DE2558453C3 - Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einer beweglichen Fläche der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei elektrofotografischen Kopiergeräten, bei denen die fotoleitende Fläche beispielsweise durch einen organischen, fotoleitenden Halbleiter gebildet wird, kann die Abnutzung dieser fotoleitenden Fläche, auf der sich die elektrostatischen, latenten Abbildungen befinden, eine Änderung des Restpotentials im Untergrundbereich der elektrostatischen, latenten Abbildung zur Folge haben, der dem Untergrundbereich einer zu kopierenden Vorlage entspricht; dadurch ergibt sich dann wiederum eine Verschmierung des Untergrundes der Kopie. Eine solche Verschmierung kann auch durch den Einfluß des optischen Systems oder durch die Art des verwendeten Entwicklers, bei einem Naßentwickler der Entwicklerlösung, verursacht werden.

Gegenüber der Fläche mit der elektrostatischen, latenten Abbildung befindet sich im allgemeinen eine Entwicklungselektrode, an die üblicherweise eine konstante Vorspannung angelegt wird. Wie sich aus den obigen Überlegungen ergibt, verringert sich die Wirkung dieser Vorspannung, wenn sich das Restpotential des Bilduntergrundes aufgrund der oben erläuterten Einflüsse ändert.

Deshalb ist aus der US-PS 36 54 893 eine Einrichtung zur automatischen Steuerung dieser Vorspannung bekannt, bei der der Pegel oder die Amplitude der elektrostatischen Aufladung kontinuierlich mittels eines Elektrometers gemessen und ein Proportionalsignal geliefert wird, das zur Steuerung der an die Entwicklungselektrode angelegten Vorspannung verwendet wird. Dabei wird die Vorspannung im allgemeinen so ausgewählt, daß sie praktisch gleich der Spannung der Untergrundbereiche der Abbildung ist. Bei Bedarf kann auch durch Einstellung eines Potentiometers eine Vorspannung ausgewählt werden, die etwas über oder unter der Spannung des Untergrundbereiches lieg».

Um die Genauigkeit zu verbessern, mit der das Potential der elektrostatischen Abbildung bestimmt

ίο wird, ist es aus der US-PS 30 13 203 bekannt, eine kleine, knopfförmige Fühlelektrode mit kleiner Oberfläche zu verwenden, wobei sich zwischen dieser Fühlelektrode und der elektrostatischen Abbildung eine geerdete, drehbare Abschirmplatte befindet, welche die Fühlelektrode abwechselnd dem Potential der elektrostatischen Abbildung aussetzt bzw. sie gegen dieses Potential abschirmt Dadurch wird das Gleichstrompotential von der elektrostatischen Abbildung mittels der Drehung der Abschirmplatte moduliert, so daß sich ein Wechselstrom ergibt, der eine genauere Messung des Spannungspotentials ermöglicht.

Schließlich wird in einer älteren Patentanmeldung (DE-OS 25 20 810) noch eine Einrichtung zur automatischen Steuerung der an die Entwicklungselektrode angelegten Vorspannung vorgeschlagen, bei der mehrere Fühlelektroden verwendet werden, die jeweils das Potential bestimmter Bereiche der elektrostatischen Abbildung feststellen. Die Ausgangsspannungen der Fühlele'uroden werden an einen Rechner angelegt, so daß die Ausgangsspannung mit dem niedrigsten Wert ausgewählt werden kann; entsprechend einer vorgegebenen Funktion der auf diese Weise ausgewählten Ausgangsspannung wird dann eine bestimmte Vorspannung an die Entwicklungselektrode angelegt.

Nachteilig ist, daß die Größe eines äußerst kleinen, elektrischen Feldes festgestellt werden muß. Andererseits wird jedoch eine hohe Verstärkung benötigt.

Diese Probleme machen sich insbesondere dann bemerkbar, wenn das Oberflächenpotential in Luft

■»ο gemessen werden soll und äußere Störfelder auftreten können. Die Feststellung des Oberflächenpotentials vereinfacht sich bei Verwendung eines Naßentwicklers insofern, ßls in einem flüssigen Entwickler nur ein sehr kleiner elektrischer Strom fließen kann. Befindet sich

Ί5 jedoch andererseits die Fühlelektrode in der Flüssigkeit, so wird sie leicht durch äußere Störungen beeinflußt, die unter den Begriff »Rauschen« zusammengefaßt werden können, so daß sich große Fehler bei der Bestimmung der Vorspannung und dementsprechend schlecht entwickelte Kopien ergeben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einer beweglichen Fläche der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem eine immer genau dem Potential in den Untergrundbereichen der elektrostatischen Abbildung entsprechende Vorspannung an die Entwicklungselektrode angelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen einerseits auf der Verwendung mehrerer Fühlelektroden, so daß immer eine Vorspannung an die Entwicklungselektrode angelegt werden kann, die etwas kleiner als das niedrigste, von den verschiedenen Fühlelektroden festgestellte Potential ist. Dadurch läßt sich eine feinere Einstellung der Vorspannung und damit

eine bessere Auflösung der schließlich erhaltenen Kopie erreichen. Weiterhin ist nahe bei der. Fühlelektroden eine Schutzelektrode angeordnet, an die ein Potential angelegt wird, des näherungsweise dem von den Fühlelektroden festgestellten Potential entspricht. Dadurch wird die Messung des Potentials der elektrostatischen Abbildung gegen die Einflüsse von äußeren, eiektrischen Feldern geschützt, so daß das oben erwähnte »Rauschen« vermieden werden und das Potential der elektrostatischen Abbildung mit horier Genauigkeit festgestellt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert; im Hinblick auf die große Kiarheit und Anschaulichkeit dieser Zeichnungen wird bezüglich der Offenbarung der Erfindung ausdrücklich auf diese Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladung sbildes nach der Erfindung für ein elektrofotografisches Kopiergerät; und

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung.

In F i g. 1 ist ein fotoleitendes Teil 1 eines Kopiergeräts in Form einer Trommel bzw. eines Zylinders dargestellt, welcher sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehen kann, wie durch einen Pfeil angegeben ist. Zuerst wird eine Restladung mittels einer eine derartige Ladung beseitigenden Ladeeinrichtung 2 von der Trommeloberfläche entfernt, und dann wird die Trommeloberfläche gleichmäßig mittels einer primären Ladeeinrichtung geladen. Nach dem Ladevorgang wird das fotoleitende Teil einem von einer Vorlage P reflektierten Lichtstrahl L bildmäßig belichtet, welcher über ein optisches System 4 (auf die Trommeloberfläche) projiziert wird. Die Ladung auf der Trommeloberfläche wird dann entsprechend der Form bzw. der Ausbildung des S^frahls selektiv vermindert, wodurch auf ihr ein elektrostatisches, latentes Bild gebildet wird. Hierbei sollte das latente Bild Nullpotential in einem Bereich aufweisen, welcher mit dem Hintergrund der Vorlage belichtet ist; in Wirklichkeit verbleibt jedoch auf der Oberfläche ein gewisses Potential, wie oben ausgeführt ist. Die das latente Bild tragende Trommeloberfläche wird dann in Gegenüberlage mit einer Entwicklungseinrichtung 5 gebracht, um das latente Bild mit Hilfe eines in einer Entwicklungslösung enthaltenen Toners in ein sichtbares Bild umzuwandeln. Danach durchläuft die Trommeloberfläche eine Transfer- oder Übertragungseinrichtung 6 und eine Reinigungseinrichtung 7, um dann wieder in ihre Ausgangslage zurückzukehren; hierdurch ist dann ein Kopierzyklus beendet.

Die Entwicklungseinrichtung 5 weist folgende Einrichtungen auf: einen Behälter 10 mit einer bestimmten Menge Entwicklerlösung, eine konkav gewölbte bzw. gekrümmte Platte 11, welche so angeordnet ist, daß die Entwicklerflüssigkeit quer darüber fließt, und eine Anzahl Elektroden, nämlich Entwicklungseleklroden 12, eine Schutz- oder Abschirme!' ktrode 13 und Fühlelektroden 14, welche an der Oberfläche der gewölbten Platte 11 angebracht sind. Zusätzlich weist die Entwicklungseinrichtung 5 noch eine Fühlschaltung 15, eine Versorgungseinrichtung 16 zum Versorgen der Schutzelektrode 13, eine nicht dargestellte Pumpe sowie eine Quetschrolle 18 auf.
In Fig.2 weist die gewölbte Entwicklungsplatte 11, welche aus einem Material, wie Acrylharz hergestellt ist, eine Vielzahl von öffnungen 17 auf, durch welche die Entwicklerflüssigkeit austritt, um eine sich bewegende Schicht zu bilden, weiche mit der Trommeloberfläche in Berührung kommt, um dadurch das auf dieser aufgebrachte latente Bild zu entwickeln. In Drehrichtung der Trommel gesehen, sind nach den Öffnungen 17 eine Anzahl Entwicklungselektroden 12, von welchen drei in der Ausführungsform dargesteüt sind, auf der Oberfläche der gewölbten Platte 11 angeordnet, während die Schutzelektrode 13 mit einer elektrisch leitenden Schicht mit einer entsprechenden Form (welche in der dargestellten Ausführungsform der der Entwicklungselektrode 12 ähnlich ist) (bezogen auf die Drehrichtung der Trommel) vor den Öffnungen 17 auf der Oberfläche der gewölbten Platte 11 angebracht Eine Anzahl weiterer Öffnungen, von welchen in der Ausführungsform drei dargestellt sind, sind in der Schutzelektrode ausgebildet, und in diesen öffnungen sind gleichgeformte Fühlelektroden 14 eingesetzt und gehaltert Jede der Fühlelektroden 14 kann in herkömmlicher Weise aufgebaut und ausgebildet sein und weist eine elektrisch leitende Lage oder Schicht entsprechender Form auf, welche in einem Isoliermaterial, wie Harz gebildet ist

Die Entwicklungselektroden 12 sind mit dem Ausgang der Fühlschaltung 15 verbunden, während die Fühlelektroden 14 mit einer Anzahl Eingänge dieser Schaltung verbunden sind. Die Schutzelektrode 13 ist mit der Versorgungsquelle 16 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform liefert die Quelle 16 eine Gleichspannung von 100 V derselben Polarität, wie sie das latente Bild aufweist; selbstverständlich kann jedoch auch ein Potential mit einem Wert verwendet werden, das den vorgesehenen und beabsichtigten Fühlvorgang und die Verstärkung der Schaltung 15 nicht stört und welches ein Verschmutzen der Trommel 1 sowie der anderen Elektroden durch den Toner verhindert. Bei von der Anmelderin durchgeführten Versuchen h&l sich erwiesen, daß das Potential, das an die Schutzelektrode anzulegen ist, in dem Bereich liegt, welcher das Potential, das an jeder Fühlelektrode erscheint bzw. anliegt, und vorzugsweise den augenblicklichen niedrigsten Wert umfaßt, um so wirksam den Einfluß eines äußeren elektrischen Feldes auf die Fühlelektroden auszuschließen.

Die Fühlschaltung 15 arbeitet ähnlich wie die Schaltung in der eingangs erwähnten DE-OS 25 20 810, indem das minimale Potential, was durch die Anzahl Fühlelektroden gefühlt wird, als das Hintergrundpotential behandelt wird und ein Vorspannungspotential an deren Ausgang geschaffen wird, welches etwas höher ist als das minimale Potential. Selbstverständlich kann jedoch auch irgendein anderes System zur Steuerung der Vorspannung verwendet werden.

Auf diese Weise wird das an die Entwicklungselektroden 12 angelegte Vorspannungspotential auf einem Wert gehalten, der höher als das Hintergrund-Restpotential in dem latenten Bild ist; auf diese Weise ist eine Entwicklung eines sichtbaren Bildes hoher Güte gewährleistet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine im Aufbau vereinfachte Fühlschaltung vorgesehen. Insbesondere die Störungen, welche um die Fühlelektroden 14 herum erzeugt werden können, werden von der Schutzelektrode 13 abgefangen und aufgenommen, so daß sie das Oberflächenpotential des fotoleitenden Teils 1 ohne eine hohe Verstärkung in der Fühlschaltung genau fühlen können.

Wie oben ausgeführt, ist mit der Entwicklungseinrichtung ein Versuch im Hinblick auf deren Arbeitsweise durchgeführt worden. Hierbei hatte das fotoleitende Teil die Form einer Selentrommel und in dem Hintergrundbereich wurde ein Restpotential festgestellt, welches anfangs in der Größenordnung von 20 bis 30 V lag, welch« aber gegen Ende auf einen Wert von annähernd 150 V anstieg. Die Fühlschaltung 15 arbeitet so, daß sie ein Vorspannungspoteintial erzeugt, das anfangs in der Größenordnung von 50 bis 60 V lag und welches dann gegen Ende auf 180 V anstieg; auf diese Weise wurde, obwohl ein sich änderndes Restpotential vorhanden war, eine Verschlechterung in der Bildqualität des entwickelten Bildes verhindert.

Wenn die Schutzelektrode von der Versorgungsquel-

Ie getrennt und auf einem erdfreien Potential gehalten wurde, oder wenn sie mit der Entwicklungselektrode verbunden wurde, damit sie dasselbe Potential wie diese einnimmt, ergab sich in Abhängigkeit von dem optischen Schwärzungsgrad und in Abhängigkeit davon, wie weit die Vorlage mit einem Bild ausgefüllt bzw. besetzt war, ein Hintergrundverschmieren, eine Unterbrechung in dem Bild oder andere Einbußen und Qualitätsverluste in der Bildgüte. Obwohl in der vorbeschriebenen Ausführungsform die Fühlelektroden in öffnungen in der Schutzelektrode eingesetzt und gehaltert waren, können sie auch mit der gleichen Wirkung angrenzend an bzw. nahe bei dem Randbereich der Schutzelektrode angeordnet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einer beweglichen Fläche mit einer Entwicklungselektrode und mit einer nahe bei der Entwicklungselektrode gegenüber der Fläche angeordneten Fühlelektrode zur Feststellung des momentanen Potentials des Ladungsbildes und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals, wobei an die Entwicklungselektrode ein Potential angelegt wird, das etwas höher als das von der Fühlelektrode festgestellte Potential ist, und wobei der Entwickler zwischen der Entwicklungselektrode und der Fläche zugeführt wird, gekennzeichnet durch mehrere Fühlelektroden (14), durch einen von den Ausgangsspannungen der Fühlelektroden (14) parallel angesteuerter Verstärker (15) mit einer Diskriminatorschaltung zur Auiwahl der jeweiligen Fühlelektrode (14) mit dem niedrigsten Potential und durch eine die Fühlelektroden (14) teilweise umgebende Schirmelektrode (13), an die durch eine Spannungsquelle (16) ein festes, vorbestimmtes, in der Nähe der von den Fühlelektroden (14) angenommenen Potentiale liegendes Potential angelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode (13) ein Elektrodenelement mit mehreren Öffnungen aufweist, in denen die Fühlelektroden (14) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Naßentwickler verwendet wird.