DE1597812B2 - Koronaaufladeeinrichtung zum beidseitigen aufladen eines isolierenden aufzeichnungsmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronaaufladeeinrichtung zum beidseitigen Aufladen eines isolierenden Aufzeichnungsmaterials mit einander gegenüberliegend symmetrisch angeordneten und aufgebauten Koronaentladungseinheiten mit mindestens jeweils einer Entladungselektrode und einer diese umgebenden, zur aufzuladenden Fläche hin offenen Hilfselektrode, sowie einer Gleichspannungsquelle, deren positiver Pol mit der bzw. den Entladungselektroden der einen und deren negativer Pol mit der bzw. den Entladungselektroden der anderen Koronaentladungseinheit verbunden ist.

Bei dem bekannten elektrophotographischen Prozeß nach dem Elektrofaxsystem sind Mittel zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf ein photoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial vorgesehen, wobei letzteres eine photoleitfähige Beschichtung auf einem Träger aufweist. Aus den US-PS 28 56 533 und 28 68 989 ist es bekannt, die Oberfläche des Trägers des Aufzeichnungsmaterials in Kontakt mit einer geerdeten, leitenden Grundplatte zu bringen, und es wird mit Hilfe einer Koronaentladung eine elektrostatische Ladung auf die dünne photoleitfähige Schicht aufgebracht. Bei beiden bekannten Vorrichtungen ist die Koronaentladungselektrodenanordnung von einer als Abschirmung wirkenden Hilfselektrode umgeben, die gegenüber dem Aufzeichnungsmaterial eine spaltförmige öffnung aufweist. Die Hilfselektrode liegt dabei auf einem Potential, das das gleiche Vorzeichen, jedoch einen geringeren Betrag als die Entladungselektrodenanordnung aufweist. Durch Ändern des Betrages des an der Hilfselektrode liegenden Potentials kann der Durchgriff der Koronaentladung zum Aufzeichnungsträger gesteuert werden, um beispielsweise verschiedene Grautöne zu erreichen. Bei diesen bekannten Anordnungen ist es jedoch notwendig, für die photoleitfähige Schicht einen Träger mit vergleichsweise hoher Leitfähigkeit während des Anfangszustands des Aufladeschrittes der photoleitfähigen Schicht zu verwenden. Außerdem erhält man eine ungleichförmige Aufladung in dem Maße, wie sich der Kontakt zwischen der leitenden Grundplatte und dem Träger der photoleitfähigen Schicht ändert. Die die Koronaentladungselektroden fast vollständig umschließenden Hilfselektroden bedingen eine relativ hohe Koronaelektrodenspannung.

Auch aus der CH-PS 4 14 349 ist eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen von Isolierschichten bekannt, bei der Hilfselektroden verwendet werden, die jedoch die Entladungselektroden nicht in dem Maße umschließen wie bei den vorbekannten US-PS. Die Hilfselektrode befindet sich dabei auf demselben Potential wie die das Aufzeichnungsmaterial tragende 1 Gegenelektrode, wobei beide normalerweise an Erdpotential liegen. Diese CH-PS gibt außerdem den Hinweis, daß unter Weglassen der das Aufzeichnungsmaterial tragenden Gegenelektrode das Aufzeichnungsmaterial von beiden Seiten durch einander gegenüberstehend angeordnete Koronaentladungselektroden mit Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens aufgeladen werden kann. Eine solche Vorrichtung ist auch in der FR-PS 11 42 151 beschrieben, bei der jedoch die beiderseits des Aufzeichnungsmaterials angeordneten Koronaentladungselektroden je von auf Erdpotential liegenden Hilfselektroden abschirmend umgeben sind. Es erübrigt sich zwar, den Träger während des Aufladens leitend zu machen und eine leitende Grundplatte zu verwenden, es muß jedoch mit viel höheren Spannungen als im ersten Fall gearbeitet werden. Dies steht dem Bestreben entgegen, die Hochspannungsquelle klein zu halten, was das erklärte Ziel bei allen elektrophotographischen Einrichtungen ist. Das Erfordernis hoher Spannungen erhöht auch die Anforderungen an Schutzmaßnahmen vor solchen Spannungen. Die Folge sind also große, sperrige und dementsprechend teure Anordnungen, die auch zu Schwierigkeiten bei der Wartung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung einer doppelten Koronaentladung und mit relativ niedrigen Koronaentladungsspannungen eine gleichförmige Aufladung des Aufzeichnungsmaterials zu erzielen, die des weiteren steuerbar sein soll.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Koronaaufladeeinrichtung der eingangs genannten Art, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch folgende Kombination:

(a) die Potentiale der Hilfselektroden sind unabhängig oder abhängig voneinander regelbar oder auf einen vorgegebenen Festwert eingestellt,

(b) die Polarität der Hilfselektroden ist der Polarität der jeweils zugehörigen Entladungselektroden entgegengesetzt.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, entweder Koronaspannungen zu verwenden, die gegenüber den bei bekannten Anordnungen verwendeten Spannungen stark herabgesetzt sind, wodurch eine kompakte und billige elektrophotographische Vorrichtung erhalten wird, oder ist es möglich,

gleich hohe Spannungen wie bei bekannten Anordnungen zu verwenden und dafür den üblicherweise verwendeten Koronaentladungsdraht wesentlich dicker zu machen, was zu einfacherer mechanischer Konstruktion und wesentlich höherer Zuverlässigkeit führt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

F i g. 1 die Außenansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 eine Querschnittsansicht der Anordnung nach Fig. 1,

F i g. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch die Anordnung nach F i g. 1,

Fig.4 eine Teilschrägansicht der Anordnung nach F i g. 1 bei abgenommenem Gehäuseoberteil, und

F i g. 5 die elektrische Schaltung der dargestellten Anordnung.

Die dargestellte Ausführungsform weist ein längs einer Unterteilungsfuge A längs unterteiltes Gehäuse 1, Γ aus isolierendem Material, z. B. aus Bakelit, auf. Jeder Gehäuseteil hat U-förmiges Profil. Im Bereich der Unterteilungsfuge A sind seitliche Einführungsschlitze 2 zum Einführen des Aufzeichnungsmaterials vorgesehen. Leitungen 3, 3' und 4, 4' verbinden Entladungselektroden 5, 5' und Hilfselektroden 6, 6' mit einer Hochspannungsquelle 7 und sind an die gehäuseseitigen Anschlüsse der entsprechenden Elektroden angeschlossen.

Wie aus Fig.2—4 hervorgeht, sind die Entladungselektroden 5, 5' jeweils durch drei innerhalb des Gehäuses oberhalb bzw. unterhalb des Einführungsschlitzes 2 längsverlaufend aufgespannte Wolframdrähte gebildet. Die Drähte sind an beiden Seiten mit Hilfe von Federn 8, 8' an Elektrodenhalteplatten 10, 10' befestigt, die ihrerseits mit Hilfe von Schrauben 9,9' am Gehäuse 1, Γ befestigt sind. Jeweils eine der Elektrodenhalteplatten 10, 10' ist mit Anschlüssen 11, 11' für die Leiter 3,3' versehen. Die Hilfselektroden 6,6', die aus Kupfer oder Aluminium bestehen, haben etwa halbkreisförmiges Profil und sind am Gehäuse 1, Γ parallel und etwa koaxial zu den Elektroden 5, 5' verlaufend mit Hilfe von Schrauben 12,12' befestigt. Die Hilfselektroden 6, 6' sind gegenüber den Entladungselektroden 5,5' elektrisch isoliert und je an einem Ende mit Anschlüssen 13, 13' versehen, an die die Leiter 4, 4' angeschlossen werden.

Vorteilhaft wird der Abstand zwischen den Entladungselektroden 5 und 5' gleich oder etwas kleiner als die Abstände zwischen den Entladungselektroden und ihren zugeordneten Hilfselektroden gemacht, um die Koronaentladung wirksam auszunutzen.

Entsprechend Fig.5 ist die Entladungselektrode 5 mit dem Pluspol der Hochspannungsquelle 7 über den Leiter 3 verbunden, während die Entladungselektrode 5' mit dem Minuspol der Hochspannungsquelle 7 über den Leiter 3' verbunden ist. Andererseits ist die Hilfselektrode 6 an den Minuspol der Hochspannungsquelle 7 über den Leiter 4 sowie einen Widerstand 14 angeschlossen, und die Hilfselektrode 6' an den Pluspol der Hochspannungsquelle 7 über den Leiter 4 und einen Widerstand 14'. Die Widerstände 14 und 14' dienen zum Einstellen der an die jeweiligen Hilfselektroden 6 und 6' zugeführten Spannungen; sie können Festwiderstände oder veränderliche Widerstände sein, wobei im letzterer. Falle die Einstellung entweder unabhängig voneinander oder gekoppelt miteinander erfolgen kann. In F i g. 5 ist des weiteren das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial 15 dargestellt, das einen Träger 16 mit hierauf aufgebrachter dünner photoleitfähiger Schicht 17 aufweist.

Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt die Dicke der als Entladungselektroden 5 und 5' verwendeten Wolframdrähte 0,05 bis 0,1 mm, liegt der Abstand zwischen den Elektroden 5 und 5' bei 10—20 mm und liefert die Hochspannungsquelle 7 einerseits eine positive Spannung von 3—4 kV an die Entladungselektrode 5 sowie eine negative Spannung von 3—4 kV an die Entladungselektrode 5' und andererseits, bei entsprechender Einstellung des Widerstands 14, eine negative Spannung von 1,5 —2 kV an die Hilfselektrode 6 sov/ie, bei entsprechender Einstellung des Widerstands 14', eine positive Spannung von 1,5—2 kV an die Hilfselektrode 6'. Das photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial 15 wird mit seiner photoleitfähigen Schicht 17 zur Elektrode 5' hinweisend in den Schlitz 2 des Gehäuses 1, Γ eingeführt. Die Einführung erfolgt dabei mit Hilfe nicht dargestellter Mittel in einer mittleren Lage zwischen den Entladungselektroden 5 und 5'. In dieser Stellung wird die photoleitfähige Schicht 17 des Aufzeichnungsmaterial 15 durch Aufnahme negativer Ionen wegen der negativen Koronaentladung der Elektrode 5' negativ aufgeladen. Gleichzeitig hiermit empfängt der Träger 16 positive Ionen von der positiven Koronaentladung der Elektrode 5 und wird positiv aufgeladen.

Es werden daher beide Seiten des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial 15 gleichzeitig durch die doppelte, positive und negative Koronaentladung im entgegengesetzten Sinne aufgeladen und es entsteht im Effekt eine Nullpotential-Grenzfläche innerhalb des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials 15. Bei Ausführen des Aufladevorgangs ist es daher nicht notwendig, eine leitende Grundplatte zu verwenden. Aus diesem Grunde entsteht keine Ungleichförmigkeit der elektrostatischen Aufladung als Folge einer Änderung des Kontaktgrades zwischen der leitenden Grundplatte und der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials. Vielmehr wird die gesamte Oberfläche des Aufzeichnungsmaterial gleichförmig aufgeladen, und man erhält durch die doppelte Koronaentladung die dadurch begründeten Vorteile der elektrostatischen Aufladungen.

Da die praktisch halbkreisförmigen Hilfselektroden 6 und 6' die Entladungselektroden 5 bzw. 5' umgeben und gegenüber diesen isoliert sind, wobei die an die Hilfselektroden jeweils angelegten Spannungen gegenüber den an die zugeordneten Entladungselektroden jeweils angelegten Spannungen entgegengesetztes Vorzeichen haben, sowie gleich oder etwas kleiner als diese sind, erhält man den Effekt einer stark ungleichförmigen Verteilung des elektrischen Feldes, so daß die Erzeugung einer Koronaentladung leicht vonstatten gehen kann und die Koronaerzeugungsspannung bemerkenswert niedrig wird.

Vergleicht man daher die vorliegende Anordnung mit bekannten Anordnungen, wobei die übrigen Bedingungen praktisch die gleichen sein sollen, so ist eine Spannung von 5 —6 kV bei den bekannten Anordnungen für die Entladungselektroden notwendig, wenn der Abstand zwischen dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial und den Elektroden zwischen 10 und 20 mm liegt und Wolframdrähte von 0,05—0,1 mm 0 verwendet werden. Bei der vorliegenden Anordnung wird jedoch eine Spannung von 3—4 kV den Entladungselektroden zugeführt, ebenso eine Spannung von 1—2 kV den Hilfselektroden, und es kann eine

ausreichende Koronaentladung erzeugt werden. Im Vergleich zu den bekannten Systemen ist daher die elektrische Speisespannung um etwa 30% reduziert, wobei die den Hilfselektroden zugeführte Spannung von der gleichen Speisequelle unter Ausbildung eines entsprechenden Spannungsabfalls geliefert werden kann. Deshalb kann die Hochspannungsspeisequelle stark minimalisiert werden, was sich insbesondere bei elektrofotografischen Einrichtungen vorteilhaft und wirtschaftlich auswirkt.

Wenn andererseits die den Elektroden zugeführte Spannung so eingestellt wird, daß sie gleich der bei den bekannten Einrichtungen verwendeten Spannung ist und werden die gleichen Koronaentladungen erzeugt, so kann der Durchmesser der Drähte der Entladungselektroden größer gemacht werden, wodurch die Befestigung der Drähte leichter und die Aufladungseinrichtung stabiler wird. Aus diesem Grunde wird die Herstellung und Wartung der Aufladeeinrichtung stark vereinfacht.

Des weiteren kann die den Hilfselektroden zugeführte Spannung sehr leicht durch die Änderung des in diesem Stromkreis vorgesehenen Vorwiderstands eingestellt werden. Deshalb kann die Größe der elektrostatischen Aufladung der photoleitfähigen Schicht optimal einfach dadurch ausgewählt werden, daß die Hilfselektrodenspannung gegenüber den Koronaentladungselektroden entsprechend eingestellt wird. _;

Diese Einstellung kann auch dann leicht vorgenommen werden, wenn Halbtöne zu reproduzieren sind, oder wenn die Dicke des photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials und andere Faktoren stark geändert werden.

Neben der dargestellten Halbschalenausführung für die Hilfselektroden sind zahlreiche weitere Ausbildungen möglich. So können die Hilfselektroden gebildet sein durch eine Mehrzahl parallelverlaufender ausgespannter Leiter, die längs eines zu den Entladungselektroden etwa koaxial verlaufenden Umfangs bei entsprechendem Abstand verteilt sind, oder es können halbzylindrische Drahtnetze und dergleichen mehr vorgesehen sein. Auch soll hier der Ausdruck Aufzeichnungsmaterial in seinem allgemeinsten Sinne aufgefaßt werden, also beispielsweise auch biegsame, beschichtete Folien und dergleichen umfassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Koronaaufladeeinrichtung zum beidseitigen Aufladen eines isolierenden Aufzeichnungsmaterials mit einander gegenüberliegend symmetrisch angeordneten und aufgebauten Koronaentladungseinheiten mit mindestens jeweils einer Entladungselektrode und einer diese umgebenden, zur aufzuladenden Fläche hin offenen Hilfselektrode, sowie einer Gleichspannungsquelle, deren positiver Pol mit der bzw. den Entladungselektroden der einen und deren negativer Pol mit der bzw. den Entladungselektroden der anderen Koronaentladungseinheit verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Kombination:

(a) die Potentiale der Hilfselektroden sind unabhängig oder abhängig voneinander regelbar oder auf einen vorgegebenen Festwert eingestellt,

(b) die Polarität der Hilselektroden ist der Polarität der jeweils zugehörigen Entladungselektrode entgegengesetzt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden als die Entladungselektrode bzw. -elektroden umgebende Halbschalen ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem isolierenden Gehäuse (1, V) mit einem zwischen den Entladungseinheiten gelegenen Ein- und Ausführungsschlitz (2) für aufzuladendes Material untergebracht ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, V) in der Ebene der Ein- und Ausführungsschlitze in zwei Teile unterteilt ist.