DE2644530A1 - Einrichtung zum erzeugen einer vorspannung in einem elektrophotographischen kopiergeraet - Google Patents
Einrichtung zum erzeugen einer vorspannung in einem elektrophotographischen kopiergeraetInfo
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Description
DR. BERG DIPL.-ING. STAPF -
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SA^DMAIR £ O 4 4 O J U
PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
Anwaltsakte; 27 470 1. OKT. 1976
Ricoh Company, Ltd.
Tokyo / Japan
Tokyo / Japan
Einrichtung zum Erzeugen einer Vorspannung in einem elektrophotographischen
Kopiergerät
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer Vorspannung
in einem elektrophotographischen Kopiergerät, um sie an eine Entwicklungselektrode in einer Entwicklungseinrichtung in
dem Gerät anzulegen.
Bekanntlich wird bei einem elektrophotographischen Verfahren eine geladene Oberfläche eines photoleitenden Teils bildmäßig belichtet,
wobei das Bild über ein optisches Belichtungssystem projiziert wird, um dadurch selektiv die Oberflächenladung zu entfernen,
um ein elektrostatisches, latentes Bild zu schaffen. Das latente Bild wird dann in ein sichtbares Bild umgewandelt, indem es in
Anlage mit gefärbten feinen Partikeln gebracht wird, welche als
* (089) 988272 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100
987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3890002624
983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808
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Toner bezeichnet werden. Der Toner ist mit einer Polarität geladen,
die der der Ladung entgegengesetzt ist, welche das latente Bild bildet, wodurch er elektrostatisch angezogen wird. Obwohl
bildfreie Bereiche des latenten Bildes infolge des Verlustes an elektrischer Ladung frei von dem Aufbringen oder Absetzen irgendwelchen
Toners sein sollten, bleibt in Wirklichkeit in diesen Bereichen wegen der Ermüdung des photoleitenden Teils ein Potential in
der Größenordnung von 200 bis 300 V zurück, und der an diesen Bereichen haftende Toner hat ein Verschmieren des Hintergrunds oder ein
Absetzen von Tonerresten (Scumming) auf einer sich ergebenden Kopie zur Folge. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, eine Entwicklungselektrode
zu verwenden, welche sehr nahe bei und entlang der Oberfläche des photoleitenden Teils angelegt ist, und an welche eine
Vorspannung angelegt wird, welche etwas höher ist als die der bildfreien Bereiche, um auf diese Weise das Absetzen irgendwelchen
Toners in diesen Bereichen zu verhindern. Das Potential des latenten Bildes einschließlich der nicht freien Bereiche hängt von dem
verwendeten Belichtungswert ab. Je kleiner die Belichtungsgröße ist, umso höher ist das Potential oder umgekehrt. Infolgedessen wird
das Potential des konstanten Bildes für einen vorgegebenen Belichtungswert konstant, vorausgesetzt, daß andere Faktoren konstant
bleiben.
In der Praxis hat jedoch eine in dem optischen Belichtungssystem verwendete Lichtquelle einen Lichtausgang, welcher sich mit der
Zeit ändert. Beispielsweise sind in Fig. 1 und 2 ein Paar Beispiele von Leuchtstofflampen oder -röhren dargestellt. Bei einer
Lampe mit einer Kennlinie, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, än-
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dert sich der Lichtausgang von der Leuchtstofflampe von dem Anfangswert,
der als 100$ angenommen wird, auf einen Wert zwischen
75 und 80$ in einem (verhältnismäßig)kurzen Zeitintervall in der
Größenordnung von etwa 10 min. während welchem fortlaufend ein
Kopiervorgang stattfindet. In Pig. 2 ist eine Lampenkennlinie über
eine längere Zeitdauer dargestellt; hieraus ist zu ersehen, daß der Ausgang in ähnlicher Weise nach 100 h auf einen Wert zwischen
75 und 80# abnimmt.
Hieraus ist somit zu ersehen, daß das Anlegen einer bestimmten, festgelegten Vorspannung an die Entwicklungselektrode nicht eine
den Erwartungen entsprechende Sicherheit gegen das Ablagern von Tonerresten (Scumming) schaffen kann, da eine Änderung in dem Lichtausgang
von der Lichtquelle eine Potentialänderung an dem bildfreien Bereichen zur Folge hat. Infolgedessen sollte somit eine
Vorspannungsquelle geschaffen werden, welche automatisch entsprechend
einer Änderung im Lichtausgang einer Lichtquelle gesteuert wird, die in dem optischen Belichtungssystem verwendet
wird. Bisher ist in der Praxis keine Abhilfe geschaffen worden, um eine Veränderung in dem Lichtausgang im Laufe der Zeit zu
korrigieren, obwohl ein Lampenregler vorgeschalgen wird, um eine Schwankung in der Leitungs- bzw. Netzspannung auszugleichen.
Gemäß der Erfindung weist eine Einrichtung zum Erzeugen einer Vorspannung einen Wandler, um die Lichtmenge von einer Lichtquelle
in einem optischen Belichtungssystem in eine elektrische Größe umzuwandeln, und einen Verstärker zum Verstärken der elektrischen
Größe auf. Der Wandler kann beispielsweise ein Kadmium-
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sulfid-Photowiderstand sein, welcher eine Kennlinie mit einem zunehmenden
Widerstand bei abnehmenden Licht aufweist. Wenn infolgedessen der Ausgang des Wandlers als Vorspannungsquelle verwendet
wird, kann ein Vorspannungspotential angelegt und zugeführt werden, welches in einer Weise zunimmt, die einer Potentialzunahme des
latenten Bildes entspricht, wenn die Lichtmenge abnimmt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung
zum Erzeugen einer Vorspannung einen Wandler, um die Lichtmenge einer Lichtquelle in einem optischen Belichtungssystem in
eine elektrische Größe umzusetzen, einen Generator, welcher eine Bezugsvorspannung erzeugt, die einem Bezugsausgang der Lichtquelle
entspricht, und einen Differenzverstärker auf, welcher betätigt wird, um eine Änderungskomponente in einer elektrischen Größe zu
verstärken, die der des Lichtausgangsentspricht. In diesem Fall kann der Wandler eine Sonnen- - oder Solarzelle , aufweisen. Wenn
die Lichtmenge, welche die Sonnenzelle bestrahlt, abnimmt, schafft der Differenzverstärker einen Ausgang , welcher die Spannungsverringerung oder -abnähme ausgleicht. Der Ausgang wird dann zu
einem Potential addiert,welches von dem Generator für die Bezugsvorspannung erzeugt wird, um eine endgültige Vorspannung mit einer
Größe zu schaffen, welche um einen Wert erhöht ist, der einer Potentialzunahme des latenten Bildes entspricht, die als Folge einer
Verringerung im Lichtausgang vorkommt.
Infolgedessen ist gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen
einer Vorspannung in einem elektrophotographischen Kopier-
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gerät mit einer Entwicklungseinrichtung geschaffen, welche mit
einer elektrisch vorgespannten Entwicklungselektrode versehen
ist, wobei die Einrichtung eine Vorspannung liefert, welche eine Änderung im Lichtausgang einer Lichtquelle eines optischen Belichtungssystems
ausgleicht.
Ferner ist gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen einer
Vorspannung geschaffen, welche eine Komponente aufweist, die gemäß einer Potentialzunahme des latenten Bildes hinzuaddiert wird,
wenn eine Änderung im Lichtausgang der Lichtquelle vorkommt.
Gemäß der Erfindung ist somit eine Einrichtung zum Erzeugen einer
Vorspannung in einem elektrophotographischen Kopiergerät mit einer
Entwicklungselektrode geschaffen, wobei die Einrichtung ein Vorspannungspotential
mit einer richtigen Größe entsprechend einer Änderung in der Lichtmenge sicherstellt, welche von einer Lichtquelle
eines optischen Belichtungssystems abgegeben xvird« Hierzu
ist eine Einrichtung zum Umwandeln der Lichtmenge bzw. des Lichts in eine entsprechende elektrische Größe sowie eine Einrichtung zum
Verstärken der elektrischen Größe vorgesehen. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist auch einen Differenzverstärker auf, welcher
ein Vorspannungspotential erzeugt, das der Veränderung in der Lichtmenge
entspricht, zu welcher ein BezugsVorspannungspotential addiert
wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzel-
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nen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematisch eine Veränderung im Lichtausgang im
Laufe der Zeit von Leuchtstofflampen oder -röhren, welche als Lichtquelle in einem optischen Belichtungssystem verwendet
werden können;
Fig. 3 und 4- schematische Ansichten von Ausführungsformen der Erfindung
j
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 4 dargestellten
Aus führungs form;
Fig. 6 eine Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 in Form einer Kurve die Beziehung zwischen der Vorspannung
oder einer Ausgangsspannung der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform und der Lichtmenge; und
Fig. 8 eine Schaltung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 3 ist eine Anordnung eines optischen Belichtungssystems
mit einer sich bewegenden Lichtquelle dargestellt, wobei ein Wandler starr mit der Lichtquelle verbunden und zusammen mit dieser bewegbar
ist. Ein Wandler 1 ist an einem Gehäuse 4- einer Lichtquelle 3, die entlang einer Führungswelle 4· bewegbar ist, mittels eines
Haltearms 5 angebracht· Licht von der Quelle 3 fallt auf eine Vo r-
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lage 7» die auf einer sie aufnehmenden Glasplatte 6 angeordnet ist; und fällt auch auf den Wandler 1, welcher dazu dient, eine
Veränderung im Lichtausgang der Lichtquelle im Laufe der Zeit zu fühlen· Hierzu kann der Wandler 1 an einer Stelle in der Nähe
der Lichtquelle 3 angeordnet sein, an welcher er von der Lichtquelle 3 abgegebenes Licht aufnehmen kann und an welcher er die
Beleuchtung der Vorlage 7 nicht störend beeinflußt. Dem Wandler 1 kann in Abhängigkeit von der geplanten Anwendung ein entsprechender
Filter 8 zugeordnet sein.
In Mg. 4 ist eine Anordnung für ein optisches Belichtungssystem dargestellt, in welchem eine Vorlage und ein photoleitendes Teil
synchron miteinander bewegt werden können. Eine Vorlage 11 wird auf einer sie aufnehmenden Glasplatte 12 angeordnet, unter welcher
eine Lichtquelle 13 angeordnet ist. Licht von der Lichtquelle 13
fällt auf die Vorlage 11 und wird reflektiert, um durch eine Linse 14 hindurchzugehen, wodurch ein Abbild der Vorlage auf die Oberfläche
eines photoleitenden Teils 15 projiziert wird. Wie in der
Seitenansicht in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine reflektierende Platte an einer Seite der Glasplatte 12 angeordnet, während ein
Wandler 18 auf der gegenüberliegenden Seite unmittelbar an der Oberseite des photoleitenden Teils 15 angeordnet ist, so-daß-· ven
der reflektierenden Platte 17 reflektiertes Licht auf den Wandler 18 auftreffen kann, nachdem es durch die Linse 14 hindurchgegangen
ist. Bei dieser Anordnung, bei welcher die reflektierende Platte 17 und der Wandler 18 außerhalb der wirksamen Bildfläche
A angeordnet sind, ist eine Beeinflussung des von der Vorlage reflektierten Lichts vermieden, wobei eine genaue Bestimmung einer
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Veränderung in dem Lichtausgang von der Lichtquelle vorgesehen ist, welche im allgemeinen im Laufe der Zeit auftritt. In Abhängigkeit
von der Art des verwendeten, optischen Belichtungssystems kann der Wandler entsprechend angeordnet werden; hierbei ist aber
wesentlich, daß er den Abbildungsvorgang nicht nachteilig beeinflußt und einen konstanten Abstand von der Lichtquelle einhält.
In !ig. 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei
welcher ein Kadmiumsulfid-Photowiderstand verwendet ist, der als Wandler dient. Insbesondere ist ein Ende des Photowiderstands 21
über einen veränderlichen Widerstand 22 mit dem positiven Anschluß einer Gleichspannungsquelle 23 und das andere Ende mit der
Basis eines Transistors Tr in einem Verstärker 24 verbunden. Der
Emitter des Transistors Tr ist, wie der negative Anschluß der Spannungsquelle 23, mit Erde verbunden, während sein Kollektor
mit einem Aus gangs ans chluß 25 und über einen Ausgangswiderstand
RL des Verstärkers 24 mit dem positiven Anschluß der Spannungsquelle verbunden ist. Wenn das Licht, mit welchem der Photowiderstand
bestrahlt wird, im Laufe der Zeit abnimmt, weist der Photowiderstand einen zunehmenden Widerstand oder Photostrom auf, was
zu einer fortlaufenden Zunahme der Ausgangs- oder Vorspannung führt, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Vorspannung muß nicht zunehmen
können, wenn die Lichtmenge abnimmt, da unter Umständen schwerwiegende Folgen hervorgerufen werden können. Wenn beispielsweise
eine Entwicklung mittels einer magnetischen Bürste durchgeführt wird, kann eine elektrische Entladung zwischen den Trägern, welche
im allgemeinen durch Eisenpulver-Partikel gebildet sind, hervorgerufen werden, die über einem bestimmten Wert der Vor-
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spannung liegen, oder es kann eine elektrische Entladung zwischen dem photoleitenden Teil und den Trägern hervorgerufen werden, was
einen Schaden an dem photoleitenden Teil zur Folge hat. Ein oberer
Grenzwert der Vorspannung hängt von der Art der Träger, der Art des photoleitenden Teils, der Dicke und anderen Faktoren ab, und
liegt im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 500 V· Das Ende
einer brauchbaren Lebensdauer der als Lichtquelle verwendeten Lampe kann bestimmt und festgestellt werden, wenn die Vorspannung ständig
ansteigt und sich dem oberen Grenzwert nähert. Wenn dies gefühlt und festgestellt wird, ist ein unmittelbarer Wechsel der
Lampe zulässig, ja sogar erforderlich, um zu vermeiden, daß fälschlicherweise nach einer vorgegebenen Benutzungsdauer auf das Laden
mit dieser Lampe vertraut wird.
Wenn eine Leuchtstofflampe oder -röhre als Lichtquelle und Selen für das photoleitende Teil zusammen mit einer isolierenden Buchse
für die magnetische Bürste verwendet wird, liegt die optimale Vorspannung, wenn der Licht aus gang von der Lichtquelle auf 7 bis 8
Luxsekunden herabgesetzt ist, bei etwa
Im allgemeinen muß die Vorspannung V herabgesetzt werden, wenn die
Lichtmenge L zunimmt, und die Beziehung zwischen diesen Größen muß so gewählt werden, daß dV/dL negativ ist. Jedooh ist die Erfindung
nicht notwendigerweise auf eine Polarität bzw· ein Vorzeichen der Ableitung dV/dL beschränkt.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem
Differenzverstärker dargestellt. Hierbei wird eine Sonnen- oder
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JH
Solarzelle als Wandler verwendet, um die Lichtmenge in eine elektrische
Größe umzuwandeln. Insbesondere ist der negative Anschluß der Sonnen- oder Solarzelle 31 mit Erde und ihr positiver Anschluß
über einen Widerstand R-I mit dem negativen Eingang eines Operationsverstärkers
OA verbunden, der in einem Differenzverstärker 32 vorgesehen ist. Der positive Eingang des Operationsverstärkers OA ist
über einen Widerstand R2 mit dem positiven Anschluß einer Bezugsspannungsquelle 33 verbunden, deren negativer Anschluß mit Erde
verbunden ist. Ein Widerstand S3 ist im Nebenschluß zwischen den
Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers OA geschaltet, und der Ausgang des letzteren ist über einen Generator
34 für eine Bezugsvorspannung mit einem Ausgangsanschluß 35 verbunden.
Der positive Eingang des Operationsverstärkers OA ist mit einem Ende eines Widerstands E^ verbunden, dessen anderes Ende mit
Erde verbunden ist.
Eine an der Solar- oder Sonnenzelle 31 erhaltene Spannung ist
mit V„ und die Spannung der Bezugsquelle mit V_ bezeichnet« die
Ausgangsspannung V0 des Differenzverstärkers ist durch die Gleichung
Yq = K, (V. -V) gegeben. Wenn diese Ausgangsspannung zu
einer von dem Generator 34- erzeugten Spannung VgS addiert wird,
wird am Ausgangsanschluß 35 eine Summenspannung erzeugt, die sich durch Vgg + Kk (V. +V) V^g + Vq gegeben ist. Wenn infolgedessen
die auf die Sonnen- oder Solarzelle auftreffende Lichtmenge abnimmt, schafft der Differenzverstärker einen entsprechenden Spannungsausgleich,
um eine konstante Ausgangsspannung am Anschluß 35 zu erzeugen. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die
Verwendung einer Sonnen oder Solarzelle beschränkt.
Patentansprüche .. _
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eerse
it
Claims (4)
1. Einrichtung zum Erzeugen einer Vorspannung in einem elektrophotographischen
Kopiergerät, gekennzeichnet durch einen Wandler (1; 18; 21;31), um die Lichtmenge von einer Lichtquelle
(3;13) eines optischen Belichtungssystems in eine elektrische
Größe umzuwandeln, und durch einen Verstärker (24; 32) zum Verstärken der elektrischen Größe, wobei der Ausgang des Verstärkers
als Vorspannungsquelle verwendet wird, die an eine Entwicklungselektrode
einer Entwicklungseinrichtung angelegt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler einen Kadmiumsulfid-Photowiderstand (21) aufweist
.
3. Einrichtung zum Erzeugen einer Vorspannung in einem elektrophotographischen
Kopiergerät, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wandler (1;18;21;31), um die
Lichtmenge von einer Lichtquelle (3;13) eines optischen Belichtungssystems in eine elektrische Größe umzuwandeln, durch einen Generator
(34) zum Erzeugen einer Bezugsvorspannung, welche einen Bezugswert
der Lichtmenge von der Lichtquelle entspricht, und durch einen Verstärker (32), un nur eine Veränderung in der elektrischen
Größe zu verstärken, die der in der Lichtmenge von der Lichtquelle bezüglich des Bezugswert entspricht, wobei der Ausgang von dem Verstärker
und der Ausgang des Generators addiert werden, um eine Vorspannungsquelle zu schaffen, deren Spannung an eine Entwicklungs-
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elektrode einer Entwicklungseinrichtung angelegt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,
daß der Wandler eine Sonnen- oder Solarzelle (31) aufweist.
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