DE2820805C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Ein derartiges Verfahren ist als sogenanntes TESI-Verfahren Nr. 5 bekannt (»Elekfophotographie« von R. M. Schaffen, The Focal Press, London and New York, 1975, Seite 173). Bei dem bekannten Verfahren wird zuerst eine dielektrische Aufnahmeschicht, die von einem transparenten, leitenden Substrat getragen wird, auf eine xerografische, fotoempfindliche Schicht gebracht, die ebenfalls von einem leitenden Substrat getragen wird, und zwar so, daß die dielektrische Aufnahmeschicht der fotoempfindlichen Schicht gegenüber-

JO liegt Dann wird eine äußere Spannung zwischen die beiden leitenden Substrate gelegt; gleichzeitig wird ein optisches Bild durch die dielektrische Aufnahmeschicht auf die xerografische, fotoempfindliche Schicht projiziert. Schließlich wird die dielektrische Aufnahmeschicht von der fotoempfindlichen Schicht getrennt, während die äußere Spannung zwischen den beiden leitenden Substraten liegt Bei diesem Verfahren wird von einem Prinzip Gebrauch gemacht, nachdem in den Beleuchtungszonen der Potentialgradient im Luftspalt zwisehen der dielektrischen Aufnahmeschicht und der fotoempfindlichen Schicht durch eine Erhöhung der Leitfähigkeit der fotoempfindlichen Schicht einem Durchbruch unterworfen wird, wodurch die Ladung in dieser Zone abgegeben wird. In den nicht beleuchteten Zonen findet jedoch kein Durchbruch im Luftspalt statt, da die fotoempfindiiche Schicht ihre Isolation aufrechterhält. Demzufolge wird ein elektrostatisches Bild auf der dielektrischen Schicht hergestellt.

Das bekannte Verfahren ist, was die resultierende Bildqualität angeht, nicht zufriedenstellend. Dies beruht zunächst darauf, daß es schwierig ist, den Kontrast zwischen der Dunkelzone und der Hellzone im elektrostatischen Bild zu steigern. Die anliegende äußere Spannung ist nämlich dadurch beschränkt, daß kein Durchbruch im Luftspalt in den nicht beleuchteten Zonen stattfinden darf. 7weitens beeinflußt auch eine geringfügige Ungleichmäßigkeit des Luftspaltwertes den Kontrast stark. Drittens tritt bei der Trennung der dielektrischen Schicht unvermeidlich eine Sekundärelektronenemission auf, die auf der Existenz des Potentialgradienten im Luftspalt beruht

In der JP-OS 29 142/76 wird ferner ein elektrofotografisches Ladungsübertragungsverfahren beschrieben, bei dem eine dielektrische Aufnahmeschicht und eine xerografische, fotoempfindliche Schicht in ungefähr gleichem Ausmaße und mit derselben Polarität geladen werden. Die beiden geladenen Schichten werden in Berührung miteinander gebracht Dann wird ein optisches Bild auf die fotoempfindliche Schicht projiziert, wonach die beiden Schichten voneinander getrennt verden. Dieses Verfahren ermöglicht eine Verringerung der Menge der anfänglichen Ladung in der fotoempfindlichen Schicht und damit eine Verringerung der Lochbildung in der fotoempfindlichen Schicht, die auf lokalen Entladungen beruht Der sich ergebende Ladungskontrast ist jedoch gleich der Differenz zwischen dem ursprünglichen Ladungspotential und dem Luftspaltpotential und folglich nicht befriedigend.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren dahingehend zu verbessern, daß ein hoher Kontrast des latenten elektrostatis hen Ladungsbildes auf dem Bildempfangselement erreichbar ist

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und, was die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anbelangt, durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch das Anlegen der äußeren Spannung sowohl in den Hellzonen als auch in den Dunkelzonen eine Ladungsübertragung auftritt, so daß — natürlich innerhalb gewisser Grenzen — eine willkürliche Regelung des Potentials der geladenen Bereiche des elektrostatischen Ladungsbildes auf dem Bildempfangselement erreichbar ist. Dies führt abe<· zu einer Verbesserung von Kontrast und Auflösung des fertigen Bildes bzw. der fertigen Kopie.

Außerdem sei noch darauf hingewiesen, daß es bei dem erfinduiigsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft ist, wenn das Bildempfangselement anfänglich auf eine höhere Spannung aufgeladen wird als das fotoempfindliche Element.

Der Grund hierfür wird zunächst einmal darin gesehen, daß durch die Aufladung des ^fotoempfindlichen Elementes einerseits und des Bildempfangselementes andererseits eine unerwünschte Sekundärelektronenemission bei der Berührung der beiden Elemente unterdrückt werden kann. Außerdem werden bei der Projektion des optischen Bildes auf das fotoleitende Element in der fotoleitenden Schicht desselben in den Bereichen, die den Hellzonen des optischen Bildes entsprechen, große Mengen an Ladungsträgern erzeugt, während in der Dunkelzone geringere Mengen von Ladungsträgern erzeugt werden. Diy erzeugten Ladungsträger wandern aufgrund eines elektrischen Feldes, welches durch die ursprüngliche Aufladung und durch die äußere Spannung hervorgerufen wird, zur Oberfläche der fotoleitenden Schicht In den Hellzonen des Bildes wird die fotoleitende Schicht gut leitend. Damit werden große Ladungsträgermengen von der fotoleitenden Schicht zur dielektrischen Schicht des Bildempfangselementes über kleine Luftspalte übertragen, die zwischen der fotoleitenden Schicht und der dielektrischen Schicht liegen. Mit anderen Worten: Die Spannung am Luftspalt wird am Schwellwert, die zum Durchbrach führt, gehalten. Daher werden die Ladungsträger, die in der fotoleitenden Schicht durch die Belichtung erzeugt werden, auf das Bildempfangselement übertragen. Es wird somit nicht nur die ursprüngliche Ladung am BiIdempfangselement, die beim ersten Verfahrensschritt erzeugt wurde, vollständig neutralisiert, sondern es wächst auch mit zunehmender Menge von Ladungsträgern, die auf das Bildempfangselement aufgebracht werden, das Potential des Bildempfangselementes, bis das Bildempfangselement mit einer Polar it geladen wird, die der ursprünglichen Ladung entgegenf gsetzt ist Im Gegensatz hierzu bleibt in der Dunkelzone des optischen Bildes die fotoleitende Schicht kapazitiv. Nur eine kleinere Menge Ladungsträger wird von der fotoleitenden Schicht auf die dielektrische Schicht übertragen. Nur ein kleinerer Teil der ursprünglichen Ladung des Bildempfangselementes wird neutralisiert; somit ändert sich das Potential des Bildempfangselements in geringem Umfang. Die oben erläuterte Erzeugung und Übertragung der Ladungsträger kann dadurch gesteuert werden, daß die Größe der äußeren Spannung und die Zeitdauer des Anlegens sowie die Stärke der Belichtung variiert werden. Es kann also gesagt werden, daß das Potential in einer Hellzone des elektrostatischen Bildes, welches auf dem Bi'.dempfangselement erzeugt wird, willentlich dadurch eingestellt werden kann, daß die Größe der äußeren Spannung, die Zeitdauer des Anlegens und die Stärke der Belichtung variieit we.-den. Auch das Potential in einer Dunkelzone des latenten elektrostatischen Bildes kann willentlich gesteuert werden, i:.dem die anfängliche Ladung, die auf dem BiIdempfangselement im ersten Verfahrensschritt erzeugt wird, variiert wird.

Da drittens die Übertragung von Ladungsträgern über die kleinen Luftspalte sowohl in den Dunkel- als auch den Hellzonen stattfindet, bevor die beiden Elemente voneinander getrennt werden, sind die Variationen der Ladungsträgerübertragung aufgrund von Ungleichmäßigkeiten im Luftspalt vernachlässigbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1—3 schematische Darstellungen zur Erläuterungde ersten, zweiten und dritten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.4 Kurven, welche die Potentialcharskteristik eines xerografischen, fotoempfindlichen Elements verdeutlichen;

F i g. 5 Kurven, welche die Potentialcharakteristik eines xerografischen, fotoempfindlichen Elements und eines Aufzeichnungselements verdeutlichen;

F i g. 6 eine modifizierte Pachen-Kurve;

F i g. 7 eine schematische Darstellung des dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens folgenden Schritts;

Fig.8 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erlindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 9 schematisch die Kombination aus einem xerografischen, fotoempfindlichen Element und einem Bildempfangselement;

Fig. 10schematisch die Einrichtung, welche ein Ende des Bildempfangselements hält;

F i g. 11 Kurven, welche die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem Kontrast des elektrostatischen Bildes verdeutlichen;

Fig. 12 Kurven, weiche die Beziehung zwischen der Spannung in einer Hellzone und der Stärke der Belichtung verdeutlichen, und

Fig. 13 Kurven zur Verdeutlichung der erfindungsgemäß erreichbaren Auflösung von Toner- Bildern.

Im einzelnen werden erfindungsgemäß, wie F i g. 1 zeigt, ein xerografisches, fotoempfindliches Element 1 und ein Bildempfangselement verwendet, welches nachstehend als Aufzeichnungselement 2 bezeichnet wird. Das fotoempfindüche Element 1 umfaßt eine fotoleitende Schicht a, eine leitende Schicht b sowie ein Substrat c Das Aufzeichnungselement umfaßt eine dielektrische Schicht d, eine leitende Schicht e sowie ein Substrat f. Die entsprechenden Substrate cund /sind so ausgelegt, daß die Lebensdauer und die Handhabungseigenschaften des fotoempfindlichen Elements 1 und des Aufzeichnungselements 2 gefördert werden. Die Substrate cund /"können beispielsweise aus undurchsichtigen Isolierblättern, wie Papier, durchsichtigen organischen Polymer-Isolationsblättern, beispielsweise aus Polyäthylen-Terephthalat und Polystyrol, und isolierenden oder leitenden anorganischen Blättern, wie Glasfolien und Aluminiumfolien, hergestellt sein. Von diesen Substraten werden transparente Isolationsfolien aus organischem, polymerem Material, beispielsweise aus Polyäthylen-Terephthalat oder Polystyrol unter dem Gesichtspunkt der Lebensdauer, der Dimensionsstabilität, des Gewichts, der Handhabungseigenschaften und der Herstellungskosten vorgezogen. Wenn eines oder beide Substrate c und f, die verwendet werden, leitend sind, brauchen eine oder beide leitende Schichten b und s nicht verwendet zu werden

Die leitenden Schichten b und e können beispielsweise Filme oder dünne Folien aus Metall oder Metalloxiden, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Zinnoxid und Indiumoxid, sein. Die leitenden Schichten können auch beschichtete Filme aus einem Polyelektrolyt, beispielsweise aus Polyvinyl-Trimethylammonium-Chlorid, sein.

Die fotoleitende Schicht kann aus einem geeigneten organischen oder anorganischen fotoleitenden Material bzw. aus Mischungen hieraus hergestellt sein. Typische anorganische fotoleitende Materialien sind beispielsweise kristalline Verbindungen wie Cadmiumsulfid-Se-Ienid und Cadmiumsulfid sowie deren Mischungen, und fotoleitende Gläser, beispielsweise amorphes Selen, Selen-Tellur und Selenarsenid. Zinkoxid-Harzmischungen befinden sich ebenfalls unter den fotoleitenden Materialien. Typische organische fotoleitende Materialien sind beispielsweise Polyvinyl-Carbazol und Phthaiocyanin-Pigmente.

Das fotoempfindliche Element 1 sollte eine derartige Charakteristik aufweisen, daß die Ladespannung V_p des fotoempiindiichen Elements, welche mittels der Corona-Emladung angelegt wird, im Verlauf der Zeit / an einer dunklen Stelle (Kurve D) nur in vernachlässigbarem Ausmaße geschwächt wird, jedoch in starkem Ausmaße an einem hellen Platz (Kurve L). Vorzugsweise ist die Ladespannung V_p an einer dunklen Stelle derart, daß sie einen starken Ladangskontrast zwischen den beleuchteten und den nicht beleuchteten Zonen schafft (Fig.4).

Die dielektrische Schicht d kann aus Stoffen hergestellt sein, die elektrisch hoch isolierend sind. Solche Materialien sind beispielsweise Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polycarbonat und Polyäthjlen-Terephthalat Die dielektrische Schicht kann entweder ein dünner Film sein, die auf die leitende Schicht aufgebracht ist, oder ein Überzug aus einer dielektrischen Lösung.

Beim Ladungsübertragungsprozeß wird zunächst, wie in Fig. 1 gezeigt, das fotoempfindliche Element mit, beispielsweise, negativer Polarität geladen, indem eine Corona-Ladeeinrichtung 7 relativ zum fotoempfindlichen Element 1 an einer dunklen Stelle bewegt wird. In entsprechender Weise wird das Aufzeichnungselement 2 mit derselben Polarität wie das fotoempfindliche Element 2 geladen, indem eine Corona-Ladeeinrichtung T bewegt wird. Dieser Schritt wird hiernach als erster Verfahrensschritt bezeichnet. Die Spannung, die an das Aufzeichnungselement 2 durch die Corona-Ladeeinrichtung gelegt ist, sollte in geeigneter Weise bestimmt sein, da die angelegte Spannung in enger Beziehung rriii dem Potential in den Dunkelzonen eines Ladungbildes steht Üblicherweise liegt die Spannung im Bereich zwischen mehreren hundert und mehrern tausend Volt. Vorzugsweise ist die Spannung am Aufzeichnungselement 2 größer als diejenige am fotoempfindlichen EIement 1. Dies deshalb, weil die nachfolgend erwähnte Ladungsübertragungsspannung, die von einer äußeren Potentialquelle angelegt wird, reduziert werden kann und somit eU-e äußere Potentialquelle kleiner Kapazität verwendet werden kann.

Danach wird, wiein F i g. 2 gezeigt, das geladene fotoempfindliche Element 1 in virtuelle Berührung mit dem geladenen Aufzeichnungselement 2 gebracht, so daß die geladene Fläche des fotoempfindlichen Elements 1 der geladenen Fläche des Aufzeichnungselements 2 gegenübersteht. Dieser Schritt wird hiernach als zweiter Verfahrensschritt bezeichnet. Im allgemeinen sind die Oberflächen der fotoleitsndcn Schicht 3. und der dielektrischen Schicht b unregelmäßig. Auch wenn diese Flächen in engen Kontakt miteinander gebracht werden, gibt es einen kleinen und ungleichförmigen Luftspalt von ungefähr 5 bis 10 μπι zwischen den beiden Flächen. Zwar beeinflußt das Vorliegen einer Verteilung derartiger Luftspalte die Bildqualität nur in geringem Ausmaße bei dem vorliegenden Verfahren, wie oben erläutert; vorzugsweise sollte jedoch der Luftspalt so eingestellt werden, daß er gleichförmig ist Hierzu kann eine Abschirm-Überzugsschicht auf der fotoempfindlichen Schicht a ausgebildet werden. Diese besteht aus isolierendem Material, beispielsweise einem fotoempfindlichen Polymer, und hat eine gleichförmige Dicke im Bereich zwischen 2 und 100 μπι, vorzugsweise zwischen 5 und 10 μπι.

Dann werden die entsprechenden leitenden Schichten b und e des kontaktierten, fotoempfindlichen Elements und des Aufzeichnungselements, wie in F i g. 2 gezeigt, mit einer Potentialquelle 10 verbunden, wobei ein Schalter 8 offen ist Die Verwendung dieser leitenden Schichten b und e ist insofern vorteilhaft, als sie eine einfache Elektrodenbauweise für das spannungsanlegende System der Ladungsübertragung abgeben.

Danach wird, wie in Fig.3 gezeigt, eine Ladungsübertragungsspannung V_c zwischen das fotoempfindliche Element und das Aufzeichnungselement gelegt, indem der Schalter 8 geschlossen wird. Ein optisches Bild wird auf die fotoempfindüche Schicht a projiziert Dieser Schritt wird hiernach als dritter Schritt bezeichnet Mit dem hier verwendeten Ausdruck »optisches Bild« ist ein Bild gemeint das aus sichtbarem Licht,

Röntgenstrahlung oder irgendeiner anderen Strahlung besteht, die Ladungsträger in der fotolcitenden Schicht erzeugen kann. Die angelegte Spannung V_c muß groß genug sein, daß eine Ladungsübertragung durch den Luftspalt Xg, wie oben erläutert, hervorgerufen wird. Die angelegte Spannung V_c wird vor der Projektion des optiscir.n Bildes im wesentlichen gleichmäßig auf die fotoemptindliche Schicht a, die dielektrische Schicht b und den Luftspalt X₁ verteilt, als ob diese Schichten und der Luftspalt eine äquivalente Reihenschaltung der kapazitiven Elemente bilden wurden. Wenn die Spannung V,, die am Luftspalt auftritt, die Durchbruchsspannung Ve des Luftspaltes überschreitet, d. h., die von einer modifizierten Pachen-Kurve P ausgedrückte Spannung (vgl. F i g. 6), tritt im Luftspalt ein Durchbruch auf; über dem Luftspalt X, findet eine Ladungsübertragung statt. Wenn beispielsweise der Luftspalt X₁ = Xg₀ ist, und wenn das Potential am Luftspalt von v'g^\_)o auf 'ν'ροκ, angehoben wird, indem eine Spannung V_c angelegt wird, findet eine Ladungsübertragung statt, bis die Spannung am Luftspalt X₁ auf den Durchbruchswert Vbo reduziert ist.

Wenn somit, wie in Fig.5 gezeigt ist, eine äußere Spannung V_c angelegt wird, ändert sich die Spannung Vg am Luftspalt X_g von dem Wert Vg, welcher V^₁ m in Fig. 6 entspricht, in den Wert Vg, der Vg_x{2) entspricht, und zwar nach der Spannung V_p des fotoempfindlichen Elements 1 vor dem Anlegen der äußeren Spannung V_n der Spannung Ve« des Aufzeichnungselements 2 vor dem Ablegen der äußeren Spannung V_c und dem Luftspalt Xg. Demzufolge überträgt sich eine Ladung über den Luftspalt Xg, das Potential Vbr des Aufzeichnungselements verändert sich und die Spannung am Luftspalt Xg verändert sich zu dem Schwellwert Vg, welcher der oben erwähnten Pachen-Kurve P entspricht. Die Spanniino ΙΛ c/>jitg daher *n der Richtun⁰ angele*** wurden daß die oben erwähnte Funktionsweise eintritt.

Wenn ein optisches Bild auf das fotoempfindliche Element projiziert ist, wird die fotoleitende Schicht a durch die Erzeugung von Ladungsträgern in der Beleuchtungszone leitend, nicht jedoch in den nicht beleuchteten Zonen. Mit anderen Worten: Die Potentiale in den entsprechenden nicht beleuchteten Zonen des Aufzeichnungselements, des fotoempfindlichen Elements und des Luftspalts variieren in sehr begrenztem Ausmaß, wie in F i g. 5 gezeigt ist In den Beleuchtungszonen dagegen erhöht sich die Ladungsdichte mit zunehmender Belichtung, was wiederum zu einer Neutralisation der ursprünglichen Ladung, d. h., einer Potentialveränderung im fotoempfindlichen Element, einer Potentialveränderung im Luftspalt und einer Neutralisation der anfänglichen Ladung im Aufzeichnungselement führt Somit gelangt das Potential am fotoempfindlichen Element zum Wert der angelegten Spannung V_c; auch das Potential des Aufzeichnungselements verändert sich. Demzufolge wird die Polarität umgekehrt Ein wünschenswerter, verstärkter Ladungskontrast kann dadurch erreicht werden, daß die Belichtung eine geeignete Zeitlang anhält

Beim dritten Schritt ist es wesentlich, daß die Projektion des optischen Bildes ausgeführt wird, während die äußere Spannung anliegt Das heißt, die Projektion des optischen Bildes wird begonnen, bevor das Anlegen der äußerer. Spannung abgeschlossen ist Um weiter den Tönungsgradienten des sich ergebenden Bildes zu verbessern, können die Projektion des optischen Bildes und/oder das Anlegen der äußeren Spannung intermittierend ausgeführt werden.

Das Aufzeichnungselement, auf welches im oben erwähnten dritten Schritt ein elektrostatisches Bild aufgebracht ist, kann von der fotoelektrischen Schicht in dem Zustand getrennt werden, während, wie in Fig.3 gezeigt, der Schalter 8 geschlossen und der Schalter 9 offen ist. Das sich ergebende Bild ist für praktische Zwecke zufriedenstellend, wie aus den unten aufgeführten Beispielen 3 und 4 zu entnehmen ist. Um jedoch ein Rauschen im resultierenden Bild vollständig zu vermeiden, wird das Aufzeichnungselement vorzugsweise von der fotoleitenden Schicht in dem Zustand getrennt, in dem der Schalter 8 offen und der Schalter 9 geschlossen ist (vgl. Fig. 7), in dem also die leitenden Schichten b und e kurz geschlossen sind. Im Ergebnis verschwindet ein durch das Anlegen der Spannung V_c erzeugtes elektrisches Feld. Somit wird die Spannung am fotoempfindlichen Element auf einen Wert reduziert, der ungefähr V'_c = O entspricht. X_go in der Dunkeizone und in der hellen Zone erreicht ein Gleichgewicht bei einer Spannung von Vbo- Daher wird, wie in F i g. 5 gezeigt, die Spannung am Aufzeichnungselement Vbl in der hellen Zone und VeD in der Dunkelzone. Wenn danach die angelegte äußere Spanung V_r an einer dunklen Zone Null wird, erreicht die Spannung V₁ des Luftspaltes Xg₀ Gleichgewicht bei einer Spannung von Vao oder darunter. Demzufolge können unerwünschte Sekundärelektronen-Emissionseffekte unterdrückt werden, wenn das fotoempfindliche Element vom Aufzeichnungselement getrennt wird, seien nun die entsprechenden leitenden Schichten kurzgeschlossen oder nicht.

Bei dem oben erwähnten Schritt, in dem das fotoempfindliche Element und das Aufzeichnungselement in Kontakt miteinander gebracht werden, kann eine dünne Schicht aus isolierender Flüssigkeit zwischen die beiden Elemente gebracht werden. Diese Zwischenlage unterdrückt weiter die unerwünschte Sekundärelektrc nen-Emission, die beim Trennen der beiden Elemente auftritt. Die verwendete Isolationsflüssigkeit sollte ein Isolationsvermögen in einem solchen Grad besitzen, daß sie das Auflösungsvermögen des Ladungsbildes erheblich reduziert. Geeignete Isolationsflüssigkeiten sind beispielsweise flüssige Silicone, fluorinierter Kohlenstoff, Mineralöl, flüssige aromatische Kohlenwasserstoffe und flüssige aliphatische Kohlenwasserstoffe. Das Einbringen der Isolationsflüssigkeit kann dadurch erfolgen, daß mindestens eines, das fotoempfindliche Element oder das Aufzeichnungselement, unmittelbar vor dem Kontakt der beiden Elemente, hiermit überzogen wird.

Die weitere Beschreibung erfolgt anhand einer Vorrichtung, die vorteilhafterweise zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird.

In Fig.8 wird ein Zylinder 11 entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn von einem (nicht gezeigten) Antrieb gedreht Der Umfang des Zylinders

11 ist vorzugsweise mit einem isolierenden Kunstgummi überzogen. Der Zylinder 11 nimmt in der Zone A auf seinem Umfang von einer optischen Bildprojektionseinrichtung 20 ein optisches Bild auf. Zwei Anpreßrollen

12 und i? sind in engem Kontakt mit dem Zylinder i 1 angeordnet, auf beiden Seiten der Aufnahmezone A für das optische Bild. Gegebenenfalls ist der Umfang der Anpreßrollen 12 und 12' mit einem isolierenden Kunstgummi überzogen. Zwei Trägerrollen 13 und 13' sind para^el zu den Anpreßrollen 12 und 12* angeordnet und werden synchron zur Drehung des Zylinders 11 gedreht Wenn der Zylinder 11 beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wird ein fotoempfindliches

Blatt 100, welches von der Trägerrolle 13 abgezogen wird, mit dem Zylinder 11 mitgeführt und von der Trägerrolle 13' aufgenommen. Das fotoempfindliche Blatt 100 ist eine Schichtstruktur aus einer fotoleitenden Schicht 101, einer transparenten leitenden Schicht 102 und einer tranrparenten Substratschicht 103, wie in F i g. 9 gezeigt ist. Ein isolierendes Aufzeichnungsblatt 200 besteht au« einer dielektrischen Schicht 201, die auf eine leitende Substratschicht 202 aufgebracht bzw. aufgezogen ist (vgl. F i g. 10) und wird von einer Zuführeinrichtung 14 zum Berührungspunkt zwischen dem Zylinder 11 und der Andrückrolle 12 tangential zugespeist. Die Zuführeinrichtung 14 umfaßt einen Endlosförderer, der mit einer Vakuumsaugeinrichtung ausgestattet ist, und wird synchron zum Zylinder 11 bewegt.

Die Projektionseinrichtung 20 für das optische Bild umfaßt eine transparente Platte 22, auf welche das Blatt 21 mit dem Originalbild und ein Deckel 23 gebracht werden. Von den Quellen 24 einfallendes Lieht wird vom Originalbild reflektiert und erreicht die Bildaufnahmezone A über eine Linse 25 und einen Spiegel 26. In der Aufnahmezone A wird das optische Bild auf das fotoempfindliche Blatt 100 projiziert Ein elektrostatisches Bild wird in der oben beschriebenen Weise auf dem isolierenden Aufzeichnungsblatt 200 ausgebildet. Eine Einrichtung, welche die äußere Spannung an das fotoempfindliche Blatt 100 und das Aufzeichnungsblatt 200 legt, umfaßt eine geerdete Elektrode 15 und eine elektrische Potentialquelle 16. Eine der beiden Elektroden der Potentialquelle 16 ist über die Trägerrolle 13 mit der transparenten Elektrodenschicht 102 (in F i g. 9 gezeigt) der fotoempfindlichen Schicht 100 verbunden; die andere Elektrode ist geerdet. Die geerdete Elektrode 15 ist mit der leitenden Schicht 202 verbunden. Auf diese Weise wird eine Ladungsübertragungsspannung von der Potentialquelle 16 zwischen die fotoleitende Schicht 101 des fotoempfindlichen Blattes 100 und die dielektrische Schicht 201 des Aufzeichnungsblattes 200 gelegt

Wie in F i g. 10 gezeigt, wird die Verbindung zwischen dem Aufzeichnungsblatt 200 und der geerdeten Elektrode 15 vorzugsweise durch ein elastisches Halteteil Hb aus leitendem Material bewirkt, welches auf der Innenwand des Zylinders 11 aufgebracht ist Ein Ende des Aufzeichnungsblattes 100 wird durch einen Schlitz 11a im Zylinder 11 geführt, der sich in axialer Richtung erstreckt, und durch das elastische Halteteil 11 lösbar festgeklemmt Wenn das verwendete Aufzeichnungsblatt 200 eine Schichtstruktur, wie in F i g. 9 gezeigt, aufweist, wird vorzugsweise zwischen das Aufzeichnungselement 200 und den Umfang des Zylinders 11 ein Rückelektrodenblatt 15a aus leitendem und elastischem Material, beispielsweise einem leitenden Gummi, eingeführt Wenn das Aufzeichnungsblatt 200 eine Schichtstruktur aufweist, welche eine dielektrische Schicht, eine transparente leitende Schicht und eine transparente Substratschicht umfaßt, kann die transparente leitende Schicht mit der geerdeten Elektrode 15 verbunden werden, indem mehrere klauenartige Vorsprünge am Halteteil 116 vorgesehen werdea

Bei der Benutzung der in F i g. 8 gezeigten Vorrichtung befindet sich zunächst der Zylinder 11 in einer Haltestellung, in welcher das elastische Halteteil Ub (in Fig. 10 gezeigt) sich stromauf vom Berührungspunkt zwischen Zylinder 11 und Anpreßrolle 12, bezogen auf die Drehung des Zylinders 11, befindet Das Aufzeichnungsblatt 200 wird durch die Zuführungseinrichtung 14 dem Zy'inder 11 zugespeist, wo das Ende des Blattes 200 vom Halteteil 116 festgeklemmt wird. Wenn der Zylinder sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen beginnt, beginnt die Trägerrolle 13' das fotoempfindliche Blatt 100 aufzunehmen. Das Aufzeichnungsblatt 200 und das fotoempfindliche Blatt 100 werden durch die Corona-Ladeeinrichtung 17 mit derselben Polarität aufgeladen. Das Aufzeichnungsblatt 200 wird am Berührpunkt zwischen Zylinder 11 und Anpreßrolle 12 in Kontakt mit dem fotoempfindlichen B'att 100 gebracht. Der Zylinder 11 dreht sich um einen Winkel, welcher einer bestimmten Größe des Aufzeichnungsblattes entspricht, und hält dann an. Beim Anhalten des Zylinders stehen das Aufzeichnungsblatt und das fotoempfindliche Blatt miteinander über eine Länge in Berührung, die mindestens der oben erwähnten, bestimmten Blattgröße entspricht. Danach wird zwischen das fotoempfindliche Blatt 100 und das Aufzeichnungsblatt 200 durch die Einrichtung 16 eine äußere Spannung gelegt Gleichzeitig hiermit

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und die Projektionseinrichtung 20 für das optische Bild tritt in Funktion. Gleichzeitig bewegen sich die Trägerrolle 13 und die Zuführeinrichtung 14 entgegengesetzt zu den oben erwähnten Richtungen. Synchronisiert mit der Rückwärtsdrehung des Zylinders 11 bewegt sich das transparente Blatt 22, wobei es das Blatt 21 mit dem Originalbild mitführt. Auf diese Weise wird ein latentes, elektrostatisches Bild auf der dielektrischen Schicht 201 des Aufzeichnungsblattes 200 erzeugt. Das fotoempfindliche Blatt 100 und das Aufzeichnungsblatt 200 werden am Berührpunkt zwischen Zylinder 11 und Anpreßrolle 12 getrennt, d. h., das fotoempfindliche Blatt 100 wird von der Trägerrolle 13 über die Anpreßrolle 12 aufgenommen; das Aufzeichnungsblatt 200 wird von der Zuführeinrichtung 14 in umgekehrter Richtung transportiert Wenn der Zylinder 11 die ursprüngliche Haltestellung erreicht, hält er an; die entsprechenden Einrichtungen werden für den nachfolgenden Zyklus zurückgestellt Das Aufzeichnungsblatt 200 mit dem darauf befindlichen Ladungsbild wird zu einer Entwicklungsposition (nicht gezeigt) geschickt

Anstelle einer Projektion des optischen "ildes in der Zeit, in welcher die miteinander in Berührung stehenden fotoempfindlichen Blätter und Aufzeichnungsblätter im Uhrzeigersinn geführt werden, kann die Projektion des optischen Bildes auch stattfinden, während sich der Zylinder gegen den Uhrzeigersinn dreht

Eine weitere Beschreibung erfolgt anhand der nachfolgenden Beispiele:

Beispiel 1

Ein kommerziell erhältliches Zinkoxid-Papier wurde als xerografisches, fotoempfindliches Blatt verwendet Das Aufzeichnungsblatt, welches verwendet wurde, wurde folgendermaßen hergestellt Ein Polyäthylen-Terephthalat-Film mit einer Dicke von 75 μπι wurde mit Indiumoxid metallisiert, wodurch sich eine transparente, leitende Schicht von ungefähr 10 nm Dicke auf dem

Film ergab. Ein weiterer Polyäthylen-Terephthalat-Film mit einer Dicke von 9 um wurde eng auf die metallisierte Oberfläche geheftet und bildete eine dielektrische Schicht

Das xerografische, fotoempfindliche Blatt wurde fest

es auf eine Aluminium-Blattelektrode aufgeheftet die geerdet war. Die leitende Schicht aus Indiumoxid des Aufzeichnungsblattes wurde, wie in F i g. 1 gezeigt, ebenfalls geerdet Das fotoempfindliche Blatt und das

Aufzeichnungsblatt wurden an dunkler Stelle mit negativer Polarität geladen, wobei eine Corona-Ladecinrichtung verwendet wurde. Die Potentiale d^s fotoempfindlichen bzw. Aufzeichnungsblattes waren — &00 V bzw.-1200V.

Die negativ geladenen fotoempfindlichen Blätter und Aufzeichnungsblätter wurden miteinander derart in Berührung gebracht, daß sich die entsprechenden, geladenen Oberflächen einander gegenüberstanden. Auf die Zinkoxidschicht wurde über einen Schirm mit dunklen und hellen Zonen unter Verwendung einer Wolframlampe von der Aufzeichnungsblatt-Seite her Licht projiziert. Gleichzeitig hiermit wurde eine äußere Spannung V_c zwischen die geerdete Aluminium-Blattelektrode und die leitende Schicht aus Indiumoxid gelegt, wobei eine Gleichspannungsquelle verwendet wurde. Danach wurde die leitende Schicht aus Indiumoxid mit der geerdeten Aluminium-Blattelektrode an dunkler Stelle kurzgeschlossen. Hiernach wurde das Aufzeichnungsblatt vom fotoenvMindlichen Blatt getrennt.

Die Potentiale in den Dunkelzonen D und den Hellzonen L des Ladungsbildes, welches auf der dielektrischen Schicht entstanden war, wurden gemessen, wenn die leitende Schicht aus Indiumoxid mit der geerdeten Aluminium-Blattelektrode kurzgeschlossen war. Die Ergebnisse sind in F i g. 11 dargestellt. Aus dieser F i g. 11 läßt sich folgendes erkennen:

1. Der Kontrast zwischen den Dunkelzonen D und den Hellzonen L, nämlich 9u0 V, ist größer, als derjenige (800 V), der bei einem ähnlichen Zinkoxidüberzogenen, fotoempfindlichen Papier nach dem Carlson-Verfahren erhalten wird.

2. Die Potentiale in den Dunkelzonen D und den Hellzonen können in starkem Ausmaße variiert werden, indem die Größe der angelegten Spannung verändert wird. Außerdem variiert der Kontrast zwischen den Dunkeizonen D und den Heilzonen L in gewissem Maße mit der Größe der angelegten Spannung. Dieser Vorteil kann bei herkömmlichen elektrofotografischen Verfahren nicht erzielt werden.

3. Die Haitezeit und die Menge des Ladungsbildes kann verändert werden, indem das Material der dielektrischen Schicht ausgesucht wird. Daher ist die Aufbringung der Toner bei der Bildentwicklung der Zeit nach nicht beschränkt; die Bilddichte wird nicht verringert.

Beispiel 2

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Unter Verwendung eines Verfahrens, welches dem in Beispiel 1 erwähnten ähnlich ist, wurde ein Ladungsbild auf einem Aufzeichnungsblatt erzeugt Das Aufzeichnungsblatt, welches verwendet wurde, wurde dadurch hergestellt, daß ein mit Indiumoxid metallisiertes, Polyäthylen-Terephthalat-BIatt, ähnlich dem von Beispiel I_{1 m}jt einem Epoxydharz von ungefähr 10 μΐη Dicke überzogen wurde, anstatt einen 9 μπι-dicken Polyäthylen-Terephtha-Iat-Film zu verwenden. Wenn eine äußere Spannung von V_c von —1200 V angelegt wurde, waren die Potentiale in den Dunkelzonen D und den Hellzonen L des Ladungsbildes, welches sich auf der dielektrischen Schicht ergab, —600 V bzw. +300V. Unter diesen Bedingungen wurde eine Originaltestkarte kopiert; das resultierende, latente Bild wurde unter Verwendung einer Entwick lungslösung entwickelt. Das erhaltene Positiv-Positiv-Bild war von guter Wiedergabequalität.

Beispiel 3

Das verwendete fotoempfindliche Blatt wurde hergestellt, indem ein sandgestrahlter Aluminiumbogen (leitendes Substrat) mit einer Dicke von 1 mm mit einer Lösung überzogen wurde, die eine Mischung aus Polyvinyl-Carbazol Trinitrofluorenon und Polycarbonat, gelöst in einer Mischung aus Chlorobenzol und Benzol, überzogen wurde. Das verwendete Aufzeichnungsblatt wurde hergestellt, indem eine Fläche eines Polyäthylen-Terephthalat-Filmes (dielektrische Schicht) mit einer Dicke v">n 9 μπι mit Indiumoxid (transparente Elektrodenschicht) einer Dicke von ungefähr 10 nm metallisiert wnrfjp.

Das fotoempfindliche Blatt und das Aufzeichnungsblatt wurden mit positiver Polarität an dunkler Stelle unter Verwendung einer Corona-Ladeeinrichtung geladen. Die Potentiale des fotoempfindlichen Blattes bzw. des Aufzeichnungsblattes v.aren 1100 V bzw. 900 V. Die beiden positiv geladenen Blätter wurden miteinander in Berührung gebracht, so daß die entsprechenden, geladenen Flächen einander gegenüberstanden. Eine äußere Spannung V_c von 1400 V wurde an die beiden Blätter angelegt, so daß die Indiumoxid-Schicht des Aufzeichnungsblattes und das Aluminiumsubstrat des fotoempfindlichen Blattes mit positiver Polarität bzw. mit negativer Polarität geladen wurden. Gleichzeitig mit dem Anlegen der Spannung V_c wurde durch das transparente Aufzeichnungsblatt Licht unter Verwendung einer Wolframlanpe auf das fotoempfindliche Blatt projiziert. Danach wurde das Aufzeichnungsblatt vom fotoempfindlichen Blatt getrennt, wobei das Aluminiumsubstrat und die Indiumoxid-Schicht isoliert gehalten wurden. Danach wurde das Potential des Aufzeichnungsblattes unter Verwendung eines Schwing-Reed-Elektrometers gemessen.

Die Ergebnisse sind in F i g. 12 gezeigt. Hler stellt die Kurve A das Potential des Aufzeichnungsblattes dar, nachdem es von der fotoempfindlichen Schicht getrennt ist. Die Kurve B zeigt die Schwächung des Oberflächenpotentials eines belichteten, ähnlichen fotoempfindlichen Blattes, wie es nach einem Carlson-Verfahren erhalten wird. Aus Fig. 12 ist zu erkennen, daß der Kontrast des latenten elektrostatischen Bildes auf dem Aufzeichnungsblatt nach dem vorliegenden Verfahren größer ist als der Kontrast des entsprechenden Bildes, welches nach dem Carlson-Verfahren erhalten wird. Es ist außerdem zu erkennen, daß auch in dem Fall, in dem eine Restspannung Vr beobachtet wird, die Spannung des Aufzeichnungsblattes von entgegengesetzter Polarität sein kann, je nach Belichtung. Demzufolge kann unerwünschtes Hintergrund-Rauschen abgemildert oder völlig vermieden werden. Dies steht in auffallendem Gegensatz zum Carlson-Verfahren, bei dem die Restspannung Vr zu Hintergrund-Rauschen führt

Beispiel 4

Das in Beispiel 3 erwähnte Verfahren wurde wiederholt, wobei ein elektrostatisches, latentes

Bild unter Verwendung der Testkarte Nr. 1-R (veröffentlicht von der Electrophotographic Society, 1975) als Originalbild auf dem Aufzeichmingsblatt hergestellt wurde. Das latente Bud wurde unter Verwendung -einer Entwickhingslösung (Handelsname Pana-siide) entwickelt Das entwickelte Bild wurde unter Verwendung eines Mikrodensitometers ausgewertet

Die Ergebnisse sind in Fig. 13 dargestellt Hier zeigt die Kurve C das Auflösungsvermögen bei 15 Streifen pro mm in der Testkarte Nr. 1-R. Die Kurve D zeigt das Auflösungsvermögen des entwickelten Toner-Bildes, welches auf dem AufzeichnungbSatt bei Verwendung der oben erwähnten Test-Karte Nr. 1-R gebildet wurde. Die Poten- tiale i- der Bildzone und in der Hintergrundzone des Aufzeichnungsblattes für Kurve D waren +200 V bzw. —250 V. Aus F i g. 13 ist zu erkennen, daß ein Toner-Bild mit hoher Dichte, hohem Auflösungsvermögen und ohne Hintergrund-Rauschen erhalten werden kann, indem entsprechend dem be-

schriebenen Verfahren ein latentes, elektrostatisches Bild entgegengesetzter Polarität erzeugt wird.

Bei den oben beschriebenen Beispielen 3 und 4 wurde das Aufzeichnungsblatt vom fotoempfindlichen Blatt getrennt, während die entsprechenden Elektroden in den beiden Blättern isoliert gehalten wurden. Es können jedoch ähnliche Ergebnisse auch dann erzielt werden, wenn die Trennung des Aufzeichnungsblattes ausgeführt wird, während die Spannung an den entsprechenden Elektroden der beiden Blätter anliegt Man kann also sagen, daß bei dem vorliegenden Verfahren das xerografische, fotoempfindliche Blatt hauptsächlich als Kondenser an dunkler Stelle funktionien, und daß die Qualität des latenten Bildes durch die Trennung des Aufzeichnungsblattes vom fotoempfindlichen Blatt nicht beeinflußt wird. Dies gilt besonders dann, wenn ein latentes Bild entgegengesetzter Polarität gebildet wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf einem eine dielektrische Schicht über einer leitenden Elektrode aufweisenden Bildempfangselement, bei dem ein eine fotoleitende Schicht über einer leitenden Elektrode aufweisendes fotoempfindliches Element derart auf das Bildempfangselement aufgelegt wird, daß sich zwischen der Oberfläche der fotoleitenden Schicht des fotoempfindlichen Elements und der Oberfläche der dielektrischen Schicht des Bildempfangselements ein Luftspalt ergibt, bei dem dann eine äußere Spannung zwischen den leitenden Elektroden der beiden Elemente angelegt wird, die ausreicht, um über den Luftspalt ein elektrisches Feld zu erzeugen, bei dem ein Spannungsdurchbruch zwischen den einaiKl^r gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Elemente eintritt, und bei dem während des Anliegens der äußeren Spannung zumindest zeitweilig ein optisches Bild auf die fotoleitende Schicht des fotoempfindlichen Elements projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (d) des Bildempfangselements (2) und die fotoleitende Schicht (a) des fotoempfindlichen Elements (1), ehe sie übereinander gelegt werden, getrennt mit der gleichen Polarität aufgeladen werden und daß die äußere Spannung (V£ mit einer solchen Polarität angelegt wird, daß an der leitenden Elektrode (b) des fotoempfindlichen Elements (1) eine Ladung erzeugt wird, Jeren Polarität zur Polarität der auf die fotuleitende Schicht (a) aufgebrachten Ladung entgegengesei -t ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen der äußeren Spannung (V_c) und/oder die Projektion des optischen Bildes intermittierend ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Projektion des optischen Bildes die Potentiale der beiden leitenden Elektrodenschichten (b, e) auf denselben Wert gebracht werden und daß danach das Bildempfangselement (2) vom fotoempfindlichen Element (1) getrennt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das fotoempfindliche Element (1) und das Bildempfangselement (2) beim Übereinanderlegen derselben eine isolierende Flüssigkeit eingebracht wird.

5. Elektrofotografische Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I mit Aufladeeinrichtungen zum Aufladen des fotoempfindlichen Elements und des Bildempfangselements, mit einer Projektionseinrichtung zum Projizieren eines optischen Bildes auf das fotoempfindliche Element, mit Steuereinrichtungen für die Projektionseinrichtung und mit einer Spannungsquelle zum Anlegen einer äußeren Spannung zwischen den leitenden Elektroden des fotoempfindlichen Elements und des Bildempfangselements, dadurch gekennzeichnet, daß ein verdrehbarer Zylinder (11) vorgesehen ist, auf den ein optisches Bild im Bereich einer Aufnahmezone (A) mit Hilfe der Projektionseinrichtung (20) projizierbar ist, daß zwei Anpreßrollen (12, 2') vorgesehen sind, deren Achse parallel zur Achse des verdrehbaren Zylinders (11) ausgerichtet

sind und die auf beiden Seiten der Aufnahmezone (A) an den Umfang des Zylinders (11) anlegbar sind und daß Trägereinrichtungen (13, 130 vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein bandförmiges fotoempfindliches Element (100), welches die beiden Anpreßrollen {12,120 und den dazwischen liegenden Teil der Mantelfläche des Zylinders im Bereich der Aufnahmezone (A) umschlingt, beim Verdrehen des Zylinders (11) im einen oder anderen Drehsinn, ynchron zu dieser Drehung aufwickelbar bzw. abwickelbar ist, und daß Zuführeinrichtungen (14) vorgesehen sind, mit deren Hilfe das Bildempfangselemenl (200) dem Klemmspalt zwischen einer der Anpreßrollen (12) und dem Zylinder (11) zuführbar ist, um es in Berührung mit dem fotoempfindlichen Element (100) zu bringen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) mit einer Halteeinrichtung (116) zum lösbaren Festlegen des Bildempfangselementes (200) versehen ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (1 \b) derart ausgebildet ist, daß mit ihrer Hilfe der eine Pol der Spannungsquelle zum Anlegen der äußeren Spannung (V₁) mit der leitenden Elektrode des Bildempfangselementes verbindbar ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Projektionseinrichtung (20) in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Zylinders (11) ein- und ausschaltbar ist