DE2306420C3

DE2306420C3 - Electrophotographic contact charger for coated copy paper

Info

Publication number: DE2306420C3
Application number: DE19732306420
Authority: DE
Inventors: Francis Neill Valhalla N.Y.; Bujese David Patrick Toms River N.J.; Rothacker (V-StA.)
Original assignee: Copy Research Corp, Elizabeth, N.J. (V.StA.)
Priority date: 1972-03-16
Filing date: 1973-02-09
Publication date: 1978-01-12

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Kontaktaufladeeinrichtung für ein beschichtetes Kopierpapier der im Oberbegriff des vorstehenden Hauptanspruchs genannten Art.The invention relates to an electrophotographic contact charger for a coated copy paper of the type mentioned in the preamble of the preceding main claim.

Eine solche Kontaktaufladeeinrichtung ist aus der DT-OS 19 14 036 bekannt Bei gegeneinandergedrückten Rollen und ohne eingeschobenes Kopierpapier bauen die Rollen und der dielektrische Überzug ein Kondensatorsystem auf, das eine durch die Kapazität C und den Widerstand R des elektrischen Überzugs bestimmte Zeitkonstante MRCaufweist Bei Einlauf der Vorderkante des Kopierpapiers in den Rollenspalt zwischen den mit der Gleichspannungsquelle verbundenen Rollen ändert sich das über dem Spalt liegende Potential, so daß die von der Kontaktaufladeeinrichtung auf den vorderen Bereich aufgebrachte Ladungsdichte sich von der Ladungsdichte auf dem nachlaufenden Rest des Kopierpapiers unterscheidet Der elektrofotografisehen Kontaktaufladeeinrichtung ist in den Kopiergeräten eine Belichtungsstation nachgeschaltet Wegen der unterschiedlichen Aufladung des Kopierpapiers im Bereich der Vorderkante einerseits und im Bereich des Restes andererseits treten selbst bei gleichförmigerSuch a contact charging device is known from DT-OS 19 14 036. With rolls pressed against one another and without copying paper inserted, the rolls and the dielectric coating build a capacitor system that has a time constant MRC determined by the capacitance C and the resistance R of the electrical coating between the rollers connected to the DC voltage source, the potential above the gap changes, so that the charge density applied by the contact charging device to the front area differs from the charge density on the trailing rest of the copy paper.The electrophotographic contact charging device is an exposure station connected downstream in the copiers

■ S Belichtung Unterschiede auf der das Kopiergerät verlassenden Kopie auf. Der gestörte Bereich an der Vorderkante des Kopierpapiers wird um so größer, je schneller die Fördergeschwindigkeit der beiden gegeneinandergedrückten Rollen ist■ S exposure differences on the copy leaving the copier. The disturbed area on the The leading edge of the copy paper becomes larger, the faster the conveying speed of the two pressed against each other Rolling is

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrofotografische Kopiereinrichtung der im Oberbegriff des vorstehenden Hauptanspruchs genannten Art anzugeben, bei der bei Durchlauf des Kopierpapiers durch den Rollenspalt über die gesamte Breite des Kopierpapiers eine im wesentlichen gleichförmige Aufladung erfolgtIt is the object of the present invention to provide an electrophotographic copier as described in the preamble of the above main claim specified type, in the case of passage of the copy paper through the nip across the entire width of the copy paper a substantially uniform Charging takes place

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei gegeneinandergedrückten Rollen ohne eingeschobenes Kopierpapier das aus Rollen und dielektrischem Überzug gebildete Kondensatorsystem eine durch die Kapazität C und den Widerstand R des dielektrischen Überzugs bestimmte Zeitkonstante 1/ÄCder Größe aufweist, daß die Durchlaufzeit für die Vorderkante des Kopierpapiers vom Einlauf in den Rollenspalt bis zum Auslauf größer ist als die der Zeitkonstanten entsprechende Abklingzeit RC According to the invention it is provided that when the rolls are pressed against one another without copier paper inserted, the capacitor system formed from rolls and dielectric coating has a time constant 1 / ÄC determined by the capacitance C and the resistance R of the dielectric coating, so that the lead time for the leading edge of the copier paper from the inlet in the roller gap up to the run-out is greater than the decay time RC corresponding to the time constant

Durch geeignete Wahl des Materials des dielektrischen Überzugs kann eine so kurze Abklingzeit RC eingestellt werden, daß bei Einlauf der Vorderkante des Kopierpapiers sich das neue Potential über den Rollenspalt bereits eingependelt hat, ehe die der Vorderkante folgenden Bereiche des Kopierpapiers in größerem Ausmaß durch den Rollenspalt hindurch gefördert worden sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kopierfläche des Kopierpapiers gleichmäßig aufgeladen wird und somit keine Graustufenunterschiede in der fertigen Kopie auftreten können, die auf ungleichmäßige Aufladung des Kopierpapiers in Förderrichtung zurückzuführen sind.By suitable choice of the material of the dielectric coating, a decay time RC can be set so short that when the leading edge of the copy paper enters the new potential across the roll gap, before the areas of the copy paper following the front edge to a greater extent through the roll gap have been promoted. In this way it is achieved that the copy surface of the copy paper is charged uniformly and thus no gray scale differences can occur in the finished copy, which are due to uneven charging of the copy paper in the conveying direction.

Die erfindungsgemäße Einstellung der der Zeitkonstanten 1/ÄCzugeordnete Abklingzeit ÄCim Vergleich zur Durchlaufzeit der Vorderkante des Kopierpapiers vom Einlauf in den Rollenspalt bis zum Auslauf ist in der DT-OS 1914 036 nicht angesprochen, so daß dort insbesondere bei hohen Fördergeschwindigkeiten Unterschiede in der Ladungsdichte zwischen dem voreilenden Teil des Kopierpapiers und dem nacheilenden Teil des Kopierpapiers auftreten müssen.
Normalerweise wird die mit den beiden Rollen verbundene Gleichspannungsquelle der elektrofotografischen Kontaktaufladeeinrichtung von der Netzwechselspannung gespeist, die auf die Primärwicklung eines Hochspannungstransformators geführt wird, dem ein Gleichrichter nachgeschaltet ist Es ist auch möglich, dem Hochspannungstransformator nicht die Netzwechselspannung selbst, sondern eine dieselbe Frequenz wie die Netzspannung aufweisende Wechselspannung anderer Amplitude zuzuführen. Die Brummfrequenz derThe inventive setting of the decay time ÄC assigned to the time constant 1 / ÄC in comparison to the lead time of the leading edge of the copy paper from the entry into the roll gap to the exit is not addressed in DT-OS 1914 036, so that there, especially at high conveyor speeds, differences in the charge density between the leading part of the copy paper and the trailing part of the copy paper must occur.
Normally, the direct voltage source of the electrophotographic contact charging device connected to the two rollers is fed by the alternating mains voltage, which is fed to the primary winding of a high-voltage transformer, which is followed by a rectifier.It is also possible to use the high-voltage transformer not the mains alternating voltage itself, but a frequency that is the same as the mains voltage supply having alternating voltage of a different amplitude. The hum frequency of the

Ausgangsspannung des Gleichrichters kann insbesondere bei hohen Fördergeschwindigkeiten zwischen den beiden Rollen zu einer Ladungsdichteverteilung führen, die auf der fertigen Kopie zu einer Streifenbildung Anlaß gibtOutput voltage of the rectifier can in particular lead to a load density distribution between the two rollers at high conveyor speeds, which gives rise to banding on the finished copy

Um erkennbare Streifenbildung auf der fertigen Kopie zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Gleichspannungsquelle einen von einer Netzwechselspannung gespeisten Hochspannungstransformator und einen von diesem gespeisten ι ο Gleichrichter aufweist, und daß dem Hochspannungstransformator ein Oszillatorkreis als Frequenzwandler vorgeschaltet ist, der die Frequenz der dem Hochspannungstransformator zugeführten Speisespannung und damit die Frequenz der dem Gleichrichter zugeführten Wechselspannung im Vergleich zu der Frequenz der Netzwechselspannung um einige Größenordnungen auf einen Wert von mindestens 10 kHz erhöhtIn order to avoid noticeable streaking on the finished copy, the invention provides that the DC voltage source is a high-voltage transformer fed by a mains AC voltage and a rectifier fed by this, and that the high-voltage transformer an oscillator circuit is connected upstream as a frequency converter, which adjusts the frequency of the high-voltage transformer supplied supply voltage and thus the frequency of the supplied to the rectifier AC voltage in comparison to the frequency of the mains AC voltage by several orders of magnitude increased to a value of at least 10 kHz

Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kontaktaufladeeinrichtung. Further subclaims relate to advantageous configurations of the contact charging device according to the invention.

Die Erfindung wird nun anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigtThe invention will now be explained in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings explained it shows

F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung der gegeneinandergedrückten Rollen mit im Rollenspalt befindlichen Kopierpapier,F i g. 1 is a schematic perspective illustration of the rolls pressed against one another in the roll gap copy paper present,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Rollen gernäß F i g. 1 senkrecht zu ihrer Achse,F i g. 2 shows a side view of the rollers according to FIG. 1 perpendicular to its axis,

F i g. 3 die linke Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 2,F i g. 3 the left side view of the arrangement according to FIG. 2,

Fig.4 die rechte Seitenansicht der Anordnung gemäß F i g. 2,4 shows the right side view of the arrangement according to FIG. 2,

Fig.5 einen Längsschnitt durch die Anordnung gemäß F i g. 2,5 shows a longitudinal section through the arrangement according to FIG. 2,

Fig.6 ein Ersatzschaltbild der Kontaktaufladeeinrichtung und6 shows an equivalent circuit diagram of the contact charging device and

F i g. 7 is a circuit diagram of the DC voltage source.

Gemäß F i g. 1 wird ein Kopierpapier 10 zwischen einer ersten leitenden Rolle 12 und einer zweiten leitenden Rolle 14 hindurchgezogen, die zur Begrenzung des Stromflusses mit einem dielektrischen Überzug 16 versehen ist. Das Kopierpapier kann dem Rollenspalt als Einzelblatt oder als Kopierpapierbahn zugeführt werden. Der dielektrische Überzug 16 ist hülsenartig ausgebildet und ist bei einer Ausführungsform etwa 0,16 cm dick und 25,4 cm lang und besteht aus Gummi. Die beiden Rollen 12 und 14 werden mit Hilfe von Federn 18 derart gegeneinandergedrückt, daß das Kopierpapier 10 bei Durchlauf durch den Rollenspalt die Oberfläche der Rolle 12 und die Oberfläche des dielektrischen Überzugs 16 berührt.According to FIG. 1 is a copy paper 10 between a first conductive roller 12 and a second Conductive roller 14 pulled through it to limit the flow of current with a dielectric Coating 16 is provided. The copy paper can be used in the roll gap as a single sheet or as a copy paper web are fed. The dielectric coating 16 is sleeve-like and in one embodiment is approximately 0.16 cm thick and 25.4 cm long and consists of Rubber. The two rollers 12 and 14 are pressed against each other with the help of springs 18 so that the Copy paper 10 as it passes through the nip, the surface of the roll 12 and the surface of the dielectric coating 16 contacts.

Mittels einer Gleichspannungsquelle 20 wird an die Rolle 12 ein positives und an die Rolle 14 ein negatives Potential gelegt Um eine große Sicherheit und eine geringe Ladung auf dem Kopierpapier 10 zu erreichen, wird die Rolle 12 vorzugsweise auf einem Nullpotential und die Rolle 14 dementsprechend auf einem negativen Potential gehalten. Wenn das Kopierpapier zwischen den Rollen hindurchgeführt wird, tritt ein kleiner Verluststrom zwischen den beiden Rollen durch die Hülse 16 aus Gummi hohen Widerstands auf.By means of a DC voltage source 20, a positive is applied to roller 12 and a negative to roller 14 Potential placed In order to achieve a high level of security and a low charge on the copy paper 10, the roller 12 is preferably on a zero potential and the roller 14 accordingly on a negative Potential held. When the copy paper is fed between the rollers, a small one occurs Leakage current between the two rollers through the sleeve 16 made of high resistance rubber.

Bei einer Ausführungsform legt die Gleichspannungsquelle eine Spannung von ungefähr 3000V an; der Verluststrom liegt dann in der Größenordnung von (15 5OuA. Das Kopierpapier 10 ist dabei dann ein zinkoxidbeschichtetes Kopierpapier, bei dem die beschichtete Oberfläche 10c mit der Gummihülse 16 der negativen Rolle 14 in Kontakt ist Die Gummihülse besteht dabei aus Butadien-Acrylnitril, welches in einer Dicke von beispielsweise 0,16 cm eingesetzt wird und einen sehr hohen Widerstand R aufweist, wobei zugleich die Kapazität Czwischen den Rollen 12 und 14 klein ist Der auftretende Verluststrom von 50 uA sorgt für eine entsprechende negative Aufladung der beschichteten Oberfläche lOcdes Kopierpapiers 10.In one embodiment, the DC voltage source applies a voltage of approximately 3000V; The leakage current is then of the order of magnitude of (15 50uA. The copier paper 10 is then a zinc oxide-coated copier paper in which the coated surface 10c is in contact with the rubber sleeve 16 of the negative roller 14. The rubber sleeve consists of butadiene-acrylonitrile, which is in A thickness of 0.16 cm, for example, is used and has a very high resistance R , while at the same time the capacitance C between the rollers 12 and 14 is small.

Bei einer in der Praxis ausgeführten Einrichtung hat die Metallrolle 12 einen Durchmesser von etwa 1,8 cm und die Metallrolle 14 einen Durchmesser von etwa 1,6 cm; beide Rollen sind drehbar in Lagern 21a und 216 gelagert Die Lager 21a sind unmittelbar in elektrisch isolierten Endplatten 22Λ, 22Z- befestigt die wiederum an einem nicht dargestellten Traggerüst angeordnet sind. Die Lager 216, welche die untere Rolle 14 tragen, schwimmen in den Endplatten 22/2,22L und werden von Federn 18 getragen. Die Enden der Federn 18 sind mit Vorsprüngen 22p der Endplatten 22Z, 22/? verbunden. Die Federn 18 halten damit die Rolle 14 und drücken diese mit ihrer Gummihülse 16 gegen die Rolle IZIn a practical arrangement, the metal roller 12 is about 1.8 cm in diameter and the metal roller 14 is about 1.6 cm in diameter; Both rollers are rotatably mounted in bearings 21a and 216. The bearings 21a are directly fastened in electrically insulated end plates 22Λ, 22Z- which in turn are arranged on a supporting frame (not shown). The bearings 216 that support the lower roller 14 float in the end plates 22/2, 22L and are supported by springs 18. The ends of the springs 18 are connected to projections 22p of the end plates 22Z, 22 /? connected. The springs 18 thus hold the roller 14 and press it with its rubber sleeve 16 against the roller IZ

An einer Verlängerung 28 der Welle der oberen Rolle 12 ist ein Antriebszahnrad 26 angeordnet. Infolge der Reibung zwischen Hülse 16 und Kopierpapier 10 nimmt die Rolle 12 die Hülse 16 und damit die Rolle 14 mit. Die Gummihülse 16 dient nicht nur zur Begrenzung des Stromflusses zwischen den Rollen 12 und 14, sondern zieht auch das Kopierpapier 10 zwischen den Rollen 12 und 14 hindurch. Die Gummihülse 16 dient auch als Kontaktpolster gegen die beschichtete Oberfläche 10c des Papiers 10, um somit Beschädigungen der Beschichtung zu vermeiden.A drive gear 26 is arranged on an extension 28 of the shaft of the upper roller 12. As a result of Friction between the sleeve 16 and the copy paper 10, the roller 12 takes the sleeve 16 and thus the roller 14 with it. the The rubber sleeve 16 not only serves to limit the flow of current between the rollers 12 and 14, but rather also pulls the copy paper 10 through between rollers 12 and 14. The rubber sleeve 16 also serves as a Contact pads against the coated surface 10c of the paper 10, thus avoiding damage to the Avoid coating.

Der +-Pol der Gleichspannungsquelle 20 ist über einen Leiter 30 und eine Klemme 32 mit dem rechten Lager 21 a verbunden, das den Kontakt zur oberen Rolle herstellt. Entsprechend ist der — -Pol über einen Leiter 34 und einen Kontakt 36 mit dem rechten Lager 21 6 verbunden, das mit der unteren Metallrolle 14 in elektrischem Kontakt steht.The + pole of the DC voltage source 20 is connected to the right via a conductor 30 and a terminal 32 Bearing 21 a connected, which makes contact with the upper roller. Correspondingly, the - pole is over a conductor 34 and a contact 36 connected to the right bearing 21 6, which is connected to the lower metal roller 14 in electrical contact.

Es ist wünschenswert daß diejenige Rolle, mit der das Kopierpapier 10 in unmittelbarem Kontakt steht (das ist die Rolle 12), elektrisch gegenüber dem Traggerüst schwimmtIt is desirable that the roller with which the copy paper 10 is in direct contact (that is the roller 12), electrically floats opposite the supporting structure

Bei dem in der F i g. 6 gezeigten Ersatzschaldbild beträgt die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 3000V, welche an die innere Oberfläche der dielektrischen Hülse 16 gelegt werden. Die dielektrische Hülse 16 weist einen Widerstand R und eine Kapazität C auf. Die äußere Oberfläche der dielektrischen Hülse steht in unmittelbarem Kontakt mit der beschichteten Oberfläche 10c Die freie Oberfläche 106 des Kopierpapiers 10 steht unmittelbar in elektrischem Kontakt mit der Rolle 12, die mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle 20 verbunden ist Vorzugsweise sind die Gleichspannungsquelle 20 und die Rollen 12 und 14 vollständig gegen das Traggerüst elektrisch isoliert.In the case of the FIG. 6, the output voltage of the DC voltage source is 3000V, which is applied to the inner surface of the dielectric sleeve 16. The dielectric sleeve 16 has a resistance R and a capacitance C. The outer surface of the dielectric sleeve is in direct contact with the coated surface 10c. The free surface 106 of the copy paper 10 is in direct electrical contact with the roller 12, which is connected to the other pole of the DC voltage source 20 12 and 14 completely electrically isolated from the supporting structure.

Der Widerstand R und die Kapazität Cliegen parallel zwischen dem - -Pol der Gleichspannungsquelle 20 und der Oberfläche 10c des Papiers 10. Nehmen wir eine ideale Gleichspannungsquelle 20 an, die frei von Welligkeiten ist, dann wird sich ein Stromfluß zu und von den zwei Oberflächen des Papiers 10 ausbilden in etwa derselben Art, als wenn die Platten einer Batterie von einer Gleichspannungsquelle her geladen werden. Der Gleichstrom fließt durch den Widerstand R von der Oberfläche 10c, die negativ aufgeladen wird, zur Oberfläche 106, die eine positive Ladung erhält. Wird das Kopierpapier 10 nach rechts bewegt, dann kommenThe resistance R and the capacitance C are in parallel between the - pole of the DC voltage source 20 and the surface 10c of the paper 10. Assuming an ideal DC voltage source 20 which is free from undulations, a current will flow to and from the two surfaces of the Paper 10 form in approximately the same way as when the plates of a battery are charged from a DC voltage source. The direct current flows through resistor R from surface 10c, which is negatively charged, to surface 106, which receives a positive charge. If the copy paper 10 is moved to the right, then come

ständig neue Abschnitte der oberen Oberfläche 10c und der unteren Oberfläche iOb in Kontakt mit der dielektrischen Hülse 16 bzw. mit der unteren Rolle 12, so daß ständig neue Ladungen auf das Papier aufgebracht werden und sich auf diese Weise ein ständiger StromfluB ergibt.constantly new portions of the upper surface 10c and the lower surface 10b in contact with the dielectric sleeve 16 and with the lower roller 12, respectively, so that new charges are constantly applied to the paper and in this way there is a constant flow of current.

Bei einer Ausführungsform liegt der Gleichstrom in der Größenordnung von 50 μΑ, und die Spannung an der positiven Oberfläche iOb des Kopierpapiers 10 beträgt ungefähr 500 V. Damit liegt ein Spannungsabfali von 2500 V quer über der Hülse 16 und der Widerstand der Hülse damit 50 ΜΩ.In one embodiment, the direct current is on the order of 50 μΩ, and the voltage on the positive surface iOb of the copy paper 10 is approximately 500 V. Thus, a voltage drop of 2500 V is across the sleeve 16 and the resistance of the sleeve is thus 50 Ω.

Wenn sich kein Papier 10 zwischen den Rollen befindet, wird das Kondensatorsystem mit der Kapazität C auf einen Spannungspege! von 3000 Y aufgeladen. Läuft Kopierpapier 10 in den Rollenspalt ein, dann entspricht dies dem Zuschalten eines weiteren Kondensators mit der Kapazität C\o in Reihe. Die Ladung und der Spannungsabfall werden damit zwischen der Kapazität Cund der Kapazität Ci₀ des Papiers 10 geteilt. Die Übergangszustände bis zum Auftreten stabiler Ladebedingungen führen zu einer ungleichmäßigen Ladungsdichteverteilung auf dem Kopierpapier 10. Es ist deshalb wichtig, den Wert der Kapazität Cso niedrig wie möglich zu halten, so daß das Kondensatorsystem von einer Ladespannung von 3000 V üher der Hülse so schnell wie möglich auf eine Spannung von 2500 V über der Hülse entladen werden kann. Da die Kapazität C der Hülse bei einer Ausführungsform einen Wert von 75 μμΡ aufweist, erfolgt diese Entladung sehr schnell. Damit kann das Kopierpaier sehr schnell durch den Rollenspalt gezogen werden, wobei auf dem Kopierpapier eine gleichmäßige Ladung angebracht wird. Es wird auf diese Weise z. B. eine lineare Geschwindigkeit von 618,5 cm/min möglich.If there is no paper 10 between the rollers, the capacitor system with the capacitance C is on a voltage level! charged from 3000 Y. If copy paper 10 runs into the roll gap, then this corresponds to the connection of a further capacitor with the capacitance C \ o in series. The charge and the voltage drop are thus _{shared between the capacitance C and the capacitance Ci 0 of} the paper 10. The transition states up to the occurrence of stable charging conditions lead to an uneven charge density distribution on the copy paper 10. It is therefore important to keep the value of the capacitance C as low as possible so that the capacitor system from a charging voltage of 3000 V above the sleeve as quickly as possible can be discharged to a voltage of 2500 V across the sleeve. Since the capacitance C of the sleeve in one embodiment has a value of 75 μμΡ, this discharge takes place very quickly. This allows the copy paper to be pulled through the roller gap very quickly, with an even charge being applied to the copy paper. It is in this way z. B. a linear speed of 618.5 cm / min possible.

Bei einer Ausführungsfonn der Erfindung ist die Gummihülse 16 auf die Rolle 14 aufgeschmolzen. Außer dem Butadien-Acrylnitril-Gummi können selbstverständlich auch andere Materialien eingesetzt werden, solange sie die gewünschten Widerstands- und Kapazitätseigenschaften aufweisen. Die Hülse 16 soll vorzugsweise so elastisch sein, daß zwischen den Rollen ein mehr als linienförmiger Kontakt zustande kommt und die Spannung der Federn 18 so eingestellt werden kann, daß der für den benötigten Stromfluß notwendige Kontaktbereich erhalten wird. Eine elastische Hülse 16 hat darüber hinaus den Vorteil, daß das Kopierpapier 10 ordnungsgemäß zwischen den Rollen hindurchgeführt wird.In one embodiment of the invention, the rubber sleeve 16 is melted onto the roller 14. Except the butadiene-acrylonitrile rubber can of course other materials can also be used, as long as they have the desired resistance and capacitance properties exhibit. The sleeve 16 should preferably be so elastic that between the rollers there is more than linear contact and the tension of the springs 18 can be adjusted so that that the contact area necessary for the required current flow is obtained. An elastic sleeve 16 also has the advantage that the copy paper 10 is properly passed between the rollers will.

Die Gleichspannungsquelle 20 ist vorzugsweise in einem gewissen Ausmaß einstellbar, so daß beim Aufstellen und Einjustieren der Kopiermaschine die Spannung so eingestellt werden kann, daß der gewünschte Strom auftritt und die gewünschte Ladung auf das Kopierpapier gebracht wird, damit auf diesem auch eine kräftige Abbildung entsteht.The DC voltage source 20 is preferably adjustable to a certain extent, so that when Setting up and adjusting the copier, the voltage can be adjusted so that the desired current occurs and the desired charge is placed on the copy paper so that on this a strong image also emerges.

Der Widerstand R der Hülse 16 ist vorzugsweise um ein Vielfaches größer als der des eingesetzten Kopierpapiers 10, so daß der wesentlichste Spannungsabfall über der Hülse 16 liegt und der Widerstand über der Hülse 16 in erster Linie die Größe des Ladestroms bestimmtThe resistance R of the sleeve 16 is preferably many times greater than that of the copy paper 10 used, so that the most significant voltage drop is across the sleeve 16 and the resistance across the sleeve 16 primarily determines the magnitude of the charging current

Der Aufbau der Gleichspannungsquelle 20 ist von wesentlicher Bedeutung für eine ordnungsgemäße Arbeitsweise der Erfindung. Fig.7 zeigt eine Ausführungsform, die mit einer Netzspannung von 110 V und 50 oder 60 Hz gespeist wird. Aus dieser Eingangsspannung wird eine Gleichspannung von 3000 V mit einer relativ niedrigen Brummamplitude und einer relativ hohen Brummfrequenz (25 kHz) abgeleitet Der Ausgang der Gleichspannungsquelle 20 hat darüber hinaus eine Impedanz mit besonders, und zwar genügend s niedriger Kapazität, so daß die den Rollen zugeführte Leistung möglichst wirkungsvoll einsetzbar istThe structure of the DC voltage source 20 is shown in FIG essential for the proper functioning of the invention. 7 shows an embodiment which is fed with a mains voltage of 110 V and 50 or 60 Hz. From this input voltage becomes a DC voltage of 3000 V with a relatively low ripple amplitude and a relatively high hum frequency (25 kHz) derived. The output of the DC voltage source 20 has in addition an impedance with a particularly, and indeed sufficiently low, capacitance so that the capacitance supplied to the rollers Performance can be used as effectively as possible

Der einstellbare Widerstand R 1 von 100 Ohm ist ein Reduzierwiderstand für die Einstellung des Ausgangsspannungspegels von Hand. Die Diode Dl₁ derThe adjustable resistor R 1 of 100 Ohm is a reducing resistor for setting the output voltage level by hand. The diode Dl _{1 of} the

ίο Widerstand R 2 und der Kondensator Cl stellen einen Gleichrichtkreis dar. Der Kondensator Cl und der kleine induktive Widerstand L1 stimmen die Primärwicklung Pl des Transformators Ti auf 25 kHz ab. Entsprechend ist der Kondensator C3 ausgewählt um die Sekundärwicklung des Transformators Ti auf 25 kHz abzustimmen. Der Kondensator CZ, die Induktivität L1 und die Primärwicklung P1 bilden einen Schwingkreis für den Transistor Qi, wobei ein Oszillator mit 25 kHz gebildet wird. Die wenige Windungen aufweisende Primärspule P2 ist mit der Basis des Transistors Q1 verbunden, um als Rückkopplungsspule zu wirken. Die Zahl der Windungen dieser Rückkopplungsspule wird unter Berücksichtigung des Ausmaßes der Regelung und der Größe der Ausgangsgleichspannung ausgewählt.ίο Resistor R 2 and the capacitor Cl represent a rectifying circuit. The capacitor Cl and the small inductive resistor L 1 tune the primary winding Pl of the transformer Ti to 25 kHz. Correspondingly, the capacitor C3 is selected to tune the secondary winding of the transformer Ti to 25 kHz. The capacitor CZ, the inductance L 1 and the primary winding P 1 form an oscillating circuit for the transistor Qi, an oscillator with 25 kHz being formed. The few turns primary coil P2 is connected to the base of transistor Q 1 to act as a feedback coil. The number of turns of this feedback coil is selected taking into account the degree of regulation and the magnitude of the DC output voltage.

Die Diodenbrücke 40 bewirkt eine Vollweg-Gleichrichtung der 25-kHz-Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators Tl. Wegen der hohen Impedanz der auf der Hülse 16 und dem Papier 10 zwischen den Rollen bestehenden Last erfordert ein wirkungsvoller Betrieb der Leistungsversorgung 20, daß die Ausgangsimpedanz der Brücke groß ist. Dementsprechend werden in der Brücke Dioden eingesetzt, deren Spitzensperrspannung in der Größenordnung von 4000 V liegt; die Spitzensperrspannung liegt damit oberhalb der Ausgangsgleichspannung. Darüber hinaus ist es für eine gute Impedanzanpassung wichtig, daß die Kapazität der Dioden so klein wie möglich ist Es wird aber über den Ausgang der Diodenbrücke 40 ein kleiner Kondensator C5 von ungefähr 5000 μμΡ gelegt, um die Größe des Brumms zu reduzieren.The diode bridge 40 provides full wave rectification of the 25 kHz output voltage of the high voltage transformer Tl. Because of the high impedance on the sleeve 16 and the paper 10 between the Rolling existing load requires efficient operation of the power supply 20 that the output impedance the bridge is big. Accordingly, diodes are used in the bridge, their Peak reverse voltage is on the order of 4000 V; the peak reverse voltage is thus above the DC output voltage. In addition, for good impedance matching it is important that the The capacitance of the diodes is as small as possible, but it becomes smaller via the output of the diode bridge 40 Capacitor C5 of about 5000 μμΡ placed to the Reduce the size of the hum.

Bei der Ausbildung der Gleichspannungsquelle gemäß der Schaltung der F i g. 7 wird die Frequenz der gleichzurichtenden Wechselspannung ganz wesentlich erhöht wobei dann mit minimalen Strom- und Spannungswerten gearbeitet werden kann. Wie die F i g. 7 zeigt wird auf den Gleichrichter 40 eine 25-kHz-Eingangswechselspannung geschaltet so daß die Brummfrequenz der Ausgangsgleichspannung einen hohen Wert annimmt Diese hohe Frequenz allein bedeutet daß die Streifen des sich infolge der Brummfrequenz auf der Kopie einstellenden Streifenmuster auf der Kopie viel dichter aneinanderdrücken und das Auge sie nicht wahrnimmt Bei einer solchen Auslegung der Gleichspannungsquelle braucht keine aufwendige Filterbaugruppe, die darüber hinaus einen großen Strompegel in der Spannungsversorgung erforderlich macht, der Diodenbrücke 40 nachgeschaltet zu werden, denn die hohe Brummfrequenz von z.B.In the design of the DC voltage source according to the circuit of FIG. 7 becomes the frequency of the AC voltage to be rectified is increased quite significantly, then with minimal current and Voltage values can be worked. As the F i g. 7 shows a rectifier 40 25 kHz input AC voltage switched so that the hum frequency of the output DC voltage Assumes high value This high frequency alone means that the streak of the as a result of the Adjusting the hum frequency on the copy press the striped pattern on the copy much closer together and the eye does not perceive them. With such a design of the DC voltage source, there is no need complex filter assembly, which also requires a large current level in the power supply Requires the diode bridge 40 connected downstream because the high hum frequency of e.g.

25 kHz erleichtert das Filtern der Ausgangsgleichspannung ganz wesentlich, so daß mit einfachen Mitteln die Größe der Welligkeit der Ausgangsgleichspannung ganz beachtlich reduziert werden kann. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel liegt die Brummamplitude der Ausgangsspannung des Gleichrichters 40 unterhalb 2% des Gleichspannungswertes.25 kHz facilitates the filtering of the DC output voltage considerably, so that with simple means the The size of the ripple of the DC output voltage can be reduced quite considerably. In which Exemplary embodiment, the hum amplitude of the output voltage of the rectifier 40 is below 2% of the DC voltage value.

In der F i g. 7 ist nicht dargestellt, wie die Gleichspannungsquelle mit Masse verbunden ist Dies ist absichtlichIn FIG. 7 is not shown, as is the DC voltage source connected to ground This is on purpose

geschehen, da bei der erfindungsgemäßen Kontaktaufladeeinrichtung der Ausgang der Gleichspannungsquelle gegenüber dem Maschinengestell der Kopiermaschine isoliert werden kann. Infolge dieser Isolierung der Gleichspannungsquelle wird eine Aufladung zwischen dem Kopierpapier und dem Maschinengestell auf ein Minimum herabgesetzt Damit wird die elektrostatische Aufladung, die zu einem Hängenbleiben des Kopierpapiers in der Maschine und zu einer Erschwernis der Handhabung der Kopierpapiers führen könnte, auf ein Minimum reduziert. Dieser Vorteil ergibt sich aus dem sehr niedrigen Strompegel, der bei der vorliegenden Kontaktaufladeeinrichtung erforderlich ist.happen because in the contact charging device according to the invention, the output of the DC voltage source can be isolated from the machine frame of the copier. As a result of this isolation of the DC voltage source is a charge between the copy paper and the machine frame on a This minimizes the electrostatic charge that causes the copy paper to stick in the machine and make it difficult to handle the copy paper Minimum reduced. This advantage arises from the very low current level used with the present Contact charger is required.

Der von der Gleichspannungsquelle ausgangsseitig abgegebene Strom liegt in der Größenordnung zwischen 50 und 100 μA. Wenn ein Benutzer der Kopiermaschine die Hülse 16 berührt, liegen derThe current delivered by the DC voltage source on the output side is of the order of magnitude between 50 and 100 μA. When a user of the copier touches the sleeve 16, the lie

Spannungsabfall und der durch den Körper der die Hülse 16 berührende Strompegel in einer solchen Größenordnung, daß die Berührung völlig harmlos ist.Voltage drop and the level of current in contact through the body of the sleeve 16 in such a Order of magnitude that the touch is completely harmless.

Außer dem Ausgangsstrom der Gleichspannungsquelle in Höhe von 50 bis ΙΟΟμΑ werden folgende Parameterbereiche bevorzugt:In addition to the output current of the DC voltage source in the amount of 50 to ΙΟΟμΑ, the following are Parameter ranges preferred:

Brummfrequenz: 10—100 kHz,
Ausgangsgleichspannung: 1500—4000 V(In diesem Spannungsbereich wird eine übermäßige Ozonerzeugung vermieden),Hum frequency: 10-100 kHz,
DC output voltage: 1500-4000 V (this voltage range prevents excessive ozone generation),

Kapazität Cder Hülse 16:25 μμΡ-150 μμ^
Abklingzeit RC der Hülse 16: nicht größer als 5 msec.Capacity of the sleeve 16: 25 μμΡ-150 μμ ^
Decay time RC of sleeve 16: not greater than 5 msec.

Vorzugsweise wird ein Aufladestrom bevorzugt, der nicht größer als 60 μΑ ist.Preferably, a charging current is preferred which is not greater than 60 μΑ.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electrophotographic contact charging device for a coated copy paper, with a first conductive roller, a second conductive roller provided with a dielectric coating to limit the flow of current and a DC voltage source connected to the two rollers, in which the copy paper with the coated side in contact with the dielectric Covering for applying a static charge is passed between the rollers pressed against one another, characterized in that when the rollers (12, 14) are pressed against one another without copying paper inserted, the capacitor system formed from the rollers and dielectric coating (16) is a capacitor system formed by the capacitance C and the resistance R of the dielectric Upper train has a certain time constant URC of the size that the lead time for the leading edge of the copy paper from the entry into the nip to the exit is greater than the decay time RC corresponding to the time constant

2. Contact charging device according to Claim i, characterized in that the direct voltage source (20) has a high-voltage transformer (Ti) fed by an alternating mains voltage and a rectifier (40) fed by this, and that the high-voltage transformer (TX) has an oscillator circuit (LX, C2, Qt, Pl) is connected upstream as a frequency converter, which increases the frequency of the supply voltage fed to the high-voltage transformer (Ti) and thus the frequency of the AC voltage fed to the rectifier (40) compared to the frequency of the mains AC voltage by a few orders of magnitude to a value of at least 10 kHz

3. Contact charging device according to claim 1 or 2, characterized in that the decay time (RC) is not greater than 5 msec.

4. Contact charging device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Resistance of the dielectric coating (16) is so great that the charging current is not greater than 60 μΑ is.

5. Contact charging device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the dielectric coating (16) consists of butadiene-acrylonitrile

6. Contact charging device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the The ripple amplitude of the output voltage of the rectifier (40) is less than 5% of the DC voltage value.