DE2427626A1 - Abbildungsverfahren - Google Patents

Description

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Xerox Corporation, Rochester, N.Y. / USA

Abbildungsverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abbxldungsverfahren und insbesondere auf die Erzeugung eines latenten, elektrostatischen Bildes in den abbildungsmäßig belichteten Bereichen eines elektrofotografischen Abbildungselementes, dessen bevorzugte Ausführungsformen Standfestigkeit gegenüber Zeit, V7ärme und Licht aufweisen.

Kürzlich ist ein Verfahren zum Stabilisieren oder Fixieren von durch Migrationsabbildung erhaltenen latenten, elektrischen Bildern entwickelt worden. Solche Stabilisierungsverfahren sind in den anhängigen Patentanmeldungen 3H9 585, 349 506 und ^49 505 beschrieben, die alle am 9. April I973 eingereicht wurden. Typisch umfaßt das Verfahren der Fixierung der latenten, elektrischen Bilder die Schaffung eines

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Migrationsabbildungselementes, das latente, elektrische Abbilden der Migrationsschicht und Fixieren des latenten, elektrischen Bildes entweder durch Aufbewahren der Migrationsschicht im Dunkeln oder durch Anwendung von Wärme, Dampf oder Teillösungsmitteln in einer Erweichungsstufe zur Vorentwicklung. Nach dem Fixieren des latenten, elektrischen Bildes kann die Migrationsschicht ohne Verlust des latentes Bildes mit einer aktivierenden, elektromagnetischen Strahlung belichtet werden. Es sind auch lange Zwischenräume bis zu Jahren zwischen der Bildung des latenten, elektrischen Bildes und dem Entwickeln möglich, das eine selektive Migration des Migrationsmaterials in der Tiefe in einem erweichbaren Material ermöglicht.

Die drei oben erwähnten Stabilisierungsverfahren basieren hauptsächlich auf einem kürzlich entwickelten Migrationsabbildungssystem mit welchem Bilder hoher Qualität, hoher Dichte mit durchlaufender Farbgebung und hohem Auflösungsvermögen erzeugt werden können. Solche Migrationsabbildungssysteme sind in den anhängigen Patentanmeldungen 837 780 und 837 beschrieben, die am 30. Juni 19^9 eingereicht wurden. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel des Migrationsabbildungssystems wird ein Abbildungselement, das aus einem Substrat mit einer Migrationsschicht, welche eine Schicht aus erweichbarem Material und elektrisch fotosensitivem Migrationsmaterial enthält, durch Formung eines latenten, elektrischen Bildes auf dem Abbildungselement mit einem Bild versehen, indem das Abbildungselement z.B. elektrisch geladen und mit einem .Muster aktivierender, elektromagnetischer Strahlung, z.B. Licht, belichtet wird. Wenn das fotosensitive Migrationsmaterial an oder eingelagert, jedoch mit Abstand zu einer Oberfläche der erweiehbaren Materialschicht angeordnet ist, wandert Migrationsmaterial von der Migrationsschicht abbildungsmäßig zum Substrat, wenn das Abbildungselement durch

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Verringern des Widerstandes gegen Wandern des Migrationsmaterials in die Tiefe der erweichbaren Schicht entwickelt wird.

Eine Art der. Entwicklung führt dazu, daß das Abbildungselement einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, das nur die erweichbare Schicht auflöst. Das fotosensitive Migrationsmaterial (typisch Partikel), das der Bestrahlung ausgesetzt war, wandert durch die erweichbare Schicht, wenn diese erweicht und aufgelöst wird und hinterläßt ein Bild gewanderter Partikel, das dem Bestrahlungsmuster eines Originales auf dem Substrat entspricht, wobei, das Material der erweichbaren Schicht im wesentlichen abgewaschen wird. Das Partikelbild kann dann auf dem Substrat fixiert werden. Bei vielen bevorzugten fotosensitiven Migrationspartikeln ist das durch das obige Verfahren erzeugte Bild ein Negativ eines positiven Originals, d.h., die Partikel lagern sich in einer Abbildungsformation ab, die den durch Strahlung belichteten Bereichen entspricht. Die Abschnitte des fotosensitiven Materials, die nicht zum Substrat gewandert sind, werden durch das Lösungsmittel zusammen mit der erweichbaren Materialschicht weggewaschen. Durch Variieren der Abbildungsparameter" sir*J jedoch auch Positiv-Positiv-Systeme möglich. Wie.in den Patentanmeldungen, auf die oben Bezug genommen wurde, beschrieben ist, kann die erweichbare Material schicht durch andere Entwicklungstechniken zumindest teilweise mit oder ohne einem relativ ungewanderten Muster von Migrationsmaterial komplementär zum gewanderten Material auf dem tragenden Substrat verbleiben.

Es ist auch bekannt, daß Abbildungselemente mit Schichtaufbau, vrelche den hier verwendeten ähnlich sind, als Fotorezeptoren in der Xerografie verwendet werden können, vro das elektrostatische Bild auf den relativ unbelichteten Berei-. chen gebildet wird. Diese Anwendung ist in den US-Patenten

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3 573 90β und 3 723 HO beschrieben. Während Verfahren zum Entwickeln der relativ belichteten Bereiche einer xerografischen Platte bekannt sind, haben sie- typisch die Verwendung besonderer Umkehrentwickler oder Toner, Entwicklungseiektroden usw. zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Abbildungsverfahren zum Erzeugen elektrostatischer, latenter Bilder zu schaffen, die Zeit-, Wärme- und Lichtstandfestigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:

a) Vorsehen eines Abbildungselementes, das aus einer elektrisch porösen Schicht elektrisch fotosensitiven Materials in Berührung mit einer Isolierschicht besteht,

b) Aufladen des Abbildungselementes,

c) abbildungsmäßiges Belichten des Abbildungselementes mittels einer die elektrisch poröse Schicht aktivierenden Strahlung,

d) Fördern der Auflösung der Ladung in den nicht belichteten Bereichen relativ zu den abbildungsmäßig belichteten Bereichen, wodurch ein elektrostatisches, latentes Bild mit höherem Oberflächenpotential in den abbildungsmäßig belichteten Bereichen erzeugt wird, und

e) Verwendung des elektrostatischen, latenten Bildes zum Formen eines Bildes in anderer ITeise als durch Veranlassung abbildungsmäßiger Migration des elektrisch fotosensitiven Materials.

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Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß gefunden wurde, daß ein ähnlicher Fotorezeptor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Ladungs-/Belichtungsverikhren ein latentes, elektrostatisches Bild in den abbildungsmäßig belichteten Bereichen ergibt, das z.B. durch direkte xerografische Techniken entwickelt werden kann.

So wird mit der Erfindung ein Abbildungssystem zur Herstellung eines latenten, elektrostatischen Bildes in den von Licht getroffenen Bereichen eines elektrofotografischen Abbildungselementes geschaffen.

Weiter wird durch die Erfindung ein Abbildungssystem zum Herstellen eines latenten, elektrostatischen Bildes geschaffen, das nach dem Entwickeln hohes Auflösungsvermögen,- hohe Dichte und gleichmäßige Färbung, zeigt.

Ferner wird mit der Erfindung ein Abbildungssystem zum Erzeugen eines latenten, elektrostatischen Bildes geschaffen, das mittels Standardtechniken, insbesondere Xerografie entwickelt werden kann.

Schließlich werden durch die Erfindung Abbildungselemente geschaffen, welche darin erzeugte latente, elektrostatische Bilder haben können, die als xerografische Mutterplatten verwendet werden können.

Außerdem wird durch die Erfindung ein Abbildungssystem geschaffen, in welchem das erfindungsgeraäße latente ,elektrostatische Bild gelöscht werden kann.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden erreicht,., indem ein Abbildungssystem zum "Einfangen" einer Ladung Innerhalb

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des Aufbaus eines elektrofotografischen Abbildungselementes in den abbildungsmäßig belichteten Bereichen geschaffen und dadurch ein latentes, elektrostatisches Bild in den abbildungsmäßig belichteten Bereichen erzeugt wird, welche bei bevorzugten Ausführungsbeispielen diskreter sich nicht berührender Partikel elektrisch fotosensitiven Materials eine bessere Zeit-, Wärme- und Lichtstandfestigkeit haben. Dieses Abbildungselement besteht aus· einer Isolierschicht und einer elektrisch porösen, mechanisch diskontinuierlichen, elektrisch fotosensitiven Schicht, welche die Isolierschicht berührt. Das Verfahren umfaßt (1) das Laden, (2) das abbildungsmäßige Belichten und (jj) das Fördern der Auflösung der Ladung in den Bereichen,. welche im Vergleich zu den belichteten Bereichen relativ unbelichtet sind, so daß ein latentes, elektrostatisches Bild in den abbildungsmäSig belichteten Bereichen verbleibt. Das so erzeugte elektrostatische Bild kann verwendet oder mittels irgendeiner geeigneten 'Technik entwickelt werden die anders als durch Veranlassung abbildungsmäßigen V/anderns des elektrisch fotosensitiven Materials erfolgt.

Die Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung derselben anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung klar. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil einer schematischen Ansicht eines Abbildungselementes, das einer beschichteten Ausbildung eines Migrationsabbildungselementes ähnlich ist, hier jedoch anstatt zur Migration der elektrisch fotosensitiven Schicht zur Bildung eines elektrostatischen, latenten Bildes darauf und Entwicklung desselben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist,

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Fig. 2a, 2b und 2c Teile schematischer Ansichten eines

Abbildungselementes, an welchem die verschiedenen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung dargestellt sind,

Fig. 3a, Jb, 4 und 5 sind Teile schematischer Ansichten anderer Abbildungselemente, die bei dem erfindungsgeraäßen System verwendbar sind, und ^

Fig. 6a und 6b grafische Darstellungen, welche die relativen Spannungskontraste an der Oberfläche eines herkömmlichen Migrationsabbildungselementes nach dem Belichten in einer bevorzugten niedrigen Belichtung und des gleichen Abbildungselementes darstellen, das erfindungsgemäß behandelt wurde, wobei nach der Belichtung Messungen mit einem rückgekoppelten, elektrostatischen Voltmeter Modell 107 AS-2 durchgeführt wurden, das bei der Firma Monroe Electronics, Inc.* of Middleport, New York, erhältlich ist.

In Fig. 1 ist ein Abbildungselement dargestellt, das aus einer dünnen, elektrisch porösen, elektrisch fotosensitiven Schicht besteht, die an der Oberfläche einer Isolierschicht 2 eingebettet ist, welche ihrerseits von einem leitenden Substrat getragen wird.

Pas Substrat 3 ist vorzugsweise leitend, kann aber auch ein Isoliermaterial oder eine Kombination von beiden sein, z.B. eine dünne leitende Schicht auf einer Isolierschicht. Das Substrat kann abhängig von den Anforderungen des speziellen Abbildungssystems mechanisch starr oder flexibel, transparent oder opak sein. Typisch besteht dieses Teil aus Metall, z.B.

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Aluminium, Messing, Kupfer, Chrom, rostfreiem Stahl oder Zink, kann jedoch auch aus leitendem Gummi, Papier oder Kunststoff bestehen. Ein kombiniertes Teil kann .verwendet werden das aus einem auf einen Isolator, z.B. Kunststoff, Papier oder Glas aufgeschichteten Leiter besteht.

Darüber hinaus kann das Substrat und das gesamte Abbildungselement das es trägt, jede geeignete Form einschließlich eines Bandes,einer Folie, eines Laminates oder dgl., eines Streifens, einer Tafel, einer Spule, eines Zylinders, einer Trommel, eines endlosen Riemens, eines endlosen Moebiusstreifens, einer kreisförmigen Scheibe oder anderen Form haben. Alternativ kann die Isolierschicht 2 selbsttragend sein und ggf. während des Abbildens mit einem geeigneten Substrat in Berührung gebracht werden. Die Hauptschritte zur Bildung eines elektrostatischen Bildes mit diesem Aufbau sind in den Fig. 2a, 2b und 2c gezeigt. Fig. 2a zeigt das Laden. In diesem Beispiel ist eine Corona-Entladevorrichtung 4 zum Anbringen einer negativen Ladung 5 an der Oberfläche 5 des Abbildungselementes und Induzieren einer entgegengesetzten und gleichen Ladung 5 am Substrat vorgesehen. Fig. 2b zeigt das Belichten, in diesem Falle wird das Abbildungselement einem Licht bildweise ausgesetzt. Fig. 2c zeigt einen Verfahrensschritt, der die Injektion der Oberflächenladung in die Struktur des Abbildungselementes fördert und die Ladung entweder wahlweise fängt oder durch die Isolierschicht zum Substrat transportiert. Als Ergebnis dieser Verfahrensschritte wird ein elektrostatisches Bild geformt, das aus einer Lading in oder auf der fotoleitenden Schicht bei 5a in den zuvor dem Licht ausgesetzten Bereichen besteht.

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Der Ausdruck "elektrisch porös" wie er hier in bezug auf die elektrisch fotosensitive Schicht benutzt wird, bezeichnet eine mechanisch diskontinuierliche Schicht oder spezieller eine elektrisch fotosensitive Schicht, die nicht mechanisch fortlaufend ist. So kann die elektrische fotosensitive Schicht aus einer Einfachschicht diskreter Partikel, einer abgeschirmten fotoleitenden Schicht oder diskontinuierlichen Schicht mit einer Vielzahl beliebiger offener Räume, z.B. wie.ein Schweizer Käse oder ein Sieb, Löchern, Bohrungen oder Brüchen bestehen.

Elektrische Porosität bedeutet, daß die Schichten im Dunkeln entladen. Dieses wird durch Vorsehen mechanisch diskontinuierlicher, fotosensitiver Schichten erreicht.

Während fotoleitende Materialien (und "fotoleitend" ist hier im breitesten Sinne gebraucht, um Materialien zu bezeichnen, die eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit zeigen, wenn sie mit elektromagnetischer Strahuung belichtet werden und nicht notwendigerweise solche, die sich in der Xerografie und bei xerografisehen Platten als zweckmäßig erwiesen haben) sich als Klasse von Materialien erxtfteen haben, die in dieser Erfindung als elektrisch fotosensitive Materialien nützlich sind, und während die fotoleitende Wirkung der vorliegenden Erfindung oft ausreicht, um ein elektrisch fotosensitives Material zu schaffen, scheint dies keine notwendige Wirkung zu sein. Augenscheinlich besteht die notwendige Wirkung in der selektiven Rückordnung der Ladung in das Material, innerhalb des Materials oder aus dem Material. Diese Rückordnung· lvird durch Lichtwirkung auf die Masse oder die Oberfläche des elektrisch fotosensitiven Materials bewirkt, indem das Material einer aktivierenden Strahlung ausgesetzt wird, die

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besonders fotoleitende Wirkungen, Fotoinjektion, Fotoemission, fotochemische Wirkungen und andere umfassen kann, welche die selektive Rückordnung der Ladung verursachen und welche ein schließliches Fangen der Ladung zur Bildung des elektrostatischen Bildes nach geeignetem Zugang zur Oberflächenladung verursachen. Ebenfalls werden hier elektrisch fotosensitive Materialien bevorzugt, die keine relativ großen Beträge an Ladung aufnehmen, wenn sie nicht belichtet werden.

Die elektrisch poröse Schicht 1 kann aus irgendeinem geeigneten anorganischen oder organischen fotosensitiven Material bestehen. Typische anorganische Materialien sind glasartiges Selen, glasartiges Selen legiert mit Arsen, Tellur, Antimon oder Wismut usw.; Cadmiumsulfid, Zinkoxid, Cadmiumsulfoselenid und viele andere. Die US-Patentschriften J> 121 006 und 3 288 erläutern eine große Menge typischer anorganischer Pigmente und geeigneter Binder für diese, die hier durch ausdrückliche Bezugnahme einbezogen werden. Typische organische Materialien sind Watchung Red B ein Bariumsalz der 1-(V-Methyl-S'-chlor-azobenzol-2'-sulfonsäure)-2-hydrohydro;xy-;5-naphtoesäure, CI. Nr. I5865, das bsi DuPoht erhältlich ist, Indofast-Doppelscharlachtoner, ein pyranthronartiges Pigment, das bei Harmon Colors erhältlich ist, Quindo Magenta RV-6803* ein Chinacridon, z.B. Monastral Red B (E.I. DuPont), Cyanblau, GTNF die ß-Form von Kupferphthalocyanin, C.I. Nr. 7^160, das bei Collway Colors erhältlich ist, Monolite Fast Blue GS, die «-Form metallfreien Phthalocyanins, C.I. Nr. 7^100, das bei Arnold Hoffman Co. erhältlich ist; Dianeblau, 3, ^-Methoxy-if, V-diphenyl-bis (l"azo-2" hydroxy-?"-naphthanilid), CI. Nr..21l80 das bei Harmon Colors erhältlich ist und Algol G.C, Polyvinylcarbazol 1,2,5,6-di (D,D^T -Diphenyl) -thiazol-anthrachinon,

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C.I. Nr. 673OO, das bei General. Dyestuffs erhältlich ist. Die obige Liste organischer und anorganischer fotosensitiver Materialien veranschaulicht einige typische Materialien und ist nicht als vollständige Liste aufzufassen.

Die Dicke der elektrisch porösen Schicht liegt vorzugsweise im Bereich zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 2 Mikron, jedoch sind Schichten in dem Bereich zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 20 Mikron zufriedenstellend.

Isolierschichten in dem Bereich zviischen ungefähr 1 und ungefähr 20 Mikron werden bevorzugt, jedoch sind Schichten in dem Bereich zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 200 Mikron zufriedenstellend.

Während dickere und dünnere Filme verwendbar sind, benötigen dünnere Filme stärkere Belichtungen und dickere Filme ergeben niedrigereAuflösung. Dickere fotosensitive Schichten erfordern dickere Isolierschichten um eine entgegengesetzte Entladungswirkung zu vermeiden, welche das Potential wesentlich unter das urcpi'ünglich auf den Film aufgebrachte Potential fallen läßt.

Es ist sehr wichtig zu bemerken, daß das latente, elektrostatische Bild in den belichteten Bereichen erzeugt wird. Die Ladung wird von den vom Licht getroffenen Bereichen eingefangen und durch Dunkelzerfall von den niehtbelichteten Bereichen vernichtet. Der Betrag" dieses Dunkelzerfalls kann durch selektive Anwendung von Erweichungsmitteln, z.B. Hitze oder Dampf, z.B. Freon 113* einem bei DuPont erhältlichen fluorierten Kohlenwasserstoff, ebenso wie mit anderen Mitteln gesteigert werden, welche eine Ladungsinjektion ähnlich der durch Erweichen erreichten verursachen.

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Obwohl das Abbildungssystem der vorliegenden Erfindung in den Fig. 2a, 2b und 2c in Verwendung mit einem herkömmlichen Migrationsabbildungselement dargestellt ist, können Abwandlungen der Struktur des Abbildungselementes verwendet werden, einschließlich derer die nicht notwendigerweise für bevorzugtes Migrationsabbilden vorgesehen sind.

In den Fig. 3a und j5b verwendet ein Abbildungselement 20 eine besondere. Deckschicht 9, welche zur Förderung der gesteuerten Ladungsinjektion verwendet wird. Z.B. kann die Deckschicht eine schnellere Ladungsinjektion bei Raumtemperatur ermöglichen, oder überhaupt keine Injektion bei Raumtemperatur. Wenn die Deckschicht 9 z.B. Pentalyn, ein Pentaerythritester aus Kolophonium wäre, das bei der Hercules Inc. erhältlich ist, würde die Injektion bei Raumtemperatur unterdrückt und das geladene Teil würde die Ladung halten bis es zur Erzeugung des elektrostatischen, latenten Bildes durch Beheizen nach einer bildweisen Lichtbelichtung in der Lage wäre. Alternativ kann die Deckschicht ein Fotoleiter sein, der eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsverteilung als die elektrisch fotosensitive Schicht 1 aufweist. In diesem Fall würde eine abgeschirmte Belichtung mit Licht verwendet werden um eine schnelle Ladungsinjektion zu fördern.

Die Abbildungselemente 30 und 40, wie sie in den Fig. 4 und dargestellt sind, zeigen Abwandlungen dieses Aufbaus.

Obwohl die Grundschritte des Verfahrens als aufeinanderfolgend beschrieben sind, ist es möglich, sie gleichzeitig oder beinah gleichzeitig durchzuführen. Z.B. kann die Belichtung gleichzeitig mit dem Laden durchgeführt werden, so daß die fotoleitende Schicht bei schnell nach dem Laden auftretender Ladungsinjektion unmittelbar zum Einfangen der Ladung aktiviert wird. Alternativ

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können die Schritte des Belichtens und der Behandlung zur Förderung der Ladungsinjektion gleichzeitig durchgeführt werden.

Die Anwendung einer Blitzbeheizung mit nicht aktinischem Licht oder einer Strahlungsheizung von der Rückseite eines opaken Substrates, z.B. aluminisiertem Mylar, könnte zum schnellen Durchführen des dritten Verfahrensschrittes angewandt werden, um schnell ein elektrostatisches Bild zu erzeugen. Alternativ könnte eine gleichzeitige, gleichmäßige Beheizung während der bildweisen Belichtung angewandt werden. Darüber hinaus ist es bei der bevorzugten Art mit diskreten, sich nicht berührenden elektrisch fotosensitiven Partikeln möglich, daß die in den Pig. 2a, 2b und 2c gezeigten Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt werden, um zusätzliche elektrostatische Bilder auf neuen Abschnitten desselben Abbildungselementes oder auf neuen Abbildungselementen zu bilden, während sich die zuvor behandelten Abschnitte im umgebenden. Licht befinden. Dieses ist möglich, weil die zuvor gebildeten elektrostatischen Bilder durch Licht nicht beeinflußt werden.

Während die Isolierschicht 2 vorzugsweise bei den bevorzugten Arbeitsweisen elektrisch isolierend sein sollte, ist zu bemerken, daß auch mehr leitende Materialien verwendet werden können, vorausgesetzt, daß das Material die Ladung nach dem Einfangen nicht durch übermäßige Leitfähigkeit neutralisiert, bevor die Entwicklung des elektrostatischen Bildes beendet ist.

Das Isoliermaterial der Isolierschicht 2 kann aus irgendeinem geeigneten Isoliermaterial bestehen, wie es oben beschrieben wurde. Typische geeignete Isoliermaterialien sind Polystyrol, Alkyd-substituierte Polystyrole, Polyolefine, Styrol-Aerylat-Copolymere, Styrol-Olefin-Copolymere, Siliconharze, Phenolharze und organische, amorphe Gläser. Andere typische

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Materialien sind Staybelite Ester 10, ein teilweise hydrierter Kolphoniumester, Foral Ester, ein hydrierter Kolphoniumtriester und Neolyne 22, ein Alkydharz^die sämtlich bei Hercules Powder Co. erhältlich sind, SR 82, SR 84-, Siliconharze, die beide bei der General Electric Corporation erhältlich sind, Saccharosebenzoat, Eastman Chemical, Velsicol X-37, ein Polystyrol-Olefin-Copolymer von Velsicol Chemical Corp., Hydrogenated Piceopale 100, ein hoehverzweigtes Polyolefin, HP-IOO, hydriertes Piccopale 100, Piccotex 100, ein Copolymer von Methyl Styrol und Cinyl Toluol, Piccolastic A-75, 100 und 125* welche sämlich Polystyrole sind. Piccodiene 2215* ein Polystyrol-Olefin Copolymer von der Pennsylvania Industrial Chemical Co., Araldite 6o6O und 6071* Epoxyharze von Ciba, Amoco 18, ein Polyalpha-methylstyrol der Amoco Chemical Corp.; ET-6935, und Amberol ST, Phenol-formaldehyd-Harze, Ä'thylcellulose und Dow C4, ein Methylphenylsilicon von der Dow Chemical, M-l4o,ein gewöhnlich synthetisiertes Styrol-co-n-butylmethacrylat, R506IA, ein Phenyl-methyl-Siliconharz der Dow Corning, Epon 1001, ein Bisphenol A-epichlorhydrin Epoxyharz der Shell Chemical Corp.; und PS-2, PS-j5 Styrole und ET-693 ein Pormaldehydhai^ der Dow Chemical; und ein Styrol und Hexylmethacrylat mit einer Strukturviskosität von 0,179 dl/gm.

In vielen Fällen der Schichtkonfigurationswanderabbildung zeigt der belichtete Film insbesondere bei bevorzugten niedrigen Belichtungen nicht die Spannungskontraste, die normalerweise bei xerografischer Standardentwicklung auftreten. In diesen Fällen wird angenommen, daß die dem elektrofotografischen Abbildungselement zugeordnete Ladung aufgrund der polarisierten Partikel groß ist. Die Behandlung in dem erfindungsgemäßen System verwandelt das weitgehend polarisierte, latente Ladungsbild aufgrund der Ladungen auf dem Abbildungselement, welche anders als die bildweise belichteten Bereiche verzehrt werden in ein latentes elektrostatisches Bild. Dort ist dann

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ein typischeres elektrostatisches Bild vorhanden, das bestimmte elektrostatische Kontraste zeigt, die mit xerografischen Techniken entwickelt werden können. So wird ein latentes, elektrisches Bild in ein elektrostatisch entwickelbares, xerografieartiges elektrostatisches Bild verwandelt.

Fig. 6a zeigt eine grafische Darstellung der Spannungsänderung an der Oberfläche eines mit latentem Bild versehenen Migrationsabbildungselementes. Es ist zu bemerken, daß sich die entlang der linearen Oberfläche des Abbildungselementes ablesbare Spannung nicht ändert sondern im wesentlichen auf dem ursprünglichen Potential bleibt. Auf der anderen Seite zeigt Fig. 6b die Spannungsänderung oder den Kontrast an der Oberfläche des gleichen Abbildungselementes, das erfindungsgemäß behandelt ist. Dort ist ein offensichtlicher. Spannungskontrast entlang der Oberflächenlinie vorhanden.

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, daß während des Verfahrens zwei Dinge an den Ladungen auftreten: (l) Austritt der Ladung aus den Dunkelbereichen und (2) Erwerb der Ladung durch das Abbildungselement in den bildwjise belichteten Bereichen. Das Verfahren, durch welches die Ladungen durch das Abbildungselement hindurchgehen, läuft folgendermaßen in zwei Stufen ab: (1) die Ladung wird von der Oberfläche in die Struktur injiziert und (2) die Ladungen bewegen sich durch die gesarate Struktur. Wenn die Ladungen durch die gesamte Struktur transportiert sind, fällt die Spannung in diesem Bereich ab.

Es versteht sich, daß die bevorzugten Strukturen von Abbildungselementen, die bei der hier beschriebenen Erfindung zweckmäßig sind, nicht unbedingt solche sind, die bei herkömmlichen Migrationsabbildungsteehniken verwendet werden. Dieses

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Konzept würde z.B. die Anwendung eines (1) Isoliermaterials einschließen, das nicht beim Migrationsabbilden bevorzugt würde, Isoliermaterialien, welche nicht unbedingt bei angemessenen Temperaturen oder mit naheliegenden Lösungsmitteln zur Migrationsabbildung erweichbar sind und (2) fotoleitende Schichten, die für Migrationsabbildung nicht annehmbar sind, Schichten die oder die nicht partikelförmig und/oder brechbar sind. Darüber hinaus können Kombinationen von Materialien, Ladungen, Erweichungsmitteln, (Wärme oder Dampf), Partikeln und Spannungen vorhanden sein, die bei Migrationsabbildungen nicht bevorzugt werden, jedoch für das hier beschriebene, neue System vorzuziehen sind. Eine Analogie kann zwischen dem erfindungsgemäßen Konzept und einem porösen Gitter gesehen werden, das wie ein Schwamm bildweise absorbiert. Wenn ein Versuch unternommen wird, Wasser durch das Gitter zu gießen, so geht das Wasser direkt durch, wo es porös ist und wird an den absorbierenden Stellen in die Struktur aufgenommen. Das Gitter spielt eine Rolle bei der Steuerung oder Modulation der Art und Weise, in welcher die Ladung durch das Abbildungselement hindurchgeht. Tatsächlich werden die Ladungen, die das Gitter normalerweise treffen, abgelenkt oder bewegen sich vom Gitter und durch dasselbe hindurch. Dieses Verfahren tritt in einem Zeitraum bei Raumtemperatur auf. Ein sanftes Heizen verkürzt jedoch die zum Einfangen der Ladung notwendige Zeit.

Das hohe Auflösungsvermögen dieses Abbildungsverfahrens macht es besonders für Mikroabbildungs-, Datenspeicher- und Wiederauffindungssysteme geeignet. Die Unempfindlichkeit des elektrostatischen Bildes gegenüber Licht bei bevorzugten Ausführungsbeispielen macht auch ein schnelles, nicht zerstörendes Ablesen eines optischen Bildes möglich, das von dem elektrostatischen Bild erzeugt wird. Darüber hinaus ist das Verfahren

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bei Systemen wertvoll, bei welchen ein äußeres Feld zur Aufrechterhaltung eines optischen Bildes notwendig ist, z.B. zur elektrischen Feldströmungsverformung, bei welcher das Bild verschwindet, sobald das Feld entfernt wird.

Die durch die Erfindung geförderten, tilgbaren Charakteristika bilden eine große Vielseitigkeit bei der Anwendung des Abbildungselementes. So sind die wahlweise Korrektur und Wiederverwendbarkeit vorstechende Qualitäten, die zur Nützlichkeit des Systems beitragen. Einzelnes oder zyklisches Ausradieren des latenten Bildes kann durch Neutralisieren und Erwärmen der zuvor aufgeladenen Bereiche durchgeführt werden. Offensichtlich ist es in dieser Erfindung wünschenswert, die Migration zu verhindern> daher ist es das Beste, daß die Aufladung und die Erwärmung auf einem Minimum gehalten werden. Z.B. vertilgt eine positive Ladung im Bereich von ungefähr 30 bis 80 V unter normalen Umständen bei einer Temperatur von 70°C bis 110⁰C innerhalb ungefähr 10 Sek. das latente. Bild ausreichend, ohne eine Migration zu verursachen.

Dio folgenden Beispiele beschreiben das erfindungsgemäße Abbildungssystem im einzelnen. Während es klar ist, daß die meisten der folgenden Beispiele sich auf die Anwendung der bevorzugten partikelförmigen, elektrisch leitenden Schicht beziehen , ist zu bemerken, daß eine "Schweizer Käse"-Schicht vrelche nach einem Verfahren hergestellt ist, wie es in der US-PS 3 598 644 unter Verwendung eines Isoliermaterials mit

8 Q einer Viskosität von ungefähr 10 oder 10-⁷ Poises ebensogut wie andere elektrisch poröse Schichten, z.B. relativ .durchgehende Schichten mit vielen durchgehenden Brüchen und halbkontinuierliche Schichten aus in Stäbchenform zusammengehaltenen Partikeln oder beliebig angeordnete Bohrungen ebenso

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bei den Verfahren der Beispiele verwendet v/erden können. Alle im folgenden erwähnten Spannungsmessungen sind mit einem rückgekoppelten, elektrostatischen Voltmeter durchgeführt worden, wie es oben beschrieben wurde.

Beispiel 1

Ein aus Schichten bestehendes Abbildungselement wird hergestellt indem eine ungefähr 2 Mikron dicke Isolierschicht auf einem in herkömmlicher Weise sythetisie'rten Copolymer aus Polystyrol und Hexylmethaerylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 45.000 auf einem ungefähr 3 mil dicken Substrat aus einem Mylar-Polyester-Pilm von DuPont gebildet wird, der mit einer dünnen Aluminiumschicht beschichtet wurde und für sichtbares Licht zu ungefähr 50 % durchlässig ist. Die fotosensitive Schicht in der Nähe der freien Oberfläche des Copolymers ist eine ungefähr 1/4 Mikron dicke Schicht aus Selenpartikeln von 1/4 Mikron Größe, die einander nicht berühren, welche so hergestellt ist, wie es in der US-PS 3 59& 644 beschrieben ist.

Das Abbildungselement wird gleichmäßig negativ auf ein Oberflächenpotential von ungefähr 100 V geladen und 3 Sek. lang einer negativen Auflösungskathode über einen mikroskopischen Belichter ausgesetzt, der in 60 cm (2 Fuß) Entfernung angeordnet ist, wobei die Belichtung in den belichteten Bereichen ungefähr 10 erg/cm bei 400 Nanometern äquivalent ist. Das so belichtete Abbildungseiement wird dann 2 Tage lang in einem Dunkelspeicher gelagert.

Eine Hälfte des Abbildungselementes wird dann einem weißen Raumlicht ausgesetzt und mit einem herkömmlichen, positiven

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elektrophoretischen Entwickler entwickelt, der in Isopar H, einem hochreinen, isoparafilnierten Material von der Humble Oil and Refining Co., gelösten Ruß enthält*

Die obige Belichtung durch ein Raumlicht nach zwei Tagen ohne augenscheinlichen Verlust der Qualität des entwickelten Bildes beweist die Dauerhaftigkeit des elektrostatischen, latenten Bildes gegenüber Licht. Die verbleibende Hälfte des Abbildungselementes wird zwei weitere Tage im Dunkelspeicher gelassen. Diese verbleibende Hälfte wird dann weißem Raumlicht ausgesetzt und mit herkömmlichem elektrophoretischem Entwickler, bestehend·aus in Isopar H gelöstem Ruß entwickelt.

Das obige Belichten durch Raumlicht nach 4 Tagen ohne augenscheinlichen Verlust der Qualität des entwickelten Bildes beweist die Dauerhaftigkeit des latenten elektrostatischen Bildes gegenüber Zeit und Licht.

Es ist in beiden Fällen zu beobachten, daß der Entwickler an den relativ belichteten Bereichen des Abbildungselementes haftet und daß die Auflosujr.^ „mehr als 200 Linienpaare pro mm beträgt.

Beispiel 2

Hier wird dem Beispiel 1 gefolgt mit der Ausnahme, daß eine Entwicklung mit einer Pulverwolke positiven Toners angewandt und das entwickelte Bild auf ein Papierblatt übertragen wird.

Es ist zu beobachten, daß der Toner an den relativ belichteten Bereichen des Abbildungselementes haftet.

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Beispiel 3

Das Beispiel 2 wird mit einer Wiederholung der Pulverwolkenentwicklung und der Bildübertragung durchgeführt. Diese
Schritte werden insgesamt viermal wiederholt.

Bei jeder der Kopien sind eine hohe Qualität und ein hohes Auflösungsvermögen zu beobachten.

Beispiel 4

Das Abbildungselement des Beispiels 1 wird negativ auf ein Oberflächenpotential von ungefähr 100 V aufgeladen und mit einem negativen, transparenten Bild belichtet, wobei die
Belichtung der belichteten Bereiche ungefähr 10 erg/cm
bei 400 Nanometern beträgt.

Das Abbildungselement wird ungefähr 1/2 Minute lang im Dunkeln aufbewahrt und im Dunkeln mit einem positiven Toner auf
einem Träger in Kaskadenform entwickelt.

Es ist zu bemerken, daß sich der Toner auf den belichteten Bereichen ablagert. Das so erzeugte Bild hat hohe Qualität und Auflösungsvermögen.

Beispiel 5

Das Beispiel 4 wird durchgeführt mit der Ausnahme, daß die Entwicklung in einem weißen Raumlicht erfolgt.

Das entwickelte Bild hat eine hohe Qualität und ein hohes
Auflösungsvermögen, vergleichbar mit dem im Beispiel 4 erzeugten Bild.

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Beispiel 6

Das Beispiel 5 wird durchgeführt mit der Ausnahme, daß das Teil anstelle der Aufbewahrung im Dunkeln im Dunkeln zxrei Sek. lang bei ungefähr 70⁰C erwärmt wird.

Wieder ist zu bemerken, daß sich der Toner in den belichteten Bereichen ablagert und daß das entwickelte Bild hohe Qualität und Auflösungsvermögen aufweist, vergleichbar mit dem im Beispiel 5 erzeugten Bild.

Beispiele? bis 12

Das Beispiel 1 wird durchgeführt mit der Ausnahme, daß die fotosensitive Schicht bei diesen Beispielen Kadmiumsulfid, Phthalocyanin, Arsentriselenid, Arsentrisulfid, Cadmiumselenid bzw. Bleisulfid enthält.

Beispiel 13 · '

Das Abbildungselement des Beispiels 1 wird auf eine Feldstärke von ungefähr 35 V/Mikron aufgeladen und einem Lichtbild ausgesetzt, wobei die Belichtung der belichtet an Bereiche ungefähr 10 erg/cm bei 400 Nanoraetern beträgt, um eine negativ geladene, elektrische, latente Abbildung zu bilden. .

Das mit dem latenten, elektrischen Bild versehene Abbildungselement wird dann ungefähr 10 Sek. lang einem Trichlortrifluoräthandampf ausgesetzt, dessen flüssige Phase als Freon 113 bei DuPont erhältlich ist.

Das Abbildungselement wird dann mit einem negativen Toner auf einem Träger kaskadenentwickelt.

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Es ist zu bemerken, daß der Toner sich an den belichteten Be reichen ablagert.

Das so erzeugte Bild hat hohe Qualität und hohes Auflösungsvermögen.

Beispiel 1»

Die ersten drei Absätze des Beispiels 1 werden mit einer positiven Ladung von ungefähr maximal 30 V und einer etwa 10 Sek. dauernden Erwärmung bei ungefähr 70° durchgeführt.

Es wird eine Spannungskontrastablesung an der Oberfläche des Abbildungselementes durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen einen Kontrast von ungefähr Null Volt, wodurch angezeigt wird, daß das ursprüngliche elektrische latente Bild vertilgt wurde.

Beispiel 15

Das Beispiel Ik- wird mit dem Laden, Belichten, Speichern und Entwickeln des Beispiels 1 durchgeführt.

Die Vollständigkeit der Vertilgung des ursprünglichen elektrischen latenten Bildes wird weiter durch die hohe Qualität und das Auflösungsvermögen des zweiten Bildes bestätigt.

Beispiel 16

Das Beispiel 1 wird durchgeführt mit der Ausnahme, daß die Dünkelspeicherzeit auf 2 Jahre ausgedehnt wird.

Nach der Entwicklung ist zu beobachten, daß die Qualität und das Auflösungsvermögen nicht merklich zerstört wurden.

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Beispiel 17

Das Beispiel 16 wird mit den Löschschritten des Beispiels lA durchgeführt.

Wieder ist zu beobachten, daß der Spannungskontrast ungefähr Null Volt beträgt. · ·

Beispiel l8

Das Beispiel 17 wird mit dem Laden, Belichten, .Speichern und Entwiekeln der Stufe 1 durchgeführt.

Die Vollständigkeit der Löschung des ursprünglichen elektrischen latenten Bildes wird weiter durch das hohe Auflösungsvermögen und die Qualität des zweiten Bildes bestätigt.

Obwohl spezifische Komponenten,Verhältnisse und Verfahrensschritte bei der obigen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des Abbildungssystems· beschrieben wurden, können andere geeignete Materialien, Verhältnisse und Verfahrensschritte als sie hier beschrieben sind, mit zufriedenstellenden Ergebnissen und unterschiedlichen Qualitäten angewandt werden. Außerdem könnten andere Materialien, die gegenwärtig vorhanden sind öder entdeckt werden können, den hier verwendeten Materialien hinzugefügt werden, um ihre Eigenschaften zu synergieren, zu fördern oder in anderer Weise abzuwandeln.

Außerdem erfordern viele der hier beschriebenen, spezifischen Beispiele die Übertragung des Tonerbildes auf ein Empfängerblatt. Zeitweise ist es auch nützlich, den Übertragungsschritt wegzulassen und den Toner direkt auf das Abbildungselement

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aufzuschmelzen. Dieser Aufschmelzschritt kann durch irgendeine Standardaufschraelztechnik, wie sie in der xerografisehen Technik bekannt ist, durchgeführt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, Bilder mit außerordentlich hoher Dichte und Auflösungsvermögen zu erzeugen, indem die sichtbare Wirkung der Seleneigenschaften entfernt werden, •indem das Selen transparent gemacht wird.

Es ist auch zu bemerken, daß das Abbildungselement von der Unterseite belichtet werden kann, wenn das Substrat genügend transparent ist, um einen Strahlungsdurchgang zu erlauben.

Es versteht sich, daß verschiedene Änderungen der Einzelheiten, Materialien, Schritte und der Anordnung der Teile, wie sie hier zur Erläuterung der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, innerhalb der Prinzipien des Anwendungsbereichs der Erfindung von Fachleuten nach dem Lesen der Beschreibung durchgeführt werden können.

Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung ein System zum "Einfangen" einer Ladung innerhalb des Aufbaus eines elektrofotografischen Abbildungselementes in den bildweise belichteten Bereichen geschaffen, wodurch ein elektrostatisches, latentes Bild in den bildweise belichteten Bereichen erzeugt wird, das bei bevorzugten Ausführungsbeispielen diskreter sich nicht berührender Partikel elektrisch fotosensitiven Materials bessere Zeit-, Wärme- und Lichtbeständigkeit aufweist. Dieses Abbildungselement besteht aus einer Isolierschicht und einer elektrisch porösen, mechanisch diskontinuierlichen elektrisch fotosensitiven Schicht, welche die Isolierschicht berührt.

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Das Verfahren umfaßt (1) das Laden, (2) das bildweise Belichten und (3) das Fördern des Verzehrs der Ladung in den Bereichen, die im Vergleich zu den belichteten Bereichen relativ unbelichtet sind, wobei ein elektrostatisches, latentes Bild in den bildweise belichteten Bereichen verbleibt. Das so erzeugte elektrostatische Bild kann mittels einer geeigneten Technik verwendet oder entwickelt werden, die anders als durch Veranlassung bildweisen Wanderns des elektrisch fotosensitiven Materials erfolgt.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   Abbildungsverfahren gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a) Vorsehen eines Abbildungselementes, das aus einer elektrisch porösen Schicht elektrisch fotosensitiven Materials in Berührung mit einer Isolierschicht besteht,

   b) Aufladen des Abbildungselementes,

   c) abbildungsmäßiges Belichten des Abbildungselementes mittels einer die elektrisch poröse Schicht aktivierenden Strahlung,

   d) Fördern der Auflösung der Ladung in den nicht belichteten Bereichen relativ zu den abbildungsmäßig belichteten Bereichen, wodurch ein elektrostatisches, latentes Bild mit höherem Oberflächenpotential in den abbildungsmäßig belichteten Bereichen erzeugt wird, und

   e) Verwendung des elektrostatischen, latenten Bildes zum Formen eines Bildes in anderer Weise als durch Veranlassung abbildungsmäßiger Migration des elektrisch fotosensitiven Materials.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) negativ aufgeladen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Formen des Bildes beim Verfahrensschritt e) Toner verwendet wird.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördern der Auflösung der Ladung beim Verfahrensschritt d) das Speichern des abbildungsmäßig belichteten Abbildungselementes im Dunkeln während mindestens einiger Sekunden umfaßt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Fördern der Auflösung der Ladung beim Verfahrensschritt d) ein sanftes Erwärmen des Abbildungselementes auf einen Grad umfaßt, der nicht zur Migration ausreicht.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische latente Bild gelöscht wird, indem das Abbildungselement einer gleichförmigen positiven Ladung und Erwärmung ausgesetzt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) positiv aufgeladen wird und die Auflösung der Ladung beim Verfahrensschritt d) die Anwendung von Dampf auf das Abbildungselement umfaßt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt e) des Formens des Bildes· Toner verwandt wird und die fotosensitive Schicht durch Transparent!sation entfernt wird.
9. 9· Abbildungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch poröse Schicht aus elektrisch fotosensitivem Material aus diskreten, einander nicht berührenden Partikeln besteht.

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10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördern des Auflösens der Ladung beim Verfahrensschritt d) ein Erweichen bis zu einem Grad umfaßt, der nicht zur Veranlassung einer Migration ausreicht.

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