DE2424720C3 - Elektrofotografische Vorrichtung zum bildmäßigen Aufladen isolierender Flächen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrofotografische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer in der DT-OS 14 97 086 beschriebenen elektrofotografischen Vorrichtung dieser Art, die ein Steuergitter aus einem leitenden Kern verwendet, dessen eine Seite mit einer fotoleitfähigen Halbleiterschicht überzogen ist, werden die Bildbelichtung und die lonenstrommodulation gleichzeitig durchgeführt. Voraussetzung hierfür ist jedoch ein durchsichtiges bzw. reflektierendes Aufzeichnungsmaterial. Das Bildlicht erreicht die fotoleitfähige Schicht des Steuergitters also nicht direkt, sondern indirekt, so daß die erreichbare Bildschärfe nicht sehr hoch sein kann. Außerdem ist es schwierig, die fotoleitfähige Halbleiterschicht auf ein ausreichend hohes Potential zu laden, was sich ebenfalls mindernd auf die Qualität und insbesondere den Kontrast des Ladungsbilds auf dem isolierenden Aufzeichnungsmaterial auswirkt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt schließlich darin, daß die Bildbelichtungseinrichtung stets auch dann im Retrieb sein muß, wenn von einer Vorlage eine Vielzahl von Kopien hergestellt werden soll.

Eine weitere bekannte elektrofotografische Vorrichtung gemäß der DT-AS 15 22 582 arbeitet mit einem Steuergitter, das aus einem leitenden Trägergitter besteht, das auf der einer Koronaentladungselektrode

zugekehrten Seite von einer Schicht aus einem Otoleitfähigen Material bedeckt ist, während die andere Gitterseite mit einer Isolierschicht bedeckt ist. Zunächst wird die Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht des Steuergitters mit Hilfe der Koronaentladungselektrode aufgeladen und durch bildmäßige Belichtung ein Ladungsbild auf dieser erzeugt. Dieselbe Koronaentladungselektrode wird dazu benutzt, nach oder während der bildmäßigen Belichtung der fotoleitfähigen Schicht einen lonenstrom zu erzeugen, der bei seinem Durchtritt durch das Steuergitter bildmäßig differenziert wird und ein Ladungsbild auf einem isolierenden Aufzeichnungsmaterial ausbildet. Die bildmäßige Differenzierung des lonenstroms erfolgt dadurch, daß zusätzlich zu dem das Ladungsbild tragenden Steuergitter ein Schirmgitter zwischen Steuergitter und Koronaentladungselektrode vorgesehen ist, und daß die Potentiale des Kerns des Steuergitters und des Schirmgitters so gewählt werden, daß das elektrische Feld zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter in den belichteten und unbelichteten Bereichen entgegengesetzt gerichtete Gradienten aufweist. Die Ionen können deshalb mittels dieses elektrischen Feldes in denjenigen Bereichen, in denen sie durch das Steuergitter treten sollen, beschleunigt und in den anderen Bereichen zur Umkehrung ihrer Bewegungsrichtung veranlaßt werden. Durch das Erfordernis eines zusätzlichen Schirmgitters zur Erzeugung eines elektrischen Feldes mit entgegengesetzt gerichtetem Gradienten in den belichteten und unbelichteten Bereichen ergibt sich eine relativ komplizierte Konstruktion der bekannten Vorrichtung. Darüber hinaus muß der lonenstrom, der bildmäßig differenziert werden soll, sehr genau dosiert werden, da überschüssige Ionen den Kontrast des Ladungsbilds auf dem Steuergitter durch Ladungsausgleich abklingen lassen, so daß die Zahl der mit Hilfe eines Ladungsbilds auf dem Steuergitter herstellbaren Ladungsbilder auf dem Aufzeichnungsmaterial sehr begrenzt ist.

Schließlich arbeitet eine in der DT-OS 19 57 403 beschriebene bekannte Vorrichtung mit einem umlaufenden endlosen Steuergitter, auf dem ein dem Vorlagenbild entsprechendes Ladungsbild ausgebildet wird. Dieses Ladungsbild auf dem endlosen Steuergitter gelangt in eine Druckstation, in der mit Hilfe eines Beschleunigungsfeldes geladene Farbteilchen durch das Steuergitter hindurch auf ein Aufzeichnungsmaterial strömen, wobei die Farbteilchenströmung beim Durchgang durch das endlose Steuergitter bildmäßig moduliert wird. Das Steuergitter besteht aus einem mit einem üblichen Isolierwerkstoff oder einem Fotoleiter beschichteten Leiter, wobei sich die für den Durchgang der Farbstoffteilchen dienenden Öffnungen in Koinzidenz durch beide Schichten des Gitters erstrecken. Es wird das Entstehen entgegengesetzter elektrostatischer Ladungen auf entgegengesetzt liegenden Oberflächen der Fotoleiterschicht ausgenutzt, wodurch eine Ladungs-Doppelschicht erzeugt wird, die innerhalb der öffnungen sperrende und nichtsperrende Randfelder hervorruft. Diese Randfelder werden bei der Bildbelichtung des Gitters in den hellen Bildbereichen durch die dort eintretende Leitfähigkeit des Fotoleiters und den damit verbundenen Ladungstransport abgebaut, so daß das Gitter in den hellen Bildbereichen durchlässig ist, während es den Farbteilchenstrom in den dunklen Bildbereichen nicht durchläßt. Dies hat den wesentlichen Nachteil, daß ohne besondere zusätzliche Maßnahmen stets ein Umkehrdruck erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrofctografische Vorrichtung der im Oberbegriff dei Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Gattung zu schaffen, die ein qualitativ hochwertiges Ladungsbild auf der isolierenden Fläche erzeugen läßt und sich insbesondere zum Vielfachkopieren gut eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß erstreckt sich somit die fotoleitfähige Schicht auch über die sich in den Gitteröffnungen gegenüberstehenden Bereiche des Gitterkerns oder diese Bereiche des Gitterkerns sind mit einer Isolierschicht beschichtet. Auf diese Weise lassen sich im Bereich der Gitteröffnungswandungen Ladungen derart festhalten, daß sie auch während der sich an eine vorherige gleichmäßige Aufladung des Steuergitters anschließenden Bildbelichtung zur Ausbildung des Ladungsbildes auf dem Steuergitter in den hellen Bildbereichen nicht in den elektrisch leitenden Gitterkern abgeführt oder ausgeglichen werden. Die nach der Bildbelichtung im Bereich der Gitteröffnungswandungen erhalten bleibenden Ladungen an der fotoleitfähigen Schicht oder der Isolierschicht bilden nun ein elektrisches Feld aus, das innerhalb der Gitteröffnungen entgegengesetzt dem Feld gerichtet ist, das infolge der Aufladung des Steuergitters vor der Bildbelichtung innerhalb der Gitteröffnungen wirksam ist und in den dunklen Bildbereichen auch nach der Bildbelichtung noch wirkt. Bei Verwendung einer Koronaentladungseinrichtung entsprechender Polarität kann also ein Koronaionenstrom durch das Steuergitter hindurch auf die aufzuladende Fläche gerichtet werden, der die im dunklen Bildbereich liegenden Gitteröffnungen passieren kann, nicht jedoch die im hellen Bildbereich liegenden öffnungen des Steuergitters, so daß ein Positiv des Vorlagenbilds als Ladungsbild auf der aufzuladenden Fläche erhalten wird. Gegenüber den bekannten Vorrichtungen, bei denen die Steuerwirkung ausschließlich aufgrund von Komponenten elektrischer Felder zwischen dem Steuergitter und dem Aufzeichnungsmaterial oder einem gesonderten Schirmgitter erzielt wird, vermag das erfindungsgemäß ausgebildete Steuergitter die lonenstrommodulation allein aufgrund von elektrischen Ladungen bewirken, die bei der Bildung des Ladungsbildes auf dem Steuergitter abgelagert werden. Hierdurch ergibt sich prinzipiell die hohe Qualität des auf der isolierenden Fluche auszubildenden Ladungsbilds und die Eignung des Steuergitters, die lonenstrommodulation zum Erhalt einer Mehrzahl von Kopien einer Vorlage mehrfach durchzuführen, ohne daß eine weitere Bildbelichtung erforderlich wird.

Wenn dagegen ein Negativ des Vorlagenbilds als Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugt werden soll, wird vorteilhaft ein Ladungsbild auf dem Steuergitter ausgebildet, das in den den hellen Vorlagenbildbereichen entsprechenden Bereichen ladungsfrei ist. Dies läßt sich durch Vergrößern der bei der BildbelichtunK des Steuergitters verwendeten Lichtmenge, eine gleichmäßige Belichtung der unbeschichteten Seite des Steuergitters oder eine gleichmäßig wirkende Koronaentladung erreichen. Dabei erhält dann der Koronaionenstrom eine mit der Polarität des Ladungsbildes auf dem Steuergitter übereinstimmende Polarität, so daß die Koronaionen in den hellen ladungsfreien Bereichen des Ladungsbildes auf dem Steuergitter durch die Gitteröffnungen

ungehindert hindurchtreten können, während sie die Öffnungen in den dunklen Bereichen des Ladungsbildes auf dem Steuergitter nicht passieren können.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird beim bildmäßigen Aufladen des Aufzeichnungsmaterials bzw. der isolierenden Fläche mittels eines bildmäßig differenzierten Koronaionenstroms unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Steuergitters in an sich bekannter Weise ein Ladungsbild auf dem Steuergitter erzeugt, das Steuergitter mit der beschichteten Seite der aufzuladenden Fläche gegenübergestellt und der Koronaionenstrom auf die unbeschichtete Seite des Steuergitters gerichtet. Hierdurch wird eine Verschlechterung des erläuterten Ladungsbildes auf dem Steuergitter durch Anlagerung überschüssiger Koronaionen weitgehend vermieden, da überschüssige Ladungen stets in den der Koronaentladungsquelle zugewandten leitenden Gitterkern abgeleitet werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei Erstellung einer Vielzahl von Kopien unter Verwendung eines einzigen Ladungsbilds auf dem Steuergitter praktisch keine Qualitätsminderung auftritt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 bis 3 veranschaulichen die Schritte zur Ausbildung eines elektrostatischen Ladungsbildes unter Verwendung eines Steuergitters;

Fig.4 und 5 zeigen vergrößerte perspektivische Ansichten von Ausführungsformen des verwendeten Steuergitters;

Fig.6 und 7 zeigen vergrößerte Querschnitte von Ausführungsformen des Steuergitters;

F i g. 8 und 9 zeigen elektrofotografische Vorrichtungen, die ein Steuergitter verwenden, und

Fig. 10 zeigt vergrößerte Querschnitte verbesserter Ausführungsformen des bei dem elektrofotografischen Verfahren gemäß den F i g. 1 bis 3 verwendeten Steuergitters.

Nachstehend wird das auf dem Steuergitter erzeugte elektrostatische Ladungsbild als primäres Ladungsbild und das auf dem isolierenden Aufzeichnungsmaterial durch einen durch das primäre Ladungsbild modulierten lonenstrom erzeugte Ladungsbild als sekundäres Ladungsbild bezeichnet.

F Ί g. 1 bis 3 zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung eines Ladungsbildes auf einem isolierenden Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung eines Steuergitters. Fig. 1 zeigt die Vorladung des Steuergitters, F i g. 2 den Bildbelichtungsschritt und F i g. 3 die Bildung des sekundären Ladungsbildes. Der die Basis des Steuergitters 1 gemäß Fig. 1 bildende elektrisch leitende Kern 2 besitzt eine große Anzahl feiner öffnungen und wird entweder durch Ätzen oder Elektroplattieren einer metallischen Platte aus Silber, Kupfer, Messing od. dgl. oder durch Weben eines Neztes aus feinen Drähten der genannten Metalle hergestellt. Im Fall der Verwendung des Steuergitters zum elektrofotografischen Kopieren in Büros sind 1600 bis 25 600 Maschen pro cm² geeignet. Auf dem so hergestellten leitenden Kern 2 wird durch Sprühen, Vakuumverdampfen oder Zerstäuben von einer Seite eine Schicht entweder aus einer harzgebundenen anorganischen fotoleitfähigen Substanz, wie Selen, Selen-Zinkoxidlegierung, CdS oder Bleioxid usw. oder aus einer organischen fotoleitfähigen Substanz gebildet.

Der elektrisch leitende Kern 2 des Steuergitters 1 ist elektrisch zusammenhängend, wobei auf einer Seite des Steuergitters 1 ein Teil des leitenden Kerns 2 von der fotoleitfähigen Schicht 3 nicht bedeckt ist. Das so aufgebaute Steuergitter 1 wird vorzugsweise von der Seite der fotoleitfähigen Schicht 3, die als Aufzeichnungsträger wirkt, mit einer geeigneten Polarität vorgeladen, die den Eigenschaften der fotoleitfähigen Schicht 3 angepaßt ist. Für die Vorladung ist ein ίο Koronaentlader geeignet. Es kann jedoch jede andere herkömmliche Ladeeinrichtung, wie beispielsweise eine Walzenelektrode, verwendet werden. Diese Vorladung führt zu der in F i g. 1 gezeigten Ladungsverteilung auf der Ladeseite des Steuergitters 1 und ihrer Nachbaris schaft. Und zwar wird das Steuergitter 1 durch die Koronadrähte eines Koronaentladers positiv geladen. Es ist jedoch auch möglich, das Gitter negativ aufzuladen. Weiterhin kann die Vorladung gleichzeitig von beiden Seiten des Steuergitters 1 erfolgen,
ao F i g. 2 zeigt die bildmäßige Belichtung des vorgeladenen Steuergitters gemäß dem Bild der Vorlage. Bei diesem Schritt wird entweder eine Schlitzbelichtung oder eine Ganzflächenbelichtung unter Verwendung von Licht durchgeführt, das durch die Vorlage hindurchtritt oder von dieser reflektiert wird. Bei gewöhnlichen Kopiergeräten wird sichtbares Licht zur Projektion des Vorlagenbilds auf das Steuergitter verwendet. Es können jedoch auch Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen oder Infrarotstrahlen verwendet werjo den, durch die die fotoleitfähige Schicht 3 aktiviert wird. Gemäß der Darstellung in F i g. 2 erfolgt die bildmäßige Belichtung mit Licht, das durch die Vorlage hindurchtritt. Die Vorlage ist mit 4 bezeichnet, während der Pfeil 5 das von einer nicht gezeigten Lichtquelle erzeugte Licht bezeichnet. D zeigt eine Dunkelfläche und L eine Hellfläche. Durch die Bildbelichtung nimmt der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht 3 des Steuergitters 1 im Bereich der Hellfläche L ab, so daß die Oberflächenladung verschwindet. Im Bereich der öffnungen des Steuergitters verbleibt jedoch auch im Bereich der Hellfläche L Ladung auf der fotoleitfähigen Schicht 3, da die Lichtmenge in diesem Abschnitt nur klein ist. im Bereich der Dunkelfläche D bleibt der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht 3 des Steuergitters 1 unverändert, so daß sich an dem durch die Vorladung erzeugten Ladungszustand nichts ändert. Durch die Vorladung und die Bildbelichtung wird damit ein Ladungsbild auf dem Steuergitter 1 erzeugt, das sogenannte primäre Ladungsbild, das dem Bild der Vorlage entspricht. Zur Erzeugung dieses primären Ladungsbildes können diese beiden Schritte gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge entsprechend der Eigenschaften der fotoleitfähigen Schicht 3 des Steuer gitters 1 durchgeführt werden.

Fig.3 zeigt die Erzeugung des Ladungsbildes au dem isolierenden Aufzeichnungsmaterial unter Verwen dung des Ladungsbildes, das in der vorstehen« beschriebenen Weise auf dem Steuergitter 1 erzeug wurde. In Fig. 3 ist mit 6 ein Koronadraht eine Koronaentladers bezeichnet, und mit 7 ein Aufzeich nungsmaterial aus einer leitenden Schicht 9 und eine aufladbaren Schicht 8 beispielsweise aus einem Isoliet material. Dem Aufzeichnungsmaterial 7 wird bei dieser Schritt über das das primäre Ladungsbild tragend ('S Steuergitter 1 ein lonenstrom zugeführt, desse Polarität der der Vorladung entgegengesetzt ist und ds durch eine Gleichstrom- oder Wechselsttom-Koroni entladung von dem Koronadraht 6 erhalten wir

Gemäß F i g. 3 wird eine negative Koronaentladung angewendet. Mit Hilfe der elektrischen Spannungsquelle 10 und 11 wird das Potential von dem Koronadraht 6 zum Aufzeichnungsmaterial 7 hin in positiver Richtung stärker. Im Bereich der Hellfläche der fotoleitfähigen Schicht 3 des Steuergitters 1 wird zwischen den Bereichen der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 3, wo Ladung vorliegt, und den Bereichen, wo keine Ladung vorliegt, ein elektrisches Feld ausgebildet, das den negativen lonenstrom bremst. Andererseits liegt im Bereich der Dunkelfläche D auf der gesamten Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 3 Ladung vor, so daß ein den Koronaionenstrom verhinderndes elektrisches Feld nicht besteht. Das den lonenstrom bewirkende elektrische Feld ist durch die elektrischen Feldlinien 12 in Fig.3 gezeigt. Es soll angemerkt werden, daß die Feldlinien in der Darstellung gemäß Fig.3 entgegen der üblichen Darstellungsweise vom negativen Potential zum positiven Potential verlaufen, so daß sich die Koronaionen in Pfeilrichtung bewegen. Demzufolge erreicht der Koronaionenstrom von dem Koronadraht 6 im Bereich der Dunkelfläche D des Steuergitters 1 das Aufzeichnungsmaterial 7, wobei er durch das an die leitende Schicht 8 angelegte Vorpotential angezogen wird. Im Bereich der Hellfläche L des Steuergitters fließt der gesamte lonenstrom in den freiligenden elektrisch leitenden Kern 2 und die Nachbarschaft der öffnungen des Steuergitters 1 und erreicht das Aufzeichnungsmaterial 7 nicht. Dadurch wird auf dem Aufzeichnungsmaterial 7 ein Ladungsbild erzeugt, das sogenannte sekundäre Ladungsbild, das mit dem primären Ladungsbild auf dem Steuergitter 1 übereinstimmt. Es ist ebenfalls möglich, das sekundäre Ladungsbild dadurch auszubilden, daß man eine Wechselspannung an den Koronadraht 6 anlegt, anstatt eine Entladung mittels eines Koronaionenstroms einer Polarität durchzuführen. In diesem Fall erreichen Koronaionen negativer und positiver Polarität das Steuergitter 1. Durch die Vorspannungswirkung der Spannungsquelle 11 erreichen jedoch nur die negativen Koronaionen das Aufzeichnungsmaterial 7. Daher wird, wie im Falle der Anwendung einer negativen Gleichspannungskoronaentladung, ein sekundäres Ladungsbild hoher Qualität erzeugt. Durch Verwendung einer Wechselstromkoronaentladung wird der Wirkstrom, der die Differenz zwischen dem positiven Strom und dem negativen Strom des Wechselstroms darstellt, vermindert. In der Nachbarschaft der öffnungen des Sieuergitters entsprechend der Heufläche des Vorlagenbilds werden negative und positive Ströme zugeführt, wobei es nicht so leicht wie im Fall der Zuführung eines Koronaionengleichstroms möglich ist, daß die Ladung an den öffnungen gelöscht wird. Im Bereich der Hellfläche L wird ein lonenstrom verhindert, so daß ein trübungsfreies Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 8 ausgebildet wird. Das sichtbar gemachte sekundäre Bild hat daher einen starken und klaren Kontrast. Im Fall einer Wechselstromkoronaentladung ist es zur Regulierung des Verhältnisses der negativen und positiven Komponenten des der Koronaentladungselektrode zugeführten Stroms möglich, der Wechselspannung eine geeignete Vorspannung zuzufügen oder in eine der Komponenten einen elektrischen Widerstand einzusetzen.

Ein Umkehrbild wird auf folgende Weise erhalten. Wenn die Polaritäten der Spannungsquellen 10 und 11 in den Hell- und Dunkelflächen umgekehrt werden, werden elektrische Felder gebildet, die positive Koronaionen zu dem freiliegenden leitenden Kern 2 des Steuergitters richten. Daher können die positiven Koronaionen nicht durch das Steuergitter 1 hindurchtreten. Durch Schwächung der Vorladung des Steuergitters 1 oder Vergrößerung der Lichtmenge bei der Bildbelichtung oder durch gleichförmige Belichtung des Steuergitters 1 von der Seite des leitenden Kerns 2 oder durch Anwenden einer Wechselstromkoronaentladung oder Anwenden einer Koronaentladung mit der

ίο Vorladung entgegengesetzter Polarität verschwindet das elektrische Feld des Steuergitters 1 im Bereich der Hellfläche, so daß der Durchgang der positiven Koronaionen zur Erzeugung eines Umkehrbilds der Vorlage möglich wird. Bei der zur Erzeugung des sekundären Ladungsbilds verwendeten Koronaentladung kann es sich um eine Gleichstrom- oder Wechselstromentladung handeln.

Das Steuergitter 1 muß die folgenden Bedingungen erfüllen. Auf der Seite des S'euergitters 1, wo der Koronaentlader zur Bildung des sekundären Ladungsbilds angeordnet ist, darf die fotoleitfähige Schicht 3 den leitenden Kern 2 nicht bedecken. Die Gründe hierfür sind folgende: Der durch das Steuergitter 1 hindurchtretende lonenstrom kann einen sehr kleinen Wert haben; da der durch den Koronaentlader erzeugte Koronaionenstrom jedoch einige zehnmal größer sein kann als dieser Wert, sollte der über das notwendige Maß hinausgehende Koronaionenstrom entfernt werden, bevor er das Aufzeichnungsmaterial 7 erreicht, damit ein stabildes Bild erhalten wird. Da aber der leitende Kern 2 des Steuergitters 1 gegenüber der Koronaentladungselektrode freiliegt und Ionen in den leitenden Kern 2 abfließen, kann die überschüssige Strommenge entfernt werden. Durch den Koronaionenstrom kann es ferner so sein, daß das Isoliermaterial der fotoleitfähigen Schicht zuerst geladen wird, so daß das Ladungsbild auf der fotoleitenden Schicht 3 des Steuergitters 1 in kurzer Zeit zerstört wird. In bestimmten Fällen kann auch ein getrübtes sekundäres Ladungsbild erhalten werden, da die Ladung in der Polarität des Ionenstroms gebildet wird, um den Durchgang des lonenstroms zu fördern. Im Falle der Anwendung eines Wechselstrom-Koronaionenflusses zur Bildung des sekundären Ladungsbildes wird das Isoliermaterial nicht geladen, so daß die genannte Bedingung nicht notwendig ist.

F i g. 4 zeigt ein Steuergitter 15, bei dem der leitende Kern 13 aus leitenden dünnen Drähten aus korrosionsfestem Stahl od. dgl. besteht, die eine fotoleitfähige Schicht 14 tragen. F i g. 5 zeigt ein Steuergitter 18 aus einer leitenden Platte 16, beispielsweise aus Kupfer, die mit einer Anzahl von kleinen öffnungen versehen unc mit einer fotoleitfähigen Schicht 17 beschichtet ist.

Die F i g. 6 und 7 veranschaulichen das Verfahren zui Herstellung der Platte 16 durch Ätzen und zeiget unterschiedliche Querschnitte des Gitters 18. In diesei Figuren stellen die trapezförmigen Teile des Gitters U den leitenden Kern 16 dar, der durch Oxidierung de Oxidiermittels im Fall des Ätzens der Metallplati gebildet ist. Das fotoleitfähige Material ist auf de leitenden Kern 16 geschichtet und umgibt dessen Seitei wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Dies wird durc Verdampfung aus Trägerrichtung erreicht oder durc Sprühen der Verdampfungssubstanz infolge verbliebe ner gasförmiger Moleküle. Im Fall der Ausführung nac

F i g. 6 liegt der Abschnitt der öffnung des Steuergittei 18| beim Belichtungsschritt im Schatten des leitende Kerns I61, so daß die Ladung in diesem Abschni verbleibt. Demzufolge wird ein stabiles Kopiebild hohl

Qualität erhalten, wenn das beschriebene Verfahren unter Verwendung des Steuergitters 18_t nach Fig.6 durchgeführt wird. Wird der Schirm 18₂ gemäß Fig. 7 verwendet, bei dem die fotoleitfähige Schicht 17₂ auf einer Seitenoberfläche des leitenden Kerns 162 vorgesehen ist, wird die infolge der Vorladung auf der fotoleitfähigen Schicht 17₂ vorhandene Ladung bei der Bildbelichtung abgeleitet, so daß es schwierig ist, ein schleierfreies Bild zu erhalten. Dies zeigt auch die Tatsache, daß die Ladung auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht an der Seitenfläche des Steuergitters, wo die Koronaionen hindurchtreten, den Koronaionenstrom steuert. Zum Erhalt eines Kopiebilds bei Verwendung des Steuergitters 18₂ sollte daher die Bildbelichtungsmenge auf die Hälfte oder ein Drittel derjenigen vermindert werden, die bei dem Steuergitter Ie₁ benutzt wird. Dadurch kann ebenfalls ein sekundäres Ladungsbild erhalten werden, obwohl es infolge der Differenz in den Ladungsmengen an der Führungskante und der Seitenoberfläche der fotoleitfähigen Schicht 17₂ zur Schleierbildung neigt.

Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird das sekundäre Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 7 ausgebildet, das der Seite des Steuergitters 1 zugewandt ist, die bildmäßig belichtet wurde.

Nachstehend wird der Fall beschrieben, daß das Aufzeichnungsmaterial 7 der Seite des Steuergitters zugewandt angeordnet wird, die der Belichtungsseite gegenüberliegt. Wenn das sekundäre Ladungsbild durch Zufuhr des Koronaionenstroms von der Belichtungsseite gebildet wird, wird eine schwache Koronaentladung mit der Polarität des primären Ladungsbilds verwendet, so daß das auf diese Weise auf dem Aufzeichnungsmaterial 7 erzeugte sekundäre Ladungsbild ein Negativbild des primären Ladungsbilds ist. Dies kann dadurch verursacht werden, daß die Koronaionen im dunklen Bereich infolge der abstoßenden Wirkung der im dunklen Bereich auf dem Steuergitter 1 sitzenden Koronaionen derselben Polarität nicht durch in das Steuergitter hindurchtreten können, so daß ein Negativbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 7 erzeugt wird. Wenn eine Koronaentladung mit einer gegenüber der des primären Ladungsbilds auf dem Steuergitter 1 entgegengesetzten Polarität verwendet wird, wird ein unklares Umkehrbild oder ein Direktbild geringen Kontrasts als sekundäres Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial ausgebildet. Die Koronaionen mit der gegenüber der Vorladung entgegengesetzten Polarität werden im dunklen Bereich zur Ladung auf dem Steuergitter 1 gezogen, wobei jedoch in der Nähe der Öffnungen des Steuergitters 1 das bremsende elektrische Feld gebildet wird, so daß das sekundäre Ladungsbild ein unklares Umkehrbild oder ein Direktbild mit niedrigem Kontrast wird. Ferner muß in dem Fall, daß das Aufzeichnungsmaterial der der Belichtungsseite gegenüberliegenden Seite des Steuergitters zugewandt ist, und daß das Steuergitter in endloser Form beispielsweise als Trommel oder Band ausgebildet ist, das optische System oder das Aufzeichnungsmaterial innerhalb des Steuergitters angeordnet sein, was das Gerät komplex und unhandlich macht.

Im folgenden wird ein Beispiel zur Bildung eines Ladungsbildes nach dem beschriebenen Verfahren erläutert.

Das Steuergitter wird unter Verwendung eines Netzes 5 mit 6400 Maschen pro cm² aus korrosionsfesten Stahldrähten gebildet. Das Netz wird durch Vakuumverdampfung mit amorphem Selen beschichtet, wobei die maximale Stärke der auf diese Weise gebildeten fotoleitfähigen Schicht 60 μπι beträgt. Zur gleichmäßigen positiven Aufladung der fotoleitfähigen Schicht wird diese im Dunkeln einer Koronaentladung von + 6 kV ausgesetzt.

Die fotoleitfähige Schicht wird für etwa 0,2 Sekunden mit einer 10-Lux-Wolfram-Lampe bildbelichtet. Dann wird von der der Bildbelichtung gegenüberliegenden Seite eine Koronaentladung von — 6 kV, also gegenüber

ίο der Vorladung entgegengesetzter Polarität, mittels des Koronaentladers durch das Steuergitter hindurch dem Aufzeichnungsmaterial zugeführt. Der Abstand zwischen dem Steuergitter und dem Aufzeichnungsmaterial beträgt 3 mm, wobei das Steuergitter an Masse und das Aufzeichnungsmaterial an einer Spannung von +2 kV liegt.

Das so auf dem Aufzeichnungsmaterial gebildete Ladungsbild wird durch Naßentwicklung sichtbar gemacht. Das entwickelte Bild ist schleierfrei und hat einen hohen Kontrast sowie hohe Qualität.

Die F i g. 8 und 9 zeigen Geräte zur Durchführung des beschriebenen elektrofotografischen Verfahrens. Bei dem in F i g. 8 gezeigten elektrofotografischen Gerät 19 ist das Steuergitter 20 ein Endlosband, das auf seiner Außenseite eine dicke fotoleitfähige Schicht aufweist, während der elektrisch leitende Kern an der Innenseite des Bands freiliegt. Das Steuergitter läuft auf mit Masse verbundenen leitenden Walzen 21 und 22, so daß der leitende Kern des Gitters mit diesen in Berührung steht.

Durch eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung wird das Steuergitter in Pfeilrichtung in Umlauf gesetzt. Es wird durch den Koronaentlader 23 vorgeladen und dann mittels eines optischen Systems 24 auf der Gitterseite entsprechend der Vorlage 26 bildbelichtet, wo die dicke fotoleitfähige Schicht vorliegt. Das Steuergitter 20, auf dem auf diese Weise das primäre Ladungsbild ausgebildet wurde, wird dann mittels des innerhalb des Steuergitters angeordneten Koronaentladers 27 einem Koronaionenstrom mit einer zur Vorladung entgegengesetzten Polarität ausgesetzt, und läßt diesen modifiziert zum Aufzeichnungsmaterial 28 passieren, das synchron mit dem Steuergitter 20 bewegt wird. Dabei wird das sekundäre Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial ausgebildet, das auf einer leitenden Walze 29 läuft, an der eine Vorspannung anliegt und die auf der dem Koronaentlader 27 gegenüberliegenden Seite des Steuergitters 20 angeordnet ist. Das Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 28 wird durch die Entwicklungseinrichtung 30 entwickelt und

das entwickelte Bild durch die Fixiereinrichtung 31 fixiert, womit die Kopie fertiggestellt ist. Die Walze 32 wird zur Zufuhr von Papier als Aufzeichnungsmaterial 28 verwendet, das von den Walzen 33, 34 und 35 weitertransportiert wird. Bei diesem Gerät wird also das sekundäre Ladungsbild direkt auf dem Aufzeichnungsmaterial bzw. Aufzeichnungspapier ausgebildet.

Das in Fig.9 gezeigte Gerät unterscheidet sich von dem Gerät nach Fig.8 darin, daß das sekundäre Ladungsbild nicht direkt auf dem Kopiematerial

ausgebildet wird. Bei dem in F i g. 9 gezeigten Gerät 36 ist das Steuergitter 37 trommeiförmig ausgebildet, wobei die freiliegende Oberfläche des leitenden Kerns auf der Innenseite des Steuergitters 37 angeordnet ist. Das Steuergitter 37 wird durch ein nicht gezeigtes

Antriebssystem in Umlauf versetzt. Es erhält auf seiner die fotoleitfähige Schicht aufweisenden Seite eine Vorladung mittels des Koronaentladers 38 und wird dann entsprechend der Vorlage 45 auf der vorgeladenen

Seite bildbelichtet. Hierzu dient ein optisches System 43 mit Spiegeln 39,40 und 41, einem Objektiv 42 und einer Lampe 44 zum Beleuchten der Vorlage 45. Das auf diese Weise auf dem Steuergitter 37 ausgebildete primäre Ladungsbild wird einem Koronaionenstrom von einem Koronaentlader 46 mit einer gegenüber der Vorladung entgegengesetzten Polarität ausgesetzt, so daß auf einer Trommel 47, die eine isolierende Oberfläche hat und gegenüber dem Koronaentlader 46 angeordnet ist, das sekundäre Ladungsbild ausgebildet wird. Dabei wird eine vorbestimmte Spannung an das Steuergitter 37 angelegt.

Das Ladungsbild auf der Trommel 47 wird durch einen Magnetbürstenentwickler 48 entwickelt. Das entwickelte Bild erhält mit Hilfe eines Nachladers 49 eine Nachladung und wird dann auf herkömmliches Papier 50 als Bildempfangsmaterial übertragen. Das Bild auf dem Papier 50 wird dann zur Fertigstellung der Kopie fixiert. In Fig.9 bezeichnet 52 eine Walze zur Zufuhr von Kopierpapier, 53 eine Übertragungswalze, 54 eine Reinigungseinrichtung und 55 einen Koronaentlader zur Beseitigung des Ladungsbildes auf der Trommel 47 nach der Bildübertragung.

Fig. 10 zeigt eine Weiterbildung des Steuergitters gemäß Fig. 1. Wenn die fotoleitfähige Schicht 3, wie es in F i g. 1 gezeigt ist, derart vorgesehen ist, daß der leitende Kern 2 des Steuergitters 1 an einer Seite des Steuergitters freiliegt und die Ladung an den öffnungen einer starken Bildbelichtung ausgesetzt wird, vermindert sich der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht 3 in der Nachbarschaft der öffnungen und die Ladung wird abgeleitet. Wenn das sekundäre Bild unter diesen Bedingungen erzeugt werden soll, ist die Bremsung des lonenstroms nicht ausreichend, so daß ein schleierbehaftetes sekundäres Ladungsbild erhalten wird. Dieses Problem wird durch die in F i g. 10 gezeigten Steuergitter gelöst, bei denen die fotoleitfähige Schicht auf einer Seite des leitenden Kerns in ähnlicher Weise wie nach Fig. 1 vorgesehen ist und die im wesentlichen die Öffnungen des Steuergitters bildenden Seitenflächen des leitenden Kerns oder deren Nachbarschaft mit einer Isolierschicht beschichtet sind. Bei diesem verbesserten Steuergitter liegt der leitende Kern auf der der fotoleitfähigen Schicht gegenüberliegenden Seite des Gitters frei. Die Fig. 10a, 10b, 10c und 1Od zeigen vergrößerte Querschnitte des Steuergitters. Der leitende Kern 57 gemäß Fig. 10a besteht aus einer metallischen Platte, die an ihrer einen Seite geätzt ist. Der leitende Kern 61 gemäß Fig. 10b erhält den gezeigten Querschnitt, wenn die Platte von beiden Seiten geätzt oder elektroplattiert oder mit Laserstrahlen bearbeitet wird. Die Fig. 10c und 1Od zeigen leitende Kerne 65 und 69, die aus feinen Metalldrähten bestehen. Die fotoleitfähigen Schichten 58,62,66 und 70 der Steuergitter 56,60,64 und 68 bestehen aus ähnlichen Substanzen, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurden. Die Isolierschichten 59, 63, 67 und 71 bestehen aus organischem Material, wie synthetischem Harz, und anorganischem Material, wie Glas.

Zur Herstellung des Steuergitters wird ein leitender Kern mit einer großen Anzahl von öffnungen benutzt. Beispielsweise werden dünne Glasfasern mit 1600 bis 14 400 Maschen pro cm² vernetzt und die metallische Platte wird geätzt oder elektroplattiert. Auf eine Oberfläche des leitenden Kerns wird die fotoleitfähige Substanz durch Sprühen oder Vakuumverdampfen aufgetragen. Auf die Oberfläche der anderen Seite des leitenden Kerns wird das Isoliermaterial mittels Sprühen geschichtet. Durch Entladen, Abbrechen, Wärmeschmelzen oder andere Maßnahmen wird das Isoliermaterial anschließend so weit entfernt, daß der leitende Kern freiliegt und die Öffnungswandungen des Kerns mit Isoliermaterial beschichtet bleiben. Alternativ wird das Isoliermaterial auf die gesamte Oberfläche des leitenden Kerns geschichtet, worauf beide Oberflächen abgeschliffen und dann eine Oberfläche mit dem fotoleitfähigen Material beschichtet wird. Wenn das Abschleifen des Isoliermaterials zum Freilegen des leitenden Kerns nicht ausreichend ist, kann es wirksam sein, ein weiteres leitendes Material auf das Isoliermaterial aufzubringen.

Indem man die Nachbarschaft der Öffnungen des Steuergitters mit dem Isoliermaterial beschichtet, das kein fotoleitfähiges Material ist, werden die durch die Vorladung aufgebrachten Ladungen auch durch eine starke Bildbelichtung nicht abgeleitet. Ein Vergleich der Ladungen auf der fotoleitfähigen Schicht, wenn nur diese vorhanden ist, und der Ladungen auf der Isolierschicht zeigt, daß letztere beim bildmäßigen Differenzieren des Koronaionenstroms kaum vermindert werden. Wenn also das sekundäre Ladungsbild erzeugt wird, kann im Falle der Verwendung eines der Steuergitter nach Fig. 10 jede Schleierbildung wirksam verhindert werden.

Das in Fig. 3 gezeigte Aufzeichnungsmaterial 7 ist zweischichtig aus einer leitenden Schicht 8 und einer aufladbaren Schicht 9 aufgebaut. Praktisch handelt es sich um eine mit Harz beschichtete Metallplatte. Es kann jedoch auch eine isolierende dünne Schicht aus Polyäthylenterephthalat oder ausreichend getrocknetem herkömmlichem Papier als Aufzeichnungsmaterial verwendet werden. In dem Fall, daß nur eine aufladbare bzw. isolierende Substanz als Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, ist es zur Erzeugung des Vorspannfeldes erforderlich, eine zusätzliche an der Vorspannung liegende Elektrode zu verwenden. Zum Sichtbarmacher des sekundären Ladungsbildes wird ein Naß- odei Trockenentwickler verwendet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Elektrofotografische Vorrichtung η bildmäßigen Aufladen einer isolierenden Fläche mit S einem fotoleitfähigen Steuergitter zur bildmäßigen Differenzierung eines Koronaionensiromes, das aus einem elektrisch leitenden Kern besteht, der auf der einen Gitterseite mit einer fotoleitfähigen Schicht beschichtet und auf der anderen Gitterseite unbeschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitfähige Schicht (3; 17) sich auch über die sich in den Gitteröffnungen gegenüberstehenden Bereiche des Gitterkerns (2; 16) erstreckt.

2. Elektrofotografische Vorrichtung zum bildmäBigen Aufladen einer isolierenden Fläche mit einem fotoleitfähigen Steuergitter zur bildmäßigen Differenzierung eines Koronaionenstromes, das aus einem elektrisch leitenden Kern besteht, der auf der einen Gitterseite mit einer fotoleitfähigen Schicht beschichtet und auf der anderen Gitterseite unbeschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in den Gitteröffnungen gegenüberliegenden Bereiche des Gitterkerns (57; 61; 65; 69) mit einer Isolierschicht (59; 63; 67; 71) beschichtet sind.

3. Verfahren zum bildmäßigen Aufladen einer isolierenden Fläche mittels eines bildmäßig differenzierten Koronaionenstromes unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Steuergitter in an sich bekannter Weise ein Ladungsbild erzeugt, das Steuergitter mit der beschichteten Seite der aufzuladenden Fläche gegenübergestellt und der Koronaionenstrom auf die unbeschichtete Seite des Steuergitters gerichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Ladungsbildes auf dem Steuergitter dieses beidseitig einer Aufladung ausgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der bildmäßigen Aufladung der isolierenden Fläche zwischen der Koronaionenstromquelle und dem Steuergitter ein Beschleunigungsfeld erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronaionenstrom zur Bildung eines Direktbildes auf der isolierenden Fläche eine zur Polarität des Ladungsbildes auf dem Steuergitter entgegengesetzte Polarität besitzt und daß ein bis an die isolierende Fläche reichendes Beschleunigungsfeld erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronaionenstrom zur Bildung eines Direktbildes auf der isolierenden Fläche durch einen gegebenenfalls asymmetrischen Wechselstrom erzeugt wird, und daß ein bis zur isolierenden Fläche reichendes Beschleunigungsfeld zur Beschleunigung derjenigen Koronaionen erzeugt wird, die eine zur Polarität des Ladungsbilds auf dem Steuergitter entgegengesetzte Polarität aufweisen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Umkehrbildes auf der isolierenden Fläche ein Ladungsbild auf dem Steuergitter gebildet wird, das in den den hellen Vorlagenbildbereichen entsprechenden Bereichen ladungsfrei ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronaionenstrom zur Erzeugung des Umkehrbildes auf der isolierenden Fläche eine mit der Polarität des Ladungsbildes auf dem Steuergitter übereinstimmende Polarität besitzt und daß ein bis an die isolierende Fläche reichendes Beschleunigungsfeld erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronaionenstrom zur Erzeugung des Umkehrbildes auf der isolierenden Fläche durch einen gegebenenfalls asymmetrischen Wechselstrom erzeugt wird und daß ein bis an die isolierende Fläche reichendes Beschleunigungsfeld zur Beschleunigung derjenigen Koronaionen erzeugt wird, die eine mit der Polarität des Ladungsbildes auf dem Steuergitter übereinstimmende Polarität haben.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den hellen Vorlagenbildbereichen entsprechenden Bereiche des Ladungsbildes auf dem Steuergitter durch Vergrößern der bei der Bildbelichtung des Steuergiiters verwendeten Lichtmenge ladungsfrei gemacht werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbereiche der Gitteröffnungen innerhalb der den hellen Vorlagenbildbereichen entsprechenden Bereiche des Ladungsbildes auf dem Steuergitter durch eine gleichmäßige Belichtung des Steuergitters von der unbeschichteten Seite her ladungsfrei gemacht werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den hellen Vorlagenbildbereichen entsprechenden Bereiche des Ladungsbildes auf dem Steuergitter ladungsfrei gemacht werden, indem das Steuergitter gleichmäßig einer Koronaentladung ausgesetzt wird.