DE2201701B2 - Koronaentladungseinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Koronaentladungseinrichtung zum Aufladen elektrofotografischer Aufzeichnungsmaterialien, mit in einem, eine Entladungsöffnung aufweisenden Gehäuse U-förmigen Querschnitts angeordneten Entladungselektroden und mit in dem Gehäuse auf der der Entladungsöffnung gegenüberliegenden Seite angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen.

Eine derartige Koronaentladungseinrichtung ist aus der DT-OS 17 72 487 bekannt, wobei in erster Linie versucht wird, daß durch eine günstigere Luftströmung die in der angesaugten Umgebungsluft befindlichen Schmutz- und Staubpartikel nicht den Sprühentladungsvorgang negativ beeinflussen.

Bei der Elektrofotografie ist es unter Verwendung von fotoleitfähigem Papier mit kunstharzgebundenem Zinkoxyd üblich, das am fotoleitfähigen Papier anhaftende Staubbild bei der Entwicklung nach der Aufladung und bildweisen Belichtung zu fixieren. Im Gegensatz hierzu ist bereits ein neuartiges, ebenfalls fotoleitfähiges Papier mit kunstharzgebundenem Zinkoxyd verwendendes Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem das durch Entwicklung auf dem Papier gebildete Staubbild auf ein gewöhnliches Papier übertragen wird, während das fotoleitfähige, kunstharzgebundene zirkoxydenthaltende Papier zur Wiederverwendung gesäubert wird. Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß sich dieses fotoleitfähige Papier nach mehrmaliger Verwendung verschlechtert und deshalb in seiner Haltbarkeit begrenzt ist.

Der Hauptgrund für den genannten Nachteil wird darauf zurückgeführt, daß ein Luftstrom mit ionisierten Teilchen, welcher im weiteren als »Ionenwind« bezeichnet wird, der zum Zeitpunkt der Aufladung beim Kopierverfahren erzeugt wird, auf das fotoleitfähige Papier gerichtet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Koronaentladungsvorrichtung zu schaffen, die in erster Linie verhindert, daß der Ionenwind auf das fotoleitfähige Papier gerichtet ist, so daß dieses Papier mehrmals benutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte

Weiterbildung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Der Kern der Erfindung besteht somit im wesentlichen darin, daß eine neutrale Luftströmung in die Vorrichtung einströmt, die die schädlichen Gasvolumina von der aufzuladenden Fläche fernhält, wobei andererseits aber die geladenen Luftmoleküle nicht daran gehindert werden, unier dem Einfluß des elektrischen Feldes, das von dem Entladungsdraht erzeugt wird, zur aufzuladenden Fläche zu gelangen, so daß trotz der bevorzugten Strömung geladener Teilchen in Richtung der rückseitigen öffnungen eine Aufladung durch die eigentliche Entladungsöffnung ermöglicht wird. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine herkömmliche Aufladungsvorrichtung für die Elektrophotographie,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Wirkung des Ionenwinds,

Fi g. 3a und 3b eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,

F i g. 4 eine Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 5 eine Darstellung einer weiteren Abwandlung der Erfindung.

Die in F i g. 1 dargestellte herkömmliche Koronaentladungsvorrichtung für die Elektrophotographie weist eine U-förmige Abschirmplatte 21 aus einem Leiter auf, deren eine Seite bei 22 offen ist. An beiden Enden der Abschirmplatte 21 sind isolierende Blöcke 23a und 23b angebracht, in welche Schrauben 24a bzw. 24b eingesetzt sind. Ein Koronaentladungs-Draht 25 ist mit seinen Enden zwischen den Schrauben 24a und 24i> festgelegt, so daß er unter Zugspannung steht. Über eine Zuleitung 26 und die Schraube 24a wird eine für die Koronaentladung ausreichende Hochspannung angelegt.

Gemäß Fig. Ib ist die Koronaentladungsvorrichtung einem fololeitfähigen Papier 1 zugewandt, um auf dessen Oberfläche eine Aufladung zu erzeugen. Eine Spannungsquelle 27 speist den Entladungs-Draht mit Hochspannung. Die Abschirmplatte 21 und die Rückseite des fotoleitfähigen Papiers 1 sind geerdet. Während der Koronaentladung verläuft der Ionenwind in der durch den Pfeil 28 angedeuteten Richtung. Dieser Ionenwind wird dadurch erzeugt, daß sich die durch die Koronaentladung erzeugten Ionen bewegen und mit Gasmolekülen kollidieren, welche sich dann ihrerseits in Bewegungsrichtung der Ionen bewegen. Wenn das Gas aus der offenen Seite 22 der Abschirmplatte herausströmt, strömt Luft von der Außenseite her in den eine weniger starke Koronaentladung aufweisenden Bereich, nämlich in der Nähe der isolierenden Brücke 23a und 23Z>, in die Einrichtung ein, um den Atmosphärendruck auszugleichen. Die Ionenwindverteilung bei der Koronaentladung ist in Fig. Ic dargestellt, wobei die eingezeichneten Pfeile die Richtungen und Geschwindigkeiten des Ionenwinds angeben. Im Ionenwind ist eine ziemlich große Menge Ozon und im freiwerdenden Zustand begriffenen Sauerstoffs enthalten.

Wenn fotoleitfähiges Papier mit kunstharzgebundenem Zinkoxid wiederholt verwendet bzw. dem Ionenwind ausgesetzt wird, nimmt infolge der ständigen Verschlechterung des Papiers die Schleierbildung auf der Kopie zu.

Weiterhin hat es sich gezeigt, daß der lonenwind einen nachteiligen Einfluß auf die Empfindlichkeit des

fotoleitfähigen Papiers hat. Dieser Einfluß ist in F i g. 2 graphisch dargestellt, wobei die Kurve a das Oberfläjhenpotential des fotoieitfähigen Papiers bei maximalem Ionenwind, die Kurve c das Oberflächenpotential dieses Papiers bei minimalem Ionenwind und die Kurve b das Oberflächenpotential dieses Papiers bei einer zwischen den Werten a und b liegenden Größe des Ionenwinds zeigen. Je größer der Ionenwind ist, desto geringer ist die Verringerung des Oberflächenpotentiais bei der Belichtung, d. h. die Empfindlichkeit nimmt ab. ι ο

Die sich aus dem vorstehend beschriebenen Effekt ergebenden Probleme sind zweifacher Natur: Einmal nimmt nämlich die Empfindlichkeit des fotoleitfähigen Papiers ab und zum anderen kann kein gleichmäßiges Bild erzielt werden. Genauer gesagt, wird die fotografisehe Empfindlichkeit des fotoleitfähigen Papiers entsprechend dem ungleich verteilten Ionenwind ungleichmäßig verringert, wenn ein Luftstrom vorhanden ist, welcher den Ionenwind nahe der Aufladungs- und Belichtungsteile des Kopiergeräts stört, so daß keine gleichmäßige Bildkopie erzielt werden kann. Im allgemeinen besitzt ein elektrophotographisches Kopiergerät dieser Art zahlreiche, einen Luftstrom erzeugende Teile, beispielsweise Entwicklereinrichtungen, Reinigungseinrichtungen und Kopierblatt-Abtrenneinrichtungen. Insbesondere im Bereich um die Aufladungs- und Belichtungseinrichtungen wird ein den Ionenwind störender Luftstrom durch das Kühlgebläse erzeugt, welches verhindern soll, daß das durch eine Lichtquelle für die Vorlagenbildbelichtung erzeugte Licht eine das Vorlagenblatt tragende Glasscheibe überhitzt. Zur Verhinderung seiner schädlichen Auswirkungen muß der Ionenwind daran gehindert werden, das phoioleitfähige Papier zu beeinflussen.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine J5 Koronaentladungsvorrichtung für die Elektrophotographie, die eine Koronaentladung zu erzeugen vermag, ohne dabei den lonenwind gegen das photoleitfähige Papier zu richten. Ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 3 dargestellt.

Eine aus leitfähigem Material, wie Aluminium, bestehende U-förmige Abschirmung 30 ist aus einer Rückplatte 31 sowie einer rechten und einer linken Seitenplatte 32a bzw. 326 aufgebaut. Die anderen Seitenplatten 33a und 33b sind isolierende Blöcke, die an beiden Enden der Abschirmung 30 angebracht sind. Innerhalb der Abschirmung 30 erstreckt sich ein Sprühentladungs-Draht 34, während eine erste Entladungs-Öffnung bei 35 angedeutet ist.

Zwei weitere öffnungen 36a und 366 sind an den Seitenplatten 32a bzw. 326 vorgesehen. An den Außenflächen der Seitenplatten 32a, 326 sind Isolierplatten 37a bzw. 376 befestigt, die beispielsweise aus Acrylharz bestehen und die derart angeordnet sind, daß sie die zweiten öffnungen 36a und 366 nicht verdecken. Andererseits sind an den Isolierplatten 37a, leitfähige Platten 38a bzw. 386 befestigt, die abgebogene Enden 39a bzw. 396 und 40a bzw. 406 aufweisen. Die Seitenplatten 32a und 326 sowie die isolierenden Platten 37a und 376 sind bei 41a und 416 mit Aussparungen versehen, so daß die leitfähigen Platten 38a und unmittelbar dem Inneren des aus der Abschirmung und den isolierenden Blöcken 33a, 336 gebildeten Kastens zugewandt sind.

Wenn die vorstehend beschriebene Koronaentladungsvorrichtung auf die in F i g. 3b dargestellte Weise dem photoleitfähigem Papier 1 gegenüberliegend angeordnet ist und von einer Hochspannungsquelle Hochspannung an den Entladungs-Draht 34 angelegt wird, findet eine Koronaentladung statt Hierbei wird das photoleitfähige Papier aufgeladen, während gleichzeitig auf vorher beschriebene Weise ein lonenwind erzeugt wird.

Die Koronaentladungsvorrichtung wird bei dieser Ausführungsform nämlich so angeordnet, daß der Abstand zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und dem fotoleitfähigen Papier 1 größer ist, als der Abstand zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und der Rückplatte 31 (wobei der erstere Abstand meist 10 mm und der zweitgenannte Abstand 8 mm beträgt). Dazu ist darauf hinzuweisen, daß die Seitenplatten 32a bzw. 326 aus einer leitfähigen Platte hergestellt sind, welche geerdet ist und wobei die Platten 37a bzw. 376 als Isolierplatten ausgebildet sind. Bei einer derart ausgebildeten Anordnung wird ein stärkeres elektrisches Feld zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und der Rückenplatte 31 innerhalb der Seitenplatten 32a und 326 als zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und dem fotoleitfähigen Papier 1 innerhalb der Isolierplatten 37a und 376 gegenüber dem Koronaentladungs-Draht 34 erzeugt, wenn eine Hochspannung an den Koronaentladungs-Draht 34 durch die Hochspannungsquelle 42 angelegt wird. Hierbei werden die Isolierplatten 37a und 376 elektrisch geladen und dienen zur Abschwächung des elektrischen Feldes. Dadurch fließt ein Koronastrom stärker auf der Seite der Rückenplatte 31 als auf der Seite des fotoleitfähigen Papiers 1 und daher kann eir. »lonenwind« ebenfalls mehr auf der Seite der Rückenplatte 31 strömen. Der Strom aus geladenen Teilchen oder der Kornastrom erreicht die Rückenplatte 31 und die geerdeten Platten 32a und 326 und dadurch werden die geladenen Teilchen neutralisiert. Ein Strom aus neutralisierten Luftpartikeln, der durch die geladenen Teilchen erzeugt wird, wird durch die zweiten, rückwärtigen öffnungen 36a und 366, wie durch einen Pfeil A angedeutet, herausgedrückt oder der »lonenwind« wird ausgeatmet, wobei der »lonenwind« in diesem Zustand keine Ionen, sondern sehr aktive Teilchen enthält.

Andererseits treiben die geladenen Teilchen in dem elektrischen Feld und sind auf das fotoleitfähige Papier 1 gerichtet und erreichen das fotoleitfähige Papier 1 um dessen Oberfläche elektrisch aufzuladen. In gleicher Wtise werden die neutralisierten Teilchen, welche durch die geladenen Teilchen in Richtung des fotoleitfähigen Papiers 1 gezwungen werden, rückwärts oder seitwärts zu den öffnungen 36a und 366 gezogen, entsprechend dem verminderten Druck in dem Raum zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und der Rückenplatte 31, der durch einen großen Anteil von vorherrschenden, aus den zweiten öffnungen 36a und 366 »ausgeatmeten« Ionenwinden erzeugt wird. Daraus ergibt sich, daß der Umstand des vermindernten Druckes auf der Seite der ersten Entladungsöffnung wirksam wird und dann die Luft um die Sprühentladung herum im Innenraum in Richtung eines Pfeiles B strömt und ggf. ein Strömungskanal en(!ang des Pfeiles B zu dem Pfeil A gebildet wird. Diese Betrachtungsweise ergibt sich, daß der Umstand des verminderten erzeugte Kraft, die die geladenen Teilchen zum Driften veranlaßt, stärker ist als die Kraft des Ionenwindes, so daß das fotoleitfähige Papier 1 nichtsdestoweniger elektrisch geladen wird, als dies beobachtet wird, wenn die Luft auf der Seite der ersten öffnung 35 in Richtung des Pfeiles B strömt.

Es ist daher erforderlich, daß das Feld zwischen dem

Koronaentladungs-Draht 34 und der Seite der Rückenplatte 31 einschließlich des Teils der Seilenplatten 32a und 326, welche auf der Seite der Rückenplatte angeordnet sind, intensiver gemacht wird, als dasjenige, welches zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und der Seite des fotoleitfähigen Papiers einschließlich des Teils der Seitenplatten, welche, wie in dem Ausführungsbeispiel beschrieben, auf der Seite des fotoleitfähigen Papiers angeordnet sind, um dadurch zu erreichen, daß der lonenwind, der jene aktiven Luftpartikelchen als Ozon enthält und der zum Erreichen der auf dem fotoleitfähigen Papier gewünschten Wirkung erforderlich ist, nicht auf die Seite des fotoleitfähigen Papiers gerichtet ist, sondern auf der Seite der Rückenplatte von der Koronaentladungsvorrichtung »ausgeatmet« wird. Dies wird durch Auswahl des Abstandes zwischen dem Koronaentladungs-Draht 34 und den obengenannten Komponenten ermöglicht, entsprechend der elektrischen Durchführbarkeit und des verwendeten Materials und deren Gestaltung.

Fig.4 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, die einen Koronaentladungs-Draht 60 aufweist. Eine Abschirmung, welche den Koronaentladungs-Draht 60 von drei Seiten her umschließt, besteht aus einer Rückenplatte 61 und aus Seitenplatten 62a und 626. Weiterhin weist die Vorrichtung eine erste öffnung 63 für die Aufladung, zweite öffnungen 64a und 646 für den Austritt des Ionenwinds, Platten 66a und 66b zur Verhinderung einer Rückströmung des Ionenwinds sowie eine Spannungsquelle 65 auf. Während bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 die isolierenden Platten 37a und 376 an den Seitenplatten 32a und 326 befestigt sind, sind bei dieser abgewandelten Ausführungsform keine isolierenden Platten vorgesehen. Außerdem ist bei dieser abgewandelten Ausführungsform das elektrische Feld in der Koronaentladungsvorrichtung so angeordnet, daß der lonenwind über die zweiten öffnungen 64a und 646 ausströmt.

Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die einen Koronaentladungsdraht 72 aufweist. Eine den Koronaentladungs-Draht 72 von drei Seiten her umgebende Abschirmung wird durch eine RUckplatte 70 sowie Seitenplatten 71a und 7ib gebildet. Diese Vorrichtung weist weiterhin eine erste öffnung 73 für die Aufladung, zweite öffnungen 74a und 74b für den Austritt des lonenwinds sowie einen Schacht 75 auf, dessen Unterkanten an den Seitenplatten 71a und 716 befestigt sind. Weiterhin sind ein Absaug-Gebläse 76 und eine Hochspannungsquelle 77 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wird durch Absaugen des

ίο lonenwinds mittels des Absaug-Gebläses 76 verhindert, daß der lonenwind durch die zum Aufladen dienende erste öffnung hindurchströmt und das photoleitfähige Papier 1 beaufschlagt.

Wie eingangs erwähnt, arbeiten die erfindungsgemä-Ben Vorrichtungen äußerst vorteilhaft in Verbindung mit fotoleitfähigem Papier mit kunstharzgebundenem Zinkoxid und vermögen außerdem noch vorteilhafter die Entstehung übelriechenden Gases zu verhindern. Ersichtlicherweise ist die Bildung übelriechender Gase, wie Ozon, ein ernstliches Problem, wenn ein mit Koronaentladung arbeitendes Kopiergerät längere Zeit in einem kleinen Raum betrieben wird.

Auch wenn die Entstehung solchen Gases unweigerlich mit der Koronaentladung verbunden ist, kann die erzeugte Ozonmenge auf einen bestimmten Betrag reduziert werden, indem das Gas durch ein chemisches oder thermisches Filter hindurchgeleitet wird.

Da der lonenwind bei einer herkömmlichen Koronaentladungsvorrichtung, wie erwähnt, gegen das photoleitfähige Papier gerichtet ist, ist es unmöglich, ein Filter anzuordnen. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig den lonenwind zu filtern, bevor er dispergiert. Wegen dieser Schwierigkeiten ist bisher keine wirksame Einrichtung bekannt, welche die Ausbreitung von Ozon aus einem Kopiergerät verhindern kann. Bei dei erfindungsgemäßen Vorrichtung '.ritt dagegen dei Ionenwind aus der zweiten öffnung aus, wodurch seir Strömungsverlauf nach dem Austritt festgelegt ist unc er vor seiner Dispersion gefiltert werden kann unc damit wirksam das Problem der Entstehung vor übelriechendem Gas, wie Ozon, bei einem Kopiergerä gelöst wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Koronaentladungseinrichtung zum Aufladen elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien, mit in einem, eine Entladungsöffnung aufweisenden Gehäuse U-förmigen Querschnitts angeordneten Entladungselektroden und mit in dem Gehäuse auf der der Entladungsöffnung gegenüberliegenden Seite angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer von der aufzuladenden Fläche in Richtung der Entladungselektroden verlaufenden Luftströmung aus elektrisch neutralen Luftvolumina die Koronaentladungseinrichtung eine Geometrie aufweist, derzufolge der in Richtung der rückwärtigen Abschirmfläche des Gehäuses fließende Koronaionenstrom größer ist, als der in Richtung der aufzuladenden Fläche fließende Koronaionenstrom.

2. Koronaentladungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den der Entladungsöffnung gegenüberliegenden Luftdurchtrittsöffnungen ein Absauggebläse angeordnet ist.