DE1923968A1

DE1923968A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf eine Oberflaeche

Info

Publication number: DE1923968A1
Application number: DE19691923968
Authority: DE
Inventors: Culhane Morris Burke; Mcnair David Dufour; Rickard Robert Kent
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1968-07-22
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1970-01-22
Also published as: DE1923968B2; FR2013438A1; US3527941A; DE1923968C3; GB1270273A

Description

PATENTANWÄLTE ^84/22 . lö-^rz 1969

DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS- ^:

DR. BRANDES, DR.-ING, HELD

STUTTGART-N, LANGE STRASSE 51 Reg.-Hr. 121

Eastman Kodak Company/ Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf eine Oberfläche.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer gleichmäßig verteilten elektrostatischen. Ladung auf eine zumindest in der Dunkelheit., elektrisch, isolierende Oberfläche mittels einer Ladeeinrichtung mit Koronaentladung, welche einüber der Oberfläche angeordnetes Gitter aufweist, sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Da die Erfindung vorzugsweise in der Elektrophotographie anwendbar ist, handelt es sich bei der Oberfläche vorzugsweise um die Oberfläche einer photoleitfähigen Schicht.

Bei einer bestimmten Art von elektrophotographischen Geräten wird auf die freie Oberfläche eines Photo-' leiters eine elektrostatische Ladung in einer vorher bestimmten Menge aufgebracht,..wobei.,der Phqtoleiter . gleichzeitig öder anschließend entsprechend der zu reproduzierenden Vorlage bildmäßig belichtet wird.. "Der Photoleiter wird dabei in den belichteten Bereichen elektrisch leitend. Daher nimmt die auf der Oberfläche des Photoleiters verbleibende elektrostcttische Ladung eine Verteilung an, die der Verteilung der bei der bildmäßigen Belichtung nicht belichteten Bereiche entspricht* Anschließend wird ein Toner auf den Photo-

9DS88Ä/U63

leiter aufgebracht, der- nur an denjenigen Stellen haftet, die noch eine elektrostatische Ladung auf v/eisen.« sodaß durch den Toner das Abbild entsteht. Das Abbild kann auf dem Photoleiter verbleiben oder auZ ein Kopiermittel oder ein Abnahmeblatt übertragen werden. * ,-._-.

Es ist erwünscht, die Oberfläche des Photoleiters bis zum Erreichen eines bestimmten Potentiales so aufzuladen', daß dieses über die Oberfläche nicht merklich schwankt, damit das reproduzierte Bild ein wahres Abbild der Vorlage ist, insbesondere dann, wenn das zu reproduzierende Bildmuster feinere Grauwertabstufungen hat. Bei gewissen im Handel befindlichen photographischen Kopiergeräten wird die Gleichmäßigkeit der Ladung durch ein Abschirmen der Koronaentladung mittels eines Gitters erreicht, das über der zu ladenden Oberfläche des Photoleiters angeordnet ist und das ein elektrisches Potential gleich denjenigen aufweist, bis zu dem die Oberfläche des Photoleiters geladen v/erden soll.

Aus der US-Patentschrift 2 777 957 ist ein solches Ladesystem bekannt. Obwohl dieses System eine gleichförmige Ladung erzielt, ist dies doch nur auf Kosten der Ladegeschwindigkeit möglich, die geringer ist als bei" eihegt:. Koronaentladung ohne Gitter, da die Potentialdiffefenz zwischen dem Gitter und der Oberfläche des Photoleiters geringer ist als die Potentialdifferenz zwischen der Entladungselektrode und der Oberfläche des Photoleiters.

Eine gleichmäßige und doch schnelle Ladung ist in der US-Patentschrift 2 701 764 beschrieben. Hierbei wird der Photoleiter nacheinander in zwei verschiedenen Ladestationen geladen. Die erste Ladestätion vermittelt eine schnelle ungleichmäßige Ladung ungefähr bis zum gewünschten Potential, während⁷ die zweite Ladestation in einem

9 0 9 8 8 Ä / 1 4 6 S 3 ^ Γ \ ä 8 8 C ;

langsameren Nachladevorgang

die Ladung gleichmäßig verteilt und das gewünschte Potential einstellt. Ein solches Verfahren hat aber den Nachteil, daß zwei Ladestationen erforderlich sind.

Aus der US-Patentschrift 2 778 946 ist schließlich eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei Ladestationen in einem Aufbau miteinander kombiniert sind. Ein schnelles Aufbringen einer gleichmäßigen Ladung läßt sich jedoch nicht erreichen, da der Photoleiter effektiv zwei aufeinanderfolgenden verschiedenen elektrischen Feldern ausgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer gleichmäßig verteilten elektrostatischen Ladung auf eine Oberfläche zu schaffen, das rasch und mit geringem Aufwand, d.h. mit einer einzigen Ladestation, durchführbar ist.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchgriff der von der Entladungselektrode ausgehenden Feldlinien in den Raum zwischen Gitter und Oberfläche in einer bestimmten Richtung längs des Gitters vermindert und die Oberfläche in dieser Richtung relativ zur Ladeeinrichtung bewegt wird.

9098 8 4/1463

-A-

Bei zv/ei verschiedenen erfindungsgemäßen Vorrichtungt2n,die wie bekannte Vorrichtungen mit einer vorzugsweise als Draht ausgebildeten, an eine Hoch-spannungsquelle angeschlossenen Entladungselektrode und einem zwischen dieser und der Oberfläche angeordneten, gleich&epolten Gitter versehen sind, besteht das Gitter entweder aus einer Reihe von quer zur bestimmten Richtung verlaufenden Leitern, die verschiedene, in der bestimmten Richtung vorzugsweise degressiv abfallende Potentiale aufweisen, oder aus einer Reihe von quer zur bestimmten Richtung verlaufenden Leitern, die in der bestimmten Richtung abnehmende Abstände voneinander aufweisen, wobei die quer verlaufenden Leiter "zusätzlich verschiedene, in der bestimmten Richtung abfallende Potentiale auf v/eisen können.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines bzw. zwei durch die Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der beiden erfindungsgemäßen Vorrichtungen im einzelnen erläutert. Es zeigen: . · ^

Fig. 1 und 3 schematische Darstellungen zweier bekannter Vorrichtungen;

Fig. 2 und 4 den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 bzw. zugeordnete Ladekurven;

Fig. 5 ein schenatisch dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel; . ,

Fig. 6 die zugehörige Ladekurve; . .

Fig. 7 ein schematisch dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel;

9 0 9 8 8 A / U- G 3

Fig. 8 die zugehörige Ladekurve, und

Fig. 9 ein schematisch dargestelltes drittes Ausführungsbeispiel/ das eine Kombination des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.

In Fig. 1 ist eine bekannte Schnelladevorrichtung dargestellt, die eine drahtförmige Entladungselektrode I¹ aufweist, die auf einem höhen Potential V. gehalten wird. Nach oben ist die Entladungselektrode I¹ von einer geerdeten Abschirmung 2' umschlossen. Unterhalb der Abschirmung 2¹ und der Entladungselektrode I¹ befindet sich der an seiner Oberfläche zu ladende Photoleiter 3, der auf einem geerdeten Leiter 4 liegt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie beim Laden mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sich/auf dem Pnotoleiter 3 mit der Zeit anhäuft, wenn die Entladungselektrode 1 das Potential V. erhalten hat. Aus der dargestellten Kurve ist ersichtlich, daß die Oberfläche des Photoleiters gemäß einer Exponentialfunktion bis 2«m Erreichen des Potentials V, der Entladungselektrode aufgeladen würde» Nach der Zeitspanne Ä'wird der Ladevorgang jedoch unterbrochen, entweder durch ein. Aufheben des Potentials V« der Entladungselektrode oder durch ein Herausbewegen des Photoleiters aus der Ladestation. Der Photoleiter behält daher eine ungleichmäßige Ladung, deren Potential um den Wert V« schwankt.

Obwohl man mit ü%w mm Umnä ü<bw F4g_o I mi 3 tea &©k«anten Vorsriigtitimf ämn Phöfcoieit

BAD ORIGINAL

daß zwischen mehreren Drähten 1", welche die Entladungselektrode bilden, und dem Photoleiter 3 ein Gitter 5 aus Drähten angeordnet ist, dessen Potential V₂ dem Potential der auf dem Photoleiter 3 gewünschten Ladung angepaßt ist. Diese Vorrichtung verhält sich so, als ob die Ladungsträger an den Drähten des Gitters 5 entstehen würden. Wie die Fig. 4 zeigt, wird auch hier der Photoleiter gemäß einer Exponentialfunktion aufgeladen. Das Aufladen, bis das Potential V₂ erreicht ist, beansprucht jedoch eine viel längere Zeit A" als bei Anwendung der Vorrichtung gemäß Fig. 1. Allerdings ist die Ladung sehr gleichmäßig. Ein Vergleich der Fig. 2 und 4 zeigt jedoch, daß die zeitliche Verlängerung des Ladevorganges ganz erheblich ist.

Demgegenüber erlaubt die erfindungsgeraäße Vorrichtung ein schnelles und gleichmäßiges Laden in einfacher Weise. Das an Hand der Fig. 5 und 6 zu beschreibende erste Ausführungsbeispiel weist eine aus mehreren Drähten bestehende Entladungselektrode 1 und eine Abschirmung 2 auf, deren Aufbau und Anordnung bezüglich des auf dem Leiter 4 liegenden Photoleiters 3 den Gegebenheiten bei der bekannten Vorrichtung gemäß Fig. 3 entspricht. Zwischen der Entladungselektrode 1 und dem Photoleiter 3 ist in an sich bekannter Weise ein Gitter 6 angeordnet. Dieses Gitter besteht zumindest aus einer Reihe von untereinander parallelen, quer zur X-Richtung angeordneten Drähten. Diese Drähte weisen einen von links match rechts, d.h. in X-Richtimg, abnehmenden Jkbstand auf. Wo ämr Abstand ist, kiefrst , m mm

§% , bis

BAD ORIGrNAL

das Potential dem Potential des Gitters entspricht. Da der Photolciter in X-Richtung bewegt wird, ist seine Oberfläche zunächst dem sehr hohen Potential V, der an eine Ilochspannungsquelle 10 angeschlossenen Entladungselektrode 1 und dann einem zunehmend geringeren Potential ausgesetzt,bis die Oberfläche das gewünschte Potential V₀ erreicht, welches-das an eine Niederspannungsquelle 11 angeschlossene Gitter 6 hat. ι

Fig. 6 zeigt die Ladekurve des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5. Zu Beginn der Zeitspanne A. wird der Photoleiter gemäß einer Exponentialfunktion so geladen, daß sein Potential nach hinreichender Zeit den VJert V. erreichen würde. Da der Photoleiter jedoch in Richtung der immer dichter aufeinanderfolgenden Drähte des Gitters 6 bewegt wird, wird die Ladekurve abgeflacht. Das Potential V- wird aber in einer wesentlich kürzeren Zeit erreicht, als es bei der Ladekurve gemäß Fig* 4 der Fall ist.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 weist ebenfalls die aus Drähten bestehende Entladungselektrode 1, die Abschirmung 2 und den geerdeten Leiter 5 auf, auf dem der zu ladende Photoleiter 3 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Gitter 7 vorgesehen, das aus einzelnen,

äquidistant und quer zur X-Richtung angeordneten, gegeneinander isolierten Drähten besteht. Die bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 7 ganz link? angeordneten Drähte erhalten mit Hilfe einer Vielfachspannungsquelle 12·ein hohes Potential um den Wert V. , den auch das von der Ilochspannungsquelle 10 gelieferte Potential der Entladungselektrode 1 hat, während die nach rechts folgenden Drähte von der VieTfachspannungscjuelle 12 ein nach und nach abnehmendes Potential erhalten. Eg besteht dann ein Potentialgradient in X-Richtung. Der äußerste rechte Draht

9 0 S 8 8 A / 1 L 6 3

BAD ORiGiNAL

erhält vorzugsweise das Potential V₂, welches die gleichmäßige Ladung auf dem Photoleiter 3 haben soll. Das Gitter 7 ist so an die Vielfachspannungsquelle 12 angeschlossen, daß der Gradient in Richtung der Relativbewegung des Photoleiters zum Gitter abnimmt. Wo das Potential der Gitterdrähte hoch ist, übt das Gitter auf die von der Entladungselektrode ausgehenden Ladungsträger einen sehr geringen Einfluß aus. Wo das Potential der Gitterdrähte dagegen gering ist, übt das Gitter auf die Ladungsträger einen Einfluß in dem Sinne aus, daß der Photoleiter so weit aufgeladen wird, bis das Potential der Oberflächenladung dem schwächsten Gitterpotential V₂ angeglichen ist. Da der Photoleiter in X-Riehtung bewegt wird, ist seine oberfläche anfänglich einem hohen und anschließend einem gerinaer werdenden Potential ausgesetzt,wobei ihm anfänglich eine hohe Ladung gegeben wird, die dann im Bereich der geringeren Potentiale an den Endwert angeglichen wird. Die aus Fig. ersichtliche Ladekurve zeigt, daß die Oberfläche des Photoleiters während einer der beim ersten Ausführungsbeisp'iel erforderlichen Zeitspanne A₁ entsprechenden Zeitspanne A₂ bis· zum Potential V₂ aufgeladen wird.

Es ist natürlich ohne weiteres verständlich, daß auch eine Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5 und 7 benutzt werden kann, bei der die einzelnen Drähte des Gitters verschiedenen Abstand voneinander haben und gleichzeitig gegeneinander elektrisch isoliert sind, sodaß sie verschiedene Potentials erhalten können. Die Fig. 9 zeigt ein entsprechendes drittes Ausführungsbeispiel mit einem Gitter 8, dessen Drähte in X-Richtung abnehmenden Abstand voneinander haben und an die Vielfachspannungsquelle 12 so angeschlossen sind, daß in X-Richtung ein Potentialgradient besteht. In jedem Fall sollte entlang jenem Bereich des Photoleiters ein Potentialgradient bestehen, welcher sich in der Ladestation befindet.

909884/1463

Da lediglich eine Relativbewegung zwischen der Ladestation und dem Photoleiter erforderlich ist, kann die 'vorgesehene Bewegung des Photoleiters an der ortsfesten Ladestation vorbei auch durch eine Bewegung der Ladestation an dem ortsfesten Photoleiter vorbei ersetzt werden.

9 0 9 8 8 4/1463

Claims

- 10 Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufbringen einer gleichmäßig verteilten elektrostatischen Ladung auf eine zumindest in der Dunkelheit elektrisch isolierende Oberfläche mittels einer Ladeeinrichtung mit Koronaentladung, welche ein über der Oberfläche angeordnetes Gitter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgriff der von der Entladungselektrode ausgehenden Feldlinien in den Raum zv/ischen Gitter und Oberfläche in einer bestimmten Richtung längs des Gitters vermindert und die Oberfläche in dieser Richtung relativ zur Ladeeinrichtung bewegt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer vorzugsweise als Draht ausgebildeten, an eine Hochspannungsquelle angeschlossenen Entladungselektrode und einem zv/ischen dieser und der Oberfläche angeordneten, gleich gepolten Gitter, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus einer Reihe von quer zur bestimmten Richtung verlaufenden Leitern (7) besteht, die verschiedene, in der bestimmten Richtung (X) vorzugsweise degressiv abfallende Potentiale aufweisen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer vorzugsweise als Draht ausgebildeten, an eine Hochspannungsquelle angeschlossenen Entladungselektrode und einem zv/ischen dieser und der Oberfläche angeordneten, gleich gepolten Gitter, da- -'-durch gekennzeichnet, daß das Gitter zumindest aus einer Reihe von quer zur bestimmten Richtung verlaufenden Leitern (6) besteht, die in der bestimmten Richtung (X) abnehmende Abstände voneinander aufweisen./

909884/14 63

.- Xl -

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die quer verlaufenden Leiter (8) verschiedene, in der bestimmten Richtung (X) abfallende Potentiale aufweisen.

4/1463

Leer seife