DE1943502C3 - Elektrophotographisches Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographisches Verfahren, bei dem auf einer photoleitfähigen Aufzeichnungsschicht mit einem η-leitenden Photohalbleiter wie einem Metalloxyd-Halbleiter, die auf einem elektrisch leitfähigem Schichtträger aufgebracht ist, durch gleichförmiges, negatives Aufladen und bildmäßiges Belichten ein latentes Ladungsbild erzeugt wird.

Das bekannte Verfahren der elektrischen Photographic ist das sogenannte Elektrofaxverfahren, bei dem Zinkoxyd der lichtempfindlichen Schicht zugesetzt ist. Bei dem Elektrofaxverfahren wird die Oberfläche an einem unbeleuchteten Ort negativ aufgeladen, wonach die Belichtung vorgenommen wird. Die Aufladung der Oberfläche des lichtempfindlichen Papiers wird zufolge der photoleilfähigen Natur der lichtempfindlichen Schicht entsprechend vermindert. Die Belichtung wird dann unterbrochen, wenn die Differenz der Ladungen der Oberfläche des lichtempfindlichen Papiers am größten ist. Das latente Bild ist danach auf dem lichtempfindlichen Papier leicht fixiert

Diese Erscheinung wird später anhand des Diagramms der F i g. t näher erläutert Die negative statische Ladung, die durch die Koronaentladung gleichmäßig auf das lichtempfindliche Papier gegeben wird, hat die Eigenschaft, daß sie im dunklen Teil des Bildes während der Belichtungszeit nur geringfügig vermindert wird, während sie im hellen Teil zu beginn

ίο der Belichtung nur wenig, dann aber plötzlich steil abfällt, nachdem die Lichtmenge einen bestimmten Wert überschritten hat, wonach das Potantial in Abhängigkeit von der Belichtungszeit im wesentlichen gleichmäßig bis zu Null abfällt Der Kontrast des

is latenten Bildes wird durch die Differenz der der

Schattierung des Bildes entsprechenden Ladungsmenge

auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht erzeugt

Zu Beginn der Belichtung wird kaum ein Kontrast

zwischen dem hellen und dunklen Teil des Bildes erreicht da der Abfall bzw. die Neigung der beiden Kurven (siehe Fig. 1) gering ist Die während dieser Zeit vorgenommene Belichtung trägt also keinen Anteil an der Kontrastbildung des latenten Bildes. Lediglich die Belichtungszeit wird dadurch verlängert Außerdem kann es dabei zu einer falschen Wiedergabe kommen, sofern die Belichtungszeit nicht richtig vorgegeben wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrophotographi-

sches Verfahren zu entwickeln, bei dem die Belichtungszeit der bildmäßigeA Belichtung verkürzt sowie die zur Belichtung erforderliche Lichtmenge bei gleichbleibender Güte der Wiedergabe vermindert ist
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß vor der bildmäßigen Belichtung eine gleichförmige Bestrahlung des Aufzeichnungsmaterials der Art erfolgt daß die nachfolgende bildmäßige Belichtung in den hellen Bildteilen einen geradlinigen, zeitlichen Verlauf des Potentialabfalls zur Folge hat

Eine negative Aufladung und die Vorbestrahlung des

photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials mit Licht können gleichzeitig erfolgen, wonach die eigentliche

Belichtung vorgenommen wird. Vorzugsweise besteht der n-leitende Photohalbleiter

(N-Typ Photohalbleiter) hauptsächlich aus Zinkoxyd, und das Verhältnis der durch die Vorbestrahlung auf das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial aufgegebenen Lichtmenge zu der, die durch die eigentliche Belichtung auf den den hellen Oildteilen entsprechenden Bereich

so des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials aufgegeben wird, kann 1 /3 bis 1 /10 sein.

Die Vorbestrahlung erfolgt vorzugsweise mit 10 Ix s und die Belichtung mit 40 Ix s(lx s = Luxsekunde).
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist zwischen der an sich bekannten Aufladevorrichtung und der Platte, auf der das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial, vorzugsweise Papier, zur Belichtung aufliegt eine Vorbestrahlungslampe, vorzugsweise eine Wolframfadenlampe, so angeordnet daß das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial einer gleichmäßigen Bestrahlung ausgesetzt und der Belichtungsvor= gang durch ein an sich bekannten optisches System ungehindert durchzuführen ist.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfah-

h¹; ren sowie der dazugehörigen Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

Fig. I ein Diagramm mit den Potentialabfallkurven in den dunklen und hellen Bildteilen und

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Vor Erläuterung eines Ausfuhrungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll das Prinzip zur Schaffung eines elektrostatischen latenten Bildes bei der elektronischen Photographic beschrieben werden, wobei als lichtempfindliches Element ein bei Lichteinfall elektrisch leitend werdendes Material (N-Typ photoleitfähiges Material) verwendet wird. Bei dem elektrophotographischen Verfahren zur Aufnahme bzw. zum Hervorrufen eines Bildes wird Zinkoxyd auf dem elektrophotographischen Papier verwendet und die Oberfläche des Papiers im voraus gleichmäßig auf ein Potential von Vs Volt aufgeladen. Wird dieses Papier danach bestrahlt oder belichtet, so zeigt der Teil des is lichtempfindlichen Papiers, auf dem der dunkle Teil der Vorlage, z. B. schwarze Schriftzeichen, abgebildet sind, einen bestimmten Potentialabfall (dark decay). Dieser Abfall ist in F i g. 1 als die mit geringer Neigung fallende Kurve a dargestellt, wobei auf der Ordinatenachse das Oberflächenpotential (V) und auf d=r Abszissenachse die Belichtungszeit (T) aufgetragen ist De^r Teil des Papiers, auf dem die hellen Teile der Vorlage, und zwar die transparanten und weißen Teile abgebildet werden, zeigt ebenfalls einen Potentialabfall, jedoch anderer Art, dessen Verlauf der steil abfallenden Kurve b der F i g. 1 entspricht.

Die Differenz zwischen dem Oberflächenpotential der Kurven a und b bei einer bestimmten Belichtungszeit entspricht dem der Schattierung der Vorlage entsprechenden Kontrast der elektrostatischen Ladung des latenten Bildes. Wenn also die Potentialdifferenz am größten ist, wird auch der Kontrast des elektrostatisch aufgeladenen latenten Bildes am größten, und die Belichtungszeit ist zu diesem Zeitpunkt die richtige.

Wie aus F i g. 1 deutlich hervorgeht, ist die Neigung der Kurve b und damit der Potentialabfall (Dekrement) zu Beginn des Belichtungsvorgangs gering, so daß kein wesentlicher Unterschied gegenüber der Kurve a und keine große Potentialdifferenz besteht Dies ändert sich plötzlich bei der Belichtungszeit U, wonach ein steiler Abfall der Kurve b erfolgt Eine solche Eigenschaft findet man bei Metalloxyden, insbesondere bei Zinkoxyd, die folgendermaßen erklärt wird: Wenn das hauptsächlich aus Metalloxyd wie Zinkoxyd (ZnO) bestehende lichtelektrische Materia! negativ aufgeladen wird, werden die negativ geladenen Oxydmolekühle an die Oberfläche gebracht. Wird anschließend das Material Lichtstrahlen ausgesetzt, so werden in dem lichtempfindlichen Material Paare von Elektroden und Löchern (Defektelektronen) erzeugt. Die dadurch entstehenden Löcher werden von den negativ geladenen Oxydmolekülen ausgefüllt bzw. neutralisiert, wäh-, rend die Elektronen zu der Elektrode fließen. Dieser Stromfluß, der sogenannte Photostrom, bewirkt einen Abfall des Oberflächenpotentials des elektrophotogvaphischen Papiers. Da die Oxydmoleküle sehr stark elektronegativ sind, setzt der Lichtström nicht sofort ein. Nachdem das Oxydmolekül durch die Neutralisation seine Elektronegativität verloren hat, entweicht es μ durch den Verlust des Thermogleiehgewichts von der Oberfläche des lichtempfindlichen Papiers in die Luft und die sogenannte lichtinduzierte Entladung wird hervorgerufen. In diesem Fall sind die Elektronen nicht frei gegeben, um zu der Elektrode zu fließen, und w, beginnen erst mit iier Minderung des Oberflächenpotentials, wenn die sogenannte lichtinduzierte Ladung besinnt. Auf diese Weise wird eine Kurve, wie die Kurve b der Kurve F i g, 1, erhal ten.

Der Wert der Zeit, die bis f| verstrichen ist, ist je nach Aufbau und der Zusammensetzung der lichtempfindlichen Schicht aus Zinkoxyd etwas verschieden, jedoch ist diese Zeitspanne bis t\ bei dem bisher verwendeten Papier (Faxpapier) spürbar. Diese Zeitspanne t\ verhält sich zur richtigen Belichtungszeit ab 1 ; 4 bis 1 :3,

Da der Potentialabfall zu Beginn der Belichtungszeit bis t\ unabhängig von der Schattierung des Bildes und damit auch die Differenz des Potentialabfalls der Kurven a und b gering ist, ist die Belichtung bis zum Zeitpunkt ti fast unwirksam, so daß die Zeit t\ eine unnütze Verlängerung der Belichtungszeit darstellt Wie auch bei der konventionellen Photographic entspricht das elektrostatische latente Bild desto besser dem Bild der Vorlage, je mehr die Kurve b einer Geraden angenähert ist Je größer also die Anlaufzeit fi, desto geringer ist die Abbildungstreue des latenten Bildes.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gesetzt die (bildmäßige) Belichtungszeit um die Spanne t\ zu verkürzen. Das erfindungsgemLv« Verfahren zur Schaffung bzw. Aufnahme eines Biidei besieht darin, daß die gesamte Oberfläche des lichtempfindlichen Papiers nach dem Aufladevorgang bestrahlt wird, bis der Potentialabfall dem Abszissenwert ii entspricht, woraL* die eigentliche Bildbelichtung beginnt

Nach der Erfindung wird die Belichtungszeit mit einer Lichtquelle großer Kapazität dadurch verkürzt, daß das Papier zunächst gleichmäßig von einer Lichtquelle geringer Kapazität nahe an dem Papier bestrahlt wird, wonach erst die eigentliche Belichtung unter Verwendung eines abbildenden Linsensystems mit einer Lichtquelle großer Kapazität erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, den Verbrauch an elektrischer Leistung zu verringern und eine Überhitzung der Lichtquelle mit großer Kapazität für die Bildbelichtung zu verhindern.

Im folgenden wird ein Versuch im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung erläutert ίη einem Elektrofaxkopiergerät mit einer Xenonblitzlichtlanipe als Lichtquelle für die Belichtung, wurden zwei Lampen mit einer Leistungsaufnahme von 150Jouls zur Bildbelichtung eingesetzt und in üblicher Weise die Belichtung vorgenommen. Dabei wurde eine richtige Belichtung von 50 Ix s (Ix s = Luxsekunde) auf den hellen Teil des Bildes gegeben. Als aber anstelle der genannten Lampen zwei Lampen mit einer Leistungsaufnahme von 100 Joule bei gleichen Bedingungen, nämlich dergleichen abzulichtenden Vorlage, dem gleichen photoelektrischen Papier sowie der gleichen Belichtungszeit verwendet wurden, war der Oberflächenpotentialabfall des dem hellen Teil des Bildes entsprechenden Teiles des elektrophotografischen Papiers nicht ausreichend und die Belichtung zweifellos zu kurz. Nachdem aber jen.dß dem erfindungsgemäßen Vorschlag das gleiche lichtempfindliche Papier vor der Belichtung gleichmäßig mit einer Woit'ramlampe von 10 Ix s bestrahlt und danach mit den gleichen Lampen von 100 Joule bei gleicher Belichtungszeit belichtet wurde, wurde das Oberflächenpotential des dem hellen Teil des Bildes entsprechenden Teiles gleich Null und eine Abbildung mit gutem Kontrast erhalten.

Nach der Erfindung wird die gesamte Obsrfiäche des gleichmäßig negativ aufgeladenen lichtempfindlichen Papiers vor der eigentlichen Belichtung bestrahlt, damit die der Anlaufzeit t\ entsprechende Lichtmenge im voraus auf das lichtempfindliche Papier gegeben wird. Die Bestrahlung des Papiers kann auch in einem Arbeitsgang mit der Bildbelichtung vorgenommen

werden. Wesentlich ist nur. daß die Belichtung nach der Bestrahlung erfolgt. In diesem Fall muß die Lichtquelle zur Bestrahlung des Papiers so angeordnet sein, daß die Bildbelichtung nicht behindert wird.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Vorschlages gemäß der Erfindung gezeigt. Das lichtempfindliche Papier 1 weist eine lichtempfindliche Schicht Γ von gleichmäßiger Dicke auf, die aus einem mit Zinkoxydpulver gemischten Kunstharz besteht. Diese Schicht wird beim Durchgang des Papiers durch eine Koronaaufladungsvorrichtung 2 gleichmäßig negativ aufgeladen. Eine Wolframfadenlampe 3 mit einem Schirm 4. der in Richtung auf das Papier offen ist. bestrahlt die daran vorbcilaufende lichtempfindliche Schicht I' gleichmäßig und bringt die der Zeit t\ entsprechende Lichtmenge von etwa 10 Ix s auf. Kommt das Papier bei der Bildbelichtungsstelle 5 zum Stillstand, so wird die Vorlage 7 auf der durchsichtigen Platte 6 von der Lichtquelle 8 belichtet und die Vorlage 7 über den Spiegel 9 und die Linse 10 auf die lichtempfindliche Schicht Γ abgebildet, wobei die Lichtquelle so ausgelegt ist, daß der dem hellen Teil entsprechende Teil der lichtempfindlichen Schicht 1' mit einer Lichtmenge von 40 Ix s entsprechend der in der Zeit / — /ι aufgebrachten belichtet wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es notwendig, die Lichtquelle zur Bestrahlung so anzuordnen, daß zunächst die gleichmäßige Bestrahlung erfolgt und anschließend erst die Belichtung vorgenommen wird, ohne daß diese durch die Bestrahlungslampe behindert wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das lichtempfindliche Papier während der Bewegung aufgeladen und auch bestrahlt, während es im Stillstand belichtet wird. Eine Bewegung des Papiers ist ebenfalls möglich, sofern die Vorlage gleichfalls entsprechend bewegt wird. Ferner ist es möglich, das Papier innerhalb jeden Vorganges zum Stillstand zu bringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunccn

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Verfahren, bei dem auf einer photoleitfähigen Aufzeichnungsschicht mit einem η-leitenden Photohalbleiter wie einem Metalloxyd-Halbleiter, die auf einem elektrisch leitenden Schicht-Träger aufgebracht ist, durch gleichförmiges, negatives Aufladen und bildmäßiges Belichten ein latentes Ladungsbild erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der bildmäßigen Belichtung eine gleichförmige Bestrahlung der Aufzeichnungsschicht der Art erfolgt, daß die nachfolgende bildmäßige Belichtung in den hellen Bildteilen einen geradlinigen, zeitlichen Verlauf des Potentialabfalls zur Folge hat

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Aufladung und die Vorbestrahlung der photoleitfähigen Aufzeichnungsschicht mit Licht gleichzeitig erfolgt und anschließend die eigentliche Belichtung vorgenommen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der η-leitende Photohalbleiter hauptsächlich aus Zinkoxyd besteht, daß das Verhältnis der durch die Vorbestrahlung auf die photoleitfähige Aufzeichnungsschicht aufgegebenen Lichtmenge zu der, die durch die eigentliche Belichtung auf den den hellen Bildteilen entsprechenden Bereich der photoleitfähigen Aufzeichnungsschicht aufgegeben wird, 1/3 bis 1/10 ist

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbestrahlung mit 10 Ix s und die Belichtung mit 40 Ix s erS /Igt

5. Vorrichtung zur Durrhführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der an sich bekannten Aufladevorrichtung und der Belichtungsstelle (5), auf der die photoleitfähige Aufzeichnungsschicht (1), vorzugsweise mit einem Papier-Schichtträger, zur Belichtung aufliegt, eine Vorbestrahlungslampe (3), vorzugsweise eine Wolframfadenlampe, so angeordnet ist, daß die photoleitfähige Aufzeichnungsschicht (1) einer gleichmäßigen Bestrahlung ausgesetzt ist und der Belichtungsvorgang durch ein an sich bekanntes optisches System ungehindert durchzuführen ist