DE2462396C2 - Elektrofotografisches Verfahren zur bildmäßigen Aufladung eines isolierenden Aufzeichnungsmaterials - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eit elektrofotografisches Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 57 403 ist ein elektrofotografisches » Verfahren dieser Art bekannt, bei dem ein Ladungsbild auf einem Swuergitter gebildet wird, das in den öffnungen des Steuermittel -Jektrostatische Felder erzeugt, deren Richtungen in den Hell- bzw. Dunkelbereichen jeweils entgegengesetzt yid. Zur bildmäßigen Aufladung eines isolierenden Aufzeichnungsträgers wird ein auf diesen gerichteter Koronaionenstrom einer bestimmten Polarität durch das Ladungsbild auf dem Steuergitter bildmäßig differenziert

Wenn man ein derartiges Ladungsbild auf einem <o Steuergitter zur Erzeugung mehrerer Kopien entsprechend mehrfach verwenden will, stellt sich heraus, daß die Kopienqualität mit zunehmender Kopienzahl imnxrr geringer wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrofotografisches Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich auch bei mehrfacher Verwendung desselben Ladungsbilds auf dem Steuergitter eine sehr gute Kopienqualität erzielen läßt. *>

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs t angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß werden also Koronaionen beider Polaritäten erzeugt, so daß die Neigung des relativ großen Anteils überschüssiger Koronaionen, die also nicht zum isolierenden Aufzeichnungsträger gelangen, das Ladungsbild auf dem Steuergitter zu verschlechtern und letztlich auszulöschen, wesentlich geringer als bei Erzeugung von Koronatonen einer einzigen Polarität ist, da diese überschüssigen Ionen beider Polaritäten M einander gegenseitig neutralisieren. Es können daher von einem einzigen Ladungsbild auf dem Steuergitter eine große Zahl von schleierfreien, kontrastreichen Kopien erzeugt werden. Über die Polarität der zwischen die elektrisch leitende Schicht des Steuergit- ^&5 lcrs und den Aufzeichnungsträger angelegten Spannung die ein gerichtetes elektrisches Feld erzeugt, das nur Koronaionen einer Polarität auf den Aufzeichnungsträger gelangen läßt, kann darüber hinaus auf einfache Weise die Erzeugung eines Positivs oder aber eines Negativs des Vorlagenbildes gesteuert werden.

Zwar ist im Stammpatent 24 24 720 bereits ein ähnliches Verfahren unter Schutz gestellt, jedoch beschränkt sich der Schutz dieses Verfahrens gemäß dem Stammpatent ausschließlich auf seine Anwendung bei einer elektrofotografischen Vorrichtung mit einem speziellen Stcuergitteraufbau gemäß den Anbrüchen 1 und 2 des Stammpatents.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfirdungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 bis 3 veranschaulichen die Schritte zur Ausbildung eines elektrostatischen Ladungsbildes unter Verwendung eines Steuergitters; und

F i g. 4 und 5 zeigen elektrofotografische Kopiergeräte zur Durchführung des Verfahrens.

Nachstehend wird das auf dem Steuergitter erzeugte elektrostatische Ladungsbild ais primäres Ladungsbild und das auf dem isolierenden Aufzeichnungsträger bzw. -material durch einen durch das primäre Ladungsbild bildmäßig differenzierten Ionenstrom erzeugte Ladungsbild als sekundäres Ladungsbild bezeichnet.

Fi g. 1 bis 3 zeigen ein Beispiel für ain Verfahren zur Erzeugung eines Ladungsbildes auf einem isolierenden Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung eines Steuergitters. Fig. I zeigt die Vorladung des Steuergitters, F i g. 2 den Bildbelichtungsschritt und F i g. 3 die Bildung des sekundiren Ladungsbildes. Der die Basis des Steuergitters 1 gemäß Fig. I bildende elektrisch leitende Kern 2 besitzt eine große Anzahl feiner Öffnungen und wird entweder durch Ätzen oder Elektroplattieren einer metallischen Platte aus Silber, Kupfer, Messing oder dergl. oder durch Weben eines Netzes aus feinen Drähten der genannten Metalle hergestellt Im Fall der Verwendung des Steuergitters zum elektrofotografischen Kopiere,! in Büros sind 1600 bis 25 600 Maschen pro cm² geeignet Auf dem so hergestellten leitenden Kern 2 wird durch Sprühen, Vakuumverdampfen oder Zerstäuben von einer Seite eine Schicht entweder aus einer harzgebundenen anorganischen fotoleitfähigen Substanz wie Selen, Selen-Zinkoxidlegierung, CdS oder Bleioxid usw. oder aus einer organischen fotoleitfähigen Substanz gebildet. Der elektrisch leitende Kern 2 des Steuergitters 1 ist elektrisch zusamnenhängend, wobei auf einer Seite des Steuergitters 1 ein Teil des leitenden Kerns 2 von der fotoleitfähigen Schicht 3 nicht bedeckt ist. Das so aufgebaute Steuergitter 1 wird auf der Seite der fotoleitfähigen Schicht 3, die als Aufzeichnungsschicht wirkt, mit einer geeigneten Polarität gleichmäßig aufgeladen, die den Eigenschaften der fotoleitfähigen Schicht 3 angepaßt ist. Für die Aufladung ist eine Koronaentladungseinrichtung geeignet. Es kann jedoch jede andere herkömmliche Ladeeinrichtung wie beispielsweise eine Walzenelektrode verwendet werden. Diese Aufladung führt zu der in F i g. I gezeigten ~ Ladungsverteiliing auf der Ladeseite des Steuergitters 1 und ihrer Nachbarschaft. Und zwar wird das Steuergitter I positiv aufgeladen. Es ist jedoch auch möglich, das Gitter negativ aufzuladen. Weiterhin kann die Aufladung gleichzeitig von beiden Seiten des Steucrgitters 1 erfolgen.

F i g. 2 zeigt die bildmäßige Belichtung des aufgeladenen Steuergitters gemäß dem Bild der Vorlage. Bei

diesem Schritt wird entweder eine Schlitzbelichtung oder eine Ganzfläehentulichtung unter Verwendung von Licht durchgeführt, das durch die Vorlage hindurchtritt oder von dieser reflektiert wird. Bei gewöhnlichen Kopiergeräten wird sichtbares Licht zur Projektion des Vorlagenbilds auf das Steuergitter verwendet. Es können jedoch auch Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahl^ oder Infrarotstrahlen verwendet werden, durch die die fotoleitfähige Schicht 3 leitend wird. Gemäß der Darstellung in Fig.? erfolgt die bildmäßige ι ο Belichtung mit Licht, das durch die Vorlage hindurchtritt Die Vorlage ist mit 4 bezeichnet, während der Pfeil 5 das von einer nicht gezeigten Lichtquelle erzeugte Licht bezeichnet. D zeigt eine Dunkelfläche und L eine Hellfläche. Durch die Bildbelichtung nimmt der Widerstand der fotoleitfähig^ Schicht 3 des Steuergitters 1 im Bereich der Hellfläche L ab, so daß die Oberflächenladung verschwindet Ir den Öffnungszonen des Steuergitters verbleibt jedoch auch im Bereich der Hellfläd<e L Ladung auf der fotoleitfähigen Schicht 3, da die Lichtmenge in diesen Zonen nur klein ist, so daß sich zwischen den ladungsbehafteten Zonen und den ladungsfreizn Zonen der Gitteroberiläche Felder ausbilden, die die Gitteröffnungen in entgegenge?«tzter Richtung durchsetzen wie die Felder im Bereich der Dunkelfläche. Im Bereich der Dunkelfläche D bleibt der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht 3 des Steuergitters 1 unverändert, so daß sich an dem durch die Aufladung erzeugten Ladungszustand und damit den Feldern in den Gitteröffnungen nichts ändert Durch die Aufladung und die Bildbelichtung wird damit ein primäres Ladungsbild auf dem Steuergiiter 1 erzeugt, das in bildmäßiger Verteilung in den Gitteröffnungen elektrostatische Felder entgegengesetzter Richtung bildet, wie in Fig.3 mit den Pfeilen in den Gitteröffnungen gezeigt ist

Ladungsbilder, die in den Gitteröffnungen elektrostatische Felder entgegengesetzter Richtung ausbilden, können auch bei Steuergitterkonstruktionen erzeugt werden, bei denen sich die fotoleitfähige Schicht nicht auch über die sich in den Gitteröffnungen gegenüberstehenden Berek-ne des Gitterkerns erstreckt Die eingangs bereits erörterte DE-OS 19 57 403 zeigt ein Steuergitter aus einer leitenden und einer fotoleitfähigen Schicht, bei dem sich die Gitteröffnungen in Koinzidenz durch beide Gitterschichten erstrecken. Dieses Gitter wird zunächst im Dunkeln gleichmäßig aufgeladen, dann auf der Seite der fotoleitfähigen Schicht mit einer transparenten Elektrodenplatte belegt und bildmäßig belichtet Währenddessen wird an die Elektrodenplatte eine derartige Spannung angelegt, daß die Oberfläche der fotoleitfihigen Schicht nach dem Abnehmen der Elektrodenplatte im Hellbereich entgegengesetzte Polarität wie im Dunkelbereich aufweist und diese Ladungen Felder entgegengesetzter Richtung in den Gitteröffnungen ausbilden. Ferner ist es aus dieser DE-OS 19 57^03 bekannt ein solches Gitter gleichförmig aufzuladen und anschließend bildmäßig zu belichten, wobei die fotoleitfähige Schicht in den Hetlbereichen vollständig entladen wird. Das Ladungsbild auf diesem Gitter dient dann dazu, einen auf ein gleichmäßig aufgeladenes zweites Steuergitter gerichteten Korönäiönenütrom bildmäßig zu differenzieren, so d?.ß auf diesem zweiten Steuergitter ein bipolares Ladungsbild mit elektrostatischen Feldern entgegenge- ^ setztcr Richtung in den Gitteröffnungen entsteht.

f i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße F.rzeiigung des Ladungsbildes auf dem isolierenden Aufzeichnungsmaunter Verwendung aes Ladungsbildes, das in den Hell- und den Dunkelbereichen in den Gitteröffnungen Felder entgegengesetzter Richtung ausbildet In Fig,3 ist mit 6 ein Koronadraht einer Koronaentladungseinrichtung bezeichnet und mit 7 ein Aufzeichnungsmaterial aus einer leitenden Schicht 9 und einer aufladbaren Schicht 8 beispielsweise aus einem Isoliermaterial. Im Ausführungsbeispiel wird dem Aufzeichnungsmaterial 7 bei diesem Schritt über das das primäre Ladungsbild tragende Steuergitter ein lonenstrom zugeführt, dessen Polarität der der Aufladung des Steuergitters entgegengesetzt, also negativ ist Dieser Strom negativer Koronaionen wird durch eine Wechselsfxomkoronaentladung von dem Koronadraht 6 erhalten, die auf die Seite des Steuergitters gerichtet ist, auf der der leitende Gitterkern 2 freiliegt Die elektrischen Spannungsquellen 10 und 11 bewirken während der negativen Halbwelle der Wechselspannungsquelle 10 ein Anwachsen des Potentials von dem Koronadraht 6 zum Aufzeichnungsmaterial 7 hin, wobei die Felder in den Gitteröffnungen im Bereich der Hellfläche der fotoleitfähigen Schicht 3 den negativen lonenstrom bremsen, während die Felder im Bereich der Dunkelfläche D der fotoleitfähigen Schicht 3 den negativen K-jronaionenstrom begünstigen. Andererseits verhindert die zwischen dem Gitterkern 2 und dem Aufzeichnungsmaterial 7 wirkende Vorspannung der Spannungsquelle 11, daß während der positiven Halbwelie der Spannung der Wechselspannungsquelle 10 erzeugte positive Koronaionen durch das Steuergitter 1 hindurch zum Aufzeichnungsmaterial 7 gelangen. Das den lonenstrom bewirkende elektrische Feld ist durch die elektrischen Feldlinien 12 in Fig.3 angedeutet Es soll angemerkt werden, daß während der negativen Halbwelie die Feldlinien in der Darstellung gemäß Fig.3 entgegen der üblichen Darstellungsweise vom negativen Potential zum positiven Potential verlaufen, so daß sich die negativen Koronaionen in Pfeilrichtung bewegen. Der negative Koronaionenstrom von dem Koronadraht 6 erreicht also im Bereich der Dunkelfläche D des Steuergitters 1 das Aufzeichnungsmaterial 7, wobe> er durch das Vorpotential der Spannungsquelle 11 angezogen wird. Im Bereich der Hellfläche L des Steuergitters strömen die negativen Koronaionen teilweise in den freiliegenden leitenden Kern 2 des Steuergitters 1 oder rekombinieren mit den positiven Koronaionen und erreichen somit das Aufzeichnungsmaterial 7 nicht. Auf diese Weise wird auf dem Aufzeichnungsmaterial 7 ein Ladungsbild erzeugt, das sogenannte sekundäre Ladungsbild, das mit dem primären Ladungsbild auf dem Steuergitter 1 übereinstimmt und hohe Qualität besitzt. Da im Bereich der Hellfläche keine KorcKiaionen an das Aufzeichnungsmaterial gelangen, läßt sich das sekundäre Ladungsbild zu einem klaren und kontrastreichen Tonerbild entwickln.

Durch die beschriebene Verwendung einer Wechselstromkoronaentladung zur Erzeugung des sekundären Ladungsbildes wird die Qualität des primären Ladungsbildes auf dem Sleuergitter auch bei mehrfacher Verwendung desselben zur Herstellung einer Mehrzahl von sekundären Ladungsbildern kaum beeinträchtigt, da die Differenz zwischen dem positiven Koronaionenstrom und dem negativen Koronaionenstrom, die .nan als »Wirkstrom« bezeichnen könnte, sehr klein ist, so daß es nicht so leicht wie im Fall der Zuführung eines Koronaionr./Ieichstroms möglich ist, daß Ladti''gi.,i des primären Ladungsbilds an den Gitteröffnungcn

gelöscht werden.

Weiterhin ist es zur Regulierung des Verhältnisses der negativen und positiven Komponente des der Koronaentladungselektrode zugeführtcn Stroms möglich, der Wechselspannung eine geeignete Vorspannung zuzufii- > gen oder in eine der Komponenten einen elektrischen Widerstand einzusetzten.

Ein Negativbild wird dadurch erhalten, daß die Polarität der Spannungsquelle 1 ί umgekehrt wird. Dann gelangen nur die positiven Koronaionen im Bereich der '" Hellfläche zum Aufzeichnungsmaterial.

Die F i g. 4 und 5 zeigen Geräte zur Durchführung des beschriebenen elektrofotografischen Verfahrens. Bei dem in F i g. 4 gezeigten elektrofotografischen Gerät 19 ist das Steuergitter 20 ein Endlosband, das auf seiner η Außenseite eine dicke fotoleitfähige Schicht aufweist, während der elektrisch leitende Kern an der Innenseite des Bands freiliegt. Das Steuergitter läuft auf mit Masse verbundenen leitenden Walzen 21 und 22, so daß der leitende Kern des Gitters mit diesen in Berührung steht. -'·' Durch eine nicht gc/eigte Antriebseinrichtung wird das Steuergitter in Pfeilrichtung in Umlauf gesetzt. Es wird durch die Koronaentladungseinrichtung 23 gleichmäßig aufgeladen und dann mittels eines optischen Systems 24 auf der Gitterseite entsprechend der Vorlage 26 2'> belichtet, wo die dicke fotoleitfähige Schicht vorliegt. Das Steuergitter 20, auf dem auf diese Weise das primäre Ladungsbild ausgebildet wurde, wird dann mittels der innerhalb des Steuergitters angeordneten Koronaentladungseinrichtung 27 einem Koronaionenstrom ausgesetzt, und läßt diesen modifiziert zum Aufzeichnungsmaterial 28 passieren, das synchron mit dem Steuergitter 20 bewegt wird. Dabei wird das sekundäre Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial ausgebildet, das auf einer leitenden Walze 29 läuft, an J5 der eine Vorspannung anliegt und die auf der der Koronaentladungseinrichtung 27 gegenüberliegenden Seite des Stcuergitters 20 angeordnet ist. Das Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 28 wird durch die Entwicklungseinrichtung 30 entwickelt und das entwickelte Bild durch die Fixiereinrichtung 31 fixiert, womit die Kopie fertiggestellt ist. Die Walze 32 wird zur Zufuhr von Papier als Aufzeichnungsmaterial 28 verwendet, das von den Walzen 33, 34 und 35 weitertransportiert wird. Bei diesem Gerät wird also das sekundäre Ladungsbild direkt auf dem Kopiematerial ausgebildet.

Das in Fig. 5 gezeigte Gerät unterscheidet sich von dem Gerät nach Fig.4 darin, daß das sekundäre Ladungsbild nicht direkt auf dem Kopiematerial ausgebildet wird. Bei dem in F i g. 5 gezeigten Gerät 36 ist das .Steuergitter 37 trommclförmig ausgebildet, wobei die freiliegende Oberfläche des leitenden Kerns auf der Innenseite des Steuergitters 37 angeordnet ist. Das Steuergitter 37 wird durch ein nicht gezeigtes Antriebssystem in Umlauf versetzt. F.s erhält auf seiner die fotoleitfähige Schicht aufweisenden Seite eine gleichmäßige Aufladung mittels der Koronaentladungseinrichtung 38 und wird dann entsprechend der Vorlage

45 auf der vorgeladenen Seite belichtet. Hierzu dient ein optisches System 43 mit Spiegeln 39, 40 und 41, einem Objektiv 42 und einer Lampe 44 zum Beleuchten der Vorlage 45. Das auf diese Weise auf dem Steuergitter 37 ausgebildete primäre Ladungsbild wird einem Koronaionenstrom voi einer Koronaentladungseinrichtung

46 ausgesetzt, so daß auf einer Trommel 47. die eine isolierende Oberfläche hat und gegenüber der Koronaentladungseinrichtung 46 angeordnet ist, das sekundäre Ladungsbild ausgebildet wird. Dabei wird eine vorbestimmte Spannung an das Steuergitter 37 angelegt.

Das Ladungsbild auf der Trommel 47 wird durch eine Magnetbürstenentwicklungseinrichtung 48 entwickelt. Das entwickelte Bild erhält mit Hilfe einer Koronaentladungseinrichtung 49 eine Nachladung und wird dann auf herkömmliches Papier 50 als Bildempfangsmaterial übertragen. Das Bild auf dem Papier 50 wird dann zur Fertigstellung der Kopie fixiert. In F i g. 5 bezeichnet 52 eine Walze zur Zufuhr von Kopierpapier. 53 eine Übertragungswalze. 54 eine Reinigungseinrichtung und 55 eine Koronaentladungseinrichtung zur Beseitigung des Ladungsbildes auf der Trommel 47 nach der Bildübertragung.

Das in Fig. 3 gezeigte Aufzeichnungsmaterial 7 ist zweischichtig aus einer leitenden Schicht 8 und einer aufladbaren Schicht 9 aufgebaut. Praktisch handelt es sich um eine mit Harz beschichtete Metallplatte. Es kann jedoch auch eine isolierende dünne Schicht aus Polyäthylenterephthalat oder ausreichend getrocknetem herkömmlichem Papier als Aufzeichnungsmaterial verwendet werden. In dem Fall, daß nur eine aufladbare bzw. isolierende Substanz als Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, ist es zur Erzeugung des Vorspannfeldes erforderlich, eine zusätzliche an der Vorspannung liegende Elektrode zu verwenden. Zum Sichtbarmachen des sekundären Ladungsbildes wird ein Naß- oder Trockenentwickler verwendet. Wenn jedoch eine Sprühtinte zwischen Steuergitter und Aufzeichnungsmaterial hindurchgesprüht wird, wird gleichzeitig mit der Ausbildung des sekundären Ladungsbilds ein sichtbares Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial erstellt, was auf die sammelnde Wirkung des bildmäßig differenzierten Koronaionenstroms zurückzuführen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrofotografisches Verfahren zur bildmäßigen Aufladung eines isolierenden Aufzeichnungsträgers mittels eines eine bildmäßig verteilte Steuerla- dung tragenden Steuergitters mit einer elektrisch leitenden und einer fotoleitfähigen Schicht, das in bildmäßiger Verteilung in den Gitteröffnungen elektrostatische Felder entgegengesetzter Richtung aufweist, und eines durch das Steuergitter bildmäßig differenzierten Koronaionenstroms, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koronaionenstrom aus Koronaionen beider Polaritäten verwendet wird, und daß zwischen die elektrisch leitende Schicht des Steuergitters und den Aufzeichnungsträger eine ;5 Spannung zum Erzeugen eines zwischen Steuergitter und Aufzeichnungsträger wirksamen gerichteten elektrischen Felds angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anteilsverhältnis der Koronaionen der ein«? Polarität zur anderen Polarität gesteuert wird.