NL8501886A

NL8501886A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van een maat voor de oppervlaktepotentiaal van een medium dat met behulp van een coronaoplaadinrichting wordt opgeladen.

Info

Publication number: NL8501886A
Application number: NL8501886A
Authority: NL
Original assignee: Oce Nederland Bv
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-02-02
Also published as: JPS6214173A; US4800337A; DE3671109D1; EP0207554B1; EP0207554A1

Description

-1- ,ιη._ , 1 *·*' .......

üitvinder: J.J.F.M. Cox Océ-Nederland B.V., te Venlo

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van een maat voor de oppervlaktepotentiaal van een medium dat met behulp van een corona-oplaadinrichting wordt opgeladen

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een maat E voor de oppervlaktepotentiaal van een medium dat met behulp van een coronaoplaadinrichting wordt opgeladen, waarbij door de coronaelectrode(s) geëmitteerde lading op het mediumoppervlak wordt afge-5 zet en in de nabijheid van het opgeladen oppervlak een meetdraad is geplaatst voor het opvangen van een gedeelte van de geëmitteerde lading en waarbij uit de grootte i<j van de door de meetdraad opgevangen ladingsstroom de maat E wordt afgeleid.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het 10 uitvoeren van de bovengenoemde werkwijze, welke inrichting is voorzien van een in de nabijheid van het op te laden oppervlak geplaatste meetdraad en een eerste meetsehakeling voor het bepalen van de grootte i(j van de door de meetdraad opgevangen stroom, waarbij de meetscha-keling een eerste signaal afgeeft dat de grootte van de bepaalde 15 stroom vertegenwoordigt.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3 604 925.

Gebleken is dat de bekende werkwijze en inrichting voor het bepalen van een maat voor de oppervlaktepotentiaal betrekkelijk 20 onnauwkeurig zijn.

De uitvinding stelt zich tot doel een werkwijze en inrichting te verschaffen waarbij op een nauwkeurige wijze de maat E kan worden bepaald.

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt doordat bij een werkwijze van 25 de in de aanhef genoemde soort een maat if voor het gedeelte van de geëmitteerde ladingstroom dat naar het medium wordt getransporteerd wordt bepaald, en doordat de maat E wordt gecorrigeerd met een van de maat if afhankelijke correctie C, welke correctie volgens een voorafbepaalde relatie tussen de maat if en de correctie C wordt afgeleid.

--'"«I -5 $ ··. '~.m - ê r* -2-

De uitvinding berust mede op het inzicht dat de onnauwkeurigheid in meting hoofdzakelijk wordt veroorzaakt door variaties in de ladingstroom if als gevolg van bijvoorbeeld veranderingen in de oplaadkarakteristieken van het op te laden medium en mede op het 5 inzicht dat de invloed van if op de meting S°ed voorspelbaar is.

Door de bepaling van de ladingsstroom if en vervolgens de maat E met een van de waarde if afhankelijke waarde te corrigeren wordt de nauwkeurigheid van de meting sterk verbeterd.

Een aantrekkelijke variant van de werkwijze volgens de uitvinding 10 is gekenmerkt doordat de grootte van de door de coronaelectrode(s) geëmitteerde ladingsstroom wordt bepaald en doordat de maat if volgens een voorafbepaalde relatie uit de grootte i^ot wordt afgeleid. Deze variant heeft het voordeel dat op eenvoudige wijze een maat if voor het moeilijk te meten gedeelte van de geëmit-15 teerde ladingsstroom, dat naar het medium wordt getransporteerd, kan worden bepaald uit de eenvoudig te meten, door de coronaelectrode(s) geëmitteerde, ladingsstroom. Deze vereenvoudiging wordt mogelijk gemaakt doordat de maat if aan de hand van de grootte itot S°ed voorspelbaar is gebleken.

20 Een variant van de werkwijze volgens de uitvinding, waarbij de positie van de meetdraad zodanig is gekozen dat deze meetdraad uitsluitend naar het mediumoppervlak toebewegende lading opvangt, is vanwege zijn grote gevoeligheid bijzonder aantrekkelijk.

Bij een andere variant van de uitvinding, waarbij de voorafbepaalde relatie gelijk is aan C = K1.if + K2 waarin K1 en K2 constanten zijn, 25 kan met behulp van de genoemde voorafbepaalde relatie op een eenvoudige wijze benaderd worden.

Het beoogde doel wordt door een in de aanhef genoemde inrichting voor het uitvoeren van bovengenoemde werkwijze volgens de uitvinding bereikt, doordat de inrichting is voorzien van een tweede meetscha-30 keling voor het bepalen van de grootte if, die een tweede signaal afgeeft dat de bepaalde grootte if vertegenwoordigt, en van een rekenschakeling waaraan het eerste en tweede signaal worden aangeboden en die uit de aangeboden signalen overeenkomstig de voorafbepaalde relatie een uitgangssignaal opwekt dat de maat E vertegenwoordigt.

35 De uitvinding zal aan de hand van twee uitvoeringsvormen nader worden toegelicht met verwijzing naar Fig. 1 tot en met Fig. 5 waarbij: ·} o 'j ) S b o -3- «r* Sr

Fig. 1 een schets geeft van de opstelling van het coronaoplaadorgaan:

Fig. 2 een grafiek toont van het verband tussen draadstroom en fotoge-leiderstroom bij verschillende oppervlaktepotentialen van de fotogeleider; 5 Fig. 3 een schema geeft van een uitvoeringsvorm van een eerste regelsysteem waarin de uitvinding is toegepast;

Fig. 4 een schema geeft van een uitvoeringsvorm van een tweede regelsysteem waarin de uitvinding is toegepast;

Fig. 5 een tijddiagram toont ter toelichting van de werking van het 10 regelsysteem van Fig. 4.

In Fig. 1 is met 1 een fotogeleider aangegeven die door een aandrijfrol 5 op afstand langs een coronaelectrode 2 wordt voortbewogen. Schetsmatig is op afstand van de coronaelectrode 2 het achterscherm of achterbak 3 aangegeven. Een meetdraad 4 is over de 15 breedte van de fotogeleider gespannen zodanig dat deze zich aan de achterzijde van de coronasproeikegel bevindt. Schetsmatig is aangegeven op welke wijze als gevolg van de negatieve potentiaal -V0 van de coronaelectrode een fotogeleiderstroom if en een schermstroom is ontstaat. De meetdraad 4 is via een laagohmige weerstand Rd op aard-20 potentiaal aangesloten. De meetstroom id in de orde van enkele ^uA’s wordt door verschillende factoren bepaald. In de eerste plaats wordt deze stroom bepaald door de veldsterkte tussen de coronaelectrode en de meetdraad ( nulpotentiaal) zelf; met redelijke nauwkeurigheid is dit stroomdeel in afhankelijkheid van de constructie een vast bepaald deel 25 van de fotogeleiderstroom if. Een tweede stroomdeel wordt bepaald door de veldsterkte als gevolg van de oplaadhoogte of oppervlaktepotentiaal (ASV s apparent surface voltage) van de fotogeleider 1 in de nabijheid van de meetdraad 4. Een toenemende negatieve oplading van de fotogeleider zal dit stroomdeel door de weerstand Rd doen vergroten.

30 Het afgegeven signaal over de meetweerstand Rd is nu bij benadering gelijk aan:

idRd = K(if) + F(ASV) + G

waarin G, K en F constanten zijn, en K < 1 en F < 1.

Door de factor K(if) te meten en daar de constante G vastgelegd 35 is kan de rest van het signaal idRd gebruikt worden voor de sturing van de hoogspanningsbron van de coronaelectrode 2 en derhalve voor de regeling van oppervlaktepotentiaal ASV van de fotogeleider.

8501886 < Λ» -4- Ιη Fig. 2 is als voorbeeld het verband aangegeven tussen fotoge-leiderstroom if en draadstroom id bij verschillende oppervlaktepoten-tialen ASV als parameter bij een pincoronaorgaan. Het verband id/if is lineair op de voet bij de oorsprong na. Dit gebied (< 40 /uA) ligt 5 buiten het werkgebied en is verder van geen belang. De eerder genoemde constante G geeft de verschuiving van een bepaalde lijn ten opzichte van die met ASV=0. Behalve de afhankelijkheid van de draadstroom ij van de fotogeleiderstroom if en de oppervlaktepotentiaal ASV is de positionering (zie Fig.1) van de meetdraad 4 van invloed. De grootte 10 van de draadstroom neemt toe bij toenemende h of afnemende d. Voor een gevoelige opnemer is het gewenst dat did/dASV groot is. Dit wordt gerealiseerd door h en d klein te kiezen, bijvoorbeeld h = ca.1 mm. De id variaties als gevolg van ASV-veranderingen ten opzichte van de absolute waarde id, dat wil zeggen (did/dASV)/Jid|, moeten groot zijn. 15 Dit kan men realiseren door h klein te kiezen.

In Fig. 3 is schematisch een toepassing van de uitvinding aangegeven, in welke toepassing de uitvinding wordt gebruikt voor het regelen van de oppervlakte potentiaal. Een hoogspanningsbron 10 voedt de coronaeletrode 2. De vanaf de meetdraad 4 afgenomen stroom id wordt 20 in een meetketen 11 in spanning omgezet en aan het verschilelement 20 toegevoerd. In een eerste terugkoppellus wordt de fotogeleiderstroom if in de meetketen 14 gemeten en in een spanning omgezet die in het verschilelement 17 met een met de gewenste stroomwaarde if>ref overeenkomende spanning vergeleken wordt. Het resultaat van deze 25 verschilmeting wordt toegevoerd aan de hoogspanningsbron 10 waardoor een gestabiliseerde fotogeleiderstroom wordt verkregen.

In een tweede terugkoppellus wordt de met de if stroomwaarde overeenkomende spanning in de spanningsdeler 15 gedeeld met de factor K en in het verschilelement 19 verhoogd met de constante waarde G. Het 30 resultaat wordt in het verschilelement 20 vergeleken met de met de draadstroom id overeenkomende spanning van de meetketen 11. Het uitgangssignaal van het verschilelement 20 is de gecorrigeerde maat E voor de oppervlaktepotentiaal. De gecorrigeerde maat E wordt gebruikt als ingangssignaal van een integrerende regelaar 12. Met behulp van 35 de tweede integrerende terugkoppellus wordt de oppervlaktepotentiaal zodanig geregeld dat de maat E voor de oppervlaktepotentiaal gelijk aan nul wordt.

850 1 88 6 .,. ...... ,

•τ' V

-5-

De tijdconstante van de integratieversterker 12 bedraagt bijvoorbeeld 1 seconde, zodat afwijkingen van bijvoorbeeld 100 V binnen 1 seo. binnen de beeldplaatsoplading op de fotogeleider kunnen worden weggeregeld. Een ASV-afwijking wordt echter als gemiddelde over de 5 totale fotogeleiderbreedte gemeten waardoor een dergelijke grote ASV-variatie over de breedte in het algemeen niet voorkomt.

De werking van het regelsysteem is als volgt.

Onmiddellijk na het inschakelen wordt de hoogspanningsvoeding gedurende oirca 50 msec, in een zogenaamde "vooringestelde-stroommode" 10 gestuurd. Dat wil zeggen dat de voeding als vaste stroombron werkt waarvan de stroominstelling zodanig gekozen is dat de hiermee gepaard gaande oplading van de fotogeleider niet uitzonderlijk hoog kan worden. Hierdoor wordt beschadiging van de fotogeleider bij het inschakelen voorkomen. Dit vooroplaadinterval van 50 msec, komt overeen met de 15 genoemde looptijd tussen eoronaorgaan en meetdraad; gedurende dit tijdinterval is na het inschakelen namelijk geen signaal in de meetdraad aanwezig. De besturing in deze vooringestelde-stroommode ontstaat door de versterking van de integratieversterker 12 op een minimum in te stellen, waarbij de uitgangsspanning op de vooringestelde waarde wordt 20 gesteld. Na dit interval wordt deze terugkoppellus voor de ASV- regeling gesloten door de versterking van de integratieversterker te vergroten, bijvoorbeeld tot 180x.

In Fig. 4 is schematisch een regelsysteem weergegeven dat gebruik maakt van de uitvinding. Het regelsysteem is in hoofdzaak 25 gelijk aan die van Fig. 3 behalve dat de bufferversterker 21 is opgenomen en dat in de uitgangsketen van de integratieversterker 12 een schakeling S-j en een condensator C-j naar massa is opgenomen, terwijl in de terugkoppellus van de integratieversterker 12 een schakelaar Sg is opgenomen. De werking van dit regelsysteem zal met verwijzing naar 30 Fig. 5 toegelicht worden.

Tijdens de beeldoplading in het interval t0p^ is de schakelaar S-| geopend zodat de hoogspanningsbron 10 met een door een correctie-signaal van constante waarde van de condensator C-| gecorrigeerd signaal wordt gestuurd. De schakelaar S-j wordt alleen kortstondig aan het einde 35 van het beeldoplaadinterval t0pi gesloten. De schakelaar S2 is gesloten tijdens het beeldverplaatsinterval tj, zodat in dit interval de integratieversterker 12 het correctiesignaal voor de volgende oplading

550188S

* -6- zal bepalen. Na dit beeldverplaatsinterval t^ sluit, zoals gesteld, de schakelaar S·] kortstondig waardoor de condensator C1 het correc-tiesignaal van de integratiecondensator C2 kan overnemen. Dit correc-tiesignaal van de condensator C-| wordt tijdens het vooroplaadinterval 5 tq gebruikt voor correctie van de sturing van de hoogspanningsbron.

De in hoofdzaak geopende toestand van beide schakelaars S-| en S2 is nodig om weglekken van de condensatorladingen in een standby situatie te voorkomen. In dit voorbeeld zal elke condensator zijn spanning bij benadering tot 8 uur of meer aanhouden. Ook wordt hiermee 10 het vastlopen van de integratieversterker 12 tegen de voedingsspanning voorkomen. Om geen beïnvloeding van het correctiesignaal door korte-termijnoplaadverstoringen te krijgen, moet de tijdconstante groot gekozen worden, dat wil zeggen > 5 sec. Dit heeft tot gevolg dat na het inschakelen van de hoogspanningsbron of na een eventueel lang-15 durige standby situatie een vooroplaadinterval van meerdere seconden toegepast moet worden voordat een eerste oplading gemaakt kan worden.

Het is duidelijk dat bij deze tweede uitvoeringsvorm geen correctie tijdens de oplading door de regeling plaatsvindt. De sturing van de hoogspanningsvoeding wordt bepaald door het correctiesignaal dat 20 tijdens de vorige oplading werd vastgesteld. De correctie ijlt dus één oplading na. Tevens is bij een reeks van achtereenvolgende opladingen geen vooroplaadtraject vereist. Hier staat tegenover dat bij een eerste oplading of na een eventueel langdurige standby situatie een vooroplaadinterval van circa 5 seconden toegepast moet worden.

25 De werking van het regelsysteem volgens de eerste uitvoeringsvorm is afhankelijk van de eigenschappen van de fotogeleider. Bij een egale ' oplading, bijvoorbeeld + 20 V, waarbij de variaties van egaliteit van de fotogeleider laagfrequent zijn, dat wil zeggen geen stapvormige oplaadvariaties, zal het gekozen regelsysteem zonder problemen func-30 tioneren. Het voordeel is ook dat kleine oplaadverschillen binnen één beeldplaats direct gecorrigeerd kunnen worden. Wanneer de oplaadverschillen groot, bijvoorbeeld + 50 V, en hoogfrequent zijn, bijvoorbeeld meerdere stapvormige variaties per beeldplaats, dan is de beïnvloeding van het regelsysteem meetbaar en kan beïnvloeding 35 ongewenst zijn.

Bij de tweede uitvoeringsvorm wordt dit probleem ondervangen, maar een correctie van de oplaadverschillen in één beeldplaats is dan onmogelijk.

8o0 1 8 8 8 --- 1 -7-

Zoals hiervoor beschreven is de uitvinding bij uitstek geschikt voor toepassing in regelsystemen voor het regelen van de oppervlak-tepotentiaal van een fotogeleider die ter oplading langs een corona-inrichting wordt gevoerd.

5 De uitvinding is echter evengoed toepasbaar in die gevallen waar het meten van de ASV voor andere doeleinden wenselijk is.

In de hier beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt de maat if verkregen door de bepaling van het verschil tussen de door de coronaelectrode geëmitteerde stroom ifc0£ en de schermstroom is.

10 In de praktijk is echter gebleken dat de verhouding if bij benadering *tot constant is over een vrij groot gebied.

De maat if kan dan ook desgewenst op een eenvoudige wijze volgens de relatie if * k2 itot bepaald worden uit de grootte itot. Het meten van 15 de schermstroom is is dan overbodig geworden. Alhoewel deze bepaling van de stroom if minder nauwkeurig is dan de bepaling van if volgens de relatie If * itot - ig, voldoet deze methode in de praktijk goed indien niet al te hoge eisen aan de nauwkeurigheid van de bepaling van if worden gesteld.

V' · ί δ δ fi ; ^ ^ 3 O w

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van een maat E voor de oppervlakte-potentiaal van een medium dat met behulp van een coronaoplaad-inrichting wordt opgeladen waarbij door de coronaelectrode(s) (2) geëmitteerde lading op het mediumoppervlak (1) wordt afgezet en in de 5 nabijheid van het opgeladen oppervlak (1) een meetdraad (4) is geplaatst voor het opvangen van een gedeelte van de geëmitteerde lading, en waarbij uit de grootte i^ van de door de meetdraad (4) opgevangen ladingsstroom de maat Ξ wordt afgeleid, met het kenmerk, - dat een maat if voor het gedeelte van de geëmitteerde ladingsstroom 10 dat naar het medium (1) wordt getransporteerd wordt bepaald, en - dat de maat E wordt gecorrigeerd met een van de grootte if afhankelijke correctie C, welke correctie volgens een voorafbepaalde relatie tussen de maat if en de correctie C wordt afgeleid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de grootte 15 itot van de door de coronaelectrode(s) geëmitteerde ladingsstroom wordt bepaald, en dat de maat if volgens een voorafgaande relatie uit itot wordt afgeleid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de positie van de meetdraad zodanig is gekozen dat de meetdraad (4) uitsluitend 20 naar dit mediumoppervlak (1) toe bewegende lading opvangt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de voorafgaande relatie gelijk is aan C = K1.if + K2 waarin K1 en K2 constanten zijn.

5. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclu-25 sie 1, 2 of 3, welke inrichting is voorzien van een in de nabijheid van het op te laden oppervlak (1) geplaatste meetdraad (4) en een eerste meetschakeling (11) voor het bepalen van de grootte id van de door de meetdraad (4) opgevangen stroom, waarbij de meetschakeling (11) een eerste signaal afgeeft dat de grootte van de bepaalde stroom 30 vertegenwoordigt, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een tweede meetschakeling (14) voor het bepalen van de grootte if, die een tweede signaal afgeeft dat de bepaalde grootte if vertegenwoordigt, en van een rekenschakeling (15,19,20) waaraan het eerste en tweede signaal worden aangeboden, en die uit de aangeboden signalen 35 overeenkomstig de voorafbepaalde relatie een uitgangssignaal opwekt dat de maat E vertegenwoordigt. ' 0301886