DE3907533A1

DE3907533A1 - Lichtempfindliches element

Info

Publication number: DE3907533A1
Application number: DE19893907533
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kanai
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1989-09-28
Also published as: JPH01229259A

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtempfindliches Element, wie es bei elektrofotografischen Aufzeichnungsgeräten wie Ko piergeräten, Faksimilegeräten, Fotodruckern und dergleichen verwendet wird.

Bekannte lichtempfindliche Elemente lassen sich in a-Si- Elemente, Se-Te-Elemente, OPC-Elemente und ähnliche unter teilen, von denen einige dem sogenannten Funktionstren nungstyp angehören und eine Ladungsträgererzeugungsschicht (CGL) und eine Ladungsträgertransportschicht (CTL) aufwei sen, um den Forderungen bezüglich Elektrifizierung und spektraler Empfindlichkeit zu genügen.

Bei lichtempfindlichen Elementen kennt man eine Empfind lichkeitskennlinie, die in Fig. 6, wo auf der Ordinate das Oberflächenpotential V und auf der Abszisse die Belich tungsenergie P aufgetragen sind, als Kurve (a) dargestellt ist. Diese, die Kennlinie eines bekannten lichtempfindli chen Elements darstellende Kurve fällt allmählich ab. Wenn in einem lichtempfindlichen Element mit einer solchen Emp findlichkeitskennlinie ein statisches latentes Bild erzeugt wird, kann, wenn die Strahlungsenergie der Lichtquelle schwankt, eine Streuung des Oberflächenpotentials im be lichteten Abschnitt auftreten. Wenn zur Unterdrückung die ser Streuung ein Laser als Lichtquelle verwendet wird, muß die Lasertemperatur zur Unterdrückung von Temperatur schwankungen der Ausgabe geregelt werden, und die Energien eines zentralen Abtastabschnitts und eines Randabschnitts werden konstant gehalten, was eine komplizierte Linsenan ordnung erfordert. Wird ein LED Feld verwendet, müssen nach Maßgabe der Emissionsenergie des LED Chips eine Chipauswahl und eine Ausgangskompensation in Betracht gezogen werden.

Fig. 7 zeigt die Verteilung der Lichtstrahlintensität als Kurve (b). Daraus geht hervor, daß ein zentraler Abschnitt eines Punktes eine hohe Belichtungsenergie aufweist, wäh rend die Energie des Randabschnittes gering ist. Die zuge hörige Verteilung des Oberflächenpotentials des lichtemp findlichen Elements, das von einem solchen Lichtstrahl her vorgerufen wird, ist als Kurve (c) dargestellt. Während im zentralen Abschnitt des Punkts das volle Oberflächenpoten tial erreicht wird, fällt es zum Rand allmählich ab, was zu einer Beeinträchtigung der Randschärfe in einem Tonerbild führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein lichtempfindliches Ele ment zu schaffen, bei dem das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements in einem mit Licht bestrahlten Abschnitt unabhängig von Schwankungen der Belichtungsener gie einer Lichtquelle konstant gehalten wird, so daß in stabiler Weise ein Ausdruck mit scharfen Rändern erreich bar ist, der von der Ausgangsenergie der Lichtquelle nicht beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein lichtempfind liches Element gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 die Darstellung der Schaltkennlinie einer Schalt schicht,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des zugrunde liegenden Prinzips,

Fig. 4 die Empfindlichkeitskennlinie des lichtempfind lichen Elements,

Fig. 5 die Oberflächenpotentialverteilung des licht empfindlichen Elements,

Fig. 6 die Empfindlichkeitskennlinie eines bekannten lichtempfindlichen Elements, und

Fig. 7 die Oberflächenpotentialverteilung des bekannten lichtempfindlichen Elements.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das lichtempfindliche Element 1 in Form einer Trommel ausge bildet, die drei Schichten aufweist. Ein fotoleitende Schicht 3 aus OPC ist auf der Oberfläche eines trommelar tigen leitenden Substrats 2 aus Aluminium ausgebildet. Auf der Schicht 3 befindet sich eine Schaltschicht 4. Im darge stellten Ausführungsbeispielen wird als Material für die fotoleitende Schicht 3 ein organisches lichtempfindliches Material wie Titanylphthalocyanin oder ähnliches verwendet. Als Schaltschicht 4 wird Cu-TCNQ (7, 7, 8, 8-tetracyano quinodimethan) verwendet.

Die Schaltkennlinie (d) von Cu-TCNQ ist in Fig. 2 darge stellt, in der der Strom I auf der Ordinate und die ein geprägte Spannung V auf der Abszisse aufgetragen sind. Die Schaltschicht 4 besitzt einen hohen ohmschen Widerstand bis die Spannung V den Wert V = V _L annimmt. Die Schaltschicht ändert dann ihr Verhalten im Bereich von V _L bis V _TH und löst sich vom ohmschen Bereich. Bei V = V _TH tritt ein ab rupter Schaltvorgang vom Zustand hohen Widerstands zu einem Zustand niedrigen Widerstands auf. Der niedrige Widerstand bleibt bestehen, solange eine Spannung von V _TH oder darüber eingeprägt wird. Entfällt die Spannung, kehrt der Zustand rasch zu dem mit hohem Widerstand zurück. Die spezifischen Widerstände P _H, P _L des Cu-TCNQ im Bereich hohen Widerstands bzw. im Bereich niedrigen Widerstands sowie die Schwellen spannung von V _TH sind:

P _H = 10⁹ Ω · cm, P _L = 10⁵ Ω · cm, V _TH = 10³ V/cm.

Das Schaltverhalten kann als zufriedenstellend angesehen werden, wenn P _H/P _L = 10⁴ ist.

Als nächstes soll unter Bezug auf Fig. 3 das Arbeitsprinzip der Erfindung erläutert werden. Zunächst wird das licht empfindliche Element 1 mittels einer elektrischen Korona- Entladungsvorrichtung gleichförmig aufgeladen, wie dies in Fig. 3 im Abschnitt S ₁ dargestellt ist. Wenn nach dem Auf laden von der Seite der Schaltschicht 4 her eine Bestrah lung mit einem Lichtmuster erfolgt, werden Ladungsträger nur im belichteten Bereich erzeugt, wie sich aus dem Ab schnitt S ₂ ergibt. Negative Ladungsträger wandern auf Grund eines elektrischen Feldes, dem das lichtempfindliche Ele ment ausgesetzt wird, zur Seite der Schaltschicht 4, wäh rend die positiven Ladungsträger zum leitenden Substrat 2 wandern. Da die Schaltschicht 4 in diesem Moment im Zustand hohen Widerstands gehalten wird, sammeln sich die Ladungs träger an der Oberfläche. Als Folge davon steigt die Stärke des elektrischen Feldes bzw. die Spannung, der die Schalt schicht 4 ausgesetzt ist. Wenn jedoch die Belichtungsener gie P klein ist, wenn also die Anzahl erzeugter Ladungsträ ger gering ist, erreicht die Spannung nicht den Schwellen wert V _TH, und die Oberflächenladung des lichtempfindlichen Elements wird nicht neutralisiert. Wenn jedoch, wie in Fig. 3 im Abschnitt S ₃, die Belichtungsenergie P einen Wert P _TH übersteigt, werden soviel Ladungsträger erzeugt, daß die an der Schaltschicht 4 anliegende elektrische Spannung den Schwellenwert V _TH erreicht. Die Schaltschicht 4 nimmt dann abrupt den Zustand geringen Widerstands ein, so daß die an der Oberfläche angesammelten Ladungsträger die Schalt schicht 4 passieren können und die Oberflächenladung des lichtempfindlichen Elements neutralisieren. Auf diese Weise wird ein statisches latentes Bild erzeugt.

Damit ergibt sich für das lichtempfindliche Element 1 gemäß der Erfindung eine Empfindlichkeitskennlinie, wie sie als Kurve (e) in Fig. 4 dargestellt ist. In Fig. 4 ist auf der Ordinate das Oberflächenpotential V des lichtempfindlichen Elements und auf der Abszisse die Belichtungsenergie P auf getragen. Die Empfindlichkeitskennlinie weist einen Schwel lenwert P _TH auf.

Die Verteilung des Oberflächenpotentials des lichtem findlichen Elements ist in Fig. 5 gezeigt. Die Intensi tätsverteilung im Lichtstrahl entspricht im wesentlichen der Kurve (b) in Fig. 7. Das heißt, im zentralen Abschnitt eines Punktes liegt eine hohe Belichtungsenergie vor, die zum Rand hin zu niedrigen Werten abnimmt. Die Verteilung des Oberflächenpotentials des lichtempfindlichen Elements ist als Kurfe (f) dargestellt. Man erkennt einen rechteckförmi gen Verlauf, bei dem das Oberflächenpotential am Rand des Punkts gleichermaßen zufriedenstellend ist wie dasjenige im zentralen Abschnitt. Auf diese Weise läßt sich also ein stabiler Druck mit guter Randschärfe eines Tonerbildes gewährleisten.

Die Schaltschicht muß nicht notwendigerweise aus Cu-TCNQ bestehen, wie es beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall war. Andere Materialien mit entsprechendem Verhalten können ebenfalls verwendet werden. Insbesondere kommen C- TNAP (11, 11, 12, 12-tetracyano-2, 6-naphthoquinodimethan) und ein amorpher Halbleiter der Chalcogenid-Gruppe (z. B. Te-As-Ge-Si) in Betracht, die ebenfalls Schaltverhalten aufweisen.

Die Form des lichtempfindlichen Elements ist nicht auf die in Fig. 1 gezeigte Trommelform beschränkt. Es kann sich auch um eine flache Platte handeln. Wenn das leitende Sub trat aus einem transparenten Material besteht, kann die Schaltschicht auch unter der fotoleitenden Schicht ausge bildet werden und das lichtempfindliche Element vom leiten den Substrat her belichtet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau des lichtempfindlichen Elements läßt sich eine stabile Verteilung des Oberflächen potentials des lichtempfindlichen Elements im belichteten Abschnitt erzielen, die von der Belichtungsenergie an der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements unbeeinflußt ist. Bei Verwendung einer Laserlichtquelle ist deshalb eine Lasertemperaturregelung nicht erforderlich. Auch die Ge staltung der Linsenanordnung wird vereinfacht. Im Fall ei ner LED Lichtquelle wird die Ausbeute an Schreibköpfen er höht, und eine Ausgangskorrektur ist nicht erforderlich. Man erhält einen stabilen Druck mit scharfen Rändern.

Claims

1. Lichtempfindliches Element, umfassend auf einem leitenden Substrat (2) eine fotoleitende Schicht (3) aus einem Material, in dem mit zunehmender Menge empfangenen Lichts zunehmend Ladungsträger erzeugt werden, und einer Schaltschicht (4) aus einem Material, das abrupt von einem Zustand hohen Widerstands zu einem Zustand niedrigen Wider stands wechselt, wenn eine eingeprägte Spannung einen Schwellenwert übersteigt.

2. Lichtempfindliches Element nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht (4) auf der Außenseite der lichtempfindlichen Schicht (3) ausgebildet ist und das Licht von der Seite der Schalt schicht (4) aufgestrahlt wird.

3. Lichtempfindliches Element nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das leitende Sub trat aus einem transparenten Material besteht, daß die Schaltschicht unter der fotoleitenden Schicht ausgebildet ist und daß das Licht von der Seite des leitenden Substrats her aufgestrahlt wird.

4. Lichtempfindliches Element nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht (4) aus Cu-TCNQ (7, 7, 8, 8-tetracyano quinodimethan) besteht.

5. Lichtempfindliches Element nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht aus C-TCNQ (11, 11, 12, 12-tetracyano-2, 6-naphthoquinodimethan) besteht.

6. Lichtempfindliches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht aus einem amorphen Halbleiter der Chalco genide-Gruppe besteht.