DE2359331A1 - Bilduebertragungsvorrichtung, insbesondere zum elektrischen uebertragen xerographischer tonerbilder von einer xerographischen trommel auf ein kopierblatt - Google Patents

Description

28. November 1973

Xerox Corporation
Xerox Square, Kochester, New York 14603,

Bildiibertragungsvorrichtung, insbesondere zum elektrischen Übertragen xerographischer Tonerbilder von einer xerographisehen Trommel auf ein Kopierblatt·

Die Erfindung betrifft eine Bildiibertragungsvorrichtung, bei der ein Blatt des endgültigen Bildträgerniaterials (Kopierblatt) über ein geladenes Tonerbild auf einer xerographisehen Platte gelegt wird und ein Koronagenerator angeordnet ist, der einen Ionenstrom auf das Bildträgermaterial richtet, während dieses mit der xerographisehen Platte in Kontakt gebracht wird·

Besondere Anwendung findet die Erfindung für eine Vorrichtung zum elektrischen Übertragen der xerographischen Tonerbilder von einer xerographischen Trommel mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser auf ein flaches Blatt eines endgültigen Bildträgermaterials. Im Xerographieverfahren wird ein latentes elektrostatisches Bild eines zu kopierenden Originals auf einer photoleitenden Platte erzeugt und dann entwickelt oder sichtbat gemacht,

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indem man ein spezifisch präpariertes, gegensinnig geladenes pulverförmiges Tonermaterial auf das latente Bild .bringt. Wenn die feinen Tonerpartikel nahe an das Kraftfeld de3 latenten Bildes herangebracht werden, werden sie von dem Kraftfeld eingefangen und in Bildkonfiguration auf der Platte festgehalten, wodurch das latente Bild sichtbar wird« Gewöhnlich wird ein Blatt eines einfachen Kopierpapiers oder eines anderen in gleicher Yfeise geeigneten Bild empf angamaterials mit isolierenden Eigenschaften über die bildtragende Plattenoberflache gelegt •und die geladenen Tonerpartikel werden elektrisch von der Platte auf das Kopierblatt übertragen» Normalerweise geschieht die Bildübertragung durch Besprühen der Rückseite des Kopierblattes mit einer Koronaentladung, die eine zu den geladenen Tonerpartikeln entgegengesetzte Polarität hat, während das Blatt mit der Plattenoberfläche im Kontakt ist. Auf das Blatt wird ausreichend Koronaentladung aufgebracht, um das Blatt mit der geerdeten xerographischen Platte elektrisch zu kuppeln. Auf diese Weise wird zwischen den beiden in Berührung stehenden'Körpern ein Kraftfeld erzeugt, das senkrecht zum Blatt gerichtet ist und bewirkt, daß die Tonerpartikel elektrisch von der Platte auf das Kopierblatt übertragen werden*

Um dae auf der Plattenoberfläche erzeugte Tonerbild'unbeschädigt zu bewahren, muß die Bildübertragung derart durchgeführt werden, daß das Bild nicht oder wenigstens nur sehr gering aufgerührt wird. Dabei hat es sich als äußerst wichtig erwiesen, eine Aufladung des endgültigen Bildträgermaterials zu vermeiden, bevor dieses mit der Bildaufzeichnungsplatte in Kontakt gebracht wird. Wenn man ein vorzeitig aufgeladenes Kopierblatt an eine Bildträgerplatte annähert, so wird der Toner vor dem Kon~ takt kurzzeitig von der Platte abgehoben. Die dabei in der Luft schwebenden Tonerpartikel mit gleicher Ladung haben das Bestreben, sich voneinander zu entfernen, wodurch die Größe des Bildes sich ausweitet, bevor dieses mit dem endgültigen Trägermaterial in Kontakt kommt. Demzufolge ist das schließlich auf das Kopierblatt übertragene Bild vergrößert und hat im allge-

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meinen einen unerwünschten Hof.

Bei den meisten automatischen xerographischen Kopiermaschinen läßt sich eine derartige Bildverschlechterung vermeiden, indem man den Koronagenerator in die richtige Lage zum Kontaktbereieh bringt, so daß der Ko.ronastrom eine gute V/eile nach Herstellung des Kontaktes aufgebracht wird. Diese besondere Anordnung verlangt jedoch eine relativ lange Kontaktzone, die größer ist als die Breite des Koronastroms, oder eine extrem genaue lageeinstellung des Generators. In manchen Fällen, besonders im Fall von Kompaktkopiermaschinen, die eine xerographische Trommel mit verhältnismäßig kleinem Radius haben, ist die Übertragungs- oder Kontaktzone ziemlich klein; sie ist in der Tat kleiner, als der Koronastrom, wie er von den meisten herkömmlichen Eoronaeinrichtungen bekannter Art erzeugt wird. Wie man sieht, reicht in dieser Situation der Koronastrom über die. Grenzen des Kontaktbereiches hinaus und kann zu einer vorzeitigen Aufladung des Bildträgermaterials führen.

Die Erfindung will nun eine Vorrichtung zum elektrischen Übertragen xerographischer Tonerbilder von einer Plattenoberfläche auf ein endgültiges Kopierblatt schaffen, die sich auch für eine Kompaktkopiermaschine eignet,· welche eine verhältnismäßig begrenzte Bildübertragungszone hat« In der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll eine vorzeitige Aufladung des Kopierblattes beim Einlaufen in eine xerographische Übertragungsstation vermieden werden. Dies soll auch dann möglich sein, wenn der Kontaktbereieh zwischen dem empfangenden Kopierblatt und einer bildtragenden xerographischen Platte enger ist als der zur Übertragung benutzte Koronastrom.

Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung in einer Bildubertragungsvorrichtung der oben genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 niedergelegte Ausbildung vor.

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Insbesondere ΐ/ird eine Bildübertragungseinrichtung vorgesehen mit einer Blattzuführvorrichtung, um ein Blatt des endgültigen Bildtragermaterials auf eine sich bewegende xerographische Platte aufzubringen, mit einem Koronagenerator, der in der Nähe der Plattenoberfläche an dem Bereich angeordnet ist, an dem das Blatt des endgültigen Bildtragermaterials die Platte berührt, wobei der Generator dazu dient, die Rückseite des Blattes mit einer Koronaentladung" zu besprühen, um eine elektrische Übertragung der Tonerbilder von der Platte auf das Blatt zu bewirken, und mit einem geerdeten, elektrisch leitenden Abdeckplatte mit einem dielektrischen Überzug, die zwischen den Koronagenerator und der Plattenoberfläche angeordnet ist, wobei die Abdeckplatte sich in den Koronastrom hinein erstreckt und so angeordnet ist, daß sie verhindert, daß der Strom das Kopierblatt erreicht, bevor das Blatt mit der das Bild tragenden Platte in Berührung kommt.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigern

Fig.1 die erfindungsgemäße Bildübertragungsvorrichtung, eingebaut in eine automatische Xerographiemaschine, die einen wiederverwendbaren Photorezeptor in der Form einer Trommel mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser hat;

Fig.2 eine vergrößerte Teilansicht einer Abdeckplatte, die dazu dient, eine vorzeitige Aufladung des Kopierblattes zu verhindern. "

Wie Fig.1 zeigt, ist als Bildaufzeichner eine Trommel 11 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser vorgesehen, wie sie für einen xerographischen Kopierautomaten geeignet ist. Die Trommel dreht sich in der angedeuteten Richtung um eine horizontale Achse 12, wobei sie eine Reihe xerographischer Bearbeitungsstationen durchläuft. Sie besteht aus einem geerdeten Substrat 13, auf dem eine photoleitende Schicht 14, beispielsweise Selen o.dgl., angebracht ist.'Die photoleitende Oberfläche wird in herkömmlicher Weise zunächst auf ein vorgegebenes positives Potential aufgeladen und dann mit einem Bild der·Kopievorlage belichtet, wodurch das Bild auf dem Photorezeptor in Form eines latenten elektrostatischen Bildes aufgezeichnet wird. Das latente Bild wird dann durch eine xerographische Entwickluhgsstation 15 geführt, in der das latente Bild durch Ablagerung entgegengesetzt, d.h. negativ, geladener Tonerpartikel auf den Bildbereichen sichtbar gemacht wird. Die das Tonerbild tragende Trommeloberfläche wird dann durch eine BiIdÜbertragungsstation 10 geführt, in der das Bild auf ein Blatt des endgültigen Bildträgermaterials übertragen wird, wie dies noch im einzelnen beschrieben wird.

Im Betrieb "der Maschine werden Blätter des endgültigen Trägermaterials 17 synchron mit den auf der xerographischen Trommeloberfläche transportierten entwickelten Bildern durch die Über-

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tragungsstation befördert.- Um diese Kopierblätter heranzubringen, ist ein Blattfördermechanismua 19 vorgesehen,- der aus zwei zusammenwirkenden Transportrollen 20, 21 besteht. In der Praxis wird das Kopierblatt normalerweise von einem Vorratsstapel (nicht gezeigt) abgesondert und zu der sich bewegenden Trommeloberfläche genau ausgerichtet, bevor es in den Spalt der*Transportrollen eingeführt wird. In dem Spalt wird es von den Transportrollen erfaßt und mit der Geschwindigkeit der Trommel zur Übertragungsstation vorgeschoben. Eine Leitplatte 24 ist an der Auslaßseite der Transportrollen angeordnet und dient dazu, das Kopierblatt in die Bildübertragungsstation zu lenken.

In der Übertragungsstation sind zwei Koronageneratoren 30, 31 angeordnet, die nebeneinander montiert sind, wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Der in Drehrichtung der Trommel erste Generator 30 ist ein Übertragungsgenerator, der hier dazu benutzt wird, die Tonerpartikel von der Trommeloberflache auf das Kopierblatt elektrisch zu übertragen. Der zweite Generator 31 ist ein Blattlösegenerator, der dazu dient, elektrische Kräfte, die während der Übertragung erzeugt wurden und das Bestreben haben, die Kopierblätter auf der Trommeloberfläche festzuhalten, zu reduzieren oder neutralisieren und dadurch die Ablösung der Kopien blätter vom Photorezeptor zu bewirken. Für eine weitere Erläuterung der Struktur und Punktionsweise eines derartigen Generators wird hiermit auf die deutsche Patentanmeldung

(US-Patentanmeldung Serial-ITr. 200 253, eingereicht am 18.11,1971) verwiesen.

Der Übertragungsgenerator 30 weist eine U-förmige leitende Abschirmung 32 auf, die sich in Längsrichtung über die gesamte photolei.tende Trommeloberfläche erstreckt. Das offene Ende der U-föriaigen geerdeten Abschirmung 32 ist der Tromcieloberflache nahe dem Bereich zugekehrt, indem das Kopierblatt mit dem Photorezeptor in Kontakt gebracht wird. In der Abschirmung ist ein Koronageneratordraht 33 angeordnet, der mit einer Gleichstrom-

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quelle 34 elektrisch verbunden ist. Ira Betrieb wird an den Draht ein elektrisches Potential angelegt, das bewirkt, daß der Draht einen positiven Koronastroia durch die Öffnung der Abschirmung auf die Rückseite des Kopierblattes schickt.

Die geerdete Abschirmung 32 wirkt als eine elektrische Steuerung in dem Generatorsystem und dient außerdem dazu, einen gleichmäßigen Koronastrom auf das Kopierblatt zu fokussieren. Der Abstand zwischen dem Draht und.der Abschirmung und die Öffnung der Abschirmung sind u.a. mit der für die Erregung des Drahtes zur Verfugung stehenden Energie abgestimmt. Wie in der US-PS 2 836 725 beschrieben, braucht man für eine Koronavorrichtung, die einen Draht von etwa 0,089 mm im Durchmesser und einen Eingang von etwa 8000 Volt Gleichspannung hat, eine Öffnung der Abschirmung von etwa 13 mm, wenn die Vorrichtung unter optimalen Bedingungen arbeiten soll. Wenn jedoch die öffnung der Abschirmung enger gemacht ist, erhöht sich der Energiebedarf für den Generator drastisch. Tatsächlich ist bald ein Punkt erreichi; wo die Energieanforderungen unzulässig v/erden, weil sie die in den meisten Kopiermaschinen verfügbare Energie überschreiten· In einer Maschine der hierin beschriebenen Art, bei der der Durchmesser der xerographischen Trommel klein ist und demzufolge die Kontaktzone zwischen der Trommel und dem flachen Kopierblatt begrenzt ist, ist es leicht möglich, daß der Koronastrom, der für die Bildübertragung erzeugt werden kann, im Vergleich zum Kontaktbereich verhältnismäßig groß ist. Demzufolge besteht stets die Gefahr, daß der Koronastrom außerhalb der Grenzen des' Kontaktbereiches wirksam wird und so eine unerwünschte vorzeitige Aufladung des Kopierblattes hervorruft.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Abdeckplatte 40 versehen, die in der Lage ist, das Kopierblatt vom Koronastrom sowohl mechanisch als auch elektrisch abzuschirmen, bis zu dem Zeitpunkt, wo das Kopierblatt mit der xerographischen Plattenoberfläche in satten Kontakt gebracht ist. In der vorliegenden

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Ausführungsform bildet die Abdeckplatte eine Leitfläche, um das Kopierblatt in Kontakt mit der Plattenoberfläche zu lenken, bevor es dem von dem Generator 30 erzeugten Koronastrom ausgesetzt wird. Die Abdeckplatte 40 ist nächst der Trommeloberflache in enger Nachbarschaft zu dieser angeordnet, so daß das Kopierblatt, das von den Transportrollen in die Bildübertragungastation vorgeschoben wird, in tangentiale Berührung mit der bewegten Photorezeptorfläche geleitet wird, bevor es zum Koronastrom gelangt.

Wie in ]?ig«1 veranschaulicht, besteht die Abdeckplatte aus einem länglichen Körper 41, der am einen Ende um einen Zapfen 42 schwenkbar ist, und aus einem vorstehenden Arm 43» der in horizontaler Richtung zwischen die Abschirmung des Generators und die Photorezeptorfläche hineinragt· Die Lage der Abdeckplatte wird mittels eines Einstellstiftes 45 justiert, gegen den sich ein Vorsprung 46 an der Abdeckplatte anlegt. Y/enn die Abdeckplatte gegen den Einstellstift angelegt ist, liegt der vorstehende Arm 43 körperlich in dem vom Generator 30 ausgesandten Koronastrom und schirmt einen Teil der xerographisehen Platte gegen den Koronastrom ab·

Wie aus Pig·2 deutlich wird, ist die Abdeckplatte an ihrer Oberseite mit einer nach oben vorspringenden Fläche 48 versehen, die derart angeordnet ist, daß sie mit der Unterseite eines in die Übertragungsstation vorgeschobenen Kopierblattes in Berührung kommt. Die vorspringende Nase lenkt das über sie hinweglaufende Kopierblatt nach oben in den Kontakt mit der photoleitenden Platte, und zwar in einem Bereich, der durch den Arm 43 gegen den Koronastrom abgeschirmt iat. Auf diese Weise ist sicher-•gestellt, daß das Kopierblatt ordnungsgemäß gegen die Trommel angelegt ist, bevor es dem Koronastrom zur Übertragung ausgesetzt wird.

Die Abdeckplatte ist aus einer leitenden Metallunterlage 49,

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die mit einer dünnen Schicht eines dielektrischen Materials 50 bedeckt ist. Der dielektrische Überzug ist ausreichend dünn, daß die vom Übertragungsgenerator aufgebrachte elektrostatische Ladung im Inneren von der Unterlage wahrgenommen wird. Die Unterlage ist geerdet und· daher in der Lage, als Steuereinrichtung bezüglich des Generators zu wirken, um die Ladungsmenge, die von dem dielektrischen Überzug aufgenommen wird, zu begrenzen. Zu Beginn der Koronaerzeugung wird eine vorgegebene Menge von Koronaentladung auf der Abdeckplatte empfangen. Je nach der Dicke des dielektrischen Überzuges wird eine weitere, auf die Abdeckplatte gerichtete Koronaentladung durch das elektrische Feld der vorher abgelagerten Koronaentladung von der Abdeckplatte zurückgestoßen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde in einem automatischen xerographischen System verwendet, das eine xerographische Trommel mit einem Durchmesser von etwa 84 mm hatte. Die Kontaktzone zwischen dem Kopierblatt und der photoleitenden Oberfläche variierte von etwa 3,2 mm bis etwa 4,8 mm, je nach dem Gewicht des verarbeiteten Kopierblattes. Nächst der Kontaktzone war ein Koronagenerator ähnlich dem in'der oben erwähnten US-PS beschriebenen angeordnet, um eine herkömmliche elektrische Übertragung fließender Bilder von der photoleitenden Platte"auf das Kopierblatt zu bewerkstelligen· Die xerographische Platte wurde zunächst mit einem positiven Potential von annähernd 800 Volt aufgeladen und das anfängliche Potential wurde in den Hintergrundbereichen während der Belichtung auf einen Wert von etwa 300 Volt reduziert. Das Bild wurde mit negativ geladenem Toner entwickelt und die Übertragung geschah mit Hilfe eines Eindraht-Generators, der aus einem 0,076 mm-Wolframdraht bestand, welcher etwa 6,4 mm über der Photorezeptorfläche angeordnet und so eingestellt war, daß ein Plattengleichstrom für "die nackte Platte von annähernd + 40 μΑ abgezogen wurde. Der Generator war in einer geerdeten Abschirmung untergebracht, die gegenüber der Kontaktzone eine Öffnung von 13 rnm hatte. Eine Abdeckplatte gleich der oben beschriebenen war etwa 2.,03 mm von der Trommel-

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oberfläche und unter der Abschirmung angebracht, so daß sie in den Koronastrom hineinreichte. Die Abdeckplatte war aus einer leitenden Metallunterlage mit einem Überzug von 0,076 bis 0,013 mm aus einem dielektrischen Material gefertigt, das auf die Metallunterlage aufgesprüht war. Die Abdeckplatte wirkte sowohl als mechanische wie auch als elektrische Barriere für den Koronastrom, um eine vorzeitige Aufladung des Kopierblattea zu verhindern und damit eine Verzerrung des Bildes zu beseitigen·

In dem vorliegenden Beispiel ist die Unterlage der Abdeckplatte geerdet. Im Rahmen der Erfindung kann jedoch diese Unterlage auch auf irgendein anderes Potential aufgeladen sein. Wenn man die Unterlage auf eine Spannung zwischen dem Erdpotential und dem Potential des G-eneratordrahtes vorspannt, kann der anfängliche Stromstoß, der vom Koronagenerator zur Abdeckplatte fließt, weitgehend herabgesetzt werden und die Anforderungen an die dielektrische Festigkeit des Überzugs für die Abdeckplatte können beträchtlich gelockert werden. Selbstverständlich darf jedoch diese Vorspannung nicht so hoch sein, daß sie .von sich aus eine vorzeitige Übertragung des Toners von der xerographischen Plattenoberfläche einleitet.

Im Rahmen der Erfindung sind gegenüber dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel Abänderungen möglich·

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   '1.JBildirbertragungsvorrichtung gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um ein Blatt des endgültigen Bildträgermaterials (Kopierblatt) über ein geladenes Tonerbild auf einer xerographischen Platte zu legen, durch einen Koronagenerator, der einen Ionenstrom auf das Bildträgermaterial richtet, während dieses mit -der -xe ro graphisch en Platte in Kontakt gebracht wird, und durch eine Abdeckplatte (4-0), die zwischen der xerographischen Platte (11) und dem Koronagenerator liegt und sich in den Ionenstrom erstreckt und die derart angeordnet ist, daß sie einen vorzeitigen Kontakt des Ionenstromes mit dem Blatt (24) des Trägermaterials verhindert, bevor das Blatt mit der xerographischen Platte (11) in Kontakt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronagenerator (30) einen Koronaentladungsdraht (33) aufweist, der sich mindestens über die Breite der xerographischen Platte (11) erstreckt und teilweise von einer Abschirmung (32) umschlossen ist, die eine der xerographischen Platte zugekehrte Öffnung hat, durch welche die Koronaentladung in einem Strom zur xerographischen Platte gerichtet wird.
3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (40) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie das Blatt (17) des Bildträgermaterials mit der xerographischen Platte (11) in Kontakt lenkt.
4. 4· Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch' gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte aus einem leitenden Material besteht, das auf Erdpotential liegt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geerdete leitende Abdeckplatte (40) mit einem dielektrischen Material (50) überzogen ist, um den Stromfluß zwischen dem Koronagenerator und der Abdeckplatte herabzusetzen·

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6. 6. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die xerographische Platte (11) und das Kopierblatt (24) beide mit synchroner Geschwindigkeit durch die Übertragungsstation bewegt werden·
7. 7· Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die xerographische Platte (11) eine Trommel mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser ist.
8. 8· Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Überzug eine Dicke zwischen 0,076 und 0,13 mm hat.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (4O) derart angeordnet ist, daß sie die Plattenoberfläche in dem Übertragungsbereich dort gegen den Ionenstrom abschirmt, wo das Blatt zum ersten Mal mit der Platte in Kontakt gebracht wird, um eine Ionisation der Luft zwischen dem Blatt und der Platte in diesem Bereich zu verhindern.

   · Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Koronastromes größer ist als der Kontaktbereich zwischen dem ICopierblatt (24) und der xerographischen Plattenoberfläche·

   . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (40) eine leitende Unterlage

   (49) aufweist, die auf ein Potential zwischen dem Erdpotential und dem Arbeitspotential des Koronagenerators vorgespannt ist, um den Stromfluß zwischen der Abdeckplatte und dem Koronagenerator möglichst klein zu machen«

   12» Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (49) mit einem dünnen dielektrischen Überzug

   (50) bedeckt ist, um den Stronifluß im Betrieb des Koronagenerators klein zu halten»

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