Устройство автоматического регулирования процессом проявления в электростатических копировальных аппаратах

 

, (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 22. 12.72 (21} 1865609/28-10 (23} Приоритет - (32) 23.12.71 (З1) 213056 (ÇÇ} CLUA (43) Опубликовано 05.08.786юллетень № 29 (45) Пата опубликования описания 26,06.78 (51) М. Кл.

С 03 С 13Ю6

Геиудиретиеииьй иииитит

Фините Ииииарии ИР пи дилим и306ритииии и итиры ий (53) УДК 772.93 (088. 8) (72) Автор изобретении

Иностранец

Чарпьз Август Уайтед (США)

Иностранная фирма

Ксерокс Корпорейшн (США) (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ПРОЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ

КОПИРОВАЛЬНЫХ АППАРАТАХ

Изобретение относится к устройствам дпя регулирования проявляющих свойств систем проявпения многоцветных изображений, в частности к устройствам конъpons плотности изображения и его цветового бапанса в процессе получения многоцветных копий на эпектростатической репродукционной машине, Известны устройства автоматического регуаирования процессом проявпения в электростатических копировапьных ацпаратах, содержащие барабан с фотопроводящим эпементом, установпенный с возмож» ностью перемещения вдоць системы проявпения,прозрачный электрод с разнесен- у ными по разным от него сторонам источником света и фотодатчиком, коронарным уэпом его заряда, систему очистки и электрическую схему управпения (1).

Недостатком устройств явпяется не- рО высокое качество цветных копий.

Дпя упучшения качества цветных копий в предпагаемом устройстве прозрачный эпектрод закреплен внутри фотопроводящего эпемента и соединен с фото- р датчиком и источником света с помощью системы световодов,, одна часть которых выпопнена в отверстии вала барабана, на конце которого установлен коппектор коронарного узна заряда прозрачного электрода. Установпенный между фотодатчиком и прозрачным эпектродом один из световодов системы световодов размещен своими концами в пневматической и нагреватепьной камерах, в поспедней иэ которых распопожен фотодатчик, а система очистки выполнена обшей дпя прозрачного эпектрода и фотопроводящего эпемента.

На фиг. 1 представпено устройство, в перспективе;на фиг. 2 — барабан, разрез;на фиг. 3 - схема подвода напряжения к прозрачному электроду; на фиг. 4 » прозрачный эпектрод;на фиг. 5 - схема процесса .зарядки эпектрода напряжением смешения, соответствующим напряжению образования скрытого эпектростатического иэображения на фотопроводящем эпементе барабана; на фиг. 6 — схема процесса нанесения виража на прозрачный электр род;на фиг. 7 - схема процесса прогуо619123 кания светового пучка через электрод, на поверхности которого находится виражный порошок, и процесс намерения с rtoмощью фотодатчика интенсивности проходящего через электрод светового пучка; на фиг. 8 - схема прозрачного эпектро5 да в момент его очистки с помощью шет ки для подготовки к следующему циклу.

Устройство состоит из барабана 1 с фотопроводящим элементом 2, изготовленного из материала, имеющего fIRHxpoMEITH-10 ческую чувствительность к белому свету, системы проявления из трех блоков 3, секции зарядки 4, экспозиции 5, коронарного узла заряда 6, прозрачного электрода 7, источника света 8, системы свето- 1 водов 9 и 10, пневматической 11 и нагревательной .12 камер, фотодатчика 13, вала 14 барабана 1, системы очистки 15, коллектора 16 узла заряда и электрической схемы управления (не показано).

Устройство работает следующим образом.

Барабан вращается в направлении стрелки 17. В результате фотопроводящий элемент 2 проходит секцию зарядки 4 с коронарным узлом заряда 6, расположенным поперек поверхности барабана 1, фотопроводящий элемент 2 до сравнительно высокого равномерного потенциа.ла. Заряженный элемент 2 перемешается затем к секции экспозиции 5, которая состоит из подвижной системы линз 18 и цветного светофильтра 19. Оригинал

20 неподвижно помещается на прозрач гую пластину 21, и соответствующие з участки оригинала последовательно освещаются подвижной лампой 22. Система линз 18 обеспечивает сканирование соответствующих участков пластины 21 и фокусирует светЬвые лучи на элемент 2 40 барабана 1. Лампа 22 и система линз

18 перемещаются синхронно с барабаном 1, воспроизводят изображения оригинала на элемент 2. Во время экспозиции светофильтр 19 перекрывает световой 45 луч, проходящий через систему линз 18, соответствующим цветным светофильтром. цветные светофильтры воспроизводят на элементе 2 скрытое электростатическое изображение в соответствии с цветовой Sp окраской оригинала. Затем барабан 1 по ворачивается и скрытое изображение попадает в секцию проявления 3, которая состоит их трех отдельных блоков, Все блоки имеют одну и ту же конструкцию ss и выполнени в виде так называемых блоков проявления с магнитной щеткой.

Магнитный проявитель, состоящий из гранул носителя и виража определенного цвета, проходит непрерывно через направленное магнитное поле. В результате образуется так называемая щетка из материала проявителя. Частицы проявителя непрерывно перемешаются, а щетка непрерывно пополняется свежим проявителемм.

Проявление скрытого электростатического изображения осуществляется в процессе контакта образующего щетку проявителя с фотопроводящим элементом 2.

В каждом блоке находится определенный по цвету вираж, соответствукяций цветному характеру отдельного скрытого электростатического изображения, причем каждый из вйражей обладает способностью поглощать свет в пределах определенной спектральной области электромагнитного спектра в соответствии с длиной волны прошедшего через светофильтр светового потока. К проявителю добавляются дополнительные цветные виражи в том случае, когда проявляющая способность проявителя понизится ниже определенного уровня. Регулирующее подачу дополнительного виража устройство 23 включает прозрачный электрод 7, установленный на фотопроводящем элементе 2 барабана 1. Источник света 8 вместе с изготовленным из волокна световодом 9 пропускает свет через электрод 7. В процессе проявления цветные виражи оседают на прозрачном электроде и интенсивность прошедшего через электрод светового потока пропорциональна плотности виража. Специальный фотодатчик, например фотоэпектр 13, воспринимает прошедший через электрод световой поток и вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности светового потока. Аналогово-эталонная схема сравнивает вырабатываемый датчиком сигнал с эталонным сигналом и генерирует сигнал управления, по которому производится дополнительная подача определенного виража в соответствующий блок.

После проявления теперь уже видимые изображения перемешаются в секцию переноса 24, в которой они переносятся на лист получаемой копии 25 с помощью заряженного ролика 26, поверхность которого заряжена до потенциала, величина и полярность которого обеспечивает электрический перенос виража с фотопроводящего элемента 2 на лист 25 копии. На ролике 26 находится только один лист.

Скорость вращения ролика 26 согласована со скоростью вращения барабана 1 так, что на лист последовательно перенося

61.Э123

50 ся проявленные изображения разных цвет ных оттенков.

Наличие специального паза на поверхности ролика 26 исключает возможность контакта прозрачного электрода с поверхностью ролика, За счет этого цветной вираж, приставший к поверхности электро5 да, не р азрушае тся в процессе пере носа изображения на копии и обеспечивает получение точной информации и проявляющих свойствах системы проявления.

Г!оспе переноса многоцветного изображения лист снимается с ролика 26 и подается сначала в секцию закрепления, где происходит закрепление перенесенного на него изображения, азатемввиде.

15 готовой копии удаляется оператором из репродукционной машины.

Последней секцией в зоне врашения барабана является система очистки 15, где расположена вращающаяся щетка, 20 которая снимает с элемента 2 барабана

1 оставшиеся на нем частицы виражного порошка.

Репродукционная машина предназначена для получения цветных копий методом С последовательного наложения одноцветных изображений и используемые в ней цветные виражи (желтый, зеленый и красный) обеспечивают получение цветных копий с оригиналов самой разнообразной окраски. Первый этап процесса получения цветной копии заключается в определении цветового состава оригинала и регистрации этой информации . на фотопроводящем элементе 2. !1ветной оригинал оптически многократно сканируется. В результате на элементе образуются соответствующие скрытые электростатические изображения. Каждое световое изображение проходит. через 40 цветной светофильтр, определяющий цвет скрытого электростатического изображения. Скрытое изображение, полученное в результате прохождения светового изображения через определенный светофильтр, проявляется дополнительным по цвегу виражом,так как наличие участков с относительно высокой плотностью заряда на фоточувствительной поверхности означаг ет отсутствие в цветном изображении оригинала участков, соответствующих цвету данного фильтра, а наличие участ ков с относительно низкой плэтнэстью заряда на фотопроводжцем элементе 2 означает наличие в цветном иэображении оригинала участков, соответствующих цвету фильтра. Например, скрытое изображение, полученное пропусканием светового изображения через зеленый светофильтр, образует на участках элемент; со сравнительно высокой нщ тностью з lряда участки красного цвета, т. е. зепс ные световые лучи понижают плотность заряда на элел1енте 2 цэ неп; дд и< нгегэсч проявлению уровня. Участки скрытого изображения красного цвета затем станэвлтся видными за счет абсэрбции краснэ-фуксинэвэгэ виража скрытым изображением, образованным на элементе 2. Изображение голубого цвета проявляется желтым виражом, а изображения краснэгэ цвета - llHGHHcTkIM виражэм.

Три проявленные изображения с различным цветом затем объединяются один с другим при их последовательном переносе на пист с получением многоцвеч ной копии с многоцветного оригинала.

Регулирующее устройство 23 состоит из прозрачного электрода 7, источника света 8, световода 9, фотодатчика 13 и электронного логического устройства для получения выходного электрического сигнала. Кроме того, каждый блок 3 проявления снабжен специальным питатс нем для подачи в него сооответствукнгге10 виража. Так в питателе блока 27 н»ходится зеленый проявитель (циан), в питателе блока 28 - красный проявите.гь (фуксин), в питатепе блока 29 — желтый проявитель. Питатель снабжен поцаюшил устрэйстнэм в виде сита,кэтэрэе отмеряет энрелеленнэе кэличествэ виража, пэдаваемэгэ вблэк проявления. Питатель,х1 оме тэго, снабжен вибратором, который обеспечивает прохождение порошка через сетку подаюшего устройства. Регулирующее устройство 23 управляет работой питателей, обеспечивая подачу требуемого количества виража в соответствующий блок проявления.

Прозра гный электрод 7 установлен на фотопроводягцем элементе барабана 1, на том его участке, на котором не образуеч ся скрытого изображения. Электрод 7 проходит через зону проявления и его проводяшая поверхность заряжается до потенциала, при котором происходит об разование скрытого электростатического напряжения на элементе 2. Предпочтительно, чтобы потенциал электрода превышал потенциал проявителя, равный

500 Б, приблизительно на 200 B. Однако потенциал электрода может превышать потенциал проявителя на 100-600 В.

Плотность изображения, проявляемого на электроде 7 регистрируется фотодатчиком 13. Выходной сигнал датчика преобразуется элементами логической cxoMbf, и в зависимости от плотности виража на

В качестве источника света 8 испопьзуют низковольтную вольфрамовую пампу с регулируемым напряжением, -например лампу на 7 В с в о пьфрамовой нитью накаливания, работакнцую от источника напряжения на 5 В.

В качестве фотодатчика 13 используют обычный кремниевый фототранзистор типа

, 14 В, выпускаемый фирмой Йженерап

Зпектрик. Этот датчик чувствителен к видимой части спектра, однако,его максимапьная чувствительность находится вбпи7 6191 пс- ерхности эпектрода в блок управпенйя может подаваться дополнительное количество виража. Фотодатчик 13 расположен рядом с эдементом 2 так, что он регистрирует плотность виража на поверх ности эпектрода 7 перед очисткой эле5 мента 2 в секции очистки 15(и поверх ности эпектрода) Источник света 8 раоположен внутри барабана 1 ипи (как показано на фиг. 2) вне барабана с испопь зованием специапьного (изготовпенного из волокна) световода 9. Вап 14, на котором устаиовпеи барабан 1, выполнен в виде трубы и световод 9 проходит через его центральное отверстие к эпементу 2, обеспечивая прохождение света от источника 8 к прозрачному электроду 7.

Дпя подачи напряжения, соответствующего образованию иа барабане скрытого электростатического изображения, электрод

7 заряжается до опредеиениого уровня. 2о

Ипя этого используется специапьный котьлектор 16, расположенный на конце вана барабана 1, иии обычное копьцо со скользящим контактом. Продолжительность зарядки электрода 7 контролирует- 25 ся либо с пом нщью эпектроииого выкпючатепя, либо с помощью разрезного колпекторного кольца, обеспечивающего подачу к эпектроду напряжения иа всей окружности кольца, а лиань в опредеиеиных пределах. Электрод разряжается в процессе очистки фотопроводящего элемента барабана. . Вместо подачи на электрод определенного напряжения через коллектор можно создавать иа ием требуемый потенциал путем электрической зарядки электрода до заданного напряжения.

При использовании одного фотодатчи ка характеристика. источника света 8 40 должна быть достаточно стабильной. Однако при использовании двух фотодатчиков особых требований к стабильнс; ти характеристик источника света можно не предъявлять.

23 8 эи инфракрасной части спектра. Такая особенность датчика не влечет за собой каких-либо особых проблем, так как вираж, покрывающий поверхность эпектрода 7, ие обпадает свойствами цветного светофильтра. ЛатЧик находится в усповиях поддерживаемой на постоянном уровне температуры, что уменьшает изменение

его чувствитепьности эа счет изменения температуры. Лпя этого используется иагреватепьная камера 12, поддерживаю щая температуру датчика на уровне

+ о

50+ 1 С (или на другом уровне в зависимости от характеристики конкретного датчика) .

Свет от источника 8 к эпектроду 7 передается с помощью световода 9. Световые пучи проходят через зпектрод 7 и их иистеисивиость замеряется фотодатчиком 13. Ппя лучшей передачи световых лучей вблизи инфракрасной части спектра испопьэуют световод иэ стекповопокиа.

Стекповолокио не поглощает энергию изпучеиия в обпасти иаибопьшей чувствя тепьиости кремниевого фоторезистора, которьrA используется в качестве фотодатчика, Как показано иа фиг. 2 световод 9 проходит от источника света 8 через цеитраиьиое отверстие вапа 14 к разъему 30, а затем от разъема - к элементу 2, на котором закреплен зпектрод 7. При этом световые лучи передаются от источника света 8 к ъпектроду 7. л

Соответствующие логические элементы преобразуют выходной электрический сиг иап фотодатчика 13. При этом сравнивается зтапонный сигнал с сигналом, выработанным датчиком 13. В устройстве дпя сравнения (распознавания) сигналов испопьэуется управпяемый кремниевый перекпючатепь, который переключается в том случае, когда сегнеп от датчика превышает эталонный сигнал. Сигнал от уст ройства распознавания изменяет положение мупьтивибратора, генерируя на выходе из него выходной эпектрический сиг нап. Выходной сигнал мупьтивибратора вместе с сигналом от соответствующего блока проявления воздействует íà сетку транзистора, который передает управпяю щий сигнал к подающему устройству питатепя, сигнап от которого подается иа сетку транзистора. Управпяющий сигнал, кроме того, переключает мупьтивибратор.

Описанная логическая схема является перекшочаемой схемой. Однако дпя этих же цепей используют и пропорционапьную схему, которая меняет подаваемое в блок

619123

10

40

55 проявления количество виража в зависимости от амплитуды управляющего сигнала.

Для каждого блока проявления используют отдельное логическое устройство управления. В рассматриваем и конструкции имеются три отдельных не зависимых канала управления, каждый иэ которых

J связан с соответствующим блоком проявления. Плотность виража на элемент.

2 зависит от концентрации виража в проявителе. Концентрация виража в свою очередь зависит от амплитуды управляющего сигнала. Регулируя эталонную плотность иэображения, можно менять окраску получаемого изображения.

На фиг. 3 показано сечение коллектора

16. Внутри пластмассовой втулки установлен сегментный коллектор 31.

Коллектор 31 выполнен так, что электрод 7 заряжается до определенного уровня во время прохождения его через секцию проявления. Бпя этого используется подпружиненный контакт 32, через который к коллектору подается напряжение. На пластл4ассовом корпусе 33 закреплен ограничитель 34, препятствующий вращению корпуса 33 при вращении корпуса втулки вместе с барабаном 1. Эпект. род 7 соединяется с коллектором 31 проводом 35. Уплотнитепьное кольцо 36 из упругого матери»па вра цается владеете с бараб»ном и зашиш»ет коллектор от попадания в него порошка.

Разьем 37 с пружинным контактом

38 соединяет провод 35 с проводом 39, по которому напряжение подается к элек роду 7. Электрод 7 (см. фнг. 4) имеет окно, закрытое прозрачным стеклом

40, покрытым окисью олова. Т»кое эпекгропроводяшее стекло выпускается фирмой

РittSbuгgh PCMe Glean пэдиндексом

ИЕЬАили фирмой Gorging GEassСо под названием электропроводяшее . Стекло

40 установлено в бронзовой токопроводяшей втулке 41 и заряжается до напряжения, при котором на элементе 2 барабана 1 про сходит образование скрытого эпектростач ического изображения. Бронзовая в ту лка 4 1 со сте к лом 40 крепи ися к корпусу 42 иэ эластичного изоляционного материала, например нейлона с стекпонаполнителем. Под стеклом 40 расположены линзы 43 и 44, которые фиксируются шайбами 45 и 46, обеспечивая фокусировку световых лучей, выходящих иэ световода 9.

Под линзами расположена пружина 47, которая прижимает линзы и шайбы друг к друг, упруго фиксируя их внутри втулки

41. Нижний торец пружины упирается во втулку 48, которая крепится внутри втугки 41 накидной гайкой 49. Гайка

49 упирается во втулку 41 и к ее торцу 50 крепится провод 35, по которому к стеклу 40 подается напряжение. Изолирующий корпус 42 имеет резьбу, на которую навернуто стопорное кольцо 51, а лежду кольцом 51 и внутренней поверхностью барабана 1 расположена втулка 52.

Стекло 40 в стенке барабана 1 крепится с помощью установочного шарнирного уст ройства 53, снабженного пружиной 54, которая упирается во фланец гайки 49.

Второй конец пружины 54 упирается во фланеп устройства 53. Такая конструкция обеспечивает простое крепление стекла 40 в установочном отверстии барабана з: счет взаимодействия выступа 55 с. буртиком стопорного кольца 51.

Световой поток (cM. фиг. l), проходящий через стекло 40, подается к датчику 13 по световоду 10. Световод 10 (стекловопокно) расположен в пневмокамере 11, в котор и он крепится крепежпыл устройством, Через камеру пропуска»; я небольшое количество воздуха, чтобы уменьшить возможность оседания виражного порошка на стенках камеры. Свет»вод 10 входит в нагрев»тельную камеру

12 через герметично закрытое входное отверстие, обеспечивая подачу к фотопатчику 13 световых кучей, прошедших че» рез электрод 7. Фотодатчик 1 3 вместе с соответ твунмшими эломентал4и расположен в н»грев»тельной камере, в которой поддерживается постоянная температура (50 + 1 С). 3» счет этогоискяочаетсявпияние темпер»туры на характеристики датчика.

На фиг. 5-8 показаны схемы операций по регулировке плотности изображения и поддержания на постоянном у1 вне цветовой гаммы по учаемой копии.

Подаваемое на электрод напряжение (см. фиг. 5) соответствует напря».ению, при котором образуется скрытое электростатическое изображение иа элементе Ъ

Это напряжение подается на электрод автомати. чески с помощью коллектора 31. Таким образом, еше до попадания электрода 7 в секцию проявления к нему цодт боится напряжение на 200 В, превышающее потенциал проявителя. При дальнейшем вращении барабана (см. фиг. 6) магнитная щетка соответствующего блока проявления обеспечивает перенос виража на поверхность электрода 7. Виражнъ1е порош619123

12.ки притягиваются к электроду 7 под действием разницы потенциалов в 200 В.

На фиг. 7 барабан показан в положе« нии, в котором электрод 7 находится в одной плоскости со световодом 10, по которому световые лучи передаются 5 к фотодатчику 13. При этом датчик вырабатывает сигнал, который сравнивает ся с эталонным сигнапом. В резупьтате вырабатывается управпяющий сигнал, подаваемый в подающее устройство соответствующего питатепя. На фиг. 8 показан процесс разрядки электрода 7, когда разрезанное кольцо коллектора обеспечивает размыкание эпектрической цепи, после чего щетки секции очистки 15 уда- g ляют с поверхности электрода частицы виража. Процесс повторяется три раза для каждой попучаемой копии, т. е. этот процесс повторяется дпя каждого цветного виража (диан, фуксин желтый).

Формула изобретения

1. Устройство автоматического регу-, >5 пирования процесса проявпения в электростатических копировальных аппаратах, содержащее барабан с фотопроводящим эпементом, установпенный с возможностью перемещения вдоль системы проявлеш1я прозрачный электрод с разнесенными по разным от него сторонам источником света и фотодатчиком, коронарным узлом его заряда, систему очистки и эпектрическую схему управления, о т и ич а ю щ е е с я тем; что, с цепью упучшения качества цветных копий, в нем прозрачный электрод закреплен внутри фотопроводящего элемента и соединен с фотодатчиком и источником света с помощью системы световодов, одна часть которых выполнена в отверстиИ вала ба рабана, на конце которого установлен коллектор коронарного узпа заряда прозрач-. ного эпектрода.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что установленный между фотодатчиком и прозрачным электродом один из световодов системы световодов размещен своими концами в пневматической и нагревательной каме рах, в цоспедней из которых распопожен фотодатчик, а система очистки выполнена общей дпя прозрачного электрода и фото проводящего эпемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США М3399652, кп. 1 18-637, 1 968.