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Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf
einen elektrostatografischen Drucker und Kopierer und im Besonderen
betrifft sie eine Vorrichtung, die die Ionenübertragung über Ionenleitung durch eine
ionenleitfähige
Flüssigkeit
ermöglicht,
besonders für
die Verwendung bei elektrostatografischen Anwendungen, z. B. zur
Ladung einer Bildeinrichtung, wie etwa einem Fotoaufnehmer oder
einem dielektrischen Ladungsaufnehmer.
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Kurz ausgedrückt und gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine elektrostatografische Druckmaschine bereit gestellt,
welche eine Vorrichtung zum Auffüllen
eines Aquatron-Flüssigkeitsreservoirs
gemäß Anspruch
1 umfasst.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Auffüllen eines
Aquatron-Flüssigkeitsreservoirs
in einer Druckmaschine bereit gestellt, welches die Schritte umfasst:
Kondensieren einer Flüssigkeit,
welche von einem Druckmedium während
des Schmelzvorgangs in einem Schmelzer in einer Druckmaschine abgegeben
wird; Sammeln der kondensierten Flüssigkeit in einer Sammeleinrichtung;
und Feststellen des Widerstands einer Flüssigkeitskonzentration in dem
Aquatron-Flüssigkeitsreservoir.
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Andere Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung mit Bezug
auf die Zeichnungen deutlich, in welchen:
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1 eine
schematische Ansicht des Wasserkondensierens zur Übertragung
von Feuchtigkeitskondensat von dem aufgeschmolzenen Papier zu einem
Aquatron-Reservoir;
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2 ist
eine Vergrößerug um
den Faktor 2 in 1;
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3 ist
eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Steuerung des
Pumpens der Flüssigkeit
von dem Auffang zu dem Aquatron;
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Fühler/Steuerschaltung, zur Messung
des Flüssigkeitsvorrats
und zur Steuerung des Pumpens der Flüssigkeit von dem Auffang zu
dem Aquatron; und
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5 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung, welche einen elektrofotografischen
Kopierer zeigt, der die Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
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Zum allgemeinen Verständnis der
Merkmale der vorliegenden Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug
genommen, wobei entsprechende Bezugszeichen durchgehend verwendet
werden, um identische Elemente zu bezeichnen. Mit anfänglichem
Bezug auf 5, vor einer
Beschreibung der Erfindung in Einzelheiten, wird eine schematische
Darstellung der verschiedenen Komponenten einer beispielhaften elektrofotografischen
Reproduktionsvorrichtung bereitgestellt, welche die Flüssigkeitsladestruktur
der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Obwohl die Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet ist zur Verwendung
in einer automatischen elektrofotografischen Reproduktionsmaschine,
wird es durch die nachstehende Erörterung offenbar, dass die
vorliegende Flüssigkeitsladestruktur
ebenso gut geeignet ist zur Verwendung in einer großen Breite von
elektrostatografischen Verfahrensmaschinen und nicht notwendigerweise
in ihrer Anwendung auf die spezielle Ausführungsform oder Ausführungsformen,
welche hier gezeigt werden, beschränkt ist. Insbesondere ist zu
bemerken, dass die Ladevorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche
nachstehend mit Bezug auf ein beispielhaftes Ladesystem beschrieben
wird, ebenso in einem Übertragungs-, Ablöse- oder
Reinigungsuntersystem einer typischen elektrostatografischen Vorrichtung
verwendet werden kann, da derartige Subsysteme ebenso die Verwendung
von Ladeeinrichtungen erfordern.
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Die beispielhafte elektrofotografische
Reproduktionsvorrichtung der 5 beinhaltet
eine Walze 10 mit einer fotoleitenden Oberfläche 12,
welche auf einem elektrisch geerdeten leitenden Substrat 14 aufgebracht
ist. Ein Motor (nichtgezeigt) ist mit der Walze 10 in Eingriff,
um dieselbe zu drehen, um aufeinanderfolgende Abschnitte der fotoleitenden
Oberfläche 12 in
der Richtung des Pfeils 16 durch die verschiedenen Prozessstationen
zu führen,
welche entlang des Bewegungswegs derselben angeordnet sind, wie
nachstehend beschrieben.
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Anfänglich bewegt sich ein Abschnitt
der Walze 10 durch eine Ladestation A. Bei der Ladestation
A lädt
eine Ladestruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
welche allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet wird,
die fotoleitende Oberfläche 12 auf
der Walze 10 auf ein relativ hohes im Wesentlichen gleichförmiges Potential.
Diese Ladeeinrichtung wird nachstehend in Einzelheiten beschrieben.
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Nach Aufladung wird die fotoleitende
Oberfläche 12 zu
der Belichtungsstation B fortbewegt, wo ein Originaldokument (nicht
gezeigt) von einer Lichtquelle beleuchtet wird, um ein lichtmäßiges Bild
des Originaldokuments auszubilden, welches auf den geladenen Abschnitt
der fotoleitenden Oberfläche 12 fokussiert
wird, um selektiv Ladung von derselben zu entfernen, wodurch ein
elektrostatisches, verborgenes Bild, welches dem Originaldokument
entspricht, auf der Walze 10 registriert wird. Der Fachmann
wird würdigen,
dass ein geeignet modulierter Abtaststrahl von Energie (z. B. ein
Laserstrahl) verwendet werden kann, um den geladenen Abschnitt der
fotoleitenden Oberfläche 12 zu
beleuchten, um ein verborgenes Bild auf derselben aufzuzeichnen.
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Nach der Aufzeichnung des elektrostatischen,
verborgenen Bildes auf der fotoleitenden Oberfläche 12 wird die Walze 10 zu
der Entwicklungsstation C weitergeführt, wo ein magnetisches Bürstenentwicklungssystem,
allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet, Entwicklermaterial
auf dem elektrostatischen, verborgenen Bild ablegt. Das magnetische
Bürstenentwicklungssystem 30 schließt eine
einzige Entwicklerwalze 32 ein, welche in dem Entwicklergehäuse 34 angebracht
ist. Tonerpartikel sind in dem Entwicklergehäuse 34 mit Trägerpartikeln
gemischt, um eine elektrostatische Ladung dazwischen zu bilden,
welche bewirkt, dass die Tonerpartikel sich an die Trägerkörper hängen und
das Entwicklermaterial ausbildet. Die Entwicklerwalze 32 rotiert,
um eine magnetische Bürste
auszubilden, welche Trägerkörper und
Tonerpartikel aufweist, die magnetisch an derselben haften. Wenn
die magnetische Bürste
rotiert, wird Entwicklermaterial in Kontakt mit der fotoleitenden
Oberfläche 12 derart
gebracht, dass das verborgene Bild auf derselben, die Tonerpartikel
des Entwicklematerials anzieht, um ein entwickeltes Tonerbild auf
der fotoleitenden Oberfläche 12 auszubilden.
Der Fachmann weiß,
dass das hier gezeigte magnetische Bürstenentwicklungssystem durch
eine Anzahl von Typen von Entwicklungssystemen ersetzt werden kann.
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Nachdem die Tonerpartikel auf dem
elektrostatischen, verborgenen Bild zur Entwicklung auf demselben
abgelegt worden sind, bewegt die Walze 10 das entwickelte
Bild zur Übertragungsstation
D, wo ein Blatt von Trägermaterial 42 in
Kontakt mit dem entwickelten Tonerbild über eine Blatttransportvorrichtung
(nicht gezeigt) zugeführt
wird. Das Blatt von Trägermterial 42 wird
in Berührung
gebracht mit der fotoleitenden Oberfläche 12 der Walze 10 in
einer zeitlichen Reihenfolge, so dass das auf derselben entwickelte
Bild das sich vorbeibewegende Blatt von Trägermaterial 42 bei
der Übertragungsstation
D berührt.
Eine Ladeeinrichtung 40 ist zur Erzeugung einer elektrostatischen
Ladung auf der Rückseite
des Blattes 42 vorgesehen, um die Einleitung der Übertragung
von Toner von dem entwickelten Bild auf der fotoleitenden Fläche 12 auf
das Trägermaterial 42, wie
etwa ein Blatt Papier, zu unterstützen. Wenngleich eine herkömmliche
Coronoden-Einrichtung
als ladungserzeugende Einrichtung 40 gezeigt ist, soll verstanden
werden, dass die Flüssigkeitsladeeinrichtung
der vorliegenden Erfindung die Corona erzeugende Einrichtung 40 zur
Bereitstellung einer elektrostatischen Ladung ersetzen kann, welche
die Tonerübertragung
auf das Trägermaterial 42 einleitet.
Das Trägermaterial 42 wird
darauffolgend in der Richtung des Pfeils 44 zur Ablage
in einen Förderer
(nicht gezeigt) transportiert, welcher das Blatt zu einer Schmelzstation 52 führt, welche
das übertragene
Bild dauerhaft auf dem Trägermaterial 42 fixiert,
um eine Kopie oder einen Ausdruck zur nachfolgenden Entfernung der
fertigen Kopie durch einen Bediener zu erzeugen.
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Es ist nicht zu verhindern, dass,
nachdem das Trägermaterial 42 von
der fotoleitenden Oberfläche 12 der
Walze 10 getrennt wird, etwas restliches Entwicklungsmaterial
an der fotoleitenden Oberfläche 12 haften
bleibt. Daher wird eine letzte Prozessstation, nämlich eine Reinigungsstation
E zur Entfernung der restlichen Tonerpartikel von der fotoleitenden
Oberfläche 12 nach
der Trennung des Trägermaterials 42 von
der Walze 10 bereit gestellt. Die Reinigungsstation E kann
verschiedene Mechanismen enthalten, wie etwa eine einfache Klinge 50,
wie gezeigt, oder eine drehbar montierte Faserbürste (nicht gezeigt) zum körperlichen
Eingriff mit der fotoleitenden Oberfläche 12, um die Tonerpartikel
von derselben zu entfernen. Die-Reinigungsstation E kann ebenso
eine Entladungs lampe 52 einschließen zum Fluten der fotoleitenden
Oberfläche 12 mit
Licht, um jedwelche restliche elektrostatische Ladung, welche auf
derselben verblieben ist, in Vorbereitung auf den nachfolgenden
Bilderzeügungszyklus
zu entfernen. Aus US-A-5 510 879 ist bekannt, Entwicklungsflüssigkeit
bei dem Schmelzer zur Wiederverwendung zurückzugewinnen.
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Die vorstehende Beschreibung sollte
ausreichend sein, für
die Zwecke der vorliegenden Patentanmeldung, um die allgemeine Betriebsweise
einer elektrofotografischen Reproduktionseinrichtung zu verdeutlichen,
welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie beschrieben,
kann eine elektrofotografische Reproduktionsvorrichtung die Form
von jeder von mehreren wohlbekannten Einrichtungen oder Systemen
annehmen. Abwandlungen von spezifischen elektrostatografischen Prozess-Untersystemen
oder Prozessen, wie hier beschrieben, können angenommen werden, ohne
die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung zu beeinflussen.
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Flüssigkeitsladung (z. B. ein
Aquatron, wie beschrieben in US-A-5 510 879 für Facci et al.) ist eine ozonfreie
Kontaktladetechnik, welche auf der Elektrifizierung eines mit Wasser
oder einer anderen Flüssigkeit
getränkten
Kontaktkissen auf der Fotoempfängerfläche basiert.
Deren Vorteil im Vergleich zu anderen Kontaktladetechniken besteht
darin, dass sie exzellente Ladungsgleichförmigkeit über eine große Spanne
von Prozessgeschwindigkeiten bereit stellt, beispielsweise bis mindestens
50 ips und nur mit Gleichspannung versorgt wird. Die Einrichtung
ist fast 100 % effizient und wird nahe den theoretischen Spannungs-
und Stromniveaus betrieben.
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Während
des Aufschmelzens beim xerografischen Bildprozess wird Papier erhitzt,
wobei Wasserdampf in die Maschine austritt. In den 3030 und 3050
Xerox Ingenieur-Kopierem wird das bei dem Schmelzschritt freiwerdende
Wasser auf einer Kühlfläche kondensiert
und in einem Gallonen-großen
(eine GalIone ist ungefähr
4,55 Liter) Behälter
gesammelt. In der vorliegenden Erfindung wird ein ähnlicher Kondensor
verwendet, um das Flüssigkeitskondensat
als Vorrat für
eine Aquatron-Ladeeinheit zu sammeln, während die Flüssigkeit
in die Einrichtung entleert wird. Eine kommerziell erhältliche
Pumpe und eine Fühleranordnung
können
verwendet werden, um anzuzeigen, wann das Aquatron wieder mit Flüssigkeit
versorgt werden muss.
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Eines der Hauptziele des Ladens mit
einem Aquatron (eine wasserbasierende Flüssigkeitsladeeinrichtung) ist
die Organisation der Wasserversorgung. Die Verdampfung der Flüssigkeit
während
der "AUS"-Zeiten (d.h. die
Maschine ist nicht in Betrieb) kann gemanagt werden durch den Abschluss
des Flüssigkeitsreservoirs
und Abdichten oder Abdecken des offenen Feuchtladeelements (Applikator),
welches die Oberfläche
wäh rend
des Ladungsschritts berührt,
um Verdampfen von Ladeflüssigkeit
zu verhindern. In der Praxis wird eine kleine Menge von Flüssigkeit
auf den Fotoempfänger
der Ladung übertragen.
Ebenso ist etwas Verdampfung von den offenen Applikator-Oberflächen während des
Ladens unvermeidbar. Bei einer experimentell bestimmten Entleerungsrate
von ungefähr
1 Mikroliter pro Seite, werden ca. 100 cm3 Wasser
für 100000
Kopien verbraucht. Wenngleich die Entleerung von Wasser auf diesem
oder einem geringeren Niveau gehalten werden kann, wäre es wünschenswert,
von Zeit zu Zeit Wasser aufzufüllen,
um die Lebensdauer der Einrichtung auszudehnen, insbesondere, wenn
der Prozess nicht bemerkbar für
den Nutzer ist, um einen Eingriff des Kunden/Nutzers zu vermeiden.
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Bei bestimmten Anwendungen ist es
nicht wünschenswert,
zu erwarten, dass der Kunde den Flüssigkeitsvonat auffüllt, entweder
wegen der Umständlichkeit
oder zusätzlicher
Unterhaltskosten. Durch die Verwendung eines inhärenten Vorrats von Flüssigkeit
(z. B. Wasser) in dem Drucker/Kopierer, nämlich des Dampfes der Flüssigkeit
(z. B. Wasser), welcher während
des Schmelzschritts von dem Papier entweicht, können die Umständlichkeit
und die zusätzlichen
Kosten, wie oben erwähnt,
vermieden werden. In einigen Kopierern ist die Flüssigkeitsmenge,
welche von dem Papier abgegeben wird, erheblich. In dem 3030 und
3050 Xerox Ingenieur-Kopierer wird ein Gallonen-großer Behälter bereit
gestellt, um den Feuchtedampf aufzufangen, welcher auf der gekühlten Fläche kondensiert
wird. Die Oberflächen, auf
welchen der Dampf kondensiert, sind auf der nominellen internen
Temperatur der Maschine (ungefähr
40°C) und
werden nicht absichtsweise gekühlt. In
der vorliegenden Erfindung wird die feuchte Luft in der Umgebung
des Schmelzers gegen eine derartige Kühloberfläche wie vorstehend beschrieben
geleitet, um die aus dem Papier während des Schmelzens austretende
Feuchtigkeit in Flüssigkeitsform
zu sammeln. Die Flüssigkeit
wird nachfolgend in einen Auffang geleitet. Ein schematisches Diagramm
der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt.
Ein interessanter Vorteil dieses Prozesses besteht darin, dass er
destillierte Flüssigkeit
(z. B. Was ser) erzeugt. Zusätze
gegen biologisches oder Pilzwachstum können dem Flüssigkeitssammelauffang zugegeben
werden, um die Flüssigkeit
frei von organischem Wachstum und Gerüchen während des Lagerns vor der Abgabe in
das Aquatron zu halten.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die Flüssigkeitskondensierung. In
der vorliegenden Erfindung wird Feuchtigkeitskondensat von einem
aufgeschmolzenen Papier
100 zu einem Aquatron-Reservoir
geleitet. Ein Druckmedium 100 läuft zwischen einer Schmelzwalze 110 und
einer Gegenwalze 120 durch. Die Bewegungsrichtung des Druckmediums 100 ist
durch den Pfeil 101 gezeigt. Die Flüssigkeitskondensierungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung wird durch den vergrößerten Ausschnitt in der 2 verdeutlicht. In 2 besteht eine Luftströmung 160 zwischen
dem vollen oder hohlen Kondensorblock 140 und der Flüssigkeitssammelleitung
oder Trog 150. Die Luftströmung 160 transportiert
das Kondensat entlang der Leitung 150 zu einem Sammelbehälter oder
Auffang 180 (siehe 3).
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3 zeigt
ein Blockschaltbild eines integrierten Systems zur Messung der Notwendigkeit
für Flüssigkeit
und Übertragung
des Feuchtigkeitskondensats von einem Sammelbehälter (Auffang)180 zu dem
Aquatron-Reservoir 170 über
eine preiswerte Pumpe 190, welche derzeit in dem Xerox 3050 Ingenieur-Kopierer
verwendet wird, um Silikonöl
zu pumpen. (Es ist weiterhin zu bemerken, dass der Sammelbehälter ebenso
das Aquatron-Reservoir sein könnte,
wodurch die Kosten für
einen separaten Sammelbehälter
und der Schritt zur Bewegung der Flüssigkeit zu dem Aquatron-Reservoir 170 von
dem Sammelbehälter 180 entfällt.) Ein
Fühler
oder eine Anzahl von Fühlern 200,
basierend auf der Messung des Widerstands, wird verwendet, um anzuzeigen, wann
die Flüssigkeitskonzentration
in dem Reservoir 170 oder an dem Applikatormedium, welches
den Bildempfänger
berührt,
eine bestimmte kritische untere Schwelle erreicht. Die Pumpe 190 wird
eingeschaltet, wenn entweder ein Sensor, welcher in dem Wasserreservoir 170 oder
auf dem Applikator angeordnet ist, eine Widerstand höher als
einen Schwellwiderstand feststellt. Durch Tests wurde herausgefunden,
dass ein Wert von 1 bis 2 Megohm (MΩ) sich als Schwelle gut eignet.
Ein Widerstand höher
als dieser Wert zeigt die Notwendigkeit für eine Wiederauffüllung des Aquatrons
an. Ein ähnlicher
in dem Auffang angeordneter Fühler
wird verwendet, um zu bestätigten,
dass Wasser in dem Auffang vorhanden ist, wenn benötigt. Eine
Hochspannungs-DC-Versorgung 210 kann für diese Vorrichtung verwendet
werden. Diese Stromversorgung stellt eine Hochspannung bereit zur
Ladung des Fotoempfängers.
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In einigen Fällen ist es weder von Umständlichkeit
noch eine wesentliche Ausgabe für
den Kunden, Flüßssigkeit
direkt in den Auffang, d. h. ein externes Reservoir, zuzugeben.
Das in 3 gezeigte System
zeigt automatisch das korrekte Niveau oder die Konzentration der
Flüssigkeit
in dem internen Aquatron-Reservoir, den Widerstand des Flüssig keitsapplikators
und das Vorhandensein von Flüssigkeit
in dem Auffang, wenn benötigt,
an.
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Weiterhin kann das Aquatron miniaturisiert werden,
um vorgesehene Einbauräume
zu passen. In diesen Situationen kann die Auslegung der Maschine
des Druckers/Kopierers Vorteile erfahren durch Möglichkeit eines Aquatrons mit
geringer Grundfläche.
Diese Anordnung erfordert wahrscheinlich eine ausgelagert angeordnete
Quelle der Flüssigkeit.
Die Mess- und Pumpanordnung der 3 kann
deshalb verwendet werden, um Flüssigkeit, wenn
notwendig, zu einem Miniatur-Aquatron zu tiefem.
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Ein Fühler oder eine Folge von Fühlern basierend
auf der Messung von Widerstand, können verwendet werden, um anzuzeigen,
wenn die Flüssigkeit
oder Fluidkonzentration in dem Reservoir oder einem Feuchtigkeitsdocht
(d.h. ein offenzelliger Schaum oder ein lose versponnenes Bündel von
Fasern, gesponnene oder gewebte Kordel, ein Band oder ein Rohr,
welches durch Kapillarwirkung eine stetige Lieferung von Ladeflüssigkeit
zu der Ladeeinheit zieht) eine bestimmte niedere kritische Schwelle erreicht.
Die Fühler/Steuerungsschaltung
gemäß 4 wurde getestet. Wenn das
Applikatormedium, in diesem Fall ein PVA(Polyvinylalkohol)-Schaum
unterhalb eine Schwelle der Wasserkonzentration trocknet, welche
einem Schaumwiderstand von ungefähr
1 Megohm (MΩ)
entspricht, wird die Pumpe angeschaltet, Wasser (beispielsweise
Flüssigkeit) von
dem Auffang in das Reservoir gepumpt. Eine kommerziell beschaffbare
Pumpe, welche verwendet wird, um Silikonöl in reprografischen Ausrüstungen zu
pumpen, wird verwendet. Der Schwellwiderstand des Fühlers wird
durch den Widerstand 1 (R1) gesteuert. Die Pumprate (Anzahl der
Bewegungen pro Sekunde) wird durch den Widerstand 2 (R2) gesteuert
und die Schublänge
(Wasservolumen, welches pro Schub gepumpt wird) wird durch Widerstand
3 (R3) gesteuert. Es ist eine geringe Pumprate wünschenswert, so dass der Applikator
Zeit hat, um wiederbefeuchtet zu werden, aber das korrekte Feuchtigkeitsniveau
nicht überschritten
wird. Durch Anordnung von weiteren Fühlern in Folge mit unterschiedlichen
Einstellungen kann die Schaltung so gestaltet werden, dass die Pumpe
abgeschaltet wird, wenn der interne Widerstand des Reservoirs einen
unteren Schwellwert von ungefähr
100 Kiloohm erreicht. Ein Fühler
kann ebenso anzeigen, dass die Speicherkapazität des Auffangs ein Maximum
erreicht hat und geleert werden sollte.
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In Zusammenfassung verwendet die
vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Ladung von fotoleitenden
bilderzeugende Einrichtungen durch Ionenleitung durch eine Flüssigladeeinrichtung,
welche als Aquatron bezeichnet wird. Die Fluidversorgung des Aquatrons
musss wieder aufgefüllt
werden, wenn der Fluidvorrat abnimmt. Das Druckmedium gibt Flüssigkeit
von dem Druackmedium ab, während des
Schmelzens in der Druckmaschine. Ein Kondensor erzeugt von dieser
Flüssigkeit
Kondensat, welches in einer Leitung gesammelt wird und durch Verwendung
einer Luftströmung
in einen Sammelbehälter
transportiert wird. Dieser Sammelbehälter kann das Aquatron-Reservoir sein oder
ein getrennter Sammelbehälter,
welcher Flüssigkeit
zu dem Aquatron-Reservoir pumpt, wodurch die Möglichkeit der Wiederauffüllung des
Flüssigkeitsvorrats
des Aquatron-Reservoirs in der Druckmaschine gegeben ist. Fühlereinrichtungen,
welche den Widerstand der Flüssigkeitskonzentration
in dem Aquatron-Reservoir und/oder
in dem Sammelbehälter
messen, steuern das Flüssigkeitsniveau
des Reservoirs und/oder des Sammelbehälters.