gerichtet ist. blick auf die Randfeldverzerrung gewählt, und zwar Dadurch werden die sonst die Alterung wesentlich so, daß sich wieder eine möglichst gleichmäßige Durch- verstärkenden chemisch aggressiven Produkte der bruchspannung ergibt. Günstige Abstandswertc sind Koronaentladung, wie beispielsweise Ozon, weitbeispielsweise für d_t = 15 mm und d_s = 12 mm zu 35 gehend von der aufzuladenden Schicht 3 beziehungs- d-, «s 2i/„ und d_t «s d-,. weise 3/4 weggehalten. Auch durch diese Maßnahme

Gemäß F i g. 10 weist der Deckel 12/1 der Auflade- wird die mögliche Zyklenzahl wesentlich erhöht, bei-

einrichtung 4/4 eine zentrale öffnung 125 auf, bei spielsweise wurde eine Erhöhung der Lebensdauer um

welcher der Deckel 12/4 einen rohrförmigen Ansatz einen Faktor 10 gefunden.

12C aufweist. Es ist weiter eine perforierte Platte XlD 40 Mit Vorrichtungen gemäß vorliegender Erfindung,

vorgesehen. wie sie beispielsweise an Hand der F i g. 10 beschrie-

AIs Steuerelektrode sind zwei am gleichen Poten- ben worden sind, wurden die Aufladecharakteristiken tial Vst liegende Steuerelektrodenabschnitte 13.4 und Y" und Z", vergleiche F i g. 6, erzielt. Man erkennt, 135, den Weglängen S_x und S₂ in F ig. 6 entsprechend das der Wert V_min bereits nach Zurücklegung des vorgesehen, wobei die lichte Weite w im Abschnitt 13 A 45 Weges Sy" erreicht wird und daß im weiteren Durchgrößer ist als im Abschnitt 135. Während nun die lauf die Aufladung sehr genau auf den Wert V₁ erfolgt, zunächst ungeladene Schfcht3/4 in Richtung des Auch eine gealterte Schicht wird auf relativ kurzem Pfeiles 18 an der Aufladeeinrichtung 4A vorbeiläuft, Weg S_z" auf V_mtn aufgeladen, und sie wird im weiteren wird sie zufolge der größeren lichten Weite mit relativ Durchlauf auf eine im Toleranzbereich Δ V₁ liegende starkem, grobgesteuertem Strom Is aufgeladen. Und 50 Spannung nachgeladen, so daß der Potentialunterzwar wählt man die Musdehnung des Bereiches 13/1 so, schied Δ V" wünschbar klein wird, daß eine neue Schicht 3/4 an der Stelle 22 den Wert V_x Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mil fast erreicht hat, beispielsweise zu etwa 90%. erfindungsgemäßen Vorrichtungen wurden erheblicht

Während des weiteren Durchlaufes im Bereich 135 Verbesserungen bezüglich der möglichen Zyklenzah

mit der kleinen lichten Weite fließt nur noch ein redu- 55 und der Bildgleichmäßigkeit erzielt, wie dies aus der

zierter, feingesteuerter Strom Is zur Schicht und lädt nachfolgend erwähnten Beispielen ersichtlich ist.

diese sehr genau auf den Wert V₁ weiter auf. Die Auf- Die im Beispiel 1 und 2 beschriebenen Alterungs

ladung auf den angestrebten Spannungswert V_x erfolgt exnerimente wurden folgendermaßen ausgeführt: or

somit in zwei Phasen. Eine weitere Verbesserung kann ganische elektrophotographische Polyvinylcarbazo

unter Umständen erzielt werden, wenn der erste 60 Schichten wurden 20mal pro Minute mittels Korona

Sleuerelektrodenabschnitt 13/1 eine beispielsweise um aufladeeinrichtungen auf ein bestimmtes Potential V₁

5 bis 10% geringere Steuerspannung aufweist als der beziehungsweise mit einem bestimmten Strom /.s, auf

zweite Abschnitt 135. geladen und anschließend durch Belichtung entlader

Zur möglichst konstanten Einhaltung des für eine Einem Ladestrom Is von 100 μ Α entspricht dabei ein

gute Steuerwirkung maßgeblichen Abstandes d₃ müssen 65 in einem Zyklus auf die Schicht gebrachte Ladung β

Schicht und Steuerelektrode möglichst aquidistant von 8 · 10 ' C/cm².

zueinander verlaufen, d.h., Schwankungen des Ab- Standard Schichten, mit 3% Tetranitrofluoreno

Standes d₃ sollen möglichst klein gehalten werden. sensibilisierte Polyvinylcarbazolschichten, in Dick

/to

von 5 μ auf Aluminiumelektroden. Neuwert der Sättigungsspannung V₀ «» 9(K> V.

Dicke Schichten: erhöhte Schichtdicke (^ 18 μΐη), V₀ rs 2200 V. Die Lebensdauer ist definiert als die Zyklenzahl m, bei der die Sättigungsspannung V_s* auf den Wert V₁ gesunken ist (bei 50% relativer Feuchtigkeit und nach 1 bis 3 Tagen Erhoizeit), d. h.,

die Zyklenzahl m für die der Wert V₁ gerade noch erreicht werden kann. Dies entspricht m₁ beziehungsweise Wi₃ in t i g. 3.

Beispiel 1

(Lebensdauererhöhung) V₁ konstant gehalten während der Alterung.

Lebensdauer etwa

Standard-Schichten:
Starke Alterung
Schwache Alterung

Dicke Schicht:
Schwache Alterung

V 0,9 hoch m_x = 200 Zyklen
V 0,3 0 m₃ = 8000 Zyklen

V 0,35 0

= 10 000 Zyklen

Die Lebensdauer wird also drastisch erhöht durch Reduktion des Bruches VJV₀, wobei dies erzielt werden kann durch Reduktion von V₁ oder durch Erhöhung von V₀. Dies gilt auch für das folgende Beispiel:

Beispiel 2

(Punktdefektreduktion)

Nach Alterung mit konstantem Ladestrom I_s (wobei V₁ sinkt), wurden die Punktdefekte bestimmt durch Herstellen von elektrophotographischen Kopien mit den gealterten Schichten unter standardisierten Bedingungen. Der Alterungseffekt wird charakterisiert durch /ι, die auf den Kopien auftretende Anzahl Punkte pro cm²,
as Resultat:

η nimmt mit der Zyklenzahl m zu,

η nimmt sehr stark mit der Intensität der Alterung

zu, d. h. mit Is und Isek-

Es wurde gefunden, daß durch schwache Alterung die Punktdefekte sehr stark reduziert werden können, speziell wenn der Sekundärkoronastrom !set = 0, beziehungsweise V₁ kleiner als V_Sek ist (s. F i g. 2). Dies wird auch aus den folgenden experimentellen Daten deutlich:

V_x (neu) π

Stark gealtert, während m = 2500 Zyklen: Standard-Schicht 150 μ Α

Schwach gealtert m = 10 000 Zyklen: Standard-Schicht 18 μΑ

Dicke Schicht 40 uA.

40 μΑ	800 V	100 Punkte/cm²
0	300 V	5 Punkte/cm²
0	800 V	0 Punkte/cm²

Wieder kann durch Erhöhung von V₀, bei ungeändertem V₁, mittels dicker Schichten eine starke Reduktion der Alterung erzielt werden.

Beispiel 3 (Steuerung)

Optimale Steuerung eines hohen Stromes /.<;, wie dies durch die Kurve Λ in F i g. 4 dargestellt wiiü, ermöglicht eine gute Kompensation der Alterungseffekte und damit die Ausführung der Verfahrens: eine sich im Laufe der Alterung verändernde Schicht auf ein möglichst konstantes Potential K₁ < V₀ aufzuladen. Dies erfordert einmal einen hohen Strom /₀ zur Steuerelektrode hin, was die beschriebenen Hochstromkoronaeinrichtungen liefern, und weiter einen möglichst hohen Stromdurchlaß <' = IsII₀, sowie eine gute Steuerwirkung der Steuerelektrode. Die Steuerwirkung (oder Steuerung) kann charakterisiert werden durch die Steilheit Γ der Strom-Spannungscharakteristik i(Vs) der Steuerelektrode, beim Spannungswert Vst der Steuerspannung. Diese Steilheit wird zweckmäßigerweise definiert als 1" = d (log i)ldV_s. Die Steuerung wird weiter charakterisiert durch die Potentialdifferenz AVs = V_v-V_St (F i g. 4). Vu ist definiert als die Spannung für die /' = 0,01 wird.

Um hohen Stromdurchlaß / und gute Steuerung zu erzielen, kommt es ganz entscheidend auf den Abstand d₃ zwischen Steuerelektrode und Schicht sowie auf die lichte Weite w der öffnungen in der Steuerelektrode an. Dies geht aus der folgenden Gegenüber-

stellung von experimentell ermittelten Werten für bekannte (nach US-Patent 27 77 957) und neue Steuerelektroden gemäß vorliegender Erfindung deutlich hervor:

17 18

Δ V_s

Bekannte	Steuerelektroden	0,4	Neue Steuerelektroden	0,7 mm	0,25
€,3 mm	4 mm	0,1	2 mm	1,4 mm	0,4
6,3 mm	s* 1,4 mm	2 mm	0,5 mm	0,3
1 mm	0,7 mm	0,35
1 mm	1,4 mm	0,55
1 mm

0,05 · 10-*/V	+ 1000V
1 · 10-²/V	—100 V
4 · 10-²/V	-20 V
1 · 10-²/V	+10 V
6 · 10-²/V	-10 V
4 · 10-²/V	OV
1 · 10-2/V	+30V

(Δ V ^ 300 V)

(Δ V » 70 V) {A V" % 40 V)

Wünschbar wäre etwa für hohen Strom: ί > 0,2 und für gute Steuerung: /' > 10"'/K I^ Vj < 50 V.

Es wurde gefunden, daß mit sinkendem Abstand nicht beide Bedingungen gleichzeitig erfüllen, und des-

</₃: /stark steigt, ohne daß sich die Steuerung wesentlich halb nicht gleichzeitig sowohl neue als auch gealterte

indert, während mit sinkender Weite w: i auch sink«., Schichten auf annähernd denselben Wert aufladen,

die Steuerung aber bess,er wird. Dies wird durch die Potential unterschiede AV, AV

Deshalb muß d₃ möglichst klein gewählt und w 25 und A V" (vgl. F i g. 5 und 6) ausgedrückt, die ja

danach optimiert werden. Nur dadurch können die innerhalb des Toleranzbereiches A V₁ liegen sollten,

beiden Anforderungen hoher Strom sowie gute Steue- In diesem Beispiel wäre A V₁ ^ 100 bis 150 V, womit

rung gleichzeitig erfüllt werden, wie es zur erfindungs- A V (bekannte Aufladeeinrichtung) wieder viel zu

gemäßen Ausführung des Verfahrens notwendig ist. groß ist, ZlK' und AV" (für vorliegende Einrichtungen)

Schon bekannte Vorrichtungen können — wegen nicht 30 aber kleiner als Δ V₁ sind,
definiertem, beziehungsweise zu großem Abstand d₃ —

Hierzu 5 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufladung wiederholt verwendbarer elektrostatischer Aufzeichnungsschichten, bei dem eine Gasentladung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederholt aufzuladende Aufzeichnungsschicht bei allen Aufladungsvorgängen auf einen konstanten Spannungswert aufgeladen wird, der unterhalb des Sättigungsbereichs der Aufladecharakteristik der Aufzeichnungsschicht im Neuzustand liegt.

2. Verfahren zur Aufladung wiederholt verwendbarer elektrostatischer Aufzeichnungsschichten, bei dem eine Gasentladung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederholt aufzuladende Aufzeichnungsschicht bei allen Aufladungsvorgängen auf einen Spannungswert aufgeladen wird, der unterhalb des Sättigungsbereichs der Aufladecharakteristik der Aufzeichnungsschicht im Neuzustand liegt und abhängig vom geforderten Bildkontrast während wiederholter Aufzeichnungszyklen innerhalb eines festzulegenden Bereiches absinken kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, innerhalb dessen der Spannungswert absinken darf, höchstens 30% des Anf angs-Spannungswertes beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswert, auf den die wiederholt aufladbare Aufzeichnungsschicht aufgeladen wird, höchstens 50% der Sättigungsspannung der Aufzeichnungsschicht im Neuzustand beträgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Halteeinrichtung zur Aufnahme der wiederholt aufzuladenden Aufzeichnungsschicht, einer Aufladeeinrichtung mit einer öffnungen aufweisenden Steuerelektrode zur Einstellung des Spannungswertes auf den die Aufzeichnungsschicht aufzuladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (13) äquidistant zur Aufzeichnungsschicht (3) auf der der Aufladeeinrichtung (4) zugewandten Seite angeordnet ist und daß der Abstand (d₃) der Steuerelektrode (13) von der Aufzeichnungsschicht (3) kleiner als 4 mm und die lichte Weite (w) der öffnungen der Steuerelektrode (13) mindestens in einem Teil (132?) derselben kleiner als 1,7 mm ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d₃) der Steuerelektrode (13) von der Aufzeichnungsschicht (3) höchstens dreimal so groß ist wie der Spannungsdurchbruchsabstand zwischen der Steuerelektrode (13) und der Aufzeichnungsschicht (3).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d₃) der Steuerelektrode (13) von der Aufzeichnungsschicht (3) höchstens 3 mm ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Führungselemente (18, 21, 25) zur Begrenzung von Abstandsschwankungen zwischen Steuerelektrode (13) und Aufzeichnungsschicht (3).

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite (>v) der öffnuncen in der Steuerelektrode (13) kleiner als 1,2 mm ist.

10. Vorrichtung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (13) aus einem Gitter mit parallel angeordneten Drähten besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5_: dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (13) aus unter sich vermaschten Drähten besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (/) der Drähte der Steuerelektrode höchstens 0,1 mm ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (13) eine erste Zone (13 A) mit öffnungen aufweist, deren lichte Weite (w) höchstens 2 mm beträgt und größer ist als in einer zweiten Zone (13 B), in der die lichte Weite (w) höchstens 1,5 mm ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (13-4) eine kleinere Fläche besitzt als die zweite Zone (13 B).

15. Vorrichtung nach Anspruch 5„ dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (13) mindestens zwei Zonen aufweist, welche an unterschiedlichen Potentialen liegen.