DE1522582C3

DE1522582C3 - Elektrophotographische Vorrichtung und Verfahren zur bildmäßigen Aufladung eines Aufzeichnungsmaterials unter Verwendung dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE1522582C3
Application number: DE1522582A
Authority: DE
Inventors: Lee Fitzpatrick Rochester N.Y. Frank (V.St.A.)
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1965-04-30
Filing date: 1966-04-29
Publication date: 1979-01-11
Also published as: BE680378A; ES326154A1; GB1149901A; DE1522582A1; DE1522582B2; CH459763A; GB1152309A; NL6605860A; GB1152308A; US3680954A; ES337430A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrophotographische Vorrichtung zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials mit einer Ionenquelle zur Erzeugung eines gegen das auf einer Elektrode angeordnete Aufzeichnungsmaterial gerichteten Ladungsträgerstroms, mit einem vor dem Aufzeichnungsmaterial angeordneten Modulator für die bildmäßige Differenzierung des Ladungsträgerstromes, der ein Steuergitter aufweist, dessen Gitterelemente aus einem an eine Potentialquelle anlegbaren elektrisch leitenden Kern mit einer allseitigen oder einseitigen photoleitfähigen Beschichtung bestehen, und mit einer Einrichtung zur bildmäßigen Belichtung des Steuergitters. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.

Bei einer bekannten elektrophotographischen Vorrichtung (DE-AS 11 56 308) zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines gegen das auf einer Gegenelektrode angeordnete Aufzeichnungsmaterials gerichteten Ladungsträgerstromes, einem vor dem Aufzeichnungsmaterials angeordneten Steuergitter für die bildmäßige Differenzierung des Ladungsträgerstromes, dessen Gitterelemente aus einem an eine Potentialquelle anlegbaren elektrisch leitenden Kern mit einer photoleitfähigen Beschichtung bestehen, und einer Einrichtung zur bildmäßigen Belichtung des Steuergitters besteht der Ladungsträgerstrom aus geladenen Tonerpartikeln, weiche sich unter dem Einfluß der Schwerkraft oder in einem mittels eines Gebläses erzeugten Luftstrom gegen das Steuergitter und das hinter diesem angeordnete Aufzeichnungsmaterial bewegen. Die Bewegung der Tonerpartikeln wird außerdem durch ein zwischen der Einrichtung zur Erzeugung des Tonerpartikelstromes und der Gegenelektrode vorhandenes Feld beeinflußt. Entsprechend der Verteilung der leitenden und nichtleitenden Bereiche der photoleitfähigen Beschichtung des Steuer-

gitters wird der Tonerpartikelstrom moduliert, so daß auf dem Aufzeichnungsmaterial eine Tonerpartikelablagerung in bildmäßiger Verteilung entsteht. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung jedoch, daß sich eine Ablagerung von Tonerpartikeln auf den belichteten Bereichen des Steuergitters nicht vermeiden läßt. Zum einen werden dadurch die Maschenöffnungen verkleinert oder zugesetzt, und zum anderen muß erst eine gründliche Reinigung des Steuergitters erfolgen, ehe es für die Übertragung eines anderen Bildes wieder verwendet werden kann. Eine solche Reinigung ist problematisch und für übliche Kopiergeräte zu aufwendig und zu zeitraubend. Ferner ist die erzielbare Schärfe des auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugten Bildes relativ gering, was zum einen daher rührt, daß der Tonerpartikelstrom wegen der im Vergleich zu Ionen und Elektronen großen Masse der Tonerpartikeln durch elektrische Felder eines Modulators sich nicht so exakt modulieren läßt wie ein Ionen- oder Elektronenstrom, zum anderen daher, daß mit Rücksicht auf die Ablagerung von Tonerpartikeln auf dem Steuergitter die Geschwindigkeit, mit der sich die Tonerpartikeln gegen das Steuergitter bewegen relativ gering gehalten werden muß. Die Streuung ist um so größer, je geringer die Geschwindigkeit der Ladungsträger ist, die durch das Steuergitter hindurchtreten.

Bei einer anderen bekannten elektrophotographischen Vorrichtung zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungmaterials ist das Steuergitter als elektrisch leitender Schirm ausgebildet, welcher eine dem aufzuzeichnenden Bild entsprechende Aussparung besitzt. Der Ionenstrom, der gegen das vor der Gegenelektrode angeordnete Aufzeichnungsmaterial gerichtet ist, wird von diesem Steuergitter dadurch bildmäßig moduliert, daß er nur diejenigen Ionen durchtreten läßt, die auf den Bereich der Aussparungen auftreffen. In dem übrigen Bereich ist ein lonendurchtritt nicht möglich. Außerdem sind elektrisch leitende Abschirmränder vorhanden, die verhindern, daß die Ionen am Steuergitter vorbei auf das Aufzeichnungsmaterial gelangen können. Nachteilig ist bei einer solchen Vorrichtung, daß es praktisch nicht möglich ist, beliebige Bilder auf das Aufzeichnungsmaterial zu übertragen, weil die Herstellung der hierzu erforderlichen Steuergitter aufwendig ist. Ein Steuergitter mit einer Beschichtung aus einem photoleitfähigen Material ist hier nämlich nicht verwendbar, weil der Ionenstrom das Ladungsbild eines solchen Gitters zerstören würde. Diese vorbekannte Vorrichtung ist deshalb im wesentlichen darauf beschränkt, einzelne Buchstaben oder Zeichen nacheinander auf das Aufzeichnungsmaterial zu übertragen.

In der nicht zum Stand der Technik gehörenden DE-PS 14 97 086 ist das Schutzbegehren darauf gerichtet, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art der Bildträger, das Steuergitter, die Koronaentladungseinrichtung, die Belichtungseinrichtung und die Bildentwicklungseinrichtung so angeordnet sind, daß während der Belichtung die freien Ladungsträger erzeugt, durch das Steuergitter hindurchbewegt und auf dem Bildträger als latentes Ladungsbild aufgebracht werden und danach das Ladungsbild entwickelt wird. Die gleichzeitige Erzeugung der freien Ladungsträger während der optischen Abbildung des zu reproduzierenden Bildes auf dem Steuergitter und die Aufbringung der freien Ladungsträger ohne anhaftende Entwicklerteilchen auf dem Bildträger ermöglichen es, in schneller Folge Abbildungen von beliebigen Vorlagen direkt auf einem elektrisch isolierenden Kopiermaterial herzustellen, ohne daß es eines besonderen Übertragungsschrittes des entwickelten Bildes von einer elektrophotographischen Platte auf das Kopiermaterial bedarf. Die erzielbare Bildqualität ist aber nicht sehr gut. Dies ist zum einen darauf zurückzuführen, daß das zu reproduzierende Bild entweder durch den Bildträger hindurch oder durch die Ladungsträgerquelle hindurch auf das Steuergitter

ίο projiziert werden muß und daß auch bei einem verhältnismäßig geringen Abstand des Steuergitters ein Streueffekt sich nicht vermeiden läßt, der die Auflösung des Ladungsbildes auf dem Bildträger verschlechtert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der Erzeugung mehrerer Kopien derselben Vorlage bei jeder Ladungsübertragung auf den Bildträger auch eine Belichtung des Steuergitters erforderlich ist, da sonst das Ladungsbild auf dem Steuergitter durch sich ansammelnde Ladungen zerstört werden würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrophotographische Vorrichtung zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials zu schaffen, die die Vorteile der bekannten Vorrichtungen vereinigt, von deren Nachteilen aber frei ist, also es ermöglicht, rasch und in einfacher Weise für jedes beliebige Bild den erforderlichen Modulator herzustellen und scharfe Bilder in beliebiger Anzahl mit diesem Modulator auf dem Aufzeichnungsmaterial zu erzeugen.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Ladungsträgerstromes eine Ionenquelle ist, daß der Modulator ein in gleichmäßigem Abstand von dem Steuergitter zwischen diesem und der Ionenquelle angeordnetes elektrisch leitendes Schirmgitter aufweist, das an eine Potentialquelle mit einem von dem Potential der den Kern des Steuergitters speisenden Potentialquelle abweichenden Potential anlegbar ist, und daß der Kern der Gitterelemente des Steuergitters auf der der Ionenquelle zugekehrten Seite eine photoleitfähige Beschichtung und in den restlichen Bereichen eine isolierende Beschichtung aufweist oder vollständig mit der photoleitfähigen Beschichtung überzogen ist.

Die Anpassung eines solchen Steuergitters an das auf das Aufzeichnungsmaterial zu übertragende Bild ist äußerst einfach, weil nur dieses Bild zuvor auf die photoleitfähige Beschichtung aufbelichtet zu werden braucht. Das Ladungsbild des Steuergitters kann außerdem ohne Schwierigkeiten wieder gelöscht werden, so daß kein Austausch gegen ein anderes Steuergitter erforderlich ist, wenn ein anders Bild übertragen werden soll. Durch die Verwendung von Ionen als Ladungsträger entfällt ein Reinigen des Steuergitters. Außerdem wird dadurch eine größere Bildschärfe erreicht. Das Schirmgitter vermag zusammen mit dem Kern des Steuergitters ein elektrisches Feld zu erzeugen, das in den belichteten und unbelichteten Bereichen des Steuergitters Feldgradien-

wi ten in entgegengesetzter Richtung aufweist. Die Ionen können deshalb mittels dieses elektrischen Feldes in denjenigen Bereichen, in denen sie durch das Steuergitter treten sollen, beschleunigt und in den anderen Bereichen zur Umkehrung ihrer Bewegungsrichtung

"i veranlaßt werden. Das Ladungsbild des Steuergitters wird deshalb auch dann nicht zerstört, wenn eine Vielzahl von Kopien der Vorlage angefertigt wird. Das Schirmgitter bietet ferner den Vorteil, daß es das

Steuergitter davor schützt, beim Aufladen vor der bildmäßigen Belichtung eine zu hohe Ladung zu erhalten, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung der photoleitfähigen Beschichtung führen würde. Von Vorteil ist ferner, daß sowohl eine hohe Empfindlichkeit als auch eine gute Bildauflösung erreicht werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist auf der dem Aufzeichnungsmaterial zugekehrten Seite des Steuergitters im Abstand von diesem ein an eine Potentialquelle anlegbares, elektrisch leitendes Beschleunigungsgitter angeordnet. Mit Hilfe eines vom Beschleunigungsgitter erzeugten Beschleunigungsfeldes können die durch das Steuergitter tretenden Ionen so stark beschleunigt werden, daß praktisch keine Streuung mehr auftritt, und zwar auch dann nicht, wenn der Abstand zwischen dem Beschleunigungsgitter und dem Aufzeichnungsmaterial relativ groß ist. Dieser Abstand kann deshalb so groß gewählt werden, wie dies aus konstruktiven Gründen und Gründen einer bequemen Bedienbarkeit erwünscht ist.

Es ist zwar vorbekannt, zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und der Quelle für die Ladungsträger ein metallisches Gitter anzuordnen. Dieses Gitter dient jedoch dem Zweck, eine zu hohe Oberflächenladung des Aufzeichnungsmaterials zu verhindern. Entsprechend wird auch das Potential gewählt, das an dieses Gitter angelegt wird.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß auf dem Steuergitter durch gleichmäßiges Aufladen in einem ersten lonenstrom und anschließendes bildmäßiges Belichten ein Ladungsbild erzeugt wird, daß die Potentiale des Kerns des Steuergitters und des Schirmgitters so gewählt werden, daß das elektrische Feld zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter in den belichteten und unbelichteten Bereichen entgegengesetzt gerichtete Gradienten aufweist, und daß ein auf das Aufzeichnungsmaterial gerichteter lonenstrom erzeugt wird.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 eine perspektivische und vergrößert dargestellte Teilansicht eines Steuergitters,

Fig.3 einen Schnitt durch ein Steuergitter gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine perspektivisch und vergrößert dargestellte Teilansicht einer anderen Ausführungsform eines Steuergitters,

Fig.5 bis 7 schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels während drei verschiedenen Verfahrensschritten,

F i g. 8 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels. m

Eine elektrophotographische Vorrichtung zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials 1 besitzt, wie F i g. 1 zeigt, eine Gegenelektrode 2, auf die das Aufzeichnungsmaterial gelegt wird. Im Abstand über dem Aufzeichnungsmate- »"· rial 1 ist ein Steuergitter 3 und über diesem im Abstand ein metallisches Schirmgitter 4 angeordnet. Im Abstand über dem Schirmgitter 4 befindet sich eine Koronaentladungselektrode 5 als Quelle für einen gegen das Aufzeichnungsmaterial 1 gerichteten lonenstrom.

Das Steuergitter 3 und das Schirmgitter 4 bilden zusammen einen Modulator für die bildmäßige Differenzierung des Ionenstromes. Die stabförmigen Gitterelemente des Steuergitters bestehen je aus einem Kern 6. Alle Kerne 6 sind mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbunden. Auf ihrer oberen, der Koronaentladungselektrode 5 zugekehrten Seite sind die Kerne 6 von einer Schicht 7 aus einem photoleitfähigen Material bedeckt. Wie Fig. 7 zeigt, erstreckt sich die Schicht 7 über den halben Umfang der Kerne 6. Die restlichen Bereiche der Kerne sind mit einer Schicht 8 aus einem isolierenden, nicht photoleitfähigen Material, das vorzugsweise opak ist, bedeckt. Es könnte aber auch, wie Fig.4 zeigt, eine Schicht T vorgesehen werden, die vollständig aus einem photoleitfähigen Stoff besteht und den Kern 6" des Steuergitters 3' vollständig umgibt. In beiden Fällen ist es wichtig, daß die Beschichtung des Kernes keine Risse od. dgl. aufweist.

Die äußere Form des Steuergitters ist von untergeordneter Bedeutung. Wie Fig.4 zeigt, ist beispielsweise auch eine perforierte Platte verwendbar.

Sowohl das Steuergitter 3 als auch das Schirmgitter 4 und die Entladungselektrode 5 können mittels je eines Schalters 11 bzw. 12 bzw. 13 an jedes gewünschte Potential angeschlossen werden. Aus Gründen der Einfachheit ist im folgenden ein aus zwei Teilen bestehender Betriebszyklus für ein Positiv-Positiv-Verfahren beschrieben.

Anfänglich wird das Schirmgitter 4 auf einem negativen Potential gegenüber der geerdeten Gegenelektrode von etwa 10 V gehalten. Die Spannung der Koronaentladungselektrode 5 ist dabei positiv gegenüber der Gegenelektrode. Der Kern des Steuergitters 3 wird auf einem negativen Potential gegenüber Erde von einigen hundert Volt, beispielsweise 300 V, gehalten. Sodann wird die Koronaentladung ausgelöst, so daß die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 7 auf ein positives Potential gegenüber demjenigen des Kerns 6 des Steuergitters 3 von etwa 290 V aufgeladen wird.

Damit ist das Oberflächenpotential der photoleitfähigen Schicht gegenüber Erde bzw. der Gegenelektrode näherungsweise gleich dem des Schirmgitters 4 gegen Erde.

Um das Aufzeichnungsmaterial 1 bildmäßig zu laden, wird das Schirmgitter auf ein positives Potential gegen Erde von etwa 300 V und der Kern des Steuergitters 3 auf ein positives Potential gegen Erde gebracht, das geringfügig kleiner ist als das Oberflächenpotential der photoleitfähigen Schicht 7 gegenüber dem Kern 6. Bei den angenommenen Werten liegt dieses Potential bei 280 V. Es wird dann eine positive Koronaentladung erzeugt und die photoleitfähige Schicht bildmäßig so stark belichtet, daß in den belichteten Bereichen das Oberflächenpotential der photoleitfähigen Schicht gegenüber Erde auf etwa 10 V unter dasjenige des Schirmgitters 4 vermindert wird. Der lonenstrom kann dann in den belichteten Bereichen durch das Steuergitter hindurchtreten und auf das Aufzeichnungsmaterial gelangen. Die Belichtung kann sowohl vor als auch während der bildmäßigen Aufladung des Aufzeichnungsmaterials erfolgen. Das auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugte Ladungsbild kann anschließend in bekannter Weise entwickelt werden.

Für ein Positiv-Negativ-Verfahren erfolgt die Koronaentladung zur bildmäßigen Aufladung mit zur ursprünglichen Aufladung der photoleitfähigen Schicht

entgegengesetztem Vorzeichen. In diesem Falle sollte das Schirmgitter 4 auf einem negativen Potential gegen Erde von etwa 500 V oder mehr liegen, und das Potential des Kernes des Steuergitters 3 gegen Erde sollte so eingestellt werden, daß das Oberflächenpotential der photoleitfähigen Schicht in den unbelichteten Bereichen bei etwa 490 V liegt, d. h. etwa 10 V weniger beträgt als das Potential des Schirmgitters 4 gegen Erde während der Belichtung. Dabei bleibt in den unbelichteten Bereichen der photoleitfähigen Schicht die Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht und dem Kern 6 wie im vorhergehenden Fall bei etwa 290 V.

Wenn die Belichtungsdauer geringer ist als die Zeit für das Laden des Aufzeichnungsmaterials 1, braucht die Koronaentladung nicht beendet zu werden. Bei einer längeren Belichtung sollte jedoch während der Belichtung die Koronaentladung abgeschaltet sein.

Eine Ausführungsform für einen aus drei Verfahrensschritten bestehenden Arbeitszyklus zeigen die Fig.5 bis 7. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung einer Vielzahl von Kopien einer Vorlage auf Grund einer einzigen Belichtung des Steuergitters. Selbstverständlich kann aber auch nur eine einzige Kopie angefertigt werden.

Ein elektrisch isolierendes Aufzeichnungsmaterial 101 ist, wie F i g. 5 zeigt, auf eine als Unterlage dienende Gegenelektrode 102 gelegt. Im Abstand über dem Aufzeichnungsmaterial 101 ist ein Steuergitter 103 angeordnet, das einen metallischen Kern 106 besitzt, der eine der obenerwähnten Formen aufweisen kann und vollständig mit einer Schicht 107 aus einem photoleitfähigen Material überzogen ist. Über dem Steuergitter 103 ist im Abstand ein metallisches Schirmgitter 104 und über diesem wiederum im Abstand eine Koronaentladungselektrode 105 angeordnet.

In F i g. 5 ist der Verfahrensschritt dargestellt, bei dem die Schicht 107 des Steuergitters 103 geladen wird. Das photoleitfähige Material der Schicht 107 muß einen sehr hohen Dunkelwiderstand besitzen, so daß es im unbeleuchteten Zustand praktisch ein Isolator ist und auf seiner Oberfläche Ladungen wenigstens so lange halten kann, als dies zur Herstellung der gewünschten Anzahl von Kopien erforderlich ist. Eine große Zahl bekannter organischer photoleitfähiger Stoffe weist diese Eigenschaften auf. Es kann auch Zinkoxyd verwendet werden, wenn das Vorzeichen aller in den Fig. 5 bis 7 angegebenen Potentiale umgekehrt ist, das Zinkoxyd also negativ geladen würde. Die meisten organischen photoleitfähigen Stoffe arbeiten zufriedenstellend bei jeder Polarität der Ladungen.

Die Schicht 107 muß die gesamte Oberfläche des Gitterkerns 106 einschließlich der Innenwände der Gitteröffnungen überdecken, und zwar mit einer ausreichenden Dicke, um in der Lage zu sein, eine Ladung von etwa 300 V zu halten und dieser Spannung standzuhalten, damit die Vorrichtung mit den in den F i g. 5 bis 7 angegebenen Potentialen betrieben werden kann.

Wenn das Schirmgitter 104 auf Erdpotential liegt, wie dies dargestellt ist, steuert das Potential des Kerns 106 das Potential, daß die Oberflächenladung auf der Schicht 107 infolge des von der der Koronaentladungselektrode kommenden Ionenstromes aufgeladen werden kann.

In Fig.6 sind die Koronaentladungselektrode 105 und das Aufzeichnungsmaterial 101 in der für die bildmäßige Aufladung des Aufzeichnungsmaterials erforderlichen Lage dargestellt, obgleich ihre Anwesenheit während der Belichtung des Steuergitters 103 nicht notwendig ist. Das Aufzeichnungsmaterial 101 wird während dieses Verfahrensschrittes bei einer Ausbildung der Vorrichtung gemäß F i g. 6 nicht geladen. Wenn die Koronaentladungselektrode 105 und das Aufzeichnungsmaterial 101 während der Belichtung nicht unter dem Steuergitter und dem Schirmgitter liegen, kann der Kern 106 auch geerdet und das

ίο Schirmgitter 104 auf ein Potential von +300 V gegen Erde gelegt sein. Dadurch erhält man auf der photoleitfähigen Schicht 107 ein Potential von nahezu 300 V gegen den Kern 106.

F i g. 6 zeigt den Schritt der bildmäßigen Belichtung des Steuergitters 103 mit Hilfe eines Projektors 110. Auf dem Steuergitter 103 wird dadurch ein der Vorlage entsprechendes elektrostatisches Ladungsbild erzeugt. Dieser Belichtungsschritt entspricht genau dem Belichtungsschritt bei den üblichen, Selen- oder Zinkoxyd verwendeten elektrophotographischen Verfahren. Der in Fig.5 dargestellte Ladevorgang ergibt zusammen mit dem in F i g. 6 dargestellten Belichtungsvorgang einen gewöhnlichen elektrophotographischen Vorgang, bei dem man eine bildmäßige Ladungsverteilung auf der Oberfläche einer photoleitfähigen Schicht erzeugt. In F i g. 6 sind die Koronaentladungselektrode 105, das Schirmgitter 104 und der Kern 106 des Steuergitters 103 geerdet dargestellt. Dies ist aber nur eine vorteilhafte Möglichkeit. Alle diese Teile können auch von jeder Potentialquelle abgetrennt oder an ein beliebiges Potential angeschlossen sein, solange kein Ladungsstrom von irgendeinem der Elemente während der Belichtung erzeugt wird. Daß die als Unterlage dienende Gegenelektrode 102 und das Aufzeichnungsmaterial 101 in ihrer für die bildmäßige Aufladung des Aufzeichnungsmaterials erforderlichen Stellung stehen, ist nur eine vorteilhafte Möglichkeit. Notwendig ist dies während der Belichtung nicht, und es ist auch nicht notwendig, daß während dieses Verfahrensschrittes die Gegenelektrode 102 geerdet ist. Wenn die Gegenelektrode und das Aufzeichnungsmaterial entweder transparent sind oder sich nicht in der dargestellten Lage während der Belichtung befinden, ist es sehr praktisch, das Steuergitter 103 von der Unterseite her zu belichten.

Dies hat bei manchen Anordnungen Vorteile, da es die Möglichkeit ergibt, ein seitenrichtiges Bild mittels einfacher optischer Systeme zu erhalten.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schicht 107 durch die Belichtung nicht vollständig entladen zu werden braucht, wie dies oft bei den üblichen elektrophotographischen Verfahren wünschenswert ist. Tatsächlich genügt bei dieser Ausführungsform eine Belichtung, die eine Potentialdifferenz zwischen den belichteten und unbelichteten Bereichen der Schicht 107 von etwa 60 V hervorruft. Es ist also nur eine verhältnismäßig geringe Belichtung erforderlich. Das Verfahren weist deshalb eine hohe photographische Empfindlichkeit auf. In manchen Fällen, beispielsweise, wenn eine sehr große Zahl von Kopien auf Grund einer einzigen Belichtung hergestellt werden soll, kann es erwünscht sein, die Belichtung über das vorstehend genannte Maß hinaus zu erhöhen.

F i g. 7 zeigt das Ausführungsbeispiel während des Verfahrensschrittes der bildmäßigen Aufladung des Aufzeichnungsmaterials 101. Während des Ladevorganges ist die Koronaentladungselektrode 105 an die Hochspannungsquelle angeschlossen, und die photoleitfähige Schicht 107 liegt im Dunkeln. Durch einfaches

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Einsetzen eines neuen Aufzeichnungsmaterials und Wiederholen des Ladungsvorganges kann eine große Zahl von Aufzeichnungsmaterialien mit einer bildmäßig verteilten Ladung versehen werden. Selbstverständlich bleibt während aller dieser Ladevorgänge das Steuergitter 103 im Dunkeln. Auf Grund einer einzigen Belichtung des Steuergitters 103 können also viele Kopien hergestellt werden.

Es kann wünschenswert sein, sowohl das Steuergitter 103 als auch das Schirmgitter 104 während des Einlegens des folgenden Aufzeichnungsmaterials zu erden, um Schwierigkeiten bei der Handhabung wegen elektrostatischer Kräfte zu vermeiden. Wenn eine größere Zahl von Kopien auf Grund einer einzigen Belichtung hergestellt werden soll, kann es vorteilhaft sein, die während des Verfahrensschrittes des Aufladens des Aufzeichnungsmaterials an den verschiedenen Elektroden anzulegenden Potentiale systematisch mit der Zahl der hergestellten Kopien zu ändern, um eine geringe Verschlechterung des Ladungsbildes auf der photoleitfähigen Schicht 107 zu korrigieren, die sonst auftreten könnte. Zum selben Zweck, nämlich zur Erzielung einer gleichmäßigen Qualität der Kopien, kann man auch die Zeiten beim Ladevorgang ändern. Die in F i g. 7 angegebenen Potentiale gegen Erde stellen etwa das Optimum dar für einen Abstand zwischen dem Steuergitter 103 und dem Aufzeichnungsmaterial 101 von etwa 3 mm. Für größere Abstände ist es zur Erhaltung der Bildschärfe zweckmäßig, die Spannung zwischen dem Kern 106 und der Gegenelektrode 102 zu erhöhen. Umgekehrt kann bei kleineren Abständen die Spannung verringert werden, um Durchschläge zu verhindern. In jedem Falle sollte die Potentialdifferenz zwischen dem Kern 106 und dem Schirmgitter 104 in der Nähe des Wertes von 250 V liegen, wie dies bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das Potential des Schirmgitters 104 dem Potential derjenigen Bereiche der Oberfläche der Schicht 107, die durch die optische Belichtung teilweise entladen sind, nahekommt jedoch gegenüber diesem Potential leicht positiv, d. h. näher am Potential der Gegenelektrode 102 liegend, sein soll.

Der Abstand des Schirmgitters 104 vom Steuergitter 103 ist nicht besonders kritisch. Die angegebenen, auf Erdpotential bezogenen Potentiale sind für einen Abstand von etwa 0,75 mm zweckmäßig. Es können natürlich auch größere oder kleinere Abstände vorgesehen werden. Der Abstand darf aber nicht so klein sein, daß sich die Gitter, die sich bei einigen Schritten des Verfahrens gegenseitig anziehen, so weit durchbiegen, daß sie sich berühren. Wichtig ist die Tatsache, daß der Abstand nicht sehr gleichmäßig zu sein braucht. Gute Ergebnisse wurden beispielsweise mit Gittern erzielt, deren Abstand innerhalb der Gitterfläche von 0,75 bis 1,5 mm schwankte.

Die Zahl der Linien pro Zentimeter des Steuergitters 103 bestimmt die Bildauflösung des Bildes auf dem Aufzeichnungsmaterial, da jedes Loch im Steuergitter im wesentlichen unabhängig von den übrigen wirksam ist. Das Schirmgitter 104 kann dagegen wesentlich grobmaschiger sein, und es kann so gewählt werden, daß es den kleinstmöglichen optischen und/oder elektrischen Schatteneffekt ergibt, der durch seine Gitterelemente hervorgerufen wird. Wenn die Belichtung durch das Schirmgitter 104 hindurch erfolgt, wie dies F i g. 6 zeigt, sind die Moire-Effekt besonders gering, sofern das Schirmgitter eine Maschengröße aufweist, die gerade die halbe Lochzahl pro Zentimeter ergibt, die das Steuergitter 103 besitzt und wenn die beiden Gitter so aufeinander ausgerichtet werden, daß ihre Gitterelemente im wesentlichen parallel zueinander liegen.

Beispiel

Bei einer Ausführungsform gemäß den Fig.5 bis 7 wurde als Kern des Steuergitters ein durch Elektroerosion hergestelltes Nickelgitter mit 98 Linien/cm

ίο verwendet, dessen öffnungen 70% der gesamten Fläche einnahmen. Dieser Gitterkern war in einen Stahlrahmen eingespannt, der eine öffnung von etwa 35 cm² aufwies, und vollständig mit einem photoleitfähigen Material beschichtet, das mit einer feinverteilenden Sprühpistole aus einer gewissen Zahl stark verschiedener Richtungen aufgesprüht worden war. Die verwendete organische photoleitfähige Masse wurde in folgender Weise hergestellt:

Es wurde eine Lösung mit insgesamt 11% Feststoffen in Äthylenchlorid hergestellt, die 25% des folgenden Stoffes enthielt:

4,4'-Diäthylamino-2,2'-dimethyltriphenylmethan, dispergiert in einem Polyesterharz und sensibilisiert mit 2 Gewichtsprozent des Farbstoffes 4,6-(4-Diäthyloxyphenyl)-2-(4-amyloxy-styryl)-pyrylimfluoborat.

Zu 20 cm² dieser Lösung wurden 0,01 g Natriumazetat zugefügt. Dann wurde die Lösung auf das Fünffache ihres Volumens mit Toluol verdünnt.
Das Aufsprühen auf den Kern erfolgt unmittelbar nach der Herstellung der Mischung, weil das Material dazu neigt, auszuflocken, wenn es eine halbe Stunde oder länger gestanden hat. Die aufgebrachte Schicht war etwa 0,2 mm dick und überdeckte gleichmäßig die gesamte Oberfläche des Nickelgitters einschließlich der innenliegenden Oberflächenteile der Gitteröffnungen. Nach mehrstündigem Trocknen wurde das beschichtete Gitter mit einer Infrarotlampe bestrahlt, um die aufgebrachte Schicht zu erwärmen und leicht zu schmelzen. Die Schicht wurde dabei gleichmäßiger und glatt, wie eine Beobachtung mittels eines Mikroskops ergab. Es wurde gefunden, daß diese Erwärmung möglichst gering gehalten werden sollte, da die Erwärmung die Empfindlichkeit des Steuergitters beim späteren Gebrauch zu verringern scheint. Außerdem wurde gefunden, daß es möglich ist, bei manchen Gittern das Aufsprühen mit einer ausreichenden Perfektion auszuführen, so daß eine anschließende Erwärmung nicht notwendig ist.

Ein anderes Gitter mit 59 Linien/cm und 67% offenem Bereich war in einen anderen Stahlrahmen eingespannt, der so ausgebildet war, daß er im Rahmen des Steuergitters angeordnet werden konnte, ohne daß sich die beiden Rahmen berührten. Dieses als Schirmgitter dienende Gitter wurde nicht beschichtet. Die beiden Gitter waren in einem gegenseitigen Abstand von etwa 0,76 mm und in einem Abstand von etwa 3 mm von einer geerdeten Metallplatte angeordnet, die als Gegenelektrode diente und ein handelsübliches Aufzeichnungsmaterial trug, das aus einem auf der einen Seite mit einer hochisolierenden Polymerisatschicht versehenem elektrisch leitendem Papier bestand. Eine Koronaentladungselektrode, die aus einer Vielzahl von etwa 0,04 mm starken Wolframdrähten bestand, welche in Abständen von etwa 12 mm parallel zueinander lagen, war so angeordnet, daß die Drähte etwa 20 mm von der Oberfläche des Schirmgitters entfernt waren. Jeder zweite der Drähte der Koronaentladungselektrode konnte mit einer Hochspannungsquelle von 10 000 V

verbunden werden. Die Hochspannungsquelle konnte wahlweise ein positives oder negatives Potential liefern. Die übrigen Drähte waren während derselben Zeit ständig an eine Spannung von 2000 V angeschlossen, weiche dieselbe Polarität wie die Spannung von 10 000 V aufwies. Die letztgenannten Drähte dienten als Stabilisierungselektroden für die auf dem höheren Potential liegenden Entladungsdrähte und trugen dazu bei, daß die Ionenquelle gleichmäßig über die gesamte Fläche des Rahmens wirksam war. Die Anordnung der einzelnen Teile der Vorrichtung glich der in F i g. 5 dargestellten Anordnung.

Die einzelnen Schritte zur Herstellung der Kopie wurden dann wie oben beschrieben ausgeführt. Die Koronaentladungselektrode war 1 Sekunde eingeschaltet, um das Steuergitter gleichmäßig aufzuladen. Anschließend wurde 1 Sekunde lang mit einer Beleuchtungsstärke von etwa 30 Ix ein Bild auf das Steuergitter aufbelichtet. Zum Schluß wurde entsprechend dem in F i g. 7 dargestellten Verfahrensschritt eine Koronaentladung 1,5 Sekunden lang angewendet, um eine bildmäßig verteilte Ladung auf dem Aufzeichnungsmaterial zu erzeugen. Das Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial wurde dann mit einem positiv geladenen flüssigen Entwickler in bekannter Weise entwickelt. Die Kopie war eine ausgezeichnete positive Wiedergabe des Originals.

Durch rasches Auswechseln des Aufzeichnungsmaterials und Wiederholen des Ladevorgangs entsprechend F i g. 7 zur Ladung eines neuen Aufzeichnungsmaterials wurden etwa 100 Kopien auf Grund einer einzigen Belichtung angefertigt. Es wurde gefunden, daß die bildmäßige Aufladung des Aufzeichnungsmaterials in einer Zeit von etwa Vs Sekunden ausgeführt werden kann, wenn das Potential, auf das die photoleitfähige Schicht des Steuergitters im ersten Verfahrensschritt (F i g. 5) aufgeladen worden ist, knapp unter dem Wert eingestellt wurde, der das photoleitfähige Material zerstören würde, und wenn die anschließende Belichtung des Steuergitters (F i g. 6) etwas erhöht wurde. Ferner wurde gefunden, daß viele brauchbare Kombinationen der Potentiale in den verschiedenen Verfahrensschritten und den Zeiten, die für jeden Schritt vorgesehen sind, vorhanden sind und daß der Kontrast, die Empfindlichkeit, die Zahl der Kopien, die gemacht werden können, der Spielraum der Belichtung und andere wichtige photographische Größen, die das Verfahren charakterisieren, wesentlich von der geeigneten Wahl aller dieser Parameter abhängen. Die angegebenen Werte sind eine solche Kombination aus Zeiten und Potentialen, die mit dem verwendeten Gitter ausgezeichnete Ergebnisse lieferten. Änderungen in der Qualität des Gitters oder anderer Faktoren, die das Verfahren beeinflussen, können die Anwendung anderer Werte-Kombinationen erforderlich machen.

Bei den meisten elektrophotographischen Verfahren ist es wünschenswert, eine ziemlich dünne Schicht eines isolierenden oder photoleitfähigen Stoffes bei einem Aufzeichungsmaterial zu verwenden, damit die Spannung nicht auf sehr hohe Werte ansteigt, wenn die erforderliche Ladungsmenge aufgebracht ist. In dem vorliegenden Verfahren ist es jedoch oft vorteilhaft, verhältnismäßig dicke isolierende Schichten auf dem Aufzeichnungsmaterial zu verwenden, da die hohe Spannung, die man bei der Aufbringung einer normalen Ladungsmenge erhält, eine sehr rasche Entwicklung des Ladungsbildes ermöglicht. Der Verfahrensschritt des Aufbringens der Ladungen auf das Aufzeichnungsmaterial ist hier völlig unabhängig von dem sich auf dem Aufzeichnungsmaterial aufbauenden Potential, zumindest innerhalb weiter Grenzen, und die schnelle Entwicklung die durch die höheren Spannungen möglich ist, ist für eine schnelle Herstellung vieler Kopien wichtig.

Die dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5 bis 7 zugrunde liegende Ausführungsform des Verfahrens sieht die Anwendung einer positiven Ladung der photoleifähigen Schicht des Steuergitters vor, um von Vorlagen positive Kopien zu erhalten. Durch Änderungen der Potentiale der verschiedenen Elektroden in den verschiedenen Verfahrensschritten können von Vorlagen negative Bilder hergestellt werden, wenn die photoleitfähige Schicht des Steuergitters im ersten Schritt positiv geladen wird. Analog kann zur Herstellung von positiven oder negativen Kopien von Vorlagen die photoleitfähige Schicht des Steuergitters im ersten Verfahrensschritt negativ geladen werden. Den Übergang von einer Positiv-Positiv-Abbildung zu einer Positiv-Negativ-Abbildung kann man durch Änderungen einiger Potentiale der verschiedenen Gitter während des Verfahrensschrittes des bildmäßigen Aufladens des Aufzeichnungsmaterials erreichen. Das Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial wird dabei mit einem Toner entwickelt, dessen Ladung das entgegengesetzte Vorzeichen der Ladungen des Aufzeichnungsmaterials besitzt. Natürlich kann ein Übergang von einem Positiv-Positiv-Verfahren zu einem Positiv-Negativ-Verfahren auch in der allerdings weniger vorteilhaften Weise erfolgen, daß mit Tonerpartikeln entwickelt wird, deren Ladungen dieselbe Polarität wie die Ladungen auf dem Aufzeichnungsmaterial aufweisen. Diese Methode ist bekannt. Bessere Ergebnisse erhält man aber, wenn die Entwicklung mit einem Toner erfolgt, dessen Ladungen das entgegengesetzte Vorzeichen der Ladungen des Aufzeichnungsmaterials aufweisen.

Im folgenden sind vier Abwandlungen der oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit typischen Werten der Potentiale in jedem einzelnen Verfahrensschritt angegeben.

Beispiel A

Positiv-Positiv-Verfahren unter Verwendung eines photoleitfähigen Materials, das positive Ladungen zu speichern vermag.

Erster Schritt

(Aufladung der photoleitfähigen Schicht
des Steuergitters)

Das Schirmgitter ist geerdet.

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem negativen Potential von mindestens 300 V gegen Erde.
Positive Korona.

Zweiter Schritt
(Bildmäßiges Belichten des Steuergitters)

Keine Korona.

Bildmäßiges Belichten des Steuergitters, gegebenenfalls Einlegen des Aufzeichnungsmaterials.

Dritter Schritt
(Bildmäßiges Aufladen des Aufzeichnungsmaterials)

Das Schirmgitter liegt auf einem negativen Potential von 1500 V gegenüber Erde.

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem negativen

Potential von 1750 V gegenüber Erde.

Negative Korona.

Negativ geladenes Ladungsbild (Entwickeln mit positiv geladenem Toner).

Beispiel B

Positiv-Positiv-Verfahren mit einem photoleitfähigen Material, das negative Ladungen zu speichern vermag.

Erster Schritt (Laden der photoleitfähigen Schicht des Steuergitters) Das Schirmgitter ist geerdet.

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem positiven Potential von 300 V gegenüber Erde.

Negative Korona.

Zweiter Schritt (Bildmäßiges Belichten des Steuergitters)

Keine Korona.

Dritter Schritt (Bildmäßiges Aufladen des Aufzeichnungsmaterials)

Das Schirmgitter liegt auf einem positiven Potential von 1500 V gegenüber Erde.

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem positiven Potential von 1700 V gegenüber Erde.

Positive Korona.

Positiv geladenes Ladungsbild (Entwickeln mit einem negativ geladenen Toner).

Beispiel C

Positiv-Negativ-Verfahren mit einem photoleitfähigen Material, das negative Ladungen zu speichern vermag.

Erster Schritt

(Aufladen der photoleitfähigen Schicht des Steuergitters)

Das Schirmgitter ist geerdet.

Negative Korona.

Zweiter Schritt (Bildmäßiges Belichten des Steuergitters)

Keine Korona.

Dritter Schritt (Bildmäßiges Aufladen des Aufzeichnungsmaterials)

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem negativen Potential von 1220V gegenüber 1220V gegenüber Erde.

Negative Korona.

Negativ geladenes Ladungsbild (Entwickeln mit einem positiv geladenen Toner).

Beispiel D

Positiv-Negativ-Verfahren mit einem photoleitfähigen Material, das positive Ladungen zu speichern vermag.

Erster Schritt

(Aufladen der photoleitfähigen Schicht
des Steuergitters)

Das Schirmgitter ist geerdet.

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem positiven Potential von 300 V gegenüber Erde.
Positive Korona.

Zweiter Schritt
(Bildmäßiges Belichten des Steuergitters)

Keine Korona.

Dritter Schritt
(Bildmäßiges Aufladen des Aufzeichnungsmaterials)

Der Kern des Steuergitters liegt auf einem positiven Potential von 1220 V gegenüber Erde.
Positive Korona.

Positiv geladenes Ladungsbild (Entwickeln mit einem negativ geladenen Toner).

Die Werte aller vier Beispiele wurden mit Erfolg angewendet. Bei Verwendung einer negativen Korona zur Ladung der photoleitfähigen Schicht des Steuergitters wurden außerdem sowohl direkte Bilder als auch Umkehrbilder hergestellt. Dabei wurde als photoleitfähiges Material Zinkoxyd in einem Kunstharzbinder verwendet.

Die in den vier Beispielen angegebenen Werte der Potentiale sind richtig für eine anfängliche Oberflächenladung der photoleitfähigen Schicht des Steuergitters auf ein Potential von etwa 300 V gegenüber dem Kern des Steuergitters und einen Abbau dieses Oberflächenpotentials durch die Belichtung auf 250 V in den stark belichteten Bereichen und auf etwa 280 V in den weniger stark bzw. nicht belichteten Bereichen. Es ist zu beachten, daß die Eigenschaften der verwendeten photoleitfähigen Materialien so sind, daß auch sehr geringes Streulicht in den dunkleren Teilen des Bildes eine gewisse Löschwirkung in diesen Bereichen

⁴S verursacht. Der Ladungsabbau unter der Einwirkung der Belichtung ist trotzdem in den stärker belichteten Teilen des Bildes immer viel größen Es ist möglich, sowohl mit größeren als auch mit kleineren Beträgen des Ladungsabbaus durch geeignete Änderungen der

so Potentiale der Gitter und der Ladezeit beim bildmäßigen Aufladen des Aufzeichnungsmaterials zu arbeiten. Die Verwendung eines geringeren Ladungsabbaus unter der Einwirkung der Belichtung führt zu einer größeren photographischen Empfindlichkeit ohne irgendeinen Verlust an Kontrast, begrenzt jedoch manchmal die Zahl der Kopien, die auf Grund einer einzigen Belichtung hergestellt werden können. Bei der Verwendung eines größeren Ladungsabbaus und einer entsprechenden Einstellung der Potentiale kann, besonders mit einer vergrößerten Ladezeit für das Aufzeichnungsmaterial, eine Erhöhung des Kontrastes erreicht werden.

Die Empfindlichkeit des Systems ist auch von dem ursprünglichen Potential abhängig, auf das die photoleitfähige Schicht des Steuergitters aufgeladen worden ist. Eine maximale Verstärkung erhält man bei Potentialen, die knapp unter dem Wert liegen, bei dem ein irreversibler Durchbruch der photoleitfähigen

Schicht erfolgt. In dem oben beschriebenen Falle wurden ausgezeichnete Kopien erhalten, wenn die photoleitfähige Schicht des Steuergitters auf ein Oberflächenpotential von 300 V gegen den Kern des Steuergitters aufgeladen wurde. Eine Aufladung auf 360 V zerstörte bereits die photoleitfähige Eigenschaft der Schicht. Prüfungen dieser photoleitfähigen Schicht zeigten, daß bei einer Aufladung auf 300 V das Steuergitter zur Herstellung von 100 0000 und mehr Kopien ohne Verschlechterung verwendet werden kann. Allerdings ist diese besondere Ausführungsform in dieser Hinsicht besonders gut. Anscheinend schirmt das Schirmgitter zwischen der Koronaentladungselektrode und dem Steuergitter die photoleitfähige Schicht in gewissem Maße gegen die Wirkungen der Korona ab und gibt damit dem photoleitfähigen Material eine sehr große Lebensdauer.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das drei Gitter aufweist, zeigt Fig.8. Zusätzlich zu dem Steuergitter 203 und dem Schirmgitter 204, welches im Abstand vom Steuergitter auf der der Koronaentladungselektrode 205 zugekehrten Seite angeordnet ist, ist zwischen dem Steuergitter und der Gegenelektrode 202, auf welche das bildmäßig aufzuladende Aufzeichnungsmaterial 201 gelegt wird, ein elektrisch leitendes Beschleunigungsgitter 208 angeordnet.

Das Schirmgitter 204 hat, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, auch die Aufgabe, die Aufladung der photoleitfähigen Schicht des Steuergitters 203 zu begrenzen und die elektrostatische Anziehung des Steuergitters zur Koronaentladungselektrode hin, weiche zu einer Durchbiegung und damit zu einer Verminderung der Bildqualität auf dem Aufzeichnungsmaterial führen würde, zu verhindern. Eine Durchbiegung des Schirmgitters infolge der auf dieses einwirkenden elektrostatischen Anziehungskräfte hat auf die Schärfe des Bildes auf dem Aufzeichnungsmaterial keinen merklichen Einfluß.

Das Beschleunigungsgitter hat die Aufgabe, diejenigen Ionen, die durch das Steuergitter hindurchgetreten sind, zu beschleunigen, und es ist möglich, eine relativ große Potentialdifferenz zwischen dem Beschleunigungsgitter 208 und der Gegenelektrode 202 vorzusehen, wodurch die Laufzeit der Ionen vom Steuergitter zum Aufzeichnungsmaterial so weit vermindert werden kann, daß die von der kinetischen Energie der Ionen abhängige Bildstreuung praktisch beseitigt werden kann. Die Hauptquelle einer Streuung liegt im Bereich zwischen dem Steuergitter 203 und dem Beschleunigungsgitter 208. Sie liegt damit zwischen zwei Teilen der Vorrichtung, die sich nicht relativ zueinander bewegen, so daß der Zwischenraum und die durch ihn bedingte Streuung sehr klein gehalten werden kann. Da die Laufzeit umgekehrt proportional der Potentialdifferenz ist, kann das Aufzeichnungsmaterial 201 in einem größeren Abstand vom Beschleunigungsgitter 208 angeordnet werden, wenn diese Potentialdifferenz entsprechend erhöht wird.

Wenn man den Kern des Steuergitters auf ein Potential legt, das sich nur wenig vom Potential des Beschleunigungsgitters 208 unterscheidet, fließt über das Steuergitter ein bedeutender Strom, der die doppelte Größe des zum Aufzeichnungsträger fließenden Stromes annehmen kann. Es ist deshalb zweckmäßig, den Kern des Steuergitters auf ein Potential zu legen, das näher am Potential des Schirmgitters 204 liegt. Der über das Steuergitter fließende Strom ist hierbei viel kleiner als derjenige, der auf das Aufzeichnungsmaterial auftritt. Der letztgenannte Strom weist dann nahezu dieselben funktionellen Beziehungen zur Gitterspannung auf wie der Elektronenstrom in einer Vakuumröhre. Es ist deshalb auch eine entsprechende Stromverstärkung vorhanden. Die Stromverstärkung ist so hoch, daß nicht genügend Zeit für das photoleitfähige Material des Steuergitters 203 vorhanden ist, während der kombinierten Belichtungs- und Ladeperiode vollständig aufgeladen zu werden. Bei dieser Ausführungsform ist es deshalb wünschenswert, die Ladeperiode über die Belichtungsperiode hinaus zu verlängern. Ferner ist es wünschenswert, die Belichtung vorzunehmen, ehe der Ionenstrom auf das Steuergitter oder das Aufzeichnungsmaterial trifft.

Zu Beginn des Ladevorganges erhalten das Schirmgitter 204 ein negatives Potential von etwa 20 bis 40 V, der Kern des Steuergitters 203 ein negatives Potential von mehreren hundert Volt, beispielsweise 300 V, und das Beschleunigungsgitter 208 ein negatives Potential von etwa 10 bis 20 V jeweils gegen Erde bzw. die Gegenelektrode. Die Koronaentladungselektrode 205 wird hierbei schon vor Beginn der Belichtung eingeschaltet. Die Ladung wird fortgesetzt, bis die photoleitfähige Schicht auf dem Steuergitter 203 genügend geladen ist und das Oberflächenpotential sich asymptotisch dem Potential des Schirmgitters 204 nähert. Am Ende des Ladevorgangs beträgt das Oberflächenpotential der photoleitfähigen Schicht gegen den Kern des Steuergitters 203 annähernd 280 bis 260 V, je nach dem Potential des Schirmgitters. Die negativen Potentiale des Schirmgitters 204 und des Beschleunigungsgitters 208 verhindern, daß Ladungen das Aufzeichnungsmaterial 201 erreichen.

Während der Belichtung kann der Kern des Steuergitters 203 auf Erdpotential oder ein anderes seine Potentialdifferenz zur Koronaelektrode verringerndes Potential gelegt werden. Dies verhindert, daß ein Ionenstrom das Steuergitter erreicht und teilweise die Belichtung entwertet. Die Koronaentladungselekrode 205 kann aber auch von der Hochspannungsquelle abgetrennt werden. Der Belichtungsvorgang ist nur durch die Zeit begrenzt, über die das Steuergitter 203 zuverlässig in der Dunkelheit eine Ladung halten kann. Ein voraus bestimmbarer Potentialverlust im Dunkeln kann beim nächsten Schritt durch Einstellen der Potentialdifferenz zwischen dem Schirmgitter 204 und dem Steuergitter 203 ausgeglichen werden.

Während der Ladung des Aufzeichnungsmaterials 201 ist das Potential des Beschleunigungsgitters 208 auf etwa 600 V, dasjenige des Schirmgitters 204 auf etwa 200 bis 400 V, jeweils gegen Erde, angehoben. Die' unbelichteten Bereiche des Steuergitters weisen ein Oberflächenpotential gegen Erde auf, das wenig, beispielsweise 5 bis 10 V, näher an dem Potential der Koronaelektrode liegt als das Potential des Schirmgitters. Die entladenen Bereiche brauchen nur um 10 bis 20 V entladen zu werden, um einen Durchtritt des Ionenstromes zum Aufzeichnungsträgers 201 zu gestatten. Ein vernachlässigbarer Strom fließt zu den entladenden Bereichen des Steuergitters zumindest während der Zeit, die zur Ladung des Aufzeichnungsmaterials benötigt wird, so daß das Ladungsbild stabil bleibt. Bei dieser Betriebsweise wird ein Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial in denjenigen Bereichen erzeugt, die den belichteten Bereichen des Steuergitters 203 entsprechen.

809 682/7

Wenn Ladungen in denjenigen Bereichen des Aufzeichnungsmaterials 201 aufgebracht werden sollen, die den unbelichteten Bereichen des Steuergitters 203 entsprechen, wird die photoleitfähige Schicht des Steuergitters zuvor mit Ladungen der entgegengesetz

ten Polarität geladen. Beim anschließenden bildmäßigen Aufladen des Aufzeichnungsmaterials ist das Potential des Kerns des Steuergitters 203 so eingestellt, daß die geladenen Bereiche auf einem etwas geringeren Potential liegen als das Schirmgitter 204.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophotographische Vorrichtung zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials mit einer Ionenquelle zur Erzeugung eines gegen das auf einer Gegenelektrode angeordnete Aufzeichnungsmaterial gerichteten Ladungsträgerstromes, mit einem vor dem Aufzeichnungsmaterial angeordneten Modulator für die bildmäßige Differenzierung des Ladungsträgerstromes, der ein Steuergitter aufweist, dessen Gitterelemente aus einem an eine Potentialquelle anlegbaren elektrisch leitenden Kern mit einer allseitigen oder einseitigen photoleitfähigen Beschichtung bestehen, und mit einer Einrichtung zur bildmäßigen Belichtung des Steuergitters, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein in gleichmäßigem Abstand von dem Steuergitter (3; 103; 103) zwischen diesem und der Ionenquelle angeordnetes elektrisch leitendes Schirmgitter (4; 104; 204) aufweist, das an eine Potentialquelle mit einem von dem Potential der den Kern (6; 106) des Steuergitters speisenden Potentialquelle abweichenden Potential anlegbar ist, und daß der Kern (6) der Gitterelemente des Steuergitters bei einer photoleitfähigen Beschichtung (7) nur auf der der Ionenquelle (5) zugekehrten Seite in den restlichen Bereichen eine isolierende Beschichtung (8) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Aufzeichungsmaterial (201) zugekehrten Seite des Steuergitters (203) in Abstand von diesem ein an eine Potentialquelle anlegbares, elektrisch leitendes Beschleunigungsgitter (208) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenquelle eine Koronaentladungseinrichtung aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialquellen, an welche der Kern (106) der Gitterelemente des Steuergitters (103) und das Schirmgitter (104) angeschlossen sind, die gleiche Polarität wie die von der Ionenquelle (105) erzeugten Ionen besitzen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (11, 12, 13) zur zeitlich nacheinander erfolgenden Anlegung von Potentialen unterschiedlicher Größe bezüglich des Potentials der Gegenelektrode (2) sowohl an den Kern des Steuergitters (3) als auch an das Schirmgitter (4).

6. Verfahren zur bildmäßigen Aufladung eines elektrisch isolierenden Aufzeichnungsmaterials unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Steuergitter durch gleichmäßiges Aufladen in einem ersten Ionenstrom und anschließendes bildmäßiges Belichten ein Ladungsbild erzeugt wird, daß die Potentiale des Kerns des Steuergitters und des Schirmgitters so gewählt werden, daß das elektri- t>o sehe Feld zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter in den belichteten und unbelichteten Bereichen entgegengesetzt gerichtete Gradienten aufweist, und daß ein auf das Aufzeichnungsmaterial gerichteter Ionenstrom erzeugt wird. "'·

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Schirmgitters während des gleichmäßigen Aufladens des Steuergitters auf demjenigen Wert gehalten wird, auf den das Potential der Oberflächenladung des Steuergitters gebracht werden soll.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial vor dem gleichmäßigen Aufladen des Steuergitters in Anlage an die Gegenelektrode gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial nach der bildmäßigen Belichtung des Steuergitters in Anlage an die Gegenelektrode gebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Schirmgitters während des gleichmäßigen Aufladens des Steuergitters etwa auf dem Potential der Gegenelektrode gehalten wird und daß dem Potential des Steuergitters die entgegengesetzte Polarität zur Polarität der Ionen des ersten Ionenstroms gegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter und das Schirmgitter auf einem Potential mit der gleichen Polarität wie die Ionen des zweiten Ionenstroms gehalten werden, während das Steuergitter dem zweiten Ionenstrom ausgesetzt ist.