DE1956312C3

DE1956312C3 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichförmigen elektrostatischen Aufladen einer bewegten Fläche

Info

Publication number: DE1956312C3
Application number: DE1956312A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Archibald Metcalfe; Ian Edward Smith
Original assignee: Commonwealth of Australia
Current assignee: Commonwealth of Australia
Priority date: 1968-11-11
Filing date: 1969-11-08
Publication date: 1978-07-13
Also published as: SE351735B; DE1956312B2; BE741455A; DE1956312A1; AU421643B2; NL6916640A; FR2023005A1; US3603851A; AU4607668A; GB1291464A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichförmigen elektrostatischen Aufladen einer Fläche, die dabei gegenüber einer Koronaentladungselektrode bewegt wird, wobei sich zwischen der Elektrode und der Fläche eine quer zur Durchlaufrichtung verlaufende Spaltmaske mit unterschiedlicher Spaltbreite befindet.

Gleichmäßig elektrostatisch aufgeladene Oberflächen werden beispielsweise zur Erzeugung latenter elektrostatischer Bilder in der Elektrophotographie benutzt, wo die Oberfläche nach gleichmäßiger Aufladung bildgemäß belichtet wird.

In einem bekannten Verfahren (GB-PS 10 09 509) wird eine — allerdings ungleichmäßige — elektrostatische Ladung auf einer um ihre Normale rotierenden Fläche unter Verwendung eines sich längs eines Durchmessers der rotierenden Fläche erstreckenden Koronaentladungsdrahtes und einer sich in gleicher Richtung erstreckenden Spaltmaske erzeugt, wobei die Maskenspaltbreite mit zunehmenden Radien zunimmt. Eine gleichmäßige Aufladung der Fläche kann und soll durch die bekannte Kombination aus Maske und Drahtelektrode nicht erreicht werden. Eine Beeinflussung der Ladungsdichte mittels einer Spaltmaske und einer sich quer zur Bewegungsrichtung erstreckenden Elektrodenanordnung ist aber aus der genannten Druckschrift bekannt. Da in der bekannten Anordnung die Bewegungsgeschwindigkeit einer einzelnen Spur der aufzuladenden Fläche von ihrem radialen Abstand von der Drehachse abhängt, ist schon deshalb bei in radialer Richtung und über dem Maskenspalt verlaufendem, homogenem Ellcklrodendraht die Spaltbreite im allgemeinen in radialer Richtung unterschiedlich.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine gleichförmige Aufladung trotz unterschiedlicher Koronastromdichten auf den einzelnen Bewegungsspuren zu erreichen. Dazu macht die Erfindung von dem bekannten Mittel der Spaltmaske Gebrauch.
Das erfundene Verfahren der eingangs genannten Gattung zeichnet sich dadurch aus, daß bei einer Elektrode, die auf die einzelnen Bewegungsspuren der bewegten Fläche unterschiedlich dichte Koronaströme schickt, die Maskenspaltbreite in der Richtung jeder dieser Spuren so gewählt ist, daß das Produkt aus Koronaionenstromdichte und Einwirkungsdauer auf allen Spuren gleich ist Die Verwendung einer Elektrode, die auf die einzelnen Bewegungsspuren unterschiedlich dichte Koronaionenströme schickt, hat den Vorteil, daß entweder die Elektrode sehr einfach sein kann oder daß ihre Befestigung sehr bequem ist. Man kann also mit der, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, sehr einfach zu montierenden Spitzenelektrode arbeiten und gleicht das zweidimensional Gefälle der Ionenstromdichte in der bewegten Fläche durch die Breite des Maskenspaltes aus. Die Entladungselektrode kann aber auch eine sich in Durchlaufrichtung erstreckende Drahtelektrode sein. Dabei ist das Feld in Durchlauf- und Drahterstreckungsrichtung recht homogen; quer dazu hat jedoch die Ionenstromdichte ein Gefälle. Trotz des etwas höheren Aufwandes für die Befestigung der Elektrode ist die Verteilung der Ionenstromdichte bjsser beherrschbar, v. _il der Krümmungsradius der Drahtoberfläche, der außer der Spannung die Feldstärke und Ionenstromdichte bestimmt, leichter in engen Toleranzen eingehalten werden kann, während die insgesamt geringere Ionenstromdichte durch die Mindestbreite des Maskenspaltes ausgeglichen wird.

J5 Die Vorrichtung zur Durchführung des erfundenen Verfahrens, die eine Entladungselektrode und eine im Koronaionenstrom angeordnete, quer zur Durchlaufrichtung verlaufende Spaltmaske mit unterschiedlicher Spaltbreite hat, zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, daß sie eine Spitzenelektrode oder eine sich in Durchlaufrichtung erstreckende Drahtelektrode aufweist.

In der neuen Anordnung und in dem neuen Verfahren befindet sich also die Elektrode nur über einer Spur der bewegten Fläche und hat demnach eine von dieser Spur aus abnehmende Ionenstromdichte; entsprechend diesem Dichtegefälle nimmt die Breite der Spaltmaske so zu, daß das Produkt aus Ionenstromdichte und Einwirkungsdauer auf allen Spuren gleich ist.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Aufladevorrichtung, in der die Koronaentladungselektrode eine Spitzenelektrode ist,

F i g. 2 eine Ansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 von oben, in vereinfachter Wiedergabe, worin die Entladungsspitze gegenüber der Mitte des Spaltes der aus zwei Elementen gebildeten Spaltmaske versetzt ist,

F i g. 3 einen Querschnitt in der Ebene 3-3 der F ig. 2 durch die Vorrichtung nach Fig. !,und

Fig.4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, in der anders als

i)5 in der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 als iintladungselektrodc anstelle einer Spitze ein sich in Duichlaufrichtung erstreckender Draht vorgesehen ist.
Wie aus den F^: i g.'. bis 3 ersichtlich, bilden zwei

Elemente 1 und 2 der Abdeckmaske zwischen sich den Maskenspait 3, der so geformt ist, daß er in der Nähe der Spitzenelektrode 4 am schmälsten ist und in Richtung auf die Außenränder 5 hin breiter wird. Wie gezeigt, befindet sich die Spitzenelektrode 4 nicht in der Mitte über dem aus den Maskenelementen 1 und 2 gebildeten Maskenspalt 3, sondern etwa in der Richtung versetzt, in der sich kein Blatt 6 aus fotoleitfähigem Werkstoff unter dem Spalt 3 bewegt Die Zeichnung ist soweit eindeutig, so daß eine eingehendere Beschreibung entbehrlich ist. Beim Durchlauf des Blattes 6 in Richtung des gezeigten Pfeiles wird es über seine ganze Breite gleichmäßig aufgeladen, denn im Bereich der größeren Dichte des von der Elektrode 4 ausgehenden lonenstromes nahe dieser Elektrode ist die Einwirkungszeit des lonenstromes bei gegebener Blattgeschwindigkeit infolge der geringen Spaltbreite an dieser Stelle klein im Vergleich zu der Zeit an den Außenrändern 7 des Blattes, denn dort ist, wie gezeigt, der Maskenspalt breiter und die Verweilzeit in diesem Bereich, in dem die Ionenstromdichte kleiner ist, entsprechend langer. Bei richtiger Bemessung der Breite des Spaltes auf seiner Länge kann über die gesamte Blattbreite eine für jede B.'attflächeneinheit gleiche Ladungsmenge, also eine gleichmäßige Aufladung erzielt werden.

Da die Spitzenelektrode 4 nach einer Seite des Spaltes hin versetzt ist, ist der kritische Bereich unmittelbar unter der Spitze gegen das Blatt 6 durch den Maskenteil 1 abgeschirmt.

Elektrisch sind die Auflademittel (Hochspannungsgenerator) 8 zwischen die Elektrode 4 und eine Gegenelektrode 9 geschaltet. Das Blatt 6 kann durch den Aufladebreich mittels eines Förderbandes oder -riemens 10 bewegt werden, der um Walzen 11 und 12 läuft, die in Lagern auf einem Rahmen 13 gehalten sind. Der Rahmen trägt einen Motor 14 und ein Getriebe 15, von dem aus die Antriebswalze 11 über Riemen 16 und Riemenscheiben 17 und 18 angetrieben werden. Die Walze 11 treibt dann das Förderband 10 an.

Die Maskenelemente 1 und 2 sind von dem Rahmen 13 durch Stützen 19 getragen. Die Aufladeelektrode 4 ist von einem Arm 20 gehalten, der von einem Isolator 21 auf dem Rahmen 13 ausgeht. Die der Hochspannungsvorrichtung 8 entnommene Aufladespannung wird zwischen die Spitzenelektrode 4 und die Gagenelektrode 9 gelegt (s. F i g. 3). In Reihe mit diesen Elementen (Spitzenelektrode 4, Hochspannungsvorrichtung 8 und Gegenelektrode 9) liegt ein Potentiometer, dessen Abgriff elektrisch an die Teile 1 und 2 der Spaltmaske angeschlossen ist. Der Potentiometerabgril'f erlaubt die Steuerung der an der Spaltmaske liegenden Spannung.

Die Teile der Maske können Erdpotential haben oder aber ein Potential, das zwischen dem der Aufladeelektrode und dem der Gegenelektrode liegt Dementsprechend werden die Stützen 19 der Maskenteile von Isolatoren 22 getragen.

In der Ausführungsform nach Fig.4 ist die Spitzenelektrode durch eine Drahtelektrode 25 ersetzt Auch hier ist wieder ein Maskenspalt 28 durch Spaltelemente oder -teile 26 und 27 gebildet Der Spalt ist so geformt, daß eine gleichmäßige Aufladung .'irr gesamten Fläche des Blattes 29 gewährleistet ist, w-nn sich dieses während des Aufladens unter dem Spalt 28 hindurchbewegt. Das Förderband ist mit 30 bezeichnet. Die Drahtkoronaelektrode 25 ist natürlich gegen die Teile der Mqske isoliert. Unter dem Förderband 30 befindet sich auch hier eine Gegenelektrode. Die Maskenglieder 27 und 28 können geerdet oder auf einem Potential gehalten sein, das zwischen den Potentialen der beiden Elektroden liegt.

Die Erfindung beschreibt also ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung für die Steuerung der Ladung auf einem z. B. fotoleitfähigen Blatt, wobei lediglich ein Teil oder Ausschnitt des Koronaionenstromes benutzt wird, und zwar derjenige Teil, der die besten Ergebnisse liefert. Durch die Gestalt, Abwandlung und Veränderung des Maskenspaltes ist eine sehr genaue Steuerung der Aufladung über die ganze Breite des Blattes möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichförmigen elektrostatischen Aufladen einer Fläche, die dabei gegenüber einer Koronaentladungselektrode bewegt wird, wobei zwischen der Elektrode und der Fläche eine quer zur Durchlaufrichtung verlaufende Spaltmaske mit unterschiedlicher Spaltbreite befindet, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Elektrode, die auf die einzelnen Bewegungsspuren der bewegten Fläche unterschiedlich dichte Koronaionenströme schickt, die Maskenspaltbreite in der Richtung jeder dieser Spuren so gewählt ist, daß das Produkt aus Koronaionenstromdichte und Einwirkungsdauer auf allen Spuren gleich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Entladungselektrode eine Spitzenelektrode verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, (Jj.3 als Entladungselektrode eine sich in Durchlaufrichning erstreckende Drahtelektrode verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Entladungselektrode und einer im Koronaionenstrom angeordneten, quer zur Durchlaufrichtung verlaufenden Spaltmaske unterschiedlicher Spaltbreite, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Spitzenelektrode oder eine sich in Durchlaufrichtung erstreckende Drahtelektrode aufweist.