DE2735650C2

DE2735650C2 - Lichtempfindliches Steuergitter und dessen Verwendung in einem elektrofotografischen Verfahren

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Publication number: DE2735650C2
Application number: DE19772735650
Authority: DE
Inventors: Noboru Yokohama Kanagawa Narita; Katsuhide Soka Saitama Tamura; Kazuki Kawasaki Kanagawa Tanaka; Shigemori Tokio/Tokyo Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1976-08-10
Filing date: 1977-08-08
Publication date: 1985-07-11
Also published as: GB1591044A; JPS5320333A; DE2735650A1

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtempfindliches, eine Vielzahl von öffnungen aufweisendes Steuergitter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und die Verwendung dieses Steuergitteirs in einem elektrofotografischen Verfahren gemäß Patentanspruch 5.

Lichtempfindliche Steuergitter sind in ihrem Aufbau mit üblichen lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien für die Elektrofotografie im wesentlichen identisch, unterscheiden sich jedoch von diesen dadurch, daß sie eine Vielzahl kleiner Öffnungen aufweisen. Ein lichtempfindliches Steuergitter wird im allgemeinen in einem elektrofotografischen Verfahren verwendet, bei de;n auf dem Steuergitter ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt wird. Dieses Ladungsbild stellt ein primäres Ladungsbild dar und kann zur Erzeugung eines sekundären Ladungsbildes, das sichtbar gemacht werden kaiin, verwendet werden.

Das primäre Ladungsbild wird durch ein dem Aufbau des lichtempfindlichen Steuergitters entsprechendes Verfahren erzeugt. Beispielsweise wird der Fall eines lichtempfindlichen Steuergitters, das einen elektrisch leitenden Kern und eine darauf ausgebildete fololeitfähige Schicht aufweist, das Steuergitter durch ein aus der JP-C 5063/1973 bekanntes Verfahren elektrisch geladen und dann bildmäßig belichtet, wodurch ein primäres Ladungsbild erzeugt wird. Falls ein lichtempfindliches Steuergitter auf der fotoleitfähigen Schicht ferner eine isolierende Deckschicht aufweist, wird ein primäres Ladungsbild gemäß einem aus der JP-A 341/1976 bekannten Verfahren dadurch erzeugt, daß eine Primärspannung angelegt wird, eine bildmäßige Belichtung durchgeführt

so wird, gleichzeitig mit der bildmäßigen Belichtung oder danach eine Sekundärspannung angelegt wird und eine Gesamtbelichtung (eine Belichtung der gesamten Oberfläche) durchgeführt wird, oder dadurch, daß gleichzeitig mit der bildmäßigen Belichtung eine Primärspannung angelegt wird und dann eine Sekundärspannung angelegt und eine Gesamtbelichtung durchgeführt wird. Durch den vorstehend erwähnten Verfahrensschritt des Anlegens einer Sekundärspannung wird die während des Anlegens der Primärspamnung aufgebrachte Ladung entfernt oder wird nach der Entfernung dieser Ladung weiter auf entgegengesetzte Polarität geladen.

Das lichtempfindliche Steuergitter, das ein auf diese Weise erzeugtes primäres Ladungsbild trägt, wird gegenüber einem Aufzeichnungsmaterial mit einer isolierenden Oberfläche angeordnet, und das Aufzeichnungsmaterial wird über das lichtempfindliche Steuergitter elektrisch geladen, wodurch auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials ein sekundäres Ladungsbild erzeugt wird. Der während, des Verfahrensschrittes der Ladung erzeugte lonenstrom wird mittels der durch das primäre Ladungsbild erzeugten elektrischen Felder selektiv durch die Öffnungen des lichtempfindlichen Steuergitters hindurch zu der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials geleitel, wodurch das sekundäre Ladungsbild erzeugt wird. Das sekundäre Ladungsbild wird durch eines der bei der Elektrofotografie üblicherweise angewandten Entwicklungsverfahren entwickelt und dann fixiert. Das sekundäre Ladungsbild kenn elektrostatisch auf ein weiteres Aufzeichnungsmaterial übertragen und dann entwickelt werden, oder es kann zuerst entwickelt und dann auf ein weiteres Aufzeichnungsmaterial bzw. Bildempfangsmaterial übertragen werden.

Kopierverfahren, bei denen ein lichtempfindliches Steuergittcr angewandt wird, haben einige vorteilhafte Merkmale. Beispielsweise ist das lichtempfindliche Slcuergitter nicht direkt dem Entwicklungsverfahren ausgc-

setzt, was zu einer hohen Haltbarkeit des Sieucrgitters führt. Falls das lichtempfindliche Steuergitter ferner mindestens auf der fotoleitfähigen Schicht eine isolierende Deckschicht aufweist, kann ein einmal erzeugtes primäres Ladungsbild wiederholt zur Erzeugung einer Vielzahl von Kopien verwendet werden, was insbesondere für Kopierverfahren, die mii hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, vorteilhaft ist

Aus der US-PS 32 20 324 ist ein lichtempfindliches Steuergitter bekannt, das aus einem elektrisch leitenden Kern und einer fotoleitfähigen Schicht besteht und keine isolierende Deckschicht aufweist. Mit dem aus der US-PS 32 20 324 bekannten Steuergitter wird eine Koronaentladung dadurch reguliert, daß entsprechend einer bildmäßigen Belichtung in der fotoleitfähigen Schicht des Steuergitters selektiv Bereiche mit höherer Leitfähigkeit erzeugt werden.

Wie bereits erwähnt wurde, unterscheiden sich lichtempfindliche Steuergitter von üblicherweise bei der Elektrofotografie verwendeten lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien dadurch, daß sie eine Vielzahl kleiner öffnungen aufweisen. Die Form und die Abmessungen dieser öffnungen wirken sich in hohem Maße auf die Eigenschaften des lichtempfindlichen Steuergitters aus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein lichtempfindliches Steuergitter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Ve^rfügung zu stellen, auf dem ein primäres Ladungsbild mit hohem elektrostatischen Kontrast erzeugt werden kann und das zum bildmäßigen Modulieren eines lonenstroms mit hohem Wirkungsgrad für die Erzeugung eines kontrastreichen sekundären Ladungsbildes geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein lichtempfindliches, eine Vielzahl von öffnungen aufweisendes S' sjergitter mit dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs '. angegebenen Werten von drei Parametern des Sieaergilters, nämlich der endgültigen Öffnungsfläche, der Schichtdicke des dicksten Bereichs der fotoleitfähigen Schicht und der Schichtdicke des dicksten Bereichs der isolierenden Deckschicht, gelöst. Für die drei genannten Parameter kann eine synergistische Wirkung angenommen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispkien unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1,6,7,8 und 9 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steuergitters.

Fig.2 bis 4 erläutern ein Beispiel des Vorgangs der Erzeugung eines primären Ladungsbildes auf dem erfindungsgemäßen Steuergitter, wobei F i g. 1 das Anlegen einer Primärspannung, F i g. 3 die bildmäßige Belichtung unter gleichzeitigem Anlegen einer Sekundärspannung und F i g. 4 die Gesamtbelichtung zeigt.

F i g. 5 zeigt ein Beispiel der Erzeugung eines sekundären Ladungsbildes auf einem Aufzeichnungsmaterial.

Fig. 10 bis 12 zeigen ein weiteres Beispiel des Vorgangs der Erzeugung eines primären Ladungsbildes auf dem erfindungsgemäßen Steuergitter, wobei Fig. 10 das Anlegen einer Primärspannung unter gleichzeitiger bildmäßiger Belichtung zeigt und F i g. 11 und 12 das Anlegen einer Sekundärspannung und eine Gesamtbelichtung zeigen.

Fi g. 13 zeigt ein weiteres Beispiel des Vorganges der Erzeugung eines sekundären Ladungsbildes auf einem Aufzeichnungsmaterial.

Fig. 14A und 14B zeigen zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eine Form des erfindungsgemäß;n Steuergitter^.

F i g. 1 zeigt ein besonders typisches Beispiel des erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Steuergitters.

Fig. 1 stellt schematisch einen vergrößerten Querschnitt oes lichtempfindlichen Steuergitters dar. In der Figur weist das lichtempfindliche Steuergitter 1 einen elektrisch leitenden Kern 2, der aus einem Metallnetz mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen und einer Dicke von beispielsweise 10 bis 70 μίτι gebildet ist, sowie eine fotoieitfähige Schichi 3 und eine isolierende Deckschicht 4, die auf dem leitenden Kern 2 ausgebildet sind, auf.

F i g. 2 bis 5 zeigen ein typisches Beispiel des Vorgangs der Erzeugung von primären und sekundären Ladungsbildern unter Verwendung des lichtempfindlichen Steuergitters nach Fig. 1. Die fotoieitfähige Schicht 3 ist in bezug auf den Fall beschrieben, daß sie die Eigenschaft hat, daß auch in ihren dunklen Bereich Löcher injiziert werden. Im einzelnen besteht die fotoieitfähige Schicht 3 aus einem Halbleiter wie Se oder seinen Legierungen, bei dem die Hauptladunysträger Löcher sind (p-Leitfähigkeitstyp).

In Fig.2, die das Ergebnis des Anlegens einer Primärspannung zeigt, ist die isolierende Deckschicht 4 des lichtempfindlichen Steuergitters 1 mittels einer üblichen Ladungsvorrichtung gleichmäßig mit negativer Polarität aufgeladen worden. Durch diese Aufladung werden Löcher aus dem elektrisch leitenden Kern 2 in die fotoieitfähige Schicht 3 injiziert und an der Grenzfläche zu d^r iiolierenden Deckschicht 4 eingefangen. F i g. 2 zeigt eine Koronaentladungsvorrichiung 5. Fig. 3 zeigt das Ergebnis des Anlegens einer Sekundärspannung unter gleichzeitiger bildmäßiger Belichtung. Die Sckundärspannung wird mittels einer Koronaentladung aus einer Quelle für Wechselspannung, der eine Vorspannung positiver Polarität überlagert ist, angelegt. Die Wechsclspannungsquellc kann durch eine Glcichspannungsqucllc mil positiver Polarität ersetzt werden. Wenn die fololeitfähige Schicht 3 einen langsamen Dunkelabfall hat, brauchen das Anlegen der Sekundärspannung und die bildmäßige Belichtung nicht gleichzeitig stattzufinden, sondern sie können aufeinanderfolgend durchgeführt werden. F i g. 3 zeigt eine Vorlage 6, einen hellen Bildbereich L, einen dunklen Bildbereich D, Lichtstrahlen 7 und eine Koronaentladungsvorrichtung 8. Aus F i g. 4, die das Ergebnis der Gesamtbelichtung zeigt, ist als nächstes zu ersehen, daß nur im dunklen Bildbereich das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Steuergitters 6C schnell einen Wert annimmt, der proportional der Menge der Oberflächenpotentialladung auf der isolierenden Deckschicht 4 ist, so daß dadurch ein primäres Ladungsbild erzeugt wird. Die P'eile 9 stellen Lichtstrahlen von einer Lichtquelle wie z. B. einer Lampe dar.

In F i g. 5 ist dargeste'k wie mittels des vorstehend beschriebenen primären Ladungsbildes ein lonenstroin zur Bildung eines sekundären Ladungsbildes auf einem Aufzeichnungsmaterial moduliert wird. Fig. 5 zeigt einen Koronadraht 10 einer Entladungsvorrichtung, eine Gegenelektrode 11 und ein als Aufzeichnungsmaterial verwendetes Kopierpapic T2, auf dessen Oberfläche das sekundäre Ladungsbild erzeugt wird. Duich Teilspannungsqucllen 13 und 14 für die Erzeugung elektrischer Felder zwischen dem Koronadraht 10 und dem Kopierpa-

pier 12 wird der Koronaionenstrom verursacht. Das Kopierpapier 12 ist so angeordnet, daß es an die mit der isolierenden Deckschicht 4 versehene Seite des Steuergitters 1 angrenzt, und der Ioncnstrom fließt von dem Koronadraht 10 über das lichtempfindliche Steuergitter zu dem Kopierpapier 12. Dabei kommen elektrische Felder, die durch das primäre Ladungsbild, das sich auf dem lichtempfindlichen Stcucrgitter befindet, erzeugt werden, zur Wirkung, nämlich im hellen Bildbcrcich ein durch durchgehende Linien λ dargestelltes elektrisches Feld, das den lonenstrom sperrt, und im dunklen ßildbcrcich ein durch durchgehende Linien β dargestelltes elektrisches Feld, das den lonenstrom beschleunigt.

Dadurch wird auf dem Kopierpapier 12 ein sekunküres Ladungsbild in Form eines Positivbildes erzeugt. Das auf diese Weise gebildete sekundäre Ladungsbild wird durch übliche Tonerentwicklung zu einem sichtbaren IJiKI

ίο entwickelt. Das Aufzeichnungsmaterial braucht nicht ein zum Festhalten von Ladung geeignetes Blattmaterial gemäß der vorstehenden Beschreibung zu sein, sondern kann auch ein zylinderförmiges isolierendes Aufzeichnungsmaterial sein.

Das lichtempfindliche Steuergitter nach F i g. 1 hat viele öffnungen, in denen die fotoleilfähige Schicht 3 und die isolierende Deckschicht 4 um den das Substrat bildenden elektrisch leitenden Kern 2 herum so ausgebildet

Ii sind, daß der leitende Kern 2 teilweise freiließt.

Der das Substrat des lichtempfindlichen Steuergitters bildende leitende Kern kann dadurch hergestellt werden, daß ein flaches Blech aus einem Metall wie z. B. rostfreiem Stahl. Kupfer, Aluminium oder Zinn mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zur Bildung vieler kleiner öffnungen geätzt wird (wobei in diesem Fall die Öffnungen im Schnitt häufig rechteckige Form haben), daß ein derartiges Blech elektroplatticrt wird oder daß ein Netz verwendet wird, das aus dünnen Drähten eines Metalls der vorstehend erwähnten Art gebildet ist (wobei in diesem Falle die öffnungen im Schnitt häufig abgerundet sind). Für die Herstellung üblicher Bürokopien soll im Hinblick auf das erforderliche Auflösungsvermögen der leitende Kern zweckmäßigerweise 1550 bis 24 800 und vorzugsweise 3490 bis 14 000 Maschen bzw. öffnungen je cm² haben. Wenn der leitende Kern entsprechend der vorstehenden Beschreibung aus einem flachen Blech hergestellt wind, wird dessen optimale Dicke vorzugsweise entsprechend der Maschen- bzw. Öffnungszahl und der Form der kleinen öffnungen festgelegt. Wenn der leitende Kern gemäß der vorsiehenden Beschreibung aus dünnem Draht hergestellt wird, wird der optimale Durchmesser des dünnen Drahts vorzugsweise entsprechen der Maschen- bzw. Öffnungszahl bestimmt.

Die fotoleitfähige Schicht kann unter Verwendung von S, Se oder PbO oder einer Legierung oder intermetallischen Verbindung mit z. B. S, Se, Te. As, Sb oder Pb durch Vakuumaufdampfung dieser Materialien gebildet

Μ werden. Wenn das Zerstäubungsverfahren angewandt wird, kann auf dem elektrisch leitenden Kern ein fotoleitfähiges Material mit hohem Schmelzpunkt wie ZnO. CdS oderTiOj abgeschieden werden. Wenn die Spritzbeschichtung angewendet wird, kann ein organischer Halbleiter wie Polyvinylcarbazol, Anthracen oder Phthalocyanin oder eines dieser Materialien nach seiner Sensibilisierung mit einem Farbmittel oder einer Lewis-Säure oder eine Mischung eines dieser Materialien mit einem isolierenden Bindemittel verwendet werden. Für das Spritzbeschichtungsverfahren ist auch ein Gemisch eines anorganischen Fotoleiters wie ZnO, CdS, T1O2 oder PbO mit einem isolierenden Bindemittel geeignet. Das isolierende Bindemittel kann eines der organischen isolierenden Materialien, die für die Bildung der nachstehend beschriebenen isolierenden Deckschicht verwendbar sind, oder ein anorganischer Stoff wie Glas sein. Die Schichtdicke des dicksten Bereichs der fotoleitfähigen Schicht, die auf dem leitenden Kern durch eines der vorstehend erwähnten Verfahren ausgebildet worden ist, hängt von der Art und den Eigenschaften des verwendeten fotoleitfähigen Materials ab und beträgt 5 bis 100 μπι ur.d vorzugsweise 10 bis 50 μιτι.

Das Material für die isolierende Deckschicht 4 muß einen hohen elektrischen Widerstand haben, Ladungen festhalten können und bei der Belichtung lichtdurchlässig sein, braucht aber nicht unbedingt eine sehr gute Abriebsfestigkeit zu haben. Zu Materialien, die den vorgenannten Anforderungen genügen, zählen organische isolierende Materialien wie Polyethylen. Polypropylen, Polystyrol. Polyvinylchlorid. Polyvinylacetat, Polyurethanharz. Petroleumharze. Polyester. Polyamid, Wachs, Acrylharz, Polycarbonat, Siliconharz, Fluorkohlenstoffharz. Epoxyharz und deren Copolymere. In Abhängigkeit von ihrer Art können diese Materialien z. B. d'—eh Wärme. Licht oder Elektronenstrahlen gehärtet werden. Aus diesen Materialien kann die isolierende Deckschicht durch Spritzbeschichtung oder Vakuumaufdampfung gebildet werden. Das Vakuumaufdampfen einer organischen Substanz wie Poly-p-xylol unter Gasphasenpolymerisation oder einer isolierenden anorganischen Substanz ist gleichfalls für diesen Zweck geeignet. Die Schichtdicke der auf der fotoleitfähigen Schicht durch eines der vorgenannten Verfahren gebildeten isolierenden Deckschicht wird in Abhängigkeit von der Schichtdicke der fotoleitfähigen Schicht festgelegt, wobei die Schichtdicke des dicksten Bereichs der isolierenden Deckschicht 1 bis 50 μπι und vorzugsweise 1 bis 20 μπι beträgt.

Die endgültige öffnungsfläche des lichtempfindlichen Steuergitters d. h„ die Öffnungsfläche des fertigen Steuergitters, stellt einen wichtigen Parameter dar. Eine sehr kleine Öffnungsfläche würde eine geringe Ladungsdichte des sekundären Ladungsbildes ergeben. In diesem Sinne sollte die endgültige öffnungsfläche vorzugsweise so groß wie möglich sein: eine zu große Öffnungsfläche würde jedoch keine zufriedenstellenden Ladungseigenschaften und keinen zufriedenstellenden elektrostatischen Kontrast ergeben, was nachstehend beschrieben wird. Daher wird für das erfindungsgemäße Steuergitter eine endgültige öffnungsfläche von 5 bis 25% und vorzugsweise von i0 bis 20% der Gesamtfläche des Steuergitters festgelegt. Durch den auf diese Weise festgelegten niedrigen Anteil der Öffnungsfläche wird das Volumen der das lichtempfindliche Steuergiiter bildenden Zeileneinheit unter Verbesserung ihrer Ladungseigenschaften gesteigert. Dabei wird der Ladungsabfluß zu dem leitenden Kern vermindert und das Ladungshaltevermögen verbessert. Die öffnungsfläche beeinflußt die Menge der durch die öffnungen gelangenden Ionen, die den Kontrast des sekundären Ladungsbildes besiirr.mt. Eine endgültige Öffnungsfläche von mehr als 25% würde ein unzureichendes Ladungspotential ergeben, was wiederum zu einem geringen Kontrast des erzeugten Ladungsbildes führen würde, während diese Eigenschaften bei einer Öffnungsfläche von weniger als 25% stark verbessert werden. Andererseits würde eine

Offnungsflächc von weniger nls 5% clic Qualität des erzeugten Bildes verringern. Eine kleine Öffnungsfläche eines lichtempfindlichen Steuergiitcrs führt im allgemeinen zu einem verhältnismäßig großen Anteil der fotoleitfähigen Schicht und/oder der isolierenden Deckschicht; daher werden zum Aufbringen dieser Schichten auf einen leitenden Kern durch Beschichtung oder Spritzen geeigneterweise verschiedene Maßnahmen getroffen wie z. B. eine Verzögerung des Trocknens nach der Beschichtung, eine Verzögerung der Aushärtung zum 5 Hervorrufen eines Fließens, eine Steigerung der Durchflußgeschwindigkeit beim Spritzen, die Verwendung eines langsam verdampfenden Verdünnungsmittels oder eine Verminderung des Luftdrucks.

Es ist empirisch ermittelt worden, daß die Summe aus dem numerischen Wert (in % der Gesamtfläche) der ,;;]'

endgültigen Öffnungsfläche, dem numerischen Wert (in um) der Schichtdicke des dicksten Bereichs der fotoleit- »(

fähigen Schicht und dem numerischen Wert (in μπι) der Schichtdicke des dicksten Bereichs der isolierenden 10 Deckschicht vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60 liegt. Wenn die endgültige Öffnungsfläche beispielsweise 13% der Gesamtfläche einnimmt und die Schichtdicke des dicksten Bereichs der foioleitfähigen Schicht bzw. der ,;

isolierenden Deckschicht 38 μπι bzw. 3 μπι beträgt, ist die Summe aus diesen numerischen Werten 13 + 38 + 3=54. _Η

Das lichtempfindliche Steuergitter braucht nicht die in Fig. 1 gezeigte Form zu haben, sondern kann auch 15 ,*!

andere geeignete Formen aufweisen. Einige derartige alternative Formen sind in F i g. 6 bis 9 dargestellt. Das in j

Fig. 6 gezeigte iichtempriiiiiÜL-hc Sicuci'giüer 15 weist eine foioiciifähigc Schicht !7, die im wesentlichen auf J

einer Seite eines leitenden Kerns 16 ausgebildet ist, eine isolierende Deckschicht 18, die den Kern und die ?!

fotoleitfähige Schicht umhüllt, sowie einen zusätzlichen leitenden Teilbereich bzw. eine zusätzliche Leitschicht ';]

19, die auf einem Teil der isolierenden Deckschicht ausgebildet ist, auf. Die Leitschicht 19 kann durch Vakuum- 20 !

aufdampfen von Al, Cu, Au, In, Ni oder einem anderen Metall oder durch Spritzbeschichtung mit einem /j

leitenden, quartäres Ammoniumsalz enthaltenden Harz oder einem Gemisch aus Kohlenstoffpulver oder fein- ;!

pulverisiertem Metall wie Ag oder Cu und Bindcmittcl-Harz hergestellt werden. Das in Fig.7 gezeigte licht- ύ

empfindliche Steuergitter 20 weist eine fotoleitfähige Schicht 22 auf, die so ausgebildet ist, daß sie einen y

leitenden Kern 21 umhüllt, und das Steuergitter entspricht hinsichtlich einer isolierenden Deckschicht 23 und 25 y]

einer zusätzlichen Leitschicht 24 dem Steuergitter nach F i g. 6. Das in F i g. 8 gezeigte lichtempfindliche Steuer- <*i

gitter 25 weist eine fotoleitfähige Schicht 27, die auf einem das Substrat bildenden leitenden Kern 26 so Aj

ausgebildet ist, daß dieser teilweise freiliegt, und eine isolierende Deckschicht 28, die so ausgebildet ist, daß die j;|

fotoleitfähige Schicht 27 in den öffnungen des Steuergitters freiliegt, auf. Das in F i g. 9 gezeigte lichtempfindli- ^;

ehe Steuergitter 29 weist einen leitenden Kern 30, der das Substrat bildet, sowie eine isolierende Schicht 31, eine 30 >Ä|

fotoleitfähige Schicht 32 und eine isolierende Deckschicht 33, die in ähnlicher Weise so auf dem leitenden Kern j

30 ausgebildet sind, daß dieser teilweise freiliegt, auf. Jedes der in den F i g. 6 bis 9 gezeigten lichtempfindlichen i

Steuergitter kann unter Anwendung der gleichen Verfahren und der gleichen Materialien, wie sie im Zusammen- ;

hang mit dem lichtempfindlichen Steuergitter nach F i g. 1 beschrieben wurden, hergestellt werden. ;j

Der Vorgang der Erzeugung von Ladungsbilder, unter Verwendung der lichtempfindlichen Steuergitter nach 35 a

F i g. 6 bis 9 gleicht im wesentlichen dem Vorgang unter Verwendung des lichtempfindlichen Steuergitters nach ;

Fig. 1. Das Verfahren zur Erzeugung von Ladungsbildern unter Verwendung eines lichtempfindlichen Steuer- _;i

gitters ist aber nicht auf das in den F i g. 2 bis 5 gezeigte beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Verfahren '.

sein, wie es aus der JP-A 341/1976 bekannt ist. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 10 bis 13 dargestellt. In diesem ^

Beispiel wird die Verwendung eines lichtempfindlichen Steuergitters gezeigt, das ähnlich dem Steuergitter nach 40 Jj F i g. 6 ist, jedoch kann selbstverständlich irgendeines der anderen lichtempfindlichen Steuergitter Verwendung ij

finden. Die Verfahrenschritte zur Erzeugung eines primären Ladungsbildes umfassen das Anlegen einer Primärspannung für die gleichmäßige Aufladung des lichtempfindlichen Steuergitters, eine bildmäßige Belichtung sowie das nachfolgende Anlegen einer Spannung zur Veränderung des Oberflächenpotentials auf dem lichtemp- ^;

findlichen Steuergitter in Übereinstimmung mit dem Hell-Dunkel-Muster, das durch die bildmäßige Belichtung 45 j-^ erzeugt wird. $ί

In F i g. 10 weist ein lichtempfindliches Steuergitter 34 einen das Substrat bildenden leitenden Kern 35, eine ,0

fotoleitfähige Schicht 36, eine isolierende Deckschicht 37 sowie einen leitenden Teilbereich bzw. eine Leitschicht |j

38, die nur an einer Seite des Steuergitters ausgebildet ist, auf. Oie fotoleitfähige Schicht kann aus einer Substanz ||

gebildet sein, die keine Gleichrichtereigenschaft hat, oder aus einer Substanz, die keine Bildung einer an die 50 |j isolierende Deckschicht angrenzenden Ladungsschächt an der fotoleitfähigen Schicht 36 durch die aufgebrachte Q

Ladung zuläßt. F i g. 10 stellt das Anlegen der Primärspannung und die gleichzeitig durchgeführte bildmäßige m.

Belichtung dar und zeigt den Zustand, bei dem die isolierende Deckschicht 37 durch einen Koronadraht 39 einer M,

Koronaentladungsvorrichlung mit beispielsweise positiver Polarität geladen worden ist. Fig. 10 zeigt eine ||

Vorlage 40, die einen dunklen Bildbereich D und einen hellen Bildbereich L hat. Pfeile 41, die Belichtungslicht- 55 strahlen darstellen, und eine Spannungsquelle 42 für den Koronadrahl 39. Durch die vorstehend beschriebene Aufladung wird positive Ladung auf die Oberfläche der isolierenden Deckschicht 37 aufgebracht und insbesondere im hellen Bildbereich eine der isolierenden Deckschicht benachbarte Schicht negativer Ladung an der fotoleitfähigen Schicht 36 gebildet. Im dunklen Bildbereich ist die fotoleitfähige Schicht 36 isolierend, so daß proportional zu der Kapazität eine Ladung entsteht, wie sie in F i g. 10 dargestellt ist. 60

F i g. 11 stellt das Anlegen der Sekundärspannung dar und zeigt einen Koronadraht 43 und eine Spannungsquelle 44 für den Koronadraht. Bei diesem Verfahrensschritt wird eine Spannung solcher Polarität angelegt, daß die auf die isolierende Deckschicht 37 mittels des vorhergehenden Verfahrensschritts aufgebrachte Ladung entfernt wird. Die angelegte Spannung kann gemäß der Darstellung eine der Primärspannung entgegengesetzte Polarität haben oder eine Wechselspannung sein. Ais Ergebnis nehmen sowohl der helle Bildbereich als auch der 65 dunkle Bildbereich des lichtempfindlichen Steuergitters das gleiche Oberflächenpotential an.

Fig. 12 zeigt das Ergebnis, das durch gleichmäßige Belichtung der gesamten Oberfläche des lichtempfindlicher. Steuergitters erhalten wird, wobei die Pfeile 45 Lichtstrahlen darstellen. Durch die Belichtung werden unter

Steigerung des elektrostatischen Kontrasts die Ladungen in dem lichtempfindlichen Steuergitter wieder bewegt, und auf diese Weise wird ein primäres Ladungsbild erzeugt.

F i g. 13 stellt den Verfahrensschritt der Erzeugung des sekundären Ladungsbildes dar. Das Prinzip, nach dem der durch die gestrichelten Linien dargestellte lonenstrom moduliert wird, wurde bereits unter Bezugnahme auf

Fig. 5 beschrieben und braucht nicht mehr erläutert zu werden. Fig. 13 zeigt einen Koronadraht 46, eine Spannungsqusile 47 für den Koronadraht, ein auf einem leitenden Substrat 49 getragenes Aufzeichnungsmaterial 48, eine Spannungsquelle 50 zur Erzeugung von Vorspannungsfcldern zwischen dem lichtempfindlichen Steuergitter und dem leitenden Substrat 49 und eine Spannungsquelle 51 zur Erzeugung von Vorspannungsfeldem zwischen dem leitenden Kern 35 und der Leitschicht 38. Die Spannungsquelle 5Ii braucht nur vorgesehen zu

ίο werden, wenn sie erforderlich ist. Wenn das primäre Ladungsbild in der Weise erzeugt wird, daß der helle Bildbereich und der dunkle Bildbereich des lichtempfindlichen Steuergitters dieselbe Polarität haben, wie es in F i g. 13 gezeigt wird, und nicht entgegengesetzte Polaritäten haben, ist es zweckdienlich, zwischen dem leitenden Kern 35 und der Leitschicht bzw. dem leitenden Teilbereich des gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebauten lichtempfindlichen Steuergitters Vorspannungsfelder aufzubauen und die Beschleunigungs- und Sperrfelder zu verstärken.

Beispiel 1

Als leitender Kern, der bei dem lichtempfindlichen Steuergitter das Substrat bildete, wurde ein durch Wirken von rostfreiem Draht mit einem Durchmesser von 30 μιτι hergestelltes Metallnetz mit 9690 Maschen je cmunter gleichmäßiger Ausübung einer Zugkraft von 196 kPa auf das Metallnetz an einem Metallrahmen befestigt. Danach wurde auf den leitenden Kern eine fotoleitfähige Substanz mittels Luft in der Weise aufgesprüht, daß die öffnungen in dem Kern nicht geschlossen wurden und der leitende Kern an einer Seite freilag; dadurch wurde eine fotoleitfähige Schicht gebildet. Die fotoleillahige Substanz war ein Gemisch aus 2 Gew.-Teilen CdS und 1

Gew.-Teil eines bei Raumtemperatur trocknenden, isolierenden Acrylharzes; die Mischung wurde ausreichend gemischt und dispergiert, wobei ihre Viskosität unter Verwendung von n-Butylacetat auf 20 mPa ■ s eingestellt wurde.

Zur Herstellung von lichtempfindlichen Steuergittern mit verschiedenen endgültigen Offnungsflächen gemäß der Darstellung in den Fig. 14A und 14B (die einen leitenden Kern 2, eine fotoleitfähige Schicht 3 und eine

isolierende Deckschicht 4 zeigen) wurde die Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit der Luftspritzpistole im Bereich von 0,4 bis 2 ml/min reguliert und die Beschichtung einmal bis fünfmal durchgeführt.

Bei der Herstellung des in Fig. 14A gezeigten lichtempfindlichen Steuergitters wurde die Durchflußgeschwindigkeit auf die Größenordnung von 0,4 ml/min eingestellt und fünfmal beschichtet, während bei der Herstellung des lichtempfindlichen Steuergitters gemäß der Darstellung in F i g. 14B die Durchflußgesch windigkeit auf 2 mi/min eingestellt wurde und einmal beschichtet wurde. Der Luftdruck der Spritzpistole betrug 490 kPa; der Abstand zwischen Spritzpistole und leitendem Kern betrug 3 cm, und der dickste Bereich der auf dem leitenden Kern ausgebildeten fotoleitfähigen Schicht hatte eine Schichtdicke in der Größenordnung von 20 bis 30 μπι.

Nach der Beschichtung wurde die fotoleitfähige Schicht bis zur Berührbarkeit gehärtet, wonach s:j 20 min

lang bei 70⁰C getrocknet wurde; danach wurde auf der photoleitfähigen Schicht eine isolierende Deckschicht gebildet.

Als Substanz für die Ausbildung der isolierenden Deckschicht wurde ein hitzehärtbares Polyurethanharz mittels eines als Verdünnungsmittels dienenden Lösungsmittels auf eine Viskosität von 4,5 mPa · s eingestellt und in der vorstehend beschriebenen Weise mittels Luft aufgespritzt. Der Luftdruck der Spritzpistole betrug

490 kPa; der Abstand zwischen der Pistole und der fotoleitfähigen Schicht betrug 3 cm, und die Schichtdicke der isolierenden Deckschicht lag in der Größenordnung von 7 μπι. Zur Bildung verschiedener endgültiger Öffnungsflächen gemäß den Darstellungen in den F i g. 14A und 14B wurde die Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit der Spritzpistole reguliert. Im einzelnen wurde zum Erzielen einer Form gemäß der Darstellung in Fig. 14A die Durchflußgeschwindigkeit so einreguliert, daß die Dicke einer Beschichtung in der Größenordnung von 1 μπι

lag, und jede Spritzbeschichtung wurde durch Beschleunigung des Trocknens so durchgeführt, daß kein Fließen herbeigeführt wurde, wobei eine derartige Beschichtung siebenmal wiederholt wurde. Für die Form gemäß der Darstellung in Fig. 14B wurde die Durchflußgeschwindigkeit so reguliert, daß die Dicke einer einzelnen Beschichtung in der Größenordnung von 3 bis 4 μπι lag, und die Beschichtung wurde zweimal unter Verzögerung des Trocknens wiederholt Nachdem die Beschichtung gebildet war, wurde sie bis zur Berührbarkeit gehärtet

wonach sie 1 h lang bei 70° C getrocknet wurde, wodurch das lichtempfindliche Steuergitter fertiggestellt war.

An das auf die beschriebene Weise hergestellte lichtempfindliche Steuergitter wurde eine Primärspannung von +9 kV angelegt, wonach das Primärladungspotential mittels eines Oberflächenpotential-Meßgeräts gemessen wurde. Danach wurde eine Sekundärspannung aus einer Wechselspannung von 8 kV mit einer überlagerten Gleichspannung von —500 V während einer bildmäßigen Belichtung mit 6 Ix - s an das lichtempfindliche

Steuergitter angelegt Anschließend wurde die gesamte Oberfläche des lichtempfindlichen Steuergitters mit Ix - s belichtet und dann das Potential im dunklen Bildbereich und das Potential im heilen Bildbereich gemessen, wodurch der Kontrast ermittelt wurde. Darauf^folgend wurde das auf diese Weise auf dem lichtempfindlichen Steuergitter erzeugte primäre Ladungsbild mitteis der nachfolgenden Verfahrensschritte auf Kopierpapier übertragen: Bei der Erzeugung eines sekundären Ladungsbildes auf dem Kopierpapier unter Anwendung des

primären Ladungsbildes wurde die Entladungselektrode einer Koronaentladungsvorrichtung in einem Abstand von 10 mm von derjenigen Seite des lichtempfindlichen Steuergitters, an der dessen leitender Kern freilag, angeordnet, während das auf eine Elektrode aufgelegte Kopierpapier in einem Abstand von 3 mm von der anderen Seite des lichtempfindlichen Steuergitters angeordnet wurde. An die Koronaentladungsvorrichtung

wurde eine Spannung von —7 kV und an die Elektrode eine Spannung von +3 kV angelegt, wodurch auf dem Kopierpapier ein sekundäres Ladungsbild erzeugt wurde. Das sekundäre Ladungsbild wurde mit dem üblichen Flüssigentwicklungsvcrfahren entwickelt, wonach die Bildqualität der erhaltenen Kopie beurteilt wurcj. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Die in Tabelle 1 angegebene endgültige öffnungsfläche wurde aus der durchgclassenen Lichtmenge unter Anwendung eines Fotometers errechnet.

Beispiel 2

Als leitender Kern des lichtempfindlichen Steuergitters wurde ein Substrat in Form eines Bleches aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 30 μηι verwendet, das durch Ätzen mit 6200 öffnungen je cm², die eine Öffnungsfläche von 'M⁰Ti ergaben, versehen wurde. Der leitende Kern wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschichtet, d. h., es wurde ein Gemisch aus 2 Gew.-Teilen CdS und 1 Gew.-Teil eines bei Raumtemperatur trocknenden, isolierenden Acrylharzes unter ausreichendem Mischen und Dispergieren mit Luft auf den leitenden Kern aufgespritzt, dann bis zur Berührbarkeit gehärtet und danach 1 h lang bei 7O⁰C getrocknet. Weiterhin wurde als Material für die isolierende Deckschicht ein bei Raumtemperatur trocknendes Siliconharz aufgebracht und 1 h lang getrocknet, wodurch ein lichtempfindliches Steuergitter fertiggestellt war. Wieder war bei dem lichtempfindlichen Steuergitter gemäß diesem Beispiel der das Substrat bildende leitende Kern an einer Seite des Steuergitters freigelegt, während auf der anderen Seite auf der fotoleitfähigen Schicht die isolierenden Deckschicht ausgebildet war. Die Eigenschaften dieses lichtempfindlichen Steuergitters wurden unter den gleichen Bedingungen wie für das Steuergitter nach Beispiel 1 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Bei den in Tabelle 2 gezeigten Steuergittern wurde die endgültige öffnungsfläche durch Veränderung des Beschichtungsverfahrens für die isolierende Deckschicht variiert. Die Öffnungsflächen wurden mit Hilfe eines Fotometers ermittelt.

Beispiel 3

Als leitender Kern des lichtempfindlichen Steuergitters wurde ein mit Nickel elektroplattiertes Blech mit einer Dicke von 20 μΐη, einer öffnungsfläche von 50% und 9690 öffnungen je cm² verwendet. Wie in Beispiel 1 wurde ein Gemisch aus 2 Gew.-Teilcn CdS, 1 Gew.-Teil Siliconharz und 0,02 Gew.-Teilen eines Härtungsmittels unter ausreichendem Mischen und Dispergieren mittels Luft auf den leitenden Kern aufgespritzt und bis zur Berührbarkeit gehärtet, wonach es 1 h lang bei 70°C getrocknet wurde. Dieses Aufspritzbeschichtungsverfahren wurde einige Male wiederholt, bis die fotoleitfähige Schicht eine vorbestimmte Dicke erreicht hatte. Darauffolgend wurde als Material für die isolierende Deckschicht bei Raumtemperatur trocknendes Siliconharz mittels Luft aufgespritzt und bis zur Berührbarkeit gehärtet, wonach es 1 h lang bei 70°C getrocknet wurde. Dieses Verfahren wurde einige Male wiederholt, wodurch ein lichtempfindliches Steuergitter fertiggestellt wurde.

Wiederum war bei dem entsprechend diesem Beispiel hergestellten lichtempfindlichen Steuergitter der das Substrat bildende leitende Kern an einer Seite des Steuergitters freiliegend, während auf der anderen Seite auf der fotoleitfähigen Schicht die isolierende Deckschicht ausgebildet war. Die Eigenschaften dieses lichtempfindlichen Steuergitters wurden unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 1

Steuer-	Schichtdicke	Schichtdicke	Endgültige	Primär-	Kontrast des	Bild
gittcr	der fotoleitfähigen	der isolierenden	öffnungs	ladungs-	primären Ladungs	qualität
Nr.	Schicht (μπι)	Deckschicht (μπι)	fläche (%)	potential(V)	bildes (V)
1	23	7	27	130	100	Abis χ
2	22	6-7	24	170	150	O bis Δ
3	24	7	23	180	180	O bis Δ
4	23	7	20	240	210	O
5	25	7	17	280	250	O
6	25	7	15	310	290	©
7	24	7-8	13	370	330	©
8	27	7	8	540	500	O
9	26	7-8	6	580	550	O bis Δ
10	27	7-8	4	630	560	Abis x*)

Anmerkungen:

Bildqualitätssymbole

χ: Kontrastarmes, verschleiertes und unscharfes Bild

Δ: KöntrasiariTics und unscharfes Biid

O: Sattes, unverschleicrtcs und hervorragendes Bild

χ *): Bild ist kontrastarm, weniger scharf als bei Δ und ferner streifig Die Steuergitter Nr. 1 und 10 sind nicht erfindungsgemäß

60

	I	Tabelle 2	Schichtdicke	Öffnungsfläche	Schichtdicke	27 35 650	öffnungsflächi-	isolierenden	15-2 sind nicht erfindunjjSgemäß	Primär-	Endgültige °rimär-	Kontrast des	BiId-
		Steuer-	der fotoleit	nach	der fotoleitfähigen		isolierenden (nach Bcschich-	Deckschicht)		ladungs-	öffnungs- ladungs-	primären	qualitäl
		gitter	fähigen Schicht	Beschichtung	Schicht (μπι)		Dcckschicht lung mit der	27		potentia	fläche(%) potential (V)	1 Ladungsbildes
		Nr.	(μπι)	milder	Schichtdicke Endgültige	(μπι)	24	Schichtdicke	(V)		(V)
			fotoleitfähigen	der		20	der isolierenden
5			Schicht (%)	6-7	17	Deckschicht (μπι)
		22	32	7	14		120	90	Abis X
	11-1	22	32	8	12		170	150	O bis Δ
10	11-2	24	25	7	9		220	190	O
	12-1	24	25	7	7	280	250	O
	12-2	25	18	6—7	5	330	290	©
	13-1	25	18	7	4	400	350	©
	13-2	26	13	7-8		490	420	©
15	14-1	26	13	7		580	540	O
	14-2	28	9	7	570	540	O bis Δ
	15-1	28	9		600	550	Abis χ *)
	15-2	Anmerkungen:
		Bildqualitätssymbole wie in Tabelle 1
20		DieSteuergittcrNr. 11-1 und
	Tabelle 3
	Steuer	Kontrast des	Bild
	gitter	primären Ladungs	qualität
	Mr.	bildes (V)

Anmerkungen:

Bildqualitätssymbole wie in Tabelle 1

Die in den Tabellen 1 bis 3 angegebenen Schichtdieken gellen für die dicksten Bereiche Die endgültigen Öffnungsflächen wurden mittels eines Fotomclcrs ermittelt Die Steuergitter Nr. 16.21 und 22 sind nicht crfindungsgcmäD

30 16	30
17	33
18	35
19	38
20	40
35 2i	44
22	44

27	200	100	Abis χ
20	230	135	O
18	300	180	O
13	340	200	©
10	400	260	O
4	500	300	Abis χ
3	550	400	x^#)

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtempfindliches, eine Vielzahl von Öffnungen aufweisendes Stcuergitlcr zum Festhalten eines elektrostatischen Ladungsbildes im Rahmen eines elektrofotografischen Verfahrens, wobei das Steuergittcr im wesentlichen einen elektrisch leitenden Kern, eine auf dem leitenden Kern ausgebildete fotoleitfähige Schicht und eine auf der fotolcitfähigen Schicht oder sowohl auf dem leitenden Kern als auch auf der fotoleitfähigen Schicht ausgebildete isolierende Deckschicht und ferner an einer Seite einen elektrisch leitenden Teilbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige öffnungsfläche 5 bis 25% der Gesamtfläche des lichtempfindlichen Steuergitters (1; 15; 20; 25; 29; 34) beträgt und daß der dickste Bereich der fotoleitfähigen Schicht (3; 17; 22; 27; 32; 36) eine Schichtdicke von 5 bis 100 μπι und der dickste Bereich der isolierenden Deckschicht (4; 18; 23; 28;33; 37) eine Schichtdicke von 1 bis 50 μπι hat.

2. Steuergitter nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der dickste Bereich der fotoleitfähigen Schicht (3; 17; 22; 27; 32; 36) eine Schichtdicke von 10 bis 50 μπι und der dickste Bereich der isolierenden Deckschicht(4;18;23;28;33;37) eine Schichtdicke von 1 bis 20 μπι hat

3. Steuergitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus

dem numerischen Wert (in % der Gesamtfläche) der endgültigen Öffnungsfläche,

dem numerischen Wert (in μπι) der Schichtdicke des dicksten Bereichs der fotoleitfähigen Schicht (3; 17; 22; 27;32;36>iind
dem numerischen Wert (in μπι) der Schichtdicke des dicksten Bereichs der isolierenden Deckschicht (4; i8; 23; 28; 33; 37)

im Bereich von 40 bis 60 liegt.

4. Steuergitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem elektrisch leitenden Kern (16; 21; 35) und dem leitenden Teilbereich (19; 24; 38) eine isolierende Schicht (18; 23; 37) liegt.

5. Verwendung des Steuergitters nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem elektrofotografischen Verfahren mit einer Primärladung, einer bildmäßigen Belichtung, einer Sekundärladung gleichzeitig mit oder nach der bildmäßigen Belichtung und einer Gesamtbelichtung des Steuergitters oder mit einer Primärladung gleichzeitig mit einer bildmäßigen Belichtung, einer Sekundärladung und einer Gesamtbelichtung des Steuergitters.