DE3030787A1 - Elektrostatisches kopiergeraet - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMEH¹CH · GEHO Mül LER · Π. UROSSE · F. POLLMEIER - Sf -7. August 1980 wd.ni 73 361

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho, Saiwai-ku,. Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Elektrostatisches Kopiergerät

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Kopiergerät bestehend aus einem fotoelektrisch leitenden Konstruktionselement, aus einem Aufladungssystem zur gleichmäßigen elektrostaischen Aufladung des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes, aus einem Belichtungssystem für die Belichtung des aufgeladenen fotoelektrischen Konstruktionselementes und zur Herbeiführung eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf diesem fotoelektrisch leitenden Konstruktionselement sowie aus einem Entwicklersystem zur Entwicklung des elektrostatischen und latenten Ladungsbildes.

In einem bekannten Kopiergerät dieser Art wird ein fotoelektrisches Konstruktionselement, bspw. eine fotoelektrisch leitende Trommel gleichmäßig aufgeladen und dann zur Herbeiführung eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf dem Wege der Ablichtung des Originals belichtet. Der fotoelektrisch leitenden Trommel wird Entwickler zugeführt, wobei ein sichtbares Toner-Staubbild auf der Trommel entsteht, welches dann auf ein Blatt Papier übertragen und auf diesem Papierblatt fixiert wird.

Es kann als bekannt vorausgesetzt werden, daß sich das Aufladungsvermögen des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes mit der Temperatur des Konstruktionselementes ändert, d. h. das Aufladungsvermögen des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes ist abhängig von der Temperaturänderung in gerade diesem Konstruktionselement.

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Veränderungen im Aufladungsvermögen beeinflussen und beeinträchtigen aber auch die Qualität der Kopien.

Fig. 1 stellt eine Kennlinie dar/ in welche für eine konstante Lichtstärke das Aufladungsvermögen als Funktion der Temperatur des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes eingetragen ist. Die Werte der Kennlinie sind das Resultat der Aufladung einer amorphen Selenplatte mit einer Korona-Aufladevorrichtung unter konstanten Spannungebedingungen. Auf die Ordinate ist das Aufladungspotential (V) aufgetragen, während die Temperatur (T⁰C) die Umgebung, in der sich das fotoelektrisch leitende Element befindet, auf die Abszisse aufgetragen ist. Der gestrichelt wiedergegebene Bereich ist der Bereich der zulässigen Aufladung für gute Kopienqualität. Wie aus der Kennlinie hervorgeht, fällt bei Temperaturen über 30 C das Aufladungspotential ab.und Temperaturen, die sich in einem Bereich über 40 C befinden, liegen sogar außerhalb des zulässigen Ladungspotentialbereiches. Anders ausgedrückt: Bei Temperaturen von mehr als 40° C und bei konstanter Lichtstärke des zur Belichtung verwendeten Lichtes entspricht das Aufladungspotential (V) einer Überbelichtung und bewirkt entsprechend auch eine Verschlechterung der Qualität der hergestellten Kopien. Grund dafür ist die Tatsache, daß bei Temperaturanstieg der elektrische Widerstand des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes kleiner wird und damit auch das Aufladungsvermögen für elektrostatische Aufladungen. Es ist infolgedessen "notwendig, die Helligkeit und Lichtstärke der Lampe zu steuern und zu regeln, die auf das fotoelektrisch leitende Element ausgerichtet ist.

In der japanischen Patentschrift (Kokoku) Nr. 54-22305 (M. Nakaguchi vom 6. August 1979) wird eine bekannte Belichtungsregelung beschrieben und erläutert. Zu dieser Belichtungsregelung gehört ein Heißleiter, der die Temperatur des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes mißt und

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erfaßt und entsprechend der gemessenen Temperatur dann entweder steuernd und regelnd auf die Lampe oder auf die Größe der Blendenöffnung einwirkt. Diese bekannten Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie unzuverlässig arbeiten, in der Konstruktion zu kompliziert und zudem auch noch außergewöhnlich teuer sind. "

Ziel dieser Erfindung ist somit die Schaffung eines elektrostatischen Kopiergerätes der bekannten Gattung, das sich durch eine erheblich einfachere Konstruktion auszeichnet und die Nachteile der konventionellen Belichtungssysteme nicht mehr aufweist.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines elektrostatischen Kopiergerätes, mit dem über einen weiteren Temperaturbereich Kopien besserer Qualität hergestellt werden können.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Belichtungssystem aus einer Lichtleitvorrichtung mit einstellbarer Blende (Apertur) besteht, welche das Licht über die Blende dem sich im Aufladungszustand befindenden fotoelektrischen Konstruktionselement zuführt und daß ein der Lichtleitvorrichtung zugeordnetes auf Wärmeänderung ansprechendes Konstruktionselement vorgesehen ist, welches nahe dem fotoelektrisch leitenden Konstruktionselement angeordnet und mit der einstellbaren Blende derart verbunden ist, daß von ihm die Größe der Blendenöffnung als Funktion der Temperatur des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes gesteuert und geregelt wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektrostatischen Kopiergerätes ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

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Figur 1 ein Kennliniendiagramm, in dem das Aufladungspotential als Funktion der Temperatur des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes dargestellt ist,

Figur 2 eine Übersichtszeichnung mit Darstellung des in ein elektrostatisches Kopiergerät eingebauten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Figur 3 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Figur 4 einen Teillängsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend nun anhand von Fig. 2 bis Fig. 3 beschrieben und erläutert werden. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, besteht das elektrostatische Kopiergerät der Erfindung aus einer fotoelektrisch leitenden Trommel 3, aus einem Aufladungssystem 4, aus einem Belichtungssystem 5 und aus einem Entwicklungssystem 6. Die im Hauptgehäuse 1 untergebrachte fotoelektrisch leitende Trommel 3 steht mit einer (nicht dargestellten) geeigneten Antriebsvorrichtung in Verbindung, damit sie sich in die mit Pfeil gekennzeichnete Richtung drehend bewegen kann. Die Trommel 3 ist aus einem fotoelektrisch leitenden Material hergestellt, bspw. aus amorphen Selen, Zinkoxid oder, dergleichen mehr. Auf das Hauptgehäuse 1 aufgesetzt ist ein hin und her fahrbarer Tisch 2 zur Aufnahme des zu kopierenden Originals. In der Nähe der Trommel 3 angeordnet ist eine Aufladevorrichtung 4, welche eine gleichmäßige elektrostatische Aufladung auf die fotoelektrisch leitende Trommel 3 zu übertragen hat. Dem oberen Teil des Hauptgehäuses 1 zugeordnet ist das Belichtungssystem 5, das die eine elektrostatische Aufladung aufweisende fotoelektrisch leitende Trommel 3 derart zu belichten hat, daß auf dieser fotoelektrisch leitenden Trommel 3 ein elektrostatisches latentes Ladungsbild entsteht, zum

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Belichtungssystem 5 gehören: Eine Belichtungslampe 5a, ein erster Spiegel 5b, ein Linsensystem 5c, ein zweiter Spiegel 5d und eine Lichtleitvorrichtung 5e. Dem Entwicklersystem 6 ist eine Magnetrolle 6a für das Entwickeln des latenten elektrostatischen Ladungsbildes zugeordnet.

Unterhalb der Trommel 3 befindet sich die übertragungsvorrichtung 7 für die übertragung des auf der Trommel entwikkelten Staubbildes auf das Papierbplatt P. In der Nähe der Trommel 3 angeordnet ist ein Entladungssystem 8, welches durch die Zuführung einer Korona-Aufladung mit einer dem elektrostatischen latenten Staubbild entgegengesetzten Polarität die Restaufladung zu beseitigen hat. In der Nähe der Trommel 3 befindet sich auch ein Reinigungssystem 9, das den überschüssigen Toner von der Trommel zu entfernen hat. Der Toner wird dabei dadurch von der Trommel 3 weggenommen, daß sich die Renigungsbürste 9a an der Trommel 3 dreht. Im unteren Teil des Hauptgehäuses 1 eingesetzt ist eine Papierkassette 10 mit den darin enthaltenen Papierblättern. Ein jedes Papierblatt wird von einer Papiereinzugsrolle 11 eingezogen und der Papiertransportbahn 14 zugeführt. Am Ende der Papiertransportbahn 14 befindet sich eine Fixiervorrichtung, die das Tonerbild, welches auf das Papier übertragen worden ist, zu fixieren hat. Die Fixiervorrichtung ist mit der allgemeinen Hinweiszahl 12 gekennzeichnet. An der Außenseite des Hauptgehäuses 1 befestigt, und zwar nahe der Austrittsöffnung 15, ist eine Papierhalterung 13, die das aus dem Kopiergerät herausgeführte Papierblatt P aufzunehmen hat.

Fig. 3 zeigt nun ganz detailliert den Aufbau der Lichtleitvorrichtung 5e dieser Erfindung. Für die Lichtzuführung auf die fotoelektrisch leitende Trommel 3 weist die Lichtleitvorrichtung 5e eine verstellbare Blendenöffnung 20 auf. Im Rahmen der Erfindung ist auch noch eine Vorrichtung vorgesehen, welche die Größe der Blendenöffnung in Abhängigkeit von der Trommeltemperatur steuert. Zur Lichtleitvorrichtung 5d gehören: Eine

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Platte 16, eine Platte 17, eine Bimetallplatte 18 und eine Führungsplatte 19. Die Platten 16 und 17, deren Enden derart nach innen gebogen sind, daß die verstellbare schlitzförmige Blendenöffnung 20 entsteht, sind so montiert, daß sie einen Abstand voneinander haben. Mit ihrem hinteren Ende ist die Platte 16 durch Nieten oder auf andere Weise mit einem Ende der Bimetallplatte 18 verbunden, während das andere Ende der Bimetallplatte 18 an dem vorderen Ende der Führungsplatte 19 befestigt ist. Die Platte 17, die Führungsplatte 1S, die Bimetallplatte 18 und die Platte 16 bilden einen Lichtleitkanal 21, durch den über die einstellbare Blendenöffnung 20 das Licht auf die Oberfläche der fotoelektrisch leitenden Trommel 3 ge-; führt wird. Die Bimetallplatte 18 besteht aus Invar- und aus Bronzeblech, die als Schichtkonstruktion übereinandergeschweißt sind. Das an die Platte 16 angenietete freie Ende biegt sich als Folge von Wärmeänderung um den Befestigungspunkt, der mit der Führungsplatte 19 in Verbindung steht. Ein Temperaturanstieg in der fotoelektrisch leitenden Trommel 3 bewirkt, daß sich das Bimetallelement 18 im Uhrzeigersinne bewegt und dabei die Blendenöffnung 20 verkleindert. Das Absinken der Trom- " meltemperatur bewirkt, daß sich die Bimetallplatte 18 dem Uhrzeigersinne entgegenbiegt und dabei die Blendenöffnung 20 vergrößert. Das hat zur Folge, daß die Belichtung durch das der Oberfläche der fotoelektrisch leitenden Trommel 3 zugeführte Licht automatisch gesteuert und geregelt wird.

Nachstehend soll nun die Funktion des in der beschriebenen Weise konstruierten elektrostatischen Kopiergerätes beschrieben und erläutert werden. Auf den Vorlagentisch 2 wird ein Originaldokument gelegt, dann wird ein (nicht dargestellter) Schalter betätigt, was zur Folge hat, daß das (nicht dargestellte) Antriebssystem zu arbeiten beginnt und die fotoelektrisch leitende Trommel in Umdrehung versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die fotoelektrisch leitende Trommel 3 vom Ladesystem 4 gleichmäßig und gleichförmig' aufgeladen. Wenn sich der Vorlagentisch 2 nach rechts bewegt, leuchtet die Belich-

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tungslampe 5a auf, wobei dann die Ablichtung des Originaldokuments im nachstehend angeführten Strahlengang weitergeleitet wird, und zwar über den ersten Spiegel 5b über das Linsensystem 5c über den zweiten Spiegel 5d und über die Blendenöffnung 20 der Lichtleitvorrichtung 5e. Das Licht gelangt schließlich" auf den aufgeladenen Teil der Trommel 3 und läßt dort ein elektrostatisches latentes Ladungsbild entstehen. Nunmehr wird Entwickler dem elektrostatischen latenten Ladungsbild über die Magnetrolle 6a des Entwicklersystems 6 zugeführt, was wiederum zur Folge hat, daß auf der Trommel ein Toner-Staubbild entwickelt wird. Dieses Toner-Staubbild wird mit der übertragungsvorrichtung 7 auf das Papierblatt P übertragen, das über die Einzugsrolle 11 und die Transportrolle 11a von der Kassette 10 aus zugeführt wird. Nach der Bildübertragung wird das Papierblatt über die Rollen 11b, 11c zum Fixiersystem 12 weitergeleitet, so daß das Toner-Staubbild auf dem Papier fixiert wird. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, dann wird das Papierblatt P von der Rolle 11d auf die Papierhalterung 13 geführt. Der Übertragungsvorgang wird dadurch abgeschlossen, daß die restliche Aufladung der Trommel von dem Korona-Entladungssystem 8 wieder rückgängig gemacht wird, daß weiterhin auch der überschüssige Toner durch Drehen der Bürste 9a, die zum Reinigungssystem 9 gehört, entfernt wird.

Steigt während des Kopiervorganges die Umgebungstemperatur der fotoelektrisch leitenden Trommel 3 nach und nach an, dann verringert sich dabei auch It. Fig. 1 das Aufladungsvermögen der Trommel. Dieser Temperaturanstieg kann verursacht werden durch den Aufstellungsort des Kopiergerätes oder durch die Wärme, welche vom Fixiersystem 12 erzeugt und abgestrahlt wird. Ein Temperaturanstieg bewirkt aber auf jeden Fall eine Rechtsdrehung der Bimetallplatte 18 um seinen Befestigungspunkt, wobei durch diese Drehbewegung der Bimetallplatte die Blendenöffnung 20 verkleinert und die Menge des durch die Lichtleitvorrichtung einfallenden Lichtes verringert wird.

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Das hat wiederum zur Folge, daß die Oberfläche der Trommel 3 unter Beachtung des Aufladungspotentials (V) der Trommel 3 richtig belichtet wird. Die durch dia Wärmeänderung bedingte Lagenänderung der Bimetallplatte 18 bewirkt somit eine entsprechende richtige? Steuerung und Regelung der Belichtung, so daß die Möglichkeit besteht, Kopien gleichbleibender Qualität über einen großen Temperaturänderungsbereich herstellen zu können.

Fig. 4 zeigt nun eine andere Ausführung der Lichtleitvorrichtung 5e. Eine Platte 22 weist eine zu ihr im rechten Winkel ausgerichtete Platte 22a auf, zu der wiederum die Ränder 22b und 22c gehören. Die Ränder 22b und 22c sind jeweils parallel zur Platte 22 angeordnet, welche derart montiert ist, daß sie sich um den Zapfen 23 schwenkend bewegen kann. Die vorderen Enden der in einem Abstand zueinander montierten Platten 22 und 24 sind derart nach innen gebogen, daß dadurch eine schlitzförmige Blendenöffnung entsteht. Eine Führungsplatte 26 ist parallel zur Platte 24, koaxial zum Rand 22c und derart in einem Abstand zur Platte 22 angeordnet, daß der Lichtleitkanal 27 zwischen den Platten 26, 22 und der Platte 24 entsteht. Ein auf Wärmeänderung ansprechender Metalldraht 28 ist, von einer Rolle 30 umgelenkt, zwischen dem Rand 22b und einem an der Führungsplatte 26 angebrachten Haken vorgesehen. Eine Feder 31 ist mit dem einen Ende an der Führungsplatte 26 befestigt und mit dem anderen Ende am Rand 22c, so daß die Feder 31 die Gegenkraft zu dem sich bei TemperaturSchwankungen in der Länge ändernden Metalldraht 28 bildet.

Als Funktion der Temperaturänderung in der fotoelektrisch leitenden Trommel 3 weist der Metalldraht 28 ein ganz bestimmtes Wärmedehnungs- und Wärmekontraktionsvermögen auf. Es kommt dann zu einer Dehnung des Drahtes 28, wenn die Temperatur in der fotoelektrischen Trommel 3 ansteigt (bspw. auf einen Wert von mehr als; 40 C). Das hat zur Folge, daß das bestehende Gleichgewicht zwischen der Zugkraft des Metalldrahtes 28 und der Rückstellkraft der Feder 31 zur

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Federkraft hin verschoben, das gekrümmte Ende der Platte zum gekrümmten Ende der Platte 24 bewegt und die Blende zugeregelt wird. Demgegenüber wird bei einem Temperaturabfall das besagte Gleichgewicht zur Zugkraft des Metalldrahtes 28 hin verschoben, die Platten 22 und 24 voneinander weg bewegt und die Blende aufgeregelt.

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Claims (7)

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   Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

   Elektrostatisches Kopiergerät

   .^ Elektrostatisches Kopiergerät bestehend aus einem foto-' elektrisch leitenden Konstruktionselement, aus einem Aufladungssystem zur gleichmäßigen elektrostatischen Aufladung des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselements, aus einem Belichtungssystem für die Belichtung des aufgeladenen fotoelektrischen Konstruktionselementes und zur Herbeiführung eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf diesem fotoelektrisch leitenden Konstruktionselement sowie aus einem Entwicklersystem zur Entwicklung des elektrostatischen und latenten Ladungsbildes, dadurch gekennzeichnet, daß das Belichtungssystem aus einer Lichtleitvorrichtung mit einstellbarer Blende (Apertur) besteht, welche das Licht über die Blende dem sich im Aufladungszustand befindenden fotoelektrischen Konstruktionselement zuführt und daß ein der Lichtleitvorrichtung zugeordnetes auf Wärmeänderung ansprechendes Konstruktionselement vorgesehen ist, welches nahe dem fotoelektrisch leitenden Konstruktionselement angeordnet und mit der einstellbaren Blende derart verbunden ist/ daß von ihm die Größe der Blendenöffnung als Funktion der Temperatur des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes gesteuert und geregelt wird.
2. 2.Elektrostatisches Kopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitvorrichtung aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Platten besteht, wobei die Blende durch den

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   Plattenabstand bestimmt wird, und daß das auf die Wärmeänderung ansprechende Konstruktionselement mindestens mit einer der beiden Platten verbunden ist, die gegenüber der anderen Platte in Sinne einer Abstandsänderung bewegbar ist und dadurch' die Größe der Blende als Funktion der Temperatur des fotoelektrisch leitenden Konstruktionselementes steuert und regelt.
3. 3. Elektrostatisches Kopiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/

   daß es sich bei dem auf Wärmeänderung ansprechenden Kon-. struktionselement um eine Bimetallplatte handelt.
4. 4. Elektrostatisches Kopiergerät nach Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß das auf Wärmeänderung ansprechende Konstruktionselement als ein Metalldraht ausgeführt ist.
5. 5. Elektrostatisches Kopiergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Platte schwenkbar gelagert ist, und daß der Metalldraht an der bewegbaren Platte angreift und durch Längenänderung eine Schwenkbewegung der Platte entgegen der Kraft eines Rückstellelementes bewirkt.
6. 6. Elektrostatisches Kopiergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Platte mit einem zweiarmigen Hebel drehfest verbunden ist, wobei an dem einen Hebelarm der Metalldraht und an dem anderen Hebelarm das als Feder ausgebildete Rückstellelement angreift.
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