DE2726805B2

DE2726805B2 - Elektrofotografische Kopiervorrichtung mit einer Einrichtung zum Löschen eines elektrostatischen Ladungsbildes

Info

Publication number: DE2726805B2
Application number: DE2726805A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr.Rer.Nat. 8000 Muenchen Bayer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1980-05-08
Also published as: EP0000045A1; IT1096641B; DE2726805A1; IT7824439A0; DE2726805C3; ATA408778A; EP0000045B1; US4170413A; CH622628A5; JPS547347A; AT359827B; JPH0514277B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrofotografische Kopiervorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Eine Kopiervorrichtung nach dem Oberbegriff ist aus der DE-OS 26 46 150 bekannt, in der zwei einzelne Lampen mit Strahlung gleicher Spektralverteilung zur Löschung der Ladung der elektrofotografischen Schicht vorgesehen sind. Bezogen auf den zyklischen Prozeß der Xerografie mit Löschen —Ladungsaufsprühung-Ablichten-Toneraufstäuben —Drucken ist bei der aus der DE-OS bekannten Einrichtung die eine Lampe wie üblich zum vollständigen Löschen nach dem Drucken verwendet. Die zweite Lampe für ein teilweises Löschen der Aufladung ist jedoch zwischen das Toneraufstäuben und das Drucken eingefügt. Om die ganze Fläche der Schicht mit der zweiten Lampe erfassen zu können, ist der verwendete Träger dv< Schicht strahlungsdurchlässig und diese zweite Lam¹ ,■ Schichtseite ist in diesem Zustand noch mit dem Toner des noch nicht gedruckten Bildes bedeckt. Für die Spektralverteilung dieser beiden Lampen wird dort vorgeschrieben, daß wenigstens 25% der Strahlungsintensität in einen Wellenlängenbereich fällt, in dem das Material der Schicht mehr als 50% Absorption hcL

Diese Maßnahme aus der DE-OS 26 46 150, zusätzlich eine zweite Lampe zum teilweisen Löschen der Aufladung schon vor dem Drucken bei notwendigerweise stiahlungsdurchlässigem Schichtträger zu verwenden, soll der Verringerung solcher Ermüdungserscheinungen dienen, die sich als Geisterbilder (Seite 12 Abs. 1) bemerkbar machen. In der DE-OS zusätzlich enthaltener Hinweis auf rotes Löschlicht (S. 22), und zwar anstelle von grünem oder von weißem Löschlicht (Seite 17 Abs. 2) bezieht sich auf dessen Verwendung bei speziell organischen Fotoleitern mit Absorptionsmaxima, die spektral mit Licht des Wellenlängenbereichs dieses Rotlichts übereinstimmen (Seite 23 Abs. 2 und Seite 15 Abs. 1).

Aus dem Stand der Technik sind elektrofotografische Kopiervorrichtungen bekannt, bei denen ein elektrostatisches Ladungsbild in einer Schicht aus einem fotoleitfähigen Material wie Arsen—Selen erzeugt wird. Bei diesen Kopiervorrichtungen wird eine Aufladung der Schicht mit Hilfe einer Corona-Entladung vorgenommen. Die Löschung eines eingeschriebenen Ladungsbildes erfolgt üblicherweise mit Licht eines Spektralbereiches maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung. Dieser Spektralbereich liegt für das beispielhaft angegebene Arsen—Selen (AsjSei) im Bereich grünen Lichts bei etwa 500 nm. Das Einschreiben des Ladungsbildes wird im allgemeinen mit Licht des gleichen Spektralbereichs vorgenommen.

Es sind auch vom Erfinder der vorliegenden Erfindung vorausgegangene Untersuchungen durchgeführt worden, mit Licht des roten Spektralbereiches einzuschreiben, und zwar bei einer elektrofotografischen Kopiervorrichtung mit rotierbarer Trommel mit in Dunkelheit elektrische Ladung speichernder und bei Belichtung fotoieitender Schicht, mit einer Einrichtung zur Corona-Aufladung der Schicht während einer jeden Umdrehung der Trommel, mit einer ersten Lichtquelle für Ablichtung der Vorlage, mit einer Einrichtung zur Projektion der Ablichtung auf die Schicht, mit einer Vervielfältigungsmechanik, wie zum Aufstäuben von Tonerpulver, zur Papierzuführung und zum Drucken und mit einer zweiten Lichtquelle für Egalisierung des elektrischen Ladungszustands in der Schicht eine solche erste Lichtquelle vorzusehen, die ein Licht in einem begrenzten Wellenlängenbereich abgibt, dessen beide Grenzen nahe der Absorptionskante des Materials der Schicht auf der lichtdurchlässigen langwelligeren Seite dieser Absorptionskante liegen. Bei einer solchen Kopiervorrichtung kann auch noch eine dritte Lichtquelle zur Ablichtung einer zweiten anderen Vorlage vorgesehen sein, wobei diese Lichtquelle Licht eines Wellenlängenbereichs liefert, mit dem die Ladung des Materials der fotoleitenden Schicht der Trommel löschbar ist. Dieses Ablichten einer /weiten Vorlage erfolgt derart, daß die Ablichtung der ersten Vorlage und die der zweiten Vorlage übereinander auf der Schicht der Trommel aufgenommen sind und das Kombinierte Ladungsbild in üblicher Weise kopiert wird. Mit dieser Maßnahme ties Rinschreibens mit Licht des roten Speklralbereichs läßt sich ein elektrostatisches Ladungsbild erreichen, das durch die übliche Corona-

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Löschung eines derart eingeschriebenen Ladungsbildes erfolgte auch bei diesem Einschreiben wie üblich mit wie oben angegebenem grünen Licht.

Es hat sich gezeigt, daß bei elektrofotografischen SCopiervorrichtungen der bekannten und der oben beschriebenen An Ermüdungseflekte der Schicht auftreten. Diese Ermüdungseffekte treten insbesondere bei Fotoleitern mit feldstärkeabhängiger Beweglichkeitsverteilung auf, zu denen das erwähnte As2Sei gehört Ein solcher Ermüdungseffekt ist des weiteren z. B. auch in der DE-OS 20 37 456 für CdS beschrieben. Dort ist eine Vorbelichtung vorgesehen, deren Intensität abhängig vom festzustellenden Sättigungsgrad der Schicht, d h. abhängig von der Anzahl der vorangegangenen Kopiervorgänge, jeweils schrittweise verringert wird.

Zur Beseitigung dieses z. B. in der vorgenannten DE-OS beschriebenen Ermüdungseffekts ist dort angegeben, eine zu verändernde Belichtung der fotoleitenden Schicht vorzunehmen, wobei die Veränderung vom tatsächlich vorliegenden Oberflächenpotential des Fotoleiters abhängig gemacht wird.

Die Ermüdungserscheinung macht sich dadurch bemerkbar, daß bei mehrfach aufeinanderfolgendem zyklischem Aufladen der fotoleitenden Schicht mittels der Corona-Entladung eine kontinuierliche \bnahme des tatsächlich erreichten Oberflächenpoteiinals auftritt. Dies führt zu Kontrastveränderungen in den Kopien bei fortlaufender Benutzung der Kopiervorrichtung.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen für eine Kopiervorrichtung anzugeben, mit denen eine Stabilisierung und/oder Erhöhung des Kontrastpotcntials erreicht wird, d. h. mit denen Ermüdungscffektc eliminiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Einrichtung erreicht, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Weitere Ausgestallungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Verwendung von Licht einer Glühlampe, das einen überwiegenden Roianteil oder gefilterte Anteile aus einem einzigen Spektralbcreich zum Löschen hat, führte nach Feststellungen des Erfinders zu dem oben bereits erwähnten nachteiligen Effekt, daß von Kopie zu Kopie das Obcrflächenpotential abnimmt. Die erfindungsgemäße Maßnahme einer speziellen Bemessung der Energieanteile verschiedener Spektralbereiche des zur Löschung vorgesehenen Lichtes ermöglicht es, diesen Effekt vollständig zu beseitigen. Die Fig. I zeigt in einem Diagramm schematisch das mit der Erfindung zu erreichende Ergebnis. In dem Diagramm ist das Auflade-Oberflächenpotential über der Zahl der aufeinanderfolgenden Aufladungen mit einer Punktfolge 1 dargestellt. Zum Vergleich ist in dieses Diagramm der Fall eingetragen, in dem das Löschen mit Licht einer wie im Stand der Technik benutzten Glühlampe mit Filterung vorgenommen worden ist. Hierfür ist eine Folge 2, bestehend aus Kreuzen, eingetragen. Ein jeder Punkt bzw. ein jedes Kreuz entspricht einer Potentialmessung nach dem Aufladen einer wie übiicn in solchen Kopiervorrichuini;en verwendeten Trommel, auf de: sich die fotoleitend^ Schicht aus As — .^e befindet. Bei diesen Umlaufen dor Folgen I r-r.;i 2 wirk, keine ι Schreibbelicluung mit. Aus dem Iviagramm bzw. aus dem Unterschied /wischen der l-ome Ί und der Folge '-der mit der erfindungsgemäßen Maßnahme erreicht wird.

Mit der Erfindung wird darüber hinaus noch ein weiterer Vorteil erreicht, nämlich ein vergrößertes Kontrastpotential, das unabhängig von den vorangegangenen Belichtungszyklen ist. Mit Kreisen einer Folge 3 ist das Potential der fotoleitfähigen Schicht bezeichnet, das sich für einen der Umläufe der Trommel, d. h. für je einen der aufeinanderfolgenden Kopiervorgänge, bei Schreibbelichtung mit einem solchen Licht ergibt, das nach bekanntem Stand der Technik — siehe z. B. US-Patent 35 11 649 — zu starken Potentialermüdungserscheinungen führt. Die Darstellung ist bezüglich der Ordinate auf diese Potentialwerte 3 normiert.

Aus dem Voranstellenden ist deutlich zu erkennen, wie mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme der als Kontrast auswertbare Potentialunterschied deutlich erhöht wird, der sich aus der Höhe der Punktfolge 1 bzw. Kreuze 2 und der Folge 3 der Kreise ergibt. Mit dem voranstehend beschriebenen Vorteil ist aber auch der weitere Vorteil verbunden, daß sich nach einer wie mit der Folge 3 der Kreise angedeuteten Schreibbelichtung bei darauffolgenden Zyklen einer Folge 4 (wieder mit Punkten dargestellt), in denen keine Schreibbelichtung mehr vorgesehen ist, sich sofort der gleiche Potentialwert wie bei der Folge 1 wieder einstellt und auch für die weiteren Zyklen beibehalten bleibt. Die Punktfolgen 1 und 4 stellen sumit zusammen eine von Schreibbelichtungsvorgängen unabhängig konstante Aufladung des Oberflächenpotentials dar. die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen für alle Zyklen, bei denen keine Schreibbelichtung erfolgt (unabhängig von der Anzahl vorausgegangener derartiger Zyklen) erreicht wird.

Das Diagramm der Fig. 1 zeigt weiterhin, welche Polentialwerte des Oberflächenpotentials sich andererseits dann einstellen, wenn nach bekanntem Stand der Technik beispielsweise mit einer gefilterten Glühlampe gearbeitet wird. Die Folge 5, die durch Dreiecke gekennzeichnet ist. gibt die von Zyklus zu Zyklus auftretende Folge der Aufladungen der Schicht, gezählt nach letzter erfolgter Schreibbelichtung, und zwar für den Fall, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht angewendet werden, an.

Mit wenigen Worten zusammengefaßt, ist somit bei der Erfindung vorgesehen, das zur Löschung verwendete Licht aus zwei Spektralbereichen zusammenzusetzen. Der eine Spektralbereich liegt etwa ±10% um eine Strahlungswellenlänge herum, bei der eine maximale Fotoleitfähigkeitserzeugung im fotoleitfähigen Material zu erreichen ist. Für As>Se ι liegt dieser Wert des Maximums 12 bei 500 ηm. Die mit ±10% angegebene Breite kennzeichnet den Spektralbereich, in dem Licht bezüglich der Fotoleitfähigkeitserzeugung im jeweiligen Material gleichwertig ist. Das Integral der Strahlungsenergie über diesen Bereich ist in dem fotoleitfähigen Material zur Fotoleitfähigkeitserzeugung wirksam. Entsprechendes gilt für den anderen Spektralbereich, in dem die Wtllenlänge für Licht des Maximums des Produktes aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe liegt. Die Wirkung des Lichtes 13, für dessen Wellenlänge das Produkt aus Fotoleitfähi_trkeitser/eugiing um: F.indringtiefe maximal ist, entspricht physikalisch einem Verstarkungseffekt durch geänderte Kimmiadungsveihaitnisse. die eine höhere Fotoleitfähigkeit für Licht aller ViVllenlängenbereiche erzeugen, cue k^r/w ί:ο ;.k das Licht dieses

V„.,L Iknr,... «... . .

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß außer dem Licht dieser beiden angegebenen Spektralbereichc weiteres Licht nur mit einer Gesamtenergie eingestrahlt werden darf, die 5 bis 10% der Gesamtstrahlungsenergie des an erster Stelle genannten Spektralberciches (maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung) 11 nicht übersteigt. Das erfindungsgemäß vorgesehene Licht der beiden Spektralbereiche kann damit Licht einer einzigen Strahlungsquelle sein, die z. B. mit entsprechenden Filtern versehen ist. Diese erfindungsgemäße Bemessung kann aber auch mit Hilfe zweier Lichtquellen realisiert werden, von denen die eine weißes Licht und die andere Licht praktisch nur des Spektralbereiches der maximalen Fotoleitfähigkeitserzeugung 11, im Falle des A.sjSes grünes Licht, abgibt. Dabei kann also das Licht des Bereiches des maximalen Produktes Anteil dieses weißen Lichtes sein.

Die F i g. 2 soll noch ergänzend die Spektralbereiche und die Strahlungsenergien dieser Bereiche im Verhältnis zueinander und bezüglich der Absorptionskurve des Materials des Fotoleiters verdeutlichen. Mit 11 ist der Spektralbereich maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung bezeichnet, wobei mit 12 die auf der Abszisse aufgetragene Wellenlänge des Maximums angegeben ist. Mit ±10% ist der Bereich 11 um diesen Wellenlängenwert 12 herum definiert. Es sei darauf hingewiesen, daß die Angabe ±10% eine ungefähre Angabe ist, die ohnehin vom jeweiligen fotoleitfähigen Material abhängig ist und dem Fachmann im wesentlichen einen Hinweis geben soll. Mit 13 ist in entsprechender Weise der Bereich der Wellenlängen des Maximums des Produktes aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe verdeutlicht. Dieser liegt um eine Wellenlänge 14 herum. Aus der Darstellung der Fig. 2 ist ein Beispiel für das Energieverhältnis der Strahlungen dieser Bereiche zueinander ersichtlich. Mit 15 ist in das Schaubild der F i g. 2 die ungefähre Lage der Absorptionskurve eines fotoleitenden Materials in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgetragen. Aus dieser Darstellung ist die Lage der erfindungsgemäß vorgesehenen Bereiche in bezug auf diese Absorptionskurve gut ersichtlich.

Die gestrichelt in Fig. 2 eingetragene Linie 16 weist auf zusätzliche Strahlung hin. die beispielsweise zusätzlich vorhanden sein kann und die außerhalb der erwähnten Spektralbereiche liegt. Spektrale Anteile dieser Strahlung, die in die jeweiligen Spektralbereiche 11 und 13 hereinfallen, sind in die Energiewerte der Bereiche 11 bzw. 13 einzurechnen.

Fig.3 zeigt schematisch eine an sich bekannte Kopiervorrichtung, in der die Erfindung realisiert ist. Mit 21 ist eine Trommel bezeichnet, auf der sich die fotoempfindliche Schicht 211 befindet. Mit 23 ist eine Einrichtung für eine Corona-Entladung angedeutet. Mit 24 ist eine Einrichtung zur Schreibbelichtung bezeichnet, in der sich eine Lichtquelle 241 für beispielsweise rotes Licht befindet Mit 25 ist eine Druckeinrichtung für das Herstellen der elektrostatischen Kopien angedeutet Mit 26 ist eine Einrichtung bezeichnet, in der speziell die Erfindung realisiert ist Die in dieser Einrichtung 26 befindliche Lichtquelle 261 kann beispielsweise unter Anwendung eines Filters 262 sowohl das Licht des Spektralbereiches maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung als auch das Licht des Spektralbereiches des Maximums des angegebenen Produktes liefern.

Die Fig.3 enthält eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung, bei der außer einer ersten Einrichtung 26 mit einer Lichtquelle 261 für nur den einen Spektralbereich eine zweite Einrichtung 26' mit einer Lichtquelle 261 enthalten ist, die das erforderliche Licht des änderet Spektralbereiches erzeugt. Für die Erfindung ist e; nämlich nicht zwingend erforderlich, daß das Licht dei beiden Spektralbereiche gleichzeitig auf die Oberfläche der Trommel 21 bzw. in die Schicht 211 gelangt Vielmehr ist es auch möglich, die Einstrahlung de; Lichtes des einen Spektralbereiches zeitlich nach dei Einstrahlung des Lichtes des anderen Spektralbereiche! (und umgekehrt) durchzuführen. Es braucht nich besonders darauf hingewiesen zu werden, daß dies« beiden Belichtungen aufeinanderfolgend (nicht ζ. Β durch eine Corona-Aufladung oder einen Kopiervor gang voneinander getrennt) vorgenommen werden, unc zwar zwischen dem Dniekvorgang mit der Einrichtung 25 und der (Wieder-)Aufladung der Corona-Einrichtunj 23.

Nachfolgend werden noch einige Zahlenbeispiele zui Erfindung angegeben, die den Einfluß der Lichtenergie anteile /(H) und /(13) auf die Stabilisierung de; Kontrastpotentials bei Verwendung von AsjSei al: Fotoleiter zeigen:

A: /(11) = 50-10

= 500 nm und

-'■"' /(13) = 0 führt bei einer Corona-Stromdichie vor

4.6-10 ⁴—r zu einem Aufladepotential vor m

700 V. Dann ändert sich das Kontrastpoten

tial 5 minus 3 (Fig. 1) um 30% bis zui

^f" Einstellung seines stabilisierten Endwertes.

B. /(H) = /(13) =1.5-10 ^:

λ(12) = 500nm;A(l4) = 700 nm

führt bei einer Corona-Stromdichte vor

Γι a

13.4-10 ⁴ -^r zu einem Aufladepoter.tial

von 550 V. Dann ändert sich das Kontrast potential 5 minus 3 (F i g. 1) um 50% bis zui Einstellung seines stabilisierten Endwenes.

Iff

C: /(1!) = 10-10 ¹-_S7-;

/(13) =1.5-10 ^J^pr

führt bei einer Corona-Stromdichte vor A

13,4-10 ⁴-jjp- zu einem Aufladepotentia

von 700 V. Dann ändert sich das Kontrastpotential 4 minus 3 (F i g. 1) um weniger al« 3% bis zur Einstellung seines stabilisierter '" Endwertes, was den erwünschten EinfluC

der vorgeschlagenen Einrichtung 26 verdeutlicht.

Durch die beschriebene Löschbelichtung, die auch ah Vorbelichtung vor der Corona-Aufladung anzusprecher ist, erreicht man eine gesteigerte Fotoempfindlichkeii des Materials der Schicht für die Schreibbelichtung mil einem Licht langwelligen Spektralbereiches. Dabei isi unter »langwellig« ein Welknlängenbereich zu verstebo hen, bei dem die Lichtenergie der Bandkante de« jeweiligen fotoleitenden Materials im wesentlicher entspricht Hierzu sei auch ergänzend auf die obengenannten älteren Patentanmeldungen der Anmeldern· zur vorliegenden Erfindung hingewiesen. Für As2Se3 isi _b5 dies ein Bereich von etwa 550 bis 650 nm. Einschreiber mit derartig langer Wellenlänge war bisher nach dei Praxis auszuschließen, wie dies z.B. aus der US-PS 35 11 649 hervorgeht

Hierzu 2 Blatt Zcichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrofotografische Kopiervorrichtung, in der eine Einrichtung zur Löschung eines in die fotoleitende Schicht eingeschriebenen elektrostatischen Ladungsbildes vorhanden ist, die eine Lichtquelle hat von der ein prozentualer Anteil ihrer Strahlung in den Spektralbereich mit mehr als 50% Absorption in der Schicht fällt gekennzeichnet dadurch, daß diese Lichtquelle (261) eine solche spektrale Energieverteilung hat, so daß in einem Spektralbereich (11) maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung des Bereiches mit mehr als 50% Absorption die Strahlungsenergie das 3- bis lOfache derjenigen Strahlungsenergie beträgt, die i,i einem anderen Spektralbereich (13) vorliegt, der durch ein Maximum des Produkts aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe bestimmt ist wobei die jeweilige Breite der Spektralbereiche etwa ±10% der Wellenlänge (12, 14) des jeweiligen Maximums bemessen ist und wobei die integrale Strahlungsenergie (16) im übrigen Spektrum 5 bis 10% der Strahlungsenergie des Bereiches (11) maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung nicht übersteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Strahlungsenergie des Spektralbereiches (13) des Maximums des Produkts Anteil der Strahlung einer Strahlungsquelle (261) ist, die auch Strahlung des übrigen Spektrums (16) aussendet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Strahlungsenergien beider Spektralbereiche mit einer einzigen Strahlungsquelle (261) erzeugt werden, der ein Filter (262) zugeordnet ist, das das Energieverhältnis der Strahlungsenergien beider Bereiche (11,13) und die Begrenzung für die Strahlungsenergie des übrigen Spektrums (16) ergibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Strahlungsquellen (261, 26Γ) vorgesehen sind, die in zeitlicher Folge nacheinander die Strahlungsenergie des einen Spektralbereiches (11, 13) bzw. die Strahlungsenergie des anderen Spektralbereiches (13,11) in die fotoleitende Schicht (211) einstrahlen.