DE2054710A1 - Vorrichtung zur elektrostatischen Aufladung insbesondere einer gekrümmten Flache - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2054710

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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RANK XEROX LIMITED,
Rank Xerox House,
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London, N.W.1/England

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Vorrichtung zur elektrostatischen Aufladung insbesondere einer gekrümmten Fläche

Die bisher in der Elektrofotografie verwendeten elektrischen Ladevorrichtungen ermöglichen die elektrostatische Aufladung elektrofotografisch empfindlicher Schichten in Form einer flachen Platte oder eines Zylinders, jedoch nicht die Aufladung einer Aufzeichnungsfläche mit kompliziertem ungleichmäßigem Verlauf. Mit der Entwicklung der Elektrofotografie wurden jedoch auch Aufzeichnungsschichten eingeführt, die in ihrer Form immer komplizierter wurden, so daß sie eine elektrostatische Ladevorrichtung erfordern, die ihre gleichmäßige Aufladung ermöglicht. Hat eine Aufzeichnungsschicht beispielsweise die Form einer gewellten Platte, so erzeugt die Aufladung mit einer herkömmlichen Ladevorrichtung in Teilen der Fläche ein höheres Potential als in anderen Teilen, da die Korona-Elektrode zu den erhabenen Teilen einen kürzeren Abstand hat als zu den Vertiefungen. Zur elektrofotografischen Entwicklung ist es jedoch erforderlich, daß alle Flächenteile das gleiche Potential führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrostatische Ladevorrichtung zu schaffen, die die gleichmäßige elektrosta-

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tische Aufladung insbesondere gekrümmter Flächen ermöglicht.

Eine Vorrichtung zur elektrostatischen Aufladung insbesondere einer gekrümmten Fläche ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß an einem Träger eine Anzahl Nadelelektroden senkrecht zur Trägerebene angeordnet ist, die am Träger in einer Ruhelage nachgiebig befestigt und bei Krafteinwirkung auf ihre· Spitzen in Richtung ihrer Längsachse bewegbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung in angehobener Lage der Elektroden,

Fig. 2 eine Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in abgesenkter Lage der Elektroden,

Fig. 3 die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform in angehobener Lage der Elektroden,

Fig. 4- eine Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6 im größeren Maßstab drei verschiedene Arten zur Befestigung von Einzelteilen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 7 eine weitere Art der Befestigung,

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 103 zur Erzeugung einer gleichmäßigen elektrostatischen Ladung auf einer Aufzeichnungsschicht dargestellt, die auf der Oberfläche einer gekrümmten Platte

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vorgesehen ist, welche sich auf einer Unterlage 101 befindet. Die Platte 102 kann eine Metallplatte sein, deren Oberfläche mit einem elektrofotografisch empfindlichen Bildstoff überzogen ist.

Es sind mehrere nadelartige Ladeelektroden 104 mit bestimmter Länge vorgesehen, die auf einer geraden Linie angeordnet sind. Zu ihrer Halterung dient eine Trägerplatte 105· Die Befestigung der Nadelelektroden an der Trägerplatte erfolgt mit Befestigungselementen 106. Diese sind entweder an der Trägerplatte 105 befestigt oder bilden mit dieser ein Teil. Die Nadelelektroden 104- v/erden mit den Befestigungselementen 106 derart gehalten, so daß bei Kraftwirkung in Eiehtung ihrer Längsachse eine Verschiebung in der jeweiligen Kraftwirkungsrichtung mösrlich ist, wobei jedoch eine relativ schwache Kraft wie z.B. die Schwerkraft eine Verschiebung nicht ermöglicht. Die Haltekraft der Befestigungselemente 106 ist also derart begrenzt, daß die Nadelelektroden bei Überwindung der Haltekraft durch eine äußere Kraftwirkung in axialer Eichtung verschoben v/erden können. Ein Beispiel der Konstruktion eines der Befestigungselemente 106 wird im folgenden noch beschrieben.

Bei einem Ladevorgang wird die Vorrichtung 103 zunächst langsam auf die zu ladende Fläche abgesenkt (es kann auch die Grundplatte 101 angehoben werden). Fig. 2 zeigt die Ladevorrichtung 103 in dem Zustand nach Absenkung, bis die Spitzen der Nadelelektroden 104· den untersten Punkt der gekrümmten Platte 102 erreicht haben. Da die Nadelelektroden durch äußere Kraftwirkung in Eichtung ihrer Längsachse bewegt v/erden können, wenn die Kraft die Haltekraft der Befestigungselemente 106 übersteigt, werden als erste diejenigen Nadelelektroden verschoben, die die höchsten Teile der gekrümmten Platte 102 erreichen. Die Verschiebung erfolgt da-

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bei in Richtung der Trägerplatte 105· In Fig· 2 ergibt sich daher eine Anordnung der Enden der Nadelelektroden gemäß einer Kontur 201, die der Form der gekrümmten Platte 102 entspricht.

Nachdem die Ladevorrichtung 103 vollständig abgesenkt ist, wird sie wieder angehoben (oder die Grundplatte 101 wird abgesenkt) und bei Erreichen einer vorgegebenen Höhe über der Platte 102 stillgesetzt, wie es in "Fig. 3 dargestellt ist. Die Spitzen der Nadelelektroden 104 und die gekrümmte Platte 102 haben dann einen immer gleichbleibenden Abstand. Wenn die Nadelelektroden elektrisch mit einer Hochspannungsquelle verbunden werden, die an die Nadelelektroden und die gekrümmte Ebene angeschaltet ist, so wird eine Korona-Entladung an den Spitzen der Nadelelektroden erzeugt, wobei die Oberfläche der gekrümmten Platte gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen wird.

Soll eine weitere, jedoch anders gekrümmte Ebene aufgeladen werden, so werden alle Nadelelektroden 104 vorzugsweise in ihre in Fig. 1 dargestellte Lage zurückgebracht. Hierzu kann eine flache Platte 401 in der in Fig. 4 gezeigten Weise auf die Ladevorrichtung abgesenkt werden, oder die Ladevorrichtung wird gegen die flache Platte 401 angehoben, so daß die Enden der Nadelelektroden ausgerichtet werden. Auf diese Weise wird die Ladevorrichtung in ihren in Fig. 1 gezeigten Anfangszustand zurückversetzt.

Vorstehend wurde ein Fall beschrieben, in dem die Oberfläche einer gekrümmten Platte eine dreidimensionale Form hat. Ändert sich die Form der Oberfläche der gekrümmten Platte zweidimensional, wie dies bei einer gewellten Platte der Fall ist, so kann die Ladevorrichtung viel einfacher aufgebaut sein. Fig.

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eine schematische Darstellung einer Platte 502 und einer Ladevorrichtung 503, die in solchen Fällen angewandt wird. Zur elektrostatischen Aufladung der gewellten Platte 502 auf einer Unterlage 501 besteht die Ladevorrichtung 503 aus einer Reihe von Nadelelektroden 50A-, einer Halteschiene 505 und Befestigungselementen 506. V/ie bei der in den Fig. 1 bis ^f- dargestellten Ladevorrichtung sind die Nadelelektroden und die Befestigungselemente durch eine begrenzte Reibungskraft gegen Verschiebung in axialer Richtung gesichert. Wenn die Nadelspitzen so angeordnet sind, daß sie dem Schnittprofil der Oberfläche der gewellten Platte entsprechen, und wenn eine elektrische Spannung an die Elektroden angeschaltet ist, so v/erden sie in Richtung des Pfeiles 50? über die zu ladende Fläche bewegt (in dieser Richtung bleibt das Schnittprofil der gewellten Platte unverändert). Die Oberfläche der gewellten Platte wird dabei gleichmäßig aufgeladen.

Fig. 6 zeigt einige Beispiele zur Befestigung der Nadelelektroden 601 auf oder in der Trägerplatte 602. Fig. 6a zeigt eine Konstruktion mit einer Gummibuchse 603, in der eine Nadelelektrode 601 in einer Bohrung gehalten wird, während die Buchse an der Trägerplatte 602 befestigt ist. Die bohrung in der Gummibuchse hat einen Durchmesser, der etwas geringer ist als der Außendurchmesser der Nadelelektrode, so daß diese nur durch Einwirkung einer Kraft innerhalb der f'uchse verschoben werden kann, die die Reibungskraft zwischen der Buchse und der Oberfläche der Elektrode überwindet. Fig. 6b y.eigt eine Konstruktion, die mit einer Blattfeder 613 versehen ist. Ein Ende dieser Blattfeder ist auf der Trägerplatte 602 befestigt, das andere hält die Nadelelektrode zusammen mit dem entsprechenden Ende einer weiteren Blattfeder 613'. Die Festigkeit dieser Elektrodenhalterung kann durch Auswahl '/on I'I nhtf'odern geeigneter Stärke verändert v/erden. Fig. 6c zeigt G ine Konstruktion, bei der die Elastizität des Materials der Träp-orpl afc to 602 selbst ausgenutzt wird. Ein

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Teil der Trägerplatte ist in dargestellter Weise abgebogen, so daß er als Feder wirkt, deren Elastizität eine Halterung der Nadelelektrode bewirkt.

Die Art der Befestigung der Nadelelektroden muß also derart ausgeführt sein, daß die Nadelelektroden verschiebbar in ihrer Lage gehalten werden. Die Verschiebung kann durch Berührung mit der zu ladenden Fläche oder mit einer Rückstellplatte, wie für die Platte 401 beschrieben, erfolgen.

Fig. 7 zeigt eine weitere Konstruktion zur Befestigung der Nadelelektrode 601. Hierbei kann die Nadelelektrode frei nur dann bewegt werden, wenn die Spitzen aller Nadelelektroden so angeordnet sind, daß sie der Form der gekrümmten Platte entsprechen, während die Elektroden zu jedem anderen Zeitpunkt unbeweglich sind. Die Nadelelektrode 601 kann durch Schwerkraftwirkung frei durch eine Führung 604 fallen, die in der Trägerplatte 602 vorgesehen ist. Ein Elektromagnet 605 ist nahe der Führung 604 angeordnet und bev/irkt eine An-Ziehung der Nadelelektrode bei Einschaltung, so daß sie nicht durch die Führung hindurchfallen kann. Sollen die Elektroden in Form der Oberfläche der zu ladenden Platte angeordnet werden, so wird der Elektromagnet ausgeschaltet, wodurch die Nadelelektroden durch die Führungen fallen, bis sie die gekrümmte Platte erreichen. Die Kontur der Platte kann für die Anordnung der Nadelelektroden beibehalten werden, indem der Elektromagnet dann eingeschaltet und die Ladevorrichtung angehoben wird. Anstelle eines Elektromagneten 605 kann auch ,jede andere Vorrichtung verwendet werden, die eine entsprechende Funktion ausübt.

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen werden die Trägerplatten horizontal angeordnet, sie können ,jedoch auch unter einem Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt sein. Dieser

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richtet sich danach, wie leicht die zu ladenden Flächen festgehalten werden können.

Um die Nadelelektroden möglichst nahe und parallel zueinander zu halten, kann eine Hilfsträgerplatte 807 der in Fig. 8 gezeigten Art verwendet werden.

Die Größe der Abstände zwischen den Nadelelektroden ist durch die Form des zu ladenden Materials bestimmt, ferner durch den Abstand der zu ladenden Fläche von den Spitzen der Nadelelektroden und von der erforderlichen Gleichmäßigkeit der elektrischen Ladung. Allgemein gesprochen, kann eine gleichmäßige elektrostatische Aufladung durch Auswahl des Elektrodenabstandes derart verwirklicht werden, daß die Form individueller Bereiche der zu ladenden Fläche zwischen zwei benachbarten Nadelelektroden ungefähr einer geraden Linie oder einer Ebene angenähert werden kann.

Die Nadelelektroden werden auf einander gleichem elektrischem Potential gehalten. Sind sie zu nahe zueinander angeordnet, so beeinflussen sie sich gegenseitig. Dadurch kann jedoch eine ungleichmäßige Entladung auftreten. Um dieses Problem zu vermeiden, muß lediglich ein Erdleiter nahe jeder Nadelelektrode angeordnet sein. In Fig. 9 ist eine solche Ausführungsform dargestellt, bei der eine zylindrische Hülse 908 ,jede zweite Nadelelektrode umgibt. Die Hülse 908 kann derart angeordnet sein, daß sie mit der Bewegung der ihr zugeordneten Elektrode bewegt wird, ferner kann sie auch in einer vorgegebenen Lage fest angeordnet sein.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zur elektrostatischen Aufladung insbesondere einer gekrümmten Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Träger (105) eine Anzahl Nadelelektroden (104) senkrecht zur Trägerebene angeordnet ist, die am Träger (105) in einer Ruhelage nachgiebig befestigt und bei Krafteinwirkung auf ihre
   Spitzen in Richtung ihrer Längsachse bewegbar sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (104) durch Reibungskraft in ihrer jeweiligen Lage gehalten sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode (104) mit einem Befestigungselement (106) an
   dem Träger (105) befestigt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement eine Gummibuchse (603) ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement eine Blattfeder (613) ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (602) teilweise in Form elastischer Halterungen
   für die Elektroden (601) ausgebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (601) in Führungen (604) an dem Träger (602)
   angeordnet sind und daß den Führungen (604) ein Elektromagnet (605) zugeordnet ist, der die jeweilige Lage der Elektroden
   (601) fixiert.

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