DE3901496A1 - Elektrofotografischer drucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrofotografischen Drucker nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solcher elektrofotografischer Drucker ist zum Beispiel ein sogenannter optischer Drucker oder ein Digitaldrucker. Derartige Drucker besitzen einen funktionstrennenden Foto­ leiter mit hoher Empfindlichkeit und einem hohen Auflagen­ verschleißwiderstand auf einer Ladungsträgererzeugungs­ schicht, auf der sich eine Überzugsschicht befindet.

Bei herkömmlichen optischen Druckern, digitalen Kopiergerä­ ten und dergleichen eingesetzte Fotoleiter besitzen einen mehrschichtigen Film, der eine Überzugsschicht aufweist, die aus einer Se-As-Legierung mit einigen Prozent Arsen be­ steht. Der Fotoleiter vermag allerhöchstens etwa einhun­ derttausend Blätter Kopien zu erzeugen. In den vergangenen Jahren wurde ein Fotoleiter entwickelt, dessen Überzugs­ schicht aus As ₂-xSe ₃+x mit 0 × 0,5 besteht. Dieser Fotoleiter besitzt verbesserte physikalische Eigenschaften, insbesondere besitzt er eine verbesserte Härte, so daß der Verschleißwiderstand der Außenschicht deutlich verbessert ist.

Unglücklicherweise bringt es die neue Überzugsschicht aus As ₂-xSe ₃+x mit sich, daß das Oberflächenpotential abnimmt und Schleier sowie Nebeleffekte entstehen. Außerdem nimmt der Potential-Kontrast ab, was die Gradation verschlech­ tert. Die genannten Erscheinungen führen zu einer Beein­ trächtigung der Druckqualität.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrofotografischen Drucker der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Probleme wenn nicht vermieden, so doch erheblich gemildert sind, und bei dem insbesondere eine Abnahme des durch die elektrische Aufladung erzeugten Potentials unter­ drückt wird, der eine gute Druckqualität liefert, sich durch hohe Empfindlichkeit und durch hohe Oberflächen-Ver­ schleißbeständigkeit auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch ange­ gebene Erfindung.

Erfindungsgemäß beträgt die Wellenlänge des zum Entfernen der elektrischen Ladungen verwendeten Lichts weniger als 680 nm. Vorzugsweise liegt die Wellenlänge in dem Bereich von 500 bis 680 nm. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das Zeitintervall zwischen der zum Beseitigen der elektrischen Ladung vorgesehenen Belichtung und der elek­ trischen Aufladung mehr als 400 ms beträgt.

Wenn der erfindungsgemäße funktionstrennende Fotoleiter mit der hohen Empfindlichkeit und der hohen Verschleißbestän­ digkeit einem positiven elektrischen Feld ausgesetzt wird und belichtet wird, ändert sich die Empfindlichkeit mit der Wellenlänge, und die Spektralempfindlichkeit der Oberflä­ chenschutzschicht beschreibt eine Kurve, die diejenige Kurve schneidet, die von der Spektralempfindlichkeit der Ladungsträgererzeugungsschicht bestimmt wird. Genauer ge­ sagt: Bei Wellenlängen von weniger als 600 nm werden in der Oberflächenschutzschicht Ladungsträger erzeugt. Bei Wellen­ längen von mehr als 680 nm werden Ladungsträger in der La­ dungsträgererzeugungsschicht erzeugt. Bei einem elektro­ fotografischen Prozeß beinhaltet die Belichtung des Foto­ leiters mit Licht einerseits den eigentlichen Belichtungs­ schritt und andererseits die Beseitigung von Ladungsträ­ gern. Bei der Belichtung (Exposition) bewegen sich die La­ dungsträger sehr leicht, da das elektrische Feld an den Film gelegt wird. Bei der Beseitigung von Ladungsträgern wird an die vorher belichtete Fläche nur ein sehr geringfü­ giges elektrisches Feld gelegt, und wenn daher der Fotolei­ ter mit Licht großer Wellenlänge bestrahlt wird, werden La­ dungsträger in der Ladungsträgererzeugungsschicht erzeugt. Diese Ladungsträger, insbesondere solche mit negativer La­ dung, haben die Neigung, entweder an der Grenze zwischen der Überzugsschicht und der Ladungsträgererzeugungsschicht oder innerhalb der Ladungsträgererzeugungsschicht zu ver­ bleiben. Beim nächsten Druck- oder Kopiervorgang oder bei der nächsten elektrischen Aufladung werden die verbliebenen Ladungsträger durch die positiven elektrischen Ladungsträ­ ger neutralisiert. Als Folge davon nimmt das Oberflächen­ potential ab. Ausgehend von der Erkenntnis dieser Zusammen­ hänge wird die Wellenlänge des zum Beseitigen der Ladungs­ träger verwendeten Lichts auf weniger als 680 nm einge­ stellt, um die negative Raumladung so klein wie möglich zu halten. Demzufolge wird ein Abfall des durch die elektri­ sche Aufladung erzeugten Potentials unterdrückt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Ermüdungskennwerten eines Foto­ leiters bezüglich der Wellenlänge des zum Be­ seitigen von Ladungen verwendeten Lichts ver­ anschaulicht, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Beziehung der Ermüdungskennwerte eines Fotoleiters zu der Zeitspanne zwischen der Ladungsbeseitigung und der elektrischen Aufladung veranschaulicht.

Im Hinblick auf die oben erläuterten Zusammenhänge wurde ein funktionstrennender Fotoleiter mit hoher Empfindlich­ keit und hoher Plattenverschleißbeständigkeit hergestellt. Als Grundmaterial diente ein Aluminiumrohr mit einem Durch­ messer von 80 mm. Das Rohr wurde oberflächenbearbeitet und gereinigt. Es wurde auf der Welle einer Aufdampfapparatur montiert. Die Temperatur dieser Unterlage wurde auf etwa 190°C gehalten, und der Druck wurde auf 1 × 10-⁵ Torr (1,33 m Pa) reduziert. Anschließend wurde eine eine As ₂Se ₃-Legie­ rung enthaltende Verdampfungsquelle auf etwa 900°C erhitzt, um durch Aufdampfen eine Ladungsträgertransportschicht mit einer Dicke von etwa 60 µm zu bilden. Anschließend wurden durch Blitzaufdampfung eine Ladungsträgererzeugungsschicht, eine die Injektion von Elektronen unterdrückende Schicht und eine Oberflächenschutzschicht nacheinander gebildet. Die Ladungsträgererzeugungsschicht wurde aus einer Se-Te- Legierung, die 42 Gew.-% Te enthielt, gebildet. Die die Elektroneninjizierung unterdrückende Schicht wurde aus einer Se-As-Legierung gebildet, die 4% As enthielt. Die Oberflächenschutzschicht wurde aus einer Se-As-Legierung, die 36 Gew.-% As enthielt, gebildet. Diese Schichten be­ saßen eine Dicke von etwa 0,2 µm, 2 µm bzw. 3 µm. Während der Blitzaufdampfung betrug die Temperatur der Welle 60°C, der Druck betrug 1 × 10⁵ Torr (1,33 m Pa), und die Tempera­ tur der Verdampfungsquelle betrug 400°C.

Der auf diese Weise hergestellte Fotoleiter wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 120 mm/s gedreht. Er wurde mit Licht einer Wellenlänge von 780 nm belichtet. Die Licht­ menge betrug 1,5 µJ/cm². Dann wurde der Fotoleiter mit einer Spannung von 800 V elektrisch aufgeladen. Der Foto­ leiter wurde mit Licht einer Wellenlänge von 450 bis 700 nm mit einer Lichtmenge von 15 µJ/cm² zu einem Zeitpunkt be­ lichtet, der der elektrischen Aufladung um 0,6s voranging, um die Ladung zu entfernen. Die Kennwerte für die Ermüdung (Abnahme der Ladung) wurden ermittelt. In Fig. 1 sind der Potentialabfall, das Speicherpotential und das Restpoten­ tial durch die Linien 11, 12 bzw. 13 dargestellt. Das "Speicherpotential" ist die Differenz zwischen dem Po­ tential an den belichteten Abschnitten und dem Potential an den unbelichteten, dunklen Abschnitten. Wie aus der graphi­ schen Darstellung hervorgeht, nimmt, wenn die Wellenlänge des zur Ladungsbeseitigung verwendeten Lichts mehr als 680 nm beträgt, der Potentialabfall um einen Faktor von etwa 4 zu. Auch nimmt das Speicherpotential zu. Als zum Versuch Zeichen mit dem elektrofotografischen Drucker gedruckt wur­ den und zum Beseitigen der Ladung Licht einer Wellenlänge von 700 nm verwendet wurde, zeigte das weiße Papier Schleier und schwärzte sich. Als die Wellenlänge weniger als 680 nm betrug, blieb kein Toner haften, und die Zeichen wurden in guter Druckqualität gedruckt.

Die Wellenlänge des zur Ladungsbeseitigung verwendeten Lichts wurde bei 550 nm fixiert. Die Menge des zur Ladungs­ trägerbeseitigung verwendeten Lichts betrug 1,5 µJ/cm². Mit Ausnahme dieser Punkte waren die Bedingungen die glei­ chen wie die übrigen gemäß Fig. 1. Das Zeitintervall zwi­ schen der Ladungsbeseitigung und der elektrischen Aufladung wurde dann variiert, um die Ermüdungskennlinien zu ermit­ teln. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, zeigte das Ergebnis einen Potentialabfall, ein Speicherpotential und ein Rest­ potential, wie es durch die Linien 21, 22 bzw. 23 veran­ schaulicht ist. Man sieht, daß mit Abnahme des genannten Zeitintervalls der Ladungsabfall zunimmt und, wenn das In­ tervall weniger als 300 ms beträgt, außerordentlich stark zunimmt.

Wenn die Wellenlänge des zur Ladungsbeseitigung verwendeten Lichts kleiner als 450 nm gemacht wird, ist es unwahr­ scheinlich, daß der Potentialabfall bei Normaltemperatur sichtlich zunimmt. Allerdings sind Lichtquellen, die Licht mit Wellenlängen unterhalb des sichtbaren Spektrums abge­ ben, d.h. Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 380 nm abgeben, teuer. Bei einer Temperatur von 5°C nimmt der Potentialabfall zu, wenn nicht zur Ladungsbeseitigung Licht einer Wellenlänge von 500 bis 680 nm verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird zum Beseitigen von Ladungen Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 680 nm verwendet, und das Zeitintervall zwischen der Ladungsbeseitigung und der elek­ trischen Aufladung beträgt mehr als 400 ms. Damit wird der Potentialabfall an der Oberfläche des Fotoleiters mini­ miert, und demzufolge liefert der elektrofotografische Drucker eine gute Druckqualität ohne Schleier und Nebel auf dem bedruckten Papier.

Claims (1)

1. Elektrofotografischer Drucker, umfassend:
   einen Fotoleiter mit einem leitenden Substrat, einer auf dem Substrat ausgebildeten Ladungsträgertransportschicht, einer auf letzterer gebildeten Ladungsträgererzeugungs­ schicht und einer auf der Ladungsträgererzeugungsschicht gebildeten Überzugsschicht, die der Molekularformel As ₂-xSe ₃+x mit x im Bereich von 0 bis 0,5 entspricht, wobei der Fotoleiter zumindest einer elektrischen Aufladung, einer Belichtung, einer Entwicklung, einem Übertragungs­ schritt zum Übertragen eines Bildes auf Papier, und einer Ladungsbeseitigung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoleiter zum Beseitigen der elektrischen Ladung mit Licht einer Wellenlänge von weniger als 680 nm be­ strahlt wird.