DE2242134A1 - Vorrichtung und verfahren zur bildwiedergabe - Google Patents

Description

Anmelder: HORIZONS, INCOBP., 23800 Mercantile Boad Cleveland, Ohio 44122 / USA

Vorrichtung und Verfahren zur Bildwiedergabe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildwiedergabe und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirksamen Bildung einer optischen Abbildung entsprechende! lonenmustern bzw.- lonenreliefen.

Bei der herkömmlichen elektrostatischen Fotografie mit glattem Papier wird ein isolierender Fotoleiter mit einer Korona-Ionenquelle geladen, belichtet, das Ladungsbild mit Toner entwickelt, das entwickelte Bild auf das glatte Papier übertragen und etchließlich das getönte Bild im allgemeinen durch Schmelzen fixiert. Nach der Übertragung wird das zurückbleibende Bild von der Oberfläche des Fotoleiters entfernt und
der Fotoleiter gereinigt, wodurch eine Wiederholung des
Vorgangsvorbereitet ist. Obwohl glattes flaches Papier ver-

309809/1100

wendet wird, ist dieses Verfahren kompliziert, da es eine Anzahl verschiedener Maschinenbedienungen und -operationen erfordert. Obendrein wird der Fotoleiter im Laufe der Zeit abgenützt, da seine Oberfläche wiederholt mit Tonerpartikeln, Reinigungsbürsten und durch die Papieroberflächen abgerieben bzw. abgewischt wird«,

Bei einem verwandten Verfahren wird ein lichtelektrisch leitfähig beschichtetes leitendes Papier verwendet. Der Fotoleiter, im allgemeinen Zinkoxyd (obwohl auch organische Fotoleiter verwendet werden können),wird zuerst aufgeladen, dann belichtet und danach das Bild getönt. Hierbei ist der Fotoleiter nicht wieder verwendbar und dadurch sind bei dem vorerwähnten Verfahren die Abnutzungs- und Reißbeschränkungen beseitigt. Zusätzlich ist der Maschinenbetrieb, da nur vier Schritte erforderlich sind, vereinfacht. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß das Papier mit einem Fotoleiter beschichtet werden muß. Diese fotoelektrisch leitfähig beschichteten Papiere sind bedeutend teurer als.glattes unbeschichtetes Papier. Zusätzlich sind wegen der schweren fotoleitenden Beschichtung (das Beschichtungsgewicht beträgt im allge-

2 2

meinen 9 kg/28o m (20 pounds per 3000 ft ream)) die Papiere schwer und fassen sich ganz anders an als glattes Papier.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das herkömmliche elektrofotografische VerfahM η mit glattem Papier sowie die Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt wird, zu vereinfachen. Weiterhin soll ein Bildwiedergabeverfahren geschaffen werden, bei dem tatsächlich der Fotoleiter weder mit dem Entwickler noch mit dem Papier in tatsächliche physikalische Berührung kommt.

Zusätzlich zu dem Vorteil, daß die Fotoleiterabnützung beseitigt und die Zahl der Maschinenschritte vereinfacht ist, ist bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kein fotoelektrisch leitfähig beschichtetes Papier erforderlich. Im Vergleich zu den elektrostatischen Kopiervorfahren, boi (Ionon fotoelektrisch leitfähiges Papier verwen-

— T — 309800/110 0

det wird, hat das Verfahren gemäß der Erfindung den Vorteil niedriger Papierkosten aufgrund der Verwendung eines dielektrisch beschichteten Papiers, das das Gewicht und Aussehen von glatten, Banknotenpapier hat und sich auch so anfaßt.

Ferner schafft die Erfindung eine Bildkopiereinrichtung, hei der die hei Fotoleitern auftretenden Fehler, angezogener Staub u.a. auf der endgültigen Kopie nicht erscheinen; diese Fehler werden während einer Belichtung ausgescbätet*

Bei der Erfindung wird ein mit einem Fotoleiter beschichteter, feinmaschiger Schirm oder ein Gitter verwendet, um entsprechend einem optischen, auf den feinmaschigen Schirm oder das Gitter pojizierten Bild räumlich einen Ionenfluß zu modulieren«,

In der US-PS 3 220 324 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildung eines elektrostatischen Ladungsmusters bzw. -reliefs offenbart, das einer optis chen Abbildung auf einem aufladbaren Teil angepaßt ist, das einen elektrisch leitenden Schirm mit einer fotodektrisch leitfähigen Schicht darauf aufweist. Bei der Untersuchung und Nachvollziehung dieses Patents hat sich aber herausgestellt, daß das Steuerverhältnis, d.h. das Verhältnis des Ionenstroms, der über den Schirm zwischen nichtbeleuchteten und beleuchteten Zuständen fließt, ziemlich niedrig ist. Unter optimalen Bedingungen liegt dieses Verhältnis nahe bei 2.

Gemäß der Erfindung wird ein leitender Schirm oder eine leitende, mit Löchern versehene Platte, die asymmetrisch mit einem Fotoleiter beschichtet ist, verwendet. Der Ausdruck Asymmetrie, wie er hier verwendet ist, bezieht sich auf eine Änderung der Fotoleiterdichte mit der Lage am Umfang der Öffnungen in dem Schirm oder der Platte. (Das Vorhandensein und NichtVorhandensein eines Fotoleiters ist ein extremer Fall Di ckenünderung)«, Infolge dieser Asymmetrie ist es möglich, ein Kcmtrastverhiiltnis von mehreren hundert zu erhalten.

3 0 9 Hf) 9 / 1 1 0 Ü

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Isolierschirm verwendet, der aus einem Nylon- oder Dacroneinzelfaden hergestellt bzw. gewebt ist, der zuerst^ mit einem elektrisch leitenden Material und dann mit einem Fotoleiter symmetrisch beschichtet wird.

Mit der Erfindung werden also sichtbare Kopien eines Bildes hergestellt; hierbei wird eine mit einer asymmetrischen fotosensitiven Beschichtung versehene lonenmodulationsanordnung zusammen mit Einrichtungen verwendet, um das Ionenbild elektrostatisch zu entwicMn.

Der Schirmaufbau, das Verfahren zur Herstellung des Films und die Vorrichtung, bei der der Schirm aur Bildung sichtbaren Bildern verwendet ist, wird im einzelnen anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert· Es zeigen:

eine schematieche Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von elektrostatischen, einem projizierten, optischen Bild entsprechenden Ladungsbildern auf einer ein Bild aufnehmenden Oberfläche;

Fig.2, 2A und 2B Schnittansichten eines leitenden Modulationsschirms, wobei der asymmetrische Aufbau der fotoelektrisch leitfähigen Beschichtung darauf dargestellt ist;

Fig.3 eine ähnliche Schnittansicht, in der die Geometrie

eines dielektrischen oder Isolierschirms dargestellt ist, der asymmetrisch sowohl mit einer leitenden Schicht als auch mit einem Fotoleiter beschichtet ist;

Figo4 eine Teilschnittansicht durch eine Metallplatte mit

einer Anzahl Öffnungen, die asymmetrisch mit einem Fotoleiter beschichtet ist;

- 5 -309809/1 100

~⁵~ 224213A

Fig.3A und 4A vergrößerte Schnittdarstellungen von Teilen der Fig,3 und 4t;

Fig.5 schematisch eine Einrichtung zur Bewegung des fotoelektrisch leitfähig beschichteten Schirms und der Korona-Entladungsdrähte während einer Belichtung;

Fig.6 eine Einrichtung zur fortwährenden Zuführung eines neuen Modulationsschirms während des Betriebs eines Kopiergeräts;

Fig.7 eine Abwandlung mit einem fotoelektrisch leitfähig beschichteten Schirm während des Kopierbetriebs, wobei das endgültige Bild auf glattem Papier gebildet wird, d.h. Papier, das nicht geeignet ist, ein Ladungsbild, aufrechtzuerhalten; und

Fig.8 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Schirmgitter verwendet ist, um das Oberflächenpotential eines ladbaren Teils von dem Schirmpotential elektrisch zu isolieren.

In Fig.l ist eine Vorrichtung zur Herstellung und Aufbereitung elektrostatischer Bilder auf einer ein Bild aufnehmenden Oberfläche dargestellt; die Vorrichtung weist eine elektrisch leitende Platte 10 auf, auf der ein leitendes Papier 12 mit einem dünnen dielektrischen Überzug bzw. einer Beschichtung IAt gehaltert ist. Ein Korona-Modulationsschirm, ein Gitter oder eine Lochplatte 16 steuert den lönenfluß, der die Oberfläche des dielektrischen Papiers entsprechend einem optischen, auf da s Element 16 projizierten Bild erreicht« Es ist eine Koronoaentladungsquelle mit einem oder mehreren feinen Drähten 18 vorgesehen. Das Korona-Arbeitspotential wird mibtels eines Netzgeräts bzw. einer Stromversorgung 20 zugeführt. Der Papierhalterungsträger 10 wird mittels des Netzteils 21 auf einem ausgewählten Potential gehalten. Mittels elektronischer Steuereinrichtungen 2k werden gleichzeitig die Netzteile bzw. Stromversorgungen 20, 21 und eine Be-

3Of) 809/ 1 1 00

leuchtungsquelle für einen Projektor 22 angeschaltet. Der Projektor 22 schafft das Bild, das zu projizieren ist; dies Bild wird auf dem Schirm 16 fokussiert.

Obwohl bei dieser Ausführungsform das optische Bild mittels eines Projektors geschaffen ist, wie er beispielsweise bei

der Projektion von Mikrofilmbildern verwendet wird, um eine sichtbare Kopie zu erhalten, kann der Projektor 22 selbstverständlich auch durch eine Kathodenstrahlröhrenanzeige mit einem Projektions linsensystem oder durch einen ursprünglichen Dokumentträger plus einem Projektionssystem für übliche Bürokopien oder durch irgend, ein e andere geeignete optische Lichtquelle in Abhängigkeit von der verwendeten Einrichtung ersetzt werden. Obwohl in den vorliegenden Beispielen eine optische (Licht)Belichtung benutzt wird, kann der Eingang zu dem Schirm aus einer wechselnden Energieform bestehen, bei der der verwendete Fotoleiter die erforderliche Empfindlichkeit aufweist. Diese anderen Strahlungen enthalten im allgemeinen Röntgen-, Gamma-Strahlen sowie Alpha- und Beta-Partikel.

In Fig.l ist ein einzelner Koronaentladungsdraht 18 dargestellt. Um eine gleichmäßige Koronaentladung über einer großen Fläche zu schaffen, werden eine Anzahl Koronaentladungsdrähte verwendet, die parallel zu der Stromversorgung 20 geschaltet sind. Um einen ausreichenden Koronaentladungsstrom zu schaffen, sollten die Durchmesser der Koronaentladungsdrähte nicht kleiner als 25,4.10" mm (10 mils) sein; um die Handhabung des Drahts zu vereinfachen sollte der Drahtdurchmesser nicht größer als 25,^.10 mm (1 mil) sein. Vorzugsweise liegt der Drahtdurchmesser bei der vorliegenden Erfindung bei 5.iO~* mm (2 mils). Bei Verwendung eines einzigen Koronaentladungsdrahtes, der in einem Abstand von etwa 2,5cm (1 inch) über dem Modulationsehirm 16 angeordnet ist, ergibt sich entsprechend dem projizierten optischen Bild eine gleichmäßige Ladung des dielektrischen Papiers über einer Fläche, die gleich der Länge des Koronaentladungsdrahtes ist

309809/ 1 100

und in einem Abstand zwischen 2,5 und 5 cm (l und 2 inch) senkrecht zu der Richtung des Kosonaentladungsdrahtes auf dem Papier liegt«, Für eine gleichmäßigere Entladung kann Dzw. können der Koronaentladungsdraht oder die -drähte während der Belichtung in einer Ebene parallel zu dem Schirm bewegt werden.

In Fig.l ist ein dielektrisches Papier 12 dargestellt; derartige Papiere werden in großer VMzahl von Papierfabriken zur Verfügung gestellt und in großem Umfang bei schnellen Rechnerdruckern und Aufzeichnungseinrichtungen bzw. Registriergeräten verwendet. Das dielektrisch beschichtete Papier kann durch eine große Viel zahl von Kunststoffiimen ersetzt

—4 —2

werden, die in einem Dickenbereich von 25»1O mm bis 12„10 mm (o,l bis 5 mils) liegen. Bilder können genau so gut aroch sowohl auf Polyester als auch auf Azetat- bzw₀ Sicherheitsfilmen gebildet werden; tatsächlich kann irgend ein Film, der eine dielektrische Relaxationszeit von mehr als einigen Sekunden hat und der in den vorerwähnten Dickenbereich fällt, in der in Fig.l dargestellten Vorrichtung verwendet werden.

Da bei einer Entwicklung mittels Toner die endgültige Bilddicht proportional der Ladungsdichte auf der dielektrischen Schicht ist, führen Änderungen in der dielektrischen Schichtdicke nicht zu Änderungen in der endgültigen Bildäichte und die Gleichmäßigkeit der dielektrischen Schicht ist daher bei der Erfindung nicht kritisch.

Einrichtungen zum mechanischen Transport des dielektrischen Papiers bzw. des Kunststoffilms unter dem KoronaentIadungsschirm, wobei das Papier (der Film) während der Belichtung nicht bewegt wird und mit denen dann das Papier aus der Belichtungsstelle entfernt wird, sind in Fig.l nicht dargestellt; derartige mechanische Einrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Der in Fig.l dargestellte Korona-Modulationsschirm wird auf Erdpotential gehalten. In diesem Fall muß das Potential an dem Koronaentladungsdraht und der Unterlageplatte JO entgegesctztp Polarität aufweisen. Wenn dann der Korona-

309809/110 0

entladungsdraht auf positivem Potential gehalten wird, muß die Unterlageplatte auf negativem Potential gehalten werden, damit positive von dem Koronaentladungsdraht emittierte Ionen zu dem dielektrischen Papier hin beschleunigt werden, nachdem sie die Maschen des Schirms 16 passiert haben. Andererseits kann die Unterlagenplatte auf Erdpotential, der Schirm 16 auf einem positiven Potential und der Koronaentladungsdraht auf einem etwas höheren positiven Potential gehalten werden.

Ein einzelner Koronaentladungsdraht kann an einem Vagen oder Schlitten angebracht sein und während der Belichtung kann der Draht über dem Schirm bewegt werden, wodurch dann eine gleichmäßige Koronaentladungsstrom-Belichtung an dem Schirm geschaffen ist. In diesem Fall kann ein Abtast-Bildsystem, das bekannt ist und in einer Anzahl im Handel erhältlicher Kopiergeräte verwendet ist, zur Projektion eins si ch bewegenden Teil des Bildes an dem Koronaentladungsdraht verwendet werden.

Das zwischen dem Koronaentladungs draht 18 und dem Schirm 16 geforderte Potential muß mindestens ausreichen, um einen Koronaentladungsstrom einzuleiten bzw. auszulösen, d.h. mindestens 4 bis 5 kV betragen. Je höher das Potential ist, um so größer ist der Ionenstrom und folglich kann das dielektrische Papier umso schneller entwickelt werden und die erforderliche Belichtungszeit verkürzt werden. Die obere Grenze des Korona-Potential ist erreicht, wenn eine Funkenbilduig zwischen dem Koronaentladungsdraht 18 und dem Schirm 16 auftritt. Das heißt, sie ist natürlich eine Funktion des Abstandes zwischen dem Schirm 16 und dem Draht 18. Korona-Potentiale in der Höhe von 25 kV sind bei der Erfindung erfolgreich verwendet worden.

Das zwischen dem Schirm 16 und der Unterlageplatte 10 erforderliche Potential hängt von dem Abstand zwischen diesen und von dem geforderten Auflös ungsvermögen des elektrostatischen

309803/1 mn

Bildes ala, das auf dem die Ladung haltenden Teil gebildet ist. Wenn das Potential für einen vorgegebenen Abstand zu noch ist, tritt Funk ent» il dung zwischen dem Auf ladbaren Teil und dem Schirm 16 auf. Weiterhin ist bei hohen Potentialen für einen gegebenen Abstand das Auflösungsvermögen des Ladungsbildes ausreichend hoch, so daß ein dem Schirm 16 entsprechendes Schirmmuster auf dem Ladungsmuster bzw_o -relief beobachtet wird, das auf dem aufladbaren Teil entworfen bzw» zu sehen ist. Ein bevorzugtes elektrisches Feld liegt in dem Bereich von 8 kV/cm (20 kV pro inch), Dies entspricht einem angelegten Potential von 10 kV bei einem Abstand von 1,27 cm (1/2 inch) oder 1 kV bei einem Abstand von I₉2? mm (50 mil)„Bei einem solchen elektrischen Feld folgt der Koronaentbdungsstrom, der durch den Schirm 16 hindurch auf das ladbare Teil fließt, der Feldlinie so ausreichend gut_p daß ein Auflösungsvermögen von 6 bis 10 Linienpaaren/iam ohne weiteres mit Schirmen von 130 bis 200 Maschen pro cm (325 bis 500 Maschen pro inch) erhalten wird» Bei elektrischen FeI-= dern in der Größenordnung von 20 bis 40 kV / cm (50 bis 100 kV./ inch) ergibt sich gelegentlich Funkenbildung und das Schirmmaschenmuster erscheint auf dem Bild_e Bei Feldern unter etwa 1,2 kV/cm (3 kV/inch) wird eine lonenstreirang beobachtet, die eine Verminderung des Abbildirngs-Auflösraigsver·=· mögens zur Folge hat.

Die erforderlichen Belichtungszeiten sind eine komplizierte Funktion der Koronaentladungsspannung, des Koronaentladungs-Schirmabstands, der Lichtintensität am Schirm, der Art bzw. der Beschaffenheit des Fotoleiters und auch der Art und Beschaffenheit des die Ladung aufnehemenden Teils und der Entwicklungsart, die bei der Umwandlung des elektrostatischen Bild in ein sichtbares Bild verwendet wird. Im allgemeinen reicht die erforderliche Schirmbeleuchtung von 10,8 - 5^0 Lux ( 1 bis 50 ft.-candles) bei Wolframbeleuchtung und die Belichtungszeiten reichen von o,l bis 3 sek. ' '^ji *'-'-^>·

In Fig.2 ist eine Schnittansicht durch ein mit einem Fotoleiter beschichteten bzw«, überzogenen Drahtmaschenschirm

Ί η^c) π η «ι / i 1 0 η " "

dargestellt. Die Drahtmaschen 30 können aus irgend einem verfügbaren Metall oder einer Legierung hergestellt sein; übliche Materialien sind Messing, nichtrostender Stahl, Aluminium oder Phosphorbronze. Die Maschengröße, d.h. die Anzahl der Drähte pro cm reicht von 25 bis 250 Drähten / cm (iOO bis 1 000 Drähten/inch). Ein 50 (200) Maschen Schirm schafft ein Auflösungsvermögen von 2 bis 4 Linienpaaren/mm, während ein 125 (500) Maschen Schirm 7 bis Ik Linienpaare/ mm schafft. Die fotoelektrisch leitfähige bzw« fotoleitende Schicht ist um einen Winkel von 45 gegenüber der Normalen versetzt dargestellt. Folglich hat eine Seite der Maschenöffnungeij eine dickere fotoleitende Schicht, als die andere Seite (die andere Seite kann überhaupt keine derartige Schicht aufweisen). Bei Bildung des Fotoleiters in asymmetrischer Art, wie es hier der Fall ist, können viel höhere Kontrastverhältnisse, d.h. das Ionenstromdurchlässigkeitsverhältnis zwischen dunklen und hellen Flächen, im Vergleich dazu erhalten werden, wenn der Fotoleiter entweder den Schirm vollständig umgibt oder senkrecht zur Ebene des Schirms aufgedampft ist. Zunahmen in dem Kontrastverhältnis werden bei Aufbringungswinkeln gegenüber der Normalen zwischen 15° und 75 beobachtet; der Bereich von 30° bis 60° ergibt die höchsten Kontrastverhältnisse.

Eine bevorzugte Möglichkeit zur Aufbringung des Fotoleiters auf dem Schirm 30 stellt das Be- bzw. Aufdampfen im Vakuum dar. Das zu verdampfende Material wird in einen Tiegel oder Metallbehälter eingebracht, welcher elektrisch aufgeheizt wird. Der zu beschichtende Schirm wird unter einem Winkel im allgemeinen von 45° gegenüber der Senkrechten über dem Tiegel gehalten. Die Ausrichtung des Gewebes des Schirms ist hierbei nicht kritisch. Entweder kann der Kett- oder der Schußfaden des Gewebes parallel zum Erdboden oder unter irgend einem Winkel zum Erdboden verlaufen, ohne daß das Kontrastverhältnis nachteilig beeinflußt wird.

In Fig.2A ist ein einzelnes Element der Anordnung im Schnitt dargestellt und die Art und Weise gezeigt, in der die licht-

jfi ί rn / π η π

empfindliche Schicht 32 auf der Unterlage 30 angeordnet ist, lim die Asymmetrie relativ zu den Umfangsbereichen der Maschenöffnungen zu erzeugen. In Fig.3A ist eine ähnliche Ansicht wiedergegeben, in der die Anordnung bzw«, Aufbringung der fotoleitenden Schicht 37 und der elektrisch leitenden Schicht 36 auf der isolierenden Faserunterlage 34 dargestellt. Die Fig.4A ist der Darstellung der in Fig.4 wiedergegebenen Anordnung ähnlich«,

In Fig.2B ist eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren, geeigneten asymmetrischen Gitteraufhaus wiedergegeben. Hierbei sind eine große Anzahl feiner Drähte 30 gespannt, um ein paralleles Drahtgitter zu bilden. Die Drahtdurchmesser betragen im allgemeinen 2,5.10"* mm (I mil) und die Abstände von einer Mittellinie zur nächsten betragen 6,35»10"" mm (2,5 mils)_o Die Drähte sind nur abwechselnd mit einer fotoleitenden Schicht 32 beschichtet. Diese Drähte können durch Eintauchen in ein schmelzflüssiges Selen-Bad oder durch Aufdampfung im Vakuum oder mittels irgend eines anderen Verfahrens zur Aufbringung solcher Schichten vorher beschichtet werden. Das Gitter ist durch gleichzeitiges Wickeln von zwei Drähten (eines fotoleitend beschichteten und des anderen blanken Drahtes) auf einem Dorn hergestellt, um den genauen geforderten Gitteraufbau zu bilden.

In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt; der Schirm 34 ist aus einem Isoliermaterial hergestellt. Übliche bei der Erfindung verwendete Isoliermaterialien sind Gewebe, die aus Einzelfäden aus Polypropylen, Polyester oder Polyamid bestehen. Solche Gewebeschirmgitter sind bia zu Maschengrößen von über I30 Maschen/mm (325 mesh) verfügbar, sind äußerst haltbar und billiger als die entsprechenden Metallgewebeschirmgitter. In Fig.3A ist ein dielektrischer Maschendraht 34 mit einer leitenden Schicht 36 auf der Unterseite und einer fotoleitenden Schicht 37 auf der Oberseite dargestellt, die um 45 gegenüber der Senkrechten versetzt sind; die beiden Schichten überlappen sich oder berühren sich, um dadurch eine elektrische Verbindung

- 12 -

309809/110Q

zwischen sich zu erzeugen. Die leitende Schicht ist vorzugsifeise durch Aufdampfen eines elektrischen Leiters im Vakuum hergestellt, beispielsweise Aluminium, Gold oder Nichrom,

Annehmbare Ergebnisse werden auch erzielt, wenn der gewebte Schirm durch ein Gitter aus nahe beeinander angeordneten Drähten ersetzt wird. Die Drähte waüen entweder aus leitendem Material, wie in Fig.2 dargestellt oder aus isolierenden Einzelfäden hergestellt, die nachträglich mit einem leitenden Material beschichtet werden, wie in Fig.3 dargestellt ist.

Ein anderer Fotoleiterträger ist in Fig.h dargestellt, dessen Querschnitt eine mit Öffnungen versehene Platte ist. Die Trägerplatte 38 mit einer Dicke in dem Bereich von 2,5.10 bis 1,27.10"" mm ( 1 bis 5 mils) kann dadurch hergestellt werden, daß eine Anzahl Löcher durch die Fläche geäzt wird und dann das Material mit einem Fotoleiter unter einem Winkel gegenüber der Senkrechten beschichtet ist, wie in Fig.% dargestellt ist. Andererseits kann die Platte 38 auch aus einer Kunststoffplatte hergestellt werden, die ebenfalls eine Anzahl in die Fläche geäzter Löcher enthält* Bei einer Trägerplatte aus Isolierstoff wird ein Leiter auf den Seitenflächen der Löcher und dem Boden der Platte in ähnlicher Welse aufgebracht, wie in Fig.3 dargestellt ist.

Die Maschenschirme können entweder aus einem glatten oder geköperten rechteckigen Gewebe (square weave) gewebt sein. Bei einem geköperten Rechtakgewebe wird aber das Auflösungsvermögen in einer Richtung ein wenig vermindert.

In vielen Fällen wurde ein größeres Kontrastverhältnis festgestellt, wenn der Schirm so angebracht ist, daß die fotoleitend beschichtete Seite den Koronaentladungsdrähten zugekehrt ist. Ein etwas geringerer Kontrast wird dann erhalten, wenn die fotoleitend beschichtete Seite nicht auf die Koronaentladungsdrähte hin ausgerichtet ist.

- 13 -

309809/110 0

Einer der vielen Vorteile der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen elektrostatischen fotografischen Systemen hringt eine Relaxation in den Anforderungen für den hohen spezifischen Dunkelwiderstand des Fotoleiters«, Eine übliche Selen-Xerografie-Platte oder -Trommel hat eine Ka-

pazität nahe bei 100 pP/cm . Wenn eine solche Platte auf 500 V und der zulässige Spannungsahfall 100 V oder weniger in einer Periode von einer Sekunde (dem minimalen Zeitintervall zwischen der Ladung und der Bildentwicklung) sein muß, dann zeigt eine einfache Rechnung, daß der Dunkelstrom durch

8 2,

die Platte kleiner als 10 A/cm sein muß oder der Platten-Dunkelwiderstand muß über 5.10 Ohm/cm liegen. Bei einer Schirnunodulatiois einrichtung wie sie hier beschrieben ist,, kann der Koronaentladungsstrom an dem Schirm in dem Bereich von 3«10"~ A/cm liegen. Für eine wirksame Modulation des Schirmgitter-Koronaentladungsstroms ist schätzungsweise ein Spannungsabfall von mindestens 100 V an der FoüLeiterschicht des Sohirms bzw„ Schirmgitters erforderlich. Der Fotoleiterwiderstand muß dann im Dunkeln über 3.10 0hm/cm der 'Schirmfläche liegen. Dies stellt eine 1 000-fache Verringerung in dem maximalen Dunkelwiderstand der Fotoleiterschicht des Schirms im Vergleich zu dem Fotoleiter dar _s der bei herkömmlichen elektrostatischen fotografischen Verfahren verwendet wird. Die Relaxation dieser Grenzwertbedingung ermöglicht die Verwendung von Fotoleitenaaterialien in einem viel größeren Bereich, insbesondere solche, die eine höhere Empfindlichkeit und/oder eine größere Sotempfindlichkeit besitzen» Aufgedampfte Fotoleiter, wie Zink-CaömiumvSiilfidj, Zink-röad— mium-Selenid und Ca dmiuni-S UIfId₈, die in aufgedampfter Form für die herkömmlichen, elektrostatischen fotografischen Verfahren einen zu niedrigen spezifischen Widerstand haben, sind zur Herstellung von Schirmen geeignet, wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.Zusätzlich können die Selen-Legierungen mit einer größeren Rotlichtempfindlichkeit, wie Selen-Tellur-Legierungen mit mehr als 10% Tellur und Selen-Arsen-Legierungen mit mindestens 50$ Arsen in Verbindung mit der Erfindung auch verwendet werden.

309809/1100

Obwohl die asymmetrische Fotoleiteraufbringung auf entweder einen leitenden oder einen nichtleitenden Schirm ohne weiteres durch Aufdampfung im Vakuum durchgeführt werden kann, ist es auch möglich, fotoleitend beschichtete Schirme herzustellen bei denen fotoleitende Bindemittellagen bzw. -schichten verwendet sind. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Schirms besteht darin, mit einer Zerstäubungseinrichtung (air gun) die fotoleitende Binderschicht auf dem Schirm zu zerstäuben; die Zerstäubung ist auf den Schirm unter einem Winkel gerichtet. Entweder e entsprechend angereicherte und farbstoffempfindliche Zinkoxyde oder angereicherte Cadmium—Sulfide, die in einem entsprechenden Lösungsmittel mit einer Anzahl geeigneter Bin_T demittel verteilt sind, können auf den Schirm oder die Maschen unter einem entsprechenden Winkel aufgesprüht werden, um einen wirksamen asymmetrischen Ionen-Steuerungsschirm zu bilden. Wie vorher bereits erwähnt, ist wegen der Forderung einer Relaxation des spezifischen Dunkelwiderstandes die Konzentration von Fotoleiterpigment in dem Bindemittel, das auf den Schirmen verwendet werden kann, bedeutend höher,aIs die, welche für die üblichen elektrofotografischen Verfahren verwendet werden muß. Dies ermöglicht die Herstellung von lichtempfindlicheren Oberflächen.

Ein anderer Lösungsweg zur Herstellung von Schirmen mit Bindemittelschichten stellt das Aufbringen von Pulver auf einen Schirm dar, der unter einem Winkel gegenüber der Horizontalen gehalten ist. Eine solche Aufbringung wird in einem Flüssigkeitsbad durchgeführt. Zur Aufbringung wird ein Schirm zuerst unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Horizontalen am Boden eines großen Gefäßes gehalten. Eine Suspension von Fotoleiterpartikeln in einem Fluid wird in das Gefäß geschüttet und die Partikel können auf den Schirm unter der Schwerkrafteinwirkung aufgebracht werden. Das Bindemittel kann entweder dispergiert oder tatsächlich in dem Fluid gelöst sein. Nachdem die Partikel sich alle auf dem Schirm abgesetzt haben, wird das Fluid aus dem Gefäß mit Hilfe eines Siphons entleert und der Schirm kann in dem Gefäß trocknen.

309809/ 1100 - 15 -

Organische Fotoleiter in einer Bindemittelsohicht können auch als Fotoleiter gemäß der Erfindung verwendet werden.

Fotoleiter, die einen "Speicher" oder "eine hohe Ermüdung" ■besitzen, wie bestimmte Arten von SnO _ΰ können in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden_p wenn gefordert wird_p die Belichtung von der Zeit für die Ladung eines Ionen aufnehmenden Teils zu trennen«,

Wie bereits vorerwahnt, kann das Schirmgittermuster auf dem aufladbaren Teil dadurch beseitigt werden, daß es mit elektrischen Feldern betrieben wirög, die so niedrig sind, daß das Schirmgitter auf dem aufladTbaren Teil nicht aufgelöst wird. Bei billigen," im Handel erhältliche Draht- oder einzelnen Kunststoffäden bestehenden Schirmgittern mit sehr kleinen Maschengrößen oder einer sehr hohen. Maschenzahl ist das Gewebe manchmal nicht ganz gleichmäßig ₉ das heißt es finden sich kleine zufällige Veränderungen im Maschenahstand, die Maschenunregelmäßigkeiten ergeben^ die dann in dem Bild erscheinen, daö auf dem"aufladbaren Teil entwickelt wird. Diese kleinen Unregelmäßigkeiten^, die als Maschenlinien in " der Kopie erscheinen, können ₄da durch beseitigt werden, daß das Schirmgitter während der Belichtung'um eine sehr geringe Strecke bewegt wird. Eine Möglichkeit;, um eine solche Bewegung durchzuführen, ist schematisch in Fig_o5 dargestellt. ■Das Modulation? schirmgitter 16 und eine leihe von Koronaentladungsdrähten 18 sind zusammen an einem festen stabilen Gestell 40 angebracht. Dieses Gestell ist so gehaltert, daß es von links nach rechts in Querrichtung bewegt werden kann,, Das Gestell ist so gefedert, daß es gegen eine Kurvenscheibe drängt, die von einem niedrigtourigen Motor hk angetrieben vM, Der Motor k*t wird während der Belichtung so erregt, daß die Koronaentladungsdrähte und der Schirm relativ zu der dielektrischen Aufnahmeplatte während der Belichtung bewegt werden. Bewegungen in der Größenordnung von 0,25 cm/sek (ü,l inch) reichen im allgemeinen aus_s um alle Schirragitterunregelmäßigkeiten auf dem entwickelten Bild zu beseitigen. Die maximale Schirmgittergeschwindigkeit während einer Be-

- 16 -

309809/ 1100

lichtung sollte etwa 2,5 bis 5 cm/sek (1 Ms 2 inches/sek) betragen, bevor eine Bildverschmierung eintritt, und zwar hängt dies von der Intensität des Xbronaentladungsstromes auf dem Schirmgitter und der Art der Ansprechzeit der fotoleitenden Schicht ab. Das Schirmgitter kann vorteilhafterweise in zwei Richtungen durch eine kreisförmige oder eine Achterbewegung bewegt werden. Zusätzlich zu der Beseitigung von Schirmgitter-Unregelmäßigkeiten aus dem entwickelten Bild hat das Verfahren, das Schirmgitter während einer Belichtung zu bewegen, noch den Vorteil, daß die Entwicklung anderer Schirmgitterfehler, wie beispielsweise zufälliger Schmutz oder Staub, die sich auf dem Schirmgitter abgesetzt haben, beseitigt ist. Die Schirmgitterbewegung sollte, um Unregelmäßigkeiten in Richtung sowohl der Schirmgitterdrähte als auch der -einzelfäden zu beseitigen, so ausgerichtet sein, daß die Bewegung nicht in Richtung entweder der Drähte oder der Einzelfäden verläuft. Eine bevorzugte Bewegungsrichtung liegt unter einem Winkel von 45° zu jedem Draht. Außer einer linearen Bewegung kann auch eine Bahn- oder Zick-Zack-Bewegung verwendet werden, um Schirmgitter-Unregelmäßigkeiten von dem Bild zu beseitigen; anstelle der Steuerscheibe 42 stehen andere Mechanismen und Einrichtungen zur Verfugung, um derartige Bewegungen durchzuführen.

In Fig.6 ist eine Einrichtung zur Bewegung des Schirms bzw. Schirmgitters während einer Belichtung und zur gleichzeitigen Nachführung eines neuen Schirmgitters in die Belichtungszone dargestellt. Der Schirm bzw. das Schirmgitter 46, der zwischen 10cm und 45,7cm (4 und 18 inches) breit ist, was von der gewünschte! Kopiegröße abhängt, und der asymmetrisch mit einem Fotoleiter beschichtet ist, wird von einer Vorratstrommel 45 zugeführt. Das Schirmgitter wird, nachdem es den Belichtungsbereich durchlaufen hat, auf eine Aufwickeltrommel 47 aufgewickelt. Während jeder Belichtung wird das Schirmgitter um eine Strecke von etwa 0,16cm (1/16 inch) vorwärts bewegt. Auf diese Weise wird für jeweils wenige hundert Kopien, die gemacht werden, das Schirmgitter vollständig durch

- 17 -

309809/1100

ein vorher noch nicht Genütztes Schirmgitter von der Trommel ^5 ersetzt. Mit vielen im Vakuum beschichteten Schirmgittern sind mehrere tausend Kopien von jedem Schirm hergestellt wor-r den, ohne daß hei dem Verfahren eine Verschlechterung eingetreten ist.

Bis jetzt sind zur Beschreibung der Erfindung dielektrisch beschichtetes Papier oder Kunststoffilme verwendet worden. Zusätzlich zu diesen Materialien können aus Kunststoff hergestellte Papiere (die sogenannten Kunststoffpapiere) in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden. Herkömmliche glatte, aus Zellulose hergestellte Papiere enthalten im allgemeinen eine ausreichende Feuchtigkeitsmenge und ausreichend freie Ionen, so daß diese Papiere ein elektrostatisches Ladungsbild für die Zeitintervalle, die in der Praxis gefordert weröeny nicht halten. Durch eine entsprechende Behandlung dieser glatten Papiere können aber Bilder gemäß der Erfindung hergestellt werden. Glatte Papiere, wie sie bei Banknoten verwendet werden, oder glatte streichbeschichtete (blade-coated) Papiere können in der Weise ausreichend isoliert werden, indem die Papiere auf eine Temperatur zwischen 120° und 200⁰C für eine Dauer von wenigen Sekunden erwärmt werden. Dies kann in einem kleinen Ofen durchgeführt werden. Unmittelbar nach Herausnahme aus dem Ofen und während das Papier abgeKühlt wird, wird das Papier mit Kohlenwasserstoff befeuchtet. Ein bevorzugtes Material hierfür ist das aliphatische Kohlenwasserstofflösemittel, das unter der Handelsbezeichnung Isopar bekannt ist und von der Humble Oil & Refining Company hergestellt und vertrieben wird. So behandeltes Papier kann eine elektrostatische Ladung an der Oberfläche für lange Zeitperioden halten. Es ist aber noch eine seitliche Oberflächenleitfähigkeit vorhanden, so daß,wenn ein Ladungsbild auf der Oberfläche des Papiere aufgebracht ist, die Entwicklung innerhalb von 1 bis 2 sek durchgeführt werden muß, wenn eine übermäßige Verminderung des Auflösungsvermögens vermieden werden soll.

Das latente elektrostatische Bild, das durch den KoronaentIadungs-Modulationsschirm gebildet ist, kann auch zur Aufzeich-

- 18 -

Ί C) 9 8 0 9 / I 10 0

1 Q

nung eines Bilds verwendet werden, wobei ein deformierterer, thermoplastischer Film aus Polystyrol, Staybelit, Ficcolastic und anderem deformierbarem synthetischem polymeren! Material benutzt wird« Nach der Bildung eines elektrostatischen Bildes auf der Filmoberfläche wid das latente Bild entwickelt, indem der Film zur Belichtung entweder mit Wärme oder einem Lösungsmitteldampf weich gemacht wird, wie allgemein bekannt ist.

Zusätzlich zur Schaffung eines dauerhaften Bildes können die Koronaentladungs-Modulationsschirme bzw. -schirmgitter gemäß der Erfindung in Verbindung mit gegenüber elektrischen Feldern empfindlichen, cholesterischen FlüssigkriStall-Filmenin Anzeigeeinrichtungen verwendet werden. Das dielektrisch beschichtete Papier der Fig.l ist dann durch einen Flüssigkristall-Film und die Unterlageplatte 10 durch eine Glasplatte mit einer transparenten leitenden Beschichtung auf der dem Film zugewendeten Seite ersetzt. Unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes, das durch ionen geschaffen ist, die die freie Oberfläche des Flüssigkristall-Filmes erreichen, werden die optischen Streu- und/oder Reflexionseigenschaften des Films geändert, was zur Bildung einer sichtbaren Darstellung auf dem Film führt. Cholesterisch^, in Verbindung mit der Erfindung verwendbare Materialien sind in den GB-PSen 1 123 H7 und 1 167 486 sowie von L.Melamed und D.Rubin, in Appli-rPhys.Lett. 16, 4, 149 (1970) und von J„J.Wysocki, J.Adams und V.Haas, Pys.Rev. Lett. 20, 19, 1024 (1968) beschrieben.

In Fig.7 ist eine Einrichtung dargestellt, in der das getönte Bild zuerst auf einem endlosen Zwischenband und danach auf ein glattes Papierblatt oder eine Papierbahn übertragen wird. In der Darstellung ist Endlos-Kunststoffband 62, das vorzugsweise aus Plyester hergestellt ist und auf der Innenfläche eine leitende Schicht aufweist, auf Walzen 6h und 70 gehaltert. Ein elektrostatisches Bild wird auf diesem Band mittels eines Koronaentladungs-Modulationsschirms, mittels Koronaentladung s draht en und einer Projektionsquelle auf ähnliche Weise gebildet, wie unhand von Fig.i beschrieben ist. Nachdem das elektrostatische Bild gebildet ist, wird os durch eintauchen in einen BohüLter 66 mit flüssigem UutwickLor entwickelt. In

:M)fl in9/1 mn - i«> ..

dem Bereich zwischen der Walze 64 und 70 wird das entwickelte Bild teilweise getrocknet und dann auf einen Papierbogen oder auf eine Papierhahn 72 abgezogen bzw. übertragen, da das Papier und der Kunststoffilin durch Wälzen 70 anjgedrückt und in Kontakt gehalten sind. Das Bild wird auf dem Papier fixiert und das restliche Lösungsmittel entfernt, da das Papier mittels eines Wärmestrahlers 74t erwärmt wird, Eeinigungsbürsten 76 entfernen den restlichen Toner von dem endlosen Kunststoffband.

Statt des endlosen Kunststoffbandes, das in Fig.7 dargestellt ist, kann auch eine leitende Trommel, die mit einer harten isolierenden Oberfläche, wie auf einer Glasunterlage (glassbased) aufgebrachtes Email beschichtet ist, verwendet werden. In der Vorrichtung, in der eine Trommel verwendet wird, sind die einzelnen Arbeitsschritte dieselben. Das elektrostatische Bild wird mit einem Koronaentladungsdraht und einem Koronaentladungs-Modulationsgitter gebildet; das elektrostatische Bild wird getönt, wobei entweder ein trockener oder ein flüssiger elektrostatischer Entwickler verwendet wird; dann wird das Bild durch Abziehen bzw. im Offsetverfahren auf einen glatten Papierbogen oder eine Papierbahn übertragen und die Trommel gereinigt. Diese Einrichtung ist ziemlich kompliziert, besitzt aber mehrere Vorteile gegenüber den heiküanLichen elektrofotografischen Verfahren, bei denen glattes Papier verwendet ist. Der Hauptvorteil besteht darin, daß der Fotoleiter niemals in unmittelbarem Kontakt weder mit einem Entwicklermaterial noch nrLt einem Papier kommt und daher nicht der üblichen Abnutzung ausgesetzt ist, die bei den üblichen elektrofptografischen, glatten Papierkopien vorkommt. Eine emailierte Trommel mit einer isolierenden Oberfläche besitzt eine harte, gegenüber Abrieb wiederstandsfähige Oberfläche und damit eine Lebensdauer, die erheblich größer ist als die einer herkömmlichen Selentrommel. Vorrichtungen mit einem endlosen Kunststoffband wurden einem höhreen Abnutzungsgrad ausgesetzt sein; das Band kann aber ohne weiteres ausgewechselt werden und ist im Vergleich mit einer Selentrommel verhältnismäßig billig.

- 20 -

3 09809/1100

Venn die Oberfläche eines eine Ladung aufnehmenden Teils mit Spannungen geladen ist, die hoch im Vergleich zu der Spannung sind, die zwischen dem Schirmgitter 16 und der Unterlageplatte 10 besteht, ergibt sich eine Bildverzerrung. Diese Verzerrung stammt von Feldern an der Oberfläche des aufladbaren Teils; diese Felder bestehen zwischen einer ungeladenen und einer geladenen Zone. Dies führt zu einer durch Koronaentladung erzeugten Ionenstrahlversetzung, um dadurch die Breite der ungeladenen Linien zu verringern, Wenn ein hohes Potential in einer verhältnismäßig großen Zone aufgebaut wird, ergibt sich dadurch zum anderen eine Verminderung in dem örtlichen Feld unmittelbar unter dem Schirm 16 in dieser Zone, was zu einer Diffusion von Ionen führt, die in diese: Zone durch das Schirmgitter gelangen. Dies fällt bei niedrigen Ladespannungen nicht sehr ins Gewicht, insbesondere wenn hohe Potentiale zwischen dem Schirmgitter 16 und der Unterlage-Elektrode 10 verwendet sind. Beim Laden von verhältnismäßig dicken Kunststoffilmen, die hohe Oberflächenpotentiale erfordern (einige 1 000 V, beispielsweise für 7,6 bis 12,7.10*" mm (3 bis 5 mil) starkes Polyester oder einen entsprechend starken Azetatfilm) werden derartige Verzerrungen beobachtet.

Eine Einrichtung, um diese Schwierigkeit zu umgehen, ist in Fig.8 dargestellt. Diese Einrichtung ist mit der in Fig.l dargestellten identisch, weist aber ein zweites feinmaschiges Schirmgitter 100 auf, dessen Potential mittels einer Stromversorgung 102 hergestellt ist. Dieses feinmaschige, leitende Schirmgitter ist in sehr geringem Abstand von der Oberfläche des aufladbaren Teils angeordnet, und zwar im allgemeinen in einem Abstand von 12 bis 64.10" mm (5 bis 25 mils)· Das Schirmpotential,das mittels der Stromversorgung 102 hergestellt ist, wird zwischen dem Potential der Unterlageplatte und dem Schirmgitter 16 aufrechterhalten. Dieses Schirmgitter erfüllt dieselbe Funktion wie ein Schirmgitter in einer herkömmlichen Tetrodenröhre; seine Aufgabe besteht darin, das Potential an der Oberfläche des aufladbaren Teils von Potentialen zu isolieren, die in der Zone zwischen dem Schirmgitter 100 und dem Schirmgitter 10 bestehen„ Es können dann Oberflü-

3098 0 9/1100 -2J-

chenpotentiale aufgebaut werden, ohne daß sich eine Ionenstrahl diffus ion und die vorerwähnten Verzerrungen ergehen. Wegen des hohen Auflösungsvermögens des Systems werden after Moire-i-Muster in dem Bild gebildet, die der Schirmgittermaschenüberlappung zwischen dem Schimgitter 100 und dem Schirmgitter 16 entsprechen. Um dies zu beseitigen, kann das Schirmgitter 100 in Schwingung versetzt werden oder mittels eines Motors und einer Kurvenscheibenanordnung 104 bewegt werden, die in ähnld&her Weise arbeitet wie die in Fig.5 dargestellte Ein_r richtungo

Die folgenden Beispiele stellen Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung dar, die bisher beschrieben wordne sind. Diese Beispiele stellen aber in keiner Weise irgendeine Beschränkung dar.

Beispiel 1

Ein ebenes rechteckiges Phosphor-Bronze-Schirmgitter mit 160 Masehen/cm (400 mesh) wurde über einen rechteckigen Messingrahmen gespannt, dessen Innenabmessung auf einer Seite 10cm (4") und dessen Außenabmessung 12,7 cm (0") betrug. Der Phosphor-Bronze-Schirm war weich in den Rahmen gelötet. Der Rahmen war in einer Vakuum-Beschichtungseinrichtung in einem mittleren Abstand von 30,5 cm (12") von einem Quarzgefäß angebracht, in dem eine Tantal-Heizeinrichtung angebracht ist. Der Schirm war unter einem Winkel von 45° gegenüber der Senkrechten geneigt. Eine Menge von 30g Selen in einer für xerografische Zwefcke geägneten Beschaffenheit bzw. Korngröße war

in dem Verdampfungsgefäß enthalten. Das System wurde auf einen Druck von 10 Torr evakuiert und das Selen wurde auf das Schirmgitter 45 Minuten lang verdampft. Während der Verdampfung war das Schirmgitter mittels einer elektrischen Heizeinrich-

?ere dicke betrug 25olO""\im (25 microns).

tung auf eine Temperatur von 90⁰C erwärmt. Die Selen-Schicht-

Das Schirmgitter wurde aus dem Vakuumverdampfer herausgenommen und in der in Fig.1 dargestellten Einrichtung untergebracht.

- 22 309809/1100

Ein 15125 cm (6") langer Koronaentladungsdraht aus Platin mit einem Durchmesser 8,9.10" mm (3,5 mil) wurde in einem Abstand von 2,5 cm (l") über dem Schirmgitter angebracht. Der Abstand zwischen dem Schirmgitter und der leitenden Platte betrug 1,25cm (1/2").

Das Kontrastverhältnis, das hier als das Verhältnis zwischen dem Ionenstrom an der leitenden Unterlageplatte 10 mit dunklem, fotoleitendem Schirmgitter und dem Ionenstrom bei demselben beleuchteten Schirmgitter definiert ist, wurd e dadurch bestimmt, daß ein Elektrometer von Keithley Modell 6OOA zwischen die das Papier tragende Elektrode 10 und die Stromversorgung 21 geschaltet wurde. Bei einem Potential van -5kV an der Gegenelektrode und einem Koronapotential von +16 kV betrug der Dunkelstrom 2k ,\x A und der Strom, der gemessen wurde, wenn das Schirmgitter gleichmäßig mit einer Wolframbeleuchtung von 108 Lux (10 foot-candles) beleuchtet wurde, betrug 0,3 /UA. Das Kontrastverhältnis betrug dann 80. Bei einem Koronapotential von +12 kV betrug der Dunkelstrom 11/uA und der Lichtstrom 0,15/uA; dies ergab ein Kontrastverhältnis von 75·

Aus den vorerwähnten Messungen ist zu ersehen, daß ein höheres Kontrastpotential bei niedrigeren Koronapotenialen erbalten wird. In diesem Fall ist aber der Koronaentladungsstrom niedriger, und es Bind längere Belichtungszeiten erforderlich, um das dielektrische Papier zu laden. Bei einem Schirm-Papier-Abstand von 1,25 cm (l/2") reicht ein Potential von -3 kV aus, um die Ionen zur Oberfläche eines dielektrisch beschichteten Materials zu beschleunigen und um ein Auflösungsvermögen von drei Linienpaaren/mm in dem entwickelten Bild zu erhalten.

Kopien eines projezierten Bildes wurden dadurch erhalten, daß Bogen von dielektrisch beschichtetem Material auf der Gegenelektrode 10 angeordnet wurden. Ein Bild mit einer großen Lichthelligkeit von 108 Lux (10 foot-candles) wurde auf das Schirmgitter projiziert, wobei gleichzeitig die Korona- und Gegenelektroden-Potentiale angelegt waren; die gesamte Belichtungszeit betrug 3 sek. Das Papier wurde dann von der Ge-

309809/1100 - ^3 -

genelektrode heruntergenommen und in ein Gefäß mit flüssigem, elektrostatischen Toner getaucht, der positiv geladene Partikel enthielt und eine Pestkörperkonzentration von Ifa besaß. Da die Papieroberfläche und die Partikel des flüssigen Entwicklertoners positiv geladen waren, wurde ein Umhehrbild erhalten. Wenn dasselbe Bild auf das Schirmgitter projiziert und das sich ergebende latente, elektrostatische Bild in dem flüssigen Toner mit negativ geladenen Partikeln entwickelt wurde, war das entwickelte Bild ein positives Bild, d.h. schwarze Buchstaben bzw· Zeichen auf weißem Untergrund, wie es auf dem positiven Orginal dargestellt ist. Danach wurde das Papier aus dem Entwickler herausgenommen, die überschüssige Flüssigkeit von der Oberfläche gequetscht und das Papier in einem Luftstrom getrocknet, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erwärmt war. Das Bild besaß eine hohe Güte, hatte einen vernachlässigbaren Hintergrund und ein Maximaldicke von 1,1. Die Entwicklungszeit betrug 3sek.

Beispiel 2 (Stand der Technik)

Ein mit Selen beschichtetes, Ionenstrom-Modulationsschirmgitter wurde in derselben Weise wie bei dem Beispiell hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Verdampfung mit einem Schirmgitter durchgeführt wurde, das senkrecht zu der Verdamp3ingsrichtung angebracht war. Wenn die in Fig.l dargestellte Einrichtung ausgewertet wurde, betrug der Dunkelstrom 7,3/uA und der Strom bei einer Beleuchtung mit 108 Lux (IO foot-candles) betrug 4,6 /uAj dies ergibt ein Kontrastverhältnis von 1,6. Es wurden eine Anzahl Versuche durchgeführt, um zufriedenstellende Kopien von dem Bild zu erhalten, wie in Verbindung mit Beispiel 1 beschrieben wurde. Es war in keinem Fall möglich,einen starken Kontrast zwischen den hellen und dunklen Bereichen auf dem Papier zu erhalten. Zusammen mit einer geringen Bilddichte wurden hohe Hintergrundwerte erhalten.

In dem Beispiel 2 sind die Ergebnisse wiedergegeben, die bei Anwendung des in der US-PS 3 220 32*t beschriebenen Verfahrens erhalten wurde. Dieses Beispiel ist aufgeführt, um die Virrtei-

-2k 30-9809/ 1 100 "■

le aufzuzeigen, wenn die Erfindung angewendet wird.

Die folgenden Beispiele stellen die Verschiedenartigkeit von Potoleitermaterialien dar, deren Aufbringungsverfahren sowie die Abmessungen von Schirmgitteranordnungen, die für eine
Verwendung bei der Erfindung geeignet sind.

- 25 -

309809/1100

	1	TABELLE 1	4	5	6
Beispiele:	Selen	Selen	Selen Tellur*	Selen Arsen331
Fotoleiter	Vakuumverdampfung	Vakuumverdamp fung	Vakuumverdamp fung	Vakuumverdamp fung
Aufbringungsver fahren

Fotoleiterdicke

20

20

Substrst-TBrnperatur (⁵C)

Aufbringungswinkel
in Grad gegenüber
der Senkrechten

Schirmgittermaterial

80
45

80 45

Draconeinzel- Draconeinzel-

fäden 130 Masehen/cm fäden 130 Masehen/cm

(325 mesh) (325 mesh)

Leitende Schicht

Al, aufgedampft unter 45 gegenüber

Al, aufgedampft senkrecht zu der Oberfläder Senkrechten auf ehe auf beiden Seiten einer dem Fotoleiter des Schirmgitters gegenüberliegenden Seite

Lichtstärke in Lux 108 (ΙΟ) ^foot-candles)

Kontrastverhältnis 15
(Dunkel-hell-Ladungsstrom)

108 (10) 22

70

rostfreier Stahl, I30 Maschen/cm

(325 mesh)

keine

keine

65 (6)

65 (6) 21

^x aufgedampfte Legierung aus 12 Atom$ Tellur und 88 Atom% Selen, gebildet aus Schmelzbestandtei? en ΓΟ vor der Verdampfung. · -*

aufgedampfte Legierung aus 50 Aton$> Selen und 50 Atom% Arsen, gebildet durch Schmelbestandteile j>. vor der Verdampfung₀

TABELLE 1 (Cortsetzung)

Beispiele:	2	8	1	10
Fotoleiter	Cadmium-Sulfid	Cadmium-Sel£n£d	Zink-Oxyd-Pliolite Bindemittel (90-10)	Selen
Aufbringung s- verfahren	Vakuum-Aufdamp fung	Vakuum-Aufdamp fung	Aufsprühung	Va kuum—Verdamp fung
Fotoleiter dicke (/U)	10	10	25	10
Sub s tra t-Temp·- ratur C	nicht kontrolliert	nicht kontrolliert	27	70
Aufbringung^- winkel in (gegnb.Senkr.)	45	45	45	45
Schirmgitter material	rostfreier	Stahl, 130 Maschen/cm (325 mesh)	5.10"2mm (2 mil dickes Kunferhl

Leitende Schicht

Lichtstärke in Lux (foot-candles)

Kontra stverhältni s (dunkel zu hell Ladungsstrom)

keine 21,4 (2)

8,1

keine 21,4 (2)

6.4

mit eingeäzten Löchern von 5τ10 mn (2 mil) 0 in einem Abstand von O.lwm
(4 mil)

keine	*	216	keine	2242
108 (10)	7,6	(20)
11,1

Beispiel 11 (Stand der Technik)

XJm weiter darzulegen, daß symmetrisch beschichtete Fotoleiterschirmgitter asymmetrisch beschichteten Schirmgittern unterlegen sind, wurde ein 15,3cm χ 15,3cm (6" χ 6") großes ° Schirmgitter aus rostfreiem Stahl mit 130 Masehen/cm (235 mesh) auf beiden Seiten nach dem bekannten Verfahren mit Selen beschichtet, um eine gleichmäßige oder symmetrische Beschichtung auf den Drähten zu erzeugen. Der Schirm wurde an einem von einem Motor getriebenen, sich drehenden Auslegerarm unter einem Winkel von 45° bezüglich der Selenverdampfungsrichtung angebracht. Der durchschnittliche Abstand von dem Schiffchen zu dem Schirmgitter betrug 38 cm (15") und es wurden 60g Selen aus dem Schiffehen bei 260⁰C verdampft. Sobald die Verdampfung beendet war, wurde das Schirmgitter umgekehrt, unter demselben Winkel ausgerichtet und auf dieselbe Weise auf der anderen Seite beschichtet. Durch diese selbe Winkelausrichtung ergab sich eine gleichmäßge Beschichtung der Schirmgitterdrähte mit Fotoleiter, so daß ein symmetrisch beschichtetes Schirmgittef hergestelltwurde. Die Prüf bedingungen waren: Koronaspannung +14 kV in einem Abstand von 2,5 cm (l")> Schirmgitter auf Erdpotential; beschleunigendes Plattenpotential -5 kV in 1,25 cm (1/2») Abstand; Lichtstärke i 520 Lux (140 foot-candles); Dauermessung. Das Kontrastverhältnis betrug nur 2,1 auf einer Seite des Schirmgitters und 2,6 auf der anderen Seite des Schirmgitters.

Beispiel 12

Mehrere Schirmgitter wurden asymmetrisch auf beiden Seiten mit Fotoleiter beschichtet; hiervon ist im folgenden ein Beispiel beschrieben. Ein in einem Rahmen aufgespanntes Schirmgitter aus rostfreiem Stahl mit 130 Maschen/cm (325 mesh) mit

2
einer Fläche von 50 cm wurde im Vakuum mit Selen unter einem Winkel von 45° beschichtet. Die Selenmenge betrug 60g. Der Schirm wurde dann umgekehrt und um 180° gedreht, und es wurden 5g auf die andere Seite aufgedampft. Diese Beschichtungsanordnung führte zu einer übertriebenen Asymmetrie der Auf-

3098Q9/1100

lage bezüglich der Öffnung, wenn sie von einer Seite des Schirmgitters aus betrachtet wurde. Dauerversuchsmessungen unter den bei Beispiel 11 angegebenen Bedinguzg en ergaben ein Kontrastverhältnis auf der 6Og-Seite des Schirmgitters von 900 bei 119 Lux (11 foot-candles). Die andere oder dünner beschichtete Seite ergab ein geringeres, wenn auch verhältnismäßig hohes Kontrastverhältnis von 32 bie 76 Lux (7 foot-candles).

Beispiel 13

Mehrere Schirmgitter wurden hergestellt, um die Wirkung der Aufbringung unter einem Winkel zu Erreichung einer Asymmetrie festzustellen. Ein Schirm aus rostfreiem Stahl mit 130 Maschen/cm (£5 mesh)/pyp 304 piain weavej wurde auf einen Aluminiumrahmen von 17,8 cm χ 17,8 cm Außendunhmesser mit einer freien Schirmgitterfläche von 15,2 cm χ 15,2 cm aufgespannt und aufgeklebt. Fünf Schirmgitter wurden mit einem Lösungsmitteldampf gereinigt und entfettet und danach im Vakuum mit Selen beschichtet; die Verdampfung erfolgte unter gleichen Bedingungen,abgesehen von einer Aufbringung unter einem Winkel. Die Bedingungen waren: Substrat-Temperatur 90⁰C; Selenmenge 65g; Objektjlchiffchen-Abstand 45,7cm (16"); Verdampfungstemperatur 250° bis 27O°Cj Druck 2xlO*"*Torr. Die gegenüber der Senkrechten gemessenen Auftragungswinkel betrugen 15 , 30 , 45°, 60° und 75°. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt. Obwohl der Winkel nicht kritisch ist, liegt der optimale Wert zwischen 3P°> und 45°. Die Versuchsbedingungen waren: Koronaspannung +14kV bei einem Abstand von 2,5cm (lⁿ); das Schirmgitter lag auf Erdpotential; das beschleunigende Plattenpotential betrug -5kV bei einem Abstand von 1,25cm (1/2"); Lichtstärke 1 520 Lux (140 foot-candles) , das mit einer Frequenz von 100 Schwingungen/Minute zerhackt wurde.

TABELLE II

Aufbringungswinkel in Grad 15 30 45 60 75 Kontrastverhältnis 4 170 170 120 5

Ohne hierdurch die vorliegende Erfindung beschränken zu wol-

309809/1100 -29-

len, wird vermutet, daß das asymmetrische Ionenstrom-Module— lions schirmgitter aufgrund der Steuerung des Ionentransports durch die Schirmgitteröffnungen durch ein quer verlaufendes elektrisches Feld arbeitet, d.h. einen Feldaufbau in Richtung der Ebene des Schirmgitters, das infolge der asymmetrischen Beschaffenheit der fotoleitenden Beschichtung auf dem Schirmgitter entsteht.

Obwohl nur eine begrenzte Anzahl Ausführungsheispiele gemäß der Erfindung offenbart und beschrieben worden ist, sidd selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen im
Rahmen der Erfindung möglich.

Patentansprüche

- 30

309809/11 OQ

Claims (27)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zur Modulation eines Ionenstrahlflusses, der einem optischen Bild entspricht, gekennzeichnet durch ein elektrisch leitendes Element (16) mit einer Anzahl von Ionen durchlassenden Stelle n, die über das Element verteilt sind, und durch eine Schicht aus fotosensitivem Material (32) auf dem Element, die asymmetrisch an den Stellen aufgebracht ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ionenquelle (18) auf einer Seite des Elements (16), durch ein aufladbares Teil (14) auf dessen anderer Seite, und durch Einrichtungen (22) zur Darstellung ei nes optischen Bildes auf dem Element (16).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bild auf der Seite des Elements (16) dargestellt ist, das der Ionenquelle gegenüberliegt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß das Element ein Maschenschirmgitter (16) aufweist, und daß die Öffnungen in dem Schirmgitter die Ionen durchlassenden Stellen darstellen.
5. 5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen des Schirmgitters (16) aus Draht hergestellt sind,
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Einrichtung (40), an der das Element (l6) zur Bewegung unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Ionenstrahls während des Betriebs der Vorrichtung angebracht ist.
7. 7. Vorrichtung nach Ans pur ch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ionenquelle (18) und ein auf ein elektrisches Feld ansprechender, cholesterischer Flüssigkristallfilm auf

   3098 0 9/1100 - 31 -

   verschiedenen Sexten des Elements (16) angeordnet sind,
8. 8, Vorrichtung nach Anspruch l·, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ionenquelle (18) und ein deformier— harer thermoplastischer Film auf gegenüberliegenden Seiten des Elements (16) angeordnet sind,
9. 9, Vorrichtung nach Anspüren 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (16) ein Nichtleiter ist, und daß auf ihm eine leitende Schicht (36) sowie eine mit dieser in elektrisch leitender Verbindung stehende ionsensitive Schicht (37) aufgebracht ist,
10. 10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch: g e k e η η zeichne t, daß das Element (16) ein aus organischen Fäden gewebtes Maschenscliirmgitter aufweist,
11. 11, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (36) auf einer Seite des Elements (16) und die fotosensitive Schicht (37) auf dessen anderer Seite liegt, und daß die Schichten elektrisch miteinander in Verbindung stehen»
12. 12, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine Anzahl Fäden oder Drähte (30) aufweist, die eine Anzahl Öffnungen zwischen sich festlegen, daß die fotosensitive Schicht (32) auf den Fäden oder Drähten aufgebracht ist und im wesentlichen sichelförmig ausgebildet ist, wenn sie in einer Querschnittsebene senkrecht zu der Achse der Drähte oder Fäden (30) betrachtet wird,
13. 13, Schirmgitter mit einer Anzahl Drähte oder Fäden (30)| die eine Anzahl Öffnungen zwischen sich festlegen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, gekennzeichnet durch eine fotosensitive Schicht (32) auf den Fäden oder Drähten, die asymmetrisch um die Öffnungen angeordnet ist,

    309809/11ÖÜ -32-
14. 14. Schirmgitter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die fotosensitive Schicht (32) auf den Drähten oder Fäden (30). wenn sie in einer Schnittebene senkrecht zu der Achse jedes Fadens oder Drahtes (30) Detrachtet wird, sichelförmig ist.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 14, dadurch gekennz e i chnet, daß die fotosensitive Schicht (32) auf einem Sektor des Umfangs der Fäden oder Drähte (30)

    angeordnet ist, der am Umfang gegenüber der Richtung von der Ober- zur Unterseite des Elements zwischen ungefähr 15° und 75° versetzt ist.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß der Winkel ungefähr 45° beträgt«
17. 17· Schirmgitter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter (16) ein gewebtes Schirmgitter ist, und daß die Drähte (30) aus Metall sind.
18. 18. Schirmgitter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (30) nicht metallisch sind, und daß die Fäden (30) auf einen ersten Teil ihrer Außenfläche mit einer Schicht aus fotosensitiven Material (37) und auf einem zweiten Teil ihrer Außenfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht (36) beschichtet sind, wobei die Schichten elektrisch miteinander in Verbindung stehen.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichne t, daß das Element (16( eine mit Öffnungen versehene Platte ist (Fig.4).
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (45) zur Zuführung von neuem Schirmgitter (46) in eine Belichtungszone, um einen fortlaufenden und wiederholten Betrieb der Vorrichtung zu schaffen.

    309809/1100 -:>■>-
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aufladbare Teil eine ein Bild aufnehmende Oberfläche (62), Einrichtungen zum Entwickeln eines sichtbaren Bildes auf der Oberfläche (62), und Einrichtungen (70) zum Übertragen des sichtbaren, auf der das Bild aufnehmenden Oberfläche entwickelten Bildes auf ein dauerhaftes Aufzeichnungselement (72) aufweist.
22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Schirmgitter (100) sehr nahe an dem aufladbaren Teil (14) angeordnet ist und eine Einrichtung (102) aufweist, um das zweite Schirmgitter (lOO) auf einem entsprechenden Potential zu halten.
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die das Bild aufnehmende Oberfläche eine leitende Trommel aufweist, die mit einer Isolierschicht beschichtet ist.
24. 24. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein endloses Band (46) ist.
25. 25x Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element mit einem Gitter (l6) von parallelen elektrisch leitenden Drähten (30) besteht und daß die Drähte (30) abwechselnd mit einer fotosensitiven Schicht (32) beschichtet sind.
26. 26. Verfahren zur Herstellung eines Schirmgitters zur Modulation von Ionen, die von einer Koronaentladungsquelle (18) entladen werden und zu einem ein Bild aufnehmenden Teil in einer xerographischen Einrichtung fließen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluß aus sensitiven Material (32) geschaffen wird, das sich entlang einer Bahn in einer vorgegebenen Richtung bewegt; daß in der Bahn ein Schirmgitter (16) mit einem Element mit einer Anzahl Ausnehmungen angeordnet wird, die über dessen Fläche verteilt sind, und daß

    - 34 309809/1100

    Schirmgitter in der Bahn so ausgerichtet ist, daß die Ebene mit den Ausnehmungen einen Winkel mit der vorgegebenen Richtung zwischen ungefähr 15 und 75 bildet.
27. 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Winkel ungefähr 45° beträgt.

    309809/110 0