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Vorrichtung zur Aufladung xerographischer Schichtträger Die Erfindung
bezieht sich allgemein auf die Xerographie und insbesondere auf die Aufladung lichtempfindlicher
xerographischer Schichtträger.
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In der Technik der Xerographie ist es bekannt, eine elektrostatische
Ladung auf einer photoleitenden Isolierschicht aufzubringen, die über einer leitenden
Unterlagsplatte liegt, und diese Ladung durch Aufbelichten eines Lichtbildes oder
einer anderen aufzuzeichnenden Vorlage selektiv zu vernichten. Dadurch, daß bei
der Belichtung die Ladung an den hellen Stellen proportional zum Lichteinfall verschwindet,
wird ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt, das anschließend entwickelt oder
anderweitig verwendet werden kann.
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Jede der verschiedenen Verfahrensstufen stellt ein Glied in der Kette
der Erzeugung einer photographischen Abbildung dar, deren Qualität durch die Qualität
.des schwächsten Gliedes in der Kette bestimmt ist. Die vorliegende Erfindung befaßt
sich mit einer neuen und verbesserten Vorrichtung zur Aufladung eines xerographischen
lichtempfindlichenSchichtträgers. Hierbei ist es vor allem wichtig, eine im wesentlichen
gleichmäßige Ladung auf der ganzen Oberfläche des xerographischen Schichtträgers
zu erzeugen.
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Bisher wurde der xerographische Schichtträger dadurch aufgeladen,
daß man über dessen Oberfläche eine Koronaentladungselektrode führte, die die Luft
in der Umgebung ionisieren kann, wobei Ionen zum Schichtträger wandern und ihn auf
das Arbeitspotential aufladen. Bisher war es notwendig, die Koronaentladungselektrode
über die Plattenfläche zu bewegen, um eine gleichmäßige Aufladung der Fläche an
allen Stellen zu erreichen. Es sind Versuche gemacht worden, um die bewegte Koronaelektrode
durch eine feststehende Elektrode zu ersetzen, damit Antriebsmechanismen und andere
mechanische Einrichtungen eingespart werden können. Es wurde jedoch gefunden, daß
in solchen Fällen keine gleichmäßige Aufladung erzielt werden konnte. Insbesondere
ergab sich, daß der Schichtträger nach einem Muster geladen war, das der Anordnung
der Koronaentladungsdrähte in der Aufladeelektrode entsprach. Versuche, dieses Muster
zu unterdrücken, indem die Form der Elektrode abgeändert wurde oder zahlreiche Entladungsdrähte
in engem Abstand angebracht wurden, erwiesen sich als unwirksam. Das Ladungsmuster
blieb sichtbar, auch wenn die Drähte äußerst geringen Abstand voneinander hatten.
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Es wurde gefunden, daß eine aus parallelen Drähten gebildete feststehende
Koronaentladungselektrode, die einen xerographischen Schichtträger gleichmäßig auflädt,
dadurch geschaffen werden kann, daß die Drähte in mehreren getrennt an Spannung
legbaren Gruppen so zusammengeschaltet sind, daß die zur selbenGruppe gehörenden
Drähte durch mindestens einen zu einer anderen Gruppe gehörenden Draht getrennt
sind. Die durch die verschiedenen Gruppen in zeitlichem Abstand gebildeten Muster
überlappen sich und gleichen die Ladungsunterschiede weitgehend aus.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf ihre einfachste Ausführungsform
beschrieben, bei der die Koronadrähte abwechselnd an zwei getrennte Hochspannungsquellen
angeschlossen sind. Es können jedoch auch andere Anordnungen getroffen werden, z.
B. drei oder mehr Gruppen von Drähten oder Nadeln angeordnet werden, die zu verschiedenen
Zeiten mit Impulsen beaufschlagt werden.
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Die erfindungsgemäße Aufladevorrichtung ist besonders für kleine xerographische
Kopiergeräte geeignet.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden
Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin ist Fig. 1 eine schematische
Seitenansicht einer xerographischen Kamera mit einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig.2 die Vorderansicht einer Ausführungsform der Ladungseinrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 3 die Stirnansicht der Einrichtung nach Fig. 2, Fig.4 ein Ausschnitt aus der
Vorderansicht des Trägers für die Koronadrähte im vergrößerten Maßstab, Fig.5 ein
Querschnitt durch den Träger längs der Linie 5-5 in Fig. 4, .
Fig.6
ein Querschnitt durch den Träger längs der Linie 6-6 in Fig. 4, Fig.7 die schematische
Ansicht einer Koronaladungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung und Fig. 8 das schematische Schaltbild einer für den Betrieb der erfindungsgemäßen
Einrichtung geeigneten Spannungsquelle.
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In Fig. 1 ist eine einfache xerographische Kopiereinrichtung 10 dargestellt.
Diese besteht aus einem Kameragehäuse 11 mit einem Balgen 12, der eine Linse 14
oder ein ähnliches Objektiv trägt. Innerhalb des Kameragehäuses ist in der Brennebene
eine xerographische Platte 15 angebracht, die von einer Unterlagsplatte 16 oder
einem sonstigen Halter getragen wird. Vor der Platte befindet sich ausklappbar eine
erfindungsgemäße Koronaelektrode 17. Diese besteht aus einerAbschirmelektrode 18
und mehreren Koronaentladungsdrähten 19 und 20, die auf isolierten Trägern 21 angebracht
sind. Letztere sind mittels des Scharniers 22 an der Unterlagsplatte angelenkt.
Vorzugsweise ist ein federnder Halter 23 am Balgen 12 angebracht, .durch ,den die
ganze Elektrodenanordnung in von der Plattenfläche weggeschwenkter Stellung festgehalten
werden kann.
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Innerhalb des Kameragehäuses kann ferner ein Entwicklerbehälter 26
angebracht sein, von dem mittels eines Zuführrohres 27 feinverteiltes Entwicklermaterial
auf die Oberfläche der xerographischen Platte aufgebracht werden kann, wenn diese
sich in ihrer Lage innerhalb des Kameragehäuses befindet. Andere geeignete Teile
zur Durchführung des xerographischen Verfahrens können ebenfalls im oder am Kameragehäuse
angebracht werden.
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In Fig. 2 ist die Aufladeelektrode 17 aus Fig. 1 im einzelnen dargestellt.
Sie besteht erfindungsgemäß aus zwei getrennten Gruppen von Koronaentladungsdrähten
19 und 20, die auf zwei isolierenden Halteschienen 21 vor einer vorzugsweise geerdeten
Abschirmelektrode 18 angeordnet sind. Die erste Gruppe der Entladungsdrähte ist
zwischen den Schienen 21 ausgespannt und erstreckt sich zwischen ihnen als eine
Reihe dünner Koronadrähte, deren jeder an einen Pol einer Hochspannungsquelle 24
angeschlossen ist. Die zweite, ebenfalls zwischen den Isolierschienen 21 ausgespannte
Gruppe 20 der Koronaentl.adungsdrähte befindet sich in den Zwischenräumen zwischen
den Drähten 19. Diese zweite Gruppe ihrerseits ist an einen zweiten Pol der Hochspannungsquelle
24 angeschlossen. Wie aus der Figur hervorgeht, wechseln die Drähte 19 und 20 längs
der Schienen 21 und demgemäß längs der Fläche der aufzuladenden xerographischen
Platte regelmäßig ab. Die Abschirmelektrode 18 hinter den Koronadrähten ist vorzugsweise
geerdet oder auf ein geeignetes, verhältnismäßig niedriges Potential vorgespannt.
Sie besteht aus elektrisch leitendemWerkstoff, wieMetall, mit einer leitenden Schicht
überzogenem Glas od. dgl.
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In Fig. 4, 5 und 6 sind Einzelheiten der Halteschienen 21 dargestellt,
in welchen diebeidenDrahtgruppen elektrisch voneinander isoliert befestigt-,sind.
Im wesentlichen besteht jede Schiene aus einem langen streifenartigen Träger aus
Isoliermaterial, der an seiner Innenseite einen Schulterteil 28 aufweist.
Längs der Schiene sind abwechselnd längere Fortsätze 29 und kürzere Fortsätze 30
angebracht, welche zur Halterung der getrennten Drahtgruppen dienen. In der rechten
Halteschiene gehen also die Drähte 19 über die Oberseite der Schulter 28 und werden
von den längeren Fortsätzen 29 geführt, indem sie um -den Außenteil der Halteschiene
herumgebogen wenden. Ähnlich gehen in der rechten Schiene die Drähte 20 über die
Schultern 28 und werden um die kürzeren Ansätze 30 herumgeführt. Auf diese Weise
werden die beiden Drahtgruppen zwecks Isolierung voneinander getrennt gehalten.
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Wie aus Fig. 5 und 6 hervorgeht, geht der Draht 19 um den längeren
Forbsatz 29 herum und wird in der Ausnehmung 31 desselben gehalten, -die unmittelbar
unter seiner äußeren Ecke angebracht ist. Ebenso geht der Draht 20 um den kürzeren
Fortsatz 30 herum und wird in der Ausnehmung 32 gehalten, die durch den längeren
Fortsatz hindurchführt.
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In der Betriebsstellung ist die Koronaelektrode,wie in Fig. 3 gezeigt,
so angeordnet, daß die Drähte 20 und 19 sich über die Fläche einer xerographischen
Platte 15 erstrecken, die mit Hilfe von Klammern 34 od. dgl. auf der Unterlagsplatte
16 angebracht ist.
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Die Unterlagsplatte ist vorzugsweise geerdet, wodurch auch die Grundplatte
der xeragraphischen Platte elektrostatisch mit Erdpotential verbunden ist. Vorzugsweise
isst die ganze Elektrodenanordnung ausschwenkbar, indem sie z. B. in Scharnieren
22 montiert ist, wodurch die xerographische Platte geladen und belichtet werden
kann, ohne aus der Brennebene entfernt zu werden.
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In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Hier erstrecken sich,die Koronadrähte 19 und 20 zwischen isolierenden Halterungen
21, die ihrerseits ebenso wie nach Fig. 2 und 3 auf einer Unterlagsplatte 16 angebracht
sind. In -.dieser wie in der vorherbeschriebenen Anordnung ist angenommen, daß zwei
Gruppen von Drähten über der Oberfläche der aufzuladenden xerographischen Platte
angebracht sind. Zwischen den Koronadrähten 19 und der Grundplatte 16 ist eine schirmartige
Elektrode 36 angeordnet, idie .aus leitenden Teilen mit offenen Zwischenräum-en
dazwischen besteht. Diese Elektrode kann beispielsweise aus mehreren parallelen
Drähten bestehen, die zwischen den isolierenden Schienen ausgespannt sind, oder
sie .kann als Drahtgewebe oder Netz aufgebaut sein oder aus einem Blech mit Durchbohrungen
oder Öffnungen bestehen.
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Die Koronadrähte 19 und 20 sind gemäß Fig. 2 an verschiedene Pole
einer Hochspannungsquelle angeschlossen, wodurch abwechselnde aufein.anderfolgende
Impulse eines koronaerzeugenden Spannungspotentials den verschiedenen benachbarten
Koronadrähten nacheinander zugeführt werden können. Die Gitterelektrode 36 ist :geerdet
oder ruf eine Vorspannung gegenüber der Unterlagspl.atte 16 gebracht, z. B. mittels
eines Potentiometers 37 und einer Gittervorspannungsquell.e 38. Auf dieseWeise kann
dieGitterelektrode auf einem geeigneten Potential gehalten werden, das vorzugsweise
positiv oder negativ gegenüber der Unterlagsplätte und idamit gegenüber der Grundplatte
der aufzuladenden xerographischen Platte ist. Durch Änderung der Vorspannung der
Gitterelektrode 36 kann das Ausmaß der Aufladung und das schließlich erreichte Aufladapotential
der xerographischen Platte gesteuert werden.
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DieHochspannungsquelle 24 nach Fig. 2 und 7 kann aus irgendeiner geeigneten
Spannungsquelle bestehen, die geeignet eist, ein die Korona erzeugendes Potential
nacheinander an verschiedene -leitende Teile oder einer Reihe von leitenden Teilen,
die mit ihr verbunden sind, zu liefern. Dies kann durch verschiedene Vorrichtungen
zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen geschehen, z. B. durch zwei im Gegentakt
arbeitende Einweggleichrichter. Ein Ausführungsbeispiel
für eine
solche Spannungsquelle ist in Fig.:8 dargestellt, ohne daß dies eine Begrenzung
bedeuten soll.
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Gemäß Fig. 8 ist ein Hochspannungsübertrager 40 vorgesehen, dessen
Primärwicklung .an das Wechselstromnetz, z. B. 110 Volt, angeschlossen werden kann.
Die Sekundärwicklung ist in .der Mitte geerdet, während ihre Hochspannungsausgänge
zu Gdeichrichterdioden 41 führen. jede Diode liefert also eine gleichgerichtete
Wechselspannungshalbwelle, die unmittelbar an die Koronaentladungsdrähte 19 bzw.
20 angelegt wird. Die Sekundärseite ist dmstande, bis zu etwa 7000 bis 10000 Volt
Spannung abzugeben, und soll vorzugsweise zwischen etwa 6500 und 8000 Volt einstellbar
sein.
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Beim Gebrauch wird die Kamera oder eine andere Einrichtung, welche
die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält, dazu verwendet, eine isolierende Fläche,
die auf einer leitenden Unterlage aufliegt, z. B. eine xerographische Platte, auf
eine gleichmäßige Flächenladung zu bringen. Diese Aufladung stellt, wie gesagt,
vorzugsweise eine Stufe eines typischen xerographischen Verfahrens Kdar, das mit
der Kamera gemäß Fig. 1 oder ähnlichen Einrichtungen ausgeführt wird. Hierbei wird
eine xerographische Platte 15, die aus einer leitenden Grundplatte besteht, welche
auf ihrer Oberfläche eine photoleitende Isolierschicht trägt, auf der Unterlagsplatte
16 angebracht und die Hochspannungsquelle 24 in Betrieb gesetzt. DieHochspannungsquelle,
die z. B. gemäß Eg. 8 gebaut ist, wird mit gewöhnlichem Netzwechselstrom von 50
Hz gespeist. Hierdurch werden Impulse mit 100 Hz abwechselnd den Koronadrähten 19
und 20 zugeführt, wodurch an den abwechselnden Koronadrähten eine kontinuierliche
Koronaentladung auftritt. Diese Koronaentladung bewirkt, wie dem Fachmann bekannt
ist, den Niederschlag von Ionenladungen auf der Fläche der xerographischen Platte,
wodurch die Platte auf ein gleichmäßiges Potential aufgeladen wird. Ein besonderer
Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das der xerographischen Platte zugeführte
Aufladungspoteiitial nicht das Ladungsmuster aufweist, das dem Aufbau der Aufladeelektrode
entspricht, wie es bisher der Fall war.
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Anschließend an die Aufladung wird bei der Ausführungsform !des Kopiergeräts
nach Fig. 1 die Koronaentladungselektrode von der Brennebene weggeschwenkt, vorzugsweise
bis sie von ein federnden Halter 23 erfaßt wird. Hierauf wird die xerographische
Platte mit .dem ,aufzuzeichnenden photographischen Bild belichtet, im vorliegenden
Fall mittels der Linse 14. Hierdurch ergibt sich ein selektiver Ladungsverlust,
wodurch ein latentes elektrostatisches Bild auf der Plattenfläche entsteht, das
dem wiederzugebenden Bild entspricht. Dieses Bild kann ,dann außerhalb der Kamera
entwickelt werden, oder bei Bedarf können der Plattenfläche innerhalb des Karneragehäuses
in .geeigneter Weise geladene Entwicklerteilchen aus dem Entwicklervorrat 26 zugeführt
werden. Die Teilchen schlagen sich auf dem latenten Bild nieder und bilden ein sichtbares
xerographisches Bild, das auf eine zweite Fläche übertragen oder nach Wunsch anderweitig
verwendet werden kann.
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Im Bau der Elektroden und in den ihnen zugeführten Spannungen sind
größere Spielräume möglich. Allgemein gesagt sollen .die Korona rähte so nahe beieinander
stehen, daß auf der Plattenfläche kein den Drähten entsprechendes Ladungsmuster
erscheint. Es wurde .gefunden, daß dies erreicht wird, wenn die Drähte etwas weniger
als 2,5 cm und vorzugsweise etwa 1,2 cm voneinander entfernt sind. Andererseits
#, sollen die Drähte nicht so nahe beieinander sein, dafl Überschläge zwischen ihnen
auftreten können. Dies kann erreicht werden, indem ein Abstand von mindestens 0,6
cm zwischen den Drähten eingehalten wird.
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I Der Abstand zwischen den Entladungsdrähten und der Platte kann entsprechend
der den Drähten zugeführten Spannung verändert werden, wobei ausgezeichnete Ergebnisse
erzielt wurden, wenn die Drähte einen Abstand von etwa 1.2 cm von der Plattenfläche
haben. Wenn die besondere Steuerelektrode nach Fig.7 verwendet wird, können :die
Drähte oder leit; nden Elemente dieser Elektrode etwas näher boieinander stehen
oder eine gitterförmige Elektrode bilden. Wenn einzelne parallele Drähte Verwendung
finden, sollen sie vorzugsweise einen Abstand von etwa 0,4 cm voneinander und von
etwa 0,6 cm von der aufzuladenden Platte haben.
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Nach bekannten Grundsätzen bestehen sämtliche Elektrodendrähte oder
Nadeln aus korrosionsbeständigem Werkstoff, wie rostfreiem Stahl ad. dgl. Insbesondere
hallen Koronadrähte 19 und 20 beste Resultate ergeben, die aus rostfreiem Stahldraht
mit einem Durchmesser von etwa 0,09 mm bestehen und auf der ganzen Länge außerordentlich
gleichmäßige Beschaffenheit aufweisen.
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Bei einem ausgeführten Beispiel wurden die Koronadrähte 19 und 20
.aus rostfreiem Stahl mit 0,09 mm Durchmesser hergestellt und in einem Abstand von
etwa 1,2 cm voneinander über der ganzen aufzuladenden Fläche ausgespannt. Abvjechs:lnde
Drähte wurden bei dieser Einrichtung mit verschiedenen Polen einer Hochspannungsquelle
verbunden, die,den Drähten einen mit 60 Hz pulsierenden Gleichstrom von etwa 6500
Volt positiver Scheitelspannung zuführte. In 1,1 cm Abstand von diesen Drähten befand
sich ein Gitter aus rostfreien Stahldrähten von 0.25 mm Durchmesser, die 0,4 cm
voneinander entfernt waren. Diese Drähte waren alle mit einer einzigen Gleichspannungsquelle
von 300 Volt positiver Spannung verbunden. 0,6 cm von dein Drahtgitter entfernt
war auf der anderen Seite -desselben als die Koronadrähte eine aufzuladende xerographische
Platte angeordnet, die eine metallischeGrundplatte mit einem Selenüberzug von 0,025
mm Dicke umfaßte, wobei das Selen sich in der glasigen oder photoleitenden isolierenden
Form befand. Die Grundplatte wurde auf Erdpotential gehalten.
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Diese beispielsweise geschilderte Anordnung war imstande, die xerographischePlattc
in etwa 1 Sekunde auf ein Potential von etwa 500 Volt aufzuladen, derart, daß die
Platte eine Ladung annahm, die auf ihrer ganzen Oberfläche im wesentlichen gleichmäßig
war.
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Die Erfindung kann zahlreiche Abänderungen im Aufbau erfahren, ohne
d.aß ihr Grundgedanke verlassen wird. Beispielsweise können -die Entladungsdrähte
sich in jedem gewünschten Abstand von der aufzuladenden Fläche befiniden, wobei
das den Drähten in einem Abstand von der nächsten Gegenelektrode zugeführte Potential
so gewählt ist, daß sich eine angemessene Koronaentl.a.dung ergibt. Ebenso kann
das Gitter 36 abgeändert oder weggelassen werden, obwohl sich gezeigt hat, d.aß
die beste Gleichmäßigkeit der Ladung und die beste Regelung der Aufladungsstärke
durch Verwendung eirie:s Steuergitters gemäß Fig.7 erzielt wird. Ebenso kann entweder
positiv oder negative Polarität zur Aufladung der Isolierfläche gewählt werden.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmelektrode
18 durchsichtig -und bestellt aus mit einer leitenden Schicht überzogenem Glas oder
einem
ähnlichen durchsichtigen leitenden Material. Die Koronadrähte 19 und 20 sind sehr
:dünn und befinden sich nicht in der Brennebene, wodurch sie praktisch keine Verzerrung
in der Brennebene erzeugen. Demgemäß kann die Aufladeelektro.de dauernd in ihrer
Stellung bleiben, so :daß die Aufladung und die Belichtung durch die Elektrodenanordnung
'hindurch stattfinden kann, ohne daß die Elektrode bewegt wird. Auch kann die Grundplatte
-der lichtempfindlichen Platte aus durchsichtigem leitendem Material bestehen, wodurch
die Belichtung durch die Platte selbst hindurch mit ähnlichem Ergebnis ausgeführt
werden kann.
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Die Erfindung ist besonders geeignet für :die Ladung einer xerographischen
Platte, bei der sich eine photoleitende Isolierschicht auf einer leitenden Grundplatte
befindet. Auch nicht photoleitende Schächten können selbstverständlich durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung aufgeladen werden.