DE2359532B2

DE2359532B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen eines Aufzeichnungsmaterials

Info

Publication number: DE2359532B2
Application number: DE2359532A
Authority: DE
Inventors: Donald Harry Marion N.Y. Fisher (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1979-02-22
Also published as: JPS5438901B2; NL161594C; DE2359532A1; CA1023791A; FR2214916B1; US3805069A; NL161594B; GB1437911A; FR2214916A1; NL7400133A; JPS49106336A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen eines Aufzeichnungsmaterials auf ein vorgegebenes Ladungspotential mittels einer Koronaentladungseinrichtung, bei der der von der Entladungselektrode zur aufzuladenden Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials fließende Koronaionenstrom vom temperaturabhängigen Widerstand des Aufzeichnungsmaterials abhängt, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines der Temperatur des Aufzeichnungsmaterials proportionalen elektrischen Signals und mit einer Einrichtung zum Vergleichen dieses Signals mit einem Bezugssignal und zum Erzeugen eines von diesem Vergleich abhängigen Steuersignals für die Stromversorgung der Koronaentladungseinrichtung.

Beim elektrophotographischen Kopierverfahren wird ein photoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial auf ein praktisch gleichmäßiges Potential aufgeladen und dann durch Aufbelichten eines Lichtbildes einer Vorlage selektiv entladen. Dabei werden die bestrahlten Flächenteile des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials entladen, so daß auf diesem ein latentes Ladungsbild erzeugt wird, welches der wiederzugebenden Vorlage entspricht. Das latetentc Ladungsbild wird durch Ablagerung von Tonerteilchen sichtbar entwikkelt. Das Tonerbild wird anschließend auf ein Bildempfangsmaterial übertragen und auf diesem durch Einschmelzen fixiert, um eine dauerhafte Kopie der Vorlage zu erhalten.

Bei der elektrophotographischen Kopiertechnik hat es sich herausgestellt, daß hochwertige Kopien am besten dadurch erhalten werden, daß das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial auf ein vorgegebenes Ladungspotential gleichmäßig aufgeladen wird. Das Aufladen geschieht häufig mittels einer Korondentladungseinrichtung. Eine Koronaentladungseinrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 28 36 725 bekannt.

Wenn das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial nicht auf ein ausreichend hohes Potential aufgeladen wird, wird das auf ihm erzeugte latente Ladungsbild vi rhältnismäßig schwach und es werden nur relativ wenig Tonerteilchen auf ihm abgelagert. Wenn dagegen das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial übermäßig aufgeladen wird, tritt das Gegenteil ein, d. h. des durch die Belichtung erzeugte latente Ladungsbild wird zu stark und die resultierende Ablagerung von Tonerteilchen wird demgemäß zu kräftig. Zudem kann das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial, wenn es zu stark überladen wird, dauerhaft geschädigt werden.

Der Bildkontrast steht somit offensichtlich in direkter Beziehung zu dem Ladungspotential auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial vor dessen Belichtung. Wenn das photoleitfthige Aufzeichnungsmaterial nicht über seinen gesamten Bereich gleichmäßig aufgeladen wird, ändert sich der Kontrast des bei der Belichtung erzeugten latenten Ladungsbildes in den verschiedenen Bereichen und auf dem entwickelten Ladungsbild tritt ein Streifeneffekt auf. Bisher wurde nur auf die Notwendigkeit einer gleichmäßigen Aufladung des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials hingewiesen. Das Aufzeichnungsmaterial muß jedoch nicht nur gleichmäßig auf ein vorgegebenes Ladungspotential aufgeladen werden, sondern es muß auch in der I age sein, die entsprechende Ladung aufzunehmen. Das Ladungsaufnahmevermögen eines Dhotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials hängt häufig von dessen Temperatur ab. Beispielsweise kann das Ladungsaufnahmevermögen des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials mit zunehmender Temperatur abnehmen. Typische Verminderungen des Ladungsaufnahmevermögens photoleitender Aufzeichnungsmaterialien liegen zwischen etwa 1,2 und etwa 2,8 Volt/°C. Dies ist besonders augenfällig beim Start eines Kopiergerätes. Wenn die Temperatur des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials zunimmt, wie dies bei einem Kaltstart der Fall ist, nimmt sein Ladungsaufnahmevermögen ab, wodurch sich das nutzbare effektive Ladungspotential auf dem Aufzeichnungsmaterial verringert.

Wesentlich bei der Durchführung von elektrophotographischen Kopierverfahren ist, daß das Aufzeichnungsmaterial auf ein vorgegebenes Ladungspotential unabhängig von den jeweiligen Temperaturbedingungen aufgeladen wird. Das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial hat im allgemeinen einen temperaturabhängigen Widerstand. Das Aufzeichnungsmaterial liegt im allgemeinen selbst als Widerstand im Ladestromkreis, so daß bei einer temperaturbedingten Änderung des Widerstandes sich auch der von einer Koronaentladungseinrichtung ausgehende Koronaionenstrom ändert. Infolgedessen hängt das Ladungspotential, auf welches das Aufzeichnungsmaterial aufgeladen wird, von den jeweiligen Temperaturverhältnissen ab.

Aus der DE-OS 14 97 225 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser Vorrich·

tung ist das Aufzeichnungsmaterial in Reihe mit einem Widerstand und einer Bezugsspannungsquelle geschaltet. Per an dem Widerstand auftretende Spannungsabfall ist direkt proportional dem Koronaionenstrom. Ändert sich aufgrund von Temperaturänderungen der Widerstand des Aufzeichnungsmaterials, so ändert sich ebenfalls der Spannungsabfall an diesem Widerstand. Der jeweilige Spannungsabfall wird bei der bekannten Vorrichtung als Steuersignal verwandt, um das an den Entladungselektroden liegende Potential so zu ändern, daß der Koronaionenstrom konstant gehalten wird. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß temperaturabhängige Änderungen des Widerstandes des Aufzeichnungsmaterials aufgrund der dadurch bedingten Änderungen des Koronaionenstromes festgestellt werden. Als Folge hiervon tritt eine gewisse zeitliche Verzögerung ein, bis das an den Entladungselektroden der Koronaentladungseinrichtung liegende Potential so weit nachgeregelt worden ist, bis der Koronaionenstrom wieder seinen konstanten Wert annimm:, damit das vorgegebene Ladüngspotenttal auf dem Aufzeichnungsmaterial erhalten wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß stets das vorgegebene Ladungspotential auf dem Aufzeichnungsmaterial erhalten wird und keine Abweichungen des Ladungspotentials von seinem vorbestimmten Wert aufgrund von Temperaturänderungen auftreten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, jo daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das temperaturabhängige Verhalten des Widerstandes des Aufzeichnungsmaterials simuliert und das der Temperatur des Aufzeichnungsmaterials proportionale elektrische Signal liefert. J5

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine temperaturabhängige Arbeitscharaktcristik aufweist, wobei der Verlauf dieser Arbeitscharakteristik so gewählt ist, daß dadurch das temperaturabhängige Verhalten des Widerstandes des Aufzeichnungsmaterials simuliert wird. Von dieser Einrichtung wird ein Signal erzeugt, welches der Steuerung des Potentials an der Entladungselektrode dient. Diese Einrichtung erzeugt nicht erst dann ein Steuersignal, wenn bereits eine Widerstandsänderung des Aufzeichnungsmaterial eingctrt en ist, sondern es wird fortwährend eine Signal erzeugt, mit dem die Hochspannungsversorgung fortlaufend so geregelt wird, daß das an der Entladungselektrode anliegende Potential so »mitgeführt<. wird, daß das Aufzeichnungsmaterial stets auf das vorgegebene Ladungspotential aufgeladen wird. Die Steuerung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt infolgedessen genauer und schneller als bei der obengenannten bekannten Vorrichtung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unlcr Bezugnahme auf die Figur beschrieben, die ein Schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung M zeigt.

In der Figur ist mit 10 eine Trommel bezeichnet, auf deren Umfang ein photolcitfähiges Aufzeichnungsmaterial 12 angeordnet ist. Eine Art eines photoleitfähigen Materials ist beispielsweise in der US-PS 36 55 377 h> angegeben. Dieses photoleitfähige Material eigtict sich speziell für ein elcklrophr'.ographisches Mehrfarbenko· nierverfahren.

In der Figur ist schematisch eine Regeleinrichtung 18 dargestellt, die mit einer Koronaeniladungseinrichtung 16 verbundan und mit dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial 12 gekoppelt ist. Die Koronaentladungseinrichtung 16 weist eine leitende Abschirmung 70 auf, die vorzugsweise aus Aluminium oder korrosionsbeständigem Stahl besteht. Die Abschirmung 70 hat einen U-förmigen Querschnitt und ist mit ihrer öffnung dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial zugewandt. Die Koronaentladungseinrichtung enthält eine Entladungselektrode 72 in Form eines Drahtes. Die Entladungselektrode besteht aus einem korrosionsbeständigem Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Platin oder Wolfram mit einem Wolframoxid-Überzug. Der Draht hat einen im wesentlichen gleichmäßigen Außendurchmesser von annähernd 0,089 mm. Die Entladungselektrode 72 erstreckt sich in Längsrichtung über die Abschirmung 70 und ist an ihren beiden Enden mit dielektrischen Blöcken verbunden, die aus einem Isoliermaterial bestehen und an gegenüberliegenden Enden der Abschirmung 70 befestigt s«vd.

Die Regeleinrichtung 18 umfaßt eine Einrichtung 74, die ein elektrisches Signal erzeugt, welches für das von der Temperatur abhängige Ladungsverhalten des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials charakteristisch is;. Die Einrichtung 74 spricht auf Temperaturänderungen im Bereich des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials 12 an und liefert ein Signal, das das temperaturabhängige Verhalten des Widerstandes des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaierials 12 wiedergibt. Ferner weist die Einrichtung 18 eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugssignals oder vorzugsweise eine Bezugsspannungsquelle 76 auf, die eine geeignete Bezugsgröße erzeugt, welche dem erwünschten Ladungspotential, auf das das Aufzeichnungsmaterial elektrostatisch aufgeladen werden soll, entspricht. Das Ausgangssignal der Einrichtung 74 wird mit der Bezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 76 verglichen und die Differenz wird als Steuersignal mit einem Verstärker 78 verstärkt.

Wie es in der Figur gezeigt ist, ist ein Anschluß 82 der Einrichtung 74 mit einem Anschluß 84 verbunden, der seinerseits mit einem Anschluß 86 eines Widerstandes 88 verbunden ist. Das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial 12 und ein Anschluß 102 der Finrichtnng 74 liegen an Masse. Der andere Anschluß des Widerstandes 88 ist mit der Abschirmung 70 verbunden, um den Anteil des Koronaionenstromes, der zur Abschirmung 70 fließt, festzustellen. Auf diese Weise simuliert die am Anschluß 84 auftretende Spannung die von dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial 12 aufgenommene Ladung und umfaßt auch die von der Abschirmung 70 angezogene Lauung.

Die Bezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 76 und die Einrichtung 74 liegen an einer Klemme 80. Die an der Klemme 80 auftretende Spannung entspricht der Differenz zwischen der von der Einrichtung 74 erzeugten Spannung und der Bezugsspannung, d. h. dem Steuersignal. Die Snannung an der Klemme 80 ist also die Steuerspannung, die der erforderlichen Änderung des Koronaionensiromes entspricht, damit das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial 12 das erwünschte Ladungspotential annimmt. Das an der Klemme 80 entwickelte Steuersignal wird von einem Verstärker 78 verstärkt und das ' erstärkte Steuersignal wird zum Ansteuern eines Vorreglers 90 verwandt, der die Hochspannungsquelle 92 regelt, mit der die Entladungselektrode 72 beschältet ist. Eine Zuleitung zur

Hochspannungsquelle 92 ist mil dem Vorregeler 90 verbunden, während die andere Zuleitung an einer Klemme 94 liegt. In ähnlicher Weise ist eine Zuleitung /um Vorreglcr 90 von einer Klemme 96 hergeführt, während über die andere Zuleitung das verstärkte Steuersignal zugeführt wird, das vom Verstärker 78 herkommt. Die Klemmen 94 und 96 sind an ein elektrisches Stromnet/ angeschlossen.

Die Einrichtung 74 umfaßt ein Element mil einer temperaturabhängigen ArbcitscharaktcriMik. etwa einem Thermistor 98. und einen Meßfühler in Form eines Widerstandes 100. Der Thermistor 98 ist parallel /um Widerstand 100 geschaltet. Der Thermistor 98 soll ein solches Temperaturverhalten aufweisen, daß die Parallelschaltung von diesem Widerstand 100 und Thermistor 98 das temperaturabhängige Verhalten des Widerstandes des photolciifähigen Aufzeichnungsmaterial:» 12 iuOgiiLMSi 'wOiigÜMCMU Simuliert. Der WidCPSinnd 100 ist vorzugsweise ein l%iger Widerstand mit einer Temperaturempfindlichkeit von 100 ppm oder weniger. Die Figur zeigt, daß die Abschirmung 70 sowohl mil der Hochspannungsquelle 92 als auch mil der Einrichtung 74 verbunden isl. so daß der über die Abschirmung fließende Strom zumindest teilweise zur Hochspan nungsquelle zurückgeführt wird. Der Fachmann sieht ohne weiteres, daß die Abschirmung 70 auch geerdet ^r' sein kann, statt mit der Einrichtung 74 und der 1 lochspannungsquelle 92 verbunden zu sein.

Die llochsp,innungsquelle 92 liefert zur Erregung der Entladungselektrode 72 vorzugsweise einen konstanten Strom von etwa 400 Mikroampere bei etwa 7000 Volt.

ι« Auf diese Weise kann das phololeitfähigc Aufzeichnungsmaterial 12 praktisch gleichmäßig auf etwa 900 Voll aufgeladen werden. Die Emission der Entladungselektrode 72 wird so geregelt, daß sie sich als Funktion der Änderung des Widerstandes des photolcitfahigen

\Ί Aufzcichnungsmaterials 12 verändert. Somit wird von der Entladungselektrode 72 eine Ladungsmenge abgegeben, die ausreicht, Lim das photolcitfähigc Auf/eich-"'.ingr.rna'.cri;:! !2 ;:i:f vür.'ug'.'.'.eise 900 Vo!'. zu halten, ohne Rücksicht auf Temperaturschwankungen und

2n deren Auswirkung auf das Widerstandsverhaltcn des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen eines Aufzeichnungsmaterial auf ein vorgegebenes Ladungspotential mittels einer Koronaentiadungseinrichtung, bei der der von der Entladungselektrode zur aufzuladenden Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials fließende Koronaionenstrom vom temperaturabhängigen Widerstand des Aufzeichnungsmaterials abhängt, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines der Temperatur des Aufzeichnungsmaterials proportionalen elektrischen Signals und mit einer Einrichtung zum Vergleichen dieses Signals mit einem Bezugssignal und zum Erzeugen eines von diesem Vergleich abhängigen Steuersignals für die is Stromversorgung der Koronaentladungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (74), die das temperaturabhängige Verhalten des Widerstandes des Aufzeichnungsmaterials (12) simuliert uü.A das der Temperatur des Aufzeichnungsrnatcrials proportionale elektrische Signa! liefert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die das temperaturabhängige Verhalten des Widerstandes des Aufzeichnungsmaterials simulierende Einrichtung (74) wenigstens ein Teil des über die Abschirmung (70) der Koronaentladungseinrichtung abfließenden Stromes fließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das temperaturabhängige jo Verhalten des V/jderstandes des Aufzeichnungsmaterials simulierende Einrichlune (74) einen Thermistor (98) umfaßt, an dem das der Temperatur des Aufzeichnungsmaterials proportionale elektrische Signal abgreifbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (100), der ein temperaturunabhängiges Widerstandsverhalten aufweist, parallel zu dem Thermistor (98) geschaltet ist.

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