DE2726805C3

DE2726805C3 - Elektrofotografische Kopiervorrichtung mit einer Einrichtung zum Loschen eines elektrostatischen Ladungsbildes

Info

Publication number: DE2726805C3
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: 1981-01-22
Also published as: DE2726805A1; EP0000045B1; US4170413A; IT1096641B; CH622628A5; ATA408778A; AT359827B; JPH0514277B2; EP0000045A1; DE2726805B2; IT7824439A0; JPS547347A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrofotografi- iche 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 /ur 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 wieübiichzum;Vollständigen Löschen nach dem Drücken verwendet. Die Zweite Lampe für ein teilweises Löschen der Aufladung ist jedoch zwischen das Töneräüfstäuberi und das Drucken eingefügt. (Jm die ganze Fläche der Schicht mit def zweiten Lampe erfassen zu können, ist der Verwendete Trüger der Schicht stfahlurigsdüfchlässig und diese zweite Lampe »uf der Rückseite des Trägers angeordnet, denn die eine 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 Strahlungsin-

tensität in einen Wellenlängenbereich fällt, in dem das Material der Schicht mehr als 50% Absorption hat.

Diese Maßnahme aus der DE-OS 26 46 150, zusätzlich eine zweite Lampe zum teilweisen Löschen der Aufladung schon vor dem Drucken bei notwendigerwei-

se strahlungsdurchlässigem 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 15Abs.!).

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 H'riie 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 (As_>Sei) im Bereich grünen Lichts bei etwa 500 nm. Das Einschreiben des Ladungsbildes wird im allgemeinen mit Licht des gleichen Spektralbereichs vorgenommen.

r> Es sind auch vom Erfinder der vorliegenden Erfindung vorausgegangene Untersuchungen du:chgeführt worden, mit Licht des roten Spektralbereiches einzuschreiben, und zwar k<it ein·, r elektrofotografischen Kopiervorrichtung mit rotierbarer Trommel mit in Dunkelheit elektrische Ladung speichernder und bei Belichtung fotoleitender Schicht, mit einer Einrichtung zur Corona-Aufladung der Schicht während einer jeden Umdrehung der Trommel, mit einer ersten Lichtquelle für Ablichtung di - 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 zweiten Vorlage erfolgt derart; daß die Ablichtung der ersten Vorlage und die der zweiten Vorläge übereinander auf der Schicht der Trommel aufgenommen sind Und das kombinierte Ladungsbild in üblicher Weise kopien wird,

Mit dieser Maßnahme des Einschreibens mit Licht des roten Speklrälbereichs läßt sich ein elektrostatisches Ladungsbild erreichen, das durch die übliche Corona* Aufladung nicht beseitigt, sondern regeneriert wird, Die

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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 Kopiervorrichtungen der bekannten und der oben beschriebenen Art Erroüdungseffekte der Schicht auftreten. Diese Ermüdungseffekte treten insbesondere bei Fotoleiter π mit feldstärkeabhängiger Beweglichkeitsverteilung auf, zu denen das erwähnte As₂Se₃ 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 ioloieiiendcn Schicht vorzunehmen, wobei die Veränderung vom tatsächlich vorliegenden OberfläLnenpotential 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 Abnahme des tatsächlich erreichten Oberflächenpotentials auftritt. Dies führt zu Kontrastveränderunger. 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 Kontrastpotentials erreicht wird. d. h. mit denen Ermüdungseffekte eliminiert werden können.

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

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

Die Verwendung von Licht einer Glühlampe, das einen überwiegenden Rotanteil oder gefilterte Anteile aus einem einzigen Spektralbereich zum Löschen hat, führte nach Feststellungen des Erfinders zu dem oben bereits erwähnten nachteiligen Effekt, daß von Kopie zu Kopie das Oberflächenpolential abnimmt. Die erfindungsgemäße Maßnahme einer speziellen Bemessung der Energieanteile verschiedener Spektralbereiche des zur Löschung vorgesehenen Lichtes ermöglicht es. diesen Effekt vollständig zu beseitigen. Die F i g. 1 zeigt in einem Diagramm schematisch das mit der F.rfindung 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 üblich in solchen Kopiervorrichtungen verwendeten Trommel, auf der sich die fotoleitende Schicht aus As-Se befindet Bei diesen Umläufen der Folgen 1 und 2 wirkt keine Schreibbelichtung mit A,Us dem Diagramm bzw, aus dem Unterschied zwischen der Folge 1 und der Folge 2 erkennt man deutlich diesen einen Stabilisierungseffekt,

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65 der mit de 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 Potentialenr.üdungserscheinungen führt Die Darstellung ist bezüglich der Ordinate auf diese Potential werte 3 normiert

Aus dem Voranstehenden 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 de Preise ergibt. Mit dem voranstehend beschriebenen Vorte : ist aber auch der weitere Vorteil verbunden, daß sich nach einer wie mit der Folge 3 der Kreise angedeuteten Schreibbehchtung bei darauffolgenden Zyklen einer Folge 4 (wieder mit Pu: kien dargestellt), in denen keine Schreibbelichtung mehr vorgesehen ist sich sofort der gleiche Potentialwert wie bei der Folge 1 wieder einstellt .ind auch für die weiteren Z>*Ien beibehalten bleibt. Die Punktfolgen 1 und 4 stellen somit zusammen eine von Schreibbelichtungsvorgängen unabhängig konstante Aufladung des Oberflächenpotentials dar. die mn den erfindungsgemäßen Maßnahmen für alle Zyklen, bei denen keine Schreibbelichtung erfolgt (unabhängig von der Anzahl vorausgegangener derartiger Zyklen) erreicht wird.

Das Diagramm der F i g. 1 zeigt weiterhin, welche Potentialwerte des Oberflächenpotentials sich andererseits dann einstellen, wenn nach bekanntem Sta.d 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 Fotoleitfähigkeilserzeugung im fotoleitfähigen Material zu erreichen ist. Für AsjSes liegt dieser Wert des Maximums 12 bei 500 nm. Die mit ±10% angegebene Breite kennzeichnet den Spektralbereich, in dem Licht bezüglich der Fof>!eitfähigkeitserzeugung 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 Spektralbe! eich, in dem die Wellenlänge für Licht des Maximums des Produktes aus Fotpleilfähigkeiiserzeu* gung und Eindfingtiefe Hegt Die Wifkurtg des Lichtes 13, für dessen Wellenlänge das Produkt aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe maximal ist, entspricht physikalisch einem Verstärkungseffekt durch geänderte Raumladungsverhältnisse, die eine höhere. Fotoleitfähigkeit für Licht aller Wellenlängenbersiche erzeugen, die kurzweiliger als das Licht dieses Spektralbeveiches 13 sind.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß außer dem Licht dieser beiden angegebenen Speklralbereiche weiteres Licht hur mit einer Gesamtenefgie eingestrahlt werden darf, die 5 bis tÖ% der Gesamtstfähiungschergie des an erster Stelle genannten Spektralbereiches (maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung) 11 nicht übersteigt. Das erfiridungsgemäß vorgesehene Licht der beiden Spektralbereiche kann damit Licht einer einzigen Strahlungsquelle sein, die z. B. mit entsprechenden Filtern verschen ist. Diese erfindungsgemäÖe 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 Fotoleitfähigkcitscrzeugung 11, im Falle des AsjSej grünes Licht, abgibt. Dabei kann also das Licht des Bereiches des maximalen Produktes Anteil dieses weißen Lichtes sein.

uic opckiruibcrciunc

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und die Strahlungsenergien dieser Bereiche im Verhältnis zueinander und bezüglich der Absorptionskurve des Materials des Fotoleiters verdeutlichen. Mit 11 ist der Spektralbereich maximaler Fololeitfähigkeitserzeugung bezeichnet, wobei mit 12 die auf der Abszisse aufgetragene Wellenlänge des Maximums angegeben ist. Mit ±10% ist der Bereich U um diesen Wellenlängenwert 12 herum definiert. Es sei darauf hingewiesen, daß die Angabc ±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 bezue 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 F i g. 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 anderen Spektralbereichds erzeugt. Für die Erfindung ist es niimiieh nicht zwihgetiä erforderlich, daß das Licht der beiden Spektralbereiche gleichzeitig auf die Oberfläche der Trommel 21 bzw, in die Schicht 211 gelangt. Vielmehr ist es auch möglich,- die Einstrahlung des Lichtes des einen Spekträlbereiches zeitlich flach der Einstrahlung des Lichtes des änderen Spekträlbereiches (und umgekehrt) durchzuführen. Es braucht nicht besonders darauf hingewiesen zu werden, daß diese beiden Belichtungen aufeinanderfolgend (nicht z. B. durch eine Corona-Aufiadung oder einen Kopiervorga"ng voneinander getrennt) vorgenommen werden, und zwar zwischen dem Druckvorgang mit der Einrichtung 25 und der (Wieder-)Aufladung der Corona-Einrichtung 23.

piäC-iifuigeiiu wefuefi nüC'ii einige Zällicnbcispicic AUF

Erfindung angegeben, die den Einfluß der Lichtenergieanteile /(1I) und /(13) auf die Stabilisierung des Kontrastpotentials bei Verwendung von AsjSej als Fotoleiter zeigen:

A: /(H) = 5010

/(13) = 0 führt bei einer Corona-Stromdichte von 4.6-10 ~⁴"^r zu einem Aufladepotential von

700 V. Dann ändert sich das Kontrastpotential 5 minus 3 (Fig. 1) um 30% bis zur Einstellung seines stabilisierten Endwertes.

B. /(H)- /(13)= 1,5-10 '-^j-;

λ(12) = 500nm;A(14) = 700 nm

führt bei einer Corona-Stromdichte von

13,4-10 '-jjizu einem Aufladepotential

von 550 V. Dann ändert sich das Kontrastpotential 5 minus 3(Fig. 1) um 50% bis zur Einstellung seines stabilisierten Endwertes.

C: /(in = lo-io ^ιζφ

W_s

/(13) = 1.5-10

= 700nm

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60 führt bei einer Corona-Stromdichte von 13.4-10 ⁴ ^r zu einem Aufladepotential

von 700 V. Dann ändert sich das Kontrastpotential 4 minus 3 (Fig. 1) um weniger als 3% bis zur Einstellung seines stabilisierten Endwertes, was den erwünschten Einfluß der vorgeschlagenen Einrichtung 26 verdeutlicht

Durch die beschriebene Löschbelichtung, die auch als Vorbelichtung vor der Corona-Aufladung anzusprechen ist, erreicht man eine gesteigerte Fotoempfindlichkeit des Materials der Schicht für die Schreibbelichtung mit einem Licht langwelligen Spektralbereiches. Dabei ist unter »langwellig« ein Weilenlängenbereich zu verstehen, bei dem die Lichtenergie der Bandkante des jeweiligen fotoleitenden Materials im wesentlichen entspricht Hierzu sei auch ergänzend auf die obengenannten älteren Patentanmeldungen der Anmelderin zur vorliegenden Erfindung hingewiesen. Für As2Sej ist dies ein Bereich von etwa 550 bis 650 nm Einschreiben mit derartig langer Wellenlänge war bisher nach der Praxis auszuschließen, wie dies z. B. aus der US-PS 35 11 649 hervorgeht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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 in einem anderen Spektralbereich (13) vorliegt, der durch ein Maximum des Produkts aus Fotoleitfähigkeitscrzeugung und cindringtiefe 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 df 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 Finer (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.