DE2912123C2

DE2912123C2 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial und Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung eines elektrostatischen Ladungsbildes

Info

Publication number: DE2912123C2
Application number: DE2912123A
Authority: DE
Inventors: Arno K. Framingham Mass. Hagenlocher; Manfred R. Lexington Mass. Kuehnle
Original assignee: Coulter Systems Corp
Current assignee: Coulter Systems Corp
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1979-03-27
Publication date: 1985-02-14
Also published as: US4155640A; SE432837B; SE7902227L; FR2456342B1; BE874927A; FR2456342A1; SE8005810L; DE2912123A1; GB2043947B; AT368307B; SE432836B; CH641283A5; ATA180979A; GB2043947A; CA1120528A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotögraphisches Aufzeichnungsmaterial mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung eines elektrostatischen Ladungsbildes mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 11.

Aus der deutschen Auslegeschrift 14 97 164 ist es bekannt, daß ein elektrostatisches Ladungsbild unter Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials, das einen Schichtträger, darauf eine elektrisch leitende Schicht, auf dieser eine photoleitfähige Schicht und über dieser wiederum eine elektrisch isolierende Schicht aufweist, in der Weise hergestellt werden kann, daß zwischen die genannte elektrisch leitende Schicht des Aufzeichnungsmaterials und eine auf die Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht aufgesetzten Elektrode eine Spannung angelegt und eine Belichtung durch die transparente Elektrode hindurch vorgenommen wird, wobei am Orte einer Bestrahlung der photoleitfähigen Schicht diese unter dem Einfluß des anliegenden elektrischen Feldes eine Ladungsträgerwanderung zuläßt, welche aufgrund von Influenzwirkung ein elektrostatisches Ladungsbild auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht des Schichtaufbaus zur Folge hat.

Bei dem bekannten elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial und bei seiner Verwendung zur Herstellung eines elektrostatischen Ladungsbildes tritt

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jedoch die Schwierigkeit auf, daß die Entfernbarkeit der elektrostatisches Ladungsbild, das von der Dunkelab-

auf die Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht fallskennlinie der photoleitfähigen Schicht nicht abhän-

aufzusetzenden Elektrode entweder verhältnismäßig gig war.

große Dicken der einzelnen Schichten des Schichtauf- Weiter hat man nach Aufladen der Oberfläche einer baus notwendig macht, um eine Beschädigung beim Ab- 5 photoleilfähigen Schicht auf diese eine elektrisch isolieziehen der Elektrode zu vermeiden, woraus eine gerin- rende Schicht aufgebracht, auf der sich als geerdete gere Empfindlichkeit und ein geringeres Auflösungsver- Elektrode eine flüchtige, elektrisch leitende Flüssigmögen eines solchen Aufzeichnungsmaterials resultie- keitsschicht befand. Nach Belichtung und nach Verren, oder es muß zur leichten Ablösbarkeit der Elektro- dampfen der Flüssigkeitsschicht wurde die elektrisch de auf eine innige Verbindung diese Elektrode mit der io isolierende Schicht von der photoleitfähigen Schicht gedarunterliegenden elektrisch isolierenden Schicht ver- trennt und war ebenfalls mit dem elektrostatischen Lazichtet werden, wodurch sich bereichsweise unter- dungsbild versehen.

schiedliche elektrische Verhältnisse für das elektropho- Bei den zuletzt beschriebenen Verfahren zur elektrotographische Aufzeichnungsmaterial und damit Un- photographischen Herstellung eines elektrostatischen schärfen und Abbildungsfehler ergeben. 15 Ladungsbildes konnte keine ausreichende Erhöhung der Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden. Empfindlichkeit erreicht werden und es ergaben sich ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial Schwierigkeiten durch Zwischenräume und Spalte zwi- bzw. ein Verfahren zur elektrophotographischen Her- sehen den aneinanderzufügenden und wieder zu trenstellung eines elektrostatischen Ladungsbildes der ein- nenden Schichten und es bestand ferner die Gefahr eigangs angegebenen Art so auszugestalten, daß einer- 20 ner Zerstörung des erzeugten elektrostatischen Laseits die zum Anlegen einer Spannung dienende, dem dungsbildes beim Ablösen beispielsweise der elektrisch Schichtaufbau angehörende Elektrode während des Ge- isolierenden Schicht, auf der dann das elektrostatische brauchs zu den übrigen Schichten eine innige Verbin- Ladungsbild erzeugt worden war. dung hat, jedoch leicht ablösbar ist und andererseits Durch ein elektrophotographisches Aufzeichnungsaußerordentlich hohe Empfindlichkeitswerte und eine 25 material bzw. ein Verfahren zur elektrophotographiüber die Oberfläche hin gleichförmige Abbildungsquali- sehen Herstellung eines elektrostatischen Ladungsbiltät des Aufzeichnungsmaterials erreicht werden. Diese des der vorliegend angegebenen Art werden demge-Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale genüber Empfindlichkeitswerte in der Größe von einem von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 11 gelöst Vielfachen der Empfindlichkeitswerte von Silberhalo-Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen 30 genidfilmen erreicht Es können Belichtungszeiten im sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 28, Nanosekundenbercich verwirklicht werden. Die hohe deren Inhalt hierdurch zum Bestandteil der Beschrei- Empfindlichkeit des hier angegebenen Aufzeichnungsbung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut materials geht nicht auf Kosten des Auflösungsvermözu wiederholen. gens. Auch hier sind extrem hohe Werte zu verwirkli-Vor einer Beschreibung von Ausführungsbeispielen 35 chen. Der Einsatz des vorliegend angegebenen elektroseien noch einige allgemeine Betrachtungen vorausge- photographischen Aufzeichnungsmaterials ist außerorstellt. dentlich einfach. Die dem Schichtaufbau angehörende Die bekannten Silberhalogenidfilme haben den Vor- Elektrode ist besonders leicht und ohne die Gefahr teil vergleichsweise hoher Empfindlichkeitswerte (Spe- irgend einer Beschädigung des erzeugten elektrostatizialfilme mit ASA-Empfindlichkeitswerten bis zu 1000) 40 sehen Ladungsbildes entfernbar, und bieten die Möglichkeit, beim Entwickeln des Films Anhand der Zeichnung werden nun Ausführungsbeidessen Empfindlichkeit durch geeignete Maßnahmen zu spiele im einzelnen erläutert Es zeigt berücksichtigen. Allgemein ist jedoch festzustellen, daß Fi g. 1 eine Teilschnittdarstellung durch das elekirohochempfindliche Silberhalogenidfilme zunehmend photographische Aufzeichnungsmaterial mit einer grobkörnig sind und demgemäß die Empfindlichkeit zu 45 Schaltung in einer prinzipiellen Anordnung für den Ge-Lasten des Auflösungsvermögens erhöht werden muß. brauch;

Bei elektrophotographischen Aufzeichnungsmateria- Fi g. 2 einen Ausschnitt aus dem elektrophotographi-

lien hat man bisher ASA-Empfindlichkeitswerte von sehen Aufzeichnungsmaterial in abgewandelter Ausfüh-

maximal 100 bis 300 erzielt das Aufzeichnungsergebnis rungsform;

ist nicht durch einen Entwicklungsvorgang nachträglich 50 F i g. 3 eine vereinfachte Schaltungsanordnung in Geim Sinne einer Verbesserung der Empfindlichkeit zu stalt eines elektrischen Ersatzschaltbildes; beeinflussen und es ergibt sich die Schwierigkeit daß F i g. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines in Verein hergestelltes elektrostatisches Ladungsbild nur eine bindung mit dem elektrophotographischen Aufzeichbegrenzte Zeitdauer auf dem elektrophotographischen nungsmaterial eingesetzten Schaltungseinrichtung zur Aufzeichnungsmaterial gespeichert bleibt wenn nicht 55 Bildung eines praktisch brauchbaren Gesamtsystems; besondere Maßnahmen die Entladung über das photo- Fig.4A einen Ausschnitt aus dem Blockschaltbild leitfähige Material verhindern. von F i g. 4 mit verändertem Steuerteil;

So hat man versucht eine vergleichsweise hohe Span- F ig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild und Sym-

nung an einen Schichtaufbau aus einer elektrisch leiten- boldiagramm zur Darstellung einer abgewandelten

den Schicht, einer photoleitfähigen Schicht, einer elek- 60 Ausführungsform und

trisch isolierenden Schicht und einer Elektrodenschicht F i g. 6 einen Ausschnitt aus dem elektrophotographi-

anzulegen und durch die transparent ausgebildeten sehen Aufzeichnungsmaterial zur Erklärung der darin

Schichten hindurch die photoleitfähige Schicht bildmä- wirksamen physikalischen Abläufe,

ßig zu belichten, wonach unter Aufrechterhaltung der Bei Anwendung des hier angegebenen Konzepts

anliegenden Spannung die elektrisch isolierende Schicht 65 kann die Empfindlichkeil des Aufzeichnungsmaterials

von der photoleitfähigen Schicht getrennt wurde. Auf so gesteigert werden, daß sie ASA-Werlcn in der Höhe

der der photoleitfähigen Schicht zugekehrten Seite der von einigen Tausend entspricht In einem später im ein-

elektrisch isolierenden Schicht erhielt man dann ein zelnen noch dargelegten Beispiel wird gezeigt wie bei

einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial praktisch eine Empfindlichkeit in der Größenordnung eines ASA-Wertes von 30 000 erreicht wird. Ein solcher Wert liegt vollständig außerhalb bisher erzielter Empfindlichkeitsbereiche bei elektrophotographischen Aufzcichnungsmaterialien und auch weit über der Empfindlichkeit von üblichen pholographischen Aufzeichnungsmatcrialien.

Bei gebräuchlichen elektrophotographischen Aufzeichnungsmatcrialien muß die photoleitfähige Schicht aufgeladen werden, wodurch ein Oberflächenpotential erzeugt wird, das in Verbindung mit den sich dadurch ergebenden Ladungsträgern im Aufzeichnungsmaterial die einzige Grundlage zur Bildung eines elektrostatischen Bildes darstellt. Die Anzahl der Ladungsträger ist begrenzt, und die Antriebskraft nimmt mit der Zeit ab, ist aber ohnehin relativ gering. Auch bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial mit hohem Verstärkungsgrad gemäß US-PS 40 25 339 ist das maximale Oberflächenpotential, das erzeugt wird, in der Größenordnung von 30 bis 40 Volt, und dieses Potential nimmt in der Dunkelheit langsam ab, so daß es nötig ist, die Belichtung baldmöglichst nach dem Laden vorzunehmen, um die günstigen Eigenschaften des stärkstmöglichen verfügbaren elektrischen Feldes auszunutzen.

Bei dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial der hier besprochenen Art wird zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der Elektrode auf der Oberseite der elektrisch isolierenden Schicht eine feste Spannung angelegt, die eine konstante Antriebskraft darstellt und die, was noch wichtiger ist, eine praktisch unendlich ergiebige Quelle für Ladungsträger darstellt, die dazu verwendet werden, das gewünschte latente Ladungsbild aufzubauen. Die Antriebskraft ist erheblich größer als die, welche bei Verwendung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial zur Verfugung steht, der nur aus der photoleitl'ähigen Schicht und der elektrisch isolierenden Schicht besteht, die auf dem Schichtträger angeordnet sind. Darüber hinaus ist die Speicherfähigkeit der elektrisch isolierenden Schicht gegenüber der Speicherfähigkeit bester photoleitfähiger Materialien erheblich verbessen, so daß das gewonnene latente Ladungsbild wesentlich besser erhalten bleibt. So kann das latente Ladungsbild bei den bekannten Aufzeichnungsmaterialien für vielleicht einige Minuten erhalten bleiben, bevor seine Qualität abzunehmen beginnt. Bei dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial der hier beschriebenen Art ist es möglich, das Bild in hoher Qualität über Monate zu speichern, ohne daß es sich verschlechtert.

Es wurde bereits eingangs erwähnt, daß die hohe Empfindlichkeit bei Silberhalidfilmen damit bezahlt werden muß, daß die Korngröße zunimmt, was unter anderem eine Folge der Behandlung ist. Bei dem hier beschriebenen Aufzeichnungsmaterial ist die Auflösung des aus einem latenten Ladungsbild entwickelten Bildes in keiner Weise durch die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials beeinflußt, sondern hängt nur ab von der Korngröße der im Toner verwendeten Substanz oder dem Abtaststrahlquerschnitt für den Fall, daß das Bild elektronisch ausgelesen wird. Bevorzugtermaßen ist dementsprechend die Anordnung so getroffen, daß der photoleitfähige Werkstoff, der vorzugsweise bei der Herstellung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials verwendet wird, ein kristallines Material ist, das Einzelfeldbereiche besitzt, die von Kristalliten oder Kristallnadeln erzeugt werden, deren Durchmesser geringer als Vi₀ μπι ist, wodurch die kleinste Linienpaarauflösung, zu der das Material fähig ist, 10 000 Linienpaare pro Millimeter beträgt.

Die vorteilhaften Eigenschaften des hier angegebenen Aufzeichnungsmaterials beruhen in erster Linie auf der Verstärkung, wobei die in der photoleitfähigen Schicht freigesetzten Ladungsträger wirksamer und in größerer Zahl in Bewegung gesetzt werden, als wenn eine photoleitfähige Schicht ohne elektrisch isolierende Schicht auf ihrer Oberseite und ohne anliegende konstante äußere Gleichspanung verwendet würde.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, wobei ein Teil-Schichtaufbau mit der Bezugszahl 10 und ein weiterer Teil-Schichtaufbau mit der Bezugszahl 12 zusammengefaßt bezeichnet sind. Der Teil-Schichtaufbau 10 unterscheidet sich nicht wesentlich von dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial, das in der US-PS 40 25 339 beschrieben ist. Tatsächlich kann das in dieser Patentschrift beschriebene, für die Elektrophotographie entwickelte Aufzeichnungsmaterial hier uneingeschränkt verwendet werden. Der Teil-Schichtaufbau 10 besteht aus einem Schichtträger 14 in Form einer Polyesterscheibe oder -folie mit der Dicke eines Bruchteils eines Millimeters, wie er im Handel allgemein erhältlich ist. Er ist flexibel, transparent und formstabil. Auf diesem Schichtträger wird durch Sputten eine elektrisch leitende Schicht 16 aufgebaut, die vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 30 nm hat und die ebenfalls transparent ist Sie wird vorzugsweise aus Indiumzinnoxid in einem Verhältnis von 9 :1 hergestellt.

Die photoleitfähige Schicht 18 wird ebenfalls im Sputterverfahren als dünner Film mit 300 bis 1000 nm Dicke auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht abgelagert, wobei durch dieses Verfahren eine feste Bindung gewährleistet ist. Es lassen sich auch dünnere Schichten verwenden. Die photoleitfähige Schicht 18 muß in solchem Maße transparent sein, daß sie die Strahlungsenergie, die aufprojiziert werden soll, nicht wesentlich abschirmt, wobei es sich hier beispielsweise um sichtbares Licht oder Ultraviolettstrahlung handelt. Sie muß jedoch in der Lage sein, die Strahlungsenergie in ausreichendem Maße zu absorbieren, so daß selektiv Ladungsträger freigesetzt werden. Der Absorptionsgrad für die Strahlungsenergie kann zwischen 15 und 30% liegen. Die elektrisch leitende Schicht 16 und der Schichtträger 14 sollten so wenig wie möglich Strahlungsenergie absorbieren.
Ein bevorzugter Werkstoff für die photoleitfähige Schicht 18 ist aus vielerlei Gründen reines Cadmiumsulfid, nicht zuletzt aus Gründen seiner panchromatischen Eigenschaften. Ein Empfindlichkeitsabfall am Rotende des sichtbaren Spektrums kann durch selektives Dotieren kompensiert werden, wenn dies erwünscht ist. Nach dem Niederschlagen liegt das Cadmiumsilfid in kristalliner Form vor, und zwar in Form von Kristallnadeln, die sehr gleichmäßig und in hohem Maße vertikal ausgerichtet angeordnet sind, d. h. senkrecht zur Ebene der Schichtträgeroberfläche. Die Kristallnadeln sind hexagonal und haben einen Durchmesser von 60 bis 80 nm, woraus sich ergibt, daß sie mit ihren Grenzflächen sehr dicht beieinander stehen. Die Oberfläche einer derartigen Ablagerungsschicht ist elektrisch anisotrop und hat einen Oberflächenwiderstand in der Größenordnung von 10²⁰ Ohm/G, was auf die Bildung einer Sperrschicht zurückzuführen ist Der Dunkelabfall ist derart, daß das Aufzeichnungsmaterial bei normaler Verwendung aufgeladen werden kann und über Stunden nicht belichtet

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zu werden braucht Dennoch verläuft der Abfall so nung der Flüssigkeit herabgesetzt wird und ein besonschnell, daß bestimmte Vorsichtsmaßregeln getroffen ders guter Kontakt entsteht Als Flüssigkeit lassen sich werden müssen, wenn das elektrophotographische Auf- auch organische, elektrisch leitende Lösungen verwenzeichnungsmaterial nicht unmittelbar nach seiner Be- den, wie ein flüssiges Polymer, mit dem auch Papier lichtung entwickelt wird, wie dies nachfolgend noch be- 5 leitfähig gemacht wird, wenn Zinkoxidpapier für elekschrieben wird. trophotographische Zwecke hergestellt wird.

Der Dunkelwiderstand der photoleitfähigen Schicht Beim Einsatz des elektrophotographischen Aufzeich-

18 beträgt ungefähr ΙΟ¹³ Ωαη in Seitwärtsrichtung in- nungsmaterials wird eine Gleichspannungsquelle 26, etnerhalb des Materials, während sein Hellwiderstand in wa in Gestalt einer einfachen Batterie, an die Elektrode derselben Richtung etwa ΙΟ⁸ Ωαη ist Es handelt sich 10 22 und die elektrisch leitende Schicht 16 mittels Leitunalso um Widerstandswerte, die parallel zur Oberfläche gen 28 und 30 angeschlossen, wobei noch ein Schalter 32 des Schichtträgers gemessen sind. Das Verhältnis der vorgesehen ist Die Leitung 30 kann an Masse liegen, spezifischen Widerstandswerte von 10⁵ innerhalb der was sich zum Herteilen der Verbindung mit der elekphotoleitfähigen Schicht ist von Bedeutung wegen der trisch leitenden Schicht 16 als vorteilhaft erweist. Eine Art und Weise der Verwendung des photoleitfähigen 15 Strahlungsverteilung entsprechend einem Bild, das Werkstoffes. Dasselbe Verhältnis besteht zwischen den durch Pfeile 34 angedeutet ist, wird von der Unterseite spezifischen Widerstandswerten der photoleitfähigen des Schichtträgers 14 her durch ihn hindurch sowie Schicht 18 aus Cadmiumsulfid im Licht und bei Dunkel- durch die elektrisch leitende Schicht 16 und die photoheit senkrecht zur Ebene der Oberfläche des Schichtträ- leitfähige Schicht 18 auf projiziert Der Schalter 32 wird gers gemessen. Dies ist ein wichtiger Wert, um Produk- 20 für die Zeit in der die Belichtung erfolgen soll, geschlostion und Transport einer bedeutenden Anzahl von La- sen, wobei es sich um Mikrosekunden oder sogar Nanodungsträgern sicherzustellen und eine Differenzierung Sekunden handeln kann. Während dieser Zeit wandern zwischen von Photonen getroffenen Bereichen und un- Ladungsträger in bestimmter Weise, wobei dann, wenn belichteten Bereichen zu erreichen. Wenn der Teil- die photoleitfähigc Schicht aus Cadmiumsulfid oder ei-Schichtaufbau 10 fertiggestellt ist wird eine elektrisch 25 nem anderen n-Leitermaterial besteht, diese Ladungsisolierende Schicht 20 darübergebreitet. Diese Schicht träger Elektronen sind. Die Elektronen wandern zur hat vorzugsweise eine Dicke von 100 bis 300 nm und elektrisch leitenden Schicht 16, wodurch die Grenzkann aus einem anorganischen Material bestehen, das schicht zwischen der photoleitfähigen Schicht 18 und im Sputterverfahren aufgebracht wird, so daß dazu die- der elektrisch isolierenden Schicht 20 dort positiver ist, selbe Vorrichtung eingesetzt werden kann, mit der auch 30 wo Strahlungsenergie aufgetroffen ist und weniger podie elektrisch leitende Schicht 16 und die photoleitfähi- sitiv ist wo keine Strahlungsenergie aufgetroffen ist. ge Schicht 18 hergestellt wurden. Als Werkstoffe eignen Mit anderen Worten, wenn die Strahlungsenergie 24 sich unter anderem auch Silicium-Sauerstoffverbindun- sichtbares Licht enthält, dann sind die vom Licht getrofgen, wie S1O2 und SiO, Siliciumnitrid (S13N4) oder Alumi- fenen Oberflächenbereiche auf der photoleitfähigen niumoxid (AI2O3). Das Niederschlagen der Schicht 20 35 Schicht 18 positiv, während die Dunkelbereiche negativ sollte so erfolgen, daß eine vollständige und sehr fest- sind. Sie können auch neutral sein, wenn man annimmt, haftende Bindung entsteht Beim Sputterverfahren ist daß an diesen Stellen überhaupt keine Elekironenbewedies gewährleistet Man kann die Schicht aber auch auf- gung stattgefunden hat

dampfen, sofern dieses Verfahren für das jeweilige Ma- Bei normalem Gebrauch des Teil-Schichtaufbaus 10

terial anwendbar ist 40 als elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial

Nachdem die elektrisch isolierende Schicht 20 nieder- würde dieses negativ auf seiner Oberfläche aufgeladen geschlagen ist kann der so erzeugte Gegenstand ver- werden. Das aufprojizierte Licht würde den Durchtritt wendet werden. Es wird nun eine Elektrode 22 benötigt und die Rekombination der Elektronen bewirken, so die als Kondensatorbelag dient, mit dessen Hilfe das ' daß die Hellbereiche positiv werden, während die Dun-FeId erzeugt werden kann, das für die Verschiebung der 45 kelbereiche negativ bleiben. Dies würde dann ein laten-Ladungsträger sorgt wobei diese Elektrode 22 entfern- tes Ladungsbild in derselben Weise ergeben, wie bei bar ist Der Teil-Schichtaufbau 12 enthält diese Elektro- dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial de 22, wenngleich die Elektrode 22 und die elektrisch der hier beschriebenen Art mit der Ausnahme, daß vorisolierende Schicht 20 von einander trennbar sind und liegend eine wesentlich größere Anzahl von Ladungssie auch nicht eher zusammengebracht zu werden brau- 50 trägern zur Verfügung steht

chen, als bis das elektrophotographische Aufzeich- Man kann die elektrischen Wirkungen so beschrei-

nungsmaterial zum Einsatz fertig ist Es ist notwendig, ben, daß positive Ladungen sich zur Grenzschicht zwidaß die Elektrode 22 vorhanden ist wenn das Bild er- sehen der photoleitfähigen Schicht 18 und der elektrisch zeugt werden soll; daher ist sie als Bestandteil des Teil- isolierenden Schicht 20 bewegen, doch tatsächlich gilt, Schichtaufbaus 12 behandelt ^ 55 daß in einem η-leitenden Material wie Cadmiumsulfid

In Fig. 1 ist die Elektrode 22 als dünne Platte oder keine beweglichen Löcher als solche vorhanden sind. Band aus einem Metall wie Aluminium, Kupfer oder Diese unbeweglichen »Löcher« können als positive Stahl dargestellt Sie liegt auf der elektrisch isolierenden Energiezustände angesehen werden, deren Zustand Schicht 20 unter Zwischenschaltung einer elektrisch lei- durch die Bewegung der Ladungsträger beeinflußt wird, tenden Zwischenschicht 24. Diese elektrisch leitende 60 die in diesem Fall Elektronen sind. In F i g. 6 ist die AusZwischenschicht 24 wird benötigt, um eine leitende Ver- wirkung beim Schließen des Schalters im elektrophotobindung zwischen der Elektrode 22 und der elektrisch graphischen Aufzeichnungsmaterial in zwei Zonen verisolierenden Schicht 20 herzustellen, und sie sollte so anschaulicht von denen die eine Zone belichtet ist und dünn wie möglich sein. In F i g. 1 ist die elektrisch leiten- die andere im Dunkeln liegt de Zwischenschicht 24 als Flüssigkeit ausgebildet die 65 In der belichteten Zone sind zwei positive Ladungen einfach eine Salzlösung sein kann, so daß sie gut leitet; bei 40 dargestellt, die sich von der elektrisch leitenden sie kann ein Netzmittel enthalten, das mit der Salzlö- Schicht 16 zur elektrisch isolierenden Schicht 20 zu besung vermischt sein kann, so daß die Oberflächenspan- wegen scheinen und bei 42 am Grund der Schicht zur

Ruhe kommen. Als Ergebnis ihrer Anwesenheit dort wird eine gleichgroße entgegengesetzte Ladung durch die Kondensatorwirkung auf der gegenüberliegenden Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht 20 induziert, was durch negative Ladungen 44 angedeutet ist. In Wirklichkeit findet eine Bewegung der einzig beweglichen Ladungsträger, nämlich der Elektronen, statt. Es bewegen sich also die beiden Elektronen 46 zur elektrisch leitenden Schicht 16 hin. Das Ergebnis dieser Bewegung ist, daß mehr positive Bereiche an der Grenzfläche zwischen der photoleitfähigen Schicht 18 und der elektrisch isolierenden Schicht 20 zurückbleiben, die in der Sperrschicht der photoleitfähigen Schicht 18 zu stecken scheinen.

An den Stellen, an denen Dunkelheit herrscht, haben sich die positiven Ladungen 48 und die negativen Ladungen 50 nicht bewegt. Nimmt man an, daß diese negativen Ladungen 50 an positive Ladungen 52 gebunden sind und von ihnen neutralisiert werden, dann zeigt sich an der Grenzschicht und damit auch auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht 20 im Dunkelbereich keinerlei Ladungsausbildung. Bezogen auf die hohe negative Ladung bei 44 ist der im Dunkeln liegende ladungsfreie Bereich positiv. Auf jeden Fall besteht ein erheblicher Ladungsabfall zwischen den Dunkelbereichen und den Hellbereichen, der gespeichert wird, weil der Widerstandswert der elektrisch isolierenden Schicht sehr groß ist, und zwar sowohl auf der Oberfläche als auch innerhalb des Materialkörpers selbst, so daß die Ladung praktisch nicht wandert

Nach der Belichtung wird die Elektrode 22 von der elektrisch isolierenden Schicht 20 abgehoben, und durch Kapillarwirkung wird auch der überwiegende Teil der elektrisch leitenden Zwischenschicht 24, die im Idealzustand nur wenige 10 nm dick ist, mit angehoben. Ein Luftstrom kann die noch verbliebenen Flüssigkeitsreste, die aber ohnedies kaum Auswirkung haben, wegblasen.

Da das Material der elektrisch isolierenden Schicht 20 ein elektrischer Isolator ist, werden die Ladungen genauso festgehalten, wie es in einem guten Kondensator oder auf der Oberfläche eines guten Isolators geschieht. Diese Ladungen sind entsprechend der Verteilung der durch das Aufzeichnungsmaterial hindurch aufprojizierten Strahlungsenergie verteilt. Außerdem bleibt die Ladung während langer Dauer als ein integriertes Bild auf der Oberfläche haften und läßt sich ohne Verschlechterung über mehrere Monate erhalten. Somit können in einer Kamera über eine gewisse Zeitspanne mehrere Bilder belichtet und darin aufgehoben werden, bis das Aufzeichnungsmaterial dann aus der Kamera für die Weiterverarbeitung herausgenommen wird.

Weil das Aufzeichnungsmaterial einschließlich der elektrisch isolierenden Schicht so dünn ist, bleibt es flexibel und kann in einer Patrone aufgerollt gespeichert und aus dieser abgegeben werden, um in die Belichtunsposition und zur Auflage der Elektrode 22 auf die elektrisch isolierende Schicht 20 zu gelangen. Eine Flüssigkeit zur Bildung der elektrisch leitenden Zwischenschicht 24 könnte in dem Augenblick, in dem das Aufzeichnungsmaterial aus der Patrone herausläuft, ebenfalls aus der Patrone abgegeben werden.

Beim Entwickeln des latenten Ladungsbildes kann jede bewährte Technik angewandt werden. Hierzu gehört auch das Auslesen mit Hilfe eines Elektronenstrahls, das Tonern der Oberfläche und Fixieren des entwickelten Bildes unmittelbar auf der Oberfläche zur Herstellung eines Diapositives oder das Tonern des Bildes und Übertragen des Tonerbildes, fn den Fällen, in denen die Entwicklung nicht unmittelbar durchgeführt wird, können Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, daß das Bild durch Verschiebung von Ladungsträgern in der photoieilfähigen Schicht verändert wird, die vorhanden sind, nachdem der Schalter 32 geöffnet worden ist. Dies wird an späterer Stelle in Verbindung mit F i g. 5 noch erläutert.

Die Zeitsteuerung des Schalters 32 ist etwas kritisch, so daß darauf beim Bau eines Apparates, in welchem

ίο elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial der beschriebenen Art verwendet werden soll, geachtet werden muß. Es ist wichtig, daß das latente Ladungsbild auf die wirksamst mögliche Art gebildet wird, und dies erfordert, daß die größtmögliche Zahl von Ladungsträgern die Grenzfläche zwischen der elektrisch isolierenden Schicht 20 und der photoleitfähigen Schicht 18 zur selben Zeit erreicht. Wenn der elektrische Strom durch öffnen des Schalters 32 unterbrochen wird, bevor dieser Zustand eintritt, dann ist das Ladungsbild noch nicht vollständig hergestellt. Wenn der elektrische Strom noch fließen kann, nachdem dieser Zustand eingetreten ist, dann fließen weiterhin Ladungsträger, nachdem das Bild bereits fertig ist, und das Bild wird dann mit Ladungsträgern überschwemmt. Wenn der Schalter 32 hinreichend lange geschlossen gehalten wird, dann geht das gesamte Bild in einer Art Schleier verloren, denn die gesamte Oberfläche der photoleitfähigen Schicht nimmt Ladung ohne Unterscheidung auf, wie es beim Aufladen eines Kondensators geschieht. Wenn die Belichtung beendet ist, wird der Schalter 32 geöffnet, die beiden Elektroden werden augenblicklich geerdet, und das latente Bild wird auf der elektrisch isolierenden Schicht 20 festgehalten.

Die geringe Dicke der photoleitfähigen Schicht 18 im Teil-Schichtaufbau 10 bewirkt eine äußerst kurze Übergangszeit. Allgemein gesagt hat diese Übergangszeit eine Dauer von Mikrosekunden oder Nanosekunden. Aus diesem Grunde wird die durchschnittliche Zeit für den Ladungsdurchtritt als die Zeit gewählt, in der der Schalter 32 geschlossen ist, und das ist die Belichtungszeit. Es gibt nur eine bestimmte Belichtungszeit für ein gegebenes Bild, die optimal ist, und diese hängt von der Intensität der Strahlung, der spektralen Empfindlichkeit des Photoleiters, den Kontrasten der Strahlungsverteilung und anderer Faktoren ab, wie der Temperatur. Man kann jedoch gute Ergebnisse erzielen, indem in beiden Richtungen Variationen in einer Größenordnung vorgenommen werden. Um eine präzise Zeitsteuerung zu erzielen, wird der Schalter 32 vorzugsweise durch automansche Steuereinheiten betätigt, wie etwa eine elektronische Schaltsteuerung. Die Strahlungsenergie wird mit Hilfe einer lichtempfindlichen Einrichtung erfaßt, die ein Signal abgibt, das mit einem Bezugssignal verglichen wird, woraus ein Signal gewonnen wird, das den Schalter betätigt. Hierfür geeignete Einrichtungen können der US-PS 38 64 035 oder der US-PS 38 80 512 entnommen werden. Die Anwendung dieser Technik auf den vorliegenden Gegenstand wird in Verbindung mit der F i g. 4 beschrieben.

In Fig.2 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, die sich von dem Aufbau nach Fig. 1 durch die andersartige Gestaltung der Elektrode 22 und der elektrisch leitenden Zwischenschicht 24 und die sich daraus ergebende Veränderung des Verfahrens unterscheidet.

Die elektrisch isolierende Schicht 20 ist in Fig. 2 mit einer elektrisch leitenden Zwischenschicht 60 versehen dargestellt, die der Zwischenschicht 24 gleichzusetzen

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ist, jedoch aus Metall besteht Durch Verwendung eines Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich,

leitenden Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt, das als daß, weil kein vorheriges Aufladen erforderlich ist, das Schmelzlegierung bekannt ist, wie beispielsweise Wo- elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial nicht ods's-Metall, läßt sich zwischen der Elektrode 62 und im Dunkeln gehallen zu werden braucht und deshalb der elektrisch isolierenden Schicht 20 ein sehr unmittel- 5 auch keine Notwendigkeit besteht, einen Verschluß barer Kontakt herstellen, wenn die elektrisch leitende oder sonst irgendeine Einrichtung vorzusehen, mit der Zwischenschicht 60 vor Durchführung der Belichtung zu irgendeiner Zeit das Licht vom Aufzeichnungsmateauf Schmelztemperatur gebracht wird. Die Elektrode 62 rial ferngehalten wird: In einer Kamera oder einem entkann so ausgeführt sein, daß sie einen Streifen des festen sprechenden Vervielfältigungsgerät kann das aufproji-Metalis auf ihrer Unterseite trägt. Wenn das Aufzeich- 10 zierte Bild ständig auf die Unterseite des Schichlträgers nungsmaterial aus Schichtträger 14, elektrisch leitender 14 hin gerichtet sein. Es geschieht nichts, bevor der Schicht 16, photoleitfähiger Schicht 18 und elektrisch Schalter 32 geschlossen wird, und es geschieht auch nur isolierender Schicht 20 für die Verwendung bereitge- solange etwas, wie der Schalter geschlossen ist. Dies ist stellt ist, wird es in die erforderliche Position gebracht, ein idealer Fall, da hierdurch das elektrophotographi- und die Elektrode 62 wird auf die Oberfläche der elek- 15 sehe Aufzeichnungsmaterial 10,12 auf äußerst einfache trisch isolierenden Schicht 20 aufgesetzt I η der Elektro- Weise benutzt werden kann.

de 62 enthaltene Heizelemente 64 werden dann beauf- Fig.3 zeigt ein sehr einfaches Schallbild, das das

schlagt und bringen das Metall auf der Unterseite der theoretische Äquivalent zum beschriebenen Schichtauf-Elektrode 62 zum Schmelzen, so daß es die Form einer bau darstellt Die elektrisch isolierende Schicht 20 wirkt flüssigen elektrisch leitenden Zwischenschicht 60 an- 20 wie ein Kondensator 67 und speichert Ladung, die abnimmt. Diese ermöglicht einen vollkommenen Kontakt hängig von den Werten der übrigen Elemente im Syzwischen der Elektrode 62 und der Oberfläche der elek- stern in den Kondensator hineinfließt Der Kondensator trisch isolierenden Schicht 20. Ob das verflüssigte Metall 68 und der veränderbare Widerstand 70 verdeutlichen im Anschluß daran langsam fest wird oder nicht, ist ohne die Wirkung von Licht und Dunkelheit auf die photoleit-Bedeutung, solange der unmittelbare Kontakt aufrecht 25 fähige Schicht deren Impedanzänderung die gewünscherhalten bleibt Wenn gewünscht können die Heizele- te Verteilung der Ladungsträger hervorbringt Durch mente 64 während des Belichtungsschrittes eingeschal- die Spannung der Quelle 26 werden diese Ladungsträtet bleiben. ger mit einer Geschwindigkeit und in einem Umfang

Die Belichtung findet praktisch durch Schließen des verschoben, der durch die relative Impedanz dieser EIe-Schalters 32 statt wobei die Schließdauer im Idealfall 30 mente bedingt ist.

der Durchschnittswert der Durchtrittsdauer der La- Wie bereits an früherer Stelle gesagt, hängt die ideale

dungsträger für deren Durchgang durch die photoleitfä- Belichtungszeit von der aufstrahlenden Energie ab, hige Schicht 18 bis zum Erreichen der elektrisch isolie- durch die das elektrophotographische Aufzeichnungsrenden Schicht 20 ist wonach die elektrisch leitende material belichtet wird. Die Eigenheiten des Mediums Zwischenschicht 60 sich wieder verfestigen darf. 35 selbst müssen ebenfalls in die Betrachtung mit einbezo-

Die Elektrode kann Kanäle 66 enthalten, in der ein gen werden. In F i g. 4 ist ein Blockdiagramm einer EinKühlmittel fließen kann, so daß die verflüssigte elek- richtung wiedergegeben, mit der der Forderung Rechtrisch leitende Zwischenschicht 60 schnell fest wird. Der nung getragen werden kann, daß die Belichtungszeit so elektrische Strom zu den Heizelementen 64 ist in der gut wie möglich an die durchschnittliche Durchtrittszeit Zwischenzeit unterbrochen worden. Nachdem die elek- 40 der freigesetzten Ladungsträger angeglichen werden trisch leitende Zwischenschciht 60 fest geworden ist sollte.

wird die Elektrode 62 von der Oberfläche der elektrisch Der Schalter 32 ist in diesem Fall ein elektronischer

isolierenden Schicht 20 abgehoben. Es hat sich gezeigt Schalter, der mit Hilfe eines Steuerschaltkreises 70 betädaß die elektrisch isolierende Zwischenschicht 60, wenn tigt wird, der den Schalter über eine Leitung 71 in einem sie nicht unmittelbar beim Abheben der Elektrode 62 45 bestimmten Zeitaugenblick abhängig von dem auf der mit entfernt wird, leicht und sauber von der Oberfläche Leitung 72 von einem Komparator 74 ankommenden der elektrisch isolierenden Schicht 20 abgezogen wer- Signal ein- und ausschaltet Ein Photowiderstand 76 den kann, da sie an der isolierenden Oberfläche nur eine nimmt als Fühler einen kleinen Teil der Strahlungsenersehr niedrige Haftung besitzt die mit Sicherheit gerin- gie 34 auf. Dadurch wird eine Strom- oder Spannungsger als die Haftung am Metall der Elektrode ist 50 änderung hervorgerufen, die auf einem Kanal 78 auf-Der Boden der Elektrode 62 kann aus der schmelzba- tritt, der zur Steuersignalvorrichtung 80 führt Diese ren Legierung bestehen und immer wieder verwendet kann auf verschiedene Bedingungen abgestimmt werwerden, denn das abwechselnde Schmelzen und Fest- den und gibt ein erstes Signal an der Leitung 82 ab, das werden hat auf die Wirksamkeit der Apparatur keinen dem Komparator 74 eingegeben wird. Ein ebenfalls auf Einfluß. Eine andere Lösung stellt ein Wärmegefäß dar, 55 verschiedene Bedingungen des elektrophotographidas oberhalb oder etwas hinter dem Ort angebracht ist sehen Aufzeichnungsmaterials abstimmbares Bezugssian dem das elektrophotographische Aufzeichnungsma- gnal wird in einer Schaltung 84 gebildet und über die terial belichtet wird. Aus diesem Wärmegefäß wird eine Leitung 86 dem Komparator 74 eingegeben. Die darge-Schicht der schmelzbaren Legierung auf die Oberfläche stellte Schaltungsanordnung ist hier nur beispielhaft und der elektrisch isolierenden Schicht gebracht Die Beiich- 60 kann beliebig verändert werden, wenn nur das gctung erfolgt mittels eines Schlitzes, und das elektropho- wünschte Ergebnis erreicht wird, nämlich ein Zeitstcutographische Aufzeichnungsmaterial wird von dem Ge- ersignal hervorzubringen, welches den Schalter 32 wähf äß hinwegbewegt und trägt dabei die dünne Schicht des rend einer Zeitspanne schließt durch die im Hinblick auf inzwischen festgewordenen Metalls mit sich, die an- die einfallende Strahlungsenergie 34 die bestmögliche schließend abgehoben wird, wobei der übrige Teil des 65 Belichtung hervorgebracht wird. Aufzeichnungsmaterials nach unten abgezogen wird Der Vorgang wird bei der Vorrichtung gemäß F ig. 4 und die Metallschicht in den Wärmebehälter zurückge- dadurch eingeleitet, daß über einen Slartschalter 88, der führt wird. ein Taster sein kann, die Speisung 90 über die Leitung 92

eingeschaltet wird, womit sämtliche Elemente der Schaltung über zugehörige Verbindungsleitungen, die hier symbolisch mit 94 angedeutet sind, die erforderliche Energie bekommen. Die Einrichtung schaltet sich über den Zeitsteuerantrieb 70 selbst wieder ab, welcher die Schalterschließzeit bestimmt und dem Schalter 32 in den geeigneten Augenblicken schließt und öffnet.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung weist die Schaltkreisteile gemäß Fig.4A auf, während alle übrigen Teile im Vergleich zu der Schaltung der F i g. 4 unverändert sind. Statt einer Belichtungsdauerveränderung wird bei der abgewandelten Ausführungsform eine feste Dauer gewählt, die innerhalb des zu erwartenden Bereichs für die spezielle Art des Photoleiters und der Bedingungen, unter denen er verwendet werden soll, liegt, und statt dessen wird die Gleichspannung in Abhängigkeit von Schwankungen der Strahlungsenergie verändert. Der Schalter 32' ist somit ein Schalter, der stets während einer festen Zeitspanne geschlossen ist. Er schließt bei Speisung automatisch und öffnet nach Ablauf dieser festen Zeitspanne automatisch wieder, so daß also die Belichtung während dieser festen Dauer stattfindet. Der Komparator 74 erhält dieselben Signale wie für die vorherige Schaltung beschrieben, und führt den Vergleich durch, woraus er ein Ausgangssignal auf der Leitung 72' bildet, die in diesem Fall auf eine Antriebsschaltung 70' gegeben wird, mit deren Hilfe die Spannung der variablen Gleichspannungsspeisung 26' über eine Verbindungsleitung 7Γ abgestimmt wird. Man erhält dadurch dieselbe Wirkung, denn auch hier wird die Belichtungsdauer so nah wie möglich auf die durchschnittliche Durchtrittszeit der Ladungsträger durch den Photoleiter abgestimmt. Rir hohe einfallende Strahlungsenergie wird die Spannung niedriger gehalten als bei geringer Strahlungsintensität. Die Antriebsschaltung 70 kann einfach die Speisungszufuhr zu einem kleinen Stellmotor für den Abgriff eines Potentiometers sein, das als Spannungsteiler dient.

Wenn das latente elektrostatische Ladungsbild unmittelbar durch einen elektronischen Abtastvorgang ausgelesen wird, bedeuten Ladungsträger, die noch nicht vollständig durch die Photoleiterschicht hindurchgewandert sind und von denen immer einige vorhanden sind, kein Problem. Wenn aber das Bild gespeichert werden soll, dann setzen infolge der Dunkelabfallskennlinie der photoleitfähigen Schicht 18 diese Ladungsträger ihren Weg zur Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 18 hin fort. Wenn die Zahl dieser driftenden Ladungsträger groß ist, können sie eine Verschlechterung des latenten Bildes bewirken, wenn sie dort ankommen. Es sei daran erinnert, daß das die Bewegung der Ladungsträger hervorrufende Feld innerlich stets vorhanden ist, auch wenn die Ladungsträgerbewegung noch so klein ist. Deshalb wird, nachdem das Bild erzeugt und die Elektrode 22 entfernt ist, eine andere Elektrode 90a über die elektrisch isolierende Schicht 20 gebracht, die jedoch einen Abstand hat. Eine Spannung von umgekehrter Polarität gegenüber der während der Belichtung verwendeten Spannung wird zugeführt. Für ein n-leitendes Material, wie Cadmiumsulfid wird die elektrisch leitende Schicht folglich mit der negativen Klemme einer Speisung verbunden, während die Elektrode 90a positiv gehalten wird. Die Elektronen streben nun danach, in entgegengesetzter Richtung zu strömen, und neutralisieren jene Ladungsträger, wie Elektronen, die sich zur elektrisch leitenden Schicht hin bewegen und positive Ladungen zurücklassen. Dies hat keine Auswirkung auf das auf der Oberfläche der elektrisch isolierende Schicht befindliche Bild, weil zwischen der Elektrode 90a und dieser Oberfläche kein direkter Kontakt besteht, sondern sich ein Luftspalt dazwischen befindet.

Die in der F i g. 5 gezeigte Zeitsteuerung 70 stellt eine Schaltung dar, die derjenigen nach F i g. 4 ähnlich ist und der Tatsache Rechnung trägt, daß die Belichtung des Mediums zeitgesteuert abläuft, indem die Spannungsquelle 26 so eingeschaltet wird, wie es beispielsweise in Fig. 1 angedeutet ist. Der mehrpolige Schalter 92 ist mit zwei Polen 94 und % gezeigt, von denen einer an der negativen Klemme und der andere an der positiven Klemme 28 bzw. 30 der Gleichstromquelle liegt. Die Schalterkonlakte 98 und 100 stehen während der Belichtung mit den Schaltarmen 102 bzw. 104 in Verbindung, welche, sobald der Schalter umgeschaltet wird, auf die Schalterkontakte 106 bzw. 108 überwechseln, so daß dadurch die Polarität am Aufzeichnungsmaterial umgeschaltet wird. Die Schalterkontakte 106 und 100 sind beide über die Leitungsverbindung 110 an die elektrisch leitende Schicht 16 gelegt Der Kontakt 98 ist über die Verbindung 112 mit der Elektrode 22 verbunden. Der Kontakt 108 steht über die Leitung 114 mit der Elektrode 90a in Verbindung.

Die Vorrichtung muß die Elektrode 90a mechanisch in Position bringen, nachdem die Elektrode 22 entfernt worden ist, was mit Hilfe derselben Zeitsteuervorrichtung 70 erfolgen kann, die den Schalter 92 betätigt. Über die Leitung 116 wird ein Antrieb 118 gespeist, der eine mechanische Verbindung 120 mit der Elektrode 90a hat und diese verschiebt.

Eine Berechnung des ASA-Wertes eines elektrophotographischen Mediums unter Verwendung von Cadmiumsulfid als Photoleiterschicht wird nachfolgend durchgeführt.

Eine Tageslichtszene an einem wolkigen Tag besitzt eine Helligkeit der hellen Bereiche von 18,58 cd · m-²-In Zonen tiefen Schattens beträgt die Helligkeit etwa 1% dieses Wertes oder 0,18 cd · m~².

Versuche mit einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial, dessen Photoleitermaterial reines Cadmiumsulfid ist und eine Schichtdicke von 350 nm aufweist, haben gezeigt, daß durch eine Linsenöffnung von 1 :8 der Widerstand des Cadmiumsulfid zwischen 1,1 χ 10³ Ohm/cm² in den Hellzonen und 1,1 χ 10⁵ Ohm/ cm² in den Schattenbereichen beträgt. Dieser Versuch legt nahe, dieses Aufzeichnungsmaterial als Photozelle zu verwenden.

Wenn die elektrisch isolierende Schicht eine Kapazität C von 2 χ 10~⁸ F/m² besitzt, was für die beschriebenen Materialien ein typischer Wert ist, dann erhält man als Zeitkonstante RC

T = 2,2 χ 10-⁵ Sekunden im Hellbereich

T = 2,2 χ IO-³Sekunden im Dunkelbereich.

Bei der Belichtungszeit von 33 Mikrosekunden ist der Faktor t/RC(t = Belichtungszeit)

1,5 für die Hellbereiche e~^l/RC= 0,223
0,015 für Dunkelbereiche e~"^= 0,985

Während der Belichtungszeit, die gemäß grober Schätzung gleich der durchschnittlichen Durchtrittszeit der Ladungsträger durch den Photoleiter angenommen worden ist, lädt sich der Kondensator, der dem Schicht-

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aufbau 10,12 entspricht, auf. Die Spannung V, die dabei Bild aufprojiziert ist Der Verschluß wird dann auf die erhalten wird, läßt sich nach folgender Formel berech- gewünschte Belichtungszeit eingestellt, beispielsweise nen: Viooo Sekunde oder kurzer. Im übrigen bleibt das elek-

trophotographische Aufzeichnungsmaterial dann im i V= F₀(I- e-'^/ÄC). ■ 5 Dunkeln.

Das hier beschriebene Verfahren kann sowohl als verschlußloses Verfahren als auch als Verfahren der Be-

Darin bedeutet Vo die an den Kondensatorbelägen Hchtung mit Hilfe eines Verschlusses durchgeführt wer-(16 und 22) anliegende Gleichspannung. den. Eine entsprechende Vorrichtung kann nach beiden

Unter diesen Voraussetzungen lädt sich die elektrisch io Methoden eingesetzt werden.

isolierende Schicht 20 auf 0,77 V₀ im Hellbereich und Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen, daß das

0,05 Va in den Dunkelbereichen auf. Verfahren bzw. das beschriebene Aufzeichnungsmateri-

Bei Verwendung der oben gemachten Annahmen al auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen eingesetzt müßte ein Silberhalogenid—Schwarzweißfilm, um glei- werden kann, wenn Bildaufzeichnungen vorgenommen chermaßen Aufzeichnungen zu erzeugen, unter den ge- 15 werden sollen, die dann auf einfache Weise für die weigebenen Lichtbedingungen einen ASA-Empfindlich- tere Entwicklung zur Verfügung stehen. So können keitswert in der Größenordnung von 30 000 haben. Et- Luftbildkameras Aufnahmen mit hohem Auflösungsverwas derartiges ist nicht bekannt mögen vom Gelände bei nur kurzer Belichtung und bei

Aus obigem wird deutlich, daß die Belichtungszeit, Beleuchtungsstärken vornehmen, die nicht höher als bei das heißt also die Zeit, in der ein äquivalenter Konden- 20 Mondlichl sind, ohne daß sehr komplexe Verschlußeinsator aufgeladen wird, so gewählt werden muß, daß der richtungen und Linsensysteme eingesetzt werden miis-Faktor t/RCzwischen Null und eins liegt und Vorzugs- sen.

weise so nah an eins wie möglich. Die Durchtrittszeit

durch das Cadmiumsulfid läßt sich annähernd bestim- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

men durch die Beweglichkeit der Ladungsträger, multipliziert mit der Dicke der photoleitfähigen Schicht 18, wenn man annimmt, daß der zurückgelegte Weg die volle Schichtdicke ist

Wie bereits gesagt, verwendet man für die photoleitfähige Schicht 18 vorzugsweise Cadmiumsulfid, das in reiner Form aufgesputtert wird. Das Dotieren mit Kohlenstoff, Kupfer oder anderen Substanzen ermöglicht eine Variation der Empfindlichkeit hinsichtlich verschiedener Spektralbereiche und ergibt in gewissen Fällen auch eine Steigerung des Mengenverstärkungsfaktors. Es können aber auch andere Substanzen als Photoleiterschicht eingesetzt werden, wie Zinksulfid (ZnS) und Mischungen aus Zinksulfid und Cadmiumsulfid, Zinktellurid (ZnTe), Arsentrisulfid (AS2S3), Zinkselenid (ZnSe), Zink-lndium-Sulfid (ZnlnzS^, Cadmiumselenid (CdSe), Cadmiumtellurid (CdTe), Galliumarsenid (GaAs) und Antimontrisulfid (Sb₂Ss).

Veränderungen der Stärke der einzelnen Schichten können ebenfalls vorgenommen werden, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Die elektrisch isolierende Schicht 20 kann sehr dünn sein, zum Beispiel weniger als 100 nm. Sie dient zusätzlich als Schutzüberzug für die photoleitf ähige Schicht und sollte sehr gleichmäßig aufgebracht werden. Dicke Schichten von beispielsweise 100 nm und mehr sind leichter abzulagern.

Es wurde dargelegt daß die beschriebene Vorrichtung keinen Verschluß nötig hat da keine Ladungsträger freigesetzt werden, sofern nicht gleichzeitig Strahlungsenergie auf das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial auftrifft und dieses mit der Spannungsquelle 26 verbunden ist Man muß bei der Herstellung des Bildes also nur die Szene oder das Strahlungsmuster auf das Aufzeichnungsmaterial projizieren, und dann den Schalter während der gewünschten Zeit schließen. Dies ist das bevorzugt verwendete Verfahren, denn man benötigt dabei weder einen Verschluß noch einen Mechanismus, um den Verschluß zu betätigen. Es ist aber ohne weiteres möglich, auch einen Verschlußmechanismus zu verwenden und damit die Belichtungszeit zu steuern. Für diesen Fall kann dann der Schalter 32 bereits vor dem Aufprojizieren des Bildmusters geschlossen werden und so lange geschlossen bleiben, bis das "

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtaufbau der folgenden Reihenfolge:

a) Schichtträger (14),

b) elektrisch leitende Schicht (16),

c) photoleitfähige Schicht (18),

d) elektrisch isolierende Schicht (20) und

e) eine Elektrode (22),

dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der elektrisch isolierenden Schicht (20) und der Elektrode (22)

f) eine elektrisch leitende Zwischenschicht (24) befindet, die die elektrisch isolierende Schicht (20) und die Elektrode (22) innig miteinander verbindet, aber eine leichte Trennung der elektrisch isolierenden Schicht (20) und der Elektrode (22) ermöglicht

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Zwischenschicht (24) aus einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gebildet ist

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elektrisch leitende Zwischenschicht (60) eine schmelzbare Metall-Legierung enthält und daß die Elektrode (62) Heizeinrichtungen (64) aufweist mit denen die Metall-Legierung in gesteuerter Form geschmolzen werden kann, wobei die schmelzbare Metall-Legierung in verfestigtem Zustand auf einfache Weise von der elektrisch isolierenden Schicht (20) trennbar ist

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Schichtträger (14), der elektrisch leitenden Schicht (16), der photoleitfähigen Schicht (18) und der elektrisch isolierenden Schicht (20) bestehende Schichtenverband hochflexibel ist

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (62) Kühleinrichtungen (66) enthält

6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die photoleitfähige Schicht (18) η-leitend und im Sputterverfahren aufgebracht ist und daß die Ladungsträger Elektronen sind.

7. Aufzeichnungsmaterial nach Anpruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht (18) aus im Sputterverfahren aufgebrachtem Kadmiumsulfid hoher Reinheit gegebenenfalls unter Zusatz eines Dotierungsmittels, besteht

8. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht (18) eine Schichtstärke zwischen 100 und 800 nm hat daß die elektrisch leitende Schicht (16) im wesentlichen aus Indiumoxid besteht, das im Sputterverfahren in einer Stärke zwischen 10 und 50 nm niedergeschlagen ist daß der Schichtträger (14) aus Polyester in einer Stärke von einem Bruchteil eines Millimeters besteht und daß die elekrisch isolierende Schicht (20) aus einem anorganischen Material in einer Stärke von mehr als etwa 50 nm, jedoch wesentlich weniger als ein Mikron, besteht.

9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet daß die elektrisch isolierende Schicht (20) aus Siliciumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid besteht

10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die elektrisch leitende Schicht (16) eine 10 bis 50 nm dicke, aufgesputterte Indiumzinnoxidschicht ist und daß als elektrisch isolierende Schicht (20) Siliciumnitrid in einer Stärke von 50 bis 300 nm dient

11. Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung eines elektrostatischen Ladungsbildes, bei welchem ein elektrophbtographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtaufbau der folgenden Reihenfolge

a) Schichtträger (14),

b) elektrisch leitende Schicht (16),

c) photoleitfähige Schicht (18),

d) elektrisch isolierende Schicht (20) und

e) eine Elektrode (22),

bildmäßig belichtet wird, während gleichzeitig zwischen die elektrisch leitende Schicht (16) und die Elektrode (22) eine Gleichspannungsquelle (26) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet daß ein Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, bei dem sich zwischen der elektrisch isolierenden Schicht (20) und der Elektrode (22)

f) eine elektrisch leitende Zwischenschicht (24) befindet die die elektrisch isolierende Schicht (20) und die Elektrode (22) innig miteinander verbindet aber eine leichte Trennung der elektrisch isolierenden Schicht (20) und der Elektrode (22) ermöglicht und daß nach der bildmäßigen Belichtung von der elektrisch isolierenden Schicht (18) die elektrisch leitende Zwischenschicht (20) und die Elektrode (22) entfernt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß zur Bildung der elektrisch leitenden Zwischenschicht (24) eine elektrisch leitende Flüssigkeit zwischen der Elektrode (22) und der elektrisch isolierenden Schicht (20) beim Auflegen der Elektrode eingebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß als elektrisch leitende Zwischenschicht (60) eine schmelzbare Metall-Legierung verwendet wird, die zur Bildung einer übergangswiderstandsarmen Verbindung beim Aufbringen der Elektrode (62) geschmolzen wird und wenigstens nach dem Belichtungsvorgang verfestigt wird und daß beim Entfernen der Elektrode (62) von der elektrisch isolierenden Schicht (20) die elektrisch leitende Zwischenschicht (60) aus der schmelzbaren Metall-Legierung abgezogen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungszeit so gewählt wird, daß sie annähernd der durchschnittlichen Wanderungsdauer der Ladungsträger durch die photoleilfähige Schicht (18) hindurch entspricht

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die Intensität der Strahlungsenergie gemessen und eine Belichtungszeit gewählt wird, die auf den Meßwert bezogen ist, während die von der Glcichspannungsciuellc (26) zu-

geführte Spannung konstant gehalten wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Strahlungsenergie gemessen und die zwischen die elektrisch leitende Schicht (16) und die Elektrode (22) angelegte Spannung abhängig vom Meßergebnis eingestellt wird, während die Belichtungszeit konstant gehalten wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial der Strahlungsenergie länger ausgesetzt wird als die Spannung der Gleichspannungsquelle (26) anliegt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial nur während einer bestimmten Zeitspanne mit Strahlungsenergie belichtet wird und im übrigen nicht belichtet wird, während die Gleichspannung über die Belichtungszeit hinaus anliegt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bildmäßige Belichtung von der Rückseite des Schichtträgers (14) her erfolgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Polung der mit der elektrisch leitenden Schicht (16) und der Elektrode (22) zu verbindenden Niederspannungs-Gleichstromquelle (26) entsprechend dem Typ der mobilen Ladungsträger in der photoleitfähigen Schicht (18) so gewählt wird, daß eine möglichst große Anzahl von Ladungsträgern zur Bewegung durch die photoleitfähige Schicht freigesetzt und durch ein Feld angetrieben wird, daß ferner ein zwischen die Niederspannungs-Gleichstromquelle (26) und das Aufzeichnungsmaterial gelegter Schalter (32) bei bildmäßiger Belichtung des Aufzeichnungsmaterials für eine bestimmte Zeitspanne geschlossen wird und daß die Belichtung durch den Schichtträger (14) oder durch die Elektrode (22) hindurch sowie durch die photoleitfähige Schicht (18) erfolgt und der Schalter (32) mit Hilfe einer zugehörigen Schaltung gesteuert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schalter (32) zugeordnete Schaltung so eingestellt wird, daß die Schließdauer etwa der Durchschnittszeit entspricht, in welcher die Ladungsträger durch die photoleitfähige Schicht (18) wandern.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinheiten (70, 74, 76, 80, 84) zum Verändern der Schließdauer des Schalters (32) betätigt werden, während die Gleichspannungsquelle (26) während des Belichtens für alle Zustände der Strahlungsintensität eine konstante Spannung abgibt.

23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinheiten (70', 74) zum Verändern der Spannung der Gleichspannungsquelle (26') betätigt werden, während der Schalter (32') beim Belichten unter allen Bedingungen der Strahlungsintensität während einer konstanten Zeitdauer geschlossen gehalten wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinheiten (76) zum Messen der Intensität der Strahlungsenergie (34) bei der bildmäßigen Belichtung des Aufzeichnungsmaterials verwendet werden, die ein erstes elektrisches Signal als Maß der Strahlungsintensität liefern, daß weitere Steuereinheiten (84) als Bezugssignal ein zweites elektrisches Signal in Abhängigkeit von den elektrischen Eigenschaften der photoleitfähigen Schicht (18) liefern, daß die beiden Signale einem Komparator (74) zugeführt werden, welcher ein drittes Signal als Differenzsignal liefert, das entweder die Schließzeit des Schalters (32) oder den Spannungspegel der Gleichspannungsquelle (26') unter Konstanthaltung der jeweils anderen Größe steuert.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Elektrode (90) in eine Stellung gegenüber der elektrisch isolierenden Schicht (20) nach dem Belichten des Aufzeichnungsmaterials verschoben wird, die erste Elektrode (22) entfernt und eine Gleichspannung zwischen die zweite Elektrode (90) und die elektrisch leitende Schicht (16) angelegt wird, wobei diese Gleichspannung der während des Belichtens angelegten Gleichspannung entgegengesetzt gerichtet ist, derart, daß sich langsam bewegende Ladungsträger, die in der photoleitfähigen Schicht nach dem Belichten verblieben sind, neutralisiert werden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Gleichspannungsquelle (26) wesentlich niedriger als 100 Volt ist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Pol der Gleichspannungsquelle (26) mit der Elektrode (22) verbunden wird.

28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mit ein und derselben Gleichspannungsquelle (26) beide Spannungen angelegt werden und daß der zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Aufzeichnungsmaterial angeordnete Schalter (32) Umpolkontakte aufweist.