DE2200423A1

DE2200423A1 - Elektrostatografisches Abbildungsverfahren mit Bildumkehrung

Info

Publication number: DE2200423A1
Application number: DE19722200423
Authority: DE
Inventors: Whittaker Gary L
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-01-06
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1972-07-20
Also published as: CA949826A; NL7200167A; US3712728A; DE2200423C3; IT946351B; JPS5311855B1; DE2200423B2; FR2121328A5; GB1374831A; BE777718A

Description

Rochester, N.Y. 14 603
V.St.A.

Elektrostatografisches Abbildungsverfahren mit Bildumkehrung

Die Erfindung betrifft ein elektrostatografisches Abbildungsverfahren mit Bildumkehrung unter Verwendung einer auf einem Beschickungselement vorhandenen polaren Sntwicklungsflüssigkeit.

Die Erzeugung und Entwicklung von Bildern auf der Oberfläche fotoleitfähiger Stoffe durch elektrostatische Verfahren ist bekannt. Das grundlegende Verfahren, das in der US-Patentschrift 2 297 691 beschrieben ist, besteht darin, daß eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht aufgebracht wird, daß diese Schicht mit einem Licht-Schatten-Bild bestrahlt wird, um die Ladung in den bestrahlten Bereichen abzuleiten, und daß das so entstandene elektrostatische latente Bild durch Aufbringen eines fein. verteilten elektroskopischen Materials, des sogenannten Toners, entwickelt wird. Der Toner wird normalerweise in denjenigen Bereichen der Schicht angezogen, die noch eine Ladung enthalten, wodurch ein Tonerbild entsteht, das dem elektrostatischen latenten Bild entspricht. Dieses Tonerbild kann dann auf einen -■mderen Bildträger, beispielsweise auf ein Papierblatt, über»

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tragen werden. Das übertragene Bild kann dauerhaft fixiert werden, wozu es beispielsweise einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird. Außer durch gleichmäßige Aufladung der fotoleitfähigen Schicht und deren Belichtung kann das latente elektrostatische Bild auch direkt durch Aufladung in bildmäßiger Verteilung erzeugt werden. Das Tonerbild kann auf der fotoleitfähigen Schicht fixiert werden, wenn die besondere Bildübertragung nicht durchgeführt werden soll. Andere Fixierverfahren, beispielsweise durch Einwirkung von Lösungsmitteln oder durch Aufbringen von Schichten, können anstelle der Hitzefixierung durchgeführt werden.

Zum Aufbringen der elektroskopischen Teilchen zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes sind gleichfalls mehrere Verfahren bekannt. Hierzu gehören die Kaskadierungsentwicklung nach der US-Patentschrift 2 618 552, die Pulverwolkenentwicklung nach der US-Patentschrift 2 221 776 und die Magnetbürstenentwicklung nach der US-Patentschrift 2 874 063.

Die Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes kann auch mit Flüssigkeiten anstelle trockener Entwicklerstoffe durchgeführt werden. Bei der Flüssigentwicklung, die auch als elektrophoretische Entwicklung bezeichnet wird, berührt eine Trägerflüssigkeit mit darin fein verteilten Feststoffteilchen den Aufzeichnungsträger in den geladenen und den entladenen Bereichen. Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes des Ladungsbildes wandern die suspendierten Teilchen zu den geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers, so daß sie aus der Trägerflüssigkeit ausgesondert werden. Diese elektrophoretische Wanderung geladener Teilchen resultiert in der Ablagerung dieser Teilchen auf dem Aufzeichnungsträger in bildmässiger Verteilung.

Ein weiteres Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder ist die Flüssigentwicklung nach der US-Patent-

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schrift 3 084 043, die auch als polare Flussigentwicklung be- · zeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird ein elektrostatisches latentes Bild durch Aufbringen einer leitfähigen Flüssigkeit auf den Aufzeichnungsträger entwickelt, wozu die Oberfläche eines Beschickungselementes dient, welches eine Vielzahl Erhöhungen und eine Vielzahl Vertiefungen aufweist, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Die Vertiefungen des Beschickungselementes enthalten elektrisch leitfähige Entwicklungsflüssigkeit, die mit dem Aufzeichnungsträger nicht in Berührung kommt. Die Entwicklung erfolgt durch Bewegung des Beschickungselementes mit der Entwicklungsflüssigkeit in den Vertiefungen nahe an den Aufzeichnungsträger heran. Der Aufzeichnungsträger und das Beschickungselement können gegebenenfalls in leichter oder mäßiger Berührung miteinander stehen. Die Entwicklungsflüssigkeit wird aus den Vertiefungen der Oberfläche des Beschickungselementes selektiv in solche Bereiche des Aufzeichnungsträgers angezogen, in denen ein elektrostatisches Feld existiert. Mit der Verwendung einer üblichen elektrofotografischen Aufzeichnungsfläche, die geladen und mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt wurde, werden die geladenen Bereiche entwickelt. Die Entwicklungsflüssigkeit kann pigmentiert oder gefärbt sein. Das Entwicklungsverfahren nach der US-Patentschrift 3 084 043 unterscheidet sich von der elektrophoretischen Entwicklung, bei der ein Kontakt zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und den geladenen sowie den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers gegeben ist. Im Gegensatz zur elektrophoretischen Entwicklung wird bei der polaren Flüssigentwicklung eine Berührung zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und den nicht zu entwickelnden Bereichen des Aufzeichnungsträgers verhindert. Die reduzierte Berührung zwischen einer Entwicklungsflüssigkeit und den nicht zum Bild ,gehörenden Flächenteilen des AufzeichnungsträgerB ist im Hinblick auf die geringere Erzeugung von Hintergrundablagerungen günstig. Weitere Eigenschaften, die die polare Flüssigentwick lung von der elektrophoretischen Entwicklung unterscheiden,

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bestehen darin, daß bei der polaren Flüssigentwicklung die flüssige Phase einer Entwicklungsflüssigkeit tatsächlich einen Anteil an der Entwicklung selbst hat, da sie während des Entwicklungsvorganges durch ein elektrostatisches Feld bewegt wird. Die flüssige Phase bei der elektrophoretischen Entwicklung dient nur als ein Trägermedium für die Entwickler stoff teilchen .

Durch die belgische Patentschrift 752 804 ist ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes bekannt, bei dem der Aufzeichnungsträger nahe einer gemusterten Beschickungsfläche angeordnet wird, die aus Erhö-hungen und Vertiefungen besteht, wobei in den Vertiefungen eine relativ nicht leitfähige Entwicklungsflüssigkeit angeordnet ist. Entwicklungsflüssigkeiten mit einem spezifischen Widerstand von

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bis zu ca. 10 Ohm cm werden überraschenderweise aus den Vertiefungen des Beschickungselementes in solche Bereiche des Aufzeichnungsträgers angezogen, wo ein elektrostatisches Feld existiert. Dabei tritt keine elektrophoretische Aussonderung der Teilchen aus der Flüssigkeit auf. Die "polare" Flüssigentwicklung ermöglicht daher Entwicklungsvorgänge mit Entwicklungsflüssigkeiten, deren spezifischer Widerstand zwischen

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ca. 10 Ohm ein und ca. 10 Ohm cm liegt.

Bei diesen polaren Flüssigentwicklungen ist eine gewisse minimale Feldstärke, die sogenannte "Schwellfeldstärke¹¹ zwischen dem Beschickungselement und dem Aufzeichnungsträger erforderlich, um die Entwicklungsflüssigkeit aus den Vertiefungen des Beschickungselementes auf den Aufzeichnungsträger zu übertragen. Diese Schwellfeldstärke hat typischerweise eine Potentialdifferenz von ca. 50 bis ca. 100 Volt. Die Entwicklungsflüssigkeit bewegt sich vom Beschickungselement auf den Aufzeichnungsträger in solche Bereiche, wo die örtliche Potentialdifferenz ein Überschreiten der minimalen Schwellfeldstärke zur Folge hat. Das polare Flüssigentwicklungsverfahren ist daher unabhängig von der F_Gldpo!krität oder der Feldrichtung sowie von

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den absoluten Potentialwerten auf dem Aufzeichnungsträger und dem Beschickungselement„

Diese Entwicklungsverfahren mit polarer Entwicklungsflüssigkeit liefern zwar zufriedenstellende Ergebnisse, bedürfen jedoch in gewisser Hinsicht auch einer Verbesserung, Dies betrifft insbesondere solche Entwicklungsverfahren, bei denen eine Bildumkehrung durchgeführt wird. Die Bildumkehrung kann durch eine Vorspannung an dem Beschickungselement erfolgen, die denselben Potentialwert wie das maximale Potential auf dem Aufzeichnungsträger hat. Hierunter ist ein Potentialbereich zu verstehen, für den die Differenz des maximalen Potentials auf der Aufzeichnungsfläche und des Potentials des Beschickungselementes unter dem Schwellwert liegt«, Unter diesen Bedingungen, bei denen das Beschickungselement und die polare Entwicklungsflüssigkeit als Entwicklungselektrode wirken, liegt die Differenz des Potentials zwischen dem Beschickungselement und den stark geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers unter dem Schwellwert, und es existiert eine maximale Potentialdifferenz, die zur Entwicklung ausreicht, zwischen dem Beschickungselement und den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträger. Wenn also bei der -Umkehrentwicklung das vorgespannte Beschickungselement nahe demjenigen Teil- des Aufzeichnungsträgers angeordnet wird, der eine elektrostatische Ladung trägt, so existiert zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Entwicklungsflüssigkeit auf dem Beschickungselement ein zu schwaches elektrostatisches Feld, da beide im wesentlichen denselben Potentialwert haben«, Es wird deshalb kein Entwicklerstoff auf dem Aufzeichnungsträger durch das Ladungsmuster abgelagert„ In den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers existiert jedoch ein ausreichendes FeId₉ da das Beschickungselement und die Entwicklungsflüssigkeit im wesentlichen denselben Potentialwert wie der geladene feil des Aufzeichnungsträgers aufweisen« Deshalb werden Ladungen in der Entwicklungsflüssigkeit in demjenigen Bereich induziert, der den entladenen Bereichen des Aufseich-=

nungsträgers gegenübersteht, und die Entwicklungsflüssigkeit wird zu den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers übertragen, so daß ein Umkehrbild entsteht.

Venn als Aufzeichnungsträger beispielsweise eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht verwendet wird, die in üblicher Weise gleichmäßig aufgeladen und bestrahlt wurde, so entsprechen die geladenen Bereiche den dunklen Bereichen des Originalbildes, während die entladenen Bereiche den hellen Bereichen des Üriginalbildes entsprechen. Eine Vorspannung des Beschickungselementes in beschriebener Weise verursacht dann eine selektive Entwicklung der bestrahlten Bereiche des AufZeichnungsträgers.

Nach der Entwicklung befindet sich Entwicklungsflüssigkeit in den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers, während die bildmäßig verteilten Bildladungen noch vorhanden sind« Die in den entladenen Bereichen vorhandene polare Entwicklungsflüssigkeit breitet sich aus diesen Bereichen in die benachbarten geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers aus. Dies wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß es sich um eine polare Entwicklungsflüssigkeit handelt, die leitfähig ist und in die Bereiche großer Feldgradienten angezogen wird. In den unmittelbar benachbarten geladenen Bereichen, die die Entwicklungsflüssigkeit aus dem Aufzeichnungsträger umgeben, ist der Randgradient besonders stark, weshalb die leitfähige Entwicklungsflüssigkeit besonders in die Ränder der geladenen Bereiche befördert wird. Diese seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit auf dem Aufzeichnungsträger hat eine Verringerung der Bildauflösung und eis wesentliche Verringerung der Bildschärfe des entwickelten Umkehrbildes zur Folge. Die Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit kann bei groben Linien so stark sein, daß die entwickelten Bereiche in zwei Teile zerteilt werden, zwischen denen ein von Entwicklungsflüssigkeit freier Raum gebildet ist. Außer der seitlichen Bewegung infolge der Leitfähigkeit der polaren Entwicklungsflüssigkeiten

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wird eine solche Bewegung natürlich auch durch die Flüssigkeit seigenschaft selbst 'begünstigt. Dies wirkt sich gegenüber einer Entwicklung mit trockenem Tonerpulver nachteilig aus, denn das Tonerpulver begünstigt durch seine Struktur eine seitliche Wanderung nicht so stark, so daß es in den Bildflächenteilen besser gehalten werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend aufgezeigten Nachteile der Flüssigentwicklung insbesondere für die Bildumkehrentwicklung zu vermeiden und hierzu ein Verfahren zu schaffen, das eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit infolge benachbarter Bildladungen wirksam verhindert. Dadurch sollen die Auflösung der entwickelten Umkehrbilder sowie deren Schärfe wesentlich erhöht werden.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß ein Beschikkungselement mit einem gleichmäßigen Oberflächenmuster aus Erhöhungen und die Entwicklungsflüssigkeit enthaltenden Vertiefungen mit einem elektrischen Potential versehen wird, dessen Wert dem Maximalwert des Potentials eines zu entwikkelnden Ladungsbildes entspricht, an welches das Beschickungselement nahe herangebracht wird, und daß die geladenen Bereiche des Ladungsbildes nach der Entwicklung auf einen Wert entladen werden, der eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit aus den entwickelten Bereichen in die geladenen Bereiche verhindert.

Bei einer Umkehrentwicklung mit einer polaren Entwicklungsflüssigkeit wird also nach dem eigentlichen Entwicklungsvor-• gang eine Entladung der geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers vorgenommen, und zwar zumindest auf einen solchen Wert, bei dem keine wesentliche seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit aus den nicht geladenen Bereichen in die geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers auftritt.

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Die erfindungsgemäße Entladung des Aufzeichnungsträgers kann auf die verschiedenste V/eise durchgeführt werden. Bei einem elektrostatografischen Aufzeichnungsträger mit fotoleitfähiger Isolierstoffschicht kann dies beispielsweise durch gleichmäßige Ausleuchtung der Aufzeichnungsfläche nach dem Entwicklungsvorgang erfolgen. Die Entladung kann jedoch auch mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung durchgeführt werden. Ferner kann eine andere geeignete Strahlungsquelle zur Entladung der Bildflächen verwendet werden. Die Entladung erfolgt dabei auf einen derartigen Wert, bei dem das elektrostatische Feld zwischen den geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers und der polaren Entwicklungsflüssigkeit zur seitlichen Auswanderung dieser Flüssigkeit in die geladenen Bereiche nicht ausreicht. Nach der Umkehrentwicklung des auf dem Aufzeichnungsträger vorhandenen elektrostatischen latenten Bildes kann man eine Ausbreitung der polaren Entwicklungsflüssigkeit innerhalb längerer Zeit beobachten. Die nach der Erfindung hierzu vorgesehene Entladung der nicht entwickelten Teile des Aufzeichnungsträgers soll möglichst bald nach der Entwicklung erfolgen. Vorzugsweise soll diese Entladung innerhalb eines Zeitraums liegen, in dem noch keine wesentliche seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit in die geladenen Bereiche aufgetreten ist. Die Geschwindigkeit dieser seitlichen Ausbreitung hängt besonders von der Stärke des Potentials am Aufzeichnungsträger in den nicht entwickelten Bereichen und von der Viskosität der Entwicklungsflüssigkeit ab. Mit ansteigendem Potential steigt allgemein auch die Geschwindigkeit der Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit an. Die Geschwindigkeit ist allgemein umgekehrt proportional der Viskosität der Entwicklungsflüssigkeit. Für einen Entwicklerstoff geringer Viskosität in der Größenordnung von 300 Centipoise tritt eine schnellere Ausbreitung auf als bei einem Entwicklerstcff mit hoher Viskosität in der Größenordnung von ca. 5000 Centipoise. Entsprechend soll der Zeitraum zwischen dem Entwicklungsvorgang und dem Entladungsschritt derart bemessen sein,

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daß die schädlichen Auswirkungen der seitlichen Ausbreitung unter Berücksichtigung dieser Parameter möglichst minimal gehalten werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit kann auch zu einem geringen Anteil von der Struktur des Aufzeichnungsträgers bzw. von seiner Dicke und seiner Dielektrizitätskonstante abhängen. Für eine Entwioklungsflüssigkeit mit einer Viskosität von ca. 300 bis ca. 5000 Centipoise bei 25° C und für- einen Aufzeichnungsträger mit maximalen Potentialwerten von ca. 1000 Volt ergibt sich praktisch keine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit, wenn die Entladung der geladenen und nicht entwickelten Bereiche des Aufzeichnungsträgers innerhalb von ca. 0,5 Sekunden nach der Entwicklung erfolgt. Wenn eine minimale seitliche Ausbreitung des Entwicklerstoffs gewährleistet sein soll, so sollen die geladenen Teile des Aufzeichnungsträgers vorzugsweise innerhalb von ca, 0,2 Sekunden nach der Entwicklung entladen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 schematische Darstellungen der Vorgänge bei

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein elektrostatografischer Aufzeichnungsträger mit fotoleitfähiger Isolierstoffschicht 11 auf leitfähiger Unterlage 12 dargestellt, dieser Aufzeichnungsträger ist gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen und in üblicher Weise zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Ladungsmusters mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt. Die Entwicklung erfolgt durch Anordnung eines Beschickungselementes 13 mit gleichmäßigem Oberflächenmuster aus Erhebungen und Vertiefungen am Aufzeichnungsträger, wobei die Vertiefungen 14 die polare Entwicklungsflüssigkeit enthalten. Das Beschickungselement

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und. die darauf vorhandene polare Entwicklungsflüssigkeit führen eine Vorspannung mit einer Polarität, die mit derjenigen der Ladungen auf der fotoleitfähigen Schicht übereinstimmt, wozu eine Spannungsquelle 15 vorgesehen ist. Die Höhe dieser Vorspannung stimmt gleichfalls mit der Höhe der Spannung in den Bildflächenteilen auf dem Aufzeichnungsträger überein.

Fig. 2 zeigt schematisch die Aufzeichnungsfläche unmittelbar nach der Entwicklung, bei der die Entwicklungsflüssigkeit 16 in den nicht zum Bild gehörenden, entladenen Bereichen auf der fotoleitfähigen Isolierstoffschicht abgelagert wurde.

Fig. 3 zeigt schematisch die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers kurz nach der Entwicklung und der Abgabe der Entwicklungsflüssigkeit, die noch beschrieben wird. Durch die Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und den sie umgebenden und nicht entwickelten Bereichen der fotoleitfähigen Schicht werden Ladungen entgegengesetzter Polarität an der Oberfläche der Entwicklungsflüssigkeit nahe den nicht entwickelten Bereichen induziert, wodurch ein elektrisches Feld entsteht, welches eine Kraftwirkung auf die Entwicklungsflüssigkeit nach außen hin ausübt, die normal zur Oberfläche der Flüssigkeit gerichtet ist und sie in seitlicher Richtung auf den Rand der nicht entwickelten Bereiche zu bewegt.

Fig. 4 zeigt schematisch die Aufzeichnungsfläche nach der Entwicklung und nach der gleichmäßigen Entladung auf einen Wert, der die elektrische Feldstärke auf Werte verringert, die eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit nicht erzeugen können. Die Entladung des Aufzeichnungsträgers erfolgt typischerweise auf einen Wert von weniger als ca. 100 Volt.

In Fig. 5 ist eine Einrichtung zur Durchführung der Umkehrentwicklung nach der Erfindung dargestellt, wobei als fotoleitfähige Aufzeichnungsschicht ein endloses Band 17 vorgesehen

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ist, welches auf Rollen 18 geführt ist und nacheinander an den verschiedenen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens vorbeibewegt wird. Die fotoleitfähige Schicht wird mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung 19 elektrostatisch aufgeladen und dann mittels einer Belichtungsvorrichtung 20 ■ mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt. Die Entwicklung erfolgt durch Zuführung einer Entwicklungsflüssigkeit 24 aus einem Vorrat 23 mittels einer Rolle 22, die die Flüssigkeit auf eine Beschickungsrolle 21 überträgt. Die Beschickungsrolle ist mit einem dreifach spiralförmigen Muster versehen, welches in ihre Oberfläche eingeschnitten ist. Ihre Erhebungen werden mittels eines Abstreichblattes 25 frei von Entwicklungsflüssigkeit gehalten. Die Beschickungsrolle und die Entwicklungsflüssigkeit führen ein Potential, welches mit demjenigen der fotoleitfähigen Schicht übereinstimmt und durch die Spannungsquelle 15 erzeugt wird. Nach der Entwicklung wird der Aufzeichnungsträger mittels einer Lampe 26 gleichmäßig beleuchtet. Falls erwünscht, kann das entwickelte Bild auf eine Empfangsfläche 37 übertragen werden, die in Druckberührung mit der angetriebenen Rolle 18 mittels einer Gegenrolle 28 geführt wird. Die Zuführung der Empfangsfläche kann entweder blattförmig oder in Form eines kontinuierlichen Bandes erfolgen„ welches von einer Rolle 29 aus zugeführt wird.

Das elektrostatische Ladungsmuster kann in jeder geeigneten Weise auf jedem geeigneten Aufzeichnungsträger erzeugt werden. Es kann beispielsweise durch Aufladung der Aufzeichnungsfläche in bildmäßiger Verteilung oder durch gleichmäßige Aufladung einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht und anschließende Belichtung mit einem Licht-Schatten-Muster erzeugt werden. Grundsätzlich kann jede Aufzeichnungsfläche verwendet werden, ¹ auf der ein elektrostatisches Ladungsmuster erzeugt und für kürzere Zeit zwecks Entwicklung gespeichert werden kann. Typische elektrostatografische Aufzeichnungsflächen bestehen aus dielektrischen Stoffen wie z.B. mit Kunststoff beschichteten Papie.ren, leitfähigen Unterlagen mit bildmäßig verteilten

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Isolierstoffschichten und fotoleitfähigen Schichten. Typische verwendbare Fotoleiter sind Selen und Selenlegierungen, Kadmiumsulfid, Kadmiumsulfoselenid, Phthalocyanin-Bindemittelschichten und Polyvinylcarbazol, sensitiviert mit 2,4,7-Trinitrofluorenon. Die elektrostatografische Aufzeichnungsfläche kann in jeder geeigneten Form vorliegen, beispielsweise als Platte, Band oder Trommel und kann auch als Bindemittelschicht auf einer Unterlage angeordnet sein. Die Aufzeichnungsflächen können mit geeigneten dielektrischen Stoffen in bekannter Weise beschichtet sein.

Eine Umkehrentwicklung auf der Aufzeichnungsfläche kann mittels einer geeigneten polaren Entwicklungsflüssigkeit erfolgen. Geeignete Entwicklerstoffe, mit denen die Umkehrentwicklung durchführbar ist, haben einen spezifischen Widerstand von

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ca. 10 Ohm cm bis ca. 10 Ohm cm. Die Entwicklungsflüssigkeiten sind deswegen als polare Flüssigkeiten zu bezeichnen, weil sie in gleicher Weise induzierte positive oder negative Ladungen halten können. Typische Trägerflüssigkeiten dieser Gruppe sind Glycerol, Polypropylenglycol, 2,5-Hexanediol, Mineralöl, pflanzliche Öle wie z.B. Rizinusöl, Erdnußöl, Kokosöl, Sonnenblumenöl, Getreideöl, Rüböl und Sesamöl. Ferner gehören dazu Schwerbenzin, fluorierte Kohlenwasserstofföle wie Freonlösungsmittel von DuPont und Krytoxöle, Siliconöle, Fettsäureester, Kerosin, Decan, Toluol, und Oleinsäure. Ferner können die Sntwicklerstoffe eine oder mehrere sekundäre Trägerflüssigkeiten, Dispergierungsraittel, Pigment- oder Farbstoffe, Mittel zur Beeinflussung der Viskosität oder eine Fixierung der Pigmentstoffe auf Kopiepapier bewirkende Zusatzstoffe enthalten.

Die Entwicklungsflüssigkeiten können jede geeignete Viskosität haben. Da während der Entwicklung die Entwicklungsflüssigkeit von dem Beschickungselement auf die Aufzeichnungsfläche übergehen soll, werden vorzugsweise Entwicklungsflüssigkeiten mit einer Viskosität von ca. 300 bis ca. 5000 Centipoise bei

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25° C verwendet. Da die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei der Umkehrentwicklung in gewissem Grade von der Fließfähigkeit der Entwicklungsflüssigkeit abhängen, kann es günstig sein, eine Entwicklungsflüssigkeit auszuwählen, deren Viskosität anderen Entwicklungsgrößen angepaßt ist und die ein weniger gutes Fließen ermöglicht. Dieser Ausgleich zwischen optimaler Viskosität für verringerte Ausbreitung der Flüssigkeit und einer Viskosität, die für eine bestimmte Entwicklungsgeschwindigkeit oder Bildtönungsdichte erforderlich ist, kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden.

Die Entwicklung kann durchgeführt werden, indem die Oberfläche, des Beschickungselementes ausreichend nahe an die Aufzeichnungsfläche herangebracht wird, so daß die polare Entwicklungsflüssigkeit aus den Vertiefungen der Oberfläche des Beschikkungselementes auf den Aufzeichnungsträger in der einer Umkehrentwicklung entsprechenden Verteilung übergeht. Um eine maximale Bildtönungsdichte zu erzielen, sollen die Erhöhungen der Beschickungsfläche vorzugsweise in leichte oder mäßige Berührung'mit der Aufzeichnungsfläche gebracht werden, wenn sie praktisch frei von Entwicklungsflüssigkeit sind. Eine Umkehrentwicklung ergibt sich durch Anschaltung eines Potentials an das Beschickungselement, dessen Polarität und Wert mit der Polarität und dem Wert der geladenen Bereiche der Aufzeichnungsfläche übereinstimmt. Dadurch wird ein elektrostatisches Feld zv/isehen den entladenen Bereichen der Aufzeichnungsfläche und der Entwicklungsflüssigkeit auf dem Beschickungselement erzeugt. Eine Ladung wird in der Entwicklungsflüssigkeit entsprechend dem elektrostatischen Feld induziert, und die Flüssigkeit bewegt sich an den Erhöhungen der Beschickungsfläche nach oben in den Bereichen, die den entladenen Bereichen der Aufzeichnungsfläche gegenüberliegen. Bei diesem Entwicklungsverfahren wirken das Beschickungselement und die polare Entwicklungsflüssigkeit auf seiner Oberfläche in bekannter Weise wie eine Entwicklungselektrode. Wenn beispielsweise ein Aufzeichnungsträger positiv geladen 1st und das Beschickungsele-

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ment ein positives Potential ungefähr derselben Höhe wie der Aufzeichnungsträger führt, so existiert kein Feld zwischen dem Beschickungselement und den geladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers. Deshalb wird leine Entwicklungsflüssigkeit aus den Vertiefungen des Beschickungselementes auf den Aufzeichnungsträger in die geladenen Bereiche übertragen. In den entladenen Bereichen des Aufzeichnungsträgers existiert jedoch ein Feld zwischen dem als Entwicklungselektrode wirkenden Beschickungselement und der Aufzeichnungsfläche, und die polare Entwicklungsflüssigkeit wird daher aus den Vertiefungen auf den Aufzeichnungsträger übertragen, so daß die entladenen Hintergrundflächen des Bildes entwickelt werden und ein umgekehrter Abbildungssinn entsteht.

Jede geeignete Beschickungsfläche kann zum Aufbringen der Entwicklungsflüssigkeit auf den Aufzeichnungsträger verwendet werden. Die Beschickungsflächen haben normalerweise eine gleichmäßige Musterung aus Erhöhungen und Vertiefungen, wobei die Vertiefungen ausreichend breit sind, um eine ausreichende Menge Entwicklungsflüssigkeit aufzunehmen, damit die Bildtönungsdichte während der Entwicklung den Anforderungen entspricht. Um die Abnützung der Aufzeichnungsfläche minimal zu halten, sollen vorzugsweise solche Erhöhung-en vorgesehen sein, die gleichmäßig gekrümmt oder mit flachen Oberflächen versehen sind, welche die Aufzeichnungsfläche berühren. Typische geeignete Stoffe sind u.a. poröse keramische Stoffe, Metallschwamm, gemusterte Gewebe oder Bänder, Kapillaranordnungen und zylindrische Rollen mit Oberflächenmustern in Form einzelner oder dreifach spiralförmiger Windungen, ferner mit pyramidenförmigen oder quadratischen Gravuren. Um eine gute Bildauflösung zu erreichen, soll die Oberfläche des Beschickungselementes vorzugsweise ca. hO bis 120 Markierungen aus erhöhten oder vertieften Bereichen pro cm aufweisen. Gröbere Musterungen haben eine unzureichende Bildauflösung zur Folge, feinere Musterungen enthalten eine nicht ausreichende Entwicklerstoff-

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menge in den Vertiefungen, um eine gute Bildtönungsdichte zu erreichen. Allgemein wird vorzugsweise ein Muster aus vertieften Rillen verv/endet, wie sie bei einem dreifach spiralförmigen Muster gegeben sind, da dieses eine bessere Abstreichung mittels der Abstreichfläche ermöglicht.

Die Beschickungsfläche kann in jeder geeigneten Weise mit Entwicklungsflüssigkeit versehen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Beschichtungsrolle oder eine Schwammrolle vorgesehen sein oder das Beschickungselement selbst wird in ein Bad der Entwicklungsflüssigkeit eingetaucht. Vor der-Berührung der Aufzeichnungsfläche soll die Oberfläche des Beschickungselementes abgewischt werden, um die Entwicklungsflüssigkeit von den Erhöhungen zu entfernen. Als Abstreichvorrichtung kann jede geeignete Anordnung dienen. Beispielsweise kann ein Abstreichblatt oder eine Quetschrollenanordnung vorgesehen sein. Das Abstreichen hat außer der Entfernung der Entwicklungsflüssigkeit von den Erhebungen des Beschickungselementes eine leichte Wischwirkung zur Folge, durch die die Höhe der· Entwicklungsflüssigkeit in den Vertiefungen der Beschickungsfläche etwas unter dem Niveau der Erhöhungen gehalten wird* Ein solches Aufbringen der Entwicklungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Beschickungselementes hält Ablagerungen in den nicht zum Bild gehörenden Flächenteilen auf dem Aufzeichnungsträger minimal.

Nach der Umkehrentwicklung kann das entwickelte Bild wahlweise auf ein Empfangsblatt übertragen werden, wozu ein normales Papierblatt vorgesehen sein kann. Die Übertragung kann beispielsweise durch Berührung der Aufzeichnungsfläche mit der Empfangsfläche unter Druck erfolgen. Diese Art der Übertragung wird wegen ihrer Einfachheit und Wirksamkeit allgemein vorzugsweise angewendet. Es ist jedoch auch eine Bildübertragung mittels einer Korona-Entladungsvorrichtung möglich, die an oder unmittelbar vor der Berührungslinie zwischen der Empfangsfläche und·der Aufzeichnungsfläche angeordnet ist. Beim Betrieb der

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Anordnung wird ein elektrostatisches Feld erzeugt, welches ein elektrostatisches Anhaften der Empfangsfläche an der Aufzeichnungsfläche bewirkt, wodurch sich beide synchron bewegen. Gleichzeitig bewirkt das elektrostatische Feld eine Anziehung der Entwicklungsflüssigkeit in bildmäßiger Verteilung von der Aufzeichnungsfläche auf die Empfangsfläche, so daß das Bild elektrostatisch an der Empfangsfläche anhaftet.

Der genaue Mechanismus, durch den die Kontrastschärfe und die Auflösung der Umkehrbilder beim erfindungsgemäßen Verfahren verbessert wird, ist gegenwärtig noch nicht vollständig geklärt. Theoretisch kann eine Ausbreitung der polaren Entwicklungsflüssigkeit nach der Entwicklung nicht auftreten, da gemäß Fig. 2 die Entwicklungsflüssigkeit eine Ladung derselben Polarität wie die geladenen nicht entwickelten Bereiche des Aufzeichnungsträgers hat und anfangs ziemlich genau auch dasselbe Potential aufweist, Dieser Zustand konnte jedoch nicht beobachtet werden. Der Mechanismus, durch den die Entwicklungsflüssigkeit ihre Ladung verliert, ist jedoch ungewiß. Man nimmt an, daß die Entwicklungsflüssigkeit während der Entwicklung nicht vollständig geladen werden kann. Es existiert dann ein Potentialunterschied zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und der sie umgebenden geladenen dielektrischen Fläche, was zu einer schnellen Entladung der Flüssigkeit führt, nachdem sie die dielektrische Fläche erreicht. Man hat angenommen, daß diese Entladung der geladenen Lntwicklungsflüssigkeit durch den Kontakt mit der geerdeten Unterlage hinter der dielektrischen Aufzeichnungsschicht erfolgt, beispielsweise durch den Effekt winziger Löcher in der Aufzeichnungsfläche oder vielleicht durch eine besondere Art einer Ladungsinfluenz durch die Dicke der Aufzeichnungsschicht hindurch. In jedem Falle wird ein seitlich wirkendes Feld schnell zwischen den geladenen Teilen der Aufzeichnungsfläche und der polaren Entwicklungsflüssigkeit erzeugt, welches eine ausreichend starke Kraft zur Folge hat, die ein Fließen der Entwicklungsflüscig-

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keit in der in Fig. 3 gezeigten Weise bewirkt= Man hat beobachtet, daß dieses Fließen nicht unbedingt gleichmäßig erfolgt und bisweilen ziemlich regellos ist, waaus man ableitet, daß die Entwicklungsflüssigkeit vielleicht in Bereiche höchster Potentialgradienten fließt. Durch diese ungleichmäßige Verlagerung der polaren Entwicklungsflüssigkeit auf der Aufzeichnungsfläche nimmt man an, daß das Potential auf dieser Fläche in mikroskopischem Maßstab sich räumlich ändert und daß die Entwicklungsflüssigkeit dem Weg höchster Potentialgradienten folgt, d.h. denjenigen Bereichen, wo die Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungsflüssigkeit und der jeweils benachbarten Fläche am größten ist. Eine weitere Erklärung des Mechanismus besagt, daß der Randgradient nicht nur in den entladenen Bereichen, sondern auch in den unmittelbar benachbarten geladenen Bereichen groß ist und daß die leitfähige Entwicklungsflüssigkeit in die verbleibende geladene Seite des Randbereiches bewegt wird. In dieser Position entlädt sie dann diesen Bereich. Danach kann sich die Position der Randgradienten vorwärts verlagern. Während dieser Bewegung verlagert sich auch das Potentialgradientmuster. Die neue Position des Potentialgradientmusters verursacht dann wieder eine Anziehung der Entwicklungsflüssigkeit in den neu gebildeten Rand des geladenen Bereiches, wo sie wiederum eine Entladung verursacht. Der Vorgang der Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit ist kontinuierlich, sie folgt dem Gradienten und drückt ihn gewissermaßen dabei nach außen. Nach der Entladung der nicht entwickelten geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers durch das erfindungsgemäße Verfahren sind die Schwierigkeiten, welche mit der Ausbreitung der polaren Entwicklungsflüssigkeit in bildmäßiger Verteilung erzeugt wurden, praktisch vollständig beseitigt. Wenn nach der Entwicklung und vor einer wesentlichen Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit auf der Aufzeichnungsfläche die geladenen Teile des Bildes auf einen Wert entladen werden, unter dem ein zur Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit unzureichender Potentialgradient erzeugt wird, erhält man Bilder ausgezeichneter Sch-ärfe, Auflösung und

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"besten Kontrastes.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Beschreibung und dem Vergleich vorzugsweiser Verfahrensarten nach der Erfindung, Die Beispiele II und IV enthalten Vergleichswerte. In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Anteile und Prozentwerte auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Beispiel I

Ein elektrofotografischer Aufzeichnungsträger mit einer Bindemittelschicht mit fotoleitfähigen Phthäbcyaninteilchen auf einer leitfähigen Unterlage wird positiv auf ein Potential zwischen 500 und 600 Volt aufgeladen und danach bildmäßig bestrahlt. Eine -Umkehrentwicklung erfolgt durch Bewegung der fotoleitfähigen Schicht in leichter Berührung an einer zylindrischen Rolle vorbei, die ein dreifach spiralförmiges Muster von ca. 70 Linien pro cm trägt, welche unter einem Winkel von 45 zur Längsachse der Rolle geschnitten sind. Die Vertiefungen der Rolle werden mit polarer Entwicklungsflüssigkeit ähnlich wie bei der Einrichtung nach Fig. 5 gefüllt. Die Entwicklungsflüssigkeit hat die folgende Zusammensetzung nach Gewichtsteilen:

Mchtes Mineralöl 30 Teile

Ganex V-216 15 Teile

Microlith CT Black 18 Teile

VM55O Methylviolettannat,

ausgeschwemmter Pigmentstoff 3 Teile Paraflint RG Wachs 0,5 Teile

Ganex V-216 ist ein alkyliertes Polyvinylpyrrolidon, erhältlich von der GAF Corporation. Microlith CT Black ist ein mit Kunstharz versetzter dispergierter Rußpigmentstoff, bestehend aus ca. 40% Ruß und 60% Estergummiharz, erhältlich von CIBA. VM55O ist ein Pigmentstoff, erhältlioh von der Magruder Color Company, Paraflint RG 1st ein Kohlenwasserstoffwachs, erhältlich von der Moore and Munger Corporation. Die Entwicklungs-

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10 flüssigkeit hat einen spezifischen Widerstand von ca. 10 Ohm cm.

Die Umkehrentwicklung erfolgt durch Anschaltung einer Vorspannung von +500 Volt an die Beschickungsfläche, und innerhalb von ca. 0,2 Sekunden nach der Entwicklung wird der Aufzeichnungsträger zur Entladung der geladenen und nicht entwickelten Bereiche beleuchtet. Das entwickelte Bild, welches eine annehmbare Qualität hat, ist scharf und sauber, und normale Schreibmaschinentypen werden genau reproduziert und sind leicht lesbar.

Beispiel II

Das Verfahren aus Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß unmittelbar nach der Entwicklung das entwickelte Bild auf dem Aufzeichnungsträger bei Dunkelheit ca. 1 Minute lang gehalten wird, wonach die Bellaachtung erfolgt. Bei Vergleich mit dem Bild aus Beispiel I zeigt dieses Bild eine beachtliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit und damit ein unscharfes Aussehen, so daß normale Schreibraaschinenschriftzeichen nicht genau reproduziert und unlesbar sind.

Beispiel III

Das Verfahren aus Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß innerhalb von ca. 0,5 Sekunden nach der Entwicklung der Aufzeichnungsträger .gleichmäßig beleuchtet wird, um die geladenen und nicht entwickelten Bereiche zu entladen. Innerhalb von 3 Sekunden nach der Entwicklung wird die Entwicklungsflüssigkeit auf normales Feinpapier übertragen. Das erhaltene Bild ist klar und scharf und hat eine Qualität, die mit derjenigen aus Beispiel I vergleichbar ist.

Beispiel IV

Das Verfahren aus Beispiel III wird wiederholt mit dem Unterschied, daß keine Beleuchtung nach der Entwicklung erfolgt.

, Bei einem Vergleich mit dem Bild aus Beispiel III zeigt dieses Bild auf normalem Feinpapier eine beachtliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit, so daß die Bildqualität sehr schlecht ' und ein merklicher Verlust an Schärfe gegeben ist.

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Obwohl spezielle Verfahrensarten in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Beispielen erläutert wurden, dienen diese lediglich der Erklärung der Erfindung. Ss sind weitere Verfahrensarten und Anordnungen zur Verwirklichung der Erfindung möglich, die von den vorstehend beschriebenen abweichen und gleiche Ergebnisse erzielen.Beispielsweise kann die Wirkung einer Entwicklungselektrode auch mit anderen Elementen erzielt werden. Weitere Abänderungen der Erfindung sind dem Fachmann nach Kenntnis der vorstehenden Beschreibung möglich, sie werden insgesamt durch den Grundgedanken der Erfindung erfaßt.

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Claims

Patentansprüche

ΓΐJ Elektrostatografisches Abbildungsverfahren mit Bildumkehrung unter Verwendung einer auf einem Beschickungselement vorhandenen polaren Entwicklungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschickungselement mit einem gleichmäßigen Oberflächenmuster aus Erhöhungen und die Entwicklungsflüssigkeit enthaltenden Vertiefungen mit einem elektrischen Potential versehen wird, dessen Wert dem Maximalwert des Potentials eines zu entwickelnden Ladungsbildes entspricht, an welches das Beschickungselement nahe herangebracht wird,' und daß die geladenen Bereiche des Ladungsbildes nach der Entwicklung auf einen Wert entladen werden, der eine seitliche Ausbreitung der Entwicklungsflüssigkeit aus den entwickelten Bereichen in die geladenen Bereiche verhindert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsträger eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht verwendet wird und daß die Entladung durch eine gleichmäßige Beleuchtung der Isolierstoffschicht erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrostatische Entladung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entwicklungsflüssigkeit mit einem spezi-

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fischen Widerstand von ca. 10 Ohm cm bis ca. 10 Ohm cm verwendet wird,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung innerhalb von ca. 0,5 Sekunden nach der Entwicklung erfolgt.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung inneöalb von ca. 0,2 Sekunden nach der Entwicklung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entladung die polare Entwicklungsflüssigkeit von dem Aufzeichnungsträger auf eine Empfangsflache übertragen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung nach der Entwicklung vor einer merklichen Ausbreitung der polaren Entwicklungsflüssigkeit in die geladenen Bereiche erfolgt.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (19, 20) zur Erzeugung eines Ladungsmusters auf einem Aufzeichnungsträger (17), durch eine Vorrichtung (21) zur Entwicklung der nicht geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers (17) mittels eines Beschickungselementes (21) mit einem
regelmäßigen Oberflächenmuster aus Erhöhungen und Vertiefungen, wobei die Vertiefungen eine polare Entwicklungsflüssigkeit (24) enthalten, durch eine Vorrichtung (15) zur Anschaltung eines Potentials an das Beschickungselement (21), welches mit dem maximalen Potential auf dem Aufzeichnungsträger (17) übereinstimmt und durch eine Vorrichtung (26)
zur Entladung der geladenen Bereiche des Aufzeichnungsträgers (17) nach der Entwicklung.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,- daß

als Entladungsvorrichtung eine Korona-Entladungsvorrichtung vorgesehen ist.

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11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (17) als Aufzeichnungsfläche eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht aufweist und daß die Entladungsvorrichtung (26) eine Strahlungsvorrichtung ist, deren Wellenlänge eine leitfähigkeit der fotoleitfähigen Schicht zur Folge hat.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 "bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildübertragungsvorrichtung (27, 28) zur Übertragung entwickelter Bilder vom Aufzeichnungsträger (17) auf eine Empfangsfläche (27) vorgesehen ist.

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