DE2119715A1

DE2119715A1 - Elektrophotographisches Gerät

Info

Publication number: DE2119715A1
Application number: DE19712119715
Authority: DE
Inventors: Lee Fitzpatrick Rochesr N.Y. Frank (V.StA.). P
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-22
Publication date: 1972-01-05
Also published as: US3638016A; FR2090531A5; GB1352412A; DE2119715B2; DE2119715C3

Description

Hastman Kodak Companv, Rochester, Staat New York, £- ί I vJ / I O Verein inte Spanten von Amerika

Elektrophotographisches Gerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographisches Gerät mit einer Einrichtung zum Aufrechterhalten des Kontrastes mehrerer, von einem einzigen Ladungsbild stammender Ladungsbilder, die in Beziehung zu mehreren blattförmigen Empfängern stehen, wobei die Einrichtung zum Aufrechterhalten des Kontrastes einen elektrisch leitfähigen Träger für den Empfänger und einen von jenem im Abstand angeordneten Koronagenerator aufweist, mittels dessen ein Ladestrom auf den Träger gerichtet werden kann. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Kontraststeuerung xerographischer Kopien.

Bei der Xerographie wird eine gleichförmige negative Ladung mittels eines Koronagenerators auf ein lichtelektrisch leitfähiges Gitter aufgebracht. Hierauf kann das Gitter von einem Strahlungsmuster, das von dem zu kopierenden Original stammt, belichtet werden, um dann mittels irgendeiner herkömmlichen Projektionstechnik reproduziert zu werden. Eine derartige Belichtung vermindert die negative Ladung auf dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter in denjenigen Bereichen oder Regionen, welche im wesentlichen den hellen Regionen des Originals entsprechen, und läßt die negative Ladung in denjenigen Regionen, welche dunkel oder im wesentlichen opak sind, im wesentlichen unbeeinflußt. Hierauf wird ein latentes elektrostatisches Ladungsbild auf einem blattförmigen Empfänger ausgebildet, indem ein Ionenstrom durch das lichtelektrisch leitfähige Gitter gerichtet wird. Der Ionenstrom gelangt ohne jegliche Schwierigkeit durch diejenigen Regionen, deren negative Ladung bei der Belichtung durch das Strahlungsmuster vermindert worden war, während er durch die aufgeladenen Regionen blockiert wird. Das auf dem blattförmigen Empfänger befindliche latente Ladungsbild kann im Anschluß daran durch irgendeine geeignete xerographische Einrichtung entwickelt werden.

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Mehrere Kopien werden dadurch hergestellt, daß der blattförmige Empfänger durch einen anderen ersetzt wird und daß der Ionenstrom erneut durch das aufgeladene lichtelektrisch 'leitfähige Gitter gerichtet wird; dies geschieht, ohne daß eine Notwendigkeit für eine erneute Belichtung des Originals, welches kopiert werden soll, bestehen würde. Das Ladungsmuster auf dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter wird jedoch nach der Belichtung mit der Zeit abbauen.

Die zum Stand der Technik gehörenden elektrophotographischen Geräte haben den Nachteil, daß bei ihnen das Ausmaß des Ladungsabbaus entweder durch reine Schätzung ermittelt wird oder aber über eine Zeitspanne gleichmäßig verteilt wird. Darüber hinaus ist erforderlich, daß ein gewisser Ausgleich für den Dunkelstrom des Photoleiters geschaffen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrophotographisches Gerät zu schaffen, mit dessen Hilfe ein automatischer Ausgleich für die Nicht-Linearität im Verhalten, d.h. in den Daten des Photoleiters erreicht werden kann und das den zum blattförmigen Empfänger fließenden Strom und/oder die Zeit des Ladungsaufbaus auf dem blattförmigen Empfänger steuert.

Diese Aufgabe wird für ein elektrophotographisches Gerät der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein den Träger und den Koronagenerator verbindender Steuerstromkreis vorgesehen ist, der auf die Höhe der Aufladung des blattförmigen Empfängers anspricht und die Spannung des Koronagenerators derart steuert, daß der Ladestrom auf einem im wesent· liehen vorgegebenen Niveau verbleibt.

Der Steuerstromkreis des elektrophotographischen Geräts weist bei einem Ausführungsbeispiel einen Kondensator auf, welcher zwischen dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter und dem als Platte ausgebildeten leitfähigen Träger des elektrophotographi-

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sehen Systems angeordnet ist. Der Kondensator wird aufgeladen, damit zwischen dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter und dem blattförmigen Empfänger ein Spannungsdifferential aufgebaut wird. Eine Stromquelle, welche zwischen der Trägerplatte und Erdpotential liegt, bestimmt den gesamten Strom, welcher vom blattförmigen Empfänger abfließt. Wenn übermäßige negative Ladungen auf den blattförmigen Empfänger überfließen, dann wird die Spannung über die Stromquelle negativer, wodurch das lichtelektrisch leitfähige Gitter negativer wird und wodurch der Stromfluß auf den blattförmigen Empfänger reduziert wird. Hierdurch ist ein konstanter Kontrast bei konstanter Ladungsübertragungszeit erzielbar.

Um die Ladungsübertragungszeit steuern zu können, vergleicht eine Vergleichsschaltung ein Signal, welches von der erwähnten Spannung über die Stromquelle stammt, mit einem Signal, das von einer äußeren Kontraststeuerung bestimmt ist; hierbei wird der Stromkreis zur Trägerplatte geöffnet, sobald der erwünschte Ladungsaufbau erreicht worden ist.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines mit zwei Elektroden versehenen elektrophotographischen Geräts gemäß der Erfindung, welches mit einer automatischen Vorspannungs-Steuereinrichtung versehen ist;

Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 dargestellten. Vorspannungs-Steuereinrichtung und

Fig. 3 ein schematisches elektrisches Schaltdiagramm einer Obertragungszeit-Steuereinrichtung für das elektrophotographische System gemäß Fig. 1.

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Das in Fig. 1 schematisch angedeutete elektrophotographische, d.h. xerographische Gerät weist eine Unterlage in Form einer Trägerplatte 1 auf, welche zur Aufnahme eines blattförmigen Empfängers 2 dient. In Reihe zur'Trägerplatte 1 geschaltet ist eine konstante Stromquelle 3, xvie beispielsweise eine beleuchtete Vakuumphotodiode, konstante. Festkörper-Stromdioden, eine Vakuumpentode oder ein Hochspannungstransistor. Eine herkömmliche Einrichtung zur Erzeugung einer Koronaentladung, wie beispielsweise die Koronaentladungsquelle 4, wird zur Erzeugung eines Ionenstroms ausgenutzt, indem sie mittels zweier Potentialquellen A und B auf einem hohen Gleichstrompotential gehalten werden, wenn ein Schalter 5 geschlossen ist. Zwischen der Koronaentladungsquelle 4 und der Trägerplatte 1 ist eine Gitteranordnung vorgesehen, welche ein erstes Gitter 5 aufweist, das mittels der Potentialquelle B auf einem Gleichstrompotential gehalten wird, welches geringer ist als das der Koronaentladungsquelle 4. Ein zweites Gitter 6 ist vollständig mit einem lichtelektrisch leitfähigen Material überzogen und zwischen dem ersten Gitter 5 und der Trägerplatte 1 angeordnet. Ein Kondensator 7 verbindet das zweite Gitter 6 mit der Trägerplatte 1. Die Gitter 5 und 6 können, wie in Fig. 1 dargestellt, aus zueinander parallelen Drähten oder aber aus einem Drahtgeflecht aufgebaut sein.

Zunächst wird die Koronaentladungsquelle 4 durch Schließen des Schalters S in Tätigkeit versetzt, während sich noch kein blattförmiger Empfänger 2 auf der Trägerplatte 1 befindet. Auf das lichtelektrisch leitfähige Gitter 6 wird eine gleichförmige negative Ladung aufgebracht, deren Größe durch das Potential des ersten Gitters 5 und die Dauer der Belichtungszeit gesteuert wird. Die besten Ergebnisse wurden dann erzielt, wenn das Ladungsniveau des lichtelektrisch leitfähigen Gitters 6 ein Spannungsdifferential von ungefähr 200 V zwischen dem zweiten Gitter 6 und der Trägerplatte 1 bewirkt. Der Kondensator 7 dient

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zur Aufrechterhaltung dieses Spannungsdifferentials, indem er einen Strompfad für die Stromquelle 3 zur Verfügung stellt. Durch Öffnen des Schalters S wird die Koronaentladungsquelle abgeschaltet, worauf das lichtelektrisch leitfähige Gitter 6 von einem Strahlungsmuster belichtet wird, welches von einem Original stammt, das mit dem elektrophotographischen Gerät kopiert werden soll. Die negative Ladung auf dem lichtelektrisch leitfähgen Gitter 6 wird in denjenigen Bereichen abgebaut, in denen die Strahlung auf das zweite Gitter 6 auftrifft. Auf diesem Gitter 6 wird ein Strahlungsmuster ausgebildet, welches eine Reproduktion des Originals darstellt; dabei besitzen die den dunklen Bereichen des Originals entsprechenden Bereiche eine höhere negative Ladung als die den hellen Bereichen des Originals entsprechenden Bereiche. Die Belichtung durch ein Strahlungsmuster ist in jeder beliebigen Weise durchführbar; dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß ein von einem negativen oder positiven Filmdurchsichtsbild erzeugtes Licht·¹ muster auf das Gitter 6 in herkömmlicher Weise projiziert wird.

Nach der Belichtung durch das Strahlungsmuster, welches von dem zu kopierenden Original stammt, wird ein blattförmiger Empfänger 2 auf der Trägerplatte 1 angeordnet. Durch Schließen des Schalters S wird die Koronaentladungsquelle 4 erneut betätigt, wodurch ein Ionenstrom durch das erste Gitter 5 und das lichtelektrisch leitfähige Gitter 6 auf den Empfänger 2 gerichtet wird. Der Ionenstrom wird durch den Doppelgitteraufbau derart moduliert, daß der Ionenfluß zum blattförmigen Empfänger mit dem Strahlungsmuster übereinstimmt. Hierdurch wird auf dem blattförmigen Empfänger 2 ein latentes elektrostatisches Bild ausgebildet, welches eine Reproduktion des Originals darstellt. Ohne irgendwelche erneute Belichtung können nunmehr mehrere Kopien des Originals hergestellt werden, indem ein neuer blattförmiger Empfänger 2 auf der Trägerplatte 1 angeordnet wird und der Fluß eines erneuten Ionenstroms durch den Doppelgitteraufbau moduliert wird. Eine vollständigere und genauere Beschreibung eines derartigen elektrophotographischen Systems mit Doppel-

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gitter ist in der belgischen Patentschrift 6«0 378 vom 30.6.1966 beschrieben.

Nachdem der blattförmige Empfänger 2 mittels irgendeiner herkömmlichen xerographischen Technik entndckelt worden ist, kann ein Abgleich der Stromquelle 3 für eine Korrektur des erwünschten Kontrastes in der letzten Kopie durchgeführt werden. Die Stromquelle 3 ist in Reihe mit der Trägerplatte 1 geschaltet und bestimmt auf diese Weise den gesamten Strom, der aus dem Empfänger 2 und dem Kondensator 7 abfließt, d.h., den Ionenstrom bzw. den kapazitiven Strom. Da im wesentlichen kein Strom zum lichtelektrisch leitfähigen Gitter 6 fließt, kann sich

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der Kondensator 7 nicht entladen und/bestimmt somit die Stromquelle 3 den Strom vom blattförmigen Empfänger 2. Sollte sich die Kopie als zu hell herausstellen, dann kann die Stromquelle 3 derart eingestellt werden, daß sie während einer vorgegebenen Ladungsübertragunszeit das Aufbringen einer größeren Ladung auf den blattförmigen Empfänger 2 zuläßt wodurch die entstehende Kopie dunkler wird. Ist der Kontrast der Kopie dagegen zu groß, dann kann die Stromquelle 3 derart eingestellt werden, daß eine geringe/Gesamtentladung auf dem blattförmigen Empfänger 2 aufgebracht und die entstehende Kopie hierdurch heller wird.

Werden mehrere Kopien von einem Original hergestellt, dann werden Veränderungen in der Ladung auf dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter 6 mit der Zeit die letzte Kopie beeinflußen. Wenn sich die Ladung auf dem Gitter 6 auflöst, dann dringt ein größerer prozentualer Anteil des Ionenstroms der Koronaentladungsquelle 4 durch die Doppelgitteranordnung zum blattförmigen Empfänger 2. Dies würde infolge der konstanten Obertragungszeit zu dunkleren Kopien führen. Bei dem vorliegenden elektrophotographischen Gerät führt dies jedoch zu einem größeren Stromabfluß von der Trägerplatte 1 sowie dazu, daß das Potential über die Stromquelle 3 negativer wird. Dieses Potential ist über den Kondensator 7 mit dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter 6 verbunden, wodurch das Gitter 6 negativer ge-

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macht wird und der zum blattförmigen Empfänger fließende Ionenstrom verringert wird. Auf diese Weise werden mit der Zeit auftretende Veränderungen in der Ladung auf dem lichtelektrisch leitfähigen Gitter, welche einen größeren Strom zum blattförmigen Empfänger 2 erzeugen, automatisch durch Erhöhung der negativen Vorspannung des lichtelektrisch leitfähigen Gitters 6 kompensiert, wodurch der zum blattförmigen Empfänger 2 fließende Strom reduziert wird.

Das'zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel schafft zwar automatisch einen Ausgleich für den Ladungsabbau des Gitters 6 nach der Belichtung; es sichert jedoch noch keinen einwandfreien Kontrast der ersten Kopie, die hergestellt werden soll. Eine Kontraststeuerung für diese und nachfolgende Kopien ist durch Veränderung der Übertragungssteuerzeit erzielbar; dies geschieht bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei entsprechende Teile mit denselben Bezugszahlen versehen¹ sind wie in den Figuren 1 und 2. Ein gewöhnlich offener Schalter 15 ist in Reihe zur Trägerplatte 1 geschaltet. Die Eingangseite eines hochinduktiven Verstärkerstromkreises 9 zur Spannungswahrnehmung ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Stromquelle 3 und der gemeinsamen Polklemme des Schalters 15 und des Kondensators 7 verbunden. Die Ausgangsseite des Verstärkerstromkreises 9 ist mit der Eingangsseite eines nichtlinearen Übertragungsfaktor-Netzwerks 10 verbunden. Die Ausgangsseite des Netzwerks 10 ist ihrerseits mit der Eingangsseite eines Standard-Integratorkreises verbunden, der als Ausgangssignal ein erstes Eingangssignal für einen Komparatorkreis 12 bildet. Das zweite Eingangs- oder Auslösesignal für den Komparatorkreis 12 stammt von einer variablen äußeren Kontraststeuerung 13. Das Ausgangs- oder Steuersignal des Komparatorkreises 12 wird über ein Relais 14, das den Schalter 15 betätigt, mit Erdpotential verbunden, wodurch die Reihenschaltung über die Stromquelle geschlossen wird.

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Während des Betriebs wird der gewünschte Kontrast zuerst an der"äußeren Kontraststeuerung 13 eingestellt, welche aus einem Regelwiderstand, beispielsweise einem Rheostat, bestehen kann. Das lichtelektrisch leitfähige Gitter 6 wird auf ein gewünschtes Potential durch Schließen des Schalters S und durch Betätigung der ICoronaentladungsquelle 4 aufgeladen. Nach dem Abschalten der Koronaentladungsquelle 4 durch Öffnen des Schalters S wird das Gitter 6 von einem Strahlungsmuster belichtet, das dem Original entspricht, welches kopiert werden soll. Der Schalter S wird daraufhin geschlossen und die Koronaentladungsquelle erneut betätigt. Der Schalter 15 ist gewöhnlich geöffnet. Das Ausgangs- oder Steuersignal des Komparatorkreises 12 ist anfänglich jedoch von Null verschieden, erregt hierdurch das Relais 14 und hält den Schalter 15 geschlossen, wodurch der Stromkreis zur Trägerplatte geschlossen wird. Fließt der Strom zur Trägerplatte 1, dann mißt der Verstärkerstromkreis 9 die resultierende Spannung über die Stromquelle 3, Das Netzwerk 10 wird benötigt, um die über die Stromquelle 3 gemessene Spannung in einen Steuerstrom umzusetzen, der einen Ausgleich für die Nichtlinearität des lichtelektrisch leitfähigen Gitters 6 schafft, welches den durch die Gitter zur Trägerplatte 1 fließenden Strom bestimmt. Hierauf wird der Strom in Bezug auf die Zeit mittels des Integratorkreises 11 integriert, wobei das hieraus resultierende Ausgangssignal einen Bezug zu derjenigen Ladung herstellt, welche seit Ladungsbeginn auf dem blattförmigen Empfänger 2 aufgebaut wurde. Im Komparatorkreis 12 wird dieses Ausgangssignal mit einem Auslösesignal verglichen, das in Beziehung zu dem in der letzten Kopie erwünschten Kontrast steht, wobei das Auslösesignal durch die Einstellung der äußeren Kontraststeuerung 13 bestimmt wird. Sobald die gesamte vom blattförmigen Empfänger 2 erhaltene Ladung den von der äußeren Kontraststeuerung 13 vorgegebenen Wert erreicht, dann wird das vom Komparatorkreis 12 stammende Steuersignal zu Null. Hierdurch wird ein Abfallen des Relais 14 sowie ein öffnen des Schalters 15 bewirkt, welcher während der Aufladung des blattförmigen Empfängers 2 in seiner Schließstellung gehalten wurde.

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V/erden mehrere Kopien hergestellt, dann bewirkt das Gitter 6, dessen Ladung abbaut, einen größeren Ionenfluß zum blattförmigen Empfänger 2. Eine Kontraststeuerung wird automatisch mittels der in Fig. 3 dargestellten Schaltung erzielt, zumal ein größerer Ionenfluß eine größere Spannung über die Stromquelle 3 hervorruft. Die Spannung wird gemessen und in einen vergleichbaren Strom für die Trägerplatte umgewandelt; der Strom wird integriert und mit dem von außen festgelegten Signal im Komparatorkreis 12 verglichen. Eine kürzere Übertragungszeit ist die Folge, da das Ladungsaufbausignal in einer kürzeren Zeitspanne die Größe des äußeren Kontrastsignals erreicht.

Das vorliegende elektrophotographische Gerät wurde unter besonderem Hinweis auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben; es versteht sich jedoch, daß Abwandlungen und Veränderungen ohne den Rahmen des Offenbarten zu verlassen, möglich sind. ' Insbesondere wird Wert auf die Feststellung gelegt, daß die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Schaltungen nur Beispiele eines Schaltungsaufbaus sind, MeIcher anwendbar wäre, um eine Kopie-Kontraststeuerung unter Zuhilfenahme einer Signalrückführung von einer konstanten Stromquelle in den Stromkreis der Trägerplatte zu erzielen. Die in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen dargestellte Signalrückführung könnte darüber hinaus geeignet sein, eine gleichmäßige Ladung auf dem blattförmigen Empfänger zu steuern und zwar entweder durch Aufrechterhalten eines konstanten Ladestroms oder durch Aufbringen einer vorgegebenen Gesamtladung auf die Trägerplatte. Eine derartige Vorrichtung würde durch Beseitigung der Original-Belichtungsstufe, wie sie im Zusammenhang mit den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen geschildert wurde, resultieren und hierdurch ein Aufladen eines blattförmigen Empfängers 2 auf eine gleichförmige Ladungsdichte für eine spätere Entwicklung unter Heranziehung bekannter xerographischer Prinzipien ermöglichen.

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Claims

An s n rue h

Elektrophotographisches Gerät mit einer Einrichtung zum Aufrechterhalten des Kontrastes mehrerer, von einem einzigen Ladungsbild stammender Ladungsbilder, die in Beziehung zu mehreren blattförmigen Empfängern stehen, wobei die Einrichtung zum Aufrechterhalten des Kontrastes einen elektrisch leitfähigen Träger für den Empfänger und einen von diesem im Abstand angeordneten Koronagenerator aufweist, mittels dessen ein Ladestrom auf den Träger gerichtet werfe den kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Träger und den Koronagenerator verbindender Steuerstromkreis vorgesehen ist, der auf die Höhe der Aufladung des Empfängers anspricht und die Spannung des Koronagenerators derart steuert, daß der Ladestrom auf einen im wesentlichen vorgegebenen Niveau verbleibt.

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