DE2145268B2 - Koronaentladungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eir.e Koronaentladungseinrichtung mit mehreren Entladungselementen und einer mit diesen verbundenen Spannungsquelle.

Bei elektrophotographischen Kopiergeräten wird das Aufzeichnungsmaterial, ζ. B. ein Photoleiter^and, in einer Koronaentladungseinrichtung vor dem Belichten aufgeladen.

Bei Kopiergeräten mit hoher Leistung weisen derartige Koronaentiadungseinrichtungen meistens neben den zueinander und zu dem Photoleiter parallel angeordneten Korona-Entladungsdrähten noch eine Gitter-Steuerelektrode aus parallelen Drähten auf. Solche Einrichtungen haben den Nachteil, daß die inneren Gitterdrähte weniger Ionen produzieren als die äußeren.

Eine derartige Gitter-Steuerelektrode ist beispielsweise in der DT-PS 9 24 420 beschrieben und besitzt einen trogähnlichen Querschnitt, der nach oben hin geöffnet ist und die Korona-Entladungsdrähte zum Teil umschließt Die inneren Gitterdrähte sind dabei dichter an dem aufzuladenden Material angeordnet als die äußeren Drähte.

Aus der DT-OS 19 23 968 ist eine Gitter-Steuerelektrode bekannt bei der die Gitterdrähte unterschiedliche Potentiale und unterschiedliche Abstände voneinander besitzen.

Bei beiden Lösungsmöglichkeiten sind die Veränderungen der gewählten Kompensations-Parameter kritisch, d.h., daß leicht eine Uberkompensation des zu beseitigenden Fehlers eintreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Korona-Entladungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine gleichmäßige Koronaionen-Stromdichte aller Entladungsdrähte erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Entladungselement über einen separaten Widerstand mit der Spannungsquelle verbunden ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Entladungselemente in Symmetrie-Gruppen so zusammengefaßt, daß die Entladungselemente der jeweiligen Symmetrie-Gruppe elektrisch miteinander verbunden sind und daß jede dieser Symmetrie-Gruppen über einen separaten Widerstand mit der Spannungsquelle verbunden ist. Die Entladungselemente bestehen bevorzugt aus Drähten und sind so angeordnet, daß bei η parallelen Entladungsdrähten der erste und der /?-te, der zweite und der (n-l)-te usw. Draht miteinander verbunden sind und daß diese Zweiergruppen sowie gegebenenfalls der Mitteldraht über je einen Widerstand mit der Spannungsquelle verbunden sind. Die Widerstände sind zweckmäßigerweise alle gleich groß, jedoch ist es auch möglich, daß der Wert der den Entladungselementen vorgeschalteten Widerstände von den äußeren Entladungselementen zu den inneren Entladungselementen abnimmt.

In weiterer Ausgestaltung bestehen die Entladungselemente aus mehreren parallelen Entladungsdrähten und sind die beiden äußeren Entladungsdrähte miteinander sowie alle übrigen Entladungsdrähte miteinander verbunden und ist jede der beiden Gruppen über einen elektrischen Widerstand an die Spannungsquelle gelegt.

In bevorzugter Weise hat der jeweilige Widerstand einen solchen Wert, daß an ihm im Betrieb eine Spannung abfällt, die in der Größenordnung der Entladungsspannung liegt. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß sich Änderungen im Feuchtigkeitsgehalt und im Luftdruck wesentlich geringer bemerkbar machen als bei einem Betrieb ohne Vorwiderstände.

Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß die Veränderung des elektrischen Feldes eines Entladungsdrahtes durch die benachbarten Entladungsdrähte für die Größe des Emissionsstromes nur noch eine untergeordnete Rolle spielt. An den inneren Entiadungsdrähten einer derartigen Koronaentiadungseinrichtung stellt sich automatisch eine höhere Entladungsspannung als an den äußeren Entladungsdrähten ein, die aus der Feldveränderung und dem gleichen eingeprägten Emissionsstrom wie bei den äußeren Entladungsdrähten resultiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht einer elek-

trophotograpbischen Reproduktionsmaschine,

Fig.2 eine perspektivische, schematische Ansicht einer Koronaentladungseinrichtung,

F i g. 3 die elektrische Schaltung der Entladungsdrähte gemäß der Erfindung,

F i g. 4 eine andere Ausführungsform der elektrischen Schaltung der Entladkingsdrähte l yd

Fig.5 eine Strom-Spannungs-Charakteristik eines Entladungsdrahtes.

Zur Erläuterung des wichtigsten Anwendmigsgebietes der irfwdungsgemäßen Vorrichtung wird zunächst auf F i g. 1 Bezug genommen. Bei einer elektrophotographischen Reproduktionsmaschine wird ein Photoleiter 1 in einer Koionaentladungseinrichtung 2 aufgeladen, in einer Bdichtungsstation 3 bildmäßig belichtet, in , einer Kaskaden-Entwicklungsstation 4 entwickelt und in einer Obertragungsstation 5 wird das entwickelte Tonerbild beispielsweise auf einem Kopieträger, wie etwa eine Papierbahn 6, übertragen.

Bei elektrophotographischen Geräten kann die ^ Koronaentladungseinrichtung 2 wie F i g. 2 darstellt, aus sehr dünnen Drähten 7 bestehen, die in einem Rahmen 8 so eingespannt sind, daß sich alle Drähte 7 im gleichen Abstand über dem Photoleiter 1 befinden. Legt man an die sehr dünnen Drähte 7 eine hohe Spannung an, so ₂$ erfolgt aufgrund der sich an der Drahtoberfläche bildenden hohen elektrischen Feldstärke eine Sprühentladung und damit eine Aufladung des Photoleiters 1. Bei Hochleistungs-Kopiergeräten werden derartige Korona-Entladungseinrichtungen mit einer solchen Strom- ^₀ dichte betrieben, wie sie aufgrund der Eigenschaften der Einrichtung und der Eigenschaften des aufzuladenden Materials gerade noch möglich ist. Zur optimalen Ausnutzung strebt man eine gleichmäßige Emission auf der zur Verfügung stehenden Fläche der Koronaentla- _3J dungseinrichtung an. Hierzu können Abschirmbleche verwendet werden, die allerdings zu einer unerwünscht großen Ozonproduktion führen.

Die dünnen Koronadrähte 7 sind bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungs- ₄„ einrichtung je über einen hochohmigen Widerstand Rt mit der Spannungsquelle V verbunden (F i g. 3). Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils 2 symmetrisch angeordnete Drähte 7 zunächst miteinander und dann über einen Widerstand R] mit der Spannungsquelle V verbunden. Es können auch die vier inneren Drähte miteinander verbunden und über einen Widerstand an die Spannung gelegt sein und die beiden äußeren Drähte miteinander verbunden und über einen weiteren Widerstand an die Spannung _J0 gelegt sein. Dabei ist dann der Widerstand, mit dem die zwei äußeren Drähte verbunden sind, in et >va doppelt so groß wie derjenige, mit dem die vier inneren Drähte verbunden sind, Allgemein soll bei Symmetriegruppen mit verschiedener Anzahl verbundener gleicher Entladungselemente die Größe der Widerstände so gewählt werden, daß der einzelne Widerstand etwa so groß ist wie die entsprechende Anzahl parallelgeschalteter, mit jedem einzelnen Entladungselement verbundener Widerstände. Wird also bei sechs Drähten jeder Draht mit einem Widerstand von 4 Megaohm verbunden, so können die beiden äußeren miteinander und mit einem Widerstand von 2 Megaohm und die vier inneren miteinander und mit einem Widerstand von 1 Megaohm verbunden werden.

Ohne die Erfindung in irgendeiner Weise hierauf beschränken zu wollen, sei als Erläuterung folgendes angegeben. Es wird angenommen, daß die Sprühdrähte 7 eine Strom-Spannungs-Charakteristik haben, die erheblich von der geometrischen Anordnung überhaupt und von dem jeweiligen Nachbardraht und dessen Strom abhängig ist und sich von Draht zu Draht ändert Symmetrisch angeordnete Drähte haben vermutlich dieselbe Charakteristik. Durch die vorgeschalteten Widerstände R\ wird erreicht, daß die durch die benachbarten Drähte bewirkte Feldstärkenänderung vernachlässigbar ist. Es hat sich gezeigt, daß dies erreicht wird, wenn man den Vorwiderstand R, erheblich größer wählt als den differentiellen Widerstand dU/dl des einzelnen Sprühdrahtes und daß es dabei keine Rolle spielt, daß der Arbeitswiderstand RA = UA: IA nicht als sehr klein gegenüber R_t bezeichnet werden kann. Zur Erläuterung des Begriffs des differentiellen Widerstands dU/dl sei auf das schematische Diagramm der F i g. 5 Bezug genommen. In diesem Diagramm sind die entsprechenden Größen anhand eines nicht linearen Strom-Spannungs-Zusammenhang dargestellt UA und IA sollen dabei die an dem einzelnen Koronadraht 7 liegende Arbeitsspannung bzw. den aus dem einzelnen Koronadraht fließenden Arbeitsstrom charakterisieren. Die differentiellen Änderungen des Stromes bzw. der Spannung sind durch d/ bzw. dU angedeutet.

Im folgenden soll ein zahlenmäßig belegtes Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden. Es wurde eine Korona mit sechs Entladungsdrähten von 50 μ Durchmesser und einem Abstand von 12 mm verwendet. Die Spannung V der Spannungsquelle betrug 10 000 Volt. Die Spannung am Einzeldraht betrug etwa 6 000 Volt. Es wurde einmal jedem Koronadraht 7 ein separater Widerstand von 4 Megaohm vorgeschaltet, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. In einem weiteren Fall wurde von den 6 Drähten jeweils der 1. und 6., und 5, der 3. und 4. Draht zunächst miteinander verbunden und diese verbundenen Drähte wurden dann jeweils über einen Widerstand R\ von 2 Megaohm an die Spannungsquelle von 10 000 Volt gelegt. In beiden Fällen wurde ein gleich gutes Ergebnis erzielt. Die Emission der Koronadrähte war außerordentlich gleichmäßig, und es erfolgte eine nur sehr geringe und nicht mehr störende Ozonproduktion.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Koronaentladungseinrichtung mit mehreren Entladungselementen und einer mit diesen verbundenen Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Entladungselement (7) Ober einen separaten Widerstand (R\) mit der Spannungsquelle (^verbunden ist

2. Koronaentladungseinrichtung mit mehreren Entladungselementcn und einer mit diesen verbundenen Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Etaladungselemente in Symmetriegruppen zusammengefaßt sind, daß die Entladungselemente der jeweiligen Symmetriegruppe elektrisch miteinander verbunden sind und daß jede dieser Symmetriegruppen über einen separaten Widerstand (R\) mit der Spannungsquelle (V) verbunden ist (F i g. 4).

3. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselemente aus Drähten bestehen und bei η parallelen Drähten der 1. und der n-te, der 2. und der (n— l)-te usw. Draht miteinander verbunden sind und daß diese Zweiergruppen sowie gegebenenfalls der Mitteldraht über je einen Widerstand (Ai) mit der Spannungsquelle (V) verbunden sind.

4. Koronaentladungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R,) alle gleich groß sind.

5. Koronaentladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der den Entladungselementen vorgeschalteten Widerstände (R\) von den äußeren Entladungselementen zu den inneren Entladungselementen abnimmt.

6. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselemente aus mehreren parallelen Entladungsdrähten bestehen und die beiden äußeren Entladungsdrähte miteinander sowie alle übrigen Entladungsdrähte miteinander verbunden sind und jede der beiden Gruppen über einen elektrischen Widerstand an die Spannungsquelle gelegt ist.

7. Koronaentladungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Widerstand (R\) einen solchen Wert hat, daß an ihm im Betrieb eine Spannung abfällt, die in der Größenordnung der Entladungsspannung liegt.

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