DE2338488A1

DE2338488A1 - Ladeeinrichtung fuer eine elektrostatische kopiermaschine

Info

Publication number: DE2338488A1
Application number: DE19732338488
Authority: DE
Inventors: Peter J Hastwell
Original assignee: Savin Business Machines Corp
Current assignee: Savin Business Machines Corp
Priority date: 1972-09-11
Filing date: 1973-07-28
Publication date: 1974-03-28
Also published as: AU5769173A; JPS4969146A; IT992714B; US3770972A; FR2199139A1

Description

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Savin Business Machines Corporation, Valhalla, N.Y., U.S.A.

Ladeeinrichtung für eine elektrostatische Kopierinas chine

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für eine elektrostatische Kopiermaschine, bei der eine photoleitende Oberfläche neben einer Ladestation angeordnet ist_f mit einer Ladevorrichtung zum Erzeugen eines Koronaentladefeldes von vorbestimmter, vorzugsweise rechteckiger Form.

Bei den bekannten elektrostatischen Kopiermaschinen wird eine elektrostatische Ladung auf eine photoleitende Oberfläche aufgebracht. Wenn die Oberfläche einer Belichtung ausgesetzt wird, entsteht ein latentes Bild, das dann später durch ein Kopiermaterial entwickelt wird.

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Die meisten elektrostatischen Kopiermaschinen bekannter Art verwenden Ladesysteme, bei denen eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Korona-Drähten ungefähr senkrecht zur Richtung der Abtastbewegung einer photoleitenden Oberfläche relativ zum Ladesystem orientiert sind. Infolge der Anwesenheit von Entladepunkten entlang der Drähte ergibt sich eine ungleiche Ladungsverteilung, und es entstehen Streifen in der entwickelten Kopie. Es sind schon verschiedene, mehr oder weniger erfolgreiche Auswege vorgeschlagen worden, um diesen Nachteil zu überwinden. Bei vielen bekannten Maschinen wird die geladene photoleitende Oberfläche" dem Bild eines Originals durch ein Projektionssystem mit einer rechteckigen öffnung ausgesetzt. Das Projektionssystem kann relativ zur Oberfläche in einer linearen Abtastbewegung bewegt werden, um so ein latentes elektrostatisches Bild mit einer im wesentlichen rechteckigen Kante zu erzeugen. Wenn die Oberfläche so dem Licht einer Lichtquelle ausgesetzt wird, so ergibt sich, daß die Lichtstärke nicht gleichmässig auf dem rechteckigen Bereich ist. Die Lichtintensität fällt an den Kanten und Ecken des Rechtecks ab. Als Ergebnis wird der Kontrast in der entwickelten Kopie nicht genau dem Original entsprechend wiedergegeben. Zwar wurden schon Versuche gemacht, um die Ladung auf einem Photoleiter gleichmässig zu verteilen, doch ist bis jetzt kein System entwickelt worden, um die Ladeverteilung in der Weise zu formen, daß die Abnahme der Lichtstärke an den Kanten der Kopierfläche kompensiert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ladung der photoleitenden Oberfläche entsprechend dem Originalbild

der Erfindung zu verteilen. Diese Aufgabe wird gemäß v/dadurch gelöst, daß ein Mittel zum Modifizieren der Feldform oder des Feldmusters in der Nähe des Umfangs vorgesehen ist. Dieses Mittel schirmt dabei ein Gitter von Korona-Entladedrähten so ab, daß eine gleichmässigere Ladung auf dem Mittelteil der Kopierfläche vorhanden ist, und ferner wird die Ladungsverteilung in der Nähe der Kanten entsprechend beeinflusst, insbesondere begrenzt oder kompensiert. _iQ38^_n0S0

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Nunmehr ist es möglich, gleichmässige Kopien von guter Klarheit und hohem Kontrast und frei von unvollkommenen Stellen zu erhalten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erzeugt die elektrostatische Ladeeinrichtung eine saturierte Ladungshöhe, jedoch wird ein Teil der Ladung abgeschirmt und blockiert, bevor die Ladung die photoleitende Schicht erreicht, wodurch also die auf diese Schicht auftreffende Ladung geformt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:

eine schematische Ansicht einer elektrostatischen Kopiermaschine gemäss der Erfindung, eine schaubildliche Ansicht der elektrostatischen Ladeeinrichtung gemäss Fig. 1, und zwar umgekehrt wie in dieser Figur;

eine Untersicht auf die Ladeeinrichtung gemäss Fig. 1>

einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer elektrischen Kopiermaschine gezeigt, die als Ganzes mit 1o bezeichnet ist. Die Kopiermaschine 1o hat ein im wesentlichen rechteckiges, undurchsichtiges Gehäuse 12, dessen Oberfläche ein Belichtungsfenster 14 hat, auf dem das zu kopierende Original 15 angeordnet wird. Eine undurchsichtige Abdeckplatte 16 aus festem oder flexiblem Material ist an einer Kante des Fensters angelenkt, um normalerweise das Original während der Weitergabe des Bildes auf die Kopierfläche abzudecken.

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Ferner ist eine optische Abtastvorrichtung 2o vorgesehen, die ein Paar von horizontal angeordneten parallelen Schienen 22 hat, die unterhalb des Belichtungsfensters 14 angeordnet sind. Die Schienen 22 tragen einen Wagen 3o, der auf ihnen linear oder geradlinig hin- und herbewegt werden kann. Ferner ist eine endlose Antriebskette 26 über Kettenräder 28 gelegt und mit dem Wagen 3o verbunden. Diese Kette wird über einen nicht dargestellten Motor angetrieben, um so den Wagen 3o zwischen den Enden der Schienen 22 hin- und herzubewegen.

Der Wagen 3o-nimmt eine optische Vorrichtung auf, über die auf die photoleitende Oberfläche ein Lichtbild des Originals geworfen wird und die ein Spiegelsystem 34, eine Lampe 32, ein Reflexionslinsensystem 36 und einen Verschluss 38 hat. Wenn der Wagen 3o sich auf den Schienen 22 vorwärtsbewegt_/v/ird die optische Vorrichtung aktiviert und überstreicht in Querrichtung die Fläche des Originals, wodurch ein reflektiertes Lichtbild des Originals auf die photoleitende Oberfläche geworfen wird.

Ferner trägt eine Welle 4o eine Rolle 42 aus beschichtetem Kopierpapier 44 oder einem anderen flexiblen Blattmaterial, auf das das Bild des Originals übertragen werden soll. Das Kopierpapier 44 kann eine leitende Grundschicht haben, die mit einer entsprechenden photoleitenden Schicht abgedeckt ist, beispielsweise einer feinverteilten Zinkoxidschicht mit einem isolierenden Harzbindemittel. Die Rolle 42 ist auf der Welle 4o derart montiert', daß nach Abziehen einer bestimmten Länge des Kopierpapiers 44 die photoleitende Oberfläche des Kopierpapiers nun in der richtigen Orientierung zu dem vom Original kommenden Licht ist.

Ein Kopiervorgang wird durch Erregen eines Elektromagneten 46 eingeleitet, mit dessen Hilfe ein Paar von Vorschubrollen 48 betätigt wird, die das Kopierpapier 44 von der Rolle 42 über

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Führungsrollen 5o abziehen. Die Vorschubrollen 48 bewegen das Kopierpapier 44 an einer als Ganzes mit 5.2 bezeichneten Schneidstation, die einen Drehschneider 53 und eine stationäre Klinge 51 hat, vorbei bis zu einem Paar von Transportrollen 54, mit deren Hilfe das Kopierpapier an einer als Ganzes mit 56 bezeichneten ^Ladevorrichtung vorbeigeführt wird, worauf dann das Kopierpapier an einen Bandförderer weitergegeben wird, der als Ganzes mit 58 bezeichnet ist.

Die Ladevorrichtung 56 hat ein Ladegehäuse 6o, in dem eine Vielzahl von*horizontal angeordneten, parallelen Korona-Ladedrähten 13o angeordnet ist, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kopierpapiers 44 angeordnet sind. Die Ladedrähte 13o liegen in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zu einer horizontal angeordneten, geerdeten Trägerplatte 62 ist, über die sich das Kopierpapier 44 während des Ladevorgangs hinweg bewegt.

Ferner ist ein drehbarer Elektromagnet vorgesehen, der nach dem Ladevorgang den Drehschneider 53 um einen kleinen Winkel dreht, der nun in Berührung mit der stationären Klinge 51 kommt, um so das Kopierpapier 44 auf eine vorbestimmte Länge abzuschneiden.

Wenn das· Kopierpapier die Ladestation verlässt, wird es von den Transportrollen 64 erfasst und dem Bandförderer 58 übergeben. Der Bandförderer hat eine Vielzahl von horizontal angeordneten, parallelen Transportbändern 68, die über Transportrollen 72 und Leerlaufrollen 7o laufen. Die Transportbänder 68 werden von einem nicht dargestellten Motor über eine nicht dargestellte Kette angetrieben und laufen über ein Ritzel 74, das an einer Antriebsrolle 72 fest angebracht ist. Ferner wird Luft nach unten durch eine Vielzahl von kleinen Löchern in ein Belichtungsbett 76 unter der Wirkung eines

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Teilvakuums angesaugt, das durch ein motorangetriebenes Gebläse 78 erzeugt wird. Das Belichtungsbett 76 hat eine perforierte Oberfläche, die sich längs zwischen den Rollen 7o und 72 erstreckt, und ist in einer horizontalen Ebene im wesentlichen unterhalb der Ebene angeordnet, die durch die Transportbänder definiert ist. Der durch das Gebläse 78 erzeugte Saugzug saugt nun Luft durch die Perforationen des Belichtungsbettes 76 und durch einen Längsschlitz 8o, der sich in einen Kanal 82 öffnet, von v/o die Luft nach oben durch einen Auslass 84 ausgegeben wird. Dieser Luftstrom hält das Kopierpapier auf den Oberflächen der Transportbänder 68, während es sich bewegt und optisch auf dem Belichtungsbett 76 abgetastet wird. Die geladene photoleitende Oberfläche bleibt stationär auf dem Belichtungsbett 76 während der Belichtung durch die optische Abtastvorrichtung 2o.

Nach der Belichtung befördert der Bandförderer 58 die das Bild tragende Oberfläche zu der als Ganzes mit 86 bezeichneten Entwicklungsstation, die einen Papierführungsarm 88, einen Entwicklertrog 9o und Abpressrollen 92 hat, die die entwickelte Kopie an einen Ausgabeschlitz 94 weitergeben. Ferner ist im Entwicklertrog 9o eine Gruppe von nicht dargestellten Rollen oder ähnlichen Mitteln vorgesehen, um der belichteten, photoleitenden Oberfläche das im Entwicklertrog enthaltene Tonermaterial zuzuführen.

Ferner ist eine nicht dargestellte automatische Steuerung vorgesehen, um ein programmiertes Arbeitsspiel durchzuführen, das folgende Arbeitsgänge enthält: Abziehen des Kopierpapiers 44 von der Rolle 42, Laden der photoleitenden Oberfläche des Kopierpapiers, Abschneiden des Kopierpapiers auf eine vorbestimmte Länge, Belichten der geladenen Oberfläche durch ein vom Original abgetastetes optisches Bild, Entwicklung der das Bild tragenden Oberfläche und Ausgeben der entwickelten Kopie.

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Ferner ist ein Einstellknopf 96 vorhanden, der für Lichtstärken von "dunkel bis hell"kalibriert ist und der die Spannung einstellt, die an die Korona-Ladedrähte 13o angelegt wird.

Das Ladegehäuse 6o und die leitende Trägerplatte 62 sind relativ zueinander so angeordnet, daß die Ladedrähte 13o und die photoleitende Oberfläche des Kopierpapiers in parallelen Ebenen liegen. Die Transportrollen 54 transportieren die photoleitende Oberfläche mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu den Ladedrähten in einer Bewegungsrichtung senkrecht zu ihrer Orientierung.

In Bezug auf die neuartige Ladeeinrichtung wird auf die Fig. 2, 3 und 4 besonders verwiesen. V7ie bereits erwähnt, hat die erfindungsgemasse Ladeeinrichtung ein Ladegehäuse 6o, das eine zum Abschirmen dienende Grundplatte 1o4 hat (22,86 χ 7,62 cm), die mit abschliessenden Seitenwänden 1o6 (7,62 χ 2,54 cm) und mit Stirnwänden 1o8 (22,86 χ 2,54 cm) verbunden ist. Der Boden der Ladeeinrichtung ist offen, wenn die Einrichtung in der in Fig. 1 angedeuteten Lage ist. An der Innenseite der Stirnwände 1o8*sind quer zur Längsrichtung des Gehäuses '6o ein Paar von Isolierblöcken 11o und 112 angeordnet, die im wesentlichen quaderförmig sind und die nach oben offene Ausnehmungen 113 und 115 von rechteckigem Querschnitt haben. Besonders günstig jedoch ist als Isoliermaterial für die Blöcke Akrylharz, das unter dem Warenzeichen "Plexiglas" erhältlich ist, das für die Firma Röhm & Haas Co eingetragen ist.

Eine im Isolierblock 11o eingebettete, aus Messing bestehende Sammelschiene 116 erstreckt sich durch ein Aufnahmeloch 117 des Isolierblockes 11o und ist mit einer Gruppe von Innenanschlüssen 111 in Form von horizontal angeordneten, parallelen Messingbolzen 119 verbunden, die senkrecht zur Richtung der

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Sammelschiene 116 sind und sich vom Isolierblock 11o bis in die Ausnehmungen 113 hinein erstrecken. In ähnlicher Weise sind mehrere horizontal angeordnete, parallele Isolierbolzen 12o im Isolierblock 112 befestigt und erstrecken sich in die Ausnehmungen 115 des Isolierblockes 11o hinein. Die entsprechenden Paare von Messingbolzen 119 und Isolierbolzen 12o fluchten miteinander und liegen in einer gemeinsamen Ebene oberhalb und parallel zur Grundplatte 1o4.

In einer öffnung der einzelnen Bolzen 119 und 12o ist je ein Ende 124 einer Spannfeder 122 befestigt. Das andere Ende dieser Spannfeder 122 ist mit einem Ende eines aus Wolfram bestehenden Ladedrahtes 13o verbunden und hält diesen fest. Auf diese Weise werden die drei parallelen Ladedrähte 13o straff zwischen entsprechenden Spannfedern 122 gehalten. Zwischen den Ladedrähten 13o sind jeweils Teilungglieder vorgesehen, die vorzugsweise die Form von Trennplatten 132 haben und die in Nuten der Isolierblöcke 11o und 112 eingreifen. Die Trennplatten sind aus Metall und zusammen mit den Wänden 1o8 und 1o6 und der Grundplatte 1o4 geerdet.

Es ist bekannt, daß ein Korona-Strom dadurch erzeugt wird, daß eine ausreichend hohe Spannung zwischen den Ladedrähten und der parallelen leitenden Fläche unterhalb des photoleitenden Materials angelegt wird. Die in der Nähe der Ladedrähte befindliche Luft wird ionisiert, und die Ionen bewegen sich durch das elektrische Feld auf die photoleitende Oberfläche zu. Die Korona-Entlade-Schwellspannung für einen Korona-Draht nimmt mit dem Durchmesser des Drahtes zu. Die Koronaentladung an einem negativen Draht erscheint als eine blau-weißliche Hülle über der Oberfläche des Drahtes und verbindet helle Glühpunkte, die gleichmässig entlang dem Ladedraht angeordnet sind. Die Bewegungsrichtung der photoleitenden Oberfläche ist senkrecht

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zur Orientierung der Ladedrähte 13o. Ohne die Trennplatten 132 hätte die Ladeverteilung auf der photoleitenden Oberfläche die Form von parallelen Bändern hoher Ladedichte, die in Bewegungsrichtung der Oberfläche und entsprechend dem Abstand der Korona-Brennpunkte entlang den Ladedrähten 13o orientiert wären. Die metallischen Trennplatten haben eine wertvolle Funktion für das Erreichen einer gleichmässigen Ladeverteilung. Die Trennplatten ziehen einen Großteil des Korona-Stromes an, so daß die Ladedrähte nunmehr mit einem Potential betrieben werden können, das die Schwellspannung überschreitet, ohne daß dadurch der Photoleiter überladen wird. Das Arbeiten bei Spannungen oberhalb der Schwellspannung reduziert die Unterschiede des Korona-Stromes entsprechend den Unterschieden im Drahtdurchmesser und infolge des Anhängens von Verunreinigungen am Draht. Die Trennplatten dienen auch dazu, die Ladestreifen so auszudehnen, daß sie die photoleitende Oberfläche gleichmassiger abdecken. Zur Erzeugung der gewünschten Verbesserung der Ladungsgleichmässigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Höhe der Trennplatten ungefähr 1,587 mm kleiner als der Abstand der Ladedrähte von der Grundplatte 1o4 ist. Wenn die Trennplatten sich bis über die Ladedrähte erstrecken, so wird der Korona-Strom zu kräftig abgesenkt. Falls die Trennplatten zu weit unterhalb der Drähte sind, so wird kein genügender Anteil des Korona-Stromes angezogen, und der Photoleiter wird ungleich geladen, wie dies oben beschrieben wurde.

Oberhalb der Korona-Drähte ist parallel zur Grundplatte 1o4 und entgegengesetzt hierzu eine Abdeckplatte 134 vorgesehen, die zur Ladungsformung dient. Die Abdeckplatte 134 ist am Ladegehäuse entsprechend befestigt und hat eine öffnung, die dazu dient, die Ladungsdichte an den Kanten und in den Ecken der photoleitenden Oberfläche abzuwandeln. Dies wird deswegen durchgeführt, weil das auf die Oberfläche auftreffende Licht nach der Ladung in seiner Intensität an den Kanten der Oberfläche abfällt und zwar so, daß sich ein Beleuchtungsverhältnis Kanten-zur-Mitte zwischen 0,8 und 0,9 ergibt. Da weniger

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Licht vorhanden ist, um die Ladung an den Kanten der Oberfläche zu entfernen, so ergibt sich, daß eine geringere Ladung in der Nähe der Kantenbereiche aufgegeben werden sollte, so daß bei der Entwicklung der richtige Kontrast relativ zu den mittleren Bereichen der photoleitenden Oberfläche erzielt wird. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine bevorzugte elliptische öffnung für die erfindungsgemässe Ladeeinrichtung. Es könnten jedoch auch eine oder mehrere Öffnungen anderer Form vorgesehen sein, die experimentell gefunden werden, um eine gewünschte Verminderung der Ladungsintensität in irgendeinem bestimmten Bereich der photoleitenden Oberfläche zu erzielen. Die Drähte werden auf Korona-Potential durch eine Spannungsquelle gebracht, die mit den Drähten über ein Kabel 118 verbunden ist.

Die Ladevorrichtung 56 wird in die elektrostatische Kopiermaschine so eingebracht, daß die Korona-Drähte 2,54 cm oberhalb der photoleitenden Oberfläche gemäss Fig. 1 sind. Diese Höhe wird durch die Ladungsaufnahmegeschwindigkeit des Kopierpapiers und die relative Geschwindigkeit des Wagens bestimmt.

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Claims

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Patentansprüche

,' 1 ^/Ladeeinrichtung für eine elektrostatische Kopiermaschine, bei der eine photoleitende Oberfläche neben einer Ladestation angeordnet ist, mit einer Ladevorrichtung zum Erzeugen eines Koronaentladefeldes von vorbestimmten vorzugsweise rechteckiger Form, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (134) zum Modifizieren der Feldform oder des Feldmusters in der Nähe des Umfangs vorgesehen ist.
2. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (134) so angebracht sind, daß die Wirkung des Koronaentladefeldes in der Nähe des Umfangs reduziert ist.
3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel eine leitende, mit einer Öffnung versehene Abdeckplatte (134) ist, die zwischen der Ladevorrichtung (56) und einer hierzu benachbarten Platte (62) angeordnet ist.
4. Ladeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung im wesentlichen oval ist.
5. Ladeinrichtung, bei der die photoleitende Oberfläche sich relativ zur Ladevorrichtung bewegt, nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung sich senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung erstreckt.
6. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung so angeordnet ist, daß die Ecken am stärksten von der Abdeckplatte (134) abgedeckt sind.
7. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung in Draufsicht symmetrisch zur Ladestation ist.

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8. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Öffnung im wesentlichen senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung ist.
9. Ladeeinrichtung mit einer Mehrzahl.von Koronaladedrähten, die parallel zueinander angeordnet sind, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ladedrähten (130) leitende, geerdete Trennplatten (132) angeordnet sind.
10. Ladeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennplatten (132) senkrecht zur Bewegungsrichtung der Oberfläche sind.
11. Ladeeinrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennplatten (132) nicht ganz bis zur Höhe der Ladedrähte (130) reichen.
12. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennplatten (132) in der Mitte zwischen den Ladedrähten (130) und parallel zu diesen angeordnet sind.
13. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Kanten der Trennplatten (132) ungefähr 1,6 mm von der Ebene der Ladedrähte entfernt sind.
14. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ladedrähten (130) benachbarten Kanten der Trennplatten (132) parallel zu den Ladedrähten (130) sind.

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