DE2722365A1

DE2722365A1 - Elektrofotografisches verfahren

Info

Publication number: DE2722365A1
Application number: DE19772722365
Authority: DE
Inventors: Katsunobu Ohara; Nobutoshi Yoshida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2722365C2; JPS597106B2; JPS52141228A; US4265531A; GB1584393A

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE - GfUPE

2722366

Pat3ntanwälte:

Dipi.-Ing. Tiedtke Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne Dipl.-Ing. Grupe

Bavariaring 4, Postfach 20 24 03 8000 München 2

Tel.: (0 89) 53 96 53-56 Telex:5 24 845tipat

cable. Germaniapatent München

17.Mai 1977

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Canon case

Canon Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan

Elektrofotografisches Verfahren

VI/13

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Λ' ^B8ff22365

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung eines Bilds mittels eines fotoempfindlichen Elements in Gitterform (das in dieser Beschreibung als "Steuergitter" bezeichnet wird), das mit einer großen Anzahl sehr kleiner durchgehender Öffnungen oder Poren ausgestaltet ist; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Maßnahmen zum Schutz eines primären elektrostatischen Ladungsbilds.

Ein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendetes

Steuergitter ist durch ein Aufnahmeelement gebildet, das ein fotoleitfähiges Material bzw. eine fotoleitfähige Schicht und ein elektrisch leitfähiges Material bzw. eine elektrisch leitfähige Schicht (die in der Bezeichnung als "leitfähige Schicht" bezeichnet wird) mit oder ohne einem elektrisch isolierenden oder Isolationsmaterial bzw. einer Isolationsschicht aufweist und das mit einer großen Anzahl sehr kleiner durchgehender öffnungen oder Poren ausgestaltet ist. Auf dem Steuergitter wird in später detailliert beschriebenen Schritten ein primäres elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet, das entsprechend seinem Muster durch die öffnungen oder Poren des Steuergitters gelangende Ionenströme steuert, wodurch auf einem aufladbaren oder 5 Aufzeichnungsmaterial ein sekundäres elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet werden kann. Elektrostatische Kopierverfahren der beschriebenen Art sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 680 954, 3 582 206 und 3 645 614 beschrieben. Zusätzlich zu diesen Verfahren wurden ein Verfahren und ein Gerät entworfen und vorgeführt, bei welchen ein Steuergitter der beschriebenen Art dazu verwendet wird, mit einem einzigen primären Ladungsbild eine Anzahl von Ionenstrommodulationen auszuführen. Bei einer Ausführung eines elektrostatischen Kopiergeräts ist ein Steuergitter in der Form 5 einer Trommel in der Weise vorgesehen, daß ein primäres

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elektrostatisches Ladungsbild auf der lichtempfindlichen Trommel ausgebildet werden kann. Bei einigen Geräten steht die Steuergittertrommel, d.h. das Steuergitter in der Form einer Trommel einem zur Ausbildung eines primären Ladungsbilds verwendeten Koronaentlader und Leitern von Abschirmelementen oder-platten gegenüber. Während des Modulationsschritts wird zwischen die Steuergittertrommel und ein aufladbares Material bzw. Aufzeichnungsblatt eine hohe Spannung angelegt, um elektrische Felder in der Weise zu erzeugen, daß von einer Koronaionenquelle Koronaionenströme auf das aufladbare Material gerichtet werden können. Wenn das Steuergitter geerdet ist, entstehen keine Probleme; wenn jedoch an das Steuergitter eine Hochspannung angelegt ist und diese Spannung höher als eine Koronaentladungsauslösespannung eingestellt ist, bei der der für die Ionenstrommodulation verwendete Koronaentlader und andere nahe der Steuergittertrommel liegende Leiter Koronaentladungen einleiten, pflegt der für die Ausbildung des primären Ladungsbilds verwendete Koronaentlader sehr häufig naturbedingte Entladungen selbst dann hervorzurufen, wenn seine Hochspannungsversorgung ausgeschaltet gehalten ist und die Leiter geerdet sind. Die naturbedingte Koronaentladung bewirkt eine Qualitätsverschlechterung oder Zerstörung des primären elektrostatischen Ladungsbilds, so daß mit dem einzelnen primären Ladungsbild keine große Anzahl von Modulationen ausgeführt werden kann oder die Anzahl nutzbarer Modulationen beträchtlich herabgesetzt ist.

Im Hinblick auf das vorstehende liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem die naturbedingte Erzeugung von Koronaentladungen von nahe einem Steuergitter angeordneten Leitern und leitfähigen Teilen von zur Ausbildung des primären Ladungsbilds verwendeten Koronaentladern unterbunden ist, wodurch die Qualitätsverschlechterung oder Zerstörung des primären Ladungsbilds im

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wesentlichen unterbunden werden kann und folglich die Ionenstronimodulation oder das Wiederholungskopieren mit einem einzigen primären Ladungsbild vielfach wiederholt werden kann.

Erfindungsgemäß kann zu diesem Zweck die Koronaentladung zwischen den in der Nachbarschaft des Steuergitters gelegenen Leitern und dem Steuergitter unterbunden werden, wenn an das Steuergitter ständig eine Vorspannung angelegt wird. Die in der Nachbarschaft des Steuergitters angeordneten Leiter sind Elektroden und Abschirmelemente von Koronaentladern, bei einem optischen System verwendete Abschirmelemente, Staubschutzelemente, Elektroden und aus Metallen hergestellte Konstruktionsteile eines elektrostatischen Kopiergeräts oder einer elektrostatischen Kopiereinrichtung. In kurzer Zusammenfassung wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß (I) die Leiter wenigstens dann in elektrisch isoliertem Zustand gehalten werden, wenn an das Steuergitter eine Vorspannung angelegt ist, das (II) die Oberfläche eines jeden in der Nähe des Steuergitters liegenden Leiters mit elektrisch isolierendem bzw. Isoliermaterial beschichtet oder anderweitig bedeckt wird, daß (III) wenigstens dann ein Isolierelement zwischen das Steuergitter und jedem der Leiter eingefügt wird, wenn an das Steuergitter eine Vorspannung angelegt ist, und daß (IV) an jeden der Leiter eine Vorspannung in der Weise angelegt wird, daß bei Anliegen einer Vorspannung an dem Steuergitter die Potentialdifferenz zwischen dem Steuergitter und jedem der Leiter niedriger als eine Koronaentladungsauslöse-

3Q spannung gehalten werden kann.

In der Beschreibung betreffen der Ausdruck "primäres elektrostatisches Ladungsbild" dasjenige, das aus dem Steuer gitter durch eine Folge vorbestimmter Schritte zur Ausbildung des Ladungsbilds ausgebildet ist, der Ausdruck

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"sekundäres Ladungsbild" dasjenige, das aus einem aufladbaren Material durch Modulation von Ionenströmen mittels des auf dem Steuergitter ausgebildeten primären elektrostatischen Ladungsbilds ausgebildet ist, und der Ausdruck "Wiederholungskopieren" einen Verfahrensablauf zur Reproduktion einer Mehrzahl von Kopien von dem gleichen primären elektrostatischen Ladungsbild.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise,schematische, vergrößerte Ansicht eines bei dem Verfahren verwendeten Steuergitters.

Fig. 2 bis 4 zeigen Schritte zur Ausbildung eines primären elektrostatischen Ladungsbilds.

Fig. 5 zeigt schematisch die Ausbildung eines sekundären Ladungsbilds.

Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht einer Ladungsbild-Ausbildungsstation, bei der das Verfahren angewendet wird.

Fig. 7 ist ein Schaltbild einer Hochspannungsversorgung eines zweiten Koronaentladers der Ausbildungsstation.

Fig. 8 ist ein Schaltbild zur Erläuterung einer

Ausführungsform des Verfahrens für das Unterdrücken der natürlichen Erzeugung von Koronaentladungen während einer Modulation oder c eines Wiederholungskopiervorgangs.

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Fig. 9 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer

weiteren Ausführungsform des Verfahrens, bei der eine Abschirmplatte verwendet wird.

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines

Rahmens einer Steuergittertrommel.

Vor der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Verfahrens werden der Aufbau eines dabei verwendeten Steuergitters und Schritte zur Ausbildung eines Ladungsbilds mit diesem Steuergitter kurz beschrieben. Da der Aufbau und die Verfahrensschritte im einzelnen in der US-Patentanmeldung 480 280 beschrieben sind, wird ferner auf diese Anmeldung verwiesen.

Die Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab in einer

bruchstückhaften schematischen Darstellung ein Steuergitter 1 aus einem elektrisch leitfähigen Material bzw. einem leitenden Träger 2, einem fotoempfindlichen Material bzw. einer fotoempfindlichen Schicht 3 und einem Oberflächenisoliermaterial bzw. einer Isolierdeckschicht 4. Die Isolierdeckschicht 4 ist an einer Hauptfläche und den Öffnungsseiten des Steuergitters 1 angebracht, wogegen der leitende Träger 2 an der anderen Hauptfläche 3 von den übrigen Schichten frei ist.

Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Steuergitters 1 mit dem vorgenannten Aufbau beschrieben. Als elektrisch leitfähiges Material bzw. leitender Träger 2 wird ein Drahtgitter oder Netz aus feinen Metalldrähten oder eine Metallplatte benutzt, die zur Ausbildung einer großen Anzahl feiner Öffnungen oder Poren einer Ätzung unterzogen wurde. Wenn das Steuergitter bei einem Kopiergerät für Bürobetrieb oder dergl. verwendet wird, beträgt die Maschenzahl vorzugsweise 100 bis 500 Maschen. Als foto-

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empfindliches Material bzw. fotoempfindliche Schicht 3 können herkömmliche fotoempfindliche Verbindungen verwendet werden und auf eine Hauptfläche des leitenden Trägers 2 mittels irgendeines geeigneten herkömmlichen Verfahrens wie Vakuumablagerung, Aufsprühen, Spritzbeschichtung usw. aufgeschichtet werden. Bei der Beschichtung kann das Anhaften des fotoleitfähigen Materials an den Rändern der öffnungen oder Maschen des leitenden Trägers 2 verhindert werden. Die Stärke des fotoempfindlichen Materials bzw. der foto-1Θ empfindlichen Schicht 3 hängt von den Eigenschaften des verwendeten fotoempfindlichen Materials und der Maschenzahl des leitenden Trägers 2 ab, wobei die maximale Stärke vorzugsweise zwischen 10 und 80 pm liegt.

₁1- Als nächstes wird die isolierte Schicht 4 beschrieben. Sie soll eine polymere Verbindung mit hohem elektrischen Widerstand und verbesserter Ladungshalteeigenschaft sein. Die isolierte Schicht 4 kann auf dem fotoleitfähigen Material bzw. der fotoleitfähigen Schicht 3 durch

2Q Aufspritzbeschichtung oder Vakuumaufdampfen ausgebildet werden, wobei die Stärke von der Stärke der fotoleitfähigen Schicht 3 abhängt. Der leitende Träger 2 ist an einer Hauptfläche des Steuergitters frei zugänglich. Wenn die fotoleitfähige Schicht 3 und die isolierte Schicht weiter freizulegen sind, kann über sie zusätzliches elektrisch leitfähiges Material aufgebracht werden oder es kann zu ihrer Entfernung ein Abreibemittel verwendet werden.

Als nächstes werden die Schritte zur Ausbildung

eines Ladungsbilds mittels des Steuergitters 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben. Es sei angenommen, daß bei den nachstehend beschriebenen Schritten die fotoleitfähige Schicht 3 aus fotoleitfähigem Material wie Selen oder anderen

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Legierungen gebildet ist, bei dem die Hauptträger Löcher bzw. Mangelelektronen sind.

Die Fig. 2 zeigt einen primären Spannungsauftrag-oder Ladeschritt , bei dem das Steuergitter 1 mittels eines Koronadrahts 5 einer Ladevorrichtung bzw. eines Koronaentladers negativ aufgeladen wird, der an eine Hochspannungsquelle 6 angeschlossen ist. Bei der Ladung bildet sich um oder in der Nähe der Isolierdeckschicht 4 der fotoleitfähigen Schicht 3 eine positive Ladungsschicht, das heißt, eine Schicht, die in Gegenpolarität zu dem Steuergitter 1 geladen ist.

Die Fig. 3 zeigt den Schritt, bei dem das Steuergitter 1 nach dem Vollziehen des vorstehend beschriebenen ersten Schritts einer mit einer Belichtung gleichzeitigen zweiten Spannungsbeschickung oder Ladung unterzogen wird. D.h., die zweite Spannungsbeschickung oder Ladung wird mittels eines Koronaentladers ausgeführt, bei welchem eine positive Gleichspannung einer Wechselspannung überlagert ist. In Fig. 3 bezeichnet 7 einen Koronadraht, 8 eine Wechselstromquelle, 9 eine der Wechselstromquelle 8 überlagerte Gleichstromquelle und 10 eine Vorlage mit einem Dunkelbereich D und einem Hellbereich L, während die Pfeile Lichtstrahlen von einer Lichtquelle darstellen. Wenn nur Wechselkoronaentladung verwendet wird, wäre das Oberflächenpotential der Isolierdeckschicht 4 gleich Null; tatsächlich ist aber die positive Koronaentladung stärker als die negative Koronaentladung, so daß der Wechselspannung eine positive Vorspannung überlagert ist und bewirkt, daß die Isolierdeckschicht 4 positives Oberflächenpotential hat. In der Folge wird nach der Belichtung der belichtete Bereich der fotoleitfähigen Schicht 3 leitend und der belichtete Bereich der Isolierdeckschicht 4 hat positives Oberflächenpotential. Andererseits bleiben die unbelichteten Bereiche

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der fotoleitfähigen Schicht 3 und der Isolierdeckschicht 4 negativ geladen.

Nach dem vorstehend beschriebenen zweiten Schritt ist die dem Koronadraht 7 gegenüberstehende Fläche der Isolierdeckschicht 4 schneller positiv aufgeladen als die Öffnungs-oder Maschenfläche, so daß an dem belichteten Bereich des Steuergitters 1 das Potential von der Hauptfläche, an der der leitende Träger 2 freiliegt, zu der anderen Hauptfläche allmählich ansteigt.

Die Fig. 4 zeigt einen Schritt, bei dem das Steuergitter 1 einer Gesamtflächenbeleuchtung in der Weise unterzogen wird, daß ein primäres elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet wird. Die Pfeile deuten an, daß das Steuergitter 1 gleichmäßig beleuchtet wird. Die fotoleitfähige Schicht 3 kann in der Weise aufgeschichtet sein, daß ihre Stärke gleichmäßig und stufenlos zu den Öffnungen oder Maschen hin verringert ist. Als Folge davon wird in Ab-Wesenheit von der Ladung auf der Oberfläche die geladene Schicht plötzlich verändert, so daß sich das Potential an der Isolierdeckschicht allmählich von einer Hauptfläche des Steuergitters 1, an der der leitende Träger 2 freiliegt, zu der anderen Hauptfläche mehr ins Negative verändert.

Die Fig. 5 zeigt einen Schritt zur Ausbildung eines positiven sekundären elektrostatischen Ladungsbilds; 11 bezeichnet einen Koronadraht für die Erzeugung von für die Modulation verwendeten Koronaionen; 12 ist eine dem Koronadraht 11 gegenüberliegend angeordnete Elektrode zur Erzeugung eines elektrischen Felds zwischen dem Steuergitter und dem Aufzeichnungsmaterial 13 in der Weise, daß die Ionen, die durch das Steuergitter 1 gelangt sind, auf das Aufzeichnungsmaterial 13 gerichtet werden. Das Aufzeichnungs-

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material 13 ist auf die Elektrode 12 aufgelegt und steht von dem Steuergitter 1 unter einem geeigneten Abstand zwischen 1 und 10 mm; 14 ist eine mit dem Koronadraht 11 verbundene Hochspannungsquelle; 15 ist eine an die Elektrode 12 angeschlossene Stromversorgung. Die Hochspannungsquelle 14 und die Stromversorgung 15 sind so geschaltet, daß bei Erdung des leitenden Trägers 2 des Steuergitters 1 die Hochspannungsquelle 14 den Koronadraht 11 auf negative Ladung bringt, wogegen die Stromversorgung 15 die Elektrode 12 auf positive Ladung bringt. Das an die Elektrode 12 angelegte Potential hängt von dem Abstand zwischen dem Steuergitter 1 und dem Aufzeichnungsmaterial 13 ab und liegt in der Größenordnung von 1 mm/kV.

Wenn von dem Koronaentladungsdraht bzw. Koronadraht 11 Koronaionenströme unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen auf das Aufzeichnungsmaterial 13 gerichtet werden, v/erden durch ein elektrisches Feld , das durch die Ladungen auf der Isolierdeckschicht 4 an dem belichteten Bereich des Steuergitters 1 gebildet ist, die Ionenströme unterdrückt, wogegen an dem unbelichteten Bereich ein durch die ausgezogenen Linien dargestelltes elektrisches Feld so ausgebildet ist, daß sich eine Beschleunigung der Ionenströme ergibt.

Wenn der leitende Träger 2 gänzlich bedeckt ist, wird er von den Ionen aus dem Koronadraht 11 aufgeladen, so daß das primäre elektrostatische Ladungsbild zerstört wird und folglich das sekundäre Ladungsbild nicht in Wiederholung ausgebildet werden kann. Wenn ein negatives sekundäres elektrostatisches Ladungsbild erwünscht ist, werden die Polaritäten der an den Koronadraht 11 und die Elektrode 12 angelegten Spannungen umgekehrt.

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Das Steuergitter 1 läßt das Wiederholungskopieren deshalb zu, weil (I) ein primäres elektrostatisches Ladungsbild mit einem stufenlos Potentialverlauf über der Isolierdeckschicht 4 ausgebildet werden kann, der sich von einer Hauptfläche bis zur anderen Hauptfläche des Steuergitters 1 erstreckt und weil (II) der leitende Träger 2 des Steuergitters 1 überschüssige Koronaströme aufnehmen kann, die bei der Modulation die Zerstörung des primären elektrostatischen Ladungsbilds verursachen könnten.

In der Fig. 6 ist eine Ladungsbild-Ausbildungsstation mit dem Steuergitter 1 der vorstehend beschriebenen Art gezeigt. In Fig. 6 bezeichnet 16 eine Trommel, die aus dem Steuergitter 1 in der Weise gebildet ist, daß die eine Hauptfläche, an der der leitende Träger 2 freiliegt,

'■* die Innenfläche bildet; 17 bezeichnet einen ersten Koronaentlader für einen Primärspannungsauftrag; 18 bezeichnet einen Koronadraht; 19 bezeichnet eine Abschirmplatte; 20 bezeichnet eine Stromversorgung für den ersten Koronaentlader 17 zum Anlegen einer negativen Spannung an den Koronadraht 18; 21 bezeichnet einen zweiten Koronaentlader für das Anlegen einer Sekundärspannung; 22 bezeichnet einen Koronadraht; 2 3 bezeichnet eine Abschirmplatte, deren Rückwand mit einer öffnung zum Belichten der Steuergittertrommel 16 gemäß der Darstellung durch einen Pfeil 24 ausgestaltet ist; 25 bezeichnet eine Stromversorgung für den zweiten Koronäentlader 21 zum Anlegen einer verhältnismäßig stark positiven Wechselspannung an den Koronadraht 22. Die beiden Abschirmplatten 19 und 23 des ersten und des zweiten Koronaentladers 17 bzw. 21 sind geerdet. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet die Lichtquelle oder Lampe; 27 bezeichnet eine Abschirmplatte; 28 bezeichnet eine innerhalb der Steuergittertrommel 16 angebrachte Abschirmplatte;29 bezeichnet einen dritten Koronaentlader für die Modulation, der einen Koronadraht 30 und eine Abschirmplatte 31 aufweist; 32 bezeichnet eine dem Koronadraht 30 gegenüberliegend angeordnete

und geerdete Elektrode. Auf der Elektrode 32 wird ein sekundäres elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet und eine positive Spannung an den Koronadraht 30 angelegt, wenn von einer positiven Vorlage ein Positivbild ausgebildet wird, wogegen eine negative Spannung angelegt wird, wenn von der positiven Vorlage ein Negativbild ausgebildet wird. Zwischen der Steuergittertrommel 16 und der Elektrode 32 werden elektrische Felder in der V/eise erzeugt, daß von dem Koronadraht 30 abgestrahlte Ionenströme durch die öffnungen oder Maschen

IQ der Steuergittertrommel 16 hindurchgelangen können und darauffolgend zu der Elektrode 32 gerichtet werden können. An den leitenden Träger 2 der Steuergittertrommel 16 wird daher eine positive Spannung angelegt, wenn ein Positivbild erwünscht ist, wogegen eine negative Spannung angelegt wird,

·] 5 wenn ein Negativbild erwünscht ist.

Als nächstes wird die Betriebsweise beschrieben. Das primäre elektrostatische Ladungsbild wird ausgebildet, wenn die Steuergittertrommel 16 in die durch den Pfeil dargestellte Richtung gedreht wird und aufeinanderfolgend dem Primärspannungsauftrag mittels des ersten Koronaentladers 17, dem Sekundärspannungsauftrag mittels des zweiten Koronaentladers 21 unter gleichzeitiger Belichtung und der Gesamtflächenbelichtung mittels des Lichts von der Lampe 26 unterzogen wird.

Danach werden mittels des auf diese Weise ausgebildeten primären elektrostatischen Ladungsbilds die Ionenströme moduliert und zu der Elektrode 32 hin gerichtet, so daß auf einem in der durch einen Pfeil 33 angezeigten Richtung über die Elektrode 32 beförderten Aufzeichnungsmaterial ein sekundäres elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet wird. Das auf diese Weise ausgebildete sekundäre elektrostatische Ladungsbild wird in einem herkömmlichen Entwicklungsverfahren an einer Entwicklungsstation entwickelt.

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Wenn mit der Steuergittertrommel 16 der vorstehend beschriebenen Art und unter Verwendung der Ionenmodulation das Wiederholungskopieren zyklisch wiederholt wird, treten in manchen Fällen deshalb, weil das über der Steuergitterc trommel 16 ausgebildete primäre elektrostatische Ladungsbild an dem ersten Koronaentlader 17 und dem zweiten Koronaentlader 21 vorbei und zwischen den Abschirmplatten 27 und der Gesamtflächenbelichtungs-Lampe 26 hindurchzulaufen hat, die nachstehenden Probleme auf.

Als erstes werden die Probleme im einzelnen beschrieben, die entstehen, wenn das primäre elektrostatische Ladungsbild über den ersten und den zweiten Koronaentlader 17 und 21 läuft.

Wenn an die Steuergittertrommel 16 eine Vorspannung

angelegt ist, ist einer der Anschlüsse der Hochspannungs-Stromversorgung 20 und 25 normalerweise geerdet, so daß eine natürliche Koronaentladung zwischen den Koronadrähten 18 und 22 und der Steuergittertrommel 16 auftritt und folglich Stromkreise entstehen, wie sie durch Pfeile 2OB bzw. 25B dargestellt sind. Folglich fließen Ströme in die Sekundärwicklungen (Hochspannungs-Ausgangsseiten) der Stromversorgungen 20 und 25 in den durch die Pfeile 2OB und 25B dargestellten Richtungen, wobei die Stärke der Ströme von den Richtungen von Gleichrichterelementen 2OC und 25C abhängig ist. Daher gibt das alleinige Ein-und Ausschalten der Eingangsanschlüsse von Primärwicklungen 20Λ und 25A der Stromversorgungen 20 und 2 5 selbst dann die Koronaentladung, wenn die Eingangsanschlüsse der Primärwicklungen 2OA und 25A abgeschaltet sind, so daß das primäre elektrostatische Ladungsbild auf der Steuergittertrommel 16 zerstört wird und folglich das Wiederholungskopieren nicht stabil und zuverlässig ausgeführt werden kann.

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In Fig. 7 ist ein Schnittbild einer Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Hochspannungs-Stromversorgung 25 zum Anlegen einer in der Polarität der beim ersten Schritt angelegten Primärspannung entgegengesetzten Gleichspannung gezeigt. Eine der Lösungen des vorstehend beschriebenen Problemes liegt darin, ein Relais zu verwenden, um damit den Ausgang einer jeden der beiden Hochspannungs-Strom Versorgungen 20 und 25 zu öffnen und zu schließen, so daß dadurch die Koronadrähte 18 und 22 elektrisch ohne Anschluß sind. D.h., es wird gemäß der Darstellung in Fig. 8 ein Relais R so eingesetzt, daß nur beim Anlegen der Eingangsspannung an die Primärwicklung 2OA der Stromversorgung 20 die Kontakte des Relais R zum Anlegen der Primärspannung geschlossen sind, während ohne Anlegen der Eingangsspannung die Kontakte des Relais R offen gehalten sind. Alternativ kann das Relais R so ausgelegt sein, daß es unmittelbar vor dem Anliegen der Eingangsspannung an die Primärwicklung 2OA geschlossen wird und zugleich mit dem Abschluß des Anlegens der Primärspannung oder unmittelbar vor dem Schritt zur Ausbildung des sekundären elektrostatischen Ladungsbilds geöffnet wird.

Beim Anlegen der Vorspannung an den ersten Koronaentlader 17 tritt die Koronaentladung jedoch nicht nur zwischen dem Koronadraht 18 und seiner gegenüberliegenden Elektrode auf, sondern auch zwischen der gegenüberliegenden Elektrode und den freien Seiten 19Λ (siehe Fig.6) der Abschirmplatte 19. Eine Lösung dieses Problems ist es, die Abschirmplatte 19 zu erden und sie zu der Steuergittertrommel 16 in der Weise auf ausreichenden Abstand zu bringen, daß zwischen der Abschirmplatte 19 und der Steuergittertrommel 16 keine natürliche Koronaentladung erzeugt wird. Wenn es jedoch nicht möglich ist, die Abschirmplatte 19 und die Steuergittertrommel 16 um einen ausreichenden Abstand voneinander zu entfernen, wie z.B. wegen der Installationslage des Koronaentladers 17, kann der Koronaentlader 17 an

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einen Ilauptrahmen des Kopiergeräts in eine elektrisch isolierende oder Isolationsvorrichtuncj montiert werden. Wenn ferner zur Bildung eines sekundären elektrostatischen Ladungsbilds die Vorspannung an die Steuergittertrommel 16 angelegt wird, kann an das Abschirmelement eine der Steuergittervorspannung gleiche Spannung oder eine Spannung angelegt v/erden, die geringer als die Vorspannung ist und innerhalb des Bereichs liegt, in dem keine natürliche Koronaentladung verursacht wird. Alternativ kann ein Hochspannungsrelais so eingesetzt werden, daß die Leiter in der vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 8 beschriebenen Art von Anschlüssen frei bzw. erdfrei gemacht werden. Ferner kann ein Isolationselement an den freien Seiten 19A der Abschirmplatte 19 angebracht oder Isolationsmaterial auf die freien Seiten 19A aufgeschichtet werden, um damit die natürliche Koronaentladung zu unterbinden. Wenn zv/ischen der Steuergittertrommel 16 und dem ersten Koronaentlader 17 ausreichend Raum zur Verfügung steht, kann der Koronaentlader 17 elektrisch von Anschlüssen frei oder erdfrei gemacht werden oder es

2Q kann ein aus elektrisch isolierendem Material hergestelltes Abschirmelement zv/ischen den ersten Koronaentlader 17 und die Steuergittertrommel 16 eingefügt werden, wie es in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben wird.

Nach Fig. 9 ist ein Abschirmelement 34 zwischen

den ersten Koronaentlader 17 und die Steuergittertrommel 16 eingefügt und wird in eine durch gestrichelte Linien dargestellte unwirksame Stellung zurückgezogen, wenn die Primär-

3Q spannung angelegt wird, während es in die durch ausgezogene Linien dargestellte Stellung zurückgebracht wird, wenn an die Steuergittertrommeln 16 die Vorspannung angelegt wird. Mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen und Anordnungen kann die natürliche Koronaentladung unterbunden werden, wobei diese Maßnahmen und Anordnungen einzeln oder in Ver-

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n ^B

bindung verwendet werden können.

Bisher wurden Maßnahmen zum elektrischen Isolieren des leitfähigen Teils von dem Steuergitter beschrieben; eine weitere Isoliermaßnahme wird in Verbindung mit dem ersten Koronaentlader beschrieben. D.h., die natürliche Koronaentladung kann dadurch unterbunden werden, daß an den Koronadraht 18 und/oder die Abschirmplatte 19 eine Spannung, die gleich der Vorspannung der Steuergittertrommel 16 ist, oder eine Spannung angelegt wird, die keine natürliche Koronaentladung verursachen kann.

Bisher wurden die Maßnahmen und Anordnungen zum Unterbinden der natürlichen Entladung im Zusammenhang mit dem ersten Koronaentlader 17 beschrieben; es ist jedoch offensichtlich, daß sie auf gleiche Weise nicht nur bei dem zweiten Koronacntlader 21, sondern auch bei den Abschirmplatten 2 7 und 2 8 angewendet werden können und ihre Anwendungen nicht rein auf den ersten Koronaentlader 17 begrenzt sind.

Es ist einfacher und vorteilhafter, die Abschirmplatten bzw.-Organe 27 und 28, an die keine Spannung angelegt wird, elektrisch und auf normale Art anschlußfrei bzw. erdfrei zu halten oder ihre Oberflächen mit einem Isoliermaterial oder Clement zu verkleiden.

Als nächstes werden Beispiele für eine Maßnahme

zum elektrischen Freihalten des Koronaentladers und eine Maßnahme zum Aufprägen einer Vorspannung für das Verhindern der natürlichen Koronaentladung beschrieben.

Beispiel 1

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einem Steuergitter angewandt werden, das Wiederholungskopieren .._ zuläßt und an das eine hohe Vorspannung so angelegt wird,

•' Π 9 H U R / 1 0 6 K

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daß bei dem Modulationsschritt auf die vorstehend beschriebene Weise die Ionenströme angezogen werden können und die Koronaentladung erzeugt wird. Bei diesem Beispiel 1 wurde das Steuergitter der in Fig. 1 gezeigten hrt verwendet. Als leitender Träger wird ein Drahtgitter oder Drahtnetz mit 200 Maschen verwendet, das aus rostfreien Drähten mit 40yum Durchmesser hergestellt ist; durch Vakuumaufdampfen wurde das fotoempfindliche Material bzw. Selen (Se) über eine Hauptfläche des leitenden Trägers zu.einer maximalen Stärke von ungefähr 50 Aim aufgetragen. Als nächstes wurde die aus "Valien", einem Produkt der Union Carbide Corp., hergestellte Isolierdeckschicht über das lichtempfindliche Material zu einer Stärke von ungefähr 10 um aufgeschichtet. Das auf diese Weise hergestellte Steuergitter wurde um einen aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Rahmen 35 (siehe Fig.10) in der Weise gewickelt, daß die zweite Hauptfläche des Steuergitters, an der der leitende Träger freiliegt, die innere Fläche bildet; danach wurde das Steuergitter mit einem Klebstoff befestigt. Die auf diese Weise hergestellte Steuergittertrommel wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 160 cm/s rotiert und bei dem Primärspannungs-Auftragsschritt mit -400 V beaufschlagt. Danach wurde die Steuergittertrommel gleichzeitig mit der Projektion einer zu reproduzierenden Vorlage mit einer Rate von 30 Ix s der Sekundärspannungsbeaufschlagung mit der Wechselkoronaentladung unterzogen, welche positiv vorgespannt und mit der positiven Vorspannung überlagert war; danach wurde die Gesamtflächenbelichtung mit einer Rate von 500 Ix s ausgeführt. Das auf diese Weise ausgebildete primäre elektrostatische Ladungsbild hatte eine Oberflächenspannung von + 50 V an dem belichteten Bereich und eine Oberflächenspannung von -200 V an dem unbelichteten Bereich. Als Aufzeichnungsmaterial wurde ein Blektrostatikaufzeichnungsblatt verwendet und im Abstand von 5 mm 5 von der Steuergittertrommel angeordnet. An den leitenden

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Träger der Steuergittertrommel wurde die Vorspannung von +5 kV und an den innerhalb der Steuergittertrommel untergebrachten dritten Koronaentlader (siehe Fig.6) eine Spannung von +10 kV angelegt, um damit auf dem Aufzeichnungsblatt, das im Gleichlauf mit der Steuergittertrommel transportiert wurde, ein sekundäres elektrostatisches Ladungsbild auszubilden. Das das sekundäre elektrostatische Ladungsbild tragende Aufzeichnungsblatt wurde mittels eines Naßentwicklungsverfahrens mit negativ geladenen und gefärbten Tonerteilchen entwickelt. Während des Wiederholungskopierens oder Rückhaltekopierens wurden die (den in Fig. 1 mit 18 und 22 bezeichneten entsprechenden) Koronadrähte an ihre jeweiligen Stromversorgungen angeschlossen, während die Eingangsanschlüsse der Primärbindungen der ersten und der zweiten Hochspannungs-Stromversorgung ausgeschaltet gehalten wurden. Nachdem einige weniger Wiederholungskopien reproduziert wurden, war das primäre elektrostatische Ladungsbild gelöscht und fortschreitenden Wiederholungskopieren änderte sich die Qualität der reproduzierten Bilder über einen weiten Bereich.

Diese Qualitätsänderung der Bilder auf den mittels des Wiederholungskopierens reproduzierten Kopien kann der natürlichen Koronaentladung zugeschrieben werden, die zwi-5 sehen der Steuergittertrommel und dem während des Modulationsschritts von derselben im Abstand von 10 mm angeordneten dritten Koronaentlader erzeugt wurde, da das Abschirmelement (28) in Fig. 6) mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffanstrich beschichtet war und die Abschirmplatten oder-elemente des ersten und des zweiten Koronaentladers (17,21) geerdet und unter ausreichendem Abstand von der Steuergittertrommel angeordnet waren. Zur Lösung dieses Problems bzw. zur Vermeidung der Qualitätsänderung der Bilder wurde die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 8 beschriebene Maßnahme angewendet. D.h., die Relais wurden in der Weise eingesetzt, daß während des Schritts der Ausbildung des

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primären elektrostatischen Ladungsbilds die Ausgänge der Hochspannungs-Stromversorgung (20,25) offen waren. Das Ergebnis war, daß die Qualitätsänderung des primären elektrostatischen Ladungsbilds im wesentlichen unterbunden werden konnte und folglich die Änderung der Bildqualität von 100 Wiederholungskopien beträchtlich geringer war.

Beispiel 2

Es wurde ein dem beim Beispiel 1 benutzten gleichartiger leitender Träger verwendet und eine Lösung mit pulverisiertem Kadmiumsulfid als fotoleitfähiges Material und einer Bindemittellösung aus 20 Gew.-% Lösungsmittel-Epoxyharz unter Zugrundelegen des Gewichts des fotoleitfähigen Materials wurde über eine Hauptfläche des leitenden Trägers gesprüht, getrocknet und polymerisiert. Danach wurde die gleiche Bindemittellösung zur Ausbildung der Isolierdeckschicht über das fotoleitfähige Material bzw. die fotoleitfähige Schicht gesprüht.

Bei den Schritten zur Ausbildung des primären Ladungsbilds wurden Spannungen verwendet, die in der Polarität den bei dem Beispiel 1 benutzten entgegengesetzt waren. Bei dem Belichtungsschritt wurde eine Vorlage mit einer Rate von 8 Ix s projiziert und danach wurde die Steuergittertrommel der Gesamtflächenbelichtung unterzogen. Das auf diese Weise ausgebildete primäre elektrostatische Ladungsbild hatte ein Oberflächenpotential von -50 V an dem belichteten Bereich und ein Oberflächenpotential von +200 V an dem unbelichteten Bereich. Danach wurde zur Ausbildung eines sekundären elektrostatischen Ladungsbilds auf einem Aufzeichnungsblatt mittels des dritten Koronaentladers eine negative Koronaentladung ausgeführt. Das Ladungsbild wurde durch einen Trockenentwicklungsvorgang mit positiv geladenen und gefärbten Tonerteilchen sichtbar gemacht.

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B 815,

Wie beim Beispiel 1 wurden während des Wiederholungskopiervorgangs die Ausgänge der ersten und der zweiten Hochspannungs-Stromversorgung mit den Koronaentladungsdrähten verbunden gehalten, während die Eingänge ausgeschaltet gehalten wurden. Das Ergebnis war das gleiche wie beim Beispiel 1. Zur Lösung dieses Problems wurden Relais mit jeweils zwei Kontakten eingesetzt, um die Koronaentladungsdrähte elektrisch von den Hochspannungs-Stromversorgungen zu isolieren, während eine im wesentlichen der aⁿ den leitenden Träger der Steuergittertrommel angelegten Vorspannung gleiche Spannung an alle Koronaentladungsdrähte und Abschirmelemente bzw.-Platten der Koronaentlader angelegt wurde. Das Ergebnis war, daß selbst nach 100 kontinuierlichen Wiederholungskopierschritten die Löschung bzw. der Abbau des primären elektrostatischen Ladungsbilds im wesentlichen verhindert werden konnte und die 100.Kopie in der Bildqualität im wesentlichen der ersten Kopie gleich war.

Bei den beiden Beispielen 1 und 2 waren alle Abschirmplatten oder-Elemente mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffanstrich beschichtet, so daß die auf den natürlichen Koronaentladungen beruhenden nachteiligen Auswirkungen vollständig ausgeschaltet werden konnten.

Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Aufgabe der Erfindung, die Entstehung natürlicher Koronaentladung an den leitenden Trägern vollständig auszuschalten, dadurch gelöst werden, daß die leitenden Elemente in der Nähe des Steuergitters, an das die Vorspannung angelegt ist, elektrisch isoliert werden oder da/3 an diese leitenden Elemente eine geeignete Vorspannung angelegt wird. Als Folge davon kann bei dem Wiederholungskopiervorgang der Energieverlust oder die Zerstörung des primären elektrostatischen Ladungsbilds im wesentlichen unterbunden werden, so daß Kopien mit hoher Geschwindigkeit reproduziert werden können. Außer den vor-

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stehend beschriebenen leitenden Elementen gibt es andere Leiter wie Hilfselektroden zur Verbesserung der Funktion der Koronaentlader und Leiter des Kopiergeräts, die nicht direkt bei der Ausbildung des primären und des sekundären elektrostatischen Ladungsbilds verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf das Steuergitter der vorstehend beschriebenen Art beschränkt, sondern kann auf gleiche Weise bei irgendwelchen beliebigen Steuergittern der Ausführung verwendet v/erden, bei der vielfache Ionenmodulationen von dem gleichen primären elektrostatischen Ladungsbild ausgeführt werden und bei der wenigstens während der Modulation eine verhältnismäßig hohe Vorspannung angelegt wird. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf gleiche Weise bei Steuergittern der Ausführung verwendet werden, bei der zusätzlich zu den Ionenströmen geladene Tonerteilchen oder geladene Farbstoffteilchen bzw. Pigmentteilchen moduliert werden.

Bisher wurden als Verfahren zur Vermeidung der natürlichen Koronaentladung das elektrische Freigeben bzw. Nichtanschließen der Leiter, das Aufbringen elektrisch isolierender Vorrichtungen gegenüber dem Schirm oder Anordnen der Vorrichtungen in der Nachbarschaft des Schirms, das Einfügen geeigneter Isoliervorrichtungen zwischen dem 5 Schirm und dem Leiter und das Anlegen einer zum Unterbinden der Erzeugung der natürlichen Koronaentladung ausreichenden Vorspannung an den Leiter beschrieben. Dies ist jedoch nicht so zu verstehen, daß diese Maßnahmen nur bei den Abschirmelementen der Koronaentlader der vorstehend beschriebenen Art anzuwenden sind. In einem Kopiergerät gibt es eine Vielfalt von Leitern wie eine in der Nachbarschaft des Steuergitters angeordnete Abschirmplatte zum Schutz gegen Staub, Tragelemente in der Nähe des Steuergitters, Vorrichtungen zum Ermitteln des Potentials eines Ladungsbilds usw., bei denen alle das erfindungsgemäße Verfahren ange-

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wendet werden kann. Ferner können die vorgenannten beschriebenen Maßnahmen einzeln für sich oder in Kombination zur Anwendung gebracht werden. Gemäß der bisherigen Beschreibung wurden die Bilder der Vorlage auf die isolierenden Blätter reproduziert; es kann jedoch selbstverständlich anstelle der isolierenden Blätter eine elektrisch isolierende Trommel oder dergl. so angewendet werden, daß ein entwickeltes Bild auf ein gewöhnliches Blatt Papier übertragen wird.
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Mit der Erfindung ist ein Verfahren zum Schutz eines auf einem fotoempfindlichen Steuergitter-Organ ausgebildeten primären elektrostatischen Ladungsbild angegeben. Bei dem Schritt der Modulation der Ionenströme oder Tonerteilchenströme mittels des primären elektrostatischen Ladungsbilds wird aufgrund einer an das fotoempfindliche Steuergitter-Organ angelegten Vorspannung eine natürliche Koronaentladung mittels einer Koronaentladungselektrode erzeugt, die zur Ausbildung eines primären elektrostatischen Ladungsbilds verwendet wird, oder es wird eine natürliche Entladung zwischen dem fotoempfindlichen Organ und einem Leiter erzeugt, der nahe an diesem angeordnet ist; daraus ergibt sich eine Energieabnahme bzw. Verschlechterung oder Zerstörung des primären elektrostatischen Ladungsbilds. Das erfindungsgemäße Verfahren gibt Maßnahmen zur Lösung dieses Problems durch elektrisches Isolieren des fotoempfindlichen Organs, der Koronaentladungselektroden und anderer Leiter in der Nachbarschaft des fotoempfindlichen Organs bei Beaufschlagung desselben mit einer Vorspannung an.

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Claims

- / - B 8159 Patentansprüche

1. Verfahren zur Ausbildung eines Bilds an einem fotoempfindlichen Steuergitterelement mit einer großen Anzahl kleiner Durchgangsöffnungen durch Modulation von Ionenströmen mittels elektrischer Felder, die in dem fotoempfindlichen Steuergitterelement erzeugt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens elektrisch leitfähige Teile in der Nachbarschaft des fotoempfindlichen Steuerelements in elektrisch isoliertem Zustand gehalten werden oder an sie eine Vorspannung angelegt wird, wodurch die Entstehung von Koronaentladungen von den leitfähigen Teilen auf das fotoempfindliche Steuergitterelement während des Anliegens einer Vorspannung verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die leitfähigen Teile dadurch in elektrisch isoliertem Zustand gehalten werden, daß sie elektrisch nicht angeschlossen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß von den jeweiligen leitfähigen Teilen wenigstens die Teilbereiche, die dem fotoleitfähigen Steuergitterelement gegenüberstehen oder demselben näherliegen, mit elektrisch isolierendem Material beschichtet werden, wodurch sie in elektrisch isoliertem Zustand gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das fotoempfindliche Steuergitterelement und jeden der leitfähigen Teile ein elektrisch isolierendes Element eingesetzt wird, wodurch die leitfähigen Teile in elektrisch isoliertem Zustand gehalten werden können.

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 - B 8159

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedes der leitfähigen Teile eine Vorspannung angelegt wird, die bewirkt, daß die Potentialdifferenz zwischen dem jeweiligen leitfähigen Teil und dem fotoempfindlichen Steuergitterelement kleiner als eine Koronaentladungsauslösespannung ist.

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