DE1572381C - Verfahren und Vorrichtung zum Aufla den eines elektrofotografischen Aufzeich nungsmatenals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beidseitigen Aufladen eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials und bezieht sich auf die zur Aufladung verwendeten Spannungen und eine Vorrichtung .zur Erzeugung dieser Spannungen.

Es ist ein Verfahren zum beidseitigen Aufladen eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials bekannt, bei dem das anfänglich auf Massepotential befindliche Aufzeichnungsmaterial durch eine Koronaentladungsstrecke mit positiven und negativen Elektroden transportiert und dadurch auf der einen Seite positiv und auf der anderen Seite negativ aufgeladen wird. Dabei hat die zur Speisung der positiven Elektroden dienende, gegenüber dem Massepotential positive Gleichspannung einen kleineren Wert als die zur Speisung der negativen Elektroden dienende, gegenüber dem Massepotential negative Gleichspannung. Die Gesamtspannung zwischen den Elektroden hat einen Wert in der Größenordnung von 12 000 V. Die Elektroden der Koronaentladungsstrecke sind jeweils durch mehrere Drähte gebildet und liegen so einander gegenüber, daß zwischen ihnen das Aufzeichnungsmaterial hindurchgeführt werden kann. Es hat sich als schwierig, wenn nicht sogar unmöglich erwiesen, die Koronaentladungsstrecke so auszubilden, daß sich die Elektrodendrähte genau parallel zum Aufzeichnungsmaterial erstrecken. Es besteht daher die erhebliche Gefahr, daß es zu Funkenentladungen kommt, durch die das Aufzeichnungsmaterial verbrannt wird und deren Löschung Schwierigkeiten bereitet. Auch hat sich bei den mit reiner Gleichspannung betriebenen Koronaentladungsstrecken gezeigt, daß die Elektrodendrähte mit der Zeit verschmutzen, da sie Papierfusseln u. dgl. anziehen. Auf Grund dieser Umstände ist es schwierig, die angestrebte gleichmäßige Ladungsdichte auf dem ganzen Bogen des Aufzeichnungsmaterials zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum beidseitigen Aufladen eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials und eine Verrichtung zum Erzeugen der zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Spannungen zu schaffen, bei denen die Gefahr von Lichtbögen vermieden und eine gleichmäßige Aufladung gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren, gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Aufzeichnungsmaterial durch eine wellige positive Gleichspannung mit einer durch die Netzfrequenz bestimmten WeIHgkeitsfrequenz und durch eine mit gleicher Frequenz gegenphasig dazu zwischen dem Wert Null und einem Höchstwert pulsierende negative Gleichspannung aufgeladen wird. Vorzugsweise wird eine wellige positive Gleichspannung mit einem Mittelwert von etwa 4000 V und eine pulsierende negative Gleichspannung mit einem Höchstwert von etwa 8000 V verwendet.

Vom einseitigen elektrostatischen Aufladen eines Aufzeichnungsmaterials mittels einer Entladungselektrode, bei dem das Aufzeichnungsmaterial in Kontakt mit der Gegenelektrode gehalten wird, ist es bekannt, das Aufzeichnungsmaterial mit gerichteten Impulsen, insbesondere nadeiförmigen Impulsen großer Flankensteilheit, zu beaufschlagen.

Bei der erfindungsgemäßen beidseitigen Aufladung des Aufzeichnungsmaterials wird ein etwa durch Unregelmäßigkeiten der Drahtabstände oder der Abstände zwischen den Drähten und dem Aufzeich-

nungsmaterial auftretender Lichtbogen sofort wieder selbständig gelöscht, wenn die pulsierende negative Gleichspannung auf den Wert Null und gleichzeitig die wellige positive Gleichspannung auf ihren Minimalwert zurückgeht. Durch die starken Spannungsschwankungen werden außerdem an die Elektrodendrähte gelangende Papierfusseln und andere Verunreinigungen abgereinigt, wodurch stets eine einwandfreie Koronaentladung sichergestellt ist.

Ein besonderer Vorteil ist schließlich die erzielbare Gleichmäßigkeit der Aufladung. Wenn die Elektroden der üblichen Einrichtungen nicht mehr genau parallel zur Oberfläche des Aufzeichriungsmaterials verlaufen, erfolgt bei reiner Gleichspannungsspeisung eine Aufladung bevorzugt an den Stellen der Elektrodendrähte, die dem Aufzeichnungsmaterial am nächsten sind. Diese Schwierigkeit vermeidet die Erfindung, dadurch daß die Entladung periodisch unterbrochen wird und ihr jeweiliger Neuaufbau an mehreren statisch verteilten Stellen der Elektrodendrähte gleichzeitig beginnt.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Aufladeverfahrens hat sich eine Vorrichtung zum Erzeugen der beiden Gleichspannungen als besonders vorteilhaft erwiesen, die einen Netztransformator umfaßt, an dessen Sekundärwicklung eine die positive Gleichspannung abgebende Spannungsdopplerschaltung angeschlossenen ist, und die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Sekundärwicklung durch eine auf Massepotential befindliche Anzapfung in zwei Teilwicklungen unterteilt ist, von denen eine mit einem Parallel-Kondensator einen auf die Netzfrequenz abgestimmten Resonanzkreis bildet und von denen die andere eine zweite, die negative Gleich-Spannung abgebende Spannungsdopplerschaltung speist. Ein solcher Spannungserzeuger läßt sich robust

; . und preiswert aufbauen und liefert in einfachster Weise die beiden Gleichspannungen mit dem gewünschten zeitlichen Verlauf.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 die elektrische Schaltung eines Spannungserzeugers nach der Erfindung,

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf der positiven und der negativen Ausgangs-Gleichspannung des Spannungserzeugers gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Koronaentladungsstrecke, die von dem Spannungserzeuger gespeist wird.

Die in F i g. 3 schematisch dargestellte Koronaentladungsstrecke dient zur beidseitigen Aufladung einer Bahn 32 eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials. Sie umfaßt positive Elektroden 25 und negative Elektroden 26, deren elektrischer Anschluß über eine Leitung 27 bzw. 30 erfolgt. Beide Elektroden sind jeweils durch parallele Drähte 31 gebildet, welche in F i g. 3 im Querschnitt erscheinen und sich jeweils parallel zur Bahn 32 und rechtwinklig zu der durch den Pfeil 35 angedeuteten Laufrichtung der Bahn 32 erstrecken. Mittels eines Antriebes 36 wird die Bahn 32 im Betrieb zwischen den Elektroden hindurchgezogen. Die unter Spannung stehenden Elektroden erzeugen dabei Koronaentladungen derart, daß sich auf der Oberseite der Bahn 32 eine positive elektrische Ladung 37 und auf der Unterseite eine negative elektrische Ladung 38 ausbildet.

Zur Speisung der Elektroden 25 und 26 dient ein Spannungserzeuger 10 gemäß Fig. 1. Dieser umfaßt einen Netztransformator 11 mit der Primärwicklung 12, deren Anschlüssen 17 und 20 Netzspannung zugeführt wird. Die Sekundärwicklung des Netztransformators 11 mit den Endanschlüssen 55 und 57 ist durch eine mit Masse 51 verbundene Anzapfung 50 in zwei gleichsinnige Teilwicklungen 15 und 16 unterteilt.

Parallel zur Teilwicklung 16 liegt ein Kondensator 52, welcher mit der Teilwicklung 16 einen auf die Netzfrequenz abgestimmten Resonanzkreis bildet. Der Resonanzkreis führt zu einer erheblichen Blindleistungsaufnahme auf der Sekundärseite des Transformators, durch welche dieser kompensiert wird und an der Primärseite als eine mit hohem Wirkungsgrad arbeitende Last erscheint. Außerdem wird durch den Resonanzkreis der sekundäre Magnetfluß in den Sättigungsbereich gebracht. Insgesamt bewirkt dadurch der Resonanzkreis eine Stabilisierung der Ausgangsspannungen des Spannungserzeugers derart, daß diese selbst dann relativ stabil bleiben, wenn die Netzspannung während einer relativ langen Zeitspanne zu- oder abnimmt.

An die Sekundärwicklung, also an die Endanschlüsse 55 und 57, ist eine erste Spannungsdopplerschaltung angeschlossen, die durch die Serienschaltung eines Kondensators 60 und einer Diode 61 gebildet ist. Dabei ist die Anode der Diode 61 mit dem Endanschluß 55 an der Teilwicklung 15 und die Kathode der Diode mit dem Kondensator 60 sowie mit einem Ausgangsanschluß 21 des Spannungserzeugers verbunden. Eine zweite, durch die Serienschaltung eines Kondensators 56 und einer Diode 62 gebildete Spannungsdopplerschaltung ist nur an die Teilwicklung 15 angeschlossen. Hier ist die. Kathode der Diode 62 mit der Anzapfung 50 und die Anode der Diode mit dem Kondensator 56 sowie mit einem weiteren Ausgangsanschluß 22 des Spannungserzeugers verbunden. Die beiden Ausgangsanschlüsse 21 und 22 sind mit einem Entladewiderstand 65 für die beiden Kondensatoren überbrückt.

Im Betrieb wird der Kondensator 56 auf die an der Teilwicklung 15 erscheinende Spitzenspannung und der Kondensator 60 auf die an der Sekundärwicklung zwischen den Endanschlüssen 55 und 57 erscheinende Spitzenspannung aufgeladen. Die zwischen dem Ausgangsanschluß 21 und dem Masseanschluß 51 erscheinende Ausgangsspannung ist die algebraische Summe der am Kondensator 60 und an der Teilwicklung 16 erscheinenden Spannungen. Da die Spannung am Kondensator 60 höher als die Spannung an der Teilwicklung 16 ist, ergibt sich diese Ausgangsspannung als eine gegenüber dem Massepotential positive Gleichspannung mit einer durch den Wechselspannungsanteil von der Teilwicklung 16 bestimmten Welligkeit. Der Verlauf dieser welligen positiven Gleichspannung ist in F i g. 2 über der Zeitachse 40 mit dem Kurvenzug 41 dargestellt.

Bei der zwischen dem Ausgangsanschluß 22 und dem Masseanschluß 51 erscheinenden Ausgangsspannung handelt es sich um die an der Diode 62 auftretende Spannung. Diese ist die algebraische Summe der am Kondensator 56 und an der Teilwicklung 15 erscheinenden Spannungen. Sie ist daher eine gegenüber dem Massepotential negative Gleichspannung, die zwischen einem sich bei gleichsinniger Addition ergebenden Höchstwert, der nahezu doppelt so groß wie der Spitzenwert der von der Teilwicklung 15 abgegebenen Spannung ist, und dem sich bei gegensinniger Addition ergebenden Wert Null pulsiert. Der zeitliche Verlauf dieser pulsierenden negativen Gleichspannung ist in F i g. 2 über der Zeitachse 40 mit dem Kurvenzug 42 dargestellt.

Sowohl die Welligkeitsfrequenz der positiven Gleichspannung (Kurvenzug 41) als auch die Pulsationsfrequenz der negativen Gleichspannung (Kurvenzug

ίο 42) gleicht der Frequenz der Netzspannung, mit welcher der Netztransformator 11 gespeist wird. Die Schaltungsanordnung ist so getroffen, daß die negative Gleichspannung gegenphasig zur welligen positiven Gleichspannung pulsiert, d. h., daß die beiden Span-

¹S nungen ihre Höchstwerte jeweils gleichzeitig erreichen. Dies ist wesentlich für die angestrebte Wirkung. Der Ausgangsanschluß 21 ist über die Leitung 27 mit den positiven Elektroden 25 und der Ausgangsanschluß 22 über die Leitung 30 mit den negativen Elektroden 26 verbunden, so daß zwischen diesen eine Spannung herrscht, die die Summe der beiden Gleichspannungen ist und periodisch eine maximale Koronaentladung immer dann hervorruft, wenn die beiden Gleichspannungen ihren Höchstwert erreichen.

»5 Bei einer bevorzugten Ausbildungsform haben die Bauelemente des Spannungserzeugers die nachstehend genannten elektrischen Werte:

Kondensator 56, 60.. 25 nF (U_n = 4 KV=)

Kondensator 52

Widerstand 65

Primärwicklung 12 .
Sekundär-

Teilwicklung 15 ..
Sekundär-

Teilwicklung 16 ..

250 nF (U_n = 0,6 100 ΜΩ . 2 000 Windungen

. 36 000 Windungen . 65 000 Windungen

Mit den genannten elektrischen Werten liefern di< Sekundär-Teilwicklungen 15 und 16 eine Spannung von 2800 V_eff bzw. 600 V_eff bei einer Netzspannung von 115 V und 60 Hz. Die wellige positive Gleichspannung zwischen dem Ausgangsanschluß 21 und Masse hat dann den Mittelwert von 4000 V, während der Höchst- odei. Scheitelwert der zwischen dem ■ Ausgangsanschluß 22 und Masse erscheinenden pulsierenden Gleichspannung 8000V beträgt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum beidseitigen Aufladen eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials mittels Koronaentladungen, bei dem eine Seite des anfänglich auf Massepotential befindlichen

• Aufzeichnungsmaterials durch eine gegenüber dem Massepotential positive Gleichspannung und die andere Seite durch eine gegenüber dem Massepotential negative Gleichspannung mit einem größeren Wert als die positive Gleichspannung aufgeladen wird und bei dem die Gleichspannungen aus der Netzspannung erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial durch eine wellige positive Gleichspannung mit einer durch die Netzfrequenz bestimmten Welligkeitsfrequenz und durch eine mit gleicher Frequenz gegenphasig dazu zwischen dem Wert Null und einem Höchstwert pulsierende negative Gleichspannung aufgeladen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wellige positive Gleichspannung mit einem Mittelwert von etwa 4000 V und eine

pulsierende negative Gleichspannung mit einem Höchstwert von etwa 8000 V verwendet wird.

3. Vorrichtung zum Erzeugen der positiven und negativen Gleichspannung für das beidseitige Aufladeneines elektrophötographischenAufzeichnungsmaterials gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Netztransformator, an dessen Sekundärwicklung eine die positive Gleichspannung abgebende Spannungsdopplerschaltung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung durch eine auf Massepotential befindliche Anzapfung (50) in zwei Teüwicklungen (15, 16) unterteilt ist, von denen eine mit einem Parallel-Kondensator (52) einen auf die Netzfrequenz abgestimmten Resonanzkreis bildet und von denen die andere eine zweite, die negative Gleichspannung abgebende Spannungsdopplerschaltung (56,62) speist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen