DE1923968A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf eine Oberflaeche - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf eine OberflaecheInfo
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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 F4go 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
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.
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Claims (4)
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./
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.- 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
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