DE2213419A1

DE2213419A1 - Verfahren zur verringerung der ozonerzeugung

Info

Publication number: DE2213419A1
Application number: DE2213419A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Leibrecht
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1973-10-04
Also published as: AU5339073A; GB1405337A; JPS498240A; US3843906A; FR2176915A1; AU464794B2; NL7303359A

Description

K 2105 PP-Dr.Gr-cr 17- März 1972

Beschreibung zur Anmeldung von

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf

Verfahren zur Verringerung der Ozonerzeugung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verminderung der Ozonerzeugung bei einer Sprühentladung von Drähten, die an drei Seiten von einem Schirm und an der vierten Seite von der Ladung aufnehmenden Fläche und gegebenenfalls einem vor dieser Fläche angeordneten Gitter umgeben sind.

In der Elektrophotographie finden zu verschiedenen Zwecken Coronaentladungseinrichtungen Anwendung. Die Einrichtungen, die ein oteuergitter aufweisen, werden zum gleichmäßigen Aufladen des Photoleiters verwendet.

3 0 9 8 A0/1031

Auch zur Reinigung des Photoleiters und zur Übertragung des Tonerbildes auf Papier werden jedoch Coronen verwendet.

Bei diesen Sprühentladungseinrichtungen besteht ein großer Nachteil darin, daß die erzeugte Ladung in dem elektrischen Feld eine so hohe Energie erhält, daß eine erhebliche Menge Ozon erzeugt wird. Außerdem fließt von dem vom Sprühdraht abgesprühten Strom nur ein kleiner Teil auf die Ladung aufnehmende Fläche, während der größte Teil auf den Schirm fließt. Dadurch werden die Netzgeräte unnötig belastet.

Es ist auch bereits eine Vorrichtung zum Aufladen eines Photoleiters beschrieben worden, bei der der Coronasprühdraht bis auf einen schmalen Schlitz vollständig von einem Schirm umgeben ist. Dieser Schirm kann dabei auf eine mittlere Spannung zwischen der Sprühdrahtspannung und der Spannung des Photoleiterträgers, meist Erde, gelegt werden. Ein derartiger Schirm bringt nur eine außerordentlich schlechte Stromausbeute und hat die Funktion, die bei anderen Aufladevorrichtungen dem Gitter zukommt. Dieser Schirm soll nämlich eine gleichmäßige Aufladung der Schicht auf definierte Spannung erzielen. Durch die mittlere Spannung

wird somit die Stromausbeute, also das Verhältnis des aufgefangenen, genutzten Stroms zu dem am Sprühelement emittierten Strom in sehr unerwünschter Weise besonders klein gehalten. Dadurch ergibt sich insbesondere eine sehr große

3 0 0 8 A ι) / 1 0 3 1

und sehr störende Ozonerzeugung. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der US-PS 2 817 7Ö5 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der abgesprühte Strom und damit die Ozonerzeugung möglichst klein gehalten werden können, ohne daß der genutzte Sprühstrom zu klein wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der-eingangs definierten Art gelöst, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß man den Schirm auf ein Potential zwischen dem der Ladung aufnehmenden Fläche beziehungsweise deren Träger und dem des Sprühdrahtes legt. Bei üblichen Coronakonstruktxonen kann die Schirmspannung dabei etwa 1/4 bis 1/2 der Sprühdrahtspannung betragen.

Es wurde gefunden, daß sich mit diesem Verfahren der von den Coronasprühdrähten emittierte Strom ganz erheblich absenken läßt, ohne daß der genutzte Strom,

beispielsweise der auf den Photoleiter gelangende Strom wesentlich vermindert wäre.

9 8 4 ü /10 3 1

Die Erfindung besieht sich auch auf eine Sprühentladungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine derartige Einrichtung weist in Kombination zumindest einen Sprühdraht, einen diese Sprühdrähte czvi. diesen Sprühdraht auf drei Seiten umgebenden elektrisch leitfähigen Schirm und ein an der offenen vierten Seite des Schirmes angeordnetes Gitter auf, wobei diese drei Einheiten sämtlich voneinander elektrisch isoliert sind, außerdem weist die Einrichtung eine erste Spannungsquelle für den Sprühdraht, eine zweite Spannungsquelle für das Gitter und erfindungsgemäß eine dritte Spannungsquelle auf, mit der der Schirm elektrisch verbunden oder verbindbar ist und deren Spannung zwischen der der ersten Spannungsquelle und der Bezugsspannung liegt.

Die Erfindung wird im folgenden noch näher unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert. Es aeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein Diagramm der gemessenen Ströme.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen.

In dieser Figur ist schematisch im Schnitt eine Entla-

3 0 3 8 » G / 1 0 3 1

dungsvorrichtung dargestellt, mit der der effektiv genutzte Strom in Abhängigkeit vqn der Schirmspannung gemessen wurde. Die Vorrichtung weist drei Sprühdrähte auf j die auf drei Seiten von einem Schirm 2 umgeben sind. Unterhalb der Entladungsdrähte 1 ist ein Gitter angeordnet. Unter dem Gitter befindet sich eine Auffangelektrode 4.

Der Schirm 2 ist mit einer einstellbaren Spannungsquelle 5, die Sprühdrähte 1 sind über ein Milliamperemeter 6 mit einer Spannungsquelle 7, das Gitter 3 ist mit einer Spannungsquelle 8 und die Auffangelektrode über ein Milliamperemeter 9 mit Erde verbunden.

Die gemessenen Ströme sind in Figur 2 dargestellt. Die" hyperbelähnlichen Kurven 0,1*1 bedeuten die an dem Meßgerät 6 gemessenen Ströme der Coronadrähte 1. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Kurven mit dem Faktor 0,1 multipliziert dargestellt. Man erkennt, daß der emittierte Coronastrom sehr stark mit der Schirmspannung Up abnimmt. Bereits bei einer Schirmspannung von. -2200 V ist der Coronastrom I₁ auf weniger als die Hälfte seines Ursprungswertes abgesunken. Es hat sich

3frjfc v'i / 103 1

i 2 2 1 3 A 1 9

jedoch geneigt j α aß der au j.¹ der- Auffangelektrode ^l\

gemessene St-rom !,, durch das Anlegen einer- Spannung an der. Schirm 2 verglicht-".η i.iir. dem Strom bei geerdetem Schirm zunächst etwas ansteigt and im Falle einer Sprühdrahtspannung von -B kV und einer Gitterspannung von -1000 7 bei einer Schirmspannung I)' von -2200 V den ursprünglichen Wert wieder erreicht hat. Daraus ergibt sich, daß in diesem Falle die Stromausbeute, also das Verhältnis des aufgefangenen, genutzten Stromes zu dem am Sprühelement emittierten Strom um mehr als einen Faktor 2 verbessert wurde. Dementsprechend wurde auch die Ozonerzeugung um diesen Faktor herabgesetzt.

Ähnliche Verhältnisse ergaben sich bei anderen Sprühdrahtspannungen und anderen Gitterspannungen. Dies ist auch aus dem Diagramm von Fig. 2 ersichtlich. Die gestrichelt dargestellten Kurven sind mit einer Gitterspannung U-, = -1000 V und die ausgezogenen Kurven mit einer Gitterspannung U^ = -600 V aufgenommen worden. Bei sämtlichen Kurven erkennt man, daß mit einer Schirmspannung, die in der Größenordnung von 1/4 bis 1/2 der Sprühdrahtspannung liegt, eine beträchtliche Verbesserung der Stromausbeute erzielt wird und dementsprechend die Ozonerseugung in vorteilhafter Weise außerordentlich verringert ^^rerden kann.

3fj b ·- / i i) 3 1

BAD ORIGINAL

Es wird angenommen, daß diese Ji-rseheinung wie folgt zu erklären ist.

Das ,Schirmpotential bewirkt eine Veränderung der Feldstärke an der Oberfläche des Sprühdrahtes 2 und zwar vor allem in dem dem Schirm zugewandten Winkelbereich. Diese Veränderung der Feldstärke führt zu der starken Abnahme des tatsächlich emittierten Stromes der Sprühdrähte 1, die aus den hyperbelähnlichen Kurven 0,1 · I^ ersichtlich ist. Dieser Erscheinung ist bezüglich des auf die Elektrode 4 gelangenden Stroms I₁, ein Effekt überlagert, der dazu führt, daß von den vom Sprühdraht in Richtung Schirm emittierten Ladungen aufgrund des höheren Potentials des Schirms ein Teil umgelenkt und auf die Auffangelektrode geschickt wird. Trotz abnehmenden Sprühstroms kann es somit dazu kommen, daß der aufgefangene Strom I₁, zunächst ansteigt und erst dann stärker abfällt, wenn auch in dem der Auffangelektrode zugewandten Winkelbereich die Feldstärke und damit die Emission so stark absinkt, daß der umlenkende Effekt des Schirmpotentials "überwogen wird.

Der exakte Verlauf der Kurven ist von der Geometrie der Sprühanordnung, der Sprühdrahtspannung und der Gitterspannung abhängig. Die Spruhdrahtstromkurve wird jedoch stets im spitzen Winkel an der Ordinate ansetzen und mit zunehmendem Schirmpotential rasch abfallen, während die Stromkurve für die Auffangelektrode

3 0 3 B U 0 / 1 I) 3 1

im wesentlichen waagerecht von der Ordinate ausgeht und mit zunehmender Schirmspannung erst dann stärker abzufallen beginnt, wenn der Sprühdrahtstrom bereits auf
die Hälfte seines ursprünglichen Wertes abgefallen ist.

Neben der verringerten Ozonerzeugung derartiger
Aufladungsvorrichtungen ist als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens die bessere Ausbeute hervorzuheben. Dadurch wird eine einfachere Konstruktion und eine kleinere Auslegung der Netzgeräte ermöglicht.

0 9 8 4 0/1031

Claims

Patentansprüche

• 1.)Verfahren zur Verringerung der Ozonerzeugung beim Sprühentladen von Drähten, die an drei Seiten von einem Schirm und an der vierten Seite von der Ladung aufnehmenden Fläche und gegebenenfalls einem vor dieser Fläche angeordneten Gitter umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schirm auf ein Potential zwischen dem des Trägers der Ladung aufnehmenden Fläche und dem des Sprühdrahtes legt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schirm auf etwa 1/4 bis 1/2 der Sprühdrahtspannung legt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum Aufladen einer Photoleiterschicht, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) zumindest einen Sprühdraht,

b) einen die Sprühdrähte bzw. den Sprühdraht auf drei Seiten umgebenden, elektrisch leitfähigen Schirm,

c) ein zwischen der Photoleiterschicht und der offenen vierten Seite des Schirms angeordnetes Gitter,

3098 4 0/1031

wobei die Sprühärähte, der* Schirm und das Gitter voneinander elektrisch isoliert sind,

d) eine erste Spannungsquelle für den Sprühdraht,

e) eine zweite Spannungsquelle für das Gitter und

f) eine dritte Spannungsquelle für den Schirm, deren Spannung zwischen der Spannung der ersten Spannungsquelle und derjenigen des Trägers des Photoleiters liegt.
4. Sprühentladungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet j daß die Sprühdrähte aus 50,u starkem Wolframdraht bestehen, die erste Spannungsquelle zwischen- -6 und -8 kV j die zweite Spannungsquelle zwischen -600 und -1000 V und die dritte Spannungsquelle etwa -2 kV liefert.

3(jy84ii / i 03 1