DE2723673A1 - Verfahren und vorrichtung zum laden durch koronaentladung - Google Patents

Description

lEDTKE

- BüHLING " KlNNE - GrüPE

Patentanwälte:

Dipl.-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 25.Mai 1977

B 8208

Canon case

Canon Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Laden durch Koronaentladung

VI/13

709849/1070

Dresdner Bank (München) KIo 3939 644

Posischeck (München) Kto. 670-43-804 Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden unter Verwendung von Koronaentladung.

Das Laden unter Verwendung von Koronaentladung wird nachstehend anhand der Elektrofotografie als Beispiel beschrieben. Zu elektrofotografischen Verfahren zählen allgemein ein Verfahren, bei dem Ladung positiver oder negativer Polarität auf ein fotoempfindliches Zweischichtenmaterial aus einer fotoleitfähigen Schicht und einer leitenden Unterlage aufgebracht wird und darauffolgend das fotoempfindliche Material mit Bildlicht zur Ausbildung eines elektrostatischen Ladungsbilds belichtet wird, welches wiederum zur Schaffung eines sichtbaren Bilds einem Entwicklungsschritt unterzogen wird, sowie ein Verfahren, bei dem Primärladung positiver oder negativer Polarität auf ein fotoempfindliches Dreischichtenmaterial mit einer transparenten Isolierschicht, einer fotoleitfähigen Schicht und einer leitenden Unterlage aufgebracht wird und nachfolgend Bildlicht und Sekundärladung auf das fotoempfindliche Material aufgebracht werden, um die Primärladung zu entfernen und auf dem fotoempfindlichen Material ein elektrostatisches Ladungsbild auszubilden, wonach das fotoempfindliche Material einer Gesamtflächenbelichtung zur Steigerung des Kontrasts des Ladungsbilds unterzogen wird, welches dann einem Entwicklungsschritt zur Bildung eines sichtbaren Bilds unterworfen wird. Dieses letztgenannte Verfahren ist in der Fig. 1 der Zeichnung gezeigt, wobei 1 ein in der Pfeilrichtung drehbares fotoempfindliches Material, 2 ein Primärlader, 3 Bildlicht, 4 ein Sekundärlader, 5 eine Lichtquelle für Gesamtflächenbelichtung, 6 eine Entwicklungsvorrichtung und 7 ein Bildübertragungslader zur Erleichterung der Bildübertragung auf Bildempfangspapier 8 ist. Das bei diesen elektrofotografischen Verfahren angewandte Laden erfolgt unter Nutzung von Gleich-Koronaentladung oder Wechsel-Koronaentladung, wobei es beispielsweise bekannt ist, für den Primärlader 2 und den Bildübertragungslader 7 die Gleichstrom-

709849/1070

- G B 8208

oder Gleich-Koronaentladung zu benützen und für den Sekundär lader die Wechselstrom-oder Wechsel-Koronaentladung zu benützen.

Ein Beispiel eines Laders bekannter Art ist in Fig. (a) gezeigt, in der 21 eine Hochspannungsquelle, 22 ein Koronaentladungsdraht und 1 das fotoempfindliche Material bezeichnet. Die Hochspannungsquelle 21 kann entweder eine Wechselspannungsquelle oder eine Gleichspannungsquelle sein und von ihr kann eine Spannung, die höher als eine Koronaentladungs-Auslösespannung VC ist, an den Koronaentladungs draht 22 zur Erzeugung eines Koronaentladungsstroms angelegt sein, der Ladung auf die Oberfläche des fotoempfindliehen Materials aufbringt.

Ein wesentlicher Punkt bei der Elektrofotografie oder dergl. liegt darin, daß ein konstantes Oberflächenpotential beständig aufgebracht werden muß, um eine gute Reproduzier barkeit des erzeugten elektrostatischen Ladungsbilds sicher zustellen. Die Koronaladung beeinflußt in großem Ausmaß das elektrostatische Ladungsbild, so daß es daher zur Stabilisierung des Oberflächenpotentials bei dem Lader nach Fig. 2 (a) not wendig ist, daß unterschiedliche Faktoren wie die relative Bewegungsgeschwindigkeit des fotoempfindlichen Materials und des Koronaentladers, die (durch eine Abschirmung gebildete) öffnungsbreite des Koronaentladers, der Abstand zwischen dem Koronaentladungsdraht und dem fotoempfindlichen Material, atmosphärische Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und dergl. und die angelegte Spannung alle immer konstant sind.

Die Fig. 2 (b) bis 2 (d) zeigen herkömmliche Lader, die so ausgelegt sind, daß Veränderungen des Oberflächenpotentials verringert sind, welche sich aus Veränderungen der vor stehend genannten Faktoren ergeben könnten. Bei der Fig.2 (b) ist ein Widerstand 24 in Reihe in die Hochspannungsausgangs seite der Hochspannungsquelle 21 eingeschleift; bei der Fig. (c) kann das Ausgangssignal der Hochspannungsquelle durch Gleichrichter 26-1 und 26-2 aufgeteilt werden, während ein

709849/1070

- (Γ- s. B 8208

Widerstand 24 elngefUgt 1st, und an den Koronaentladungsdraht 22 angeschlossen werden; bei der Flg. 2 (d) 1st anstelle des Widerstands 24 eine Konstantspannungs-Entladeröhre 25 verwendet. Bei jeder dieser Ausführungsvarianten konnte ein Wechsel des Koronaentladungswiderstands, der sich aus einer Veränderung bei dem atmosphärischen Bedingungen oder aus Abstandsungleichmäßigkeiten zwischen dem Koronaentladungsdraht und der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials ergab, nicht ausreichend kompensiert werden, so daß daher die Stabilität des sich ergebenden Oberflächenpotentials und des schließlich erzielten sichtbaren Bilds nicht zufriedenstellend war· Beispielsweise hat eine Veränderung der atmosphärischen Bedingungen von normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit auf hohe Temperatur und hohe Feuchtigkeit zu einem ungünstigen Ergebnis insofern geführt, als das nach der Entwicklung erzielte sichtbare Bild verschleiert war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden anzugeben, die für jede Änderung bei den atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur oder der Feuchtigkeit die Erzeugung eines im wesentlichen unveränderten Oberflächenpotentials sicherstellen.

Ferner sollen mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden angegeben werden, bei denen im wesentlichen die Notwendigkeit entfällt,den Abstand zwischen dem Koronaentladungsdraht und der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials einzustellen.

Weiterhin soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Koronaentladung im wesentlichen mit konstantem Strom oder konstanter Spannung erfolgen.

709849/1070

- ? - £> B 8208

Mit der Erfindung sollen ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden geschaffen werden, bei denen die Auswirkung bei Steuerung des Oberflächenpotentials auf dem fotoempfindlichen Material mittels eines Gitters weitaus stärker als bei einem Ladeverfahren unter Verwendung eines herkömmlichen Gitters ist.

Ferner soll erfindungsgemäß bei dem Verfahren und der Vorrichtung trotz eines kleinen Ladestrom eine Ladung auf ein stabiles Oberflächenpotential erfolgen.

Weiterhin soll mit der Erfindung ein elektrofotografisches Verfahren angegeben werden, mit dem eine sehr stabile Bildausbildung gegen irgendwelche Veränderungen bei einem Koronaentladewiderstand gesichert ist, die sich aus Veränderungen atmosphärischer Bedingungen wie der Temperatur, der Feuchtigkeit und dergl. ergeben.

Weiterhin soll mit der Erfindung ein elektrofotografisches Verfahren geschaffen werden, bei dem die Potentialdifferenz auf dem fotoempfindlichen Material wesentlich gesteigert ist, die den hellen und dunklen Bereichen eines zu reproduzierenden Bilds entspricht.

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

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines elektrofotografischen Verfahrens, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist.

Fig. 2 (a) bis 2 (d) zeigen schematisch herkömmliche Verfahren der Koronaladung.

709849/1070

-JBT-Q B 82O8

Fig. 3 stellt das Prinzip des Ladeverfahrens und der Ladevorrichtung gemäß der Erfindung dar.

Fig. 4 zeigt in größeren Einzelheiten die Grundzüge des Ladeverfahrens und der Ladevorrichtung.

Fig. 5 (a) ist eine graphische Darstellung von Spannungs-Strom-Kennlinien in Fig. 4.

Fig. 5 (b) ist eine graphische Darstellung von Strom-Widerstands-Kennlinien in Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine erste Ausgestaltungsform des Ladeverfahrens und der Ladevorrichtung.

Fig. 7 (a) ist eine graphische Darstellung von Spannungs-Strom-Kennlinien in Fig. 6.

Fig. 7 (b) ist eine graphische Darstellung von Strom-Widerstands-Kennlinien in Fig. 6.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausgestaltungsform des Ladeverfahrens und der Ladevorrichtung.

Fig. 9 (a) ist eine graphische Darstellung von Spannungs-Strom-Kennlinien in Fig. 8.

Fig. 9 (b) ist eine graphische Darstellung von Strom-Widerstands-Kennlinien in Fig. 8.

Fig. 10 zeigt eine dritte Ausgestaltungsform des Ladeverfahrens und der Ladevorrichtung.

709849/1070

Fig. 11 zeigt einen erfindungsgemäßen Lader mit einer Isolierabschirmung.

Fig. 12 zeigt einen Gittervorspannungslader herkömmlicher Art.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ladeverfahrens und der Ladevorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 14 und 15 sind graphische Darstellungen von Eigenschaften von Koronaströmen.

Fig. 16 stellt graphisch eine Kennlinie eines Oberflächenpotentials in bezug auf eine Gittervorspannung dar.

Fig. 17 ist eine graphische Darstellung, die Kennlinien des Oberflächenpotentials in bezug auf den Abstand zwischen einem Koronaentladungsdraht und einem Gitter bei dem herkömmlichen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt.

Fig. 18 ist eine graphische Darstellung der zeitlichen Veränderung des Oberflächenpotentials auf dem fotoempfindlichen Material.

Fig. 19 zeigt schematisch ein Verfahren zur Messung der Koronaentladungswirkung.

Fig. 20 ist eine graphische Darstellung der Koronaentladungswirkung eines Koronaentladers herkömmlicher Art.

709849/1070

M ^{B 8208}

Fig. 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrofotografischen Verfahrens unter Anwendung eines erfindungsgemäßen Wechsel-Koronaladers .

Fig. 22 ist eine graphische Darstellung der Lade wirkung eines erfindungsgemäßen Wechsel- Koronaentladers .

Fig. 23 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrofotografischen Verfahrens unter Verwendung einer konstanten Stromdifferenz.

Fig. 24 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Lagen von Ladungen in dem fotoempfindlichen Material während der Ausbildung des elektrostatischen Ladungsbild mittels eines herkömmlichen elektrofotografischen Verfahrens und der Charakteristik des schließlich erzielten Potentials.

Fig. 25 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Lagen von Ladungen in dem fotoempfindlichen Material während der Ausbildung des elektrostatischen Ladungsbilds durch gleichzeitige Wechselstrom-Ladung und Belichtung bei der Erfindung und der Charakteristik des schließlich erhaltenen Potentials.

Fig. 26 stellt graphisch die Veränderung des Oberflächenpotentials des fotoempfindlichen Materials während der Ausbildung des elektrostatischen Ladungsbilds dar.

709849/1070

Jl

Fig. 27 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des elektrofotografischen Verfahrens mit einer Station für gleichzeitige Wechselladung und Belichtung.

Fig. 28 ist eine schematische Darstellung für die Erläuterung der Lagen von Ladungen in dem fotoempfindlichen Material während der Ausbildung des elektrostatischen Ladungsbilds.

Die Erfindung entstand dadurch, daß die Aufmerksamkeit auf einen sich aus einer Wechsel-Koronaentladung ergebenden Koronaentladungsstrom gerichtet wurde, und weiterhin dadurch, daß die Aufmerksamkeit nicht auf einen Gesamtkoronaentladungsstrom I gerichtet wurde, sondern auf eine Stromdifferenz Δ ι zwischen einer positiven oder Plus-Komponente I und einer negativen bzw. Minus-Komponente I_, die den Gesamtstrom bilden. Bei der Gleichstrom-Koronaentladung bestimmt nämlich der Gesamt-Koronaentladungs-Strom das Oberflächenpotential eines fotoempfindlichen Materials, während bei der Wechselstrom-oder Wechsel-Koronaentladung die Stromdifferenz Δ I = I -l_ anstelle des GesamtStroms die Ladungsorientierung und das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials bestimmt. D.h., wenn unabhängig von der Stärke des Gesamtstroms der Koronaentladung I_ = I + I_ die Stromdifferenz Al = O ist, wird durch die Wechsel-Koronaentladung kein Oberflächenpotential auf dem fotoempfindlichen Material oder dergl. hervorgerufen (Ladungsausrichtung bzw.-orientierung 0); wenn A I ^> 0 ist, wird durch die Wechsel-Koronaentladung das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials oder dergl. entsprechend der Größe von ΔI zum Positiven verändert (positive Ladungsorientierung); wenn I <0 ist, wird durch die Wechsel-Koronaentladung das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials oder dergl. entsprechend der Größe von A I ins Negative verändert (negative Ladungsorientierung).

-TZ- B 8208

Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, daß bei einem derartigen Ladeverfahren die Stromdifferenz Δΐ des Koronaentladung-Wechselstroms konstant gehalten wird, wodurch auf ein aufladbares Element wie ein fotoempfindliches Material oder Isolierpapier auf stabile Weise ein konstantes Oberflächenpotential aufgebracht werden kann. Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß gemäß der Darstellung in Fig. 3 ein Stromdifferenzdetektor 32 vorgesehen ist, bei dem die Erfassung einer Gleichstromkomponente oder eines Unterschieds zwischen Komponenten von Wechselstrom verwendet wird, um die Stromdifferenz ΔΙ der Wechselstrom-Koronaentladung zu erfassen, und daß zum Halten der Stromdifferenz ΔI auf einem vorbestimmten Wert das Ausgangssignal einer Korona-Leistungsquelle 31 in Übereinstimmung mit einer Veränderung des Erfassungswertes gesteuert wird.

Die Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung für das Laden gemäß der Erfindung. Die Schaltung enthält einen Wechselstrom-oder Hochspannungstransformator 41, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 42, einen Differenzverstärker 43-1, ein Gleichstrom-Steuerglied 44 und eine Gleichspannungsquelle 45.

Wenn die Wechsel-Koronaentladung stattfindet, wird die Stromdifferenz Δΐ des Hochspannungsausgangssignals als Gleichstromkomponente mittels des Stromdifferenzdetektors 32 ermittelt; wenn die ermittelte Stromdifferenz von einem vorbestimmten Wert Al_c verschieden ist, wird eine Gegenkopplung in der Weise ausgeführt, daß das Ausgangssignal aus der Gleichspannungsquelle so verändert wird, daß die Stromdifferenz Δ I an dem vorbestimmten Wert gehalten wird. Daher kann durch Voreinstellen des Gleichstrom-Steuerglieds 44 auf Al = O eine Wechselstrom-Koronaentladung mit der Ladeorientierung "0" stabilisiert werden, während durch Voreinstellen des Gleichstrom-Steuerglieds 44 auf Δΐ < O eine Wechselstrom-Koronaentladung mit negativer Ladungsausrichtung bzw.orien-

709849/1070

B 8208

tierung geschaffen werden kann/ um damit das Oberflächenpotential stabil zu halten. Ein Ladeverfahren unter Verwendung der Wechselstrom-Koronaentladung mit negativer Ladungsorientierung wird nachstehend als Beispiel gezeigt/ jedoch besteht keine Einschränkung auf diese Ladungsorientierung. Die Spannungs-Strom-oder V-I-Kennlinien des Hochspannungs-Ausgangssignals, das so gesteuert ist, daß eine besondere Ladeorientierung einstellbar ist und daß zur Stabilisierung der Ladungsorientierung die Stromdifferenz Al konstant gehalten werden kann, ist in Fig. 5 (a) in bezug auf jeden der Komponentenströme dargestellt. In der Fig. 5 (a) entsprechen die Punktmarken (·) der Wechsel-Koronaentladung in einer Atmosphäre normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit, V und V_ bezeichnen die positive oder Plus-Komponente und die negative Minus-Komponente der Ausgangsspannun g unter solchen atmosphärischen Bedingungen und I und I_ bezeichnen die positive oder Plus-Komponente und die negative oder Minus-Komponente des Ausgangsstroms unter solchen atmosphärischen Bedingungen. Die mit "x" bezeichneten Punkte entsprechen der Wechsel-Koronaentladung in einer Atmosphäre hoher Temperatur und Feuchtigkeit, wobei V und V'_ die positive und die negative Komponente der Ausgangsspannung unter diesen atmosphärischen Bedingungen bezeichnen und I' und I'_ die positive und die negative Komponente des Ausgangsstroms unter diesen atmosphärischen Bedingungen bezeichnen.

Die Fig. 5 (b) zeigt die Strom-Widerstands-Bzw. I-R-Kennlinie der gesteuerten hohen Ausgangsspannung für eine Änderung in der Belastung R im Hinblick auf jeden der Komponentenströme dar. Es ist ersichtlich, daß sich die an den Wechselstrom-Koronaentladungs-Draht angelegte Spannung und die Größe eines jeden Komponentenstroms durch die sich aus der Veränderung in den atmosphärischen Bedingungen ergebende

709849/1070

- t* - B 8208

Veränderung des Koronaentladewiderstands verändern, jedoch die Stromdifferenz Δι konstant gehalten wird, so daß ein stabiles Oberflächenpotential erzeugt werden kann.

Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der zusätzlich zu der Anordnung nach Fig. 4 ein GesamtStromdetektor 61 so angebracht ist, daß er auch den Wechselstrom erfassen kann und prüfen kann, ob dieser auf einem vorbestimmten Wert liegt; wenn der ermittelte Wechselstrom von dem vorbestimmten Wert abweicht, wird das Ausgangssignal des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 42 mittels eines Wechselstrom-Steuerglieds 62 so gesteuert, daß der Gesamtausgangsstrom konstant gehalten wird.

Die Fig. 7 (a) und 7 (b) zeigen die Kennlinien der Anordnung nach Fig. 6, wobei die Bezugszeichen denjenigen in den Fig. 5 (a) und 5 (b) entsprechen. Durch diese Kennlinien wird die Stromdifferenz Δ I des Koronaentladers konstant gehalten und zugleich der Gesamtstrom konstant gemacht, so daß nicht nur ein stabiles Oberflächenpotential errichtet werden kann, sondern auch der Strom, der sonst in großer Stärke nach außen fließt, selbst bei einem solchen Zustand unterdrückt werden kann, bei dem eine Funkenentladung stattfindet und das Hochspannungs-Ausgangssignal kurzschließt; dadurch wird eine Beschädigung des Koronadrahts und/oder des fotoempfindlichen Materials vermieden, das sich sonst aus der Fortsetzung der Funkenentladung ergeben würde.

Die Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der zusätzlich zu der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 ein Wechselspannungsdetektor 81 und ein Gleichspannungsdetektor 82 dafür vorgesehen sind, auch die Ausgangsspannung zu ermitteln, und bei der die Ausgangsspannung mittels eines Wechselstrom-Steuerglieds 62 undoes Gleichstrom-Steuerglieds 44 in Übereinstimmung mit einer Veränderung der ermittelten Spannungen gesteuert wird, wodurch eine Ausgangshochspannung erzielbar ist,

709849/1070

B 8208

die konstant ist und die eine konstante Stromdifferenz hat.

Die V-I-Kennlinien und die I-R-Kennlinien in diesem Fall sind in den Fig. 9 (a) bzw. 9 (b) dargestellt. Die Bezugszeichen in den Fig. 9 (a) und 9 (b) sind gleich denjenigen in den Fig. 5 (a) und 5 (b). Dabei wird die sich aus der Koronaentladung ergebende StromdifferenzΔ.Ι konstant gehalten und auch die an den Koronadraht angelegte Spannung V im wesentlichen konstant gehalten. Dies stellt eine Verbesserung gegenüber dem Nachteil dar, der bei einer Koronaentladung unvermeidbar war, nämlich gegenüber dem Nachteil, daß das Bemühen, den Koronastrom konstant zu machen, die Notwendigkeit mit sich bringt, die Koronaspannung in Übereinstimmung mit einem Wechsel des Entladungswiderstands zu verändern. Folglich wird im wesentlichen bewirkt, daß gleichzeitig eine konstante Spannung und ein konstanter Strom bestehen, was wiederum zur Erzeugung eines Oberflächenpotentials oder eines elektrostatischen Ladungsbilds führt, das stabil gegenüber Veränderungen des Koronaentladungswiderstands ist, die sich aus Veränderungen der atmosphärischen Bedingungen und Veränderungen im Abstand zwischen dem Koronaentladungsdraht und der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials ergeben.

Die Fig. 10 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der zusätzlich zur Schaltungsanordnung nach Fig. 8 ein Gesamtstromdetektor 61 vorgesehen ist, der das Wechselstrom-Steuerglied 62 steuert, so daß der Gesamtstrom gesteuert wird und dadurch irgendein überstrom vermieden wird, der sich sonst aus Funkenentladung oder Kurzschließen ergeben würde.

Die Fig. 4 (b) zeigt ein besonderes Ausführungsbeispiel der Schaltung der Vorrichtung zum Laden, bei dem 42 einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler mit ungefähr 100 Hz bezeichnet, der eine Gleichspannung über den Hochspannungstransformator 41 in eine hohe Wechselspannung umsetzt. Mit

709&497107Π

- *fr - B 8208

460 ist gleichfalls ein Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler bezeichnet, aus dem eine Wechselspannung über einen Transformator 411 und eine Diode 461 in eine hohe Gleichspannung gleichgerichtet wird und der hohen Wechselspannung über einen Widerstand 455 überlagert wird. Mit 456 ist ein Kondensator zur Erfassung der Stromdifferenz bezeichnet, in welchem der Unterschied zwischen der durch eine Leitung 462 für zehn Minuten fließenden Ladung und der durch die Leitung 462 für eine Minute fließenden Ladung gespeichert wird. Darauffolgend wird das sich aus dieser Ladung ergebende Ausgangssignal mittels eines Erfassungswiderstands 458 festgestellt und mit einer Bezugsspannung verglichen. Wenn das ermittelte Ausgangssignal größer als die Bezugsspannung ist, wird an einer Stromversorgungs-Steuerschaltung 4 44 eine Verringerung der Versorgungsspannung VB für den Wandler 46O in Übereinstimmung mit diesem Anstieg verursacht. Dadurch wird die Ausgabe des Wandlers 460 in Übereinstimmung mit dem Ermittlungswert verringert, so daß der Ermittlungswert von dem Kondensator 456 konstant gemacht wird. Alternativ kann eine gleichartige Wirkung dadurch erzielt werden, daß die Impulsbreite oder die Frequenz des Wandlers 460 in Übereinstimmung mit dem Ermittlungswert verringert wird.

Bei dem vorstehenden kann der Gesamtstromdetektor 61 ein Detektor sein , der Wechselstrom induktiv erfaßt (nämlich durch Anbringen eines weiteren Transformators in der Leitung nach Fig. 4 (b) und Erfassen des Wechselstroms aus dessen Sekundärwindung) oder er kann ein Detektor zur Gleichrichtung des Wechselstroms und Erfassung des Wechselstroms zuzüglich des Gleichstroms sein; das Steuerglied 62 kann eine bekannte Spannungssteuervorrichtung sein, die die Gleichstromversorgung des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 42 steuert, die Gleichspannungsquelle 45 kann eine mit der Wechselspannung synchronisierte Halbwellen-Quelle oder eine sog. Gleichstromquelle sein und das Steuerglied 44 kann eine bekannte Spannungssteuervorrichtung sein, mit der die Ausgangsspannung der

709949/1070

B 8208

Gleichspannungsquelle 45 eingestellt wird.

Der Wechselspannungsdetektor und der Gleichspannungsdetektor können dadurch gebildet sein, daß Detektorwindungen für die Transformatoren 41 bzw. 411 so angebracht werden, daß aus diesen Windungen indirekt die Spannungswerte erfaßbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Versuchsbeispiele beschrieben, obgleich die einzelnen Bedingungen in der Praxis nicht auf die in diesen Beispielen gezeigten eingeschränkt sind.

Versuchsbeispiel 1

Bei dem Ladeverfahren mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 8, die eine Konstantspannungs-und eine Konstantstromdifferenz-Steuerung einschließt, wurde ein fotoempfindliches Material einer Wechselkoronaladung in einer Atmosphäre mit 25°C und relativer Feuchtigkeit von 60 % zur Erzielung eines Oberflächenpotentials von -500 V unterzogen. Danach wurde die Atmosphäre auf 3 7°C Temperatur und 9 3 % Feuchtigkeit ver ändert, das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials blieb jedoch durch das Ausführen der Wechselkoronaladung im wesentlichen bei -5.00 V. Die Veränderung der Atmosphäre bzw. Umgebungsluft hatte daher keine Auswirkungen auf das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials.

Im Gegensatz dazu wurde bei dem Ladeverfahren mit dem Schaltungsaufbau nach Fig. 2 (a) unter Verwendung der herkömmlichen Konstantspannungsversorgung das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials von -500 V auf -100 V verändert, nachdem die Koronaladung ausgeführt wurde.

70914971070

B 82O8 Versuchsbeispiel 2

Bei dem Ladeverfahren mit dem Schaltungsaufbau nach Fig. 8, der die Konstantspannungs-und Konstantstromdifferenz-Steuerung einschließt, wurde ein fotoempfindliches Material der Wechselkoronaladung in einer Atmosphäre mit 25°C Temperatur und 60 % relativer Feuchtigkeit zur Erzielung eines Oberflächenpotentials von -5OO V unterzogen. Danach wurde der Koronadraht um 1,5 mm von dem fotoempfindlichen Material entfernt, jedoch blieb das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials nach der Ausführung der Wechselkoronaladung im wesentlichen bei -500 V.

Wenn der gleiche Vorgang bei dem Ladeverfahren gemäß der Fig. 2(a) unter Verwendung der herkömmlichen Konstantspannungsversorgung ausgeführt wurde, änderte sich das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials nach der Ausführung der Koronaladung von -500 V auf -250 V.

Es wird nun ein Beispiel gezeigt, bei dem die von dem Öffnungsbereich verschiedenen drei Seiten des Koronaentladungsdrahts mittels einer Isolierabschirmung ausgestaltet sind. In diesem Fall kann selbst bei Anlegen einer Gleichspannung V an den Koronaentladungsdraht, die höher als die Koronaentladungs-Auslösespannung Vc ist, der Lader praktisch nicht als solcher wirken, da die Koronaentladung keinen Anschluß hat, wogegen bei Anlegen einer Wechselspannung V an den Koronaentladungsdraht, die größer als die Koronaentladungs-Auslösespannung Vc ist, die Koronaentladung Anschluß hat und ausreichend Ladung auf ein fotoempfindliches Material aufgebracht werden kann. D.h., wenn man die Stromdifferenz Δ ι abzüglich der Stromdifferenz AIg des nach außen zu über die Abschirmung fließenden Koronaentladungsstroms betrachtet (der nachstehend als unwirksame Koronaentladungs-StromdifferenzΔI bezeichnet wird), nämlich die Stromdif ferenz £. I _n = &I - ΔΙ- betrachtet (die nachstehend als wirksame Koronaentladungs-Stromdifferenz AIr- bezeichnet wird), ist zu ersehen, daß die Größe der

70994571070

ϊ* - B 8208

SO

90 _Α

wirksamen Koronaentladungs-StromdifferenzZAI_r direkt den Wert des Oberflächenpotentials bestimmt. Daher weist die Erfindung das Merkmal auf, daß durch Anbringen einer isolierenden Abschirmung und durch Konstanthalten der Stromdifferenz zwischen der positiven und der negativen Komponente eines Wechselkoronaentladungsstroms des Oberflächenpotential des aufladbaren Materials unabhängig von der geringen Stärke des Entladungsstroms in stabiler Weise erhalten werden kann.

In diesem Fall fließt kein Strom nach außen zu über die Abschirmung und die unwirksame Koronaentladungs-Stromdifferenz Δ Ig ist daher Null, so daß die gewünschte wirksame Koronaentladungs-Stromdif ferenzΔ I für eine kleinere Koronaentladungs-Stromdif ferenz Δΐ, d.h. einen kleineren Entladungsstrom I als im Falle eines Wechselkoronaentladers mit einer leitfähigen Abschirmung erhalten werden kann.

Die Fig. 11 zeigt dies an einem besonderen Beispiel. Mit 111 ist ein Koronaentladungsdraht, mit 113 ein fotoempfindliches Material und mit 114 eine isolierende Abschirmung bezeichnet; die anderen Elemente entsprechen denjenigen in der Schaltung nach Fig. 4, wobei 110 eine Gleichspannungsquelle, 115 ein Hochspannungstransformator, 116 ein Wandler, 117 ein Gleichstromdetektor, 118 ein Differenzverstärker und 119 ein Gleichstrom-Steuerglied ist.Wenn ein Wechselstrom-Ausgangssignal mit einer solchen stabilen konstanten Stromdifferenz herangezogen wird, hat der erfindungsgemäße Wechselstromlader zusätzlich zu dem vorstehend genannten Vorteil einen weiteren Vorteil darin, daß eine konstante wirksame Koronaentladungs-Stromdif ferenz Δίρ (=Δΐ) immer auf das fotoempfindliche Material 113 aufgebracht v/erden kann, selbst wenn sich der Koronaentladungswiderstand durch Unregelmäßigkeiten des Abstands zwischen, dem Koronaentladungsdraht und der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials und die Veränderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit ändert; dadurch kann das Oberflächenpotential weitaus stabiler sein als bei Verwendung eines herkömmlichen

709949/1070

- 2«- - B 8208

Laders. Diese beiden Vorteile, nämlich die Möglichkeit, die ganze Stromdifferenz zum Laden beitragen zu lassen, und die Möglichkeit, die Stabilisierung des Oberflächenpotentials zu steuern, sind außerordentlich wirkungsvoll.

Die Erfindung wird anhand weiterer Versuchsbeispiele beschrieben, obgleich die einzelnen Bedingungen in der Praxis nicht auf diese beschränkt sind.

Versuchsbeispiel 1

In einer Atmosphäre mit 25°C Temperatur und 60 % relativer Feuchtigkeit wurde das fotoempfindliche Material mittels eines Laders mit einer geerdeten metallischen Abschirmung gemäß der Darstellung in Fig. 12 geladen, wobei der Koronaentladungsdraht 111 in einem Abstand von 10 mm von der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials angeordnet war. Die angelegte Wechselspannung war 7,4 kV. Es wurden die folgenden Koronaströme erzielt, wobei die Stromwerte für je 1O mm der Länge des Koronaentladungsdrahts gelten:

Koronaentladungsstrom I 38,5 iiA

KoronaentladungsstromdifferenzA I - 11,0

Unwirksame Koronaentladungs-Stromdifferenz

Δΐ₅ - 6,5

wirksame Koronaentladungs-Stromdifferenz

Ai_c - 4,5

Ai_c /Δ ι 0,41

Unter den gleichen Ladebedingungen wurden unter

Verwendung eines Wechselstrom-Koronaentladers mit der isolierenden Abschirmung 114 gemäß der Darstellung in Fig. 11 das folgende Ergebnis erzielt:

Koronaentladungsstrom I 35,OyuA

Koronaentladungs-Stromdifferenz Δΐ - 5,9

709849/1070

- a-r - β fa2O8

unwirksame Koronaentladungs-Stromdif ferenz AI_C ο wirksame Koronaentladungs-Stromdif ferenz Δ Ι-, -5,9 Δ 1,0

Auf diese Weise ermöglicht der Wechselstrom-Koronaentlader nach Fig. 11, daß die Koronaentladungs-Stromdifferenz Δ I wirksamer benützt wird als bei dem herkömmlichen Lader.

Versuchsbeispiel 2

Unter Verwendung des Wechselstrom-Koronaentladers nach Fig. 11 und Einstellen des Steuerglieds 119 aufÄI<0 wurde das fotoempfindliche Material 113 in einer Atmosphäre mit 25°C Temperatur und 60 % relativer Feuchtigkeit zur Bildung eines Oberflächenpotentials von -500 V geladen. Danach wurde die Atmosphäre auf 37°C und 93 % relative Feuchtigkeit geändert, was zur Folge hatte, daß nach Ausführung der Wechselstrom-Koronaladung des Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 113 bei -500 V blieb. Daher hatte der Wechsel der atmosphärischen Bedingungen keine Auswirkung auf das Ober flächenpotential des fotoempfindlichen Materials 113.

Im Gegensatz dazu wurde bei einem unter Verwendung eines herkömmlichen Laders ausgeführten Versuch das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials bei der gleichen Veränderung der Atmosphärenbedingungen nach der Ausführung der Koronaladung von -500 V auf -100 V verändert.

Nachstehend wird ein Ladeverfahren beschrieben, bei dem eine konstante Stromdifferenz und ein Gitter verwendet werden. In der Fig. 12, die ein Beispiel des herkömmlichen Verfahrens zeigt, bezeichnet 121 eine Hochspannungsquelle, 122 einen Koronaentladungsdraht, 123 ein Gitter bzw. Steuergitter, 124 eine Vorspannungsquelle zum Anlegen der notwendigen Spannung an das Gitter, 12 5-1 eine leitfähige Abschirmung und 126 ein fotoempfindliches Material.

709949/1070

2723873

-£2 - B 8208

Wie schon bemerkt wurde, wird bei der Wechselstromladung die Koronaladungs-Orientierung bzw. Ausrichtung durch die Stromdifferenz Al = I₊-I_- bestimmt, die die Differenz zwischen der positiven Komponente I₊ und der negativen Komponente I_ des Koronaentladungsstroms ist (und die nachstehend als Entladungs-Stromdifferenz A I bezeichnet wird).

Die Ladungsmenge ist durch die Entladungs-Stromdifferenz Δ I der Koronaentladung bestimmt; genauer gilt im Falle der Wechselstrom-Ladung , daß ein Teil der Entladungs-Stromdif ferenz Δ I des Koronaentladers von dem Koronaentladungsdraht 122 nach außen zu über die leitende Abschirmung 125-1 des Laders und über das Gitter 123 fließt. D.h., von der Kpronaentladungs-Stromdifferenz ΔΙ bestimmen die Polarität der Stromdifferenz Al_c der Koronaentladung, die nach außen zu über die leitende Abschirmung 125-1 fließt (und nachstehend als Abschirmungs-Stromdifferenz Al„ bezeichnet wird), und die Polarität der Stromdifferenz AlC = ΔΙ - AlS-AIG, die nach außen zu über das Gitter 123 fließt (und nachstehend als wirksame Stromdifferenz AlC bezeichnet wird) die Ladungsorientierung, während die Größen der Stromdifferenzen direkt die Ladungsmenge, nämlich den Wert des Oberflächenpotentials bestimmen.

Das Ladungsverfahren, das unter Anschließen der Vorspannungsquelle 124 an das Gitter 123 ausgeführt wurde, war jedoch hinsichtlich folgender Gesichtspunkte unbefriedigend.

Als erstes wird als Beispiel eine Wechselstromladung mit negativer Ladeorientierung beschrieben. Der Zusammenhang zwischen der Vorspannung des Steuergitters 123 , der Gitter-Stromdifferenz AlG und der Stromdifferenz ΔI des Hochspannungsausgangs entsprechend der Darstellung in Fig. 14. D.h., wenn eine positive Vorspannung von der Vorspannungsquelle 124 an das Gitter 123 angelegt wird, um das Oberflächenpoten-

709849/1070

2723b73

B 8208

tial des fotoempfindlichen Materials in positiver Richtung zu steuern (z.B. bei negativem Oberflächenpotential auf einen kleinen Wert mit positivem Vorzeichen), wird der Absolutwert der Gitter-Stromdifferenz_y/AIG /,gemäß der Darstellung durch die ausgezogene Linie in Fig. 14 gesteigert, wodurch der Absolutwert der wirksamen Stromdifferenz /ΔIC/ vermindert wird, damit das Oberflächenpotential in die positive Richtung verändert wird. Zugleich wird der Absolutwert der Stromdifferenz des Hochspannungsausgangs, /ΔΙ/, gleichfalls gesteigert, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 14 gezeigt ist. Dies unterdrückt die Wirkung der Oberflächenpotentialsteuerung in positiver Richtung, die durch das Anlegen der Vorspannung an das Gitter 123 ausgeführt wird.

Wenn im Gegensatz dazu eine negative Vorspannung von der Vorspannungsquelle 124 an das Gitter 123 angelegt wird, um das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Materials 126 in negative Richtung zu steuern, wird gemäß der Darstellung durch die ausgezogene Linie in Fig. 14 der Absolutwert der Gitter-Stromdifferenz /AIG / vermindert, wodurch der Absolutwert der wirksamen Stromdifferenz zur Veränderung des Oberflächenpotentials in negativer Richtung gesteigert wird. Zugleich wird jedoch der Absolutwert der Stromdifferenz des Hochspannungsausgangs, /ΔΙ/, gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie in Fig. 14 vermindert; D .h, unabhängig von der Polarität der an das Gitter 123 angelegten Vorspannung besteht ein Nachteil darin, daß der Entladestrom des Hochspannungsausgangs so verändert wird, daß die Wirkung der Oberflächenpotentialsteuerung zu der beabsichtigten Richtung hin unterdrückt wird. Eine derartige Erscheinung ist sowohl bei der Wechselstromladung mit positiver Ladeorientierung als auch bei der Gleichstromladung zu finden.

Das herkömmliche Ladeverfahren unter Verwendung eines Gitters weist auch insofern ein Problem auf, als bei Festlegen der von der Vorspannungsquelle 124 an das Gitter

709849/1070

2723S73

B 8208

123 angelegten Vorspannung selbst bei Verwendung einer Hochspannungsquelle 121 mit konstantem Strom eine Veränderung des Oberflächenpotentials hinsichtlich einer Veränderung des Koronaentladungswiderstands nicht ausreichend kompensiert werden kann, die sich aus einer Veränderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und dem fotoempfindlichen Material 126 und der Veränderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit ergibt. Zur Kompensation dieser Veränderung gibt es ein Ladeverfahren, bei welchem die von der Vorspannungsquelle 124 angelegte Vorspannung entsprechend dem Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 126 gesteuert wird, jedoch hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die dafür erforderliche Vorrichtung kompliziert wird.

Das herkömmliche Ladeverfahren unter Verwendung des Gitters 123 weist ein weiteres Problem dahingehend auf, daß ein beträchtlicher Teil des Ausgangsstroms aus der Hochspannungsquelle 121 ohne Nutzung nach außen über die Abschirmung 125-1 geleitet wird, da diese Abschirmung leitend ist und der Abschirmungsstrom IS oder die Abschirmungs-Stromdifferenz A IS nicht auf 0 vermindert werden kann.

Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Ladeverfahren unter Verwendung eines Gitters kann erfindungsgemäß die Abschirmungs-Stromdifferenz ΔIS der Wechselstrom-Koronaentladungs-Stromdifferenz auf 0 gebracht werden, wodurch eine wirksame Nutzung der Stromdifferenz ΔΙ ermöglicht ist.

Daher weist die Erfindung als weiteres Merkmal auf, daß die Stromdifferenz zwischen der positiven und der negativen Komponente des Wechselstrom-Koronaentladungs-Stroms konstant gehalten wird und das Oberflächenpotential durch ein Gitter stabil gebildet wird, das nahe der Oberfläche des aufladbaren Elements bzw. Materials angeordriet ist.

709849/1070

2723S73

B 8208

Dies ermöglicht eine Koronaladung, bei der der Bereich des durch Einstellung des Gitterpotentials gesteuerten Oberflächenpotentials breit und stabil ist, wobei darüberhinaus die Verwendung der Koronaentladung das Ausführen der Ladung ohne Verringerung der Entladespannung für eine Entladung mit niedrigem Strom und ohne Einhalten eines Abstands des Entladungsdrahts von dem fotoempfindlichen Material ermöglicht.

Die Fig. 13 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Stromversorgungsschaltung ist im Aufbau gleichartig derjenigen nach Fig. 4 und kann einen Wechselstrom abgeben, dessen Stromdifferenz Δΐ auf die schon beschriebene Weise konstant gehalten ist. Durch Zuführen des so gesteuerten Ausgangswechselstroms zu dem Koronaentladungsdraht 122 kann die Stromdifferenz ΔI der Koronaentladung unabhängig von der Polarität und der Größe der Vorspannung konstant gehalten werden, die von der Vorspannungsquelle dem Gitter 123 zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Vorspannwirkung des Gitters 123 im Vergleich zu der herkömmlichen Wechselstromladung gesteigert werden und das erhaltene Oberflächenpotential ist stabil gegenüber Änderungen in den atmosphärischen Bedingungen, wobei der Bereich des gesteuerten Oberflächenpotentials erweitert werden kann.

Die Fig. 16 zeigt ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer Oberflächenpotential-Änderung A aus dem Ladeverfahren nach Fig. 13 und einer Oberflächenpotential-Änderung B für die Vorspannung des Gitters 123<aus dem herkömmlichen Wechselstrom-Ladeverfahren. Dieses Beispiel bezieht sich auf den Fall, daß die Wechselstrom-Koronaladung negative Ladeorientierung hat, wobei Markierungspunkte "*" die Veränderung A des Oberflächenpotentials darstellen, die mittels des Ladeverfahrens nach Fig. 13 erzielt wird, während Markierungen "x" die Veränderung B des Oberflächenpotentials darstellen, die mittels des herkömmlichen Wechselstrom-Ladeverfahrens erzielt wird.

709849/1070

2723S73

- pr - B 82O6

Im Falle einer solchen Wechselstrom-Koronaladung mit negativer Ladungsorientierung kann im Gegensatz zum Fall eines geerdeten Gitters 123 eine Vorspannung positiver Polarität von der Vorspannungsquelle 124 an das Gitter 123 angelegt werden, wenn das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 126 in positive Richtung zu steuern ist, jedoch wird nach dem herkömmlichen Wechselstrom-Ladeverfahren gemöB der Darstellung in Fig. 14 der Absolutwert der Entlade-Stromdifferenz /ΔΙ/ erhöht und der Absolutwert der Gitter-Stromdifferenz /Δ IG/ erhöht, während der Absolutwert der wirksamen Stromdifferenz /AlC/ verringert wird. Nimmt man bei geerdetem Gitter 123 /Δΐ/g, /Δΐε/g, MlG/g und /AlC/g als Absolutwerte der Entlade-Stromdif ferenz, der Abschimmngs-Stromdifferenz, der Gitter-Stromdifferenz und der Wirksamen Stromdifferenz, und bei Anlegen einer Vorspannung positiver Polarität an das Gitter 123 die Werte /ΔΙ/Θ, /Δίε/φ, /ÄIGy© und /AlC/@ als Absolutwerte der Entlade-Stromdifferenz, der Abschirmungs-Stromdifferenz, der Gitter-Stromdifferenz und der wirksamen Stromdifferenz, so besteht folgender Zusammenhang:

/Δΐ/g - /AlS/g - /AIG/ g> /ΔΙ/ Φ - /AlS/ <$-/Δΐ6/ φ d.h. es ist

/ÄIC/ g > /AIC/ φ

Auf diese Weise wird das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 126 in positive Richtung verändert. Zugleich ist jedoch

/£l/g<T/Al/ (T)

so daß daher die Wirkung der durch Anlegen der Vorspannung an das Gitter 123 ausgeführten Oberflächenpotentialsteuerung unterdrückt wird und das Oberflächenpotential des fotoemofindlichen Materials die Änderung B erfährt, wie sie durch die Markierungen "x" dargestellt ist.

709849/1070

-SJ- B 8208

Im Gegensatz dazu kann das erfindungsgemäße Wechselstromladeverfahren nach Fig. 13 einen Zusammenhang /Δΐ/g = /ΔΙ/ (p hervorrufen, so daß die Zusammenhänge zwischen der Vorspannung des Gitters 123 und der Gitter-Stromdifferenz AlG und de_r Stromdifferenz Δΐ des Hochspannungsausgangs zu den in Fig. 20 gezeigten werden. Daher kann unabhängig von der an das Gitter 123 angelegten Vorspannung die Stromdifferenz Δΐ der Hochspannungsausgabe konstant gehalten werden, wodurch die sich aus der Veränderung der Gitter-Stromdifferenz Δ IG ergebende Änderung der wirksamen Korona-Stromdifferenz AlC größer als diejenige im Falle des herkömmlichen Wechselstromladens wird. Auf diese Weise wird die Auswirkung der durch Anlegen einer Vorspannung an das Gitter augeführten Oberflächenpotentialsteuerung stärker als im Falle der herkömmlichen Wechselstrom-Ladung und ergibt die Oberflächenpotentialänderung A des fotoempfindlichen Materials 126 gemäß der Darstellung durch die Markierungspunkte "·". Die Steuerung des Oberflächenpotentials des fotoempfindlichen Materials 126 in positive Richtung wurde vorstehend beschrieben, jedoch kann bei der Steuerung in negative Richtung ebenfalls ein gleichartiges Ergebnis erzielt werden.

In der Fig. 13 ist die leitende Abschirmung 125-1 gezeigt; demgegenüber kann bei dem erfindungsgemäßen Wechselstrom-Ladeverfahren diese Abschirmung durch eine isolierende Abschirmung ersetzt werden und, wie schon in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben wurde, können die von dem Öffnungsbereich verschiedenen drei Seiten des Koronaentladungsdrahts 122 als isolierende Abschirmung ausgebildet sein, so daß die Stärke des über die Abschirmung nach außen fließenden Stroms im wesentlichen 0 sein kann. In einem solchen Fall ist ferner die Abschirmungs-StromdifferenzΔ IS gleich 0, so daß die gewünschte wirksame Stromdifferenz AlC für eine kleinere Stromdifferenz ΔI, nämlich einen kleineren Koronaentladungsstrom I als bei der herkömmlichen Wechselstrom-Koronaladung erzielt werden kann.

709*49/1070

E 82C8

Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht in einem Verfahren, bei dem die vorstehend genannte isolierende Abschirmung und das Gitter zusammen mit dem Lader nach Fig. 8 verwendet wird.

Durch Anlegen des auf diese Weise gesteuerten Wechselstrom-Ausgangssignals an den Koronaentladungsdraht 122 ist es möglich, die Koronaentladungs-StromdifferenzΔ Ι konstant zu halten und ferner auch die an den Koronaentladungsdraht angelegte Spannung konstant zu halten, was wiederum dazu führt, das nicht nur die Wirkung der Oberflächenpotentialsteuerung durch die an das Gitter angelegte Vorspannung gesteigert wird, sondern auch ein Oberflächenpotential hervorgerufen wird, das weitaus stabiler gegenüber Veränderungen des Koronaentladungswiderstands ist, die sich aus Veränderungen des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und dem fotoempfindlichen Material 126 und aus Veränderungen der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit ergeben.

Die Fig. 17 zeigt ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer Oberflächenpotentialänderung C des fotoempfindlichen Materials 126 bei Konstanthalten des Abstands zwischen dem fotoempfindlichen Material und dem Gitter 123, jedoch Verändern des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und dem fotoempfindlichen Material 126,nämlich Verändern des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und der Fläche des Gitters 123, und einer Oberflächenpotentialänderung D des fotoempfindlichen Materials 126 bei Ausführung des gleichen Vorgangs bei dem herkömmlichen Wechselstrom-Ladeverfahren. Das Beispiel bezieht sich auf den Fall einer Wechselstrom-Koronaladung mit negativer Ladungsorientierung. Die Markierungspunkte "·" bezeichnen die Oberflächenpotentialänderung C bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, während die Markierungen "x" die Oberflächenpotentialänderung D bei dem herkömmlichen Verfahren bezeichnen.

709849/1070

- *9 - ß 8208

Wenn nach dem herkömmlichen Wechselstrom-Ladeverfahren

im Falle der negativen Ladungsorientierung gemäß der Darstellung in Fig. 17 der Koronaentladungsdraht 122 von der Fläche des Gitters 123 weggehalten wird, wird der Koronaentladewiderstand erhöht, während der Absolutwert /Δΐ/ der Stromdifferenz der Koronaentladung vermindert wird und der Absolutwert /Z\lC/ der wirksamen Stromdifferenz gleichfalls vermindert wird, so daß die Ladungsmenge verringert wird, was zur Folge hat, daß sich das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 126 in positiver Richtung verändert. Diese Erscheinung ist selbst bei Gleichstrom-Ladung unvermeidbar, wenn die von der Vorspannungsquelle 124 an das Gitter 123 angelegte Vorspannung festgelegt ist; wenn eine Hochspannungsquelle 121 mit konstanter Spannung verwendet wird, wird der Koronaentladungsstrom I durch die Veränderung des Koronaentladungswiderstands geändert, der sich aus der Änderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und der Fläche des Gitters 123 ergibt, und der wirksame Koronastrom IC wird gleichfalls geändert, so daß das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 126 geändert wird. Wenn ferner eine Hochspannungsquelle 121 mit konstantem Gesamtwechselstrom verwendet wird, kann der Koronaentladungsstrom I konstant gehalten werden, jedoch wird die an den Koronaentladungsdraht 122 angelegte Spannung V durch die Änderung des Koronaentladungswiderstands verändert, der sich aus der Veränderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und der Fläche des Gitters 123 ergibt; dadurch wird der wirksame Koronastrom IC verändert und verändert das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 126.

Anders als bei diesem herkömmlichen Ladeverfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Ladeverfahren unter Verwendung der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 und eines Gitters die Stromdifferenz Al der Koronaentladung und die an den Koronaentladungsdraht 122 angelegte Spannung V im wesentlichen selbst bei einer Änderung des Koronaentladungswiderstands

709849/1070

- 3©· - B Ö2O8

konstant gehalten, der sich aus der Veränderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und dem lichtempfindlichen Material 126 und der Veränderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit ergibt. Auf diese Weise wird nach dem erfindungsgemäßen Wechselstrom-Koronaladeverfahren ein Oberflächenpotential gebildet, das im wesentlichen durch die Veränderung des Koronaentladungswiderstands unbeeinflußt ist, die sich aus der Änderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und dem lichtempfindlichen Material 126 und der Änderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit ergibt. D.h., ein im wesentlichen gleichzeitiges Bestehen einer konstanten Spannung und eines konstanten Stroms wird dadurch erreicht, daß anstatt der Ausführung der Steuerung der Konstantspannung und des Konstantstroms beim Gleichstrom-Koronaladen, die theoretisch nicht realisiert werden könnten, die Steuerung auf konstante Spannung und konstante Stromdifferenz unter Verwendung der Wechselstrom-Koronaladung ausgeführt wird; man erhält ein Oberflächenpotential, das stabil gegenüber Änderungen des Koronawiderstands ist, die sich aus Änderungen des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht 122 und dem fotoempfindlichen Material 126 und Änderungen in atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit ergeben, d.h. es wird ein elektrostatisches Ladungsbild mit außerordentlich hoher Zuverlässigkeit erzielt.

Zum Erzielen weiterer Stabilisierung des vorstehend beschriebenen Oberflächenpotentials kann anstelle der isolierenden Abschirmung eine leitende Abschirmung 125 -1 verwendet werden.

Ferner kann die Gittervorspannung durch selbsttätige Vorspannung, die darin besteht, daß das Gitter über einen Widerstand geerdet ist, oder durch Veränderung der Lage des Gitters geändert werden.

709849/1070

- $± - B 8208

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird erfindungsgemäß das Laden mittels der Wechselstrom-Koronaentladung mit einer konstanten Stromdifferenz und das Vorspannen mittels des Gitters bewirkt; dies führt zu einer Erleichterung der Steuerung des Oberflächenpotentials und zur Möglichkeit der Erzeugung eines Oberflächenpotentials, das außerordentlich stabil gegenüber Veränderungen des Koronaentladungswiderstands oder dergl. ist.

Die Erfindung ergibt ferner ein elektrofotografisches Verfahren zur Ausführung einer Koronaladung, die im wesentlichen durch eine Veränderung des Koronaentladungswiderstands unbeeinflußt ist, der sich aus der Veränderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit und einer Veränderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht und dem fotoempfindlichen Material ergibt; dadurch kann ein sichtbares Bild auf stabile Weise erzielt werden.

Die Fig. 18 zeigt die Veränderung des Oberflächenpotentials des fotoempfindlichen Materials 1 durch herkömmliches Koronaladen. Die ausgezogenen Kurven zeigen die Oberflächenpotentialänderung bei einer Atmosphäre mit normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit, während die gestrichelten Linien die Oberflächenpotentialänderung bei einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zeigen. Die Kurve I stellt die Oberflächenpotentialänderung für den dunklen Bereich des Bilds dar, während die Kurve II die Oberflächenpotentialänderung für den hellen Bereich des Bilds darstellt. Wie ersichtlich ist, ändern sich die Werte der Oberflächenpotentiale für die dunklen und die hellen Bereiche des Bilds durch die atmosphärischen Bedingungen, wobei sich auch der Unterschied zwischen diesen Werten ändert.

Die Fig. 19 zeigt ein Verfahren zur Messung der Koronaladeleistung eines jeweiligen einzelnen Koronaladers. Mit 13 ist eine Koronastrom-Meßsonde, die aus einer leitenden

709849/1070

- 9* - B 8208

flachen Elektrode besteht, mit 14 ein Voltmeter, mit 15 ein Amperemeter und mit 16 eine Vorspannungsquelle zum Anlegen einer Vorspannung an die Meßsonde 1.1 bezeichnet. Die Messung kann dadurch ausgeführt werden, daß der über die Meßsonde zur Masse fließende Strom (der nachstehend als Massenkoronastrom I_ß bezeichnet wird) abgelesen wird, wenn die Spannung der Vorspannungsquelle 16 unter Festlegen der an einen Koronaentladungsdraht 9 angelegten Spannung V verändert wird.

Die Fig. 20 zeigt den Zusammenhang zwischen der Vorspannung V und dem Massenkoronastrom I_ß, wenn eine positive Spannung V an den Koronaentladungsdraht 9 angelegt wird. In einem vorbestimmten Bereich besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Vorspannung V und dem Massenkoronastrom ι Die ausgezogene Linie zeigt die Ladeleistung für eine Atmosphäre mit Normaltemperatur und Normalfeuchtigkeit, während die gestrichelte Linie die Ladeleistung für eine Atmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zeigt. Daher ist

¹B ^{= G} · ^VB ^{+ 1}O

wobei G den Gradient der geraden Linie in der graphischen Darstellung in Fig. 20 darstellt und I₀ einen Abschnitt der geraden Linie an der I₀ ~ Achse darstellt. Sowohl G als auch

I_n haben Werte, die durch den Aufbau des Koronaladers, die an den Koronaentladungsdraht angelegte Spannung, die atmosphärischen Bedingungen usw. bestimmt sind. Wenn das fotoempfindliche Material 1 mittels eines Koronaladers mit einer derartigen Lädeleistung geladen wird, erfüllt das Oberflächenpotential V des fotoempfindlichen Materials 1 mit C als seiner elektrostatischen Kapazität die folgende Differentialgleichung. Es ist jedoch anzumerken, daß dabei kein Abfließen von der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials über die fotoleitfähige Schicht desselben erfolgt.

dV
^C '"df= ¹S ⁽²⁾'

709849/1070

B 8208

wobei Ig den in die Oberfläche des fotoempfindlichen Materials fließenden Koronastrom darstellt und der Gleichung (1) entspricht, wenn in der Gleichung das Oberflächenpotential V anstelle der Vorspannung V eingesetzt wird. Daher kann die Gleichung (2) umgeschrieben werden auf:

= G · V_s + I₀ (3)

Durch diese Auflösung kann folgende Gleichung erreicht werden: ^vs = -IT" ⁺ ("IT- ^{+ v}o ) ^e*P ("IT-] * * * ⁽ⁱ°' ■-

wobei t die mit dem Koronaladungs-Beginnzeitpunkt als Ursprung gemessene Zeit ist und V₀ das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 1 bei t = 0 ist. Sobald der Gradient G der geraden Linie und der Abschnitt I_Q der geraden Linie an der I -Achse aus der Messung der Koronaladeleistung nach Fig. 19 bekannt sind, kann das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Materials 1 aus der Gleichung (4) geschätzt werden, wenn die Ladezeit gegeben ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 20 sind der Gradient G der geraden Linie und der Abschnitt I_Q der geraden Linie an der I -Achse in ihren Werten mit der Veränderung des Koronaentladungswiderstands veränderbar, die sich aus der Veränderung der atmosphärischen Umstände wie der Temperatur, der Feuchtigkeit usw. ergibt. Als Folge davon ändert sich auch unvermeidbar das Oberflächenpotential V₀ mit einer Änderung der atmosphärischen Bedingungen von der Normaltemperatur und Normalfeuchtigkeit zu der hohen Temperatur und der hohen Feuchtigkeit, Dies kann gleichfalls der Gleichung (4) entnommen werden.

709849/1070

B 8208

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch ausgeschaltet, daß anstelle der Gleichstrom-Koronaentladung die Wechselstrom-Koronaentladung mit einer konstanten Stromdifferenz verwendet wird.

Wenn bei der herkömmlichen Wechselstrom-Ladung die Ladeleistung nach Fig. 19 gemessen wird, hat die zur Masse über die Meßsonder 13 fließende Koronastromdifferenz Δΐ_η

rS (die nachstehend als Massenkoronastromdifferenz Δΐ_β bezeichnet wird) einen linearen Zusammenhang mit der Vorspannung V₀ in einem vorbestimmten Bereich und wird zu einer geraden LInIe₇ die den Gradienten G wie im Falle der Fig. 20 für die Gleichstromladung hat. D.h., der Gradient G der geraden Linie und der Abschnitt Δ ι der geraden Linie an der Δ I -Achse werden durch die Veränderung der atmosphärischen Bedingungen wie bei der Gleichstromladung verändert, so daß daher das mittels der herkömmlichen Wechselstromladung gebildete Oberflächenpotential gleichfalls verändert wird.

Die Fig. 21 zeigt schematisch ein elektrofotografisches Verfahren unter Verwendung einer Ausgangs-Wechselhochspannung, die im Unterschied zu der herkömmlichen Ausgangs-Wechse!hochspannung eine konstante Ausgangsstromdifferenz selbst dann ergibt, wenn eine Belastungsänderung auftritt. Die Stromversorgung für den Lader ist gleich der in Fig. 4.

Die Ladeleistung bei diesem Beispiel entspricht nach Messung mittels des Verfahrens in Fig. 19 der Darstellung in Fig. 22. Dies bezieht sich auf den Fall der Wechselstromladung mit positiver Ladungsorientierung. Die ausgezogene Linie zeigt die Ladeleistung für eine Atmosphäre mit Normaltemperatur und Normalfeuchtigkeit, während die gestrichelte Linie die Ladeleistung für eine Atmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zeigt. Dies kann wie folgt formuliert werden:

70984971070

-W- B 82O8

wobei Δ I die durch das Verfahren nach Fig. 21 konstant gehaltene Massenkoronastromdifferenz darstellt. Durch die vorstehend beschriebene Prozedur ist das Oberflächenpotential Vg wie folgt gegeben:

ΔI₀
^vs ^{= v}o ⁺-cT · ^{t (4t)}

Diese Gleichung (4¹) enthält keinerlei Faktor, der durch eine einer Änderung der atmosphärischen Bedingungen usw. zuschreibbare Änderung des Koronaentladungswiderstands veränderbar ist, so daß damit folglich eine stabile elektrofotografische Einrichtung geschaffen ist.

Nachstehend wird ein elektrofotografisches Verfahren beschrieben, das für die Verwendung mit einem fotoempfindlichen Dreischichtenmaterial wirkungsvoll ist.

Die Station für das gleichzeitige Wechselstromladen und Belichten wurde bisher aus einem Lader gebildet, der an eine Wechselhochspannungsquelle konstanter Spannung angeschlossen war. Wenn daher durch eine Änderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit oder eine Änderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht und der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials der Koronaentladungswiderstand verändert wurde, wurde der Koronaentladungsstrom I verändert, so daß dadurch die Werte der Oberflächenpotentiale, die den hellen und den dunklen Teilbereichen des auf dem fotoempfindlichen Material ausgebildeten Bilds entsprechen, und der Unterschied zwischen den beiden Werten verändert wurden. Eine derartige Erscheinung konnte nicht ausreichend kompensiert werden, da selbst bei Ausführung der Koronaentladung mittels einer Wechselhochspannungsquelle mit konstantem Strom die an den Koronaentladungsdraht angelegte Spannung durch eine Änderung des Koronaentladungswiderstands verändert wurde, der sich aus einer Änderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit oder einer Änderung des Abstands zwischen dem

709&Α9Π070

- 3fr - B 8208

Koronaentladungsdraht und der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials ergab. Ein Verfahren zur Ermittlung des Oberflächenpotentials des fotoempfindlichen Materials und zur Steuerung der an den Koronaentladungsdraht angelegten Spannung wurde gleichfalls versucht, jedoch hat dies Probleme hinsichtlich der Kompliziertheit der Einrichtung ergeben.

Wo es ferner erwünscht war, einen möglichst großen Unterschied zwischen den Oberflächenpotentialen des fotoempfindlichen Materials zu bilden, die den hellen und den dunklen Teilbereichen des darauf ausgebildeten Bilds entsprechen, ergab das Verfahren der Ladungsausbildung unter Verwendung der herkömmlichen Wechselstrom-Koronaentladung an der Station für gleichzeitiges Wechselstromladen und Belichten die folgenden Unzulänglichkeiten:

Die Fig. 24 zeigt, wie sich die elektrostatische Ladungsbildausbildung bei der herkömmlichen Station für gleichzeitiges sekundäres Laden und Belichten auswirkt. Mit (A) ist eine durchsichtige Isolierschicht, mit (B) eine fotoleitfähige Schicht bzw. Fotoleitschicht (die hier mit N-HaIbleitungseigenschaften gezeigt ist) und mit (C) eine leitende Grundschicht oder ein leitender Träger bezeichnet. Mit I₁ und 1_ sind die Stärken der Fotoleitschicht (B) und der durchsichtigen Isolierschicht (A), mit £. und £_ die Dielektrizitätskonstanten der Schichten (B) und (A) und mit ⁰L, 9 und q₁ die Absolutwerte der Ladungsmenge an der durchsichtigen Isolierschicht (A) zum Abschluß des Schritts der gleichzeitigen Wechselstromladung und Belichtung, der Ladungsmenge in der Grenzschicht zwischen den Schichten (A) und (B) und der Ladungsmenge in der Grenzschicht zwischen der Fotoleitschicht (B) und dem leitenden Träger (C) bezeichnet. Die Fig. 24 (a) zeigt die Standorte der Ladungen zum Abschluß des primären Ladens, die Fig. 24 (b) zeigt die Standorte der Ladungen während des gleichzeitigen Wechselstromladens und Belichtens und die Fig. 24 (c) zeigt die Standorte der

709849/1070

2723873

B 8208

Ladungen zum Abschluß des "gleichzeitigen Wechselstromladens und Belichtens, nämlich den Zustand, bei dem die Oberfläche entladen worden ist. Die rechte Hälfte einer jeden der Figuren 24 (a) bis (c) entspricht dem hellen Bereich des Bilds, während die linke Hälfte dem dunklen Bereich des Bilds entspricht. Die Fig. 24 (d) zeigt das Potential innerhalb des fotoempfindlichen Materials zum Abschluß des gleichzeitigen Wechselstromladens und Belichtens. In der Fig. 24 (d) ist die ausgezogene Linie L die dem hellen Bereich des Bilds entsprechende Potentialkurve, während die gestrichelte Linie D die dem dunklen Bereich des Bilds entsprechende Potentialkurve ist. Die Fig. 24 ist ein idealer Fall, bei dem keine Ladung in der Fotoleitschicht (B) festgehalten wird, was im allgemeinen die tatsächliche Tendenz erklärt.

Das dem hellen Bereich des Bilds entsprechende Oberflcichenpotential V des schließlich in Fig. 24 (d) erhaltenen elektrostatischen Ladungsbilds und das dem dunklen Bereich des Bilds entsprechende Oberflächenpotential V_D können unter Verwendung der in Fig. 24 auftretenden Symbole ausgedrückt werden zu:

Daraus ergibt sich der Unterschied V₀ zwischen V_T und V_

K, L· U

(der nachstehend als Kontrastpotential V_, bezeichnet wird) zu;

worin q. und q_ die dem Hellbereich des Bilds entsprechen den Größen q₁ und q₂ bedeuten, während q₁ und q_ die dem

70984971070

2723573

B 8208

dunklen Bereich des Bilds entsprechenden Größen q₁ und q_ bedeuten. Wenn das gleichzeitige Wechselstromladen und Belichten mittels eines Laders unter Verwendung einer herkömmlichen Wechselhochspannungsquelle ausgeführt wurde, war der dem dunklen Bereich des Bilds entsprechende Koronaentladungswiderstand größer als der dem hellen Bereich des Bilds entsprechende Koronaentladungswiderstand, wie es in Fig. 24 (b) gezeigt ist, so daß die Menge der Wechselstromladung in dem dem dunklen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich unvermeidbar geringer war als in dem dem hellen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich. Dies führte zu dem Ergebnis, daß in der Gleichung (3") der erste Ausdruck vermindert und der zweite Ausdruck erhöht war (q₂ }> q₂ )ι so daß entsprechend eine Verminderung des Kontrastpotentials V_ verursacht wurde.

Nunmehr wird ein elektrofotografxsches Verfahren erläutert, bei dem das Laden und die Belichtung gleichzeitig oder aufeinanderfolgend mittels der Wechselstrom-Koronaentladung mit konstanter Stromdifferenz Δ Ι ausgeführt werden, wobei dadurch ein elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet wird.

Die Fig. 23 zeigt schematisch das elektrofotografische Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Wechselstrom-Ladeverfahrens. Mit 9¹ ist ein Wechselstrom-Transformator, mit 10' ein Wandler, mit 11* ein Gleichstromdetektor, mit 12'-1 ein Verstärker, mit 13' ein Gleichstrom-Steuerglied und mit 14' ein Gleichstrom-Generator bezeichnet. Die Stromdifferenz Δ I der Ausgangshochspannung wird mittels des Gleichstromdetektors 11' erfaßt und über den Verstärker 12'-1 dem Gleichstrom-Steuerglied 13' zugeführt. In dem Gleichstrom-Steuerglied 13' wird eine Gegenkopplung des Gleichstromgenerators 14' bewirkt, um damit die Stromdifferenz auf einem vorbestimmten Wert zu halten.

709849/1070

2723573

- B 8208

Eine Abschirmung des die Station für das gleichzeitige Wechselstromladen und Belichten bildenden Laders ist aus einer isolierenden Abschirmung gebildet, die an wenigstens dem Teilbereich durchsichtig ist, der in dem optischen Weg liegt. D.h., wenn die von dem Öffnungsbereich des Laders verschiedenen drei Seiten bzw. Seitenbegrenzungen des Laders durch eine isolierende Abschirmung gebildet sind, kann die Koronaentladung bei der Gleichstromladung nur unvollständig ausgeführt werden und ist nicht praktisch ausführbar, wogegen die Koronaentladung bei der Wechselstromladung ausreichend bewerkstelligt werden kann. Darüberhinaus kann die nach außen über die Abschirmung abfließende Strommenge im wesentlichen auf 0 gebracht werden, so daß die Ausgabe-Stromdifferenz vollständig die Stromdifferenz Al für die Koronaentladung ergibt. Wenn daher das Gleichstrom-Steuerglied 13¹ so eingestellt wird, daß die Stromdifferenz 0 ist, erzielt man eine Wechselstromladung mit einer Ladungsorientierung 0; wenn das Gleichstrom-Steuerglied 13' so eingestellt wird, daß die Stromdifferenz positiv wird, erhält man eine Wechselstromladung mit positiver Ladungsorientierung bzw.-Tendenz; wenn schließlich das Gleichstrom-Steuerglied 13' so eingestellt wird, daß die Stromdifferenz negativ wird, erhält man eine Wechselstromladung mit negativer Ladungsorientierung. Eine Ausgangshochspannung mit irgendeiner dieser Ladungsorientierungen oder-tendenzen kann auch zur Stabilisierung der Primärladung dem Koronalader in der Primärladungsstation zugeführt werden.

Die Fig. 25 stellt die Standorte der Ladungen in dem fotoempfindlichen Material 1 an der Station für gleichzeitiges Wechselstromladen und Belichten dar, wenn ein elektrostatisches Ladungsbild mittels des Verfahrens nach Fig. 23 ausgebildet v/ird. Die Bedeutung der Symbole in Fig. 25 entspricht derjenigen in Fig. 24. Der Unterschied der Fig. 25 gegenüber der Fig. 24 liegt darin, daß während des Schritts der gleichzeitigen Wechselstromladung und Belichtung, der

709849/1070

+& β 8208

in Fig. 25 (b) gezeigt ist, gleiche Ladungsmengen an dem dem hellen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich und dem dem dunklen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich auftreten. Dies ist nur durch die Wechselstromladung ermöglicht, die unabhängig von der Größe des Lastwiderstands eine konstante Stromdifferenz (Al<0) ergibt. Betrachtet man das Kontrastpotential V am Ende der gleichzeitigen Sekundärladung und Belichtung, das in Fig. 25 (c) gezeigt ist, so ist ersichtlich, daß in der Gleichung (3") der erste Ausdruck gesteigert werden kann (q.. größer) und der zweite Ausdruck zu 0 gemacht werden kann (q~ = Q₂ )t so daß das Kontrastpotential V_ vergrößert ist. Dies stellt eine Verbesserung bei der Schärfe des sichtbaren Bilds dar.

Die Fig. 26 zeigt die zeitlichen Veränderungen des Oberflächenpotentials des fotoempfindlichen Materials während der Ausbildung des elektrostatischen Ladungsbild s nach dem herkömmlichen Verfahren und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Fig. 26 (I)betrifft das herkömmliche Verfahren, während die Fig. 26 (II) das erfindungsgemäße Verfahren betrifft. Es ist ersichtlich, daß das dem dunklen Bereich des Bilds entsprechende Oberflächenpotential D stark in negativer Richtung versetzt werden kann, wodurch das Kontrastpotential V gesteigert wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren unter Verwendung der Spannungsquelle nach Fig. 8. Gemäß diesem Verfahren kann die Koronaentladungs-StromdifferenzΛ I konstant gehalten werden und auch die an den Koronaentladungsdraht angelegte Spannung konstant gehalten werden, so daß das Oberflächenpotential des fotoempfindlichen Material selbst dann nicht wesentlich verändert wird, wenn der Koronaent ladungswiderstand durch eine Veränderung in den atmosphäri sehen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit und eine Veränderung bei dem Abstand zwischen dem Koronaentladungsdraht und dem fotoempfindlichen Material 1 verändert wird.

709849/1070

<i₂ B 8208

Daher kann anstelle der Steuerung einer konstanten* Spannung und eines konstanten Stroms, die durch das herkömmliche Wechselstrom-oder Gleichstrom-Koronaladen theoretisch nicht realisiert werden kann, durch die Wechselstrom-Koronaentladung die Steuerung einer konstanten Spannung und einer konstanten Stromdifferenz bewerkstelligt werden, so daß die Wirkung eines ständigen gleichzeitigen Bestehens einer konstanten Spannung und eines konstanten Stroms erzielt werden kann, wodurch ein stabiles elektrostatisches Ladungsbild gebildet wird. Eine gleichartige Auswirkung kann durch Verwendung einer leitenden Abschirmung anstelle einer isolierenden Abschirmung erzielt werden.

Wenn das fotoempfindliche Material eine hohe Speicherkapazität hat, läßt das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung das aufeinanderfolgende primäre Koronaladen, Belichten und sekundäre Koronaladen zu, was besonders wirkungsvoll ist, wenn ein sich aus der Helligkeit bzw. Dunkelheit bei der Belichtung ergebender restlicher Einfluß auf den Koronaentladungswiderstands besteht. Alternativ können das primäre Laden, das sekundäre Laden und die Belichtung aufeinanderfolgend in dieser genannten Reihenfolge stattfinden.

Das nächste Ausführungsbeispiel besteht darin, daß das Laden und die Belichtung gleichzeitig oder aufeinanderfolgend durch Wechselstrom-Koronaladen mit einer konstanten Stromdifferenz ΛI und durch ein nahe der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials angeordnetes leitendes Ladungsauftragssteuerelemente wie ein Gitter oder dergl. ausgeführt werden, wodurch ein elektrostatisches Ladungsbild ausgebildet wird.

Die Fig. 27 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen elektrofotografischen Verfahrens unter Verwendung der beschriebenen Ausgangswechselhochspannung. Mit 16" ist

709849/1070

Λ η λ a ^ η λ

L I ZOO /J

*rt - Ait - B 82Ο8

ein Gitter bzw. Steuergitter bezeichnet, während 17" eine isolierende Abschirmung ist. Die anderen Teile entsprechen denjenigen in Fig. 4 bzw. Fig. 23. Die Stromdifferenz Al der Ausgangshochspannung wird mittels des Gleichstromdetektors 11* erfaßt und über den Verstärker 12*-1 dem Gleichstrom-Steuerglied 13* zugeführt. In dem Gleichstrom-Steuerglied 13' wird an dem Gleichstromgenerator 14' zum Festhalten der Stromdifferenz auf einem vorbestimmten Wert eine Gegenkopplung hervorgerufen . Die isolierende Abschirmung 17" ist an wenigstens demjenigen Teilbereich, der in dem optischen Weg liegt, aus einem transparenten Material gebildet. Wenn im Falle der Gleichstromladung drei von Öffnungsbereich verschiedene Seiten-bzw. Seitenbegrenzungen des Laders durch eine isolierende Abschirmung gebildet sind, kann die Koronaentladung nur unzureichend bewerkstelligt werden und ist nicht, praktisch, wogegen im Falle der Wechselstromladung die Koronaentladung zufriedenstellend ausgeführt werden kann. Darüberhinaus kann durch isolierende Ausführung der Abschirmung die über die Abschirmung nach außen fließende Strommenge im wesentlichen auf 0 herabgesetzt werden, so daß die Wechselstrom-Ausgangs- Stromdifferenz Al vollständig dem fotoempfindlichen Material zugeleitet werflen kann. Auf diese Weise kann die mittels des Gleichstrom-Steuerglieds 13' eingestellte Wechselstrom-Ausgangs-StromdifferenzAl unabhängig vom Vorliegen einer sich aus einer Änderung der atmosphärischen Bedingungen wie Temperatur und der Feuchtigkeit oder an einer Änderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht und dem fotoempfindlichen Material ergebenden Änderung des Koronaentladungswiderstands konstant gehalten werden, wobei die Wechselstrom-Ausgangs-Stromdifferenz als stabile Koronaentladungs-Stromdifferenz A I benützt werden kann.

Das Gitter 16" stellt eine Vorrichtung zum Ausbilden von den hellen und den dunklen Bereichen des Bilds entsprechenden Ladungsmustern dar, wobei an das Gitter eine geeignete Vorspannung unter Einschluß von OV angelegt ist.

709849/1070

///oo /3

- «r - B 82O8

Die Fig. 2 8 zeigt die Standorte von Ladungen in dem fotoempfindlichen Material während des elektrostatischen Ladungsbild-Ausbildungsvorgangs bei dem vorstehend beschriebenen elektrofotografischen Verfahren. Mit (A) ist eine durchsichtige Isolierschicht, mit (B) eine Fotoleitschicht mit N-Leitfähigkeit und mit (C) ein leitender Träger bezeichnet. Die Fig. 28 (a)zeigt die Standorte oder Lagen der Ladungen, zum Abschluß des primären Ladens, die Fig. 28 (b) zeigt die Standorte der Ladungen während des gleichzeitigen Wechselstrom-Ladens und Belichtens, die Fig. 28 (c) zeigt die Standorte der Ladungen zum Abschluß des gleichzeitigen Wechselstrom-Ladens und Belichtens, die Fig. 28 (d) zeigt die Standorte der Ladungen während der Gesamtflächenbelichtung und die Fig. 28 (e) zeigt die Standorte der Ladungen zum Abschluß der Gesamtflächenbelichtung.

Die rechte Hälfte bei jeder der Figuren 28 (a) bis (e) entspricht dem hellen Bereich des Bilds, während die linke Hälfte dem dunklen Bereich des Bilds entsprechen. Die Fig. 28 bezieht sich auf einen Idealfall, bei dem keine Ladung in der Fotoleitschicht (B) festgehalten wird, was allgemein die tatsächliche Tendenz erklärt.

Während des in Fig. 28 (b) gezeigten gleichzeitigen Wechselstrom-Ladens und Balichtens ist die durch die Wechselstromladung in der Wirkung aufgehobene Menge von Oberflächenladungen in dem dem dunklen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich geringer als in dem dem hellen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich, so daß schließlich die in dem dem dunklen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich zurückbleibende Ladungsmenge größer als die in dem dem hellen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereich zurückbleibende Ladungsmenge wird, wodurch ein elektrostatisches Ladungsbild nach Fig. 2 8 (e) ausgebildet wird.

70994971070

■■ * π *^ /'s "- ri -\

11 2oo /3

- 4-r - B Ö2O8

In der Station für gleichzeitiges Wechselstrom-Laden und Belichten gemäß der Erfindung wird die Koronaentladungs-StromdifferenzΔI unabhängig von dem hellen Bereich und dem dunklen Bereich des Bilds konstant. Durch Anordnen des Gitters 16" in der Nähe des fotoempfindlichen Materials 1 ist es jedoch möglich, bei dem Schritt nach Fig. 28 (b) einen Unterschied bei den in ihrer Wirkung aufgehobenen Ladungsmengen zwischen den dem hellen Bereich und dem dunklen Bereich des Bilds entsprechenden Teilbereichen zu schaffen.

Durch Anschließen der Ausgangswechselhochspannung mit der gesteuerten Stromdifferenz Δ I an den Koronadraht des Laders und Anordnen des Gitters in der Nähe des fotoempfindlichen Materials in der vorstehend beschriebenen Weise ist es möglich, eine Ladung zu erzielen, die von einer Veränderung des Koronaentladungswiderstands unbeeinflußt ist, die sich aus einer Änderung der atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur und der Feuchtigkeit und einer Änderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht und dem fotoempfindlichen Material 1 ergibt; demgemäß ist es möglich, ein stabiles elektrostatisches Ladungsbild zu erzeugen.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Spannungsquelle nach Fig. 8 verwendet wird, wird es möglich, anstelle der Steuerung auf eine konstante Spannung und einen konstanten Strom, die bei der Gleichstromkoronalader theoretisch nicht realisierbar ist, eine Steuerung auf konstante Spannung und konstante Stromdifferenz bei der Wechselstromkoronaentladung zu bewerkstelligen und im wesentlichen die Auswirkung des gleichzeitigen Bestehens einer konstanten Spannung und eines konstanten Stroms zu erzielen, durch das ein stabiles elektrostatisches Ladungsbild erzeugt wird. Wenn anstelle einer leitenden Abschirmung eine isolierende Abschirmung verwendet wird, kann das Abfließen des Koronaentladungsstroms nach außen zu ausgeschaltet werden, so daß die gleiche Wirkung für einen geringeren Ausgangsstrom erzielt werden kann.

7098*971070

*Λ Ο O *"* <■* ^"1 ^

*/2οο /3

r *ö - b 8208

Bei dem vorstehenden Verfahren kann die Gittervorspannung durch eine selbsttätige Vorspannung mit einem über einen Widerstand geerdeten Gitt er oder durch Veränderung der Lage des Gitters verändert werden.

Nach der bisherigen Beschreibung wird der Schritt des gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Belichtens und Ladens mittels einer Wechselstromkoronaentladung unter Konstant halten der Stromdifferenz zwischen der positiven und der negativen Komponente und unter Gittersteuerung des Ladungsauftrags ausgeführt, wodurch es möglich ist, ein elektrofotografisches Verfahren zu realisieren, das zur Bildung eines elektrostatischen Ladungsbilds geeignet ist, welches stabil gegenüber einer Änderung des Koronaentladungswider stands ist, welche sich aus einer Veränderung des Abstands zwischen dem Koronaentladungsdraht und dem fotoempfindlichen Material oder einer Änderung in den atmosphärischen Bedingungen wie der Temperatur oder der Feuchtigkeit ergibt.

Die Erfindung unterliegt keiner Einschränkung auf das sog. Kopierverfahren, bei dem zur Bildung eines Ladungsbilds eine Bildvorlage beleuchtet wird, sondern ist gleicher maßen bei einem Verfahren anwendbar, bei welchem zur Ausbildung eines Ladungsbilds ein Lichtstrahl verwendet wird. Ferner ist die Erfindung auch bei einem Verfahren anwendbar, bei welchem der primäre Ladungsschritt fehlt.

Wenn das verwendete fotoempfindliche Material hohe Speicherkapazität hat, kann bei der Erfindung das primäre Koronaladen, das Belichten und das sekundäre Koronaladen aufeinanderfolgend stattfinden, was besonders wirkungsvoll in dem Fall ist, bei dem ein auf die Helligkeit und die Dunkel heit bei der Belichtung zurückzuführender Einfluß auf den Koronaentladungswiderstand zurückbleibt. Ferner läßt die Er findung zu, daß das primäre Laden, das sekundäre Laden und die Belichtung aufeinanderfolgend in dieser genannten Reihenfolge stattfinden.

709849/1070

•^ *~t O *"» f ^rl *>

- 4β - B 82C8

Mit der Erfindung wird beim Laden einer Oberfläche eines aufladbaren Materials durch Wechselstromkoronaentladung die Stromdifferenz zwischen der positiven und der negativen Komponente des Koronaentladungs-Wechselstroms ermittelt und die Stromdifferenz konstant gehalten, um dadurch ein konstantes Oberflächenpotential auf dem aufladbaren Material bzw. Element zu erzeugen.

Obgleich die Beschreibung den Fall betrifft, daß die gewünschte Steuerung aufgrund des Unterschieds zwischen der positiven und der negativen Komponente des sog. Gesamt-Koronaentladungs-Stroms bewerkstelligt wird, ist beispielsweise aus den Fig. 3 oder 4 (a) ersichtlich, daß die Steuerung auch aufgrund des Unterschieds zwischen der positiven und der negativen Komponente des sog. Anoden-Stroms ausführbar ist. Das System für diese letztgenannte Steuerung kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, daß der Schaltungsaufbau nach Fig. 4(a) so modifiziert wird, daß der Stromdifferenzdetektor 32 anstatt an der gezeigten Lage zwischen das fotoempfindliche Material 1 und Masse geschaltet wird, oder so modifiziert wird, daß der Hochspannungsanschluß des Stromdifferenzdetektors 32 (oberer Anschluß nach Fig. 4 (a) ) elektrisch an die Abschirmung des Koronaentladers angeschlossen wird.

709849/1070

Leerseite

Claims (14)

- Jf - B 8208

1. Verfahren zum Laden der Oberfläche eines aufladbaren Materials durch Wechsel-Koronaentladung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdifferenz zwischen der positiven und der negativen Komponente eines Koronaentlade-Wechselstroms ermittelt wird und die Stromdifferenz konstant gehalten wird, um dadurch beständig ein konstantes Oberflächenpotential auf dem aufladbaren Material zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtstrom aus der positiven und der negativen Komponente konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselkoronaentladungs-Spannung konstant gehalten wird.

4. Ladevorrichtung mit Anwendung von Koronaentladung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (22,4t,42) zum Laden der Oberfläche eines aufladbaren Materials (1) durch Wechsel-Koronaentladung, eine Vorrichtung (32) zum Ermitteln einer Stromdifferenz (Λΐ) zwischen einer positiven und einer negativen Komponente des Wechselstroms der Koronaentladung und eine Vorrichtung (43-1, 44,45), mit der zur beständigen Erzeugung eines konstanten Oberflächenpotentials auf dem aufladbaren Material die Koronaentladung in Übereinstimmung mit einer Veränderung bei der ermittelten Stromdifferenz gesteuert wird.

5. Ladevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koronaentladungsdraht (22) von einer isolierenden Abschirmung umgeben ist, die einen dem aufladbaren Material (1) zugewandten Öffnungsbereich hat.

709849/107(1

6. Verfahren zum Laden der Oberfläche eines aufladbaren Materials durch Wechsel-Koronaentladung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromdifferenz zwischen einer positiven Komponente und einer negativen Komponente eines Koronaentladungswechselstroms konstant gehalten wird und ein Oberflächenpotential auf dem aufladbaren Material mittels eines Gitters stabil erzeugt wird, das nahe der Oberfläche des aufladbaren Materials angeordnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koronaentladungsdraht von einer Isolierabschirmung mit einem auf das aufladbare Material gerichteten Öffnungsbereich so umgeben wird, daß mittels der Isolierabschirmung jeglicher nach außen zu fließender Strom im wesentlichen ausgeschaltet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Koronaentladungsdraht angelegte Spannung konstant gehalten wird.

9. Ladevorrichtung mit Anwendung von Koronaentladung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung C122,41) zum Laden einer Oberfläche eines aufladbaren Materials (126) durch Wechsel-Koronaentladung, eine Vorrichtung (32) zum Ermitteln einer Stromdifferenz zwischen einer positiven und einer negativen Komponente des Stroms der Wechsel-Koronaentladung, ein nahe dem aufladbaren Material angeordnetes Gitter(123) und eine Vorrichtung(4 3-1 ,44,4 5) die zur beständigen Erzeugung eines konstanten Oberflächenpotentials auf dem aufladbaren Material die Koronaentladung in Übereinstimmung mit der ermittelten Stromdifferenz steuert.

10. Elektrofotografisches Verfahren zur Ausbildung eines elektrostatischen Ladungsbilds auf einem fotoempfindlichen Material durch kombiniertes Laden und Belichten mit Bildlicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Laden des fotoemp-

709049/1070

- 3 - B 8208

findlichen Materials durch Wechsel-Koronaentladung bewirkt wird, wobei zwischen einer positiven Komponente und einer negativen Komponente des Koronaentladungs-Stroms eine konstante Stromdifferenz beibehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Koronaentladung und die Belichtung mit Bildlicht gleichzeitig ausgeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Koronaentladung und die Belichtung mit Bildlicht aufeinanderfolgend ausgeführt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung eines elektrostatischen Ladungsbilds auf dem fotoempfindlichen Material das fotoempfindliche Material unter Steuerung des Ladungsauftrags mittels eines Gitters geladen wird, das nahe der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials angeordnet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das fotoempfindliche Material durch die Wechsel-Koronaentladung entweder auf positive oder auf negative Polarität vorgeladen wird, wonach es zur Ausbildung eines elektrostatischen Ladungsbilds mit Bildlicht belichtet wird, das elektrostatische Ladungsbild mit Hilfe von Toner entwickelt wird und das Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird.