DE2006405C3 - Koronaentladungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Koronaentladungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine in der FR-PS 14 63 922 beschriebene Korona- ·»■> entladungseinrichtung dieser Art besitzt eine geerdete leitende Abschirmung und arbeitet mit Gleichspannung. Aus diesem Grunde strömt ein großer Teil des Koronaentladungsstromes durch die Abschirmung ab. während nur ein relativ geringer Teil der durch die '" Koronaentladung erzeugten Ionen das Aufzeichnungsmaterial erreicht. Hierdurch ist die Breite des Entladungsbereichs viel geringer als die tatsächliche Breite der Entladungsöffnung der Abschirmung, d. h. geringer als die Schlitzbreite, die zur Projektion des ss Bildes ausgenützt wird.

Nachdem die Empfindlichkeit elektrofotografischer Aufzeichnungsmaterialien in letzter Zeit erheblich gesteigert werden konnte, wird es möglich, den Belichtungsschlitz für die Schlitzbelichtung des AuN ω Zeichnungsmaterials mit dem Bild der Vorlage schmaler zu machen^ Dies ist insofern Vorteilhaft, als dadurch die Schärfe des erzeugten elektrostatischen Ladungsbildes durch Erschütterungen des optischen Systems kaum mehr' beeinträchtigt werden kann. Eine geringere Belichtungsschlitzbreite hat weiter den Vorteil, dätl das elektrofotografische Gerät kleiner bemessen werden kann. Dies ist aber nur dann möglich, Wenn auch die verwendete Koronaentladungseinrichtung entsprechend kleiner ausgebildet wird und eine schmalere Entladungsöffnung besitzt. Hierfür ist eine Koronaentladungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art nicht geeignet, da bei dieser die wirksame Breite der Entladungsöffnung der Abschirmung wesentlich geringer ist als die tatsächliche Breite der Entladungsöffnung. Der das Aufzeichnungsmaterial erreichende Koronaionenstrom wäre dann so schwach, daß keine befriedigende Ladungsbilderzeugung möglich wäre. Der durch die hohe Empfindlichkeit neuerer Aufzeichnungjmateralien mögliche Vorteil eines schmalen Belichtungsschlitzes und kleiner Geräteabmessungen ist daher mit der bekannten Koronaentladungseinrichtung nicht ausnützbar.

In der US-PS 27 90 082 ist auf die unterschiedlichen Wirkungen einer leitenden oder einer isolierenden Abschirmung von Koronaentladungselektroden hingewiesen. Dort ist ausgeführt, daß ein isoliert im Raum angeordneter Draht eine vie! höhere- Spannung erfordert, um eine vorgegebene Koronaentladung zu erzeugen, als ein innerhalb einer geerdeten leitenden Abschirmung angeordneter Draht, und daß ein in der Nähe einer Entladungselektrode angeordneter Isolator eine so hohe Ladung abnimmt wie der Draht selbst, so daß das Feld um dei. Draht herum reduziert und damit auch dessen Stromaufnahme reduziert wird.

Ferner ist in der US-PS 33 96 308 eine Koronaentladungseinrichtung einer anderen Gattung beschrieben, die dazu bestimmt ist, mittels eines Stroms ionisierter Luft oder eines ionisierten Gases die Oberfläche einer Matcrialbahn zu laden oder zu entladen. Hierzu bildet die Abschirmung bzw. das Gehäuse der bekannten Koronaentladungseinrichtung eine im wesentlichen geschlossene Kammer aus. die in ihrem Inneren eine Anordnung von Nadelelektroden aufweist und über Öffnungen in den Kammerstirnwänden mit Druckluft bzw. Druckgas versorgt wird. Die Gtlnusewände bilden eine langgestreckte Düse aus, indem sie in Form zweier Lippen enden, die einander in geringem Abstand gegenüberstehen. Die Koronaelektrodenanordnung steht in Abhängigkeit von dem Typ der zu behandelnden Matenalbahn entweder mit einer Gleichstromoder mit einer W· hselstromquelle in Verbindung. Das Gehäuse besteht bei einer Ausführung aus leitendem Material und bei einer anderen aus isolierendem Material. Im Falle des Gehäuses aus leitendem Material ist dieses auf einem Bezugspotential gehalten und trägt in dem Bereich der Gehäuseinnenwandung, der den Nadelelcktroden direkt gegenübersteht, jeweils einen dielektrischen Streifen. Diese dielektrischen Streifen lassen die F.ndbereiche der die Schlitzdüse bildenden Lippen des Gehäuses aus leitendem Material unbedeckt und sollen elektrische Durchbrüche zu den Innenwan den des leitenden Gehäuses vermeiden, so daß die Elektrodenanordnung mit einer ausreichend hohen Spannung beaufschlagt werden kann. Die Streifen sollen also die von dem Gehäuse gebildete Kammer elektrisch sicher machen, so daß das Bedienungspersonal nicht gefährdet ist Die Wirkungsweise dieser bekannten Einrichtung ist die, daß die von der Elektrödenanord' nung abgegebenen Ladungen von dem Druckluft- bzw. Druckgasstförii erfaßt und durch die Schlitzdüse aus dem Gehäuseinneren in Richtung auf die zu behandelnde Materialbahn ausgetragen werden, soweit sie nicht auf die freiliegenden Austrittsränder der Schlitzdüse auftreffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Koronaentladungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der die Entladungsbreite der Entladungsöffnungsbreite und damit der Projektionsbreite im wesentlichen entspricht und die eine hohe Ladegeschwindigkeit bei minimalem Energieverbrauch erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Indem die Koronaentladungselektrode mit Wechsel- ία spannung beaufschlagt wird und eine isolierende Abschirmung vorgesehen ist, die sich über die gesamte Innenfläche der leitenden Abschirmung erstreckt, ergibt sich der Effekt, daß das Potential der der Koronaentladungselektrode zugewandten isolierenden Abschirmung nicht feststeht, sondern durch die an der Innenfläche dieser isolierenden Abschirmung sitzenden Ladungen bestimmt wird. Die isolierende Abschirmung wird abwechselnd positiv und negativ geladen, wobei aber die von der Abschirmung aufgenommene Ladung m von dieser während einer bestimmten Zeit gehalten wird, so daß beim Polaritätswechsel der Koronaentladungselektrode die Innenflächen der isolierenden Abschirmung noch entgegengesetzte Polarität aufweisen, so daß das zwischen der Koronaentladungselektrode und der Abschirmung wirksame Spannungsgefälle höher ist als bei geerdeter leitender Abschirmung. Darüber hinaus wandern keine Ladungen in die Abschirmung ab, wie im Falle einer geerdeten, leitenden Abschirmung. Dies hat zur Folge, daß eine starke Entladung stattfindet, bei der der Anteil der das Aufzeichnungsmaterial erreichenden Ladungsträger und damit der Wirkungsgrad sehr hoch ist.

Die Breite der Entladungsöffnung stimmt tatsächlich mit der Breite der auftretenden Entladung überein, d. h., daß der der Entladungsöffnung gegenüberliegende Bereich des Aufzeichnungsmaterials wirklich gleichzeitig einer Belichtung und Koronaentladung ausgesetzt wird. Dabei <st die Entladung trotz einer wesentlich geringeren Stromaufnahme der Entladungselektrode außerordentlich intensiv. Dies läßt wiederum eine Verkleinerung der Breite der Entiadungsöffnung zu. was sich auf die Qualität der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung bezweckten gleichzeitigen Ladung und Belichtung eines Aufzeichnungsmaterials äußerst positiv auswirkt und kleine Geräteabmessungen erzielen läßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Be-Schreibung '.on Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine perspektivische Darstellung einer Wechselst rom-Koronaentladungseinrichtung.

F i g. 2 eine schematische Ansicht des Schnittes entlang Linse l-l in F i g. 1.

Fig. 3 eine schematisierte .Schnittansicht einer anderen Ausführungsform.

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer weite ren Ausführungsform, w

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 4, und

Fig.6 bis 8 Schnittansichten weiterer Ausführungsformen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Wechselstrom-Koronaentladungseinrichtung ta-,' Verwendung bei einem elektrofotografischen Verfahren, bei welchem das Entladen und Belichten des Aufzeichnungsmaterials gleichzeitis erfolgt Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche einer isolierenden Deckschicht eines fotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig geladen, das grundsätzlich aus einer Trägerschicht, einer photoleitfähigen Schicht und der erwähnten isolierenden Deckschicht besteht Die Ladung wird durch eine Ladung entgegengesetzter Polarität an der Grenzschicht zwischen der Deckschicht und der photoleitfähigen Schicht oder innerhalb letzterer gebunden. Anschließend wird das Bild einer Vorlage auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert und dieses gleichzeitig einer Wechselstrom-Koronaentladung ausgesetzt worauf das Aufzeichnungsmaterial dann einer Totalbelichtung unterworfen wird, um auf der Oberfläche der Deckschicht ein elektrostatisches Ladungsbild der Vorlage von hohem Kontrast zu bilden.

Das in F i g. 2 gezeigte Aufzeichnungsmaterial 1 besteht air einer leitenden Trägerschicht la, eim;r fotoleitfähigen Schicht \b und ...er isolierenden Deckschicht ic. Ein Korunaentladungsd'^ht 3 ist über eine Leitung mit einer Wechselstromquelle 5 elektrisch verbunden. Ein Isolierglied 4 als isolierende Abschirmung ist dem Koronaentladungsdraht gegenüber angeordnet, wobei der obere Abschnitt des Isoliergliedes 4 optisch geöffnet ist. Die Außen- bzw. Rückfläche des Isoliergliedes 4 ist von einer leitenden Abschirmplatte 2 umgeben. Die andere Anschlußklemme der Wechselstromquelle 5 ist durch eine Leitung mit der Trägerschicht la des Aufzeichnungsmaterials 1 und mit den leitenden Abschirmplatten 2 verbunden und geerdet. Das Isolierglied 4 ist beispielsweise aus Polycarbonat. ABS-Harzen, Acrylharzen, Tetrafluorethylen, Polyäthylen usw. hergestellt

Nach der primären Ladung des Aufzeichnungsmaterials wird Hochspannung aus der Wechselstromquelle 5 an den Koronaentiadungsdraht 3 angelegt, und zwar gleichzeitig mit der Projektion eines Bildes auf das Aufzeichnungsmaterial 1. Die Koronaentladung erfolgt daher mit positiver Polarität durch die positive Spa.inung, während eines Abschnitts der Wechselhochspannung, wobei sowohl das Aufzeichnungsmaterial 1 als auch das Isolierglied 4 positiv geladen werden. Danach wird der Koronaentladungsdraht negativ geladen, so daß die Koronaentladung mit negativer Polarität erfolgt. Da das Isolierglied 4 positiv geladen ist. wird in diesem Fall das Feld zwischen dem Koronaentladungsdraht 3 und dem Isolierglied 4 im Vergleich mit dem Fall, in welchem nur eine leitende Abschirmplatte vorhanden ist, intensiver. Es kann also eine wirksamere Koronaentladung erfolgen. Die Koronawirkung mit negativer Polarität wird dann durch die positive Ladung am Isolierglied 4 neutralisiert, worauf das Isolierglied 4 negativ geladen wird. Diese negative Ladung des Isolierg'i^des 4 wird daher bei der positiven Koronaentladung im nächsten Abschnitt wirksam. Die oben beschriebenen positiven und negativen Koronaentladungen wiederholen sich periodisch, so daß die Koronaentladung gegenüber dem Fall, in welchem nur eine leitende Abschirmung vorgesehen ist, wirksamer erfolgen kann. Ein Hochfrequenzgenerator kann als Wechselslromquelle verwendet werden.

Dadurch, daß die Außenfläche des Isoliergliedes von einer leitenden Abschirmplatte 2 umgeben ist, wird die Entladung gegenüber einer Einrichtung, die nur eine isolierende Abschirmung besitzt, verstärkt Wird nämlich nur Isoliermaterial verwendet, so ist die Kapazität zur Erde klein, so daß leicht eine Sättigung eintritt, wogegen büi der in den Fig. 1 und 2 gezeigten

Einrichtung die Kapazität zur Erde größer ist. Folglich nimmt der Entladungsstrom zu und der Wirkungsgrad wird verbessert, da sich das Isolierglied 4 über die gesamte Innenfläche der leitenden Abschirmplatte 2 erstreckt und damit ein merklicher Stromfluß durch die Abschirmplatte praktisch vermieden wird. Insbesondere wird die gesamte Breite der unteren Öffnung der Abschirmung für den Durchtritt der Koronaionen ausgenützt.

Wenn die Empfindlichkeit des verwendeten Aufzeichnungsmaterials 1 sehr hoch ist, kann der Abstand zwischen den Abschirmungen 2, 2 im Vergleich zu jenem der herkömmlichen Ladeeinrichtungen sehr klein sein, z. B. 10 bis 14 mm, wenn das Bild durch Abtasten mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/s projiziert wird. In diesem Fall beträgt die Entlade- oder Ladezeit beim sekundären Laden nur 0,1 bis 0,04 s.

Die Fig.3 zeigt eine Abwandlung der in Fig. I gezeigten ersten Ausführungsform. Bei dieser Abwandlung erstrecken sich als Elektroden zwei Entladungsdrähte 1Oi und 1O₂ parallel zueinander.

Zwei um 180° phasenverschobene Wechselspannungen werden den Entladungsdrähten 10i und 10? von einem Transformator T zugeführt, indem die Enden seiner eine geerdete Mittelanzapfung aufweisenden Sekundärspule C mit den Drähten 10, bzw. 1O₂ verbunden sind. Viele der zwischen den beiden Entladungsdrähten 10_t und 1O₂ erzeugten Koronaionen werden infolge des Spannungsunterschiedes zwischen diesen Drähten 1Oi und 1O₂ und dem Aufzeichnungsmaterial 1 von diesem angezogen, so daß der Ladeabstand zwischen den Entladungsdrähten I0i und 1O₂ begrenzt ist. Da der Belichtungsschlitz D durch die zweckmäßige Anordnung der unteren Seitenkanten des Abschirmgliedes 4 willkürlich wählbar ist, kann er mit der Entladungsbreite ganz übereinstimmen.

Die Fig.4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform, der die in F i g. 3 gezeigte Anordnung zugrunde liegt. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen zwei Elektroden bzw. Entladungsdrähten 12, und 12₂ ein elektrisch leitendes Erdungsstück 14 geschaltet, das aus

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so daß das Projizieren des Bildes nicht beeinträchtigt wird. Die Bezugszahl 27 zeigt eine Leitung, 25 eine Erdungsplatte und 26 elektrisch leitende Schrauben, mit denen die Drähte 12| bzw. 12₂ fest gehalten werden.
Dank der Anordnung des leitenden Erdungsstückes 14 zwischen den beiden Entladungsdrähten 12| bzw. I2₂ und des die Innenfläche der leitenden Abschirmung bedeckenden Isoliermaterials ist die Koronaentladung bei dieser Ausführungsform auf das mittlere leitende Erdungsstück 14 konzentriert, so daß kein unerwünschter Strom durch die leitende Abschirmplatte 2 fließt. Somit kann eine Energiequelle mit kleinerer Kapazität verwendet werden. Das Erdurigsstück 14 kann gegebenenfalls vorgespannt sein, um somit den Wirkungsgrad

ίο der Entladung weiter zu erhöhen.

Das Ziel der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist die Vermeidung einer unerwünschten Belichtung, indem der Ladeschlitz mit dem Belichtungsschlitz genau übereinstimmend ausgebildet ist. Die unteren Seitenkanten der undurchsichtigen Isolierglieder 4, 4 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, welcher der Breite des Belichtungsschlitzes D gleich ist. Eine Schirmelektrode in Form einer Anzahl Drähte 15 sehr kleinen Durchmessers ist am Schlitz oder in seiner Nachbarschaft am unteren Abschnitt der Öffnung der Isolierglieder so angeordnet, daß das Projizieren des Bildes nicht beeinträchtigt wird. An Stelle der Drähte 15 kann ein grobmaschiges Netz verwendet werden. Eine durchsichtige Elektrode 16, die z. B. aus NESA-Glas hergestellt sein kann, kann über der oberen Öffnung der Isolierglirder 4 angeordnet sein.

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform sind die Isolierglieder 4 so angeordnet, daß sie nach oben divergieren, wobei Drahtelektroden 17 in der oberen

Öffnung zwischen den Isoliergliedern angeordnet sind. Die Öffnung ist also im oberen Teil größer als im unteren Teil.

Bei den in den Fig.6 und 7 dargestellten Ausführungsformen befindet sich der Belichtungsschlitz mit der Breite D zwischen den abschirmenden undurchsichtigen Isoliergliedern 4, 4. Die Koronaentladung erfolgt zwischen den Abschirmdrähten im Schlitz und dem Entladungsdraht 3. so daß der BelichtungssLhlitz mit dem Ladeschlitz übereinstimmt

Die Belichtungsbreite ist bei den in den Fig. I bis 7 gezeigten Ausführungsformen durch die Öffnung am

aber auch durch die Öffnung am oberen Ende der in Fig.8 gezeigten Vorrichtung bestimmt werden. Hier bildet mithin die obere Öffnung der den Entladungsdraht 30 im Abstand umschließenden Abschirmung 30, 32 zugleich die Belichtungsöffnung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Koronaentladungseiniriehtung mittels der ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial einer Koronaentladung ausgesetzt, wird und durch die ί hindurch gleichzeitig ein optisches Bild auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert wird, mit mindestens einer Koronaentladungselektrode und einer leitenden, auf einem Bezugspotential gehaltenen Abschirmung, die eine der Entladung und dem Lichtdurchtritt dienende Entladungsöffnung aufweist und auf der der Entladungsöffnung gegenüberliegenden Seite zum Lichtdurchtritt optisch offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungselektrode (3) mit Wechselspannung beaufschlagt ist und in an sich bekannter Weise die leitende Abschirmung (2) auf der der Koronaentladungselektrode zugewandten Seite eine isolierende Abschirmung (4) aufweist, und daß die isolierende Abschirmung sich über die gesamte innenfläche der leitenden Abschirmung erstreckt

2. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 1 mit einem Paar Koronaentladungselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koronaentladungselektroden (10|, 1O₂; 12i, 12₂) an um 180° phasenverschobenen Wechselspannungen liegen.

3. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Paar Koronaentladungselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden KoronaentlaHungselektroden (12i, I22) ein auf einem Bezugspotential gehaltendes leitendes Organ (14) angeordnet ist.

4. Koronaentladungsemrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entladungsöffnung der Abschirmung (2, 4) eine auf einem Bezugspotential gehaltene Gitterelektrode (15) angeordnet ist.