DE3016245C2 - Elektrophotographisches Kopiergerät - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

20 Q zur entwicklung mehrerer Tonerbilder aus einer elektrostatischen, latenten Abbildung ohne erneute Belichtung die Zeitkonstanten (r\C\, ^c₂) der Ladungsableitung für die untere und obere photoleitfähige Schicht (41/?, 41c·}des photoleitfähigen Elementes (41), das Anfangs-Oberflächenpotential (V\°) der einen Polarität und das Anfangs-Oberflächenpotential (V₂ ⁰) der entgegengesetzten Polarität so abgestimmt sind, daß die zeitabhängige Erhöhung des Oberflächenpotentials des photoleitfähigen Elementes (41)

25 aufgrund der Ladungszufuhr von der unteren bzw. oberen photoleitfähigen Schicht (416, 4Ic^ im

wesentlichen gleich de;; zeitabhängigen Verringerung des Oberfläcrteapotentials des photoleitfähigen Elementes (41) aufgrund der Ladungsableitung bei der Entwicklung des Tonerbildes und/oder seiner

Übertragung ist.

2. Elektrophotographisches Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere,

30 photoleitfähige Schicht (41 b)aus einem Halbleiter-Material besteht.

J5 Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

i Aus der DE-OS 19 63 044 ist ein elektrophotographisches Kopiergerät bekannt, mit dem negative und positi-

k ve Kopien von negativen oder positiven Vorlagen hergestellt werden können. Dabei erfolgt t-pw. die primäre

If Aufladung mit positiver Polarität, wodurch positive Ladungen an der Oberfläche und negative Ladungen an der

-ι -to Zwischenfläche des photoleitfähigen Elementes gebildet werden. Dabei gilt die Regel.daß d'.c erzielten Ergeb-

«jj nisse, also die Qualität der hergestellten Kopien, um so besser sind, je höher das Anfangspotential, also die

U primäre Aufladung ist.

ji; Die sekundäre Aufladung erfolgt mit der entgegengesetzten Polarität, also beim angegebenen Beispiel mit

ί' negativer Polarität, wodurch positive Ladungen an der Oberfläche und negative Ladungen an der Zwischenflä-

45 ehe des photoleitfähigen Elementes gebildet werden. Die Ladungsmenge sowie die Polarität des Oberflächenpo-' i tentials für die belichteten Bereiche bzw. die unbelichteten Bereiche sind unterschiedlich.

% Die anschließende bildmäßige Belichtung erfolgt gleichzeitig mit der sekundären Aufladung, wobei Licht

ϊ.'■>·. definierter Wellenlänge benutzt werden muß, nämlich Licht, das eine photoleitfähige Schicht aktiviert.

;■«■ Im Anschluß an die bildmäßige Belichtung muß eine Totalbelichtung mit diesem Licht durchgeführt werden.

J| so um eine Umwandlung der Ladungen hervorzurufen.

Λ$ Schließlich müssen noch die Ladungen durch Bestrahlung mit Licht einer anderen Wellenlänge gelöscht

V.:. werden, so daß sich insgesamt ein hoher apparativer Aufwand ergibt.

:'' Ein elektrophotographisches Kopiergerät der angegebenen Gattung geht aus der DE-OS 28 25 385 hervor

!>■; und weist ein photoleitfähiges Element aus einem leitenden Substrat, einer unteren, photoleitfähigen Schicht, die

. 55 für Licht eines ersten Wellenlängenbereiches empfindlich ist, und aus einer oberen photoleitfähigen Schicht, die

·■'■ für Licht eines zweiten Wellsnlängenbereiches empfindlich und für das Licht des ersten Wellenlängcnbereichcs

transparent ist, weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung eines Anfangs-Oberflächenpotentials einer Polarität an der Grenzfläche zwischen den beiden photoleitfähigen Schichten und eines Anfangs-Oberflächenpotentials der entgegengesetzten Polarität auf der oberen photoleitfähigen Schicht, eine Belichtungscinrichtung für das

μ aufgeladene, photoleitfähige Element zur Erzeugung einer elektrostatischen, latenten Abbildung einer Vorlage,

\; eine Einrichtung zur Entwicklung der elektrostatischen, latenten Abbildung zu einem Tonerbild sowie eine

Einrichtung zur Übertragung des Toncrbildes auf ein Bildempfangsmaterial auf.

Hierbei handelt es sich um ein Zweifarben-Kopiergerät, also um eine Ausführungsform, bei der zweifarbige Vorlagen zweifarbig kopiert werden können, d.h., von einer Vorlage, die auf einem weißen Untergrund die b^r> Farben rot und schwarz enthält, können originalgetreue Kopien gemacht werden.

Im Gegensat/, hierzu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein clcktrophotographisehes Kopiergerät der angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem durch eine einzige Aufladung und bildmäßige Belichtung viele Kopien ein und derselben Vorlage hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

tiine zweckmäßige Ausführungsform wird durch das Merkmal des Anspruchs 2 definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß durch die beanspruchte Abstimmung der Zeitkonstanten für die Ladungsableitung der unteren und oberen photoleitfähigen Schicht sowie der Größen der beiden Aufladungen die Potentiale der erzeugten elektrostatischen latenter. Abbildungen weitgehend konstant gehalten werden, und zwar auch Ober längere Zeiträume hinweg, so daß mit einem solchen elektrophotographischen Kopiergerät mehr als 200 Kopien einer Vorlage hergestellt werden können, ohne daß eine erneute Aufladung und/oder bildmäßige Belichtung erforderlich ist

Weiterhin muß das photoleitfähige Element — anders als bei dem Kopiergerät nach der DE-OS 19 63 044 — nach der bildmäßigen Belichtung keiner Totalbelichtung unterworfen werden, und auch die bildmäßige Belichtung muß nur mit dem üblichen, weißen Licht erfolgen, so daß sich eine relevante Vereinfachung des apparativen Aufwandes ergibt

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigen Fig. 1 einen Teil einer Schnittansicht einer Ausführungsform eines photoleitfähigen Elementes,

F i g. 2a bis 2d die verschiedenen Verfahrensschritte bei einem elektrophotographischen Kopiergerät mit dem photoleitfähigen Element nach F i g. 1,

Fig.3 ein Diagramm mit einer Kurvendarstellung zur Erläuterung der Verfahrensschritte nach den Fig.2a bis 2d.

F i g. 4 ein Diagramm mit einer Kurvendarstellung von in der Praxis realisierten Werten für diese: Kopiergerät, und

F i g. 5 eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines solchen Kopiergerätes.

Das aus F i g. 1 ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 41 angedeutete photoleitfähige Element weist ein Substrat 41a aus einem leitenden Material auf. Auf diesem Substrat 41a ist eine untere, photoleitfähige Schicht 41 6 und auf dieser Schicht 41 6 eine obere, photoleitfähige Schicht 41 c ausgebildet. Die untere photoleitfähige Schicht 416 ist empfindlich für Licht eines ersten Wellenlängenbereiches A und besteht aus einem halbleitenden Material, so daß sie einen niedrigen Widerstand für den Transport positiver Ladungs-Löcher von dem Substrat 41a zu der unteren photoleitfähigen Schicht 416 hat. Die obere photoleitfähige Schicht 41c ist unempfindlich gegenüber Licht des Wellenlängenbereiches A, läßt jedoch dieses Licht durch, d. h, die obere photoleitfähige Schicht 41 eist transparent für Licht der Welleniänge A; die obere photoleitfähige Schicht 41 eist empfindlich für Licht der Wellenlänge B.

F i g. 5 zeigt den Grundaufbau eines elektrophotographischen Kopiergerätes, das mit einem solchen photoleitfähigen Element 41 arbeitet. Dabei befindet sich das photoleitfähige Element 41 auf der Umfangsfläche einer Trommel, die sich in Richtung des Pfeils dreht. Bei dieser Drehung passiert das photoleitfähige Element 41 eine Korona-Äufiadungseinrichtung 42, wodurch das photoleitfähige Element 4i negativ aufgeladen wird, wie in Fig.2a angedeutet ist Dadurch werden negative Ladungen auf der Oberfläche der oberen photoleitfähigen Schicht 41 c ausgebildet. Diese Ladungen induzieren wiederum den Transport von positiven Ladungs-Löchtrn von dem S-'ibstrat 41a zur Grenzfläche zwischen den beiden photoleitfähigen Schichten 416 und 41c, und zwar wegen der Halbleiter-Eigenschaften der unteren photoleitfähigen Schicht 41 b.

Bei dem nächsten, in Fi g. 2b dargestellten Schritt wird mittels einer Korona-Aufladungseinrichtung 43 eine positive Ladung auf das trommeiförmige, photoleitfähige Element 41 aufgebracht. Wie man in F i g. 3 erkennt, ist die positive Ladung relativ gering, so daß sich das Oberflächenpotential des trommeiförmigen, photoleitfähigen Elementes 41 nicht von negativen Werten zu positiven Werten umkehrt; die positive Aufladung ve.-ringert nur das negative Potential auf einen geringeren Wert.

Diese zweite Aufladung führt zur Ausbildung von eütgegengesetzt ausgerichteten Ladungs-Dipolen auf den photoleitfähigen Schichten 416 und 41 c.

Bei dem nächsten, in Fig. 2c angedeuteten Verfahrensschritt wird das aufgeladene, trommeiförmige photoleitfähige Element 41 über ein optisches System 46, das durch Linsen angedeutet ist, bildmäßig mit einer Abbildung einer zu kopierenden Vorlage 44 belichtet; diese bildmäßige Belichtung führt zur Photoleitung in den weißen Bildbereichen der beiden photoleitfähigen Schichten 416 und 41c, während die schwarzen Bildbereiche keine Photoleitung hervorrufen. Dementsprechend verringert sich das Potential in den weißen Bildbereichen auf den Wert »Null«, während das Potential in den schwarzen BilJber eichen nicht beeinflußt wird.

Nach der Erzeugung der elektrostatischen, latenten Abbildung der Vorlage 44 wird mittels einer Entwicklungseinrichtung 47, die eine magnetische Bürste, einen Entwicklerbehälter 43 und einen rotierenden Aufiragzylinder 49 aufweist, Toner auf die elektrostatische, latente Abbildung auf dem trommeiförmigen, photoleitfähigen Element 41 aufgebracht, so daß ein entsprechendes Tonerbild entsteht (siehe auch F i g. 2d). Dieses Tonerbild wird mittels eines Transportbandes 52 und einer Übertragungs-AufladungstWichtung 53 auf ein blattförmiges Bildempfangsmaterial 51 übertragen. Eine Fixiereinrichtung 54, die beispielsweise Blitzlampen enthält, fixiert das Tonerbild auf dem Bildempfangsmaterial 51.

Bei der Entwicklung und/oder Übertragung wird die elektrostatische, latente Abbildung praktisch nicht verändert, so daß die Entwicklung und Übertragung sooft wiederholt werden können, bis die gewünschte Zahl von Kopien hergestellt worden ist. Anschließend wird das trommeiförmige, photoleitfähige Element 41 mittels einer Entladungseinrichtung 56 entladen und mittels einer Reinigungseinrichtu t% 57 von verbleibenden Tonerresten gereinigt.

Bei einem solchen Kopiergerät nehmen die Absolutwerte der Ladungen auf den Schichten 416 und 41c als Funktion der Zeit ab. Die Größen der mittels der Aufladungseinrichtung 42 und 43 aufgebrachten Ladungen und die Zeitkonstante der Ladungsableitung im Dunkeln der Schichten 416 und 41c werden so gewählt, daß die

Ladungen an den Schichten 416 und 41c mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verteilt werden. Die unterschiedliche Ladungsableitung wird so eingestellt, daß sich während der Entwicklung und der Übertragung das Ladungspotential des photoleitfähigen Elementes 41 mit einer Geschwindigkeit erhöht, welche gleich der Abnahme des durch Ableitung hervorgerufenen Oberflächenpotentials ist.

■5 Da das elektrostatische Bild durch die negative Ladung an der Oberfläche der Schicht 41c beherrscht bzw. bestimmt wird, und da die Ladungen an den beiden Schichten 41 6 und 41c mit der Zeit abnehmen, muß die Ladung auf der Schicht 416 schneller verteilt werden als die Ladung auf der Schicht 41c, um das Oberflächenpotential des Elementes 41 auf einem konstanten Wert zu halten. Das augenblickliche Oberflächenpotential auf der Schicht 416 wird mit V₁ bezeichnet, während das augenblickliche Oberflächenpotential auf der Schicht 41c mit ίο V₂ bezeichnet ist. Die anfänglichen Oberflächenpotentiale der Schichten 416 und 41c nach Beendigung des Ladevorgangs durch die Ladeeinrichtung 41 sind Ki⁰ bzw. V₂ ⁰. Die Zeitkonstante der Ladungsableitung an der Schicht 416 ist nc\. während die Zeitkonstante der Ladungsableitung an der Schicht 41c ^Ci ist. Hiermit werden die folgenden Beziehungen für die Oberflächenpotentiale V_x und ^erhalten:

"P-V

V_x = y°i e ^v'i'i ' (1)

-P-V

V₂ = V\z ^K-i':' (2j

wobei /die Zeit ist. Das Oberflächenpotential V auf der Trommel 41 ist dann:

C-L- V C-L- V

V = V₁ + V₂ = V¹I e ^V'i.·, ^J + VU V·'··· > . (3)

Das Oberflächenpotential V ohne Ladungs-Ableitung während Entwicklung und Übertragung nimmt als Funktion der Zeit zu, wenn die folgende Beziehung gilt:

T₂C₂ V₂ * '

Vkann durch eine optimale Wahl der Werte Vt⁰, V₂ ⁰, r_tc\ und T₂C₂ konstant gehalten werden, so daß —τ— =■ 0

Die Herstellung eines photoleitfähigen Elementes 41 und die Benutzung dieses photoleitfähigen Elementes 41 in einem Kopiergerät nach F i g. 5 soll im folgenden anhand eines Beispiels erläutert werden.

Beispiel

Seien (Se) wurde im Vakuum in einer Dicke von etwa 40 μπι auf ein 0,2 mm dickes Al-Substrat aufgedampft, welches auf 70° C gehalten wurde. Dann wurde eine Selenlegierung mit 10 Gewichtsprozent Te in einer Dicke von etwa 5 μπι im Vakuum auf die erste Selenschicht aufgedampft, wobei das Al-Substrat auf derselben Temperatur gehalten wurde; hierdurch wurde eine erste photoleitfähige Schicht gebildet.

Eine Methanollösung eines Novolak-Type-Phenolharzes wurde durch Tauchen auf die erste photoleitfähige Schicht aufgebracht, wobei das Gemisch bei 5O⁰C 1 h lang getrocknet wurde, um eine etwa 1,2 μπι dicke Zwischenschicht zu erhalten. Diese Zwischenschicht wurde mit einer Lösung aufgebracht, welche folgende Zusammensetzung hatte:

4-p-Dimethylaminophenyl-2,6-diphenylthiapyryliumperchIorat 0,2 g

4,4'- bis(Diethylamino)-2.2'-dimethyltriphenylmethan 4,0 g

Polycarbonatharz 5,8 g

Methylenchlorid 100 g

Danach wurde das Gemisch bei 50⁰C 20 min lang getrocknet, wodurch eine zweite photoleitfähige Schicht entstand, welche etwa 22 μπι dick war.

Das photoleitfähige Element wurde im Dunkeln mittels einer Koronaladeeinrichtung mit —2300 V geladen und dann mit einem Oberflächenpotential von —600 V positiv geladen. Durch die anschließende bildmäßige Belichtung wurde das Oberflächenpotentia! auf dem photoleitfähigen Element so, wie in F i g. 4 dargestellt, geändert

Als das Element in ein Kopiergerät eingebaut wurde, wie es in F i g. 5 dargestellt ist, um Mehrfachkopien (mit einer Kopiergeschwindigkeit von 40 Kopien/min) herzustellen, wurden Schwärzungsgrandwerte auf den Kopien gemessen, wie sie in der nachstehenden Tabelle aufgeführt sind.

Tabelle	30	16 245	Untergrund
		Schwärzungsgrad Bildbereich	0,09 0,09 0,08 0,08
		1,17 1,22 1,25 1,20
	Hierzu 4	Blatt Zeichnungen
Erste Kopie 5O-ste Kopie 100-ste Kopie 200-ste Kopie

2(1 25 30

40 45 50 ⁵⁵ I

60

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Elektrophotographisches Kopiergerät

   5 a) mit einem photoleitfähigen Element aus einem leitenden Substrat, einer unteren, photoleitfähigen Schicht, die für Licht eines ersten Wellenlängenbereiches empfindlich ist, und aus einer oberen photoleitfähigen Schicht, die für Licht eines zweiten Wellenlängenbereiches empfindlich und für dis Licht des ersten Wellenlängenbereiches transparent ist weiterhin

   b) mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Anfangs-Oberflächenpotentials einer Polarität an der Grenzlo fläche zwischen den beiden photoleitfähigen Schichten und eines Anfangs-Oberflächenpotentials der

   entgegensetzten Polarität auf der oberen photoleitfähigen Schicht,

   c) mit einer Belichtungseinrichtung für das aufgeladene, photoleitfähige Element zur Erzeugung einer elektrostatischen, latenten Abbildung einer Vorlage,

   d) mit einer Einrichtung zur Entwicklung der elektrostatischen, latenten Abbildung zu einem Tonerbild, is und

   e) mit einer Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterial.