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Gerät zum Aufladen einer fotoleitenden Schicht auf einer leitenden
Unterlage Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Aufladen einer fotoleitenden Schicht
auf einer leitenden Unterlage mit einer Korona-Entladungsvorrichtung, die in Abstand
gegenüber der fotoleitenden Schicht angeordnet ist und wenigstens einen mit einer
Spannungsquelle verbundenen Korona-Entladungsdraht aufweist und mit wenigstens einem
Steuergitterdraht, der parallel zu dem Entladungsdraht zwischen dem Entladungsdraht
und der fotoleitenden Schicht angeordnet ist und mit Masse über einen Widerstand
verbunden ist.
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Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art liegt das Steuergitter
entweder direkt an einer Spannungsquelle oder an einem an einer Spannungsquelle
angeschlossenen Potentiometer. Hierdurch nimmt aber das Steuergitter einen festen
Potentialwert an oder wird mit Hilfe des Spannungsteilers auf dem festen Potential
gehalten. Eine derartige Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß im allgemeinen
infolge der Änderungen der Luftfeuchtigkeit, dem barometrischen Druck und anderen
Parametern, oder auch deswegen, weil die Speisespannung schwankt, die Einstellung
des Spannungsteilers nachgestellt werden muß, um eine gleichmäßige Aufladung der
fotoleitenden Schicht zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Koronaentladung
zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden sind und eine Aufladung der
fotoleitenden Schicht erreicht wird, die eine gute Qualität der zu erzielenden Kopien
sicherstellt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Steuergitterdraht
über den Widerstand ausschließlich an Masse liegt und daß sein Widerstandswert derart
bemessen ist, daß das Potential des Gitterdrahtes das der fotoleitenden Schicht
nicht überschreitet.
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Dadurch, daß das Steuergitter nur über einen Widerstand geerdet ist,
nimmt das Steuergitter ein sogenanntes schwimmendes Potential an, das durch die
Feldverhältnisse zwischen Entladungselektrode und fotoleitender Platte bestimmt
ist. Ohne daß eine Spannungsquelle erforderlich ist, gelingt es, den Widerstand,
über den das Steuergitter geerdet ist, so zu bemessen, daß das Potential des Gittedrahtes
nicht das Potential der fotoleitenden Schicht überschreitet.
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Es reicht somit die einmalige Wahl des Widerstandes aus, um unabhängig
von Umgebungseinflüssen und sogar von Spannungsschwankungen an den Entladungselektroden
eine gleichmäßige Beladung der fotoleitfähigen Platte zu bewirken. Ferner wird durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung der Widerstand des gesamten Schaltkreises beträchtlich
herabgesetzt und dadurch der Energieverbrauch gegenüber dem bekannter Vorrichtungen
stark herabgesetzt. Diese Herabsetzung kann stellenweise bis zu 50 % betragen. Die
verwendeten Widerstände sind darüber hinaus wesentlich geringer belastet und daher
räumlich kleiner wählbar als die in bekannten Schaltungen zur Spannungsteilung vorgesehenen
Widerstände; es können jetzt übliche Kohleschichtwiderstände benutzt werden, wie
sie aus der Rundfunktechnik bekannt sind. Auch dadurch ergibt sich eine Erleichterung
beim Aufbau von xerographischen Einrichtungen, daß der dem Steuergitterdraht vorgeschaltete
Widerstand nunmehr außerhalb der Hochspannungsquelle und unabhängig von der Hochspannung
untergebracht werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der folgenden Beschreibung
sowie den Zeichnungen zu entnehmen., Es zeigt hierbei F i g. 1 einen schematischen
Schnitt durch eine xerographische Einrichtung mit gemäß der Erfindung ausgebildeter
Vorrichtung zum Erzeugen einer Koronaentladung, F i g. 2 das Schaltbild der
Vorrichtung zur Erzeugung der Korona nach F i g. 1,
F i g. 3 eine graphische
Darstellung der zur Erzielung einer konstanten Aufladung der fotoleitenden
Oberfläche
auf 600 V bei sich ändernden Abstand erforderlichen Korona- und Schirmpotentiale
und F i g. 4 eine graphische Darstellung, die das Verhältnis der Koronaspannung
zur von der Oberfläche aufgenommenen Stromstärke bei einem gegebenen Abstand von
etwa 6 mtn wiedergibt.
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In der die xerographische Einrichtung darstellenden F i
g. 1 ist eine zylindrische Trommel 1 gezeigt, die im Rahmen der Maschine
gelagert, durch den Motor 18 im Uhrzeigersinn gleichmäßig angetrieben wird.
Die zylindrische Oberfläche der Trommel 1, die in F i g. 2
gebrochen dargestellt ist, weist auf der Oberfläche eine Schicht 15 aus fotoleitendem
Material auf, die auf einer leitfähigen Grundfläche 16 vorgesehen ist. Mittels
der Vorrichtung 2 (F i g. 1) zur Erzeugung einer Koronaentladung wird die
fotoleitende Oberfläche 15 der Trommel 1 während der Trommel-
drehung
aufgeladen und sensibilisiert.
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Die nachfolgende Belichtung der Trommel entlädt die fotoleitende Schicht
15 an den vom Licht getroffenen Stellen. Hierbei wird auf der Trommeloberfläche
ein latentes elektrostatisches Bild bewirkt, das die gleichen Umrisse zeigt wie
das zu reproduzierende Bild. Zur Belichtung wird für die Reproduktion einer lichtundurchlässigen
Originalkopie der Projektionsapparat 3 verwendet, während für Belichtung
zur Vergrößerung von Mikrofilmen der Projektionsapparät 4 vorgesehen ist.
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Im einzelnen wird beim Kopieren einer lichtundurchlässigen Vorlage
der zu reproduzierende Gegenstand auf eine Anlage 22 gelegt, von den Bändern bzw.
Riemen 23 aufgenommen und unter der Objektöffnüng des Projektionsapparates
3 unter Antrieb durch Motor 24 hinweggeführt. Der zu reproduzierende Gegenstand
wird hierbei von der Lichtquelle 25 beleuchtet und über die Spiegel
26 und 28 mittels der Obtik 17 über die der Belichtungssteuerung dienenden
Flächen 29 auf die fotoleitende Oberfläche 15 projiziert.
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In entsprechender Weise wird beim Reproduzieren von Mikrofilmbildem
der Mikrofilm 35 durch Antrieb der Aufwickelspule 37 mittels des Motors
34 von der Zuführspule 36 abgezogen und unter der Lichtquelle 38 hindurchgeführt.
Die Belichtung erfolgt unter Einhaltung einer hierfür besonders vorgesehenen Transportgeschwindigkeit.
Durch den Bedienungshebel 30 ist hierbei der Spiegel 28 in eine vertikale
Stellung verschwenkt, so daß er den Lichtschacht der Projektionseinrichtung 4 freigibt
und den der Projektionseinrichtung 3 verschließt. Der Fihn 35
wird
mittels der Lichtquelle 38 durchleuchtet, und das optische System
39 bildet das zu reproduzierende Bild auf der Oberfläche der Trommel
1 ab. Auch hier dienen die verschwenkbaren Flächen, beispielsweise Fläche
29, der Lichtschachtmündung zur Regelung der Belichtung.
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Das durch die Belichtung auf dem Mantel der Trommel 1 entstandene
latente Bild wird während der weiteren Drehung der Trommel an der Entwicklungsvorrichtung
5 vorbeigeführt, welche einen aus zwei Komponenten bestehenden Entwickler
über die Tromrneloberfläche gleiten läßt. Die im Gehäuse 26
befindliche Entwicklersubstanz
45 wird durch die Schöpfbecher des mittels Motors 51 angetriebenen Förderers
47 auf den Fülltrichter 48 aufgegeben und fällt dann unter Einwirkung der Schwerkraft
über einen Teil der Trommelöberfläche gleitend auf den Boden des Behälters 46 zurück.
Hierbei haften infolge der elektrostatischen Anziehung Partikelchen des Eiltwicklerfarbstoffes
entsprechend dem elektrostatischen latenten Bild auf der Trommeloberfläche. Um diese
verbrauchte Entwicklerkomponente zu ersetzen, wird aus dem Teilbehälter 49, durch
den Koiltrollschieber 50 in der ' 1)urchflußülenge eingestellt, laufend
neuer Entwicklerfarbstoff 44 zugeführt.
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Bei weiterer Drehung der Trommel gelangt das durch die Entwicklung
entstandene Puderbild unter die übertragungsvorrichtung 6. Von der Rolle
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wird ein Papierstreifen abgezogen und in Pfeilrichtung der ersten von zwei
Umlenkrollen, der Umlenkrolle 19, zugeführt. Zwischen den Umlenkrollen wird
die Papierbahn 17 mit der Trommeloberfläche in Berührung gebracht, und unter
Einwirkung einer zweiten Vorrichtung zur Erzeugung einer Koronaentladung
7, die ähnlich der entsprechenden Vorrichtung 2 ausgeführt ist, wird der
Entwicklerfarbstoff des Puderbildes von der Trommeloberfläche auf die Papierbahn
17 übertragen. Nach der übertragung läuft die Papierbahn von der Trommeloberfläche
ab und wird durch eine Schmelzvorrichtung 8 geführt, mittels derer das übertragene
Puderbild in die Papieroberfläche eingeschmolzen und damit fixiert wird. über weitere
Führungs- und Spannrollen wird die Papierbahn 17 der Aufwickelspule 54 zugeführt
und unter Einwirkung des Motors 55 aufgespult. Zur einwandfreien Führung
der Papierbahn sind entsprechende Führungen sowie Führungs- und Spannrollen vorgesehen.
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Nachdem das Puderbild von der Trommeloberfläche abgenommen wurde,
werden verbliebene Reste des Entwicklerfarbstoffes durch Reinigen der Trommeloberfläche
mittels durch Motor 58 angetriebener, rotierender Bürsten 57 entfernt.
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Durch in den Figuren nicht dargestellte entsprechende Blenden und
Abdeckungen wird vermieden, daß die fotoleitende Oberfläche 15 der Trommel
1 mindestens vor dem Eintritt unter die Vorrichtung 2 bis nach Verlassen
der Entwicklungsvorrichtung 5 von Fremdlicht getroffen wird.
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Die Vorrichtung 2 zum Erzeugen emier Koronaentladung gemäß F i
g. 1 ist ausführlich . in F i g. 2 dargestellt. Sie weist miindestens
einen, vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 dargestellt aber
drei Koronadrähte 67 auf, die sich parallel zur Trommelachse über einen Mantelstreifen
des Zylinders 1 erstrecken.
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Die zum Betrieb benötigte Hochspafmung wird durch eine besondere Hochspannungsquelld
geliefert: Nach Schließen des Schalters 68 ist der Regeltratsformator
69, der im Ausführungsbeispiel als Spartransformator ausgebildet ist, mit
dem Lichtnetz verbunden. Die dutch Verschieben des Abgriffes stufenlos einstellbare
Ausgangsspannung wird dem Hochsparmungstransformator 70 zugeführt. Die von
diesem gelieferte Hochspannung bewirkt über den Einweggleichrichter 71 die
Aufladung des Ladekondensators 79. Der Verbindungspunkt 81 von Gleichrichter
71
und Kondensator19 ist über die Leitung 72 mit den Koronadrähten
67 verbunden. Durch entsprechende Dimensionierung des Ladekondensators
79 wird hierbei erreicht, daß die am Punkt 81 anstehende Gleichspannung
einen hohen Wert aufweist und ün wesentlichen wellenfrei ist. Zur Entladung des
Kondensators 79 nach Ausschalten des Gerätes und um dem Kondellsator
79 unerwünschte Spannutigsstöße fernzuhalten, die beira öffnen des Schalters
68 auftreten könnten,
ist dem Kondensator 79 ein hochohmiger
Entladewiderstand 80 parallel geschaltet.
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Werden nach Verbinden der Hochspannungsquelle mit dem Lichtnetz und
nach Einschalten des Schalters 68 die Koronadrähte 67 unter Spannung
gesetzt, so wird ein Teil der Entladung zu der über Leitung 74 geerdeten Elektrode
73 abfließen. Die vorzugsweise regelbar ausgebildeten Schirmdrähte
75 unterdrücken den überschüssigen Koronastrom und leiten diesen ab. Hierdurch
wird erzielt, daß der die fotoleitende Oberfläche 15 erreichende Entladungsstrom
gleichförmig verteilt und begrenzt wird und damit auch auf der fotoleitenden Oberfläche
ein gleichmäßiges Potential erzielt wird.
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Bei der nachfolgenden Belichtung wird an den vom Licht getroffenen
Stellen das Material der Oberflächenschicht 15 leitend, so daß über die Leitschicht
16 und die Ableitung 78 an den entsprechenden Stellen die Ladung zur
Erde abfließen kann.
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Es hat sich herausgestellt, daß die Qualität der erzielten xerographischen
Kopien dann am besten ist, wenn das Potential der Schirmdrähte 75 das der
Schicht 15 nicht überschreitet, wohingegen bei solchen überschreitungen die
Qualität der erzielten Drucke merkbar abnimmt. Um sicherzustellen, daß das Potential
der Schirmdrähte 75 auf einen Wert begrenzt wird, der dem der jeweiligen
Spannung der Koronadrähte entsprechenden Wert nicht überschreitet, ist im Stromkreis
76 der Schirmdrähte 75 ein Widerstand 77 vorgesehen, an dem
der von den Schirmdrähten 75 gegen Erde abgeleitete Schirmdrahtstrom einen
Spannungsabfall bewirkt. Durch Wahl eines geeigneten Widerstandes wird hierbei sichergestellt,
daß die Schirmdrähte einerseits die geforderte Mindestspannung aufweisen, andererseits
aber auch bei Absinken des Potentials der Koronadrähte 67 sie kein die Bildqualität
ungünstig beeinflussendes überhöhtes Potential aufweisen können. Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß das Potential der Schinudrähte 35 über den
Spannungsabfall am Widerstand 77 jeweils vom von der Koronaentladung gelieferten
und von den Schirmdrähten aufgenommenen Strom abhängt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der xerographisehen Einrichtung nach
F i g. 1 war beispielsweise gefordert, auf der Trommeloberfläche ein Potential
von etwa 600 V einzuhalten. Die entsprechende Aufladung sollte durch Spannungen
der Koronadrähte erzielt werden, die zwischen 6 und 9 kV regelbar
waren. Diese Forderung ergab sich aus den im Diagramm der F i g. 3 dargestellten
Funktionen, die in der Abszisse den Abstand und in der Ordinate die zur Erzielung
der als Parameter vorgegebenen Aufladung der fotoleitenden Schicht 15 auf
600 V erforderlichen Koronadraht- und Schirmdrahtspannungen zeigen.
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Bei Verwendung von Trommeln mit einer Arbeitsbreite von etwa
30 cm wurde gefunden, daß ein Widerstand 77 mit einem Widerstandswert
von etwa 1,0 MOhm einwandfreie Ergebnisse gibt, während Trommeln mit einer
Arbeitsbreite von etwa 60 cm einwandfreie Resultate bei einem Widerstandswert
von 0,6 MOhm ergaben. Die Potentiale der Schirmdrähte lagen hierbei bei 120
bzw. 160 V für 6 kV als Speisespannung der Koronaentladung. In F i
g. 4 sind hierzu Strom- und auch damit das diesem proportionale Potential
der fotoleitenden Schicht 15 in Mikroampere als Ordinate in Abhängigkeit
von der Koronaspannung in K-ilovolt als Abszisse dargestellt, wobei ein Abstand
der Schinndrähte von 6 mm als Parameter diente.
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Zur überwachung der Aufladung der fotoleitenden Schicht
15 ist im Ausführungsbeispiel der F i g. 1
und 2 ein Elektrizitätsmesser
83 vorgesehen, der eine beliebige handelsübliche Type sein kann. Die von
der Oberfläche 15 abgetastete Spannung bzw. Ladung wird über den Leitungsdraht
84 dem Verstärker 85
zugeführt, dessen Ausgang mit dem Meßinstrument
86 verbunden ist, das den Betrag der jeweils erzielten Oberflächenspannung
angibt. Während des Betriebes läßt sich durch Verschieben des Abgriffes des Regeltransforinators
69 die den Koronadrähten 67 zugeführte Spannung verändern, bis vom
Meßinstrument 86 angezeigt wird, daß die fotoleitende Schicht 15 mit
der gewünschten Aufladung die Vorrichtung 2 zur Erzeugung der Koronaentladung verläßt.
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Die Erfindunk ist nicht auf die Verwendung in einem xerographischen
Gerät beschränkt. Eine gleichmäßige Aufladung der fotoleitenden Schicht ist auch
dann von Vorteil, wenn die Entwicklung des Ladungsbildes nicht nach einem trockenen
Entwicklungsverfahren, sondern beispielsweise durch Naßentwicklung, wie sie in der
Elektrofotografie angewendet wird, erfolgt.