DE1522655C - Elektrofotografisches Auf zeichnungsmatenal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial mit einer fotoleitfähigen Schicht, deren spezifischer Widerstand bei Belichtung mindestens auf den zehnten Teil seines ursprünglichen Wertes abnimmt, mit einer isolierenden Deckschicht auf der einen Seite der fotoleitfähigen Schicht und einer Elektrodenschicht auf der anderen Seite der fotoleitfähigen Schicht, in der eine persistente innere Polarisation herstellbar ist.

Ein derartiges elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 124 456 bekannt. Zur elektrofotografischen Aufzeichnung wird während gleichzeitiger bildmäßiger Belichtung dem Aufzeichnungsmaterial, beispielsweise durch Koronaentladung, ein elektrisches Feld aufgeprägt. Auf diese Weise erhält man nach einer gewissen

ίο Zeit eine unterschiedliche Ladungsdichte an den den hellen und dunklen Stellen des Lichtbildes entsprechenden Bereichen. Infolge der Aufladung in einem einzigen Verfahrensschritt fällt mehr als die Hälfte der anliegenden Spannung an der isolierenden Deckschicht ab, selbst wenn keine Belichtung stattfindet, weil die Kapazität der fotoleitfähigen Schicht größer als die der isolierenden Schicht ist. Dies hat zur Folge, daß die Oberflächenladung in den unbelichteten Bereichen nur wenig von der in den belichteten

ao Bereichen verschieden ist. Es ist schwierig, mittels der üblichen elektrografischen Entwicklungsmethoden, die Ladungsbilder in sichtbare Bilder guter Qualität und f ausreichender Intensität umzuwandeln.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, zunächst eine Spannung vorgewählter Polarität an das elektrofoto-

.... grafische Aufzeichnungsmaterial zu legen und anschließend ein Lichtbild auf das Material zu projizieren, wobei gleichzeitig eine Spannung mit entgegengesetzter Polarität angelegt wird. Dadurch wird die Kapazität der fotoleitfähigen Schicht an den den hellen Bereichen des Lichtbilds entsprechenden Stellen derart geändert, daß ein kräftiges latentes elektrostatisches Bild entsteht, das dem auf die isolierende Deckschicht fallenden Lichtbild entspricht.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann an Stelle der fotoleitfähigen Schicht auch eine Leuchtstoff-Schicht verwendet werden. Die fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Schicht enthält ein hochisolierendes Bindemittel, in dem pulverförmige Kristalline eines fluoreszierenden oder fotoleitfähigen Materials dispergiert sind. Wenn an eine derartige Schicht eine Spannung gelegt wird und gleichzeitig Lichtstrahlen auf die Schicht fallen, spielen sich Vorgänge ab, die im wesent- / liehen von den durch Verunreinigungen hervorgerufenen Störstellen in den Kristallinen innerhalb der fotoleitfähigen oder Leuchtstoff-Schicht abhängen. » Verwendet man beispielsweise einen Leuchtstoff wie (ZnCd)SrAg, der keine Fotoleitfähigkeit zeigt, und belichtet diesen mit Licht aus einem besonderen Wellenlängenbereich bei anliegendem Gleichfeld, dann tritt auf Grund der Falschverteilung von Elektronen hoher Dichte in den Elektroneneinfangstellen nahe der Oberfläche der Kristallinen je nach dem Zustand des elektrischen Feldes der Effekt der persistenten inneren Polarisation auf. In Leuchtstoffen hängt diese Erscheinung mit der Fluoreszenz zusammen. Da hierbei nicht nur eine große Zahl von Elektroneneinfangstellen für die persistente innere Polarisation, sondern auch tiefliegende Energieniveaus der Störstellen erforderlich sind, unterscheidet sich diese Art von Polarisation erheblich von einer Polarisation, die sich durch die Falschverteilung von in relativ flachen Energieniveaus eingefangenen und daher leicht thermisch befreibaren elektrischen Ladungen ergibt. Die innere Polarisation entspricht also einer Falschverteilung von Ladungen, die in besonders tiefen Energieniveaus eingefangen sind. Da nach dem früheren Vorschlag durch eine Falschverteilung von elektrischen

Ladungen ein nicht löschbares elektrostatisches Bild auf der hochisolierenden Deckschicht erzeugt wird, brauchen die Energieniveaus der Kristalline nicht so tief wie bei den bekannten elektrofotografischen Verfahren zu sein, die sich den Effekt der persistenten inneren Polarisation zunutze machen. Elemente mit fotoleitfähigen oder fluoreszierenden pulverisierten Kristallinen mit tieferen Energieniveaus bringen jedoch bessere Ergebnisse.

Ein Ersatzschaltbild eines derartigen elektrofoto- *° grafischen Aufzeichnungsmaterials mit einer isolierenden Deckschicht und einer fotoleitfähigen oder Leuchtstoff-Schicht kann durch zwei in Serie liegende Kapazitäten C₁ und C₂, nämlich die Kapazitäten der isolierenden Deckschicht und der fotoleitfähigen- oder *5 Leuchtstoff-Schicht und je einen einer Kapazität parallel liegenden Widerstand R₁ bzw. R₂, nämlich die Widerstände dieser beiden Schichten, dargestellt werden. Der Widerstand R₁ der isolierenden Deckschicht muß hoch sein, damit das darauf gebildete »° latente Bild aufrechterhalten bleibt, und auch der Widerstand R₂ sollte aus praktischen Gründen hoch sein. Da die fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Schicht ein Pulver aus Kristallinen enthält, die durch ein hochisolierendes Bindemittel gebunden sind, wird wegen der »5 Isolierwirkung des Bindemittels ein Stromfluß auch dann verhindert, wenn die Kristalle leitend werden; · wenn nämlich in ihnen bei Belichtung freie Elektronen entstehen. Der elektrische Strom zwischen den kristallinen Teilchen ist daher auf einen äußerst kleinen Wert begrenzt, so daß die Widerstandsänderung der fotoleitfähigen oder Leuchtstoff-Schicht nahezu Null ist. Insbesondere bei der Verwendung von Leuchtstoffen als kristallines Pulver wird der Widerstand auch bei Belichtung kaum verändert, da der Widerstand eines solchen kristallinen Pulvers selbst ausreichend hoch ist, was auf die Gegenwart großer Mengen von Verunreinigungen zurückzuführen ist, die die Leuchtstoffe üblicherweise enthalten. Als Folge davon kann das Ersatzschaltbild des elektrofotografischen Elementes als Serienschaltung der Kapazität C₁ der hochisolierenden Schicht und der Kapazität C₂ der fotoleitfähigen oder Leuchtstoff-Schicht betrachtet werden.

Die Kapazitätsänderung der Kapazität C₂ des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials ist nicht einfach gleichbedeutend einer Kapazitätsänderung eines dielektrischen Materials, da freie Elektronen und in den Verunreinigungsniveaus des kristallinen Pulvers eingefangene Elektronen zugegen sind. Daher werden im kristallinen Pulver bei Belichtung Elektronen von einem Valenzband oder von einer Elektroneneinfangstelle in das Leitungsband gehoben, und wenn eine Gleichspannung anliegt, wandern diese Elektronen entsprechend der Polarität dieser Spannung. Die angeregten Elektronen fließen jedoch nicht aus den Kristallinen heraus, sondern werden auf Grund deren besonderen Eigenschaften der Grenzfläche des kristallinen Pulvers festgehalten. Wenn beispielsweise ein Leuchtstoff verwendet wird, dann werden diese Elektronen nacheinander in Einfangstellen eingefangen, die sich hauptsächlich nahe der Grenzfläche des kristallinen Leuchtstoff-Pulvers befinden. Wenn die Energieniveaus dieser Einfangstelle derart tief sind, daß die Elektronen nicht einfach thermisch befreit werden können, dann bildet sich eine persistente innere Polarisation aus, die über lange Zeit erhalten bleibt und so lange aufgebaut wird, bis das von ihr erzeugte Feld gleich dem von außen angelegten Feld ist, so daß kein Feld mehr vorhanden ist, in dem freie Elektronen im kristallinen Pulver wandern können. Die Wanderung freier Elektronen, die zur Bildung der persistenten inneren Polarisation beiträgt, ist proportional zur Lebensdauer der freien Elektronen im Leitungsband, und da die mittlere Lebensdauer der angeregten Elektronen im Leitungsband mit der Dichte der tiefen Elektroneneinfangstellen abnimmt, ist sie bei den meisten Leuchtstoffen gering. Dadurch ist auch die Elektronenstromdichte im kristallinen Pulver und damit die Aufbaugeschwindigkeit der inneren Polarisation relativ klein.

Bei Verwendung von fotoleitfähigen Kristallinen dagegen ist die Dichte der tiefen Energieniveaus relativ klein, so daß elektrische Ladungen nur mit geringer Dichte eingefangen werden und die Elektronenstromdichte im kristallinen Pulver groß ist. Deswegen kann man eine hohe Lichtempfindlichkeit erwarten. Außerdem können die in den relativ flachen Energieniveaus eingefangenen Elektronen durch thermische Anregung leicht befreit werden. Diese Elektronen tragen daher im Gegensatz zu den in den tieferen Elektroneneinfangstellen eingefangenen Elektronen kaum zur Bildung einer persistenten inneren Polarisation bei. Die Bildung der persistenten inneren Polarisation hängt daher nicht nur von der Dichte der Verunreinigungsniveaus bei angelegter oder nicht angelegter Spannung ab.

Wenn eine ein kristallines fotoleitfähiges oder Leuchtstoff-Pulver enthaltende Schicht, die durch ein hochisolierendes Bindemittel gebunden ist, bei gleichzeitig anliegender Gleichspannung belichtet wird, werden die Elektronen je nach der Polarität der angelegten Spannung mit hoher Dichte auf der einen Seite des kristallinen Pulvers eingefangen. Diesen Vorgang kann man jedoch als Änderung der Dielektrizitätskonstante des kristallinen Pulvers auffassen. Infolgedessen zeigt diese Schicht trotz der teilweisen Bewegung der Elektronen anstatt einer Widerstandsänderung eine Kapazitätsänderung mit bestimmter Richtung. Wenn nämlich beispielsweise das Bild eines Gegenstands auf die fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Schicht projiziert und gleichzeitig an die Schicht eine Gleichspannung vorgewählter Polarität gelegt wird, um eine innere Polarisation auf Grund eingefangener Elektronen zu bewirken, dann steigt die Kapazität der Schicht schnell an. Bei Umkehrung der Polarität der anliegenden Spannung im Dunklen würde ein neu zu erzeugendes inneres Polarisationsfeld eine entgegengesetzte Polarität besitzen, und da die eingefangenen Ladungen unverändert bleiben, nimmt die Dielektrizitätskonstante des kristallinen Pulvers und daher auch die Kapazität der Schicht stark ab. Insbesondere die Elektronen, die zu Beginn der Ausbildung der inneren Polarisation in tiefen Energieniveaus eingefangen werden, können nicht leicht befreit werden. In einem solchen Fall werden die Elektronen nur dann leicht befreit, wenn die Schicht anschließend bei gleichzeitig anliegender Spannung entgegengesetzter Polarität belichtet wird, so daß eine neue innere Polarisation mit entgegengesetzter Polarität aufgebaut wird.

Wenn im kristallinen Pulver tiefe Energieniveaus vorhanden sind, dann ändert sich die· Kapazität der Schicht auf besondere Weise. Dabei ist jedoch auch die Wirkung von Sperrschichten für die Elektronen in den Grenzflächen des kristallinen Pulvers zu berücksichtigen. In Schichten, die ein fotoleitfähiges Pulver mit derartigen Sperrschichten enthalten, wird jedoch ebenfalls durch Elektroneneinfang ein. inneres Polari-

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sationsfeld aufgebaut. Gemäß dem Vorschlag ist das dungsträgern aufweist. Auf diese Weise wird man

kristalline Pulver mit einem hochisolierenden Binde- von der Polarität der angelegten Spannungen unab-

mittel gebunden und als dünne Schicht ausgebildet, hängig.

damit Sperrschichten gebildet werden, die die Dichte Die einzelnen Schichten des elektrofotografischen der eingefangenen Ladungen stark erhöhen. 5 Aufzeichnungsmaterials sind fest miteinander verWenn bei dem oben beschriebenen elektrofotogra- bunden.

fischen Aufzeichnungsmaterial die Kapazität C₂ der Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den

fotoleitfähigen oder Leuchtstoff-Schicht geändert wird, Unteransprüchen gekennzeichnet,

kann die elektrische Ladung q_x der Kapazität C_x der Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden an hochisolierenden Schicht durch die folgende Formel io Hand von Zeichnungen näher beschrieben, die bevor-

berechnet werden: zugte Ausführungsbeispiele darstellen.

C₁C₂ F i g. 1 zeigt eine teilweise geschnittene perspekti-

?i ⁼ ,, ~' & · vische Ansicht eines elektrofotografischen Aufzeich-

^{1 2} nungsmaterials nach der Erfindung;

Da hiernach die Ladung von der Größe der Kapa- 15 F i g. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des

zität C₂ abhängt, kann durch Anlegen geeigneter posi- elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials nach

tiver oder negativer Spannungen an das elektrofotogra- der Erfindung;

fische Aufzeichnungsmaterial die Kapazität C₂ an den F i g. 3 zeigt eine Einrichtung zum Ausüben des erbelichteten Stellen auf einen um einige hundertmal findungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe eines lichtgrößeren Wert im Vergleich zu dem Wert erhöht 20 empfindlichen Elementes nach der F i g. 1;
werden, den,man mit Wechselstrom mißt, während die F i g. 4 zeigt eine Einrichtung zum Ausüben des erKapazität C₂ an den nicht belichteten Stellen auf einen findungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe eines gegenüber gegenüber dem auf gleiche Weise gemessenen Wert der F i g. 1 etwas abgewandelten lichtempfindlichen stark absinkt. In extremen Fällen kann man die Elementes;

Dielektrizitätskonstante sogar scheinbar negativ 25 F i g. 5 und 6 sind Potential-Zeit-Kennlinien elek-

machen. · -·- trofotografischer Aufzeichnungsmaterialien nach der

Obgleich es möglich ist, die Dichte der Einfang- Erfindung.

stellen bei Verwendung einer fotoleitfähigen oder Nach der F i g. 1 enthält ein elektrofotografisches Leuchtstoff-Schicht wirksam zu erhöhen, die durch Aufzeichnungsmaterial 6 eine Elektrodenschicht 1, ein Binden eines kristallinen fotoleitfähigen oder Leucht- 30 fotoleitfähiges Element 4, das aus einer fotoleitfähigen stoff-Pulvers mittels eines hochisolierenden Binde- Schicht 2 und einer fotoleitfähigen oder Leuchtstoffmittels und Ausbilden einer dünnen Schicht zur Zwischenschicht 3 mit einer hohen Anzahl von Herstellung von Sperrschichten für den Strom nahe Einfangstörstellen besteht, und eine dünne hochisoden Grenzflächen des kristallinen Pulvers hergestellt lierende Deckschicht 5. Die verschiedenen Schichten wird, besteht im kristallinen Pulver die Neigung zur 35 sind stapeiförmig zu einer Einheit verbunden. Bei dem Verkürzung der mittleren Lebensdauer der Elektronen, in der F i g. 2 gezeigten elektrofotografischen Aufso daß es technisch schwierig ist, die Verunreinigungs- Zeichnungsmaterial 6a liegt zwischen der Elektrodenniveaus des kristallinen Pulvers genau zu steuern. schicht 1 und der fotoleitfähigen Schicht 2 eine zu-Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sätzliche fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Zwischenin einer fotoleitfähigen Schicht die Dichte gewünschter 40 schicht 3α mit einer hohen Anzahl von Einfangstör-Störstellen, die Elektronen einfangen können, genau stellen.

zu steuern. Bei beiden Ausführungsbeispielen kann die Elektro-

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen denschicht 1 aus einem Material mit geringem Wider-

elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial nach der stand, z. B. einer Metallfolie oder Metallschicht, einem

Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der fotoleit- 45 Papier oder Kunststoff mit geringem spezifischem

fähigen Schicht und der isolierenden Deckschicht eine Widerstand, NESA-Glas od. dgl., bestehen. Wenn für

fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Zwischenschicht ange- die Elektrodenschicht NESA-Glas verwendet wird,

ordnet ist, die gegenüber der ersten fotoleitfähigen dann kann das Lichtbild eines Gegenstandes durch die

Schicht eine wesentlich größere Anzahl von Einfang- Elektrodenschicht auf das fotoleitfähige Element pro-

störstellen für den Einfang von aus der ersten fotoleit- 50 jiziert werden.

fähigen Schicht injizierbaren Ladungsträgern aufweist, Die dünne fotoleitfähige Schicht 2 besteht aus einem

wobei das Energieniveau der Einfangstörstellen so tief Material, in dem bei Belichtung zur schnellen Abnahme

liegt, daß die eingefangenen Ladungsträger mit üb- seines Widerstands eine Anzahl von Leitungselektronen

liehen, im Gebrauch des Aufzeichnungsmaterials auf- erzeugt werden. Es können hierfür insbesondere dünne

tretenden thermischen Energien nicht daraus befreit 55 Folien aus gesintertem CdS oder CdSe, aufgedampfte

werden können. Auf diese Weise wird ein elektrofoto- Schichten aus CdS, CdSe oder Se, CdS-, CdSe- oder

grafisches Aufzeichnungsmaterial geschaffen, das eine ZnO-Pulver, die mittels eines in äußerst geringen

sehr hohe Empfindlichkeit aufweist und mit Hilfe Anteilen verwendeten Bindemittels zu einer dünnen

einfacher Verfahren, beispielsweise Aufdampfen, Sin- Schicht gebunden sind, oder Folien aus Polyvinyl-

tern od. dgl., hergestellt werden kann. 60 carbazol verwendet werden. Wesentlich ist in allen

Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch Fällen, daß es sich um Stoffe mit stark ausgeprägter

aus, daß zwischen der ersten fotoleitfähigen Schicht Fotoleitfähigkeit handelt.

und der Elektrodenschicht eine weitere fotoleitfähige Die Schichten 3 und 3a mit den Einfangstörstellen oder Leuchtstoff-Zwischenschicht angeordnet ist, die bestehen aus einem organischen oder anorganischen gegenüber der ersten fotoleitfähigen Schicht eine 65 Material mit einer gewissen Fotoleitfähigkeit oder wesentlich größere Anzahl von Einfangstörstellen mit Fluoreszenz und einer großen Anzahl von Einfangtiefliegenden Energieniveaus für den Einfang von aus störstellen mit tiefliegendem Energieniveau. Beispielsder ersten fotoleitfähigen Schicht injizierbaren La- weise können mit Cu, Ag, Pb od. dgl. aktiviertes ZnS

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und (ZnCd)S, Anthracen oder Anthrachinon, sofern rität besitzen sollten, kann die Reihenfolge der vörsie viele durch Verunreinigungen hervorgerufene Ein- wendeten Polaritäten unabhängig von der Art der fangstörstellen aufweisen, und S, PbO od. dgl., ver- Minoritäts- oder Majoritätsträger der dünnen fotowendet werden. leitfähigen Schicht sein. Wenn jedoch die Polaritäten

Die isolierende Deckschicht ist vorzugsweise durch- 5 in der oben angegebenen Reihenfolge gewählt sind, sichtig und besteht aus irgendeinem Material mit dann erhält man im allgemeinen gute Ergebnisse,

hoher Isolierfestigkeit, das gut'in eine dünne Schicht Insbesondere durch die Verwendung der weiteren

geformt werden kann. Schicht 3a mit den Einfangstörstellen gemäß dem

Die Schichten 3 und 3a mit den Einfangstörstellen Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 wird man von

dienen zum Einfangen der in der dünnen fotoleit- io einer Berücksichtigung der Polarität der angelegten

fähigen Schicht 2 angeregten Elektronen und können Spannung unabhängig.

dadurch hergestellt werden, daß man in eine oder beide In der F i g. 4 wird zur Herstellung des latenten Oberflächen der dünnen fotoleitfähigen Schicht große Bildes eine Koronaelektrode verwendet. Ein elektro-

Mengen an Verunreinigungen eindiffundiert. Bei- fotografisches Aufzeichnungsmaterial nach der F i g. 1 spielsweise stellt man die dünne fotoleitfähige Schicht 2 15 oder 2 ist um eine geerdete Trommel 14 gewickelt,

her, indem man in eine aufgedampfte CdS-Schicht An einer Stelle der Trommel sind eine Koronaelektrode

geeignete Verunreinigungen einbringt und die Schicht 15 und eine Lichtquelle 16 vorgesehen, die während

anschließend sintert und aktiviert. Die Oberflächen- des ersten Verfahrensschrittes verwendet werden. Eine

schicht der fotoleitfähigen Schicht 2 wird dann weitere Koronaelektrode 17, die mit einer im Vergleich

aktiviert, indem bei geringen Temperaturen kurzzeitig 20 zur Koronaelektrode 15 entgegengesetzt gepolten

in hoher Konzentration vorliegende Verunreinigungen Spannung beaufschlagt wird, dient zum elektrosta-

eindiffundiert werden. tischen Aufladen des elektrofotografischen Aufzeich-

In · der F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dafür nungsmaterials 6. Mit Hilfe einer Lichtquelle 19 und gezeigt, wie man auf einem elektrofotografischen Auf- einem optischen System 29 wird das Lichtbild eines Zeichnungsmaterial 6 nach F i g. 1 ein latentes Bild 25 Gegenstandes 18 auf die Oberfläche des elektrofotoerzeugen kann. Hierfür wird eine durchsichtige grafischen Aufzeichnungsmaterials projiziert. Die Ko-Elektrode 7 auf die dünne isolierende Deckschicht 5 ronaelektrode 17, die Lichtquelle 19 und das optische gelegt und an die Elektrodenschicht 1 und die JElek- System 20 sind an einer von der ersten Koronaelektrode 7 eine Spannung beliebiger Polarität gelegt, die trode 16 entfernten Stelle nahe dem Trommelumfang einer Spannungsquelle 8 über einen Schalter 9 ent- 30 angeordnet,
nommen wird. . Beim Betrieb läßt man den Gegenstand 18 und die

Ein optisches System enthält eine Lichtquelle 10 Trommel 14 synchron umlaufen, wobei die Ober-

zum gleichzeitigen gleichförmigen Belichten der ge- fläche des Gegenstandes 18 durch die Lichtquelle 19

samten Oberfläche des fotoleitfähigen Elements 4 des belichtet und vom optischen System 21) abgetastet

elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials 6 sowie 35 wird, so daß auf die Oberfläche des elektrofotogra-

eine Lichtquelle 11 und ein Linsensystem 12, mit fischen Aufzeichnungsmaterials ein Lichtbild projiziert

denen ein Lichtbild eines Gegenstandes 13 auf das wird. Gleichzeitig damit wird eine Spannung entgegen-

elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial projiziert gesetzter Polarität von der Koronaelektrode 17 er-

werden kann. zeugt, so daß auf der Oberfläche des elektrofotogra-

Das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial 40 fischen Aufzeichnungsmaterials kontinuierlich ein wird während eines ersten Verfahrensschrittes zunächst dem Lichtbild des Gegenstandes entsprechendes im Dunkeln oder im Bedarfsfall in einem von der latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird. Das Lichtquelle 10 gleichförmig belichteten Zustand ge- elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial kann im halten. Dann wird ein Potential, das die gleiche Bedarfsfall von der Lichtquelle 16 belichtet werden und Polarität wie die Minoritätsträger der verwendeten 45 gleichzeitig während der Bildung des latenten Bildes fotoleitfähigen Schicht besitzt, durch Betätigung des von der Koronaelektrode 15 beaufschlagt werden.
Schalters 9 von der Spannungsquelle 8 an die isolie- Wenn ein lichtempfindliches Element nach der rende Deckschicht 5 gelegt. Anschließend wird eine F i g. 3 verwendet und der zweite Verfahrensschritt geeignete Zeitlang in einem zweiten Verfahrensschritt allein ohne vorausgegangenem ersten Verfahrensschritt gleichzeitig mit der Projektion des. Lichtbildes ein 50 durchgeführt wird, dann verhält sich das Potential Potential mit einer gegenüber dem des ersten Ver- auf der isolierenden Deckschicht 5 gemäß der in der fahrensschrittes entgegengesetzten Polarität, d. h. ein F i g.. 5 gezeigten Kennlinie. Gleichzeitig mit dem Potential mit der gleichen Polarität wie die der Anlegen der Spannung wird die gesamte Oberfläche Majoritätsträger der fotoleitfähigen Schicht 2, der sofort auf ein gleiches Potential aufgeladen, und nach isolierenden Deckschicht 5 aufgeprägt. Danach wird 55 einiger Zeit haben die den hellen bzw. dunklen Bedie durchsichtige Elektrode 7 vom elektrofotogra- reichen des Lichtbildes entsprechenden Stellen des fischen Aufzeichnungsmaterial 6 entfernt, so daß auf elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials verschieder Oberfläche der isolierenden Deckschicht ein dem dene Potentiale Vi und Vd, die aber die gleiche Lichtbild entsprechendes latentes elektrostatisches Polarität haben. Wenn jedoch der erste Verfahrens-Bild gebildet wird. 60 schritt durchgeführt wird, dann wird in der fotoleit-

Die Belichtung während des ersten Verfahrens- fähigen Schicht bzw. insbesondere in der Schicht 3 Schrittes kann vor Anlegen des Potentials begonnen mit der großen Anzahl von Einfangstörstellen ein und vor Abschalten des Potentials beendet werden. inneres Polarisationsfeld erzeugt, das einen Anstieg Die Projektion des Lichtbildes beim zweiten Verfall- der Dielektrizitätskonstanten des elektrofotografischen rensschritt kann ebenfalls vor Anlegen der Spannung 65 Aufzeichnungsmaterials während des ersten Verfallbegonnen und vor Abschalten der Spannung beendet rcnsschrittcs zur Folge hat, wodurch, wie es in der werden. Obgleich die während der beiden Verfahrens- F i g. 6 gezeigt ist, eine negative elektrische Ladung schritte aufgeprägten Potentiale entgegengesetzte PoIa- über die gesamte Oberfläche der isolierenden Deck-

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schicht verteilt wird. Als Folge davon ergibt sich, daß beim Anlegen einer Spannung mit der entgegengesetzten Polarität beim nächsten Verfahrensschritt die in den Einfangstörstellen mit dem tiefliegenden Energieniveau eingefangenen Elektronen nicht so leicht befreit werden, so daß das elektrostatische Potential der isolierenden Deckschicht 5 auf eine Polarität eingestellt wird, die der Polarität des während des ersten Verfahrensschrittes angelegten Potentials gleich ist. Dies ist durch die Kurve Vd, in der F i g. 6 ausgedrückt und kommt daher, daß die Dielektrizitätskonstante des elektrofotografischen Elements 4 an den den dunklen Bereichen des Lichtbildes entsprechenden Stellen stark verringert ist. Ardererseits werden die an den den hellen Bereichen des Lichtbildes entsprechenden Steilen des elektrofotografischen Materials während des ersten Verfahrensschrittes eingefangenen Elektronen durch Belichtung leicht befreit, so daß sie unter Einfluß der neuen Polarität schnell wandern, ohne durch Hysteresiseffekte vom ersten Verfahrensschritt her beeinflußt zu werden. Wenn die Schicht 3a mit Einfangstörstellen in der Wanderungsrichtung ausgebildet ist, dann werden die Elektronen von ihr unter Bildung einer neuen Polarisation eingefangen, so daß die Intensität des Polarisationsfeldes an diesen Stellen und daher auch das Potential des elektrostatischen Bildes auf der dünnen hochisolierenden Deckschicht 5 erhöht wird. Da also die Anwesenheit eingefangener Ladungen die Dielektrizitätskonstante der fotoleitfähigen Schicht stark verändert, kann nicht nur das Niveau des latenten Bildes auf einen beliebigen Wert eingestellt werden, indem man einfach die Spannungen bei den beiden Verfahrensschritten geeignet wählt, sondern auch das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden. Insbesondere kann die elektrostatische Ladung auf dem elektrofotografischen Auf-Zeichnungsmaterial an den den dunklen Bereichen des Lichtbildes entsprechenden Stellen gesteuert werden.

Im folgenden wird nun die Wirkung der Belichtung des elektrofotografischen Elements 4 während des ersten Verfahrensschrittes betrachtet, wobei die dünne fotoleitfähige Schicht 2 selbst Einfangstörstellen besitzt und freie Elektronen schon vor dem ersten Verfahrensschritt auf Grund einer vorherigen Beiichtung vorhanden sind. Beim Anlegen einer Gleichspannung während des ersten Verfahrensschrittes wandern daher diese freien Elektronen je nach der Polarität des angelegten Feldes, werden in die Schicht 3 mit der großen Anzahl von Einfangstörstellen injiziert und dort eingefangen, wodurch sich eine persistente innere Polarisation ausbildet. Wenn dagegen die fotoleitfähige Schicht 2 aus einem Material besteht, in dem der Fotoelektronenstrom bei Belichtung sehr schnell geändert wird, dann wird zur Erzeugung von freien Elektronen vorzugsweise gleichzeitig mit dem Anlegen einer Spannung belichtet.

Die auf der isolierenden Deckschicht des beschriebenen elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials erzeugten latenten elektrostatischen Bilder sind dadurch ausgezeichnet, daß sie nicht durch eine nachfolgende Belichtung, sondern nur durch ein angelegtes elektrisches Feld ausgelöscht werden können. Man kann daher entwickeln, ohne die Belichtung zu beenden. Obgleich die elektrische Ladung des latenten Bildes von den Konstanten des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials 6, der anliegenden Spannung und anderen Größen abhängt, kann auf der isolierenden Deckschicht 5 eine elektrische Ladung hoher Dichte erzeugt werden, wenn man das Verhältnis C₂JC₁ groß macht. Das liegt daran, daß der Spannungsanteil an der hochisolierenden Schicht 5 beim Anliegen einer Spannung E am elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial 6 beim zweiten Verfahrensschritt durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

C₁

C₂E
—· ~

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist im folgenden ein Ausfuhrungsbeispiel beschrieben.

- .
Beispiel

Das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial 6

ao nach der F i g. 1 wird hergeste.lt, indem man auf einer Aluminiumelektrodenschicht 1 eine 15 μ dicke CdS-Folie aufdampft und diese bei erhöhter Temperatur mit Kupfer aktiviert. Dadurch erhält man die fotoleitfähige Schicht 2. Anschließend wird auf die obere

as Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht 2 als Schicht 3

~" mit der hohen Anzahl von Einfangstörstellen eine phosphoreszierende, 2 μ dicke ZnS-Schicht aufgedampf. Schließlich wird eine 5 μ dicke Polyesterharz-Schicht auf der oberen Oberfläche der Schicht 3 gebildet, die die isolierende Deckschicht 5 darstellt. Der spezifische Volumenwiderstand der fotoleitfähigen Schicht 2 beträgt im Dunklen etwa 3 · 10-¹³ Ohm · cm und bei einer Belichtung mit 10 Lux etwa 1 · 10~⁸ Ohm · cm.

Auf die isolierende Deckschicht 5 wird eine Elektrode 7 gelegt und dann wird 0,2 Sekunden lang an das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial eine Gleichspannung von —700 Volt gelegt, wobei die hochisolierende Deckschicht mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist. Das Potential der elektrostatischen Oberflächenladung der isolierenden Deckschicht 5 beträgt beim Anlegen der Spannung im Dunklen—350 Volt und beim Anlegen der Spannung bei Belichtung mit 10 Lux —650 Volt. Beim Anlegen der Spannung im Dunklen für eine Sekunde beträgt das Oberflächenpotential —420 und —650 Volt beim gleichzeitigen Belichten. Die Potentialmessungen beziehen sich jeweils auf Messungen in hellen Räumen. Während des ersten Verfahrensschrittes wird das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial mit 10 Lux belichtet und gleichzeitig wird eine Gleichspannung von +300 Volt 0,2 Sekunden lang angelegt, wobei die isolierende Deckschicht 5 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden ist. Nach dem Stehenlassen des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterias im Dunklen für 1 Sekunde wird während des zweiten Verfahrensschrittes 0,2 Sekunden lang eine Gleichspannung von —700 Volt im Dunklen angelegt, wobei die isolierende Deckschicht mit dem negativen, Pol der Spannungsquelle verbunden ist. In diesem Fall beträgt das Potential der Oberflächenladung der isolierenden Deckschicht +120 Volt, wenn man in einem erleuchteten Raum mißt. Beim Anlegen der gleichen Spannung und gleichzeitigem Belichten mit 10 Lux anschließend an einen ähnlichen ersten Verfahrensschritt beträgt das Oberflächenpotential der isolierenden Deckschicht —650 Volt. Wenn hierbei der zweite Verfahrensschritt eine volle Sekunde lang

durchgeführt wird, dann ändert sich das Oberflächenpotential auf +30 Volt beim Anlegen der Spannung im Dunklen und auf —650 Volt beim Anlegen der Spannung während gleichzeitiger Belichtung.

Aus diesem Beispiel gehen die Vorteile einer umgekehrt gepolten Spannung während des ersten Verfahrensschrittes deutlich hervor. Da außerdem die Wirkung der eingefangenen Ladung, die zur Bildung des latenten Bildes beitiägt, verbessert wird, können nicht nur sichtbare Bilder mit hohem Kontrast hergestellt werden, indem man die latenten Bilder mit elektrisch ge.'adenen feinen Pulvern sichtbar macht, sondern es werden auch Verunreinigungen an den den

dunklen , Bereichen des Lichtbildes entsprechenden Stellen wirksam vermieden. Durch geeignete Wahl der während des ersten Verfahrensschrittes angelegten Spannung kann außerdem das Potential der elektrischen Oberflächenladungen an den den dunklen Bereichen des Lichtbildes entsprechenden Stellen auf einen vorgewählten Wert eingestellt werden. Außerdem ergibt sich aus Versuchen, bei denen auf den elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien 6 bzw. 6 a gemäß den an Hand der F i g. 3 und 4 beschriebenen Verfahren latente Bilder erzeugt werden, daß die Empfindlichkeit der Bilder wesentlich größer als es sonst üblich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial mit einer fotoleitfähigen Schicht, deren spezifischer Widerstand bei Belichtung mindestens auf den zehnten Teil seines ursprünglichen Wertes abnimmt, mit einer isolierenden Deckschicht auf der einen Seite der fotoleitfähigen Schicht und einer Elektrodenschicht auf der anderen Seite der fotoleitfähigen Schicht, in der eine persistente innere Polarisation herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der fotoleitfähigen Schicht (2) und der isolierenden Deckschicht (5) eine fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Zwischenschicht (3) angeordnet ist, die gegenüber der ersten fotoleitfähigen Schicht (2) eine wesentlich größere Anzahl von Einfangstörstellen für den Einfang von aus der ersten fotoleitfähigen Schicht injizierbaren Ladungsträgern aufweist, wobei das Energieniveau der Einfangstörstellen so tief liegt, daß die eingefangenen Ladungsträger mit üblichen, im Gebrauch des Aufzeichnungsmaterials auftretenden thermischen Energien nicht daraus befreit werden können.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten fotoleitfähigen Schicht (2) und der Elektrodenschicht (1) eine weitere fotoleitfähige oder Leuchtstoff-Zwischenschicht (3a) angeordnet ist, die gegenüber der ersten fotoleitfähigen Schicht (2) eine wesentlich größere Anzahl von Einfangstörstellen mit tiefliegendem Energieniveau für den Einfang von aus der ersten fotoleitfähigen Schicht injizierbaren Ladungsträgern aufweist.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitfähige Schicht (2) aus gesintertem CdS oder CdSe, aus aufgedampften CdS, CdSe oder Se, aus durch eine geringe Menge Bindemittel gebundenem pulverisiertem CdS, CdSe oder ZnO oder aus Polyvinylcarbazol besteht.

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3, 3a) mit der wesentlich größeren Anzahl von Einfangstörstellen aus mit Cu, Ag oder Pb aktiviertem ZnS oder (ZnCd)S, aus Anthracen oder Anthrachinon mit einer großen Anzahl an Verunreinigungsniveaus oder aus S oder PbO besteht.

5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3, 3a) mit der wesentlich größeren Anzahl von Einfangstörstellen durch Diffusion von Verunreinigungen mit hoher Dichte in die Oberfläche der ersten fotoleitfähigen Schicht (2) gebildet ist.