DE2621861C2

DE2621861C2 - Vorrichtung zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes

Info

Publication number: DE2621861C2
Application number: DE2621861A
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Menlo Park Calif. Gardiner; Louis F. Palo Alto Calif. Schaefer
Original assignee: Savin Corp
Current assignee: Savin Corp
Priority date: 1975-05-20
Filing date: 1976-05-17
Publication date: 1986-05-15
Also published as: BE841666A; CA1088738A; JPS599908B2; FR2312050B1; JPS52424A; US3981267A; FR2312050A1; DE2621861A1; GB1496462A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwikkeln eines latenten elektrostatischen Bildes auf einer fotoleitenden Oberfläche mit einem Entwicklersystem, welches einen Trog mit einer Entwicklerflüssigkeit aufweist und bei dem Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Relativbewegung zwischen dem Trog und der fotoleitenden Oberfläche herbeizuführen und diese dabei an einer Entwicklerstation in Kontakt mit der Entwicklerflüssigkeit zu bringen, und mit einer an der Entwicklerstation in dem Trog angeordneten, mit einer Konstantstromquelle verbindbaren Elektrode, an die ein Potential zur Unterdrückung des Einflusses von Restladungen der fotoleitenden Oberfläche in Hintergrundbereichen des latenten Bildes anlegbar ist

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der DE-PS 26 14 318 beschrieben, die auf einer Anmeldung mit der älteren Unionspriorität vom 4. April 1975 basiert Gemaß dem früheren Vorschlag wird der Entwicklungselektrode ein über den mit der Entwicklerflüssigkeit ausgefüllten Spalt zwischen der Elektrode und der fotoleitenden Oberfläche abfließender Konstantstrom eingeprägt, wodurch sich dem durch Influenz von der fotoleitenden Oberfläche induzierten Potential an der Elektrode ein dem Spannunsabfall des über den Spalt fließenden Konstantstroms entsprechendes Potential überlagert

Bei der gemäß dem früheren Vorschlag ausgebildeten Vorrichtung ist die Qualität der Unterdrückung der Auswirkungen der Restladungen in den Hintergrundbereichen des latenten elektrostatischen Ladungsbildes in der Praxis unterschiedlich, da das überlagerte Potential vom Widerstand für den über den Spalt abfließenden Strom und damit von der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit abhängig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei schwankender Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit eine zuverlässige Unterdrückung von nachteiligen Aus-Wirkungen der Restladung in Hintergrundbereichen des Bildes zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Meßeinrichtungen zum Messen der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit in dem Trog vorgesehen sind und daß der Ausgsngsstrom der Konstantstromquelle in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Meßeinrichtungen mittels Regeleinrichtungen regelbar ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Stirnansicht eines elektrostatischen Kopiergeräts mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei einige Teile weggebrochen sind und

F i g. 2 ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Das in F i g. 1 gezeigte Kopiergerät 10, bei welchem eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist, welche weiter unten noch näher beschrieben wird, besitzt eine Trommel 12 mit einem leitenden Mantel 14, der eine photoleitende Oberfläche 18 aufweist und über eine Leitung 16 mit Bezugspotential bzw. Erde verbunden ist. Die Tronmel 12 besitzt Achsstummel 20, welche drehbar gelagert sind, so daß die photoleitende Oberflä-

6Q ehe 18 durch Drehen der Trommel 12 nacheinander an verschiedenen Stationen vorbeigeführt werden kann. An der ersten Station wird auf die Oberfläche 18 eine gleichmäßige elektrostatische Ladung aufgebracht. Hierzu ist eine Korona-Entladungs-Vorrichtung vorgesehen, welche ein Gehäuse 22 aufweist, das mit Erde verbunden ist, sowie einen Entladungsdraht 24, der über einen Schalter 28 mit einer geeigneten Spannungsquelle 26 verbindbar ist. Die Spannungsquelle 26 liefert ein

solches Potential an den Entladungsdraht 24, daß die photoleitende Oberfläche 18 mit einer Polarität aufgeladen wird, welche der Polarität der reibungselektrischen Tonerpartikel des Entwicklers entgegengesetzt ist Wenn diese Partikel eine positive Ladung annehmen, wird also die Oberfläche 18 negativ aufgeladen. Wenn andererseits die Tonerpartikel eine negative Ladung annehmen, dann wird die Oberfläche 18 über die Korona-Entladungs-Vorrichtung 22 positiv aufgeladen.

Die Steuerung der Korona-Entladungs-Vorrichtung 22, 24 erfolgt mittels einer Kurvenscheibe 30, die auf dem einen Achsstummel 20 sitzt und sich gemeinsam mit diesem dreht Ein Abtaster 32» welcher an der Kurvenscheibe 30 anliegt, schließt den Schalter 28 über ein Verbindungsstück 34 jeweils ausreichend lange, um die Bildfläche der Oberfläche 18 aufzuladen.

Wenn sich die Trommel — in F i g. 1 — entgegen dem Uhrzeigersinn weiterdreht, gelangt die gleichmäßig aufgeladene Oberfläche 18 zu einer Station, wo auf sie ein Bs!d des zu reproduzierenden Originals projiziert wird. Das Beüchtungssystem zum Erzielen difser Projektion ist nicht gezeigt, da es keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet Nach dem Projizieren des Bildes des zu reproduzierenden Originals trägt die Oberfläche 18 ein latentes elektrostatisches Bild. Durch den Belichtungsvorgang wird nämlich die Oberfläche 18 in den Hintergrundbereichen, d. h. in den Bereichen ohne Bildelemente entladen, während die Ladung in den unbelichteten Bereichen mit Bildelementen erhalten bleibt

Im Anschluß an die Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche 18 läuft der betreffende Bereich der Trommel durch ein Entwicklersystem 36. Das Entwicklersystem 36 besitzt einen Trog 38, dem eine geeignete Entwicklerflüssigkeit über eine Leitung 40 zugeführt wird. Die Entwicklerflüssigkeit besteht in üblicher Weise aus einer Trägerflüssigkeit, z. B. einem leichten Kohlenwasserstoff, in dem Tonerpartikel suspendiert sind, welche je nach dem Material, aus dem sie bestehen, ein: positive oder negative reibungselektrische Ladung annehmen. Die dem Trog 38 zugeführte Entwicklerflüssigkeit wird in intensiven Kontakt mit der Oberfläche 18 gebracht und läuft in ein Sammelgefäß 42 über, aus dem es über eine Leitung 44 einem Entwicklervorrat zurückgeführt wird.

Weiterhin ist eine Entwicklerelektrode 46 vorgesehen, welche auf eine weiter unten noch zu beschreibende Weise auf einem Potential gehalten wird, welches die gleiche Polarität wie das Potential der Oberfläche 18 besitzt, jedoch um einen vorgegebenen Betrag höher ist als das Durchschnittspotential des latenten Bildes.

Das entwickelte Bild gelangt von dem Entwicklersystem 36 zu einem Übertragungs-Korona-System mit einem Gehäuse 48, das mit Erde verbunden ist, und mit einem Koronadraht 50, der mit der Spannungsquelle 26 verbunden ist An dieser Übergabestation wird ein Blatt oder eine Bahn eines Materials (nicht dargestellt), wie z. B. gewöhnliches Papier, auf welches das Bild übertragen werden soll, zwischen dem Koronadraht 50 und der Oberfläche 18 hindurchgeführt. Die Spannungsquelle 26 legt an den Körönädfäht 50 ein Potential der gleichen Polarität wie an den Entladungsdraht 24 an. Unter dem Einfluß der von dem Koronadraht 50 erzeugten Korona-Entladung wandert das entwickelte Bild von der Oberfläche 18 der Trommel 12 auf die Oberfläche des der Trommel 12 benachbarten Materials bzw. des Papiers. Bei dem KopiergerV gemäß F i g. 1 ist das Übertragungs-Korona-System mit dem Koronadraht 50 während der gesamten Betriebszeit eingeschaltet.

Die Wirkung des Restpotentials in den Hintergrundbereichen des Bildes wird bereits relativ wirksam unterdrückt, wenn man die Entwicklerelektrode 46 auf einem Potential hält, welches um einen vorgegebenen Betrag größer ist als ein angenommenes Durchschnittspotential auf der Bildfläche der Oberfläche 18. In diesem Fall entfällt somit die Notwendigkeit einer Abtastung des Oberflächenpotentials. Wenn beispielsweise als Durchschnittspotential für die Bildfläche der Trommel ein Potential von 100 V angenommen wird, dann erfolgt in den Hintergrundbereichen keine Abscheidung von Tonerpartikeln, wenn die Elektrode 46 auf einem Potential von —175 V gehalten wird. Weiterhin wurde festgestellt, daß die billigste und wirksamste Lösung für die Erzeugung eines vorgegebenen Potentials darin besteht, an die Elektrode 46 einen Strom vorgegebener Größe anzulegen. Zu diesem Zweck enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Konstantstromquelle 52, welche unabhängig von Schwankungen der BeIastung einen konstanten Strom liefert. üA einem Ausführungsbeispiel mit einer einzigen Entwicklerelektrode 46, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, wurde festgestellt, daß eine Konstantstromquelle 52, welche einen Stron·. von etwa 2 μΑ liefert, ausreichend ist, um das Potential der Elektrode 46 um etwa 75 V über das Durchschnittspotential des latenten Bildes auf der Oberfläche 18 der Trommel 12 anzuheben.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Elektrode 46 mit dem Schaltarm 62 eines einpoligen Umschalters mit zwei Kontakten 54,56 verbunden, dessen einer Kontakt 54 mit dem Ausgang der Konstantstromquelle 52 und dessen anderer Kontakt 56 mit einer geeigneten Spannungsquelle 58 für ein Reinigungspotential verbunden ist Der Schaltarm 62 wird durch eine Kurvenscheibe 64 gesteuert, welche beispielsweise auf einem Achsstummel 20 sitzen und sich gemeinsam mit diesem drehen kann. Die Kurvenscheibe 64 ist so ausgebildet, daß sie den Schaltarm 62 über einen Abtaster 66 von dem Kontakt 56 abhebt und gegen den Kontakt 54 anlegt, wenn das Jatente Bild in das Entwicklersystem 36 eintritt. Nachdem das Bild das Entwicklersystem verlassen hat, kehrt der Schaltarm 62 zu dem Kontakt 56 zurück, an welchem das Reinigungspotential anliegt Wie oben erläutert, ist die Konstantstromquelle 52 sj ausgebildet, daß sie an der Elektrode 46 ein Potential verursacht, welches die gleiche Polarität wie das Potential des latenten Bildes besitzt, welches jedoch um einen vorgegebenen Betrag größer ist. Das Reinigungspotential am Anschluß bzw. an der Spannungsquelle 58 besitzt die entgegengesetzte Polarhät wie das Vorspannpotential und das Bildpotential, um zu gewährleisten, daß sämtliche Tonerpartikel, welche sich möglicherweise an der Elektrode 46 gesammelt haben, nach dem Entwickeln des Bildes in die Entwicklerflüssigkeit zurückkehren.

Erfindungsgemäß wird der Ausgangsstrom der Konstantstromquelle beim betrachteten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von Änderungen der Leitfähigkeit der Entwicklerflüss'gkeit geregelt. Zur Messung der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit werden im Abstand voneinander zwei leitfähige Platten 90 und 92 derart in dem Trog 38 angeordnet, daß die En'wicklerflüssigkeit zwischen ihnen hindurchfließt. Ein kleines Wechselstromsignal aus einer Quelle V1 wird an eine Serienschaltung aus einem kondensator Ci, aus den Platten 90 und 92, aus einem Kondensator C2 und aus einem Widerstand R 4 angelegt. Die Wechselspannung kann beispielsweise eine Sinusspannung von 12 V sein. Die Kondensatoren Cl und C2 verhindern einen Gleich-

Strom über die Platten 90 und 92 und damit die Ablagerung von Tonerpartikeln auf diesen Platten. Der Widerstandswert des Widerstandes RA wird so gewählt, daß er höchstens '/5 des Widerstandes zwischen den Platten 90 und 92 beträgt. Der Widerstand zwischen den Platten 90 und 92 ist natürlich eine Funktion der Plattenfläche, des Abstands der Platten und der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit. Unter diesen Voraussetzungen ist die Spannung über dem Widerstand RA mit vernünftiger Näherung gleich der Spannung aus der Spannungsquelle V1 χ R Ax der Leitfähigkeit zwischen den Platten 90 und 92 und damit proportional zur Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit. Das über dem Widerstand R 4 anliegende Wechselstromsignal liegt an der Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors 94 an. dessen Drain-Elektrode mit einem Anschluß % verbunden ist, der auf etwa + 10V liegt und dessen Source-Elektrode über einen Widerstand R 5 mit Erde verbunden ist. Der Feldeffekttransistor 94, der als sogenannter Source-Folgev geschaltet ist, besitzt eine hohe Eingangsimpedanz, eine niedrige Ausgangsimpedanz unc! eine Verstärkung von annähernd 1. Seine Funktion besteht darin, den Widerstand RA gegen eine Belastung durch eine Gleichrichteranordnung zu schützen. Mit dem Source-Anschluß des Transistors 94 ist ein Kondensator C3 verbunden. auf den zwei Dioden 98 und 100 folgen, wobei die genannten Bauelemente zusammen mit einem Kondensator CA einen Spitzenspannungsdetektor bzw. einen Gleichrichter zur Spannungsverdopplung bilden. Widerstände Rl und RB in der gezeigten Schaltung dienen der Berücksichtigung des Spannungsabfalls über den Dioden, so daß der Strom im Widerstand R 1 gegen Null abnehmen kann, wenn sich die Leitfähigkeit des Entwicklers dem Wert Null nähert.

Die Spannung über dem Widerstand RS wird an die Basis eines npn-Transistors 102 angelegt, dessen Kollektor über einen Widerstand R 2 mit einer Spannungsquelle von 260 V verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand R 9 an Bezugspotential liegt und der dazu dient, die Spannung über dem Widerstand Λ 8 in einen Strom umzuwandeln. Man erkennt, daß der Widerstand R 2 einerseits und der Transistor 102 sowie der Widerstand /?9 andererseits einen Spannungsteiler zur Erzeugung einer Vorspannung für die Basis des Transistors 88 bilden. Der Kollektor des Transistors 102 ist mit der Basis des Transistors 88 verbunden, dessen Emitter über den Widerstand R 1 an +260 V liegt und dessen Kollektor den gewünschten Konstantstrom liefert. Man erkennt ohne weiteres, daß dann, wenn die Leitfähigkeit der Entwicklerfüssigkeit absinkt, der Konstantstrom am Ausgang des Transistors 88 abfällt. Umgekehrt führt ein Ansteigen der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit dazu, daß der Konstantstrom aus dem Transistor 88 ansteigt

F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispie! einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Platte 70 in Verbindung mit dem Übertragungs-Korona-System 48. 50 eine Konstantstromquelle bildet und bei der ferner ein Teil des Stromes von der Platte in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit von der Elektrode 46 abgeleitet wird. Bei der in F i g. 2 gezeigten Schaltung wird die Spannung über dem Widerstand R 9 in der gleichen Weise erzeugt wie bei der Schaltung gemäß Fig. 1.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 2 wird das Potential am Anschluß 96 an einen Spannungsteiler aus Widerständen RiO und All angelegt deren Verbindungspunkt mit der Basis eines npn-Transistors 104 verbun- den ist, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors 102 über einen Widerstand R 12 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 104 ist mit der Zuleitung von der Platte 70 verbunden.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 2 steigt die Spannung über dem Widerstand R 9 bei ansteigender Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit an, während gleichzeitig die Spannung über dem Widerstand R 12 abfällt, da der Emitter des Transistors 104 auf ein Potential vorgespannt ist, welches über dem Emitterpotential des Transistors 102 liegt. Der Strom durch den Widerstand R 12 fließt durch den Transistor 104 und lenkt damit einen Teil des von der Platte 70 aufgrund der Koronaentladung erzeugten Konstantstromes ab. Wenn die Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit ansteigt, fällt der Strom durch den Transistor 104, wodurch der Strom, welcher der Elektrode 46 und dem Kontakt 54 zugeführt wird, anstei^at. Auf diese Weise werden Änderungen der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit kompensiert.

Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung wird der Schaltarm 62 durch die Kurvenscheibe 64 und den Kurvenabtaster 66 jeweils dann von dem Kontakt 56 abgehoben und an den Kontakt 54 angelegt, wenn das latente Bild auf der photoleitenden Oberfläche 18 in das Entwicklersystem 36 eintritt. Daraufhin wird an die Elektrode 46 ein vorgegebener Strom angelegt, welcher das Potential an dieser Elektrode auf einen Wert anhebt, welcher bei gleicher Polarität größer ist als das Durchschnittspotential der Bildfläche auf der photoleitenden Oberfläche 18. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß das Potential der Elektrode 46 in den meisten Fällen durch einen Strom von etwa 2 μΑ auf einen Wert angehoben wird, der etwa 75 V größer ist als das Durchschnittspotential der Bildfläche. Außerdem ist unter den meisten Bedingungen dieses Potential ausreichend, um die Ablagerung von Tonerpartikeln in Hintergrundbereichen des Bildes zu verhindern. Vorzugsweise wird der Konstantstrom von einer kleinen Platte 70 abgeleitet, die sich am Gehäuse 48 des Übertragungs-Korona-Systems befindet und die gegenüber dem Gehäuse 48 isoliert ist. Es wurde festgestellt, daß eine Platte 70 mit einer Oberfläche von etwa 1 cm² den erforderlichen Strom von etwa 2 μΑ liefert. Wenn das entwickelte Bild das Entwicklersystem 36 verlassen hat, kehrt der Schaltarm 62 zu dem Kontakt 56 zurück, um an die Elektrode 46 ein geeignetes Reinigungspotential anzulegen. Wie oben erläutert, besitzt dieses Potential die entgegengesetzte Polarität wie die Ladung auf der Oberfläche 18 der Trommel.

Im Betrieb wird der von der Konstantstromqueüe gelieferte Konstantstrom bei den Vorrichtungen gemäß F i g. 1 und 2 in Abhängigkeit von Änderungen der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit geändert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf einer fotoleitenden Oberfläche mit einem Entwicklersystem, welches einen Trog mit einer Entwicklerfiüssigkeit aufweist und bei dem Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Relativbewegung zwischen dem Trog und der fotoleitenden Oberfläche herbeizuführen und diese dabei an einer Entwicklerstation in Kontakt mit der Entwicklerflüssigkeit zu bringen und mit einer an der Entwicklerstation in dem Trog angeordneten, mit einer Konstantstromquelle verbindbaren Elektrode an die ein Potential zur Unterdrückung des Einflusses von Restladungen der fotoleitenden Oberfläche in Hintergrundbereichen des latenten Bildes anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeinrichtungen (90, 92) zum Messen der Leitfänigkeit der Entwicklerfiüssigkeit in dem Trog (38) vorgesehen sind und daß der Ausgangsstrom der Konstantstromquelle (52) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Meßeinrichtungen (90, 92) mittels Regeleinrichtungen regelbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom der Konstantstromquelle (52) mit Hilfe der Regeleinrichtungen bei absinkender Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit verringerbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet di3 mit Hilfe der Regeleinrichtungen ein Teil des von der Konstantsfromquelle (52) gelieferten Ausgangssiroms ableitbar ist

4. Vorrichtung nach einem d-?r Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aie Meßeinrichtungen zwei Platten (90, 92) aufweisen, weiche im Abstand voneinander in der Entwicklerflüssigkeit anbringbar sind und daß eine Wechselspannungsquelle (Vl) zum Anlegen einer Wechselspannung an die Platten (90, 92) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (90, 92) mit einer SpGnnungsteilerschaltung (A4, R 5, 94) verbunden sind, welche einen Widerstand (R 5) aufweist, an dem ein der Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit entsprechendes Signal zur Regelung der Größe des Konstantstroms für die Elektrode (46) abgreifbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (Cl, C2) zum Entkoppeln der Platten (90,92) von Gleichspannungspotentialen vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsverhältnis der Spannungsteilerschaltung (R 4, R 5,94) in Abhängigkeit von der gemessenen Leitfähigkeit der Entwicklerflüssigkeit regelbar ist.