DE2056423C3 - Korona-Aufladungseinrichtung für eiektrophotographische Kopiergeräte und Verfahren zum gleichmäßigen Aufladen einer Fläche - Google Patents

Description

und Hilfselektroden verlaufenden Drähten ange- Während die metallische Abschirmung auf der

ordnet ist. einen Seite die dringenderen Schwierigkeiten besei-

3. Verfahren zum gleichmäßigen Aufladen tigt, führt der geerdete Metallschild aber auch Nacheiner Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß unter as teile ein. Ein Nachteil ist der, daß der Schild massiv Verwendung einer Einrichtung nach Anspruch 1 und nicht transparent ist und daß er daher dort nicht oder 2 an die Emissionselektroden (21) ein verwendet werden kann, wo Laden und Belichten Potential im Bereich von 6 bis 8 kV und an die der elektrophotographischen Schicht gleichzeitig Hilfselektroden (30) ein Potential im Bereich stattfinden müssen. Außerdem dient der Schild als zwischen dem Erdpotential bzw. dem Potential 30 unerwünschte Sammelelektrode zur Ableitung von der Gegenelektrode bis zu einem Viertel des Ionen, die auf denselben auftreffen, wodurch er den Potentials der Emissionselektroden gelegt wird. effektiven Ionenstrom zur elektrophotographischen

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- Schicht hin in unerwünschter Weise begrenzt und so kennzeichnet, daß an das Schirmgitter (42) ein die Wirksamkeit der Korona-Entladungseinrichtung Potential angelegt wird, das niedriger ist als das 35 vermindert. Bisher erreichten weniger als 10 ·/· der Potential an den Hilfselektroden (30), welches Ionen tatsächlich die Schicht, und mehr als 90° 0 seinerseits niedriger ist als das Potential an den wanderten zum Erdschild hinüber, wodurch sie be-Emissionselektroden (21). wirkten, daß die Korona-Entladungseinrichtung mit

einem geringen Leistungsgrad arbeitet
40 Es ist ferner bei elektrostatischen Kopiergeräten

bekannt, in der Nähe der Korona-Elektrode Hilfselektroden anzubringen, die den Feldverlauf beeinflussen. Eine dieser Einrichtungen ist derart aus-

Die Erfindung betrifft eine Korona-Aufladungs- gebildet, daß beidseits einer wendeiförmigen, sich einrichtung für elektrophotographische Kopiergeräte « drehenden Korona-Elektrode zwei geerdete Drähte mit mehreren in einem Rahmen angeordneten läng- angeordnet sind, weiche bewirken, daß die Koronalichen Emissionselektrode!;, die in einer zur aufzu- Entladung im wesentlichen an zwei Punkten des Jadenden Fläche parallelen Ebene liegen und mit Umfangs der wendelförmigcn Elektrode stattfindet den Emissionselektroden benachbarten, den Feld- (USA.-Patentschrift 3 233 156). Mit einer solchen verlauf beeinflussenden, an einer Spannungsquelle 50 Einrichtung kann eine gleichmäßige Flächenladung liegenden länglichen Hilfselektroden. Außerdem be- auf der photoleitenden Schicht nur in begrenztem trifft die Erfindung ein Verfahren zum gleichmäßigen Maße hergestellt werden. Dies gilt insbesondere, Aufladen einer Fläche. wenn während des Aufladungsvorganges das photo-

Bei elektrophotographischen Kopiergeräten und leitende Material gegenüber der sich drehenden anderen derartigen Druckvorrichtungen ist es üblich, 55 Korona-Elektrode bewegt wird. Eine andere Einrichzur Aufladung der elektrophotographischen Schicht rung dieser Art sieht vor, daß oberhalb und unter-Korona-Entladungseinrichtungen zu benutzen. Die halb sowie beidseits von zwei Korona-Drähten ins-Aufladung wird dadurch bewirkt, daß ein hohes gesamt vier Hilfselektroden angeordnet sind (deut-Ladungspotential auf eine Elektrode aufgedrückt sehe Offen legungsschrift 1 522 660). Zwischen den wird, die von der Schicht in einem solchen Abstand 60 Korona-Drähten und den Hilfselektroden stellen sich angebracht ist, daß der umgebenden Luft in dem elektrische Felder ein, die den Ionenstrom zum Zwischenraum eine hohe Feldstärke erteilt werden photoleitenden Material beeinflussen. Bei dieser Ankann. Das Spannungspotential verursacht die Ioni- Ordnung stört insbesondere die unterhalb der Kosierung der Luft und damit sowohl die Wanderung von rona-Elektroden angeordnete Hilfselektrode, die Ionen zum Draht hin als auch von Ionen, die ent- 65 einen direkten Verlauf des Aufladungsströmcs zur gegengesetzte Ladung tragen, zur elektrophotogra- photoleitenden Schicht verhindert. Da die Hilfselekphiscben Schicht hin. Die Wanderung der Ionen muß trode 'als ein gegenüber dem Durchmesser der Kogenügend stark sein, um zürn Zwecke des zufrieden- rona-Elektrode dicker Stab ausgebildet ist, steht ein

beträchtlicher Bereich der photoleitenden Schicht im Photoleiterschicht duich die Hilfselektroden hin-

Schatten dieser Hilfselektrode. durch erstreckt, so daß der größere Anteil an frei-

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Korona-Auf- gesetzten Ionen vom Entladungsdraht zur Aufladung ladungseiurichtung und ein Verfahren anzugeben, der Photoleiterschicht geführt wird.
wodurch unter Vermeidung dei vorgenannten Nach- 5 In den Fig. 1 und 2 wird die Baueinheit gezeigt, teile eine gleichmäßigere Verteilung der Ladung auf welche eine Mehrzahl von Korona-Entladungsder photoleitenden Schicht gewährleistet wird. Ge- drähten 21 mit kleinem Durchmesser enthält. Diese maß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß sind auf einem Paar von Isolatorblöcken 22 und 24 die Hilfselektroden in der Ebene det Emissions- montiert, über deren fingerartige Fortsätze 25 die elektroden zwischen je zwei von mehreren Emissions- ίο Drähte gespannt sind. Die Drähte sind unter meelektroden und neben den beiden äußeren Emissions- chanischer Spannung zwischen einem Paar von unter elektroden angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Federdruck stehenden Fingern 26 gehalten, die Verfahren zum gleichmäßigen Aufladen einer Fläche kammartig aus einem leitenden Metallstück herbesteht darm, daß unter Verwendung einer Einrich- gestellt sind und am Ende eines Montageblockes 27 tung nach Anspruch 1 oder 2 an die Emissionselek- 15 mittels Schrauben 28 befestigt sind,
troden ein Potential im Bereich von 6 bis 8 kV und In ähnlicher Weise hält ein Rahmenteil die Hilfsaii die Hüfselektroden ein Potential im Bereich iwi- elektroden-Stäbe 30, die so montiert sind, daß sie sehen dem Erdpotential bzw. dem Potential der sich zwischen einem Paar von Isolatorblöcken 31 Gegenelektrode bis zu einem Viertel des Potentials und 32 erstrecken, die durch ein Paar von Halteder Emissionselektrode):) gelegt wird. ao stäben 34 auf jeder Seite der Isolatorbiöcke in par-Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich allelem Abstand gehalten sind. Die Innenseite von zwischen den erfindungsgemäß angeordneten Emis- jedem der Montageblöcke enthält konkave Ausnehsions- und Hilfselektroden bei dementsprechend an- mungen 35, die so dimensioniert sind, daß sie die gelegtem Spannungspotential virtuelle Erdebenen Einführung der die Entladungsdrähte tragenden einstellen, die als Äquipotentialflächen senkrecht zur 25 Fortsätze 25 und Finger 2t» des Montageblockes 27 aufzuladenden Fläche verlaufen. Als Folge einer der- gestatten, so daß die Koronadrähte 21 zwischen die artigen Potentialausbildung wird ein starker und Hilfselektroden JO eingepaßt sind und sich parallel gleichmäßig verteilter Ionenstrom zur photoleitenden zu diesen erstrecken. Die Anschlüsse 36 und 37 Schicht erzielt. Die beschriebene Einrichtung liefert stellen über eine Leiterplatte die Verbindung zu den einen erheblich vergrößerten Koronastrom zugleich 30 Hilfselektroden zum Anlegen eines Bezugspotentials mit einem höheren Wirkungsgrad in der Übertragung V_H her. Ein Anschluß 38 zum Anlegen eines hohen von Ladung auf die Photoleiterschicht. Folglich Spannungspotentials V_n an die Korona-Entladungskann man für eine bestimmte geforderte Aufladung drähte über die gefederten Finger 36 erstreckt sich der Photoleiterschicht mit einer geringer dimen- durch einen Schlitz 39 des Isolatorbiocks 31, wenn sionierten Spannungsstromversorgung auskommen, 35 das Rahmenteil und der Montageblock 27 zusamwas sich günstig auf die Fertigungskosten auswirkt. mengebaut sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun- Die Spannung zur Korona-Entladungseinrichtung

gen der Erfindung sind aus den Ansprüchen zu er- wird durch die Spannungsversorgung 33 geliefert,

sehen. Nachfolgend werden an Hand von Zeichnun- Die Spannung wird gewöhnlich auf die metallische

gen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfin- 40 Basis für die Photoleiterschicht 2 bezogen, die im all-

dung beschrieben. gemeinen auf Erdpotential gehalten wird. Die an die

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Hilfselektroden 30 angelegte Spannung^ kann so

Korona-Entladungseinrichtung, wobei die haupt- gewählt werden, daß sie vom Erdpotential um etwa

sächlichen Teile auseinandergenommen sind; 25% V_n abweicht und eine erhebliche Zunahme der

Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des 45 Wirksamkeit bietet, verglichen mit der Art des Koersten Ausführungsbeispiels in zusammengebauter ronagerätes, das einen geerdeten Metallschild verForm; wendet. Das vorzugsweise für V_R verwendete Poten-

F i g. 3 ist eine schematische Darstellung des Feld- tial ist jedoch das Erdpotential. Die Höhe des für

Verlaufes in der Umgebung eines Koronadrahtes be- die Korona-Entladungsdrähte gewählten Potentials

nachbart von zwei Vorspannungsstäben mit Skizzte- 50 V_n kann in Abhängigkeit von vielen Konstrukiions-

rung des annähernden Weges der wandernden Ionen; faktoren über einen ziemlich weiten Bereich vari-

Fig.4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der ieren. Der bevorzugte Bereich ist ein Potential von

Korona-Entladungseinrichtung mit Schirmgitter, wo- 6 bis 8 kV und eine Polarität gleich derjenigen,

bei die hauptsächlichen Teile demontiert sind; welche für die auf der Oberfläche der Photoleiter-

Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des 55 schicht 2 zu erzeugende Ladung gewünscht wird,

zweiten Ausführungsbeispiels in zusammengebauter Wie in F i g. 2 gezeigt, werden das Rahmenteil und

Form. der Montageblock 27 durch eine Anzahl von unter

Die dargestellten Korona-Aufladungseinrichtun- Federdruck stehenden Knöpfen 40 zusammen-

gen enthalten mehrere in gleichmäßigem Abstand gehalten, welche zwischen den Haltestäben 34 ein-

zur Photoleiterschicht angeordnete Korona-Ent- 60 schnappen. Diese Konstruktion erleichtert, das War-

ladungsdrähte. Je eine stabförmige Hilfselektrode ist ten des Gerätes, da die Teile durch Aüsschnapperi

zu beiden Seiten eines jeden Korona-Entladungs- der Knöpfe leicht demontiert werden können.'DiesV

drahtes angeordnet, und zwar etwa in gleichem Ab- Konstruktion gewährt auch Zugang zü^; den einzelnen

stand von der Photoleiterschicht in solcher Weise, Teilen zum Zwecke der Reinigung, Einstellung öder^:

daß durch das Aufdrücken einer hohen Spannung 65 der Erneuerung irgendwelcher Einzelteile der Ko-

auf die Drähte und einer geringeren Spannung auf rona-Entladungseinrichtung. ^!

die Hilfselektroden ein Feldverlauf mit je einer vir- Die Korona-Entladungseinrichtung¹ ist für solche

tuellen Erdebene bewirkt wird, die sich senkrecht zur Anwendungen'reeforiRt. h<»i rinnen VaAntxts mir) Rp.

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lichtung der Photoleiterschicht gleichzeitig statt- Stromdichte eine Beschädigung der Photoleiterfinden müssen, da die Fläche, in welcher die Drähte schicht an Stellen verursachen, an denen kleine verlaufen, im wesentlichen frei von störendem Ma- punktförmige Löcher oder andere Fehlstellen in der terial ist. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausfüh- Photoleiterschicht bestehen. Die Unregelmäßigkeiten rungsform besitzt diesen Vorteil gleichfalls, wenn der 5 in der Photoleiterschicht verursachen in dem die Montageblock 27 aus einem transparenten Material Fehlstelle umgebenden Bereich der Photoleitergefertigt ist oder in einer Alternativlösung, beispiels- schicht starke örtliche Felder. Diese verursachen den weise in Form eines offenen Rahmens, konstruiert Beginn einer Glimmentladung, die schließlich zu ist. einem elektrischen Durchschlag und Lichtbogen

Die schematische Ansicht der Fig. 3 zeigt den io zum Korona-Entladungsdraht führt. Um die Mögungefähren Weg der Ionen von den Korona-Ent- lichkeit des elektrischen Durchschlags in Koronaladungsdrähten 21 zu der Photoleiterschicht 2. Fs Entladungseinrichtungen zu vermindern, wird ein läßt sich mathematisch zeigen, daß die Wirkung der Schirmgitter zwischen den Korona-Entladungsdräh-Hilfselektroden 30 auf das elektrostatische Feld ahn- ten und der Photoleiterschicht angeordnet und mit Hch derjenigen ist, die zwei geerdeten Abschirmun- 15 einem verhältnismäßig niedrigen Potential beaufgen eigentümlich ist, deren Ebenen senkrecht zu der schlagt. Das Schirmgitter vermindert nicht nur die Oberfläche der Photoleiterschicht 2 und parallel zu Möglichkeit des Lichtbogenüberschlags, sondern den Entladungsdrähten 21 verlaufen. Und diese Wir- führt auch zu einem ladungsbegrenzenden Effekt kung ist wesentlich, um einen hohen Koronastrom zu derart, daß die Ladung auf der Photoleiterschicht gewährleisten. Die Ionen tendieren zur Auswande- so gleichmäßig aufgebracht wird. Bei Verwendung des rung nach den geerdeten Ebenen, aber da der Feld- Schirmgitters kann für die Korona-Entladungsbereich von den Hilfselektroden 30 zur Photoleiter- einrichtung eine etwas andere Betriebsart angewenschicht hin sich im wesentlichen auf Erdpotential det werden. Durch Anlegen einer Zwischenpegelbefindct und kein anderer Leiter dort vorhanden ist, spannung an die Hilfselektroden können die Koronasetzt ein großer Prozentsatz der Ionen die Bewegung 35 Entladungsdrähte mit einer höheren Spannung bezur Photoleiterschicht fort, und das hat eine wirk- trieben werden, wodurch ein Betrieb mit höherem same Umsetzung des hohen Koronastromes in La- Wirkungsgrad stattfindet, und zwar deshalb, weil der dung auf der Photoleiterschicht zur Folge. Feldgradient zwischen den Korona Entladungsdräh-

In einem Ausführungsbeispiel wurden die Hilfs- ten und der Photoleiterschicht größer ist. elektroden 30 aus Metallstäben mit einem Durch- 30 Das Ausführungsbeispiel der Korona-Entladungsmesser von 1,3 mm hergestellt. Die Korona-Ent- einrichtung mit Schirmgitter ist in den F i g. 4 und 5 ladungsdrähte bestanden aus polierten Wolfram- dargestellt. In diesen Zeichnungen sind entspredrähten mit einem Durchmesser von 0,05 mm Be- chende Teile, die im wesentlichen die gleichen sind nachbarte Hilfselektroden 30, wie in F i g. 3 gezeigt, wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß F i g. 1 hatten einen Abstand voneinander von etwa 1,5 cm. 35 und 2, mit gleichen Bezugsziffern versehen, jedoch Die Hilfselektroden und die Korona-Entladungs- gefolgt von einem Apostroph. Das Schirmgitter 42 drähte lagen in gleicher Ebene im wesentlichen par- liegt in einer Ebene, die parallel zur Photoleiterallel zu der Photoleiterschicht, und im Betrieb waren schicht zwischen diesem und der Ebene verläuft, sie ungefähr 0,65 cm von der Photoleiterschicht ent- welche die Koronadrähte 21' and die Hilfselektroden fernt Diese Einrichtung wurde betrieben mit einem 40 30' enthält.

an die Korona-Entladungsdrähte angelegten Poten- Das Schirmgitter besteht aus einer Anzahl von im

tial V„ von - 7 kV sowie mit Erdpotential als Be- Abstand voneinander angebrachten parallelen Dränzugspotential V_K an den Hilfselektroden 30. Die ten, die an den Enden der Montageplatten 43 be-Spannung der metallischen Basis der Photoleiter- festigt sind. Die Platten 43 sind an den Isolatorschicht war gleichfalls Erdpotential. Dieser Aufbau 45 blöcken 31' durch Schrauben 44 befestigt, am das lieferte einen etwa zehnmal höheren effektiven Lade- Schirmgitter 42 in einer Ebene gespannt zu halten, strom, verglichen mit den üblichen Koronageräten, Das Schirmgitter 42 wird durch eine Spannung K₁ die geerdete Metallschflder verwenden und mit dem von der Spannungsversorgung 45 gespeist. In einer gleichen Gesamtstrom betrieben werden. In einer gut arbeitenden, besonderen Ausführungsform wird anderen Aosführungsfonn war die Ebene der Hilfs- so die Photoleiterschicht 2' auf einer Bezugsspannung elektroden und der Korona-Eniladungsdrähte von V_K von Erdpotential gehalten, während das Schiimder PaotoleiCexscoicht 0,5 cm entfernt, and diese gitter auf einer Spannung K, von —1 kV gehalten Aasführungsform zeigte dae weitere vierfache Zu- wird. In diesem FaHe werden die Hüfselektroden 30' nähme im Wirkungsgrad der Übertragung von La- mit einem Potential V_t von -ZkV erregt, während dung auf die Photoieiterschichi, verglichen mit einem 55 die Korona-Esöaduagsdrälite 2t' ein Potential V₃ üblichen Koronagerät mit geerdeten Metaflschildern. von — 7 kV erhalten. Diese Korona-Entladmigs-

Die Einrichtung Bach dem AusfühTungsbeispiel einrichtung erzengt eine gleichförmige Aufladung bat den znsätzfichen Vorteil, daß sie eine für Bau- auf der Paototeitersdricht ohne Sehäd^BHg ihrer kastenbauweise leicht iierierbare Struktur darstellt. Oberfläche, und sie gestaSet ferner eine wirksame Zusätzliche einzelne Eiaheitea von Koroaa-Eat- Go Nutzung des Betriebsstroraes zur effektiven Brzenladungsdrähten und benachbarten Hflfsdektrodea gong von Ladssg auf der Phos können zt wesdeöj ohne die Arbeitsweise Dies führt zn dem praktischen Ergebnis, daß for

benachbarter Einheiten erheblich za beemflesseo. einen vorgegebenen Lansteam die iCorona-Bnt-Die einfache Konstrakäon erleichtert auch die War- ladangseinrichteHg von geringeren Abi tang des Gerätes, da die emzehien Tefle leicht zu- 65 sein kann oad daß femer auch die Spa

gänglich sind. gong von kiesierer Leistung sein kann, ran dennoch

Is einigen Fällen kann die von der oben beschrie- dk gewünschte LadBogsdkhte auf der Photöletterbenen Kopona-Entiadangseäirichaing gelieferte hohe schicht za erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

stellenden Betriebs des xerographischen Vorgangs Patentansprüche: eine vorbestimmte Ladungsmenge auf der elektro photographischen Schicht aufzutragen. Außerdem

1. Korona-Aufladungseinrichtuno für elektro- muß die Ladung über die Platte gleichmäßig verteilt photographische Kopiergeräte mit mehreren in 5 sein.

einem Rahmen angeordneten länglichen Emis- In der Vergangenheit bestand die hauptsächliche

sionselektroden, die in einer zur aufzuladenden Methode zur Herbeiführung der Gleichmäßigkeit der Fläche parallelen Ebene Hegen, und mit den Ladungsverteilung über die Fläche darin, daß man Emissionselektroden benachbarten, den Feld- an der der Photoleiterschicht abgewandten Rückseite verlauf beeinflussenden, an einer Spannungs- io der geladenen Elektroden einen geerdeten Meiallquelle liegenden länglichen Hilfselektrode^ schild anbrachte. Es war auch allgemein üblich, die dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfs- emittierenden Leiter auf einem sehr hohen Potential elektroden in der Ebene der Emissionselektroden zu betreiben, da bei Unterlassung des Hochtreibens zwischen je zwei von mehreren Emissionselek- das Phänomen auftritt, das man als Perlenbildung troden (21) und neben den beiden äußeren Emis- 15 bezeichnet. Die Wirkung dieses Phänomens ist eine sionselektroden angeordnet sind. Streifenbildung des auf der elektrophotographischen

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Schicht deponierten Ladungsmusters. Die Abschirkennzeidinet, daß in an sich bekannter Weise mung wirkt dahingehend, daß der Gesamtionenstrom zwischen der Ebene der Emissionselektroden (21) entlang der Korona-Drahtlänge erhöht und somit und der aufzuladenden Fläche ein Schirmgitter 20 wenigstens teilweise die Perlenbfldung verhindert (42) aus mehreren parallel zu den Emissions- wird.