DE2200110A1

DE2200110A1 - Verfahren zum Aufladen einer Oberflaeche eines Aufzeichnungstraegers und elektrostatisches Druckgeraet zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2200110A1
Application number: DE19722200110
Authority: DE
Inventors: Giaimo Jun Edward Charles
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-01-06
Filing date: 1972-01-03
Publication date: 1972-07-27
Also published as: AU3755472A; SE375633B; GB1337355A; FR2120838A5; IT944292B; NL7200119A; BE777728A; CH552229A; US3699335A; AU464821B2; CA937279A; CH547512A

Description

RCA 63,791 22. Dezember 1971

US-Ser.No. 104,217 7319-71/Dr.v.B/Ro.

Filed: January 6, 1971

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Verfahren zum Aufladen einer Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers und elektrostatisches Druckgerät zur Durchführung

dieses Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers mit einer elektrostatischen Ladung vorgegebener Größe innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, sowie ©in elektrostatisches Druckgerät mit einer Koronaentladungseinrichtung sur Durchführung dieses Verfahrens .

Bei den bekannten elektrophotographischen Kopier- oder Druckgeräten, in denen die Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers elektrostatisch aufgeladen wird, während sich der Äufseichnungsträger bezüglich einer in nahem Abstand von ihm angeordneten Koronaentladungseinrichtmag bewegt„ ist nicht immer eine gleichmäßige Verteilung der elektrostatischer Ladung auf <ä©r Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gewährleistete Die beobachteten Schwan= kungen der Ladungsdichte sind vsnmtlieli auf ein zn starkes Άη£- laden siärücksuffiksreia v,nä habeß die moswünschts Folg<a_ff daß d@r Kontrast der entwickelten Druck® s'ö t-jüaseh©»i übrig IaBt₀ 3©i sia

starker Aufladung tritt bei Direktkopien eine Herabsetzung der Bildintensität, und bei Umkehrkopien eine unerwünschte Tönung des Untergrundes auf.

Da die drahtförmige Entladungselektrode der Koronaentladung seinrichtung gewöhnlich in einem Abstand von etwa 1,25 cm oder weniger von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers angeordnet werden muß, damit eine wirksame Aufladung des Aufzeichnungsträgers gewährleistet ist, hat eine langsame Relativbewegung zwischen einer ununterbrochen arbeitenden Koronaentladungseinrichtung und dem Aufzeichnungsträger gewöhnlich ein zu starkes Aufladen des Aufzeichnungsträgers zur Folge. In der Praxis ist es nicht möglich, eine solche unerwünscht starke Aufladung des Aufzeichnungsträgers dadurch zu verhindern, daß man die Speisespannung der Koronaentladungseinrichtung herabsetzt, da für das Entstehen einer Koronaentladung eine Mindestspannung von etwa 4 kV nicht unterschritten werden darf. Elektrostatische Druckgeräte liefern nicht immer bei maximaler elektrostatischer Aufladung des Aufzeichnungsträgers die besten entwickelten Drucke sondern meistens dann, wenn die elektrostatische Ladung des Aufzeichnungsträgers unter dem Maximalwert liegt, also eine bestimmte, vorgegebene Größe oder Amplitude hat. Auch hinsichtlich einer möglichst kurzen Belichtungszeit, einem möglichst hohen Kontrast und einem möglichst fleckenfreien Untergrund ist es bei vielen elektrophotographischen Aufzeichnungsträgern und elektrostatischen Druckgeräten wünschenswert, mit der elektrostatischen Aufladung unter dem Höchstwert zu bleiben.

Es ist bekannt, die Koronaentladungseinrichtung eines elektrostatischen Druck- oder Kopiergerätes mit einem Schirmgitter zu versehen, um die Größe der auf den Aufzeichnungsträger aufgebrachten elektrostatischen Ladung steuern zu können. Die Steuerung der Aufladung mittels eines Schirmgitters hat sich zwar bei gewissen elektrostatischen Druckgeräten nicht schlecht bewährt, die Koronaentladungseinrichtungen werden jedoch verhältnismäßig groß und der Wirkungsgrad der Koronaentladung wird erheblich herabgesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Einrichtung anzugeben, die es ermöglichen, mit gutem Wirkungsgrad und kleinem apparativen Aufwand eine Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne mit einer elektrostatischen Ladung einer vorgegebenen Größe aufzuladen.

Bei dem Verfahren und der Einrichtung gemäß der Erfindung wird die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers mit Koronaentladungsimpulsen aufgeladen. Vorzugsweise wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Amplitude der aufgebrachten elektrostatischen Ladung vom Vollwert abweicht, und die aufgebrachte elektrostatische Ladung wird dadurch geregelt, daß die Dauer bzw. Breite und/oder Frequenz der Impulse mittels des Fehlersignals gesteuert wird.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles eines elektrostatischen Druckgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem erfindungsgemäß eine elektrostatische Ladung geregelt auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers aufgebracht wird;

Fig. 2 ein teilweise in Blockform gehaltenes Schaltbild eines Ausführungsbeispieles einer Einrichtung zur Steuerung der Frequenz oder Impulsdauer von Impulsen zur Speisung einer Koronaentladungseinrichtung des Druckgerätes gemäß Fig. 1, um die auf den elektrostatischen Aufzeichnungsträger aufgebrachte Ladung zu regeln;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elektrostatischen Sonde und der zugehörigen Schaltungsanordnung, die in Fig. 2 in Blockform dargestellt ist;

-A-

Fig. 4 ein Schaltbild von in Blockform dargestellten Teilen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2;

Fig. 5 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Spannungen, auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung gemäß Fig. 2, 3 und 4 Bezug genommen wird, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Oberflächenpotentiale, die drei verschiedene Aufzeichnungsträger bei der Aufladung ihrer Oberfläche mit Impulsen verschiedener Dauer annehmen.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines elektrostatischen Druckgerätes 10, bei dem ein elektrophotographischer Aufzeichnungsträger 12 längs eines durch Pfeile bezeichneten Weges transportiert wird. Der Aufzeichnungsträger 12 enthält eine photoleitfähige Schicht 14 auf einem elektrisch relativ gut leitenden Substrat 16. Der streifenförmige Aufzeichnungsträger 12 wird durch irgendeine nicht dargestellte Transportvorrichtung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit an einer Aufladungsstation 18, einer Belichtungsstation 20 und einer Entwicklungsstation 22 vorbeitransportiert wie es im Prinzip aus der US-PS 3 517 994 bekannt ist. In der Aufladungsstation 18 wird der elektrophotographische Aufzeichnungsträger 12 durch Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 aufgeladen, die auf entgegengesetzten Seiten des Aufzeichnungsträgers 12 jeweils in einem Abstand von etwa 13 mm von diesem angeordnet sind. Die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 entsprechen dem in der US-PS 2 922 883 beschriebenen Typ. Der elektrostatisch gleichmäßig aufgeladene Aufzeichnungsträger 12 wird in der Belichtungsstation 20 durch Lichtbilder von einer ein dünnes Fenster aufweisenden Kathodenstrahlröhre 28 belichtet, wobei latente elektrostatische Bilder entstehen, die in der Entwicklungsstation 22 durch einen flüssigen Entwickler 30 aus einem Entwicklerbehälter 32 entwickelt werden.

Die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 werden in einer noch zu beschreibenden Weise mit Impulsen entgegengesetzter Polarität gespeist. Der Aufzeichnungsträger 12 würde bei kontinuierlichem Arbeiten der Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 normaler-

weise zu stark aufgeladen werden, insbesondere wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen den Koronaentladungs@inrichtungen 24 und 26 einerseits und dem Aufzeichnungsträger 12 andererseits verhältnismäßig klein ist. Bei Geräten des in Fig» I dargestellten Typs liegt die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers im allgemeinen unter 25 mm/s.

Bei dem Gerät gemäß Fig. 1 sind Vorkehrungen getroffen,, um die elektrostatische Ladung _ρ die durch die Koronaentladungs einrichtungen 24 und 26 auf den Aufzeichnungsträger 12 aufgebracht wird, abaufühlen«, Zu diesem 2wscJs ist swiseiien der Aufladungsstation 18 und der Belichtungsstation 20 eise Sonden» station 36 vorgesehen^ die eine bei der photoleitfahigan Sahiaht 14 des Aufzeichnungsträgers 12 abgeordnete elektrostatische Spannungssonde 34 enthalte Der Abstand st-yisGhea der Sond© 34 und der photoleitfähigen Schicht 14 beträgt etwa 3 Him₀

Die in Fig_o 3 dargestellt© Sonde 34 und dis zugehörig© Sondenschaltung 38 bestehen ams einem bekannten elektrostatische!! Voltmeter Cs₀Ba dem von der Firma Μοβγο® Electronics Ine_e£» Middleport? New York, 14105„ USA untsr den Handel saasesn ^MIsoprobe¹¹ Model Ho₀ 144 S«4 und Detector/Pi'eamplifisr Probe Model 1009B vertriebene Produkt) . Die Sonde 34 und, dis Sondensehaltung 3S arbeiten etwa folgendermaßen § Di© Soad© 34 enthält eiia© ©lektrostatisciie Elektrode 40 (Figo 3} , die mit ä®w aufgeladen©^ 0b©r» fläche des Aufzeichnungsträgers 12 äuisah. ©in kleines Loch 42 am Boden 44 der Sonde 34 gekoppelt lato %trls<shen äsa Loela und der Elektrode 40 befindet sich ein© E-fetailfalls© 4 β, dia einen elektroraechanischeii Antrieb 48 in Sehwingnngsn wird, welcher seinerseits dorch eia© OsiillatorsciialteEg 50 ge speist wird«, Das auf diese Weise an der Elektrode 40 induzierte, zerhackte Wechselspannungssignal ist proportional der Spannungsdifferenz zwischen der g@iüBmm®n®n Oberfläche (des Aufzeichnungsträgers 12) und der Sonde 34 _o Di® Phas© des ses=- hackten Wechselspannitagsslgiaals wird ansah dl® Gldie polarität bestimmt»

Das von der Sondenelektrode 40 abgenommene, mechanisch modulierte Signal wird in einem Vorverstärker 52 hoher Eingangsimpedanz und einer weiteren Verstärkerschaltung 54 verstärkt und über einen Trenntransformator 56 dem einen Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt, deren anderer Eingang von der Oszillatorschaltung 50 über einen Trenntransformator 57 mit einer Referenzspannung gespeist wird. Die Phasenvergleichsschaltung 58 liefert ein Ausgangssignal, dessen Gleichspannungsamplitude und Polarität durch die Amplitude und Phase der elektrostatisch induzierten Signalspannung bezüglich der Referenzspannung bestimmt werden. Das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 58 wird einem Großsignal-Gleichspannungsintegrierverstärker 60 zugeführt. Das Ausgangssignal des Integrierverstärkers 60, das die gleiche Polarität hat, wie die unbekannte Spannung, wird der Sonde 34 direkt zugeführt. Da die Verstärkung der offenen Schleife von der Sonde 34 zum Integrierverstärker 60 extrem

ο
hoch (etwa 10 ) ist, wird die Sonde 34 auf eine Gleichspannung gebracht, die bei einem Abstand von 3 nun zwischen Sonde und Meßoberfläche normalerweise höchstens etwa 0,01 % vom unbekannten Potential der Oberfläche abweicht. Das unbekannte Potential, also die elektrostatische Ladung, kann also einfach durch Meßung des Ausgangssignales des Gleichspannungsintegrierverstärkers 60, z.B. mittels eines Voltmeters 62, bestimmt werden. Die Ausgangsspannung des Integrierverstärkers 60 wird auf noch zu beschreibende Weise zur Erzeugung eines Fehlersignales verwendet. Die Ausgangsspannung des Integrierverstärkers 60 kann auch gleichzeitig mit dem Voltmeter 62 dazu verwendet werden, die Aufladungscharakteristika von Aufzeichnungsträgern zu liefern, wie ebenfalls noch beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung zum Aufladen des elektrostatischen Aufzeichnungsträgers 12 mit einer elektrostatischen Ladung einer gewünschten Amplitude. Auf die entgegengesetzten Seiten des Aufzeichnungsträgers 12 werden elektrostatische Ladungen entgegengesetzter

Vorzeichen durch Impulse aufgebracht, die den Koronaentladungs-= einrichtungen 24 und 26 in einer noch su beschreibenden Weise su~ geführt werden. Die elektrostatische Ladung auf der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 14 wird durch die Sonde 34 in der Sondenäation 36 abgefühlt und das dabei erzeugte Signal wird der Sondenschaltung 38 zugeführt, wie es in Verbindung mit Fig., 3 erläutert worden ist. Das Ausgangs signal der Sondenschaltiang 38 _s d.h. die an. der Sondenstation wahrgenommen© verstärkte Spannung wird dem beweglichen Kontaktstück 68 eines einpoligen ümsalialters 70 -zugeführt. Das eine feste Kontaktstück 72 des Umschalters 70 ist mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 74 verbunden, an dessen anderen Eingang eine Quelle 76 für eine veränderliche Referenzspannung angeschlossen ist»

Die Ausgangsklemmen des Differenzverstärker 74 sind über einen zweipoliges ßssselaiilfcer 7S sit einem Motor 80a (FIg₀ 4) für ein ittotsrgeteislbeaeg! gfr?e£fäeIi°P©fc©nti©met©r 80 verbanden <= Für das motorgetrieben© E'©fc@atiosiet@s 80 kann S₀B₀ ©In v©s.i der Firma Automation D@^relopa©Bife Oscigsnv, Cölvesr City_p California oder von ämz Industriell Coateol Ccza^&nj_p Farmingäsle _B E&;7 l" vertriebene© Produkt vesviSEäfi'j'i i?sMsa ο Das K tentiometer 80 gehört su mi&mis fismisehiTL schaltung 82, die in Fig. 4 g©aau©s dargestellt isto Des i 80a ist in der Drelirieliteag isasfeeiaeirbar mad öi©at 6MZU₁, ekss Widerstand des Potsntisseters 80 entsprechsaä d©r J^mpli-bM® wnä Polarität fies voai Differ easier stärker 74 erseugtesi FeiileiEigHals ζ*ώ erhöhen oder sis TSEmindera _p wcdoreh. x-yisflsruiia di© Pr©ep®as der Rechteekseliwinguag am Ausgang <ä@r !"lulfci^ibratoreeSaaltiiag S 2 la bekannter Weise herabgesetzt fest-?» ©rhölit wirdo Di© giasig wird ^T#om Ausgang der Multivibsatorsehaltnang 32 äeai eiaer itonostabilea Sippselialfc*aag 84 angeführt _o

Die Eonostabile Kippsefealtung 84 ist ia FIf₀ 4 dargestellt und wird disrcsh die Vorderflanlsea der E voa der E4ultiv£forafeorsehalfeung 82 aufgelöst_o Si© ©atliält

SSa

einen veränderlichen Widerstand 8S_ff der dareli eia©a Etotez" SSa verstellbar ist, wsa die Dauer d©r von d@r Kippsehaltung 84 e

zeugten Impulse zu ändern, wie noch erläutert wird.

Das zweite feste Kontaktstück 88 des Umschalters 70 ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 90 verbunden, dessen anderer Eingang von einer Referenzspannungsquelle 92 eine veränderliche Referenzspannung erhält. Das der Differenz der Eingangsspannungen entsprechende Ausgangssignal des Differenzverstärkers 90 wird dem Motor 86a über einen zweipoligen Ausschalter 94 zugeführt, um den Widerstand des Widerstandes 86 in der Kippschaltung 84 zu verstellen. Das Ausgangssignal der Kippschaltung 84 wird einem Parallelröhrenschalter 96 zugeführt, dessen Schaltungsanordnung in Fig. 4 genauer dargestellt ist.

Der Parallelröhrenschalter 96 ist zwischen eine Leistungs-Hochspannungsquelle 98 und die Koronaentladungseinrichtung 24 geschaltet, um der Koronaentladungseinrichtung 24 die Betriebsenergie in Impulsen zuzuführen, so daß die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 Koronaentladungen entgegengesetzter Vorzeichen in Impulsen erzeugen. Die positive Klemme der Hochspannungsquelle 98 ist mit dem Parallelröhrenschalter 96 über einen Belastungswiderstand 1OO verbunden. Zwischen die positive und negative Klemme der Hochspannungsquelle ist das Widerstandselement eines Potentiometers 102 geschaltet, dessen Mittelpunkt über einen Schleifer 104 an Masse liegt.

Die Hochspannungsquelle 98 liefert mindestens 6 kV, so daß im Betrieb der Koronaentladungseinrichtung 24 eine Spannung von etwa +3 kV gegen Masse und der Koronaentladungseinrichtung 26 eine Spannung von etwa -3 kV gegen Masse zugeführt werden. Unter diesen Voraussetzungen erzeugen die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 Koronaentladungen, die die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 14 positiv und die Oberfläche des Substrats 16 negativ aufladen. Die einer Koronaentladungseinrichtung allein zugeführte Gleichspannung genügt im Betrieb nicht, um eine Koronaentladung zu erzeugen. Wenn man jedoch der anderen Koronaentladungseinrichtung einen Hochspannungsimpuls zuführt, reicht die Spannung zwischen den beiden Koronaentladungseinrichtungen aus, um an beiden

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Koronaentladungseinrichtungen eine Entladung auftreten zu lassen.

Die in Fig. 4 genauer dargestellte Multivibratorschaltung 82 ist ein bekannter, freischwingender Rechteckschwingungsoszillator. Kurz gesagt enthält die Multivibratorschaltung 82 zwei Hochvakuumtrioden 104 und 106. Die Anode der Röhre 104 ist mit dem Gitter der Röhre 106 über einen von mehreren, durch einen Schalter 108 wählbaren Kondensatoren gekoppelt. In entsprechender Weise ist die Anode der Röhre 106 mit dem Gitter der Röhre 104 durch einen von mehreren durch einen Schalter 110 wählbaren Kondensatoren gekoppelt. Die Schalter 108 und 110 sind mechanisch miteinander gekoppelt, wie durch eine gestrichelte Linie 112 angedeutet ist, so daß sie Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität anschalten können. Die Arbeitsfrequenz der freischwingenden Multivibratorschaltung 82 kann durch Einstellung der Schalter 108 und 110 auf entsprechende Kontakte grob eingestellt werden und die grob eingestellte Frequenz kann in einem gewissen Bereich durch Verstellen der Widerstände des Zweifach-Potentiometers 80 mittels des in der Drehrichtung umsteuerbaren Motors 80a variiert werden. Soweit nicht anders angegeben ist, sind in Fig. 4 die Widerstandswerte in 0hm und die Kapazitätswerte in Mikrofarad angegeben. Die Multivibratorschaltung 82 ist in der Lage, Impulse mit einer Frequenz im Bereich zwischen 0,2 und 20 000 Impulsen pro Sekunde zu liefern.

Die Kippschaltung 84 arbeitet monostabil und liefert bei jeder Auslösung durch die Vorderflanke eines Rechteckimpulses von der Multivibratorschaltung 82 eine Rechteckausgangsschwingung. Die Ausgangsschwingung der Multivibratorschaltung 82 wird an der Anode der Röhre 106 abgenommen und dem Eingang der monostabilen Kippschaltung 84 über einen Kopplungskondensator 114 zugeführt. Die Kippschaltung 84 enthält eine Röhrentriode 116, deren Anode über einen Kondensator 120 mit dem Gitter einer Röhrentriode 118 gekoppelt ist. Das Gitter der Röhre 118 ist über den veränderlichen Widerstand 86 und Widerstände 120 und 122 mit Masse verbunden. Die Anode der Röhre 118 ist mit dem Gitter der Röhre 116 über eine RC-Schaltung 124 gekoppelt. Durch Veränderung des

Widerstandswertes des veränderlichen Widerstandes 86, z.B. mittels des Motores 86a, kann die Dauer der von der monostabilen Kippschaltung 84 erzeugten Impulse verändert werden. Bei Verwendung der in Fig. 4 angegebenen Schaltungsparameter kann die Dauer der Rechteckimpulse zwischen 0,01 und 4,0 Sekunden verändert werden. Das Ausgangssignal der Kippschaltung 84 wird von einem Potentiometer 126 abgenommen, dessen Widerstandselement zwischen die Anode der Röhre 118 und Masse geschaltet ist.

Der Parallelröhrenschalter 96 (Fig. 4) enthält eine Triode 128, deren Kathode über eine gasgefüllte Röhre 130 mit Masse gekoppelt ist. Die Anode der Röhre 128 ist über den Arbeitswiderstand 100 mit der positiven Klemme der Hochspannungsquelle 98 verbunden, wie bei der Erläuterung der Fig. 2 erwähnt worden war. Die Koronaentladuncjseinrichtung 24 ist direkt mit der Anode der Röhre 128 verbunden, während die Koronaentladungseinrichtung 26 an die negative Klemme der Hochspannungsquelle 98 angeschlossen ist. Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung 84 ist mit dem Gitter der Röhre 128 über einen Schleifer 134 des Potentiometers 126 verbunden.

Anhand des Schaltbildes gemäß Fig. 4 und der Impulsdiagramme gemäß Fig. 5 wird nun beschrieben, wie sich die elektrostatische Aufladung des Aufzeichnungsträgers 12 durch Impulse abspielt. Es sei angenommen, daß die Multivibratorschaltung 82 an der Anode der Röhre 106 Rechteckimpulse 140 mit der Frequenz fl liefert, wie das obere Diagramm in Fig. 5 zeigt. Die Dauer eines Zyklus der Ausgangsschwingung der Multivibratorschaltung 82 ist Tl + T2. Die monostabile Kippschaltung 84 wird durch die Vorderflanke jedes ihrem Eingang zugeführten positiven Impulses 140 ausgelöst und liefert am Schleifer 134 des Potentiometers 126 entsprechende Ausgangsimpulse 142.

Die Röhre 128 des Parallelröhrenschalters 96 ist so vorgespannt, daß sie jeweils durch die Impulse 142 in den leitenden Zustand ausgesteuert wird und dabei praktisch die Hälfte der Hochspannungsquelle 98 kurzschließt, so daß die von der Hoch-

Spannungsquelle 98 an die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 gelieferte Spannung nicht ausreicht, um eine Koronaentladung zu erzeugen. .Wenn also die Röhre 128 für eine Zeitspanne T3 (zweites Diagramm der Fig. 5) leitet, erzeugen die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 keine Entladung. Wenn dagegen die Parallelröhre 128 nicht leitet, was während der Zeitspanne T4 der Fall ist, erhalten die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 beide Spannung und sie erzeugen eine positive bzw. negative Koronaentladung.

Wenn der Aufzeichnungsträger 12 zu stark aufgeladen wird, was z.B. der Fall ist, wenn die Zeitspanne T4 zu lange dauert, kann die Arbeitsfrequenz der Multivibratorschaltung 82 entweder durch Umschalten der Kapazität mittels der Schalter 108 und oder durch Verringerung der Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 80 erhöht werden. Die im dritten Diagramm der Fig. dargestellten Impulse 144 haben die gleiche Amplitude wie die Impulse 140, sie treten jedoch mit einer höheren Frequenz f2 auf. Bei der Frequenz f2 ist die Parallelröhre 128 jeweils für eine Zeitspanne T7 aufgetastet und für eine Zeitspanne T8 gesperrt. Die Kippschaltung 84 wird unter diesen Umständen mit einer höheren Frequenz ausgelöst als vorher, d.h. sie ist während der Zeitspanne T7 im Arbeitszustand und während der Zeitspanne T8 im Ruhezustand, wie durch die Impulse 146 im vierten Diagramm der Fig. 5 dargestellt ist. Da die Zeitspanne T8 kürzer ist als die Zeitspanne T4 ist die Parallelröhre 128 weniger lange gesperrt als beim zuerst diskutierten Betriebsfall und die Hochspannungsquelle 98 kann die Koronaentladungseinrichtunf?24 und dementsprechend nur während kürzerer Zeitspannen erregen als vorher.

Wenn die Betriebsdauer der Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 noch weiter verkürzt werden soll, kann man die Dauer der von der monostabilen Kippschaltung 84 erzeugten Impulse durch Verringerung des Widerstandswertes des veränderlichen Widerstandes 26 vergrößern. Die Kippschaltung 84 liefert dann z.B. unter Steuerung durch die Impulse 144 von der Multivibratorschaltung 82

1 / Π Q 7 Π

die im letzten Diagramm der Fig. 5 dargestellten Impulse 148 mit der Dauer T9. Da die Auslösung der Kippschaltung 84 jeweils nur durch die Vorderflanke der Impulse von der MuItivibratorschaltung 82 erfolgt, werden die Impulse 148 der Kippschaltung 84 nur durdh jeden dritten Impuls 144 der mit der Frequenz f2 schwingenden Multivibratorschaltung 82 ausgelöst. Dies hat seine Ursache darin, daß die Zeitspanne T9 größer ist als die Summe der Zeitspannen T5 und T6. Unter diesen Voraussetzungen wird die Parallelröhre 128 nun durch die langen Impulse 148 jeweils für die verhältnismäßig lange Zeitspanne T9 aufgetastet und nur während der verhältnismäßig kurzen Zeitspanne TlO gesperrt. Die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 erhalten nur während der Zeitspanne TlO eine für die Erzeugung von Koronaentladungen ausreichende Spannung.

Anhand von Fig. 2 soll nun die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gerätes bei der Aufladung des Aufzeichnungsträgers 12 mit einer geregelten elektrostatischen Ladung einer gewünschten Amplitude beschrieben werden. Es sei angenommen, daß der Aufzeichnungsträger 12 in Pfeilrichtung mit konstanter Geschwindigkeit zwischen den Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 hindurchläuft. Ferner sei angenommen, daß die Schalter 108, 110 und der Widerstand 80 der Multivibratorschaltung 82 so eingestellt sind, daß der Aufzeichnungsträger eine Ladung der gewünschten Größe enthält. Schließlich sei noch angenommen, daß der veränderliche Widerstand 86 so eingestellt ist, daß die Kippschaltung 84 Ausgangsimpulse einer gewünschten Dauer liefert, so daß die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 durch die Spannungsquelle 98 periodisch erregt werden und die gewünschte elektrostatische Ladung auf dem Aufzeichnungsträger 12 erzeugen.

Die Sonde 34 füütdie elektrostatische Ladung des an der Sondenstation 36 vorbeilaufenden Aufzeichnungsträgers ab und liefert ein entsprechendes Signal an die Sondenschaltung 38. Das Ausgangssignal der Sondenschaltung 38 wird durch das Voltmeter angezeigt und dem beweglichen Kontaktstück 68 des Schalters 70 zugeführt. Das bewegliche Kontaktstück 68 liegt am festen Kontakton Q ft ^ 1 /nq70

stück 72 des Schalters 70 an und der Ausschalter 78 ist geschlossen. Unter diesen Umständen wird die dem Aufzeichnungsträger 12 zugeführte Spannung durch Veränderung der Frequenz der den Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 zugeführten Impulsen geregelt. Das Ausgangssignal der Sondenschaltung 38 wird dabei dem Eingang des Differenzverstärkers 74 zugeführt und mit der vorgegebenen Referenzspannung von der Referenzspannungsquelle 76 unter Er- ' zeugung eines Fehlersignals verglichen«, Wenn die Eingangs spannung von der Sondenschaltung 38 und die vorgegebene Spannung von der Referenzspannungsquelle 76 gleich sind, wird dem Motor 80a kein Fehlersignal zugeführt und der Rotor des Zweifach-Potentiometers 80 bleibt in Ruhe. Wenn jedoch die dem Aufzeichnungsträger zugeführte Spannung anzusteigen beginnt _t wird der Spannungsanstieg durch die Sonde 34 wahrgenommen und das dem Differenzverstärker 34 zugeführte Ausgangssignal von der Sondenschaltung 38 nimmt zu. Beim Vergleich dieser erhöhten Spannung mit der vorgegebenen Referenzspannung von der Quelle 76 liefert der Differenzverstärker 74 an seinem Ausgang ein Fehlersignal, das den umsteuerbaren Motor 80a in Betrieb setzt, der seinerseits den Rotor des Potentiometers 80 in einer solchen Richtung verstellt„ daß di© Betriebsfrequenz der Multivibrator schaltung 82 ansteigt«. Unter diesen Umständen ist die Sperrdauer der Parallelröhre 128 kleiner als vorher (also T8 anstatt T4), und die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 werden durch die Impulse weniger häufig als vorher erregt. Jeder Anstieg der Spannung auf dem Aufzeichnungsträger 12 wird also automatisch ausgeregelt, indem die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 weniger Impulse pro Zeiteinheit liefern und dadurch die auf den Aufzeichnungsträger 12 aufgebrachte"elektrostatische Ladung regeln. Wenn andererseits die Spannung auf dem Aufzeichnungsträger 12 abzusinken beginnt, entsteht ein Fehlersignal einer solchen Polarität, daß die Arbeitsfrequenz der Multivibratorschaltung 82 absinkt, die Sperrperiode der monostabilen Kippschaltung 84 zunimmt und die Koronaentladungseinrichtungen 24 und 26 pro Zeiteinheit länger erregt werden.

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Die dem Aufzeichnungsträger 12 zugeführte Spannung bzw. elektrostatische Ladung kann auch durch Veränderung der Dauer der von der Kippschaltung 84 erzeugten Impulse geregelt werden. Bei dieser Betriebsart wird das bewegliche Kontaktstück 68 des Schalters 70 auf das feste Kontaktstück 88 (Fig. 2) umgelegt. Der Schalter 78 wird geöffnet, der Schalter 94 geschlossen und die Frequenz der Multivibratorschaltung 82 wird auf einen vorgegebenen festen Wert eingestellt. Die Schwankungen der Spannung auf dem Aufzeichnungsträger 12 werden wieder durch die Sonde 34 wahrgenommen und die Sondenschaltung 38 liefert ein entsprechendes Ausgangssignal, das mit der vorgegebenen Referenzspannung von der Referenzspannungsquelle 92 im Differenzverstärker 90 verglichen wird. Das am Ausgang des Differenzverstärkers 90 auftretende Fehlersignal wird dem Motor 80a über den nun geschlossenen Schalter 94 zugeführt, um den Widerstandswert des Widerstandes 86 im Sinne einer Gegenkopplung zu verstellen. Der Widerstandswert des Widerstandes 86 wird also erhöht oder verringert, je nach dem ob zur Regelung der elektrostatischen Ladung auf dem Aufzeichnungsträger 12 weniger oder mehr Spannung benötigt wird.

Anstelle der beiden Koronaentladungseinrichtungen 24 und kann auch eine einzige Koronaentladungseinrichtung 24 verwendet werden und an die Stelle der Koronaentladungseinrichtung 26 tritt dann eine Metallplatte, die bei der Oberfläche des Substrats 16 des Aufzeichnungsträgers 12 angeordnet ist und diese berührt. Die Metallplatte würde dann mit der einen Klemme der Spannungsquelle 98 verbunden und geerdet werden, während die Koronaentladungseinrichtung 24 mit der anderen Klemme der Spannungsquelle 98 verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufladen eines Aufzeichnungsträgers mit einer elektrostatischen Ladung einer gewünschten Amplitude innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne soll nun unter Bezugnahme auf das Diagramm gemäß Fig. 6 erläutert werden. In Fig. 6 sind drei Kurven A, B und C dargestellt, die die Abhängigkeit der Potentiale auf den Oberflächen von drei verschiedenen Aufzeichnungsträgern A, B und C in Abhängigkeit von einer Aufladung mit Impulsen verschiedener Dauer zeigen.

Die Daten für die Kurven Ά, B und C können mit der Einrichtung gemäß Fig. 1 gewonnen werden₀ Ein Aufzeichnungsträger eines ersten Herstellers wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,76 cm/s an den Koronaentladungseinrichtungen 24 und 2β vorbeitransportiert. Die Koronaentladungseinrichtungsn 24 und 26 wurden mit Impulsen praktisch konstanter Amplitude und entgegengesetzter Polarität von einer Spannungsquelle gespeist _Q so daß Koronaentladungen auftraten. Die Kurve A zeigt die Abhängigkeit zwischen der durch die Sonde 34 abgefühlten und vom Voltmeter 62 (Fig_o 2 und 3) angefolgten Ladung auf dem Aufzeichnungsträger A von der Breite der ^impulse _r die den Koronaesatladungseinriohfcungsn 24 und 2β ^uge-■"ührt wurden» Die Kurven B und C wurden in entsprechender Weise gewonnen, wobei jedoeh Aufzeichnungsträger anderer Hersteller verwendet wurden»

Es wurde festgestellt„ daß bei äsr Wiedergabe von Bildern durch eia el®ktrößhctographisches Gerät, wie das Gerät 10 gemäß Fig. 1, das mit einer Umkehrentwicklung und: -iiaeic Entwickler·= elektrode arbeitet, nicht immer dann die beste Reproduktion gewährleistet ist, wenn der Aufzeichnungsträger so stark wie Möglich aufgeladen wurde» In der Praxis ergaben auch die gleichen Beträge der elektrostatischen Ladung bei den drei verschiedenen Aufzeich= nungsträgern A, B und C verschiedene Ergebnisse_o Se kann s_oBo ein Oberflächenpotential von 600 V auf dem Aufzeichnungsträger C die gleichen Ergebnisse liefern _B wie ein Oberflächenpotential von 340 V auf dem Aufzeichnungsträger B oder 250 V auf dem Aufzeichnung^ träger A. Nachdem einmal die Abhängigkeit des Potentials auf der Oberfläche eines vorgegebenen Aufzeichnungsträgers von der Breite der die Koronasntladungseinrichtungen speisender« Impulse festgestellt worden ist, kann die die optimalen Ergebnisse auf dem laufenden Aufzeichnungsträger ergebende elektrostatische Ladung durch Verstellen der Dauer der den Koronaentladungseinrichtungen 24, und 26 zugeführten Impulsen bestimmt werden„ Dies geschieht durch Verstellen der Referenzspannungsquelle 92 unter gleichzeitiger Beobachtung des Voltmeters 62„ Es ist auch möglich, wie bereits erläutert wurde, die gesamte elektrostatische Ladung

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auf dem laufenden Aufzeichnungsträger dadurch einzustellen, daß man die Frequenz und nicht die Dauer der Impulse ändert. Die Frequenzänderung wird durch Verstellen der Referenzspannungsquelle 76 bei gleichzeitiger Beobachtung des Voltmeters 62 bewirkt, bis die gewünschte Spannung für optimale Ergebnisse angezeigt wird.

Das vorliegende Verfahren kann auch Anwendung bei elektrostatischen Druckgeräten finden, bei denen die elektrostatische Ladung auf dem Aufzeichnungsträger nicht regelbar ist, wenn man Maßnahmen trifft, um entweder die Frequenz oder die Dauer der den Koronaentladungseinrichtungen zugeführten Impulse einjustieren zu können. Wenn z.B. die Aufladevorrichtung des Druckgerätes nur die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung ohne die Motore 80a und 86a enthält, kann die Frequenz oder Dauer der Ladeimpulse von Hand durch Verstellen des Widerstandswertes der Widerstände 80 in der Multivibratorschaltung 82 bzw. des Widerstandswertes 86 in der monostabilen Kippschaltung 84 einjustiert werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren sum Aufladen der Oberfläehe eines Aufzeichnungsträgers mit einer elektrostatischen Ladung einer vorgegebenen Amplitude innerhalb einer gegebenen Zeit, dadurch gekennzeichnet , daß die Besiehung zwischen den Potentialen auf der Oberfläche und der Dauer oder Frequenz der elektrostatischen Ladungsimpulse, die der Oberfläche innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zugeführt werden, bestimmt wird? daß die gewünschte Amplitude der elektrostatischen Ladung festgelegt wird, und daß entweder die Dauer oder die Frequenz der Impulse so eingestellt wird, daß sich die gewünschte Amplitude der' elektrostatischen Ladung innerhalb der gegebenen Zeit ergibt.
2.) Elektrostatisches Druckgerät, insbesondere sur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, das eine Koronaentladungsein™ richtung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf eine Oberfläche enthält, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung sum Regeln der der Oberfläche (16) augeführten elektrostatischen Ladung auf eins vorgegebene So11amplitude _B mit einer Energieversorgungsaaordnimg (9S„ 98, 10O)₇ die die Koronaentladungseinrichtung mit Impulsen versorgt raa auf äi© Oberfläche (16) ©ine elektrostatisch© Ladung aufzubringen^ el&m Schaltungsanordnung (34, 38 _v TQ₀ 74 _p 7S) sran Erzeugen ©isass Fehlersignales entsprechend der Abweichung der Amplitude der auf die Oberfläche (16) aufgebrachten ©lektsroatatischen Ladung von der Sollasiplituäe, und einer RüekkoppliingsajaoroliTöiag (TB₀ 80^ 82, 84) ρ der das Fehlersignal zur Steuerung der Datier oder Frequens der Impulse ira Sinne einer Regelung eier sraf die Ober= fläche auf gebrach tea elektrostatischen Ladung sugefiiiirt isto
3 c-j iJisktroBtatiselies Druckgerät nsafe Äasprwob. 2,_e d a d y r ο h qeh&nnzsilGhn&t, _B daß di® Korosi®SßtIafiascj!3'iii"i:fioht.' (24. 2β) mindsstens eis© ärahtformige Eo

enthält, die bei der durch einen Aufzeichnungsträger (12) gebildeten Oberfläche angeordnet und relativ zu dieser beweglich ist.
4.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Koronaentladungseinrichtung (24, 26) und der Oberfläche (16) im wesentlichen konstant ist, daß die Energieversorgungsanordnung (96, 98, 100) eine Spannungsquelle (98) enthält, die eine im wesentlichen konstante und zur Erzeugung einer Koronaentladung an der drahtförmigen Elektrode ausreichende Spannung liefert.
5.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Energieversorgungsanordnung eine Schaltvorrichtung enthält, die die Spannungsquelle in Abhängigkeit von dem Fehlersignal unter Erzeugung der Impulse mit der Koronaentladungselektrode verbindet und von dieser abschaltet.
6.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung zum Erzeugen des Fehlersignals eine verstellbare Referenzspannungsquelle (76, 92) zur Wahl oder Vorgabe der Sollamplitude der elektrostatischen Ladung, eine Sondenanordnung (34, 38) zum Abgreifen der der Oberfläche zugeführten Spannung, und eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleich der Referenzspannung mit der abgegriffenen Spannung unter Erzeugung des Fehlersignals enthält.
7.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückkopplungsanordnung eine freischwingende Multivibratorschaltung (82) mit einer Vorrichtung (80, 80a) zur Änderung ihrer Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von dem Fehlersignal und eine Anordnung (84) enthält, über die das Ausgangssignal der Multivibratorschaltung (82) der Schaltvorrichtung (96) zur Steuerung der Frequenz, mit der die Spannungsquelle (98) an die drahtförmige Koronaentladungselektrode

angeschlossen oder von dieser abgeschaltet wird, sugeführt ist, enthält.
8.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückkopplungsanordnung eine freischwingende MuItivibratorschaltung (82) mit einer Anordnung (80) zur Einstellung.der Frequenz der Ausgangsschwingung auf einen konstanten Wert, eine durch die Ausgangsschwingung der Multivibratprschaltung (82) gesteuerte monostabile Kippschaltung (84), deren Ausgang mit der Schaltvorrichtung (96) gekoppelt ist, und eine Vorrichtung enthält, die das Fehlersignal der Kippschaltung zur Veränderung der Dauer der äusgangsimpulse der Kippschaltung und damit zur Steuerung der Schaltrate der Schaltvorrichtung enthält.
9.) Elektrostatisches Druckgerät, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I mit swei Koronaentladungseinrichtungen zwischen denen ein Aufzeichnungsträger sum Aufladen seiner entgegengesetzten Seiten mit elektrostatischen Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens angeordnet werden kann und einer Energieversorgungsanorciiraag j, die die beiden Koronaentladungseinrichtungen zum Erzeuge» ¥oa Koromaentladungen entgegengesetzter Vorzeichen mit Impulsen speist, dadwrsh gekennzeichnet , daß die Energieversorgungsanordnung eine Vorrichtung (98, 102) enthält, die der ersten Koronaentladung seinrichtung (24) eine erste Spannung zuführt, die zur Erzeugung einer Koronaentladung nicht ausreicht, ©ine Impulsquelle (96), die der zweiten Koronaentladungseinrichtung (26) einen Spannungsimpuls zuführt, der allein nicht ausreicht, um in der zweiten Koronaentladungseinrichtung eine Koronaentladung zu erzeugen, zusammen mit der ersten Spannung jedoch eine ausreichende Amplitude hat, um in beiden Koronaentladungseinrichtungen Koronaentladungen entgegengesetzter Vorzeichen entstehen zu lassen, und eine Anordnung (98, 102) die die erste Spannung zu dem Spannungsimpuls addiert und Koronaentladungen sur Aufladung der entgegengesetzten Seiten des Aufzeichnungsträgers (12) mit

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elektrostatischen Ladungen entgegengesetzter Vorzeichen enthält.
10.) Elektrostatisches Druckgerät, bei welchem ein elektrophotographischer Aufzeichnungsträger an einer Ladestation, einer Belichtungsstation und einer Entwicklungsstation vorbeitransportiert wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ladestation eine Anordnung zum Aufbringen von elektrostatischen Ladungen auf den Aufzeichnungsträger in Impulsen vorgegebener Rate vorgesehen ist, um eine elektrostatische Ladung einer Amplitude aufzubringen, die optimale elektrostatische Drucke mit dem Aufzeichnungsträger ergibt.
11.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, um die Frequenz der Amplitude auf einen Wert einzustellen, bei dem die elektrostatische Ladung der gewünschten Amplitude in einer vorgegebenen Zeit aufgebracht wird.
12.) Elektrostatisches Druckgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, um die Dauer der Impulse auf einen Wert einstellen zu können, bei dem eine elektrostatische Ladung der gewünschten Amplitude in einer vorgegebenen Zeit aufgebracht wird.