Elektrofotografische Kopiervorrichtung mit einer Einrichtung zum Löschen eines elektrostatischen Ladungsbildes

Abstract

 In einer elektrofotografischen Kopiervorrichtung (Fig.3) wird das Löschen (26) des elektrostatischen Ladungsbildes zur Vermeidung von Ermüdungserscheinungen der Fotoschicht nicht allein mit Licht des grünen Spektralbereiches (12), sondern auch mit Licht vorgegebener Intensität und eines dazu langwelligeren Spektralbereiches (13) durchgeführt, wobei Intensität und Frequenz dieser Zusatzbelichtung durch die Intensität des grünen Lichtes bzw. durch das Produkt aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe gegeben sind (Fig.2).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung in einer elektrofotografischen Kopiervorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

[0002] 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 Hilfe 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 (As₂Se₃) im Bereich grünen Lichtes bei etwa 500 nm. Das Einschreiben des Ladungsbildes wird im allgemeinen mit Licht des gleichen Spaktralbereiches vorgenommen. Es sind aber auch bereits Untersuchungen durchgeführt worden mit Licht des roten Spektralbereiches einzuschreiben. Mit dieser Maßnahme wird das Einschreiben eines elektrostatischen Ladungsbildes erreicht, das durch die übliche Corona-Aufladung nicht beseitigt, sondern regeneriert wird. Die Löschung eines derart eingeschriebenen Ladungsbildes erfolgte auch bei die-. sem Einschreiben wie üblich mit wie oben angegebenem grünen Licht.

[0003] Es hat sich gezeigt, daß bei elektrofotografischen Kopiereinrichtungen der beschriebenen Art bei zumindest einer Anzahl von fotoleitenden Materialien, wie sie für die erwähnte Schicht verwendet werden, Ermüdungseffekte auftreten. Diese Ermüdungseffekte treten insbesondere bei Fotoleitern mit feldstärkeabhängiger Beweglichkeitsverteilung auf, zu denen das erwähnte As₂Se₃ gehört. Ein solcher'Ermüdungseffekt ist z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift P 20 37 456 beschrieben.

[0004] Zur Beseitigung des in der vorgenannten Offenlegungsschrift beschriebenen Ermüdungseffektes ist dort angegeben, eine zu verändernde Belichtung der fotoleitenden Schicht vorzunehmen, wobei die Veränderung vom tatsächlich vorliegenden Oberflächenpotential des Fotoleiters abhängig gemacht wird.

[0005] Die Ermüdungserscheinung macht sich dadurch bemerkbar, daß bei mehrfach aufeinanderfolgendem zyklischen Aufladen der fotoleitenden Schicht mittels der Corona-Entladung eine kontinuierliche Abnahme des tatsächlich erreichten Oberflächenpotentials auftritt. Dies führt zu Eontrastveränderungen in den Kopien bei fortlaufender Benutzung der Kopiervorrichtung.

[0006] Mit der in der deutschen Offenlegungsschrift beschriebenen Vorrichtung ist es zumindest schwierig zu erreichen, das Aufladepotential und damit das Kontrastpotential für Einschre.iblicht von Kopie zu Kopie im wesentlichen kcnstant zu halten. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen für eine wie hier in Frage kommende Kopiervorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, das voranstend angedeutete Ziel zu erreichen.

[0007] Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Vorrichtung erreicht, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.

[0008] Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0009] 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 Ober-. flächenpotential abnimmt. Die erfindungsgemäße Maßnahme einer speziellen Bemessung der Energieanteile verschiedener Spektralbereiche des zur Löschung vorgesehenen Lichtes ermöglicht es, diesen Effekt vollständig zu beseitigen. Die beigefügte Fig.1 zeigt in einem Diagramm schematisch das mit der Erfindung 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. Aus dem Diagramm bzw. aus dem Unterschied zwischen der Folge 1 und der Folge 2 erkennt man deutlich diesen einen Stabilisierungseffekt, der mit der erfindungsgemäßen Maßnahme erreicht wird.

[0010] 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 3 511 649 - zu starken Potentialermüdungserscheinungen führt. Die Darstellung ist bezüglich der Ordinate auf diese Potentialwerte 3 normiert.

[0011] 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 der Kreise ergibt. Mit dem voranstehend beschriebenen Vorteil ist aber auch der weitere Vorteil verbunden, daß sich nach einer wie mit der Folge 3 der Kreise angedeuteten Schreibbelichtung bei darauffolgenden Zyklen einer Folge 4 (wieder mit Punkten dargestellt), in denen keine Schreibbelichtung mehr vorgesehen ist, sich sofort der gleiche Potentialwert wie bei der Folge 1 wieder einstellt und auch für die weiteren Zyklen beibehalten bleibt. Die Punktfolgen 1 und 4 stellen somit zusammen eine von Schreibbelichtungsvorgängen unabhängig konstante Aufladung des Oberflächenpotentials dar, die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen für alle Zyklen, bei denen keine Schreibbelichtung erfolgt (unabhängig von der Anzahl vorausgegangener derartiger Zyklen),erreicht wird.

[0012] Das Diagramm der Fig.1 zeigt weiterhin, welche Potentialwerte des Oberflächenpotentials sich andererseits dann einstellen, wenn nach bekanntem Stand 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.

[0013] 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 Fotoleitfähigkeitserzeugung im fotoleitfähigen Material zu erreichen ist. Für As₂Se₃ liegt dieser Wert des Maximums 12 bei 500 nm. Die mit +10% angegebene Breite kennzeichnet den Spektralbereich, in dem Licht bezüglich der Fotoleitfähigkeitserzeugung 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 Spektralbereich, in dem die Wellenlänge für Licht des Maximums des Produktes aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe liegt. Die Wirkung 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 Wellenlängenbereiche erzeugen, die kurzwelliger als das Licht dieses Spektralbereiches 13 sind.

[0014] In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß außer dem Licht dieser beiden angegebenen Spektralbereiche weiteres Licht nur mit einer Gesamtenergie eingestrahlt werden darf, die 5 bis 10% der Gesamtstrahlungsenergie des an erster Stelle genannten Spektralbereiches (maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung) 11 nicht übersteigt. Das erfindungsgemäß vorgesehene Licht der beiden Spektralbereiche kann damit Licht einer einzigen Strahlungsquelle sein, die z.B. mit entsprechenden Filtern versehen ist. Diese erfindungsgemäße Bemessung kann aber auch mit Hilfe zweier Lichtquellen realisiert werden, von denen die eine weißes Licht und die andere Licht graktisch nur des Spektralbereiches der maximalen Fotoleitfähigkeitserzeugung 11, im Falle des As₂Se₃ grünes Licht, abgibt. Dabei kann also das Licht des Bereiches des maximalen Produktes Anteil dieses weißen Lichtes sein.

[0015] Die Fig.2 soll noch ergänzend die Spektralbereiche und die Strahlungsenergien dieser Bereiche im Verhältnis zueinander und bezüglich der Absorptionskurve des Materials des Fotoleiters verdeutlichen. Mit 11 ist der Spektral-, bereich maximaler Fotoleitfähigkeitserzeugung bezeichnet, wobei mit 12 die auf der Abszisse aufgetragene Wellenlänge des Maximums angegeben ist. Mit ±10% ist der Bereich 11 um diesen Wellenlängenwert 12 herum definiert. Es sei darauf hingewiesen, daß die Angabe ±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 Eindringtiefeverdeutlicht. 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 Fig.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 bezug auf diese Absorptionskurve gut ersichtlich.

[0016] 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.

[0017] 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 Erfinrealisiert 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.

[0018] Die Fig.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 Spektralbereiches erzeugt. Für die Erfindung ist es nämlich nicht zwingend 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 Spektralbereiches zeitlich nach der Einstrahlung des Lichtes des anderen Spektralbereiches (und umgekehrt) durchzuführen. Es braucht nicht besonders darauf hingewiesen zu werden, daß diese beiden Belichtungen aufeinanderfolgend (nicht z.B. durch eine Corona-Aufladung oder einen Kopiervorgang voneinander getrennt) vorgenommen werden, und zwar zwischen dem Druckvorgang mit der Einrichtung 25 und der (Wieder-)Aufladung der Corona-Einrichtung 23.

[0019] Nachfolgend werden noch einige Zahlenbeispiele zur Erfindung angegeben, die den Einfluß der Lichtenergieanteile I(11) und I(13) auf die Stabilisierung des Kontrastpotentials bei Verwendung von As₂Se₃ als Fotoleiter zeigen:

A: I(11) =

; λ(12) = 500 nm und m .

I(13) = O führt bei einer Corona-Stromdichte von 4,6.10^-4

m
zu einem Aufladepotential von 700 V. Dann ändert sich das Kontrastpotential 5 minus 3 (Fig.1) um 30% bis zves Einstellung eeines stabilisierten En wertes.

B: I(11). = I(13) = 1,5.10^-3

;λ(12) = 500 nm; λ(14) = 700 nm führt bei einer Corona-Stromdichte von 13,4.10^-4

zu einem Aufladepotenvon von 550 v. Dann ändert sich das Kontrastpotential 5 minus 3 (Fig1) um 50% bis zur Einstellung seines

sierten Endwertes.

C: I(11) = 10.10^-3

; λ(12) = 500 nm; m

I(13) = 1,5.10^-3

;λ(14) = 700 nm m
führt bei einer Corona-Stromdichte von 13,4.10^-4

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.

[0020] Durch die wie erfindungsgemäße 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 Wellenlängenbereich zu verstehen, bei dem die Lichtenergie der Bandkante des jeweiligen fotoleitenden Materials im wesentlichen entspricht. Für As₂Se₃ 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 3 511 649 hervorgeht.

Ansprüche

1. Elektrofotografische Kopiervorrichtung mit einer Einrichtung zur Löschung eines eingeschrinbenen elektrostatischen Ladungsbildes, die eine Lichtquelle mit spektraler Verteilung hat, gekennzeichnet dadurch, daß diese Lichtquelle (261) der Einrichtung (26) zum Löschen eine solche spektrale Verteilung hat, so daß in einem Spektralbereich (11) maximaler Fctoleitfähigkeitserzeugung die Strahlungsenergie das 3- bis 10-fache derjenigen Strahlungsenergie ist, die in einen anderen Spektralbereich (13) vorliegt, der durch ein Maximum des Produktes aus Fotoleitfähigkeitserzeugung und Eindringtiefe 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 anderen Spektralbereiches (13) des Maximums des Produktes Anteil der Strahlung einer Strahlungsquelle (261) ist, die auch Strahlung des übrigen Spektrums (16) aussendet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Strahlung dieser Strahlungscuelle (261) im wesentlichen weißes Licht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Strahlungsenergien des einen und des anderen Spektralbereiches (11, 13) mit einer einzigen Strahlungsquelle (261) erzeugt werden, der ein Filter (262) zugeordnet ist, das das Energieverhältnis der Strahlungsenergien des einen und des anderen Spektralbereiches (11, 13) und die Begrenzung für die Strahlungsenergie des übrigen Spektrums (16) ergibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Strahlungsquellen (261, 261') 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.

Zeichnung