DE1208629B - Vorrichtung zum gleichfoermigen, elektrostatischen Aufladen einer Oberflaeche - Google Patents

Vorrichtung zum gleichfoermigen, elektrostatischen Aufladen einer Oberflaeche

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DE1208629B
DE1208629B DEE22986A DEE0022986A DE1208629B DE 1208629 B DE1208629 B DE 1208629B DE E22986 A DEE22986 A DE E22986A DE E0022986 A DEE0022986 A DE E0022986A DE 1208629 B DE1208629 B DE 1208629B
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Germany
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discharge
discharge electrode
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helix
distance
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DEE22986A
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James Gordon Jarvis
Gene Harold Robinson
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Eastman Kodak Co
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Eastman Kodak Co
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00Devices providing for corona discharge
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/02Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
    • G03G15/0291Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices corona discharge devices, e.g. wires, pointed electrodes, means for cleaning the corona discharge device

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Description

  • Vorrichtung zum gleichförmigen, elektrostatischen Aufladen einer Oberfläche Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gleichförmigen, elektrostatischen Aufladen einer Oberfläche mittels Koronaentladungen mit einer drehbar gelagerten, walzenförmigen Entladungselektrode.
  • Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Vorrichtungen dieser Art die walzenförmige Entladungselektrode mit Nadelspitzen zu versehen. Eine völlig gleichmäßige Ladungsverteilung auf der aufzuladenden Oberfläche läßt sich mit einer solchen Entladungselektrode nicht herstellen, auch wenn sehr viele und gestaffelt angeordnete Nadeln verwendet werden, da die einzelnen Nadelspitzen immer Einzelentladungen ergeben. Ferner ist eine solche Entladungselektrode sehr empfindlich gegen Beschädigungen. Sobald Nadeln verbogen sind, ist die gleichmäßig gestaffelte Lage der Nadelspitzen nicht mehr gegeben. Die Ungleichmäßigkeit der Ladungsver » teilung auf der aufzuladenden Oberfläche wird dann so groß, daß die Entladungselektrode nicht mehr brauchbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine walzenförmige Entladungselektrode zu schaffen, mittels deren eine gleichmäßige Verteilung der aufzubringenden Ladungen erzielbar ist. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entladungselektrode mindestens eine die Drehachse mindestens einmal umschlingende, sich über mindestens einen Teil der axialen Ausdehnung der Walze erstreckende, auf einem Kreiszylinder liegende Entladungskante hat.
  • Durch die Verwendung einer solchen Entladungskante ist ein kontinuierliches Wandern der Entladungsstelle möglich, so daß eine große Gleichmäßigkeit der Ladungsverteilung auf der aufzuladenden Oberfläche erzielt wird. Weitere Vorteile gegenüber einer Entladungselektrode mit Nadelspitzen bestehen darin, daß die Herstellung einfacher und billiger ist und daß nicht nur die Anfälligkeit gegen Beschädigungen geringer ist, sondern daß vor allem eine Verformung der Entladungskante infolge einer Beschädigung in der Regel die Verwendbarkeit der Entladungselektrode nicht beeinflußt.
  • Unter dem Begriff Entladungskante ist nicht nur die Schnittlinie zweier Flächen zu verstehen, sondern allgemein ein langgestreckter, schmaler Bereich, an dem die Entladung erfolgt.
  • Die Entladungskante kann die Form einer zylindrisehen, gegebenenfalls mehrgängigen Wendel haben. Dabei kann die Wendel durch einen auf einer drehbar gelagerten, runden Stange aufgewundenen Metalldraht gebildet sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Draht im Abstand von der Stange angeordnet. Die Wendel kann aber auch durch die Kanten eines verdrillten Metallstreifens gebildet sein. Die Entladungselektrode kann auch durch elliptisehe, ebene Scheiben gebildet sein, die auf einer drehbar gelagerten Stange im Abstand voneinander aufgereiht und gegen die Stangenachse geneigt sind. Vorf#ilhafter im Hinblick auf eine gleichmäßige Ladungsverteilung ist es jedoch bei einer solchen, aus Scheiben gebildeten Entladungselektrode, sinusförmig gewölbte Scheiben zu verwenden.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand mehrerer auf der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Schrägansicht einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 a und 2 b eine Seiten- bzw. Stirnansicht der Entladungselektrode gemäß F i g. 1, F i g. 3, 4, 5 und 6 (je a und b) verschiedene Ausführungsformen von Entladungselektroden in Seiten-bzw. Stirnansicht, F i g. 7 und 8 schematische Darstellungen abgewandelter Ausführungsbeispiele und F i g. 9 bis 11 schematische Darstellungen des Wirkungsbereichs einer Entladungselektrode.
  • Eine Auflageplatte 15 aus Metall für ein aufzuladendes, z. B. photoleitendes Blatt (nicht gezeigt) ist unter einer Koronaentladungselektrode angeordnet und mit einer nicht dargestellten Verschiebevorrichtung verbunden, mittels deren die Auflageplatte 15 unter der Entladungselektrode hindurchbewegt werden kann. Die Entladungselektrode weist eine zylindrische Walze 17 aus einem isolierenden Stoff auf, die ein eine Entladungskante bildender Metalldraht 16 wendelförmig umschlingt. Der Draht 16 ist in Wirklichkeit sehr dünn ausgebildet, um eine intensive Koronaentladung bei nicht allzu hohen elektrischen Spannungen erzeugen zu können, und nur zumZwecke der besseren Veranschaulichung in der Zeichnung stark verdickt dargestellt. Beispielsweise erfordert ein Draht mit einem Durchmesser von etwa 0,09 mm eine Spannung von etwa 7000 Volt für eine brauchbare Koronaentladung. Ein an der Walze 17 befestigter Metallbund 18 ist in einem Metallager 20 gelagert, mit dem der negative Pol einer Spannungsquelle 22 verbunden ist. Ein Motor 21 dient zum Antrieb der Wendel 16 mit hoher Drehzahl. Der Draht 16 ist dadurch gegenüber der Platte 15 negativ vorgespannt. Koronaentladungen treten an denjenigen Abschnitten -des Drahts 16 auf, die - der Platte 15 am nächsten stehen. Diese Abschnitte besprühen gleichzeitig je einen Bereich 23 mit Ladungen. Der Abstand benachbarter Entladungsstellen und daher auch der Mittelpunkte benachbarter Bereiche 23 beträgt vorzugsweise etwa 0,6 cm. Dieser Abstand kann aber auch bis auf einige Zentimeter gesteigert werden. Infolge der Drehung der Walze 17 wandern die Entladungsstellen auf der Wendel. Wird gleichzeitig das aufzuladende Blatt mit der Platte 15 unter der Entladungselektrode hindurchbewegt, so werden auf dem Blatt von den Entladungsstellen parallele, schräg verlaufende Streifen 24 überstrichen. Die einzelnen Bereiche 23 sind so groß und die Drehzahl der Walze 17 ist so hoch, daß sich die von einem Bereich 23 Überstrichenen Streifen 24 überlappen.
  • Durch diese überlappung wird der Unterschied in der Ladungsdichte zwischen dem Mittelpunkt jedes Bereiches 23 und seiner Randzonen ausgeglichen. Die Drehzahl der Walze 17 liegt zwischen 30 und 3000 Umdrehungen pro Minute. Der Vorschub der aufzuladenden Oberfläche liegt in der Regel zwischen 0,3 bis 100 m pro Minute. Es ist aber weder die Größe der Drehzahl noch die Größe des Vorschubes kritisch. -Die-iii den Fig. 2a und 2b dargestellte Seiten-bzw. Stirnansicht der Eütladungselektrode gemäß F i g. 1 ermöglicht einen Vergleich 'mit den in den F i g.- 3 bis 6 (je a und b) gezeigten verschiedenen Ausführungsbeispielen von Entladungselektroden.
  • Auch bei Verwendung bester Isolierstoffe wird eine bessere Koronaentladung erzielt, wenn eine als Entladungskante dienende Wendel 25 (F i g. 3 a Ulid b) von einer einen Isolator bildenden Walze 27 durch Stätzen 26 im Abstand gehalten ist. Selbsttragende Wendeln können zwar befriedigende Ergebnisse liefern, nur erfordern sie einen verhältnismäßig starken Draht und damit auch eine- verhältnismäßig hohe Spannung-Wie aus den F i g. 4 a und 4 b hervorgeht, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Wendel durch ein verdrilltes Metallband 30 mit scharfen, der Schärfe einer Rasierklinge entsprechenden Kanten 31 gebildet. Ein derartiges Band 30 erzeugt eine sehr gleichförmige Koronaentladung. Das Band 30 hat zwei scharfe.Kanten 31, wodurch eine zweigängige Wendel gebildet wird. - Bei dem in F i g. 5 a dargestellten Ausführungsbeispiel sind ebene, ellipsenförmige Scheiben 33 schräg auf einem elektrisch leitenden Stab 32 befestigt, und zwar derart, daß der äußere Rand der Scheiben 33 auf einem Kreiszylinder liegt, wie auch F i g. 5 b zeigt. Eine Drehung dieser Koronaentladungsquelle verursacht eine hin- und hergehende Bewegung der Entladungsstellen. Bei einer konstanten Drehzahl des Stabes 32 erhält man aber keine absolut gleichförmige Wanderungsgeschwihdigkeit der Entladungsstellen. Eine Gleichförmigkeit läßt sich dadurch erzielen, daß man, wie die F i g. 6 a und 6 b zeigen, Scheiben 34 vorsieht, die so geformt sind, daß die Seitenansicht eine Halbwelle einer Sinuswelle darstellt. Die Außenkanten dieser Scheiben 34, die zweckmäßigerweise vor dem Befestigen auf einem Stab 35 geformt werden, liegen gleichfalls auf einem Kreiszylinder.
  • F i g. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Entladungselektrode mit einer eine Entladungskante bildeiiden Wendel 50, die im Abstand über einer ein Blatt, 51 aus' einem photoleitenden Stoff tragenden, geerdeten metallischen Platte 52 angeordnet ist. Die Entladungselektrode ist von einem im Abstand von ihr angeordneten rinnenförmigen, geerdeten Gehäuse 53 abgedeckt. Die Wendel 50 liegt auf einem hohen negativen Potential bezüglich Erde, das von einer schematisch angedeuteten Spannungsquelle 54 erzeugt wird. Die geerdete Platte 52 verursacht eine Ausrichtung der Koronaentladung derart, daß sie an der Stelle oder an den Stellen 55 der Wendel 50 konzentriert wird, die der geerdeten Platte 52 am nächsten liegen.
  • - Das in der F i g. 8 gezeigte, bevorzugte Ausführungsbeispiel weist dagegen ein isoliertes Gehäuse 60 auf, das die Wendel 50' abdeckt. Ferner sind auf jeder Seite der Wendel 50' je eine geerdete Elektrode 61 oberhalb des Blattes 51' angeordnet. Diese Hilfselektroden 61 sind derart angeordnet, daß Koronaentladungsstellen an zwei Punkten 62 auftreten. Hierdurch wird der von jeder' Windung der Wendel besprühte Bereich gegenüber'der Ausführimgsform gemäß F i g. 7 vergrößert, wodurch eine noch größere Gleichförmigkeit der Ladungsverteilung erzielt wird.
  • Wie aus der F-i g. 9 hervorgeht, erzeugt die Wendel 50 einen ionisierten Raum 70, der sich bis in einige Entfernung unterhalb der Wendel 50 erstreckt. Das Blatt 51, das aufgeladen werden soll, ist in dem dargestellten Falle eben und das Aufladungsgebiet bildet ein Band 71, dessen Breite durch die Klammer veranschaulicht ist. Diese Breite stellt aber nur eine Näherung dar, da die Idnisationszone einer Koronaentladung nicht in eine bestimmte Entfernung von der Quelle scharf begrenzt ist. Es wird aber ein Band gebildet, dessen Mittellinie parallel zur Achse der Wendel'50 verläuft und das auf jeder Seite dieser Mittellinie eine gewisse Breite aufweist. F i g. 10 zeigt ein auLzuladendes Blatt 75, das leicht nach oben gebogen ist, so daß das die Aufladungsgebiete darstellende Band 76 konkav nach oben verläuft und daher etwas breiter ist als das Band 71. Bei der in F i g. 11 dargestellten Ausführungsform wird ein aufzuladendes Blatt 80 so über eine geerdete Rolle 81 geführt, daß es dabei nach unten gebogen wird. Das Band 82, innerhalb dessen eine Aufladung stattfindet, hat eine Breite, wie sie durch die Klammer veranschaulicht ist. In allen drei Fällen hat also das Band des Aufladungsbereiches eine definierte Mittellinie; seine Breite und Gestalt variieren jedoch. Die Anordnung der Wendeln 150 und 250 und die räumliche Lage der Entladungsstellen 173- und 273 sowie der ionisierten Räume 170 und 270 entspricht der Anordnung der Wendel 50 und der räumlichen Lage der Entladungsstelle 73 sowie des ionisierten Raumes 70.
  • Die Wirkungsweise sämtlicher Ausführungsformen ist im Prinzip dieselbe wie diejenige der Ausführungsform gemäß F i g. 9, bei der die aufzuladende Oberfläche durch die Mittellinie 72 eines bandförmigen Aufladungsgebietes 71 hindurchbewegt wird. Eine Mehrzahl von Koronaentladungsstellen 73 werden bei der Rotation der Wendel 50 längs einer Linie parallel zu der Mittellinie 72 und im Abstand von dieser bewegt. Die Größe.dieses Abstandes ist derart, daß die Mittellinie 72 noch innerhalb des ionisierten Raums 70 der Koronaentladung liegt. Zwar ist die durch die Wendel 50 gebildete Entladungskante gleichmäßig um den Zylinderumfang herum verteilt, aber die Koronaentladungen sind auf die der zu ladenden Oberfläche zugekehrten Seite des Zylinders beschränkt. Diejenigen Stellen der Wendel, die sich in irgendeinem Moment in der Linie 73 befinden und daher sprühen, weisen einen gegenseitigen Abstand auf, der größer ist als der für eine unabhängige Koronaentladung erforderliche Minimalabstand. Die nacheinander in der Linie 73 eintreffenden Entladungsstellen fallen jedoch in den Zwischenraum vorangegangener Entladungsstellen, so daß bei Verwendung einer kontinuierlichen Wendel diese Zwischenräume vollständig ausgefüllt werden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum gleichförmigen, elektrostatischen Aufladen ein-er Oberfläche mittels Koronaentladungen, mit einer drehbar gelagerten, walzenförmigen Entladungselektrode, d a d u. r c h gekennzeichnet, daß die Entladungselektrode mindestens einedie Drehachse mindestens .einmal umschlingende, -sich, über mindestens einen Teilder axialen Ausdehnung der Walze (17, 30, 32, 50) erstreckende, auf einem Kreiszylinder liegende Entladungskante (16, 25, 31, 33, 34, 55, 73) hat.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungskante die Form einer zylindrischen, gegebenenfalls mehrgängigen Wendel (16, 25, 31, 41) hat. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel durch einen auf einer drehbar gelagerten runden Stange (17) aufgewundenen Metalldraht (16, 25) gebildet ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (25) im Abstand von der Stange (17) angeordnet ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeldurch die Kanten (31) eines verdrillten Metallstreifens (30) gebildet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet"daß die Entladungselektrode durch elliptische, ebene Scheiben, (33, 34) gebildet ist, die auf einer drehbar gelagerten Stange (32) im Abstand voneinander aufgereiht und gegen die Stangenachse geneigt sind. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektrode durch si,nusförmig gewölbte Scheiben (34) gebildet ist, die auf einer drehbar gelagerten Stange (32) im Abstand voneinander aufgereiht sind. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1172 118.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3104890A1 (de) * 1980-03-10 1981-12-03 Armstrong World Industries, Inc., 17604 Lancaster, Pa. Coronaentladungseinrichtung
EP0228247A2 (de) * 1985-12-25 1987-07-08 Nippon Paint Co., Ltd. Behandlungssystem mit Koronaentladung

Cited By (3)

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