DE3424785A1

DE3424785A1 - Elektrophotographisches geraet

Info

Publication number: DE3424785A1
Application number: DE19843424785
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Tokio/Tokyo Ishida; Toshiriro Yokohama Kasai; Mitsuaki Higashikurume Tokio/Tokyo Kohyama; Takashi Kawasaki Shimazaki
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-07-05
Filing date: 1984-07-05
Publication date: 1985-01-17
Also published as: DE3424785C2; US4645330A; JPS6014254A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Gerät, z.B. einen Laser-Drucker, und insbesondere ein elektrophotographisches Gerät mit einem mehrere lichtempfindliche Schichten aufweisenden, lichtempfindlichen Körper oder Element.

Bei elektrophotographischen Geräten wird im allgemeinen eine Kopie dadurch erhalten, daß ein lichtempfindliches Element gleichmäßig aufgeladen und dann zur Erzeugung eines elektrostatischen Latentbilds oder latenten Ladungsbilds bildgerecht belichtet wird. Das Latentbild wird dann mit Hilfe aufgeladener Teilchen (oder Entwickler) entwickelt und anschließend auf ein Übertragungsmaterial, z.B. ein Papierblatt, übertragen. Das Übertragungsbild wird durch Erwärmen auf dem Übertragungsmaterial fixiert. Bei einem solchen Gerät ist die Stabilität oder Konstanz des wiederholt benutzten lichtempfindlichen Elements von Bedeutung.

In diesem Fall ist die Hauptstabilitätskomponente die Stabilität der Photoleitfähigkeit. Die Stabilität der Bilder hängt in erster.Linie davon ab, wie stabil die elektrostatischen Eigenschaften (z.B. Ladungspotential und Restpotential nach der Belichtung oder Bestrahlung) sind, wenn das lichtempfindliche Element ständig oder in Abständen benutzt wird.

Das lichtempfindliche Element wird üblicherweise vor seinem Aufladen gleichmäßig belichtet, um das Bild stabil zu machen. Dieses Vorgehen bewirkt eine vorbereitende Ermüdung (fatique) des lichtempfindlichen Elements, während dabei auch etwaige, bei wiederholter Benutzung dieses Elements verbliebene (Rest-)Ladungen beseitigt werden. Diese gleichmäßige Belichtung erfolgt mittels einer entweder als Vorbelichtungslampe, Löschlampe oder Vorermüdungslampe bezeichneten Vorrichtung,

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Wenn die Eigenschaften des lichtempfindlichen Elements durch dieses gleichmäßige Belichten stabilisiert werden, muß besondere Aufmerksamkeit den leicht einer Ermüdung unterworfenen lichtempfindlichen Elementen gewidmet werden.

Eine Möglichkeit zum Stabilisieren der Ermüdung z.B. eines lichtempfindlichen Arsen/Selen-Körpers oder -EIements ist in der JP-PS 53/148 444 beschrieben. Diese Schrift lehrt, daß die anfängliche Änderung des Ladungspotentials bei wiederholter Benutzung des lichtempfindlichen Elements durch Bestrahlen desselben mit Licht einer bestimmten Wellenlänge (einer bestimmten Farbe) klein gehalten werden kann, speziell zum Zweck einer starken Vorermüdung dieses Elements vor dem Aufladen. Für den angegebenen Zweck werden eine erste grüne Lampe und eine zweite rote Lampe verwendet. Im Kopierbetrieb werden anfangs beide Lampen eingeschaltet, während anschließend nur die erste Lampe eingeschaltet bleibt. Die Eigenschaften des lichtempfindlichen Elements können durch Steuerung der beiden Lampen auf diese Weise stabilisiert werden. In diesem Fall dient die erste Grünlichtlampe zum Löschen von Restladungen auf dem lichtempfindlichen Element, während die zweite Rotlichtlampe unmittelbar vor der Herstellung der Kopie zum Einsatz kommt. Das Rotlicht enthält eine Wellenlänge von 620 nm, bei welcher das lichtempfindliche Element zu einer Ermüdung neigt. Mit der (ersten) Grünlichtlampe wird also die Ladung beseitigt, während das (zweite) Rotlicht eine Vorermüdung gewährleistet.

Die Stabilisierung des Ladungspotentials wird durch allmähliche Verringerung der Stärke der gleichmäßigen Belichtung mittels dieser Lampen vom Beginn des Kopiervorgangs an ebenfalls begünstigt.

Das beschriebene Verfahren zum Stabilisieren der elektrostatischen Eigenschaften des lichtempfindlichen Elements hat bisher noch keinen solchen Stand erreicht, daß es allen Änderungen in den Umweltbedingungen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, zu entsprechen vermöchte. Für praktische Anwendungsfälle ist es jedoch brauchbar.

Als wünschenswert wird ein lichtempfindliches Element des Selen- oder Silizium-Typs angesehen, das für Strahlung nahe dem Infrarotbereich in der Nähe von 800 nm entsprechend der Wellenlänge von Halbleiter-Lasern empfindlich ist. Beispiele für ein lichtempfindliches Element des Selen- und des Silizium-Typs ist ein solches auf Se/SeTe/Se/Al-Basis bzw. ein solches auf Si-H-C/Si-H-Ge/Si-H-B/Al-Basis. Jedes derartige Gebilde besitzt einen mehrlagigen Aufbau, in welchem die einzelnen Schichten bezüglich ihrer spektralen Empfindlichkeit (Farbempfindlichkeit) voneinander verschieden sind. Der Grund für die Verwendung eines mehrlagigen Aufbaus für ein solches Element besteht beispielsweise darin, daß eine Selen/Tellur-Legierung (zwar) eine ausgezeichnete Empfindlichkeit für Strahlung nahe dem Infrarotbereich besitzt, aber einen abnormal schnellen Dunkelabfall (dark decay) ihrer Ladung zeigt. Um nun den abnormal schnellen Dunkelabfall zu kompensieren, wird auf diese Legierung eine Schicht aus amorphem Selen (Se) oder eine durch Zugabe einer kleinen Menge an Tellur, Antimon oder Arsen hergestellte Schicht QQ aufgetragen. Ein lichtempfindliches Element aus amorphem Silizium besitzt aus den angegebenen Gründen ebenfalls häufig einen mehrlagigen Aufbau.

Von A.R. Melnyk u.a., "A Layered Se-Te Photoreceptor For a GeA As Laser Printer" anläßlich des "First International Congress on Advance in Non-Impact Printing Technologies" der SPSE, Juni 1981, wird berichtet, daß die Eigenschaftsverschlechterung von lichtempfindlichen

Körpern oder Elementen, die für lange Wellenlängen empfindlich sind, durch diesen Mehrschichtaufbau verhindert werden kann. Ein Verfahren zur Herstellung lichtempfindlicher Elemente mit übereinander liegenden Schichten aus Se-Te und Se-Te-Sb auf einem leitfähigen Träger ist in der JP-PS 56/151 941 beschrieben.

Weiterhin ist das lichtempfindliche Element aus amorphem Silizium, dessen Empfindlichkeit gegenüber großen Wellenlängen durch Germanium erhöht worden ist, z.B. in der JP-PS 57/78 183 im einzelnen beschrieben.

Lichtempfindliche Elemente mit grundsätzlich demselben Aufbau sind auf Versuchsbasis hergestellt worden. Dabei zeigte es sich, daß ihre Empfindlichkeit für große Wellenlängen verbessert werden kann, während ihre elektro statischen Eigenschaften im Vergleich zu den herkömmlichen Elementen dieser Art erheblich unzufriedenstellender werden, und zwar aufgrund der Zunahme des bleibenden Restpotentials bei ihrer häufigeren und wiederholten Benutzung sowie aufgrund der starken Verminderung der Ladungsabnähme bei hoher Temperatur. Diese Mängel sind schwierig zu beseitigen, um den praktischen Anforderungen zu genügen; elektrophotographische Geräte unter Verwendung lichtempfindlicher Elemente dieser Art sind deshalb bisher nicht in der Praxis eingesetzt oder nur als Muster, die lediglich unter bestimmten, eingeschränkten Bedingungen eingesetzt werden können, entwickelt worden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Mangel, z.B. Verminderung des Ladungspotentials, Vergrößerung des Restpotentials bei kontinuierlichem Betrieb und große Ladungsabnahme bei hohen Temperaturen, durch Schaffung eines elektrophotographischen Geräts, das die Eigenschaften eines licht-

empfindlichen Körpers oder Elements zu stabilisieren vermag.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß weist ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element mehrere lichtempfindliche Schichten auf, die in ihrer spektralen Empfindlichkeit oder Farbempfindlichkeit voneinander verschieden sind. Eine Einrichtung zum gleichmäßigen Belichten mit mehreren Einfarb-Lichtquellen, die jeweils unterschiedliche Farben entsprechend den Farbempfindlichkeiten der lichtempfindliehen Schichten besitzen, dient als Lichtquelle zum gleichmäßigen Belichten des lichtempfindlichen Elements und ist so angeordnet, daß sie den einzelnen verschiedenen Positionen des lichtempfindlichen Elements gegenübersteht bzw. zugewandt ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Laser-Druckers als Beispiel für ein elektrophoto

graphisches Gerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen in stark vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt durch eine lichtempfindliche

Trommel beim Gerät nach Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der relativen Farbempfindlichkeiten der einzelnen Schichten der Trommel nach Fig. 2,

Sr
ι -4 -

Fig. 4 eine graphische Darstellung der relativen Gesamtfarbempfindlichkeit,

Fig. 5A und 5B eine Schnittansicht bzw. eine Teilseitenansicht einer zweiten Vorrichtung zum gleichmäßigen Belichten bei der Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 6A und 6B graphische Darstellungen der spektralen

Strahlungseigenschaften (spectroradiation characteristics) einer grünemittierenden Leuchtstoffglühlampe bzw. einer Leuchtdiode,

Fig. 7 ein Schaltbild von Treiber- und Steueranordnungen für Glühlampe und Leuchtdiode,

Fig. 8 ein ZeitSteuerdiagramm des Ansteuertakts (driving timing) für die zweite Belichtungsvorrichtung,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der spektralen Empfindlichkeiten eines lichtempfindlichen Elements (Trommel) unter Verwendung von amorphem Silizium bei einer anderen Aus

führungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine graphische Darstellung der spektralen Strahlungseigenschaften einer Leuchtdiode,

Fig. HA bis HC graphische Darstellungen der spektralen

Strahlungseigenschaften einer anderen Leuchtdiode,

Fig. 12A und 12B eine Schnittansicht bzw. eine Teil-Seitenansicht der zweiten Belichtungsvorrichtung bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Beziehung

zwischen der Zahl der Arbeitszyklen und dem Oberflächenpotential auf dem lichtempfindliehen Element bei einer dritten Ausführungs

form der Erfindung und

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Zahl der Arbeitszyklen und dem Oberflächenpotential auf dem lichtempfind

lichen Element bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung,.

Im folgenden ist zunächst eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 7B beschrieben.

Fig. 1 veranschaulicht einen Laser-Drucker als Beispiel für das elektrophotographische Gerät. Praktisch im Mittelbereich eines Gehäuses 1 des Laser-Druckers ist eine das elektrophotographische, lichtempfindliche (electrophotographic sensitive) Element darstellende, lichtempfindliche Trommel 2 im Uhrzeigersinn drehbar gelagert. Im oberen Abschnitt des Gehäuses 1 ist eine Bild-Belichtungseinheit 3 angeordnet, die eine nicht dargestellte Laserstrahlquelle, einen drehbaren mehreckigen Spiegel 4, eine Abbildungslinse 5, einen Spiegel 6 und dgl. umfaßt. Der entsprechend der Bildinformation modulierte Laserstrahl wird auf die (lichtempfindliche) Trommel 2 geworfen. Um die Trommel 2 herum sind in

gQ deren Drehrichtung (im Uhrzeigersinn) eine Entwicklungseinheit 7, eine erste Belichtungseinheit 8 zum gleichmäßigen Belichten, eine Übertragungs-Koronaaufladungseinheit 9, eine Abstreif-Koronaaufladungseinheit 10, eine Klingen-Reinigungseinheit 11, eine zweite Belich-

gg tungseinheit 12 zum gleichmäßigen Belichten und eine elektrifizierende (electrifying) oder voraufladende Koronaaufladungseinheit 13 angeordnet.

,ΛΑ-

Im unteren Abschnitt des Gehäuses 1 befindet sich eine Förderstrecke 16 für Übertragungs- bzw. Kopierpapier P, bestehend aus einer Führung 14, einem Förderband 15 und dgl.. Das im folgenden einfach als Papier bezeichnete Übertragungspapier P wird von einer Vorrats-Kassette 17 aus zugeführt und zwischen der Trommel 2 und der Übertragungs-Aufladungseinheit 9, zwischen der Trommel 2 und der Abstreif-Aufladungseinheit 10 und dann durch eine Fixier(heiz)walzeneinheit 18 zu einem Papierausgabe-Fach 19 transportiert.

Die lichtempfindliche Trommel 2 ist vom Selen-Typ mit mehreren Schichten auf SeTeSb/SeTe/Se/Al-Basis. Gemäß Fig. 2 umfaßt die Trommel 2 einen zylindrischen Träger 20 aus Aluminium, eine auf letzteren aufgetragene (etwa 50 \m dicke) amorphe Selenschicht 21, eine auf letztere aufgebrachte (2 μΐη dicke, eine Tellur-Konzentration von etwa 40% besitzende) Selen-Tellurlegierungs-Schicht 22 und eine auf letztere aufgetragene (etwa 2 \m dicke) Selen-Tellur-Antimon-Schicht 23. Die relative spektrale Empfindlichkeit oder Farbempfindlichkeit S jeder dieser Schichten ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die Selen-Tellur-Schicht 22 besitzt eine höhere, zu einer größeren Wellenlänge reichende Empfindlichkeit (Kurve B) als die Selen-Tellur-Antimon-Schicht 23 (Kurve A).

Die durch Übereinanderlegung dieser Schichten 21, 22 und 23 gebildete lichtempfindliche Trommel 2 besitzt £ie Gesamt-Spektral- oder -Farbempfindlichkeit gemäß Fig. 4. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, tritt ein Einbruch in der Empfindlichkeitskurve im Bereich der Wellenlänge von 600 nm auf, weil Licht im Bereich dieser Wellenlänge durch die Oberflächenschicht 23 aus Selen-Tellur-Antimon absorbiert wird, jedoch ohne Erzeugung von zur Photoleitfähigkeit beitragenden (Ladungs-)-Trägern. In der Praxis erreicht praktisch kein Licht

-/αϊ

die Selen-Schicht 21. Letztere trägt daher nicht unmittelbar zur Empfindlichkeit bei, vielmehr wird das Licht durch sowohl die Selen-Tellur-Antimon- oder Se-Te-Sb-Schicht 23 und die Selen-Tellur- oder Se-Te-Schicht 22 absorbiert, die beide als Schichten zur Erzeugung von Trägern dienen. Von den drei Schichten tragen mithin (nur) diese beide genannten Schichten 23 und 22 zur Photoleitfähigkeit bei, während die Se-Schicht 21 als Ladungstransportschicht wirkt.

Die Trommel 2 wird, während sie sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s im Uhrzeigersinn dreht, durch die Belichtungseinheit 12 (gleichmäßig) belichtet und dann durch die Aufladungseinheit 13 auf ein Oberflächenpotential von etwa 600 V gleichmäßig aufgeladen (electrified). Der entsprechend einem Bildsignal modulierte Laserstrahl wird dann in Form eines Lichtstrahls (einer Wellenlänge)von etwa 780 nm durch den mehreckigen Spiegel 4 über die Abbildungslinse 5 mit einer Abtastbewegung waagerecht über die gleichmäßig aufgeladene Trommel 2 geführt, wobei auf dieser ein entsprechendes elektrostatisches Latentbild erzeugt wird.

Das auf der Trommel 2 erzeugte Latentbild wird dann mittels einer an sich bekannten Magnetbürsten-Entwicklungseinheit 7 zu einem sichtbaren Bild entwickelt. Die Trommel 2, auf welcher das sichtbare Bild bzw. Tonerbild erzeugt worden ist, wird dann durch die erste

QQ Belichtungseinheit 8 zum Löschen des Latentbilds belichtet. Sodann wird das Übertragungspapier P in enger Anlage an die lichtempfindliche Trommel 2 zwischen dieser und der Übertragungs-Aufladungseinheit 9 eingeführt.

Die Übertragungs-Aufladungseinheit 9 beaufschlagt das Papier P mit einer Ladung einer dem sichtbaren Bild auf der Trommel 2 entgegengesetzten Polarität, um das

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Tonerbild von der Trommel 2 auf das Papier P zu übertragen. Danach wird durch die Abstreif-Aufladungseinheit 10 zum Entladen des aufgeladenen Papiers P eine Wechselspannung von etwa 400 Hz angelegt, so daß das Papier P von der Trommel 2 getrennt werden kann. Das Papier P wird anschließend durch das Förderband 15 zur Fixier(heiz)walzeneinheit 18 überführt, um das Tonerbild auf dem Papier P zu fixieren, worauf letzteres in das Ausgabe-Fach 19 ausgegeben wird und damit ein Kopierbetriebs-Zyklus abgeschlossen ist.

Etwaiger, nach der Toner(bild)übertragung auf der Trommel 2 verbleibender Toner wird durch die Reinigungseinheit 11 abgestreift. Dieser Reinigungsvorgang wird nach seiner Wiederholung für eine gewünschte Zahl von Kopiervorgängen unter elektrischer Steuerung beendet.

Die zweite Belichtungseinheit 12 enthält gemäß den Fig. 5A und 5B eine einheitliche Anordnung von Lichtquellen einer einzigen Farbe, und sie ist der lichtempfindlichen Trommel 2 des Selen-Typs gegenüberstehend angeordnet. Die Belichtungseinheit 12 ist von einer bisherigen Belichtungseinheit zu unterscheiden, die mit Weißlichtquellen oder einer Lichtquelle einer einzigen Farbe, wie Grün oder Blau, arbeitet. Die Belichtungseinheit 12 enthält z.B. mehrere Blaulicht-Leuchtstoff glühlampen 24 (Typ NL-22/B der Firma ELBAM) mit jeweils der spektralen Strahlungsverteilung gemäß Fig. 6A sowie eine Anzahl von Leuchtdioden 25 (Typ TLR 101 der Firma Toshiba) mit jeweils der spektralen Strahlungsverteilung gemäß Fig. 6B. Die Glühlampen 24 ■ und die Leuchtdioden 25 sind dabei auf einer gemeinsamen Grundplatte 26 angeordnet. Wie in Fig. 3 dargestellt, besitzt jede Lampe bzw. Leuchtdiode 24 bzw. 25 eine Wellenlänge, die nur eine der lichtempfindlichen Schichten 22 und 23 sensibilisiert.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung wurden Versuche unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

1. Umgebungs-Temperaturbedingungen: 1O⁰C, 25°C, 4O⁰C.

2. Lichtquellen für zweite Belichtungseinheit:

a) Wolframlampen (weiß), jeweils eingeschaltet.

b) Leuchtstoffglühlampen 24 (blau) und Leuchtdioden 25 (rot), gleichzeitig eingeschaltet.

c) Nur Glühlampen 24 eingeschaltet.

d) Nur Leuchtdioden 25 aktiviert.

3. Zur gleichmäßigen Belichtung aufgestrahlte Lichtmenge: 60 Erg/cm².

4. Meßpunkte:

a) Änderung des Ladungspotentials.

b) Änderung des Restpotentials (nach Laserstrahl-Bestrahlung mit 40 Erg/cm^a).

c) Änderung beider Potentiale nach fortlaufendem (Dauer-)Kopierbetrieb in 100 Zyklen.

Da insgesamt zwölf verschiedene Bedingungen untersucht wurden, wird auf eine detaillierte Wiedergabe der Meßwerte verzichtet, doch lassen sich diese wie folgt zusammenfassen:

a) Bei Verwendung von Wolframlampen fällt das Ladungspotential bei 4 0⁰C nach 100 fortlaufenden Kopierzyklen um mehr als 200 V ab. Bei 1O⁰C und 25⁰C kann keine nennenswerte Änderung festgestellt werden. Das Restpotential steigt bei 40⁰C um 35 - 50 V an.

b) Bei gleichzeitig aktivierten Leuchtstoffglühlampen (fluorescent glow lamps) 25 und Leuchtdioden 25 läßt sich eine ähnliche Tendenz wie im Fall von Wolframlampen feststellen.

c) Bei ausschließlicher Verwendung von Leuchtstoffglühlampen 24 steigt das Restpotential sowohl bei 10⁰C als auch bei 25°C um 80 - 100 V an, während der Abfall des Ladungspotentials bei 40⁰C weniger als 100 V beträgt.

. d) Bei ausschließlicher Aktivierung der Leuchtdioden 25 fällt das Ladungspotential bei 40⁰C um 150 - 200 V ab; die Erhöhung des Restpotentials bei 10⁰C und 25°C ist dagegen gering (etwa 50V).

Für die Minimierung der Änderung sowohl des Ladungsais auch des Restpotentials im Temperaturbereich von 10 - 40⁰C ist die herkömmliche Wahl von Wellenlängen und Stärke (strength) der für die gleichmäßige Belichtung benutzten Lampen unzweckmäßig; demzufolge wird eine Änderung der Strahlungswellenlänge vorgenommen.

Um die vorstehend angegebenen Ergebnisse jederzeit zu erzielen, wird die zweite Belichtungseinheit 12 mit Leuchtstoffglühlampen 24 und Leuchtdioden 25, die jeweils Lichtquellen mit Licht einer einzigen Farbe darstellen, nach Maßgabe der Meßergebnisse eines Temperaturdetektors oder -meßfühlers 27 ein- und ausgeschaltet, welcher die Umfangs- oder Mantelflächentemperatur der lichtempfindlichen Trommel 2 mißt. Als Bezugstemperaturen werden 15°C (erste Temperatur) und 40⁰C (zweite Temperatur) gewählt, wobei der Temperaturbereich unterhalb von 15⁰CaIs niedrigerTemperaturbereich, der Bereich zwischen 15°C und 4O⁰C als mittlerer Temperaturbereich und der Bereich über 4O⁰C als hoher Temperaturbereich definiert werden. Gemäß Fig. 8 werden die Glühlampen 24 und die Leuchtdioden 2 5 selektiv und in Abhängigkeit davon eingeschaltet, in welchem Temperaturbereich die vom Temperaturdetektor 27 gemessene Temperatur liegt, wobei die lichtempfindlichen Schichten in allen Temperaturbereichen jeweils unter optimalen Bedingungen aktiviert werden.

Im folgenden sind anhand von Fig. 7 eine Steueranordnung 28 und eine Ansteuer- bzw. Treiberanordnung 29 für den genannten Zweck beschrieben. Dabei sind drei Widerstände 31, 32 und 33 in Reihe zwischen eine erste Stromversorgungs-Eingangsklemme 30 von +5V und Masse geschaltet, während drei weitere (vierte, fünfte und sechste) Widerstände 34, 35 und 36 ebenfalls in Reihe zu der Reihenschaltung aus den Widerständen 31 - 33 zwischen Eingangsklemme 30 und Masse parallel_geschaltet sind. Der zweite Widerstand 32 ist ein Thermistor, der als Temperaturdetektor 27 dient.

Eine Verbindung oder Verzweigung zwischen erstem und . 15 zweitem Widerstand 31 bzw. 32 ist an die invertierenden Eingangsklemmen zweier Operationsverstärker 37 und 38 angeschlossen. Eine Verbindung oder Verzweigung zwischen viertem und fünftem Widerstand 34 bzw. 35 ist mit einer nicht-invertierenden Eingangsklemme des ersten Operationsverstärkers 37 verbunden, während eine Verbindung oder Verzweigung zwischen fünftem und sechstem Widerstand 35 bzw. 36 mit einer nicht-invertierenden Eingangsklemme des zweiten Operationsverstärkers 38 verbunden ist. Die erwähnten ersten und zweiten Bezugstemperaturen können durch entsprechende Einstellung der Widerstandswerte von erstem, drittem, viertem bis sechstem Widerstand 31, 33 - 36 gewählt werden. Wenn die Temperatur im Bereich der lichtempfindlichen Trommel 2 im unteren Temperaturbereich liegt, wird der Widerstandswert des zweiten Widerstands 32 groß, und die beiden Operationsverstärker 37 und 38 geben Signale des niedrigen Pegels (L) ab. Wenn die Temperatur im Bereich der lichtempfindlichen Trommel 2 im mittleren Temperaturbereich liegt, besitzt der zweite Widerstand 32 einen mittleren Widerstandswert, wobei der erste Operationsverstärker 37 ein Signal des niedrigen Pegels (L) und der zweite Operationsverstärker 38 ein Signal des hohen Pegels (H) abgeben. Wenn die Temperatur an

der Trommel 2 im hohen Temperaturbereich liegt, liefern beide Operationsverstärker 37 und 38 Signale des hohen Pegels.
5

Die Ausgangsklemme des ersten Operationsverstärkers 37 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 25 und einer Eingangsklemme eines ersten NAND-Glieds 3 9 verbunden. Die Anode der Leuchtdiode 25 ist an eine zweite Stromversorgungs-Eingangsklemme 40 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des zweiten Operationsverstärkers 38 liegt an einer anderen Eingangsklemme des ersten NAND-Glieds 39 sowie einer Eingangsklemme eines zweiten NAND-Glieds 41. Die Ausgangsklemme des ersten NAND-Glieds 39 ist an eine andere Eingangsklemme des zweiten NAND-Glieds 41 angeschlossen.

Die Ausgangsklemme des zweiten NAND-Glieds 41 liegt über einen Widerstand 42 an der Basis eines npn-Transistors 43, dessen Emitter an Masse liegt, während sein Kollektor mit einer Steuerklemme eines Relaiskreises 44 verbunden ist. Eine andere Steuerklemme des Relaiskreises 44 ist mit einer dritten Stromversorgungs-Eingangsklemme 45 verbunden. Die Leuchtstoffglühlampe ist mit einem Schalter 47 des Relaiskreises 44 über eine Wechselstromquelle 46 von 100 V verbunden.

Die Steueranordnung 28 umfaßt die genannten Widerstände 31, 33 - 36 sowie die beiden Operationsverstärker und 38, während die Treiberanordnung 29 die beiden NAND-Glieder 39 und 41, den Transistor 43 sowie den Relaiskreis 44 umfaßt.

Aufgrund der beschriebenen Schaltungsanordnung von Steuer- und Treiberanordnung 28 bzw. 29 liefern die beiden Operationsverstärker 37 und 38 Signale des niedrigen Pegels, wenn die gemessene Temperatur im niedrigen bzw. unteren Temperaturbereich liegt. Infolge

-Ag'

dessen wird von der zweiten Stromversorgungs-Eingangsklemme 40 Strom zur Leuchtdiode 25 geliefert, um diese einzuschalten. Andererseits werden Signale des niedrigen Pegels (L) an das erste NAND-Glied 39 angelegt, das infolgedessen ein Signal des hohen Pegels (H) abgibt. Signale des hohen und des niedrigen Pegels werden dem zweiten NAND-Glied 41 eingegeben, das daraufhin Signale des hohen Pegels liefert. Infolgedessen wird der Transistor 43 durchgeschaltet, so daß der Schalter 47 des Relaiskreises 44 schließt. Hierdurch wird die Leuchtstofflampe 24 eingeschaltet..

Wenn die gemessene Temperatur im mittleren Temperaturbereich liegt, liefern der erste Operationsverstärker 37 ein Signal des niedrigen Pegels und der zweite Operationsverstärker 38 ein Signal des hohen Pegels. Die Leuchtdiode 25 bleibt daher aktiviert. Andererseits werden Signale des niedrigen und des hohen Pegels dem ersten NAND-Glied 39 eingespeist, das daraufhin ein Signal des hohen Pegels liefert. Dem zweiten NAND-Glied 41 werden Signale des hohen Pegels eingespeist, so daß es ein Signal des niedrigen Pegels abgibt. Infolgedessen wird der Transistor 43 zum Öffnen des Schalters 47 in den Sperrzustand versetzt. Die Leuchtstoffglühlampe

24 wird daraufhin abgeschaltet.

Wenn die gemessene Temperatur im hohen Temperaturbereich liegt, geben beide Operationsverstärker 37 und 38 Signale des hohen Pegels ab. Infolgedessen wird die Leuchtdiode

25 abgeschaltet. Andererseits werden Signale des hohen Pegels (H) an das erste NAND-Glied 39 angelegt, das daraufhin Signale des niedrigen Pegels (L) abgibt. Signale des hohen und des niedrigen Pegels werden dem zweiten NAND-Glied 41 aufgeprägt, das infolgedessen ein Signal des hohen Pegels abgibt. Hierdurch wird die Leuchtstoffglühlampe 24 eingeschaltet.

Die Änderung des Ladungspotentials bei Versuchen unter Anwendung der beschriebenen Belichtungsbedingungen im Temperaturbereich von 10 - 40⁰C beträgt weniger als 100 V, und die Änderung des Restpotentials ist ebenfalls auf etwa 50 V reduziert. Entsprechend den obigen Bedingungen wird die im Betrieb der beschriebenen Ausführungsform des Laser-Druckers erzielte Bildgüte auf einen solchen Grad verbessert, daß praktisch keine Änderung der Bildgüte festgestellt werden kann. Wenn beispielsweise Licht einer Wellenlänge, welche die spektralen Empfindlichkeiten, oder Farbempfindlichkeiten beider lichtempfindlichen Schichten 22 und 23 beeinflußt, von dieser Lichtquelle einer einzigen Farbe abgestrahlt wird, zeigt es sich gemäß anderen Versuchen, daß die obige Wirkung nicht erzielt werden kann.

Der Grund dafür, weshalb die Änderung des Ladungs- und Restpotentials der lichtempfindlichen Trommel 2 durch Kombination von Lichtquellen jeweils einer bestimmten einzigen Farbe, die jeweils nur eine bestimmte lichtempfindliche Schicht aktiviert, gesteuert werden kann, wird darin gesehen, daß die Selen-Tellur-Antimon- bzw. Se-Te-Sb-Schicht 23, welche die erste Schicht der Trommel 2 darstellt, bezüglich der Lichtermüdung (fatique to light) von der Selen/Tellur- bzw. Se-Te-Schicht 22 verschieden ist. Ein Vergleich einer Anordnung, bei welcher einerSe-Te-Sb-Schicht 23 einer Dicke von etwa 5 μΐη auf eine etwa 55 μΐη dicken reinen Selen-Schicht ausgebildet ist, mit einer Anordnung, bei welcher eine Se-Te-Schicht 22 als Oberflächenschicht belichtet wird, zeigt, daß die Se-Te-Schicht 22 einem deutlicheren Abfall des Ladungspotentials bei hoher Temperatur unterworfen ist und die nur aus der Se-Te-Sb-Schicht 23 bestehende lichtempfindliche Schicht leicht zu einer Erhöhung des Restpotentials bei niedriger Temperatur neigt. Hieraus könnte man schließen, daß die Nachteile beider Schichten stets zum Tragen kommen,

wenn diese Schichten übereinander angeordnet sind.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird daher die Änderung des Ladungspotentials auf eine völlig vernachlässigbare Größe gebracht, in_wdem in Abhängigkeit von der Temperaturänderung nur eine bestimmte lichtempfindliche Schicht (23) erregt wird, deren Ermüdung gering ist oder die wenige freie Ladungs-Träger erzeugt, während die andere lichtempfindliche Schicht (22) in einem inaktiven Zustand gehalten wird. Die genannte Wirkung kann noch zuverlässiger erzielt werden, wenn die Schichten komplementär in der Weise benutzt werden, daß die Schicht 22, deren tiefe Färb- bzw. Haftstelle (deep trap) klein ist, angeregt wird, während die andere Schicht 23 in einem inaktiven Zustand gehalten wird. Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die genannte Wirkung durch gezielte Kombination der Temperaturabhängigkeit der lichtempfindlichen Schichten mit ihrer Strahlungswellenlängen-Abhängigkeit zu erreichen.

Obgleich die als Beiichtungslampe vor dem Übertragungsvorgang dienende erste Belichtungseinheit 8 auch dazu eingesetzt wird, das Abstreifen bzw. Trennen des Übertragungspapiers P von der lichtempfindlichen Trommel 2 zu erleichtern und die Übertragung des entwickelten Bilds zu verbessern, wird sie nicht unbedingt benötigt, wenn das Papier P auf mechanischem Wege von der Trommel 2 abgestreift wird. In diesem Fall kann die eingefangene Ladung der Se-Te-Schicht nicht mit blauem Licht von der Lampe 24 allein beseitigt werden. Wenn daher die erste Belichtungseinheit 8¹ in der in Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichneten Stellung angeordnet

gg ist, ist (zwar) die lichtempfindliche Trommel 2 weniger gut stabilisiert, doch kann im Vergleich zur bisherigen Anordnung eine bedeutende Verbesserung erreicht werden. Wenn sich die erste Belichtungseinheit 8¹ in der in

2A

Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichneten Stellung befindet, kann in zweiter Linie die Reinigungsfähigkeit verbessert werden, weil die Ladungsbeseitigung vor der Reinigungseinheit 11 erfolgt. Die Anordnung in der in Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichneten Stellung ist infolgedessen vorteilhaft, sofern eine Ermüdung der Trommel 2 zulässig ist.

Wie vorstehend beschrieben, ist die lichtempfindliche Trommel 2 mit mehreren lichtempfindlichen Schichten jeweils unterschiedlicher Farbempfindlichkeit versehen, und die zweite Belichtungseinheit 12 (für gleichmäßige Belichtung) ist außerdem mit einer Anzahl von Lichtquellen oder Lampen 24, 25 jeweils einer einzigen Farbe, entsprechend den jeweiligen lichtempfindlichen Schichten, versehen. Diese verschiedenen Lampen werden außerdem in Abhängigkeit von den an der Trommel 3 herrschenden Bedingungen selektiv eingeschaltet, um dabei die lichtempfindlichen Schichten selektiv zu bestrahlen. Auf diese Weise kann realisiert werden, daß die lichtempfindliche Trommel 2, deren Ermüdungsänderung groß ist, stabil eingesetzt werden kann.

Im folgenden ist eine Abwandlung, der lichtempfindlichen Trommel beschrieben, bei welcher als lichtempfindliche Schicht amorphes Silizium verwendet wird.

Die spektrale Empfindlichkeit bzw. Farbempfindlichkeit einer Si-H-C-Schicht als äußerste Schicht dieser lichtempfindlichen Trommel ist durch die Kurve C in Fig. 9 dargestellt, während die Kurve D in Fig. 9 die entsprechende Empfindlichkeit einer anschließenden Si-H-Ge-Schicht angibt. Die Farbempfindlichkeit aller lichtempfindlichen Schichten der lichtempfindlichen Trommel entspricht im wesentlichen der Kurve D. Bei dieser lichtempfindlichen Trommel kann der Dunkelabfall insbesondere bei höheren Temperaturen schnell erfolgen,

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und das Ladungspotential neigt zu einem Abfall. Als Gegenmaßnahme kann eine Beseitigungslampe (elimination lamp) verwendet werden, die aus einer Kombination von Leuchtstoffglühlampen 24, denen jeweils ein Blaufilter zum Emittieren von Licht einer Wellenlänge von weniger als 500 nm vorgeschaltet ist, und den Leuchtdioden (Typ TLG 102 der Firma Toshiba) mit jeweils der Kennlinie gemäß Fig. 10 besteht. Stabilität wird durch Aktivieren nur des Blaulichts bei Temperaturen von über 35°C und Aktivieren beider Lichtarten bei Temperaturen unter 35°C erzielt.

Die Fig. 11A bis HC veranschaulichen Kennlinien für andere Leuchtdioden-Lichtquellen zur Ausstrahlung von Licht einer einzigen Farbe, die für andere lichtempfindliche Trommeln einsetzbar sind. Die Fig. HA, HB und HC zeigen die Kennlinien von Leuchtdioden der Typen TLG 102, TLRG 101 bzw. TLN 103 (jeweils der Firma Toshiba). Bei der Lichtquelle gemäß Fig. HB sind rotund grünemittierende Leuchtdioden zusammengefaßt. In diesem Fall entspricht das Licht einer einzigen Farbe nicht einer einzigen Wellenlänge, sondern einem nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich verteilten Licht. Neben den angegebenen Lichtarten können verschiedene Lichtarten einer einzigen Farbe durch Kombination von optischen Filtern mit einer Weißlichtquelle erhalten werden. Mit Kombinationen dieser Art kann anderen lichtempfindlichen Trommeln des Mehrschichttyps entsprochen werden. Die Fig. 12A und 12B veranschaulichen ein konkretes Beispiel für eine Lichtquelle in Form einer Kombination von grünemittierenden Leuchtdioden 48 (Typ TLG 102) und rotemittierenden Leuchtdioden 25 (TLR 101).

Die lichtempfindliche Mehrschicht-Trommel kann (auch dann) stabilisiert werden, wenn sie einen vergleichsweise einfacheren Aufbau als den beschriebenen Aufbau

besitzt. Wellenlänge und Betätigungsart für das Licht einer einzigen Farbe sind keinen besonderen Einschränkungen unterworfen. Außerdem unterliegt auch die Zahl dieser Lichtarten keiner Einschränkung auf zwei Lichtarten, vielmehr kann diese Zahl in Abhängigkeit von der Konstruktion und den Eigenschaften einer lichtempfindlichen Trommel geändert werden.

Mehrere Lichtquellen jeweils einer einzigen Farbe und einer unterschiedlichen spektralen Strahlungsverteilung werden nicht nur zur Anpassung an die jeweiligen Umgebungstemperaturen benutzt! Es hat sich gezeigt, daß die vorstehend erwähnten, bei dieser Ausführungsform erzielten Wirkungen dadurch weiter verstärkt werden können, daß die Stärke des aufgestrahlten Lichts im Dauerkopierbetrieb allmählich verringert wird. Fig. veranschaulicht ein Beispiel für das gemessene Ladungspotential in Form einer Kennlinie X und einer weiteren Kennlinie Y; die Kennlinie X beruht auf der Verwendung einer lichtempfindlichen Trommel 2 auf Se-Te-Sb/Se-Te/-Se/Al-Basis bei 42°C, wobei die Strahlungsmenge der blauemittierenden Leuchtstoffglühlampe 24 in zehn Schritten vom ersten Zyklus bis zum Ende des zehnten Zyklus allmählich von 60 Erg/cm² auf 20 Erg/cm² verringert wurde; die Kennlinie Y steht für einen Fall, in welchem die Strahlungsmenge der blauemittierenden Leuchtstoffglühlampe 24 konstant auf 30 Erg/cm² gehalten wurde. Die betreffenden Ergebnisse zeigen, daß die anfängliche Änderung wirksam verstärkt werden kann.

Im Dauerkopierbetrieb kann die Anordnung so getroffen sein, daß nur die rotemittierende Leuchtdiode 25 oder sowohl die blauemittierende Leuchtstoffglühlampe 24 als auch die rotemittierende Leuchtdiode 25 im Laufe mehrerer Umdrehungen der Trommel im Vorbereitungsbetrieb vor dem Kopiervorgang aktiviert wird bzw. werden und im folgenden Kopierbetrieb nur die blauemittierende

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Leuchtstoffglühlampe 24 aktiviert bleibt. Die anfängliche zwangsweise Ermüdung (initially-forced fatique) wird zwangsweise auf nahezu Sättigung gebracht, worauf die Lampen gewechselt werden, um eine nur eine geringe Ermüdung hervorrufende Wellenlänge abzustrahlen, so daß hierdurch ein stabiles Ladungspotential erzielt werden kann. Fig. 14 veranschaulicht ein Beispiel für das in einem' solchen Fall gemessene Ladungspotential.

In der Anfangs- oder Vorbereitungsbetriebsart sind dabei sowohl die blauemittierende Leuchtstoffglühlampe 24 als auch die rotemittierende Leuchtdiode 25 eingeschaltet, und ihre Strahlungsmenge beträgt dabei etwa 80 Erg/cm² bei 42⁰C.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrophotographisches Gerät mit einem lichtempfindlichen Körper oder Element (2), der bzw. das mit einer Anzahl lichtempfindlicher Schichten (21, 22, 23) jeweils unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit oder Farbempfindlichkeit versehen und in einer Richtung bewegbar ist, und

einer in Gegenüberstellung zum lichtempfindlichen Element (2) angeordneten Belichtungseinheit (12) zum Belichten des gesamten Elements (2) bei seiner

Bewegung in der genannten Richtung, 15

dadurch gekennzeichnet, daß

die Belichtungseinheit (12) mehrere Belichtungselemente (24, 25) mit jeweils einer der Farbempfindlichkeit ihrer zugeordneten lichtempfindlichen Schicht

(22, 23) angepaßten spektralen Strahlungs-Charakte-20

ristik (spectral irradiation characteristic) aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinheit weiterhin eine Ansteuer- oder Treibereinrichtung (29) zum selektiven Einschalten der verschiedenen Belichtungselemente (24, 25) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das lichtempfindliche Element (2) einen an Masse liegenden, leitfähigen Grundkörper (20), eine auf letzterem angeordnete erste lichtempfindliche Schicht (22) mit einer Farbempfindlichkeit vom kurzen bis zum langen Wellenlängenbereich und eine auf die erste Schicht (22) aufgebrachte zweite lichtempfindliche Schicht (23) mit einer im Bereich kurzer Wellenlänge liegenden Farbempfindlichkeit umfaßt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungselemente ein erstes Belichtungselement (25) mit einer spektralen Strahlungs-Charakteristik entsprechend langwelligem Licht und ein zweites Belichtungselement (24) mit einer Strahlungs-Charakteristik entsprechend kurzwelligem Licht umfassen.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Belichtungselement (25) eine rotemittierende Lichtquelle einer einzigen Farbe und das zweite Belichtungselement (24) eine blauemittierende Lichtquelle einer einzigen Farbe aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rotemittierende Lichtquelle einer einzigen Farbe neben der blauemittierenden Lichtquelle einer einzigen Farbe angeordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinheit weiter eine Detektor- oder Meßfühlereinheit (27) zur Messung der Umgebungstemperatur des lichtempfindlichen Elements (2) zwecks Lieferung eines Meßsignals und eine mit der Treibereinrichtung (29) verbundene, zu deren Steuerung dienende Steuereinrichtung (28) zum selektiven Einschalten von erstem und zweitem Belichtungselement (24, 25) nach Maßgabe des von der Detektoreinheit

(27) gelieferten Meßsignals aufweist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) die Treibereinheit (29) beide Belichtungselemente (24, 25) dann einschalten läßt, wenn die Steuereinrichtung (28) nach Maßgabe des Meßsignals entscheidet, daß die Umgebungstemperatur des lichtempfindlichen Elements unter einer ersten Bezugstemperatur liegt, daß die Steuerein-

richtung (28) die Treibereinrichtung (29) nur das erste Belichtungselement (25) dann einschalten läßt, wenn die Steuereinrichtung (28) entscheidet, daß die Umgebungstemperatur des lichtempfindlichen Elements (2) zwischen der ersten Bezugstemperatur und einer zweiten, höheren Bezugstemperatur liegt, und daß die Steuereinrichtung (28) die Treibereinrichtung (29) nur das zweite Belichtungselement (24) dann einschalten läßt, wenn die Steuereinrichtung (28) entscheidet, daß die Umgebungstemperatur über der zweiten Bezugstemperatur liegt.