DE2218182A1

DE2218182A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sprühentladung

Info

Publication number: DE2218182A1
Application number: DE19722218182
Authority: DE
Inventors: Delmer G. Rochester N.Y. Parker (V.StA.). G03g 15-00
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1972-11-02
Also published as: GB1387209A; US3742237A; CA955299A

Description

Xerox Square, Rochester, N.Y. 14603, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Sprühentladung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgabe von Sprühentladungs-Wechselstrom.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für sog. Wechselstrom-Corotrone und ermöglicht die Erhöhung der Stromstärke des von einem Wechselstrom-Corotron, das eine dielektrische Abschirmung besitzt, abgegebenen Spruhentladungsstrom.

In der elektrofotografischen Reproduktionstechnik muß man auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements eine einheitliche Schicht von elektrostatischen Ladungen aufbringen, die dann entsprechend dem aus einer auf die Oberfläche fallenden, modulierten Strahlung bestehenden Bild wahlweise

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abgeleitet werden, so daß ein elektrostatisches latentes Bild einer Vorlage entsteht. Dieses elektrostatische latente Bild wird dann entwickelt, und das entwickelte Bild kann auf "eine Unterlage übertragen-werden, wodurch man eine Kopie der Vorlage erhält. Wenn nun das lichtempfindliche Element aus einem üblichen, wiederholt verwendbaren, elektrofotografischen Element besteht, kann dieses lichtempfindliche Element gereinigt und für den nächsten Reproduktionsvorgang, vorbereitet werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist in der USA-Patentschrift 2-297 691 ausführlich beschrieben.

Pur das Aufbringen einer gleichmäßigen elektrostatischen Ladung auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements werden verschiedene Verfahren und Vorrichtungen verwendet. So benutzt man z.B. eine Strahlungsquelle, die durch Emission von radioaktiven Alphateilchen die Luft ionisiert, oabr eine Rolle aus leitendem Gummi, an der ein Potential liegt und die auf dem lichtempfindlichen Element abgewälzt werden kann, oder einen geladenen Isolator, der mit dem lichtempfindlichen Element in Berührung gebracht wird, so daß Ladungen von dem Isolator auf das lichtempfindliche Element übertragen werden können, oder auch eine Sprühentladungseinrichtung der in der USA-Patentschrift 2 777 957 beschriebenen Art. Alle vorstehend angegebenen Einrichtungen können für spezielle Zwecke verwendet werden, doch wird die gleichmäßige elektrostatische Ladung vorzugsweise mit Hilfe einer Sprühentladung auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements aufgebracht.

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Eine besondere Sprühentladungseinrichtung, die sich für die Verwendung in üblichen elektrofotografischen Reproduktionsgeräten schnell durchgesetzt hat, ist unter des. Namen Corotron bekannt und in der USA-Patentschrift 2 8J6 725 der Anmelderin ausführlich beschrieben. Ein Gorotron besitzt gewöhnlich eine Sprühentladungselektrode, z.B. in Form eines Sprühentladungsdrahtes, die von einer leitenden Abschirmung umgeben ist. An die Sprühentladungselektrode kann man eine Gleichspannung anlegen, die so-hoch ist, daß ein Sprühentladungs strom von der Elektrode zu der ihr im Abstand gegenüberliegenden Fläche eines lichtempfindlichen Elements fließt« Die üblichen Corotrone können verschiedenartige geometrische Ausbildungen haben, wie dies in der USA-Patentschrift 2 879 395 der Anmelderin angegeben ist.

Man kann das Corotron vorteilhaft zum Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht von elektrostatischen Ladungen auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements verwenden, doch ist das Corotron auch schon für andere Zwecke verwendet worden, beispielsweise zur elektrostatischen Übertragung eines entwickelten Bildes auf eine Unterlage, zum Entfernen von Hintergrund-Tonerteilchen von einem entwickelten elektrostatis.chen latenten Bild und zur Vorreinigung eines lichtempfindlichen Elements durch Neutralisation der Ladung von Tonerteilchen, die nach der übertragung des entwickelten Bildes auf eine Unterlage noch an der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements haften.

Die für die Verwendung in elektrofotografischen Reproduktionsgeräten bekannten Corotrone haben den Nachteil, daß sich auf dem Corotron und im Innern desselben Staub- und Tonerteilchen in einer solchen Menge ansammeln, daß der von dem

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Corotron erzeugte Sprühontladungsstrom mit ^un-'-hinondor Dieb ie der Teilchenansammlung abnimmt. Aus diesem Grurjde sind Corotrone entwickelt worden, die sich selbst reinigen, wobei die in einem Corotron infolge der Sprühentladung auftretenden Luftströmungen zur Reinigung der »Sprühentladungselektrode und der Innenwandung der sie umgebenden Abschirmung verwendet werden. Derartige Einrichtungen sind in den USA-Patentschriften 5 324- 291 und 5 4^r/1 695 der Anmelderin genauer beschrieben.

Ein anderes selbstreinigendes Corotron besteht aus einer Wechselstrom-Sprühvorrichtung, an deren Sprühentladungselektrode eine zu einer Sprühentladung führende Wechselspannung angelegt wird. Die Erzeugung eines Sprühentladungs-* Stroms ist dabei vor allem von der Potentialdifferenz swiseben der Sprühentladungselektrode und der sie teilweise umgebenden Abschirmung abhängig. Wenn daher an eine Absch? rmung aus rietall ein Bezugspotential» z.B. das Erdpotential, angelegt wird, fließt ein positiver' Sprühentladungsstroin, sofern die Differenz zwischen der an die Sprühentladungseloktroce angelegten Wechselspannung und dem an die metallische Abschirmung angelegten Bezugspotential größer ist als die negative Schwellenspannung für die Sprühentladung.

Theoretisch müßte daher in einem WechselstroBi-Corotron de?¹ stärkste Sprühentladungs--Wechs el strom erzeugt werden, wenn eine geerdete metallische Abschirmung verwendet wird. Ein Wechselstrom-Corotron mit einer geerdeten Abschirmung bat aber leider den .Nachte:! !I , daß sich auf der Innenwandurir der metallischen Abschirmung Toner- oilei¹ Schriutateilchen ansammeln und zu Störungen führen, wenn sie nicht einwandfrei

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entfer-nt v/erden. Diese Teilchen bestehen insbesondere aus dielektrischem Material, so daß sie die geladenen Ionen speichern, die sie während der Sprühentladung von der Sprühentladungselektrode erhalten haben·. Wenn die Ladung dieser Teilchen zunimmt, wird auf der verunreinigten Innenwandung der. sie umgebenden Abschirmung eine Spannung hervorgerufen, so daß zwischen der Sprühentladungselektrode und der Abschirmung eine ungleichmäßige Potentialdifferenz auftritt. Daher unterliegt der Sprühentladungs-Wechsefetrom Schwankungen., die auf die Schwankungen dieser Potentialdifferenz zurückzuführen sind.

Als Verbesserung gegenüber dem Wochselstrom-Corotron mit geerdeter Abschirmung aus Metall hat man ein V/echselstrom-Corotron vorgeschlagen, das eine Abschirmung aus dielektrischem oder Isoliermaterial in JJ'orm eines Kunststoffs, wie Polytetrafluorathylen (Teflon) oder- Polyäthylenteraphthalat (MyIar) besitzt. Die Ansammlung von dielektrischen Teilchen auf der Innen wandung einer dielektrischen Abschirmung beeinflußt den Sprühentladungs-Wechselstrorn im wesentlichen nicht. Diese vorteilhafte Eigenschaft geht jedoch auf Kosten der Stromstärke des Sprühentladungs-Wechselsbroms. Die Verringerung der Stromstärke der Sprühentladung ist auf den schnellen Anstieg der Spannung zurückzuführen, welche auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung erzeugt wird und welche die Potentialdiffercnz zwischen, der Sprühentladungselektrode und der dielektrischen Abschirmung auf einen unerwünschten Bereich begrenzt. Die auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung auftretende Spannung steigt annähernd ebenso schnell an wie die zur Sprühentladung führende Wechselspannung, die an die Sprühentladungselektrode angelegt wird«

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Man kann dies dadurch erklären, daß die auf der ATd r> chi.van αϊ g erzeugte Spannung der Ladung der Abschirmung direkt, proportional und dor Kapazität zwischen der Innenwandung der Abschirmung.und demUmgebungs-Erdpotential. umgekehrt proportional ist. Werm daher die auf der Abschirmung gespeicherte Ladung zunimmt, nimmt auch die auf der Innenwandung der Abschirmung hervorgerufene Spannung zu. Ist dann die Kapazität zwischen der Inn em ran dung der Abschirmung und dem Umgebungs-Erdpoteutial klein, so führt eine geringe Zunahme der Ladung zur Erzeugimg: einer hohen Spannung.. Las Umgebungs--Erdpotential ist dem Fotential eines Belages eines Parallelbelag-Kondensators äquivalent, wenn dieser Belag so weit weg von der Innenwslidung der dielektrischen Abschirmung angeordnet ist, daß zwischen dem Belag und der Innenv/andung nur eine kleine Kapazität besteht. Die Irmenwandung kann dann als der andere Belag des Parallelbelag-Kondeusators angesehen v/erden.

Ein schwacher Sprühentladungs-Wechselstrom bewirkt daher auf der Innenv/andung der dielektrischen Abschirmung eine hohe Spannung, so daß die Potentialdifferenz zwischen der Sprühentladungselektrode und der Wandung der dielektrischen Abschirmung viel kleiner ist als die Potentialdifferena zwischen der Sprühentladungselektrode und der Wandung einer geerdeten Abschirmung aus Metall. Infolgedessen ist der Sprühentladungsstrom in einem Wechselstrom-Corotron ;cit dielektrischer Abschirmung viel schwächer als in einem Wechsoistrom-Corotron mit metallischer, geerdeter Abschirmung.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diese und weitere 4* Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und mit einfachen, wirtschaftlichen Mitteln die Stromstärke des Sprühentladung.sstroms eines Wechselstrom-Corotrous zu erhöhen.

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Ein Verfahren der· eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß so gestaltet, daß eine teilweise, von einer dielektrischen Abschrimung umgebende Sprühentladungselektrode vorgesehen wird, daß entlang der Außenfläche der dielektrischen Abschirmung eine leitende Lage angebracht wird und daß diese leitende Lage ein Bezugspotentional sowie an die Sprühentladungselektrode eine zur Sprühentladung führende Wechselspannung angelegt wird.

Eine Wechselstrom-Sprühentladungsvorrichtung besitst nach der Erfindung eine langgestreckte Sprühent,ladungselelctrode, die von einer dielektrischen Abschirmung teilx^eise umgeben ist, welche dieselbe Längsausdehnung hat wie die Sprühentladungselektrode, wobei entlang der Außenwand der dielektrischen Abschirmung leitende Mittel anliegen, welchem mittels einer Einrichtung ein Bezugspotential erteilbar ist, wobei an die langgestreckte Sprühentlandungselektrode mittels einer Einrichtung eine zur Sprühentladung führende Wechselspannung anlegbar ist.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen der Stromstärke des SpruhentladungsStroms, der von einer Sprühentladungseinrichtung erzeugt wird, die gegenüber einer Ansammlung von Fremstoffteilchen relativ unempfindlich und insbesondere selbstreinigungsfähig ist.

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-G-

Go ir.)'.ß e'er Erfindung hai. .ferner eine Vorrichtung zur Abgabe eines ^rrühf.ntladsnf:;;;-· Ve eh.seir:trc;/i:. an eine Oberfläche eine:¹ letzterer ii,i Abstand geg·- iiiJ'norii'Vicndeiii.-prühcn ti rdr.pgecAr-j/trc dc.-nanordmmg, die von einer diele-I;ri scher·. Abscb-' ι ·:ι.ν.η£ teilv;eise .so i.uBg-eben lot, da'ß ^v.'ischen der iij)rü)jentladung3-el eirtJ¹OdCnanordnung liiul d(.-r Obori'liielje ein Ι-.''-g Tut einen

der dielektrischen Abschirmung dej'i einen 3"SeIag eines Eondcn·- sators bildet i wobei entlang der Aiiße^ifläclie der d:3 el ei- Lv:· :-c: /ibsclii rffiung leii'airdo Jiittol n.ngeb'.'-acürL; sind, die den a:-.:d-'-:'-O£i Beleg ucb Kondensators bilden .und wobei injittels einer Ei.nri.ortung 2,uin Anlegen an die leite?] den. Ki i/o el eine Bezugsspcuinung sowie Mittels einer Einrichtung an die Sprühontlauungso! el;tr denanordnung eln.e v;\i einer Gjan-^ic-nt 1 u^ung iülirende Weclisel!- spannung nnlegbar ist.

Die Erfindung schafft r-owit ein Verfahren und eine Vor-vi'-uhtimr ZUi¹ zuv erlas si gen Erhöhung der »Stro-nutärLo den von oi ϊαοώ; V/ech ■■-nelstrom-Corotron abgegebenen Gtroinn, In e.iner Aur;f üi^rung;:! o¹ ')■■ der Erfindung besitzt ein l/echKeQi'trow-Corotron eine SpriUientJ.adung.solekl-rode und eine dieise Elektrode toilweJ .'.·'·: uMfve·- bendc, diejek1;riso}io übGcliinnung. deren /iußenflache j extend beschichtet ist. An die leitende Außenfläche kann ein selchet; Bezugspotential angelegt; werden, daß beim /n.lcgen einer zu einer Sprühentladung führenden Ve eh ^e] r.pannung an dir. iip.-i-ül·- entladungselehtrodo ei η Gprülientl ndungy-V/ech.sel et rom er r-.eu.gt wild, dessen ßtrouifitärko sehr viel {-;j'oße:r' i .".i; al s das bi sljer erzielbar war.

Weitere Iierkinale, Ein/-ol)i(!:i ton und Vorteile i)\ ν Eri'indur·,-, er geben si eh aus der folgend en Beiuiliridbung von Ausi'üJn-iin. : b< .isj)iele-n anliand d'.:r Zeie.lmuno Darin v.v.\{\\.'.

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Fig. 1 eine schematisiea^te Schrägansieht, teilweise im Schnitt, eines ausgebildeten Wechselstrom-Corotrons,

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs von Wellen formen in bisher verwendeten Vorrichtungen

und
Fig. 4 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs von Wellenformen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Wechselstrom-Sprüheiitladungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Corotron 10 mit einer Abschirmung 12 aus dielektrischem Material, einer Schicht 11 aus leitendem Material, isolierenden Endplatten 14,15 und einer Sprühentladungselektrode 1$. Die Sprühentladungselektrode 13 ist von der im Querschnitt rechteckigen Abschirmung 12 aus dielektrischem Material teilweise umgeben. Als Dielektrikum kann man Polytetrafluorethylen (Teflon), Polyethylenterephthalat (Mylar), Acrylglas, Lexan od.dgl. verwendenο Wie aus Fig. 1 hervorgeht und ausführlicher in Fig. 2 dargestellt ist, wird'die dielektrische Abschirmung von zwei parallelen Seitenwänden und einer sie im Abstand voneinander haltenden, oberen Verbindungswand gebildet. Die dielektrische Abschirmung 12 kann einstückig sein. Sie besitzt" auf ihrer Unterseite eine Öffnung 16.

Die dielektrische Abschirmung 12 hat dieselbe Längsausdehnung wie die Sprühentladungselektrode 13· Die Wandstärke der dielektrischen Abschirmung 12 wird in Abhängigkeit von der Durchschlagsfestigkeit des verwendeten Materials, der Frequenz der zur Sprühentladung führenden Wechselspannung und dem Durchmesser

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dev eventuell an der Wandung eier dielektrische?) Abschirmung haftenbleibenden !Tonerteilchen gewählt. In Versuchen wu-'den · befriedigende Ergebnisse mit einer dielektrischen Abschirmung erzielt, die eine Wandstärke von 25 μτα hatte. Brauchbare W'ancstHL'ken liegen insbesondere im Bereich von 6 bis 25 UBi. Bei einer Wandstärke unter 6 um hat do.ü Dielektrikum meist eine zu gerinne Durchscblagnfestigkeit. Andererseits werden zahlreiche der durch die Erfindung ermöglichten Vorteile nur noch in sehr geringem Maße erzielt., vena die Wandstärke des Dielektrikums viel größer ist'als 250 pn« Pies wird nachstehend erläutert.

Auf der Außenfläche ist eine Lage 11 aura einem leitenden Material angebracht. Diese .Lage berührt die dielektrische Abschirmung 12 und erstreckt sich längs derselbe/i. Die leitende Lage 11 kann aus einen einstückj gen Gebilde tor.t.ehen.. z.B. aus einer Folie, sie kann aber auch von einer leitenden Anstrichmasse, von Streifen aus leitendem Uater-ial, einem Drahtgitter od.dgl. gebildet, werden.

Wie aus der nachstehenden Beschreibung hervorgeht, ist die Dicke der leitenden Lage 11 nicht kritisch. Die obere Verbinciungswand der dielektrischen Abschirmung 12 und der entsprechende Teil der an ihr anliegenden, leitenden Lage 11 können mit (nicht gezeigten) langgestreckten Ausnehmungen ausgebildet sein, die im wesentlichen parallel zu der Sprühontladungselektrode 15 verlaufen und Austrittsöffnungen für die im Corotron 10 durch die Sprühentladung erzeugten Luftströmungen bilden. Dies ist in den erwähnten USA-Pateatschriften 3 ^}/?Λ 291 und 3 471 695 beschrieben.

SAP OfIlQINAL 2 Π 9 H 4 5 / ! 0 W /♦

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Die Sprühcnrt.lndungr-ielektrode IJ ist zwischen den iisolierenden Endt eilen. 14 und 13 angeordnet, die im entgegengesetzten. JCnden der A.Kscüiirsnmgsoja.ordi:mng vorgesehen ciud, welche νου. der dielektrischen Abschirmung 12 und dor daran einliegenden, leibenden Lage 11 gebildet wird. An den Endteil en 14 und V) nincl geeignete /msoülußteile 17 vorgesehen, wit deni^n d:i c »jprühentilödtingseloktrode 15 an eine (nicht gezeigto) geeignete Quelle einer zur &prühentladung .führenden Wochüelnpannung augesclilossen \-/erden 3rann . Die üi^rühentladungselektrode 13 kann aus einem Draht odej¹ a\as raohi'eren dünnen Drähten bestehen, die sich zvjiüchon den einander p;egenüber·- liegenden lind t ei lon 14 und 1^5 erstrecken. Man kanu heispdoi.'iweiBe einen aus einer Platinlogierung host eh en der. Draht mit einem Durchmesser von 89 Jim verwenden.

Wie in Fig. 2 im Schnitt dargestellt int, kann die leitende Lage 11 mit geeigneten ^nschlußteilen2\ verseilen coin, die zum Anlegen eines geeigneten Bezugspot ent :i als, z.B. einer Gleichspannung oder gegebenenfalls des Erdpotentials an die leitende Lage 11 dienen. Die vorstehend beschriebene Sprühentladungsvorrichtung wird zur Verwendung in dej' elektrofotografischen .Reproduktionstechnik so angeordnet, daß sie der Oberfläche eines lichtempfindlichen Kleinents 22 ±ta Abstand gegenübersteht und eine Relativbewegung zwischen der Sprühentladungsvorrichtung und dem lichtempfindlichen Element möglich ist.

Nachstehend wird anhand der Fig. ~?) und 4 die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Sprühentladungsvorrichtimg 10 beschrieben. Die ßprühontladurigselektrode 13 gibt einen Sprühent-.'ladiings-Wuch.'KU strom ab, wenn d:ie an die Elclita^odc angel ep, ^!;c

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Wechselspannung höher ist als die Schwellenspannung für die Sprühentladung. Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß die an die Sprühentladungselektrode 13 angelegte Wechselspannung sinusförmig sei und eine Frequenz von 60 Hz habe. (Mail kann auch mit anderen Frequenzen arbeiten; die erfinduugsgemäße Spriiheiitladungsvorrichtung 10 ist mit gutem Erfolg nib Frequenzen bis zu etwa 600 Hz betrieben worden.) Während jeder positiven Halbperiode. fließt ein positiver Sprühentlsaungsctrom von der Sprühentladungselektrode 13 zur Oberfläche des lichteFipfindlichen Elements 22. Ferner fließt während jeder negativen Halbperiode ein negativer Sprühentladungsstrom von der Spruhentladungselektrode 13 zur Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 22. Außerdem fließt ein Sprühentladungsstrom von der Elektrode 13 zur Wandung der dielektrischen Abschirmung 12. Da diese Abschirmung 12 aus dielektrischem Material, besteht, führt der ihr zugeführte Strom zum Aufbau einer Ladung auf der Innenwandung der Abschirmung 12, so daß auf dieser Wandung eine Spannung inf lizenziert wird«,

Wenn die auf der Wandung der Abschirmung 12 erzeugte Spannung einen solchen Wert erreicht, daß die Potentialdifferen* zwischen der an die Elektrode 13 angelegten Spannung und der influenzierten Spannung ebensogroß oder kleiner ist als die Schwellenspannung für die Sprühentladung, hört die Sprühentladung von der Elektrode 13 auf. D.h., daß die Stärke des elektrischen Feldes in der Nähe der Oberfläche der Sprühentladungselektrode bestimmt wird von der Potontialdifforenz zwischen der an die Elektrode 13 angelegten Spannung und einer auf der Wandung der Abschirmung 12 auftretenden Spannung· Eine höhere elektrische Feldstärke führt zu einem stärkeren. Sprühentladungsstroiu. Erfindungsgemäß wird die Stromstärke der von der Sprühentladungselektrode 13 ab^.o--

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gebenen Sprühentladung dadurch überraschend erhöht, daß an der Überfläche der Spruhentladungselek.trode 12 eine höhere elekbrische Feldstärke aufrechterhalten wird,'als es bisher in Sprühentladungsvorrichtungen mit dielektrischer Abschirmung für möglich gehalten wurde.

Die Innenwa.ndung der dielektrischen Abschirmung 12 bildet den einen Belag eines geerdeten, z.B. als Plattenkondensator ausgebildeten Kondensators, dessen anderer Belag die geerdete leitende Lage 11 ist«, Die Kapazität dieses geerdeten Parallelbelag-Konaensators hängt ab von der Wandstärke der dielektrischen Abschirmung 12 und der Dielektrizitätskonstante. Die auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung 12 influenzierte Spannung wird durch die Kapazität des Kondensators bestimmt und kann durch die Formel U = ft

W \j

ausgedrückt werden. Dabei ißt U₁ die auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung auftretende Spannung, Q der Momentanwert der auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung vorhandenen Spannung und C die Kapazität des geerdeten Kondensators.

Wenn der geerdete Kondensator eine große Kapazität hat, muß auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung 12 eine beträchtliche Ladung gespeichert werden, ehe die influenzierte Spannung U zur Unterbrechung des Sprühentladungsstroms ausreicht. Hat der geerdete Kondensator dagegen nur eine kleine Kapazität, so genügt schon eine relativ kleine gespeicherte Ladung zum Erzeugen einer Spannung U _? die den Sprühentladungsstrom unterbricht.

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Die Schaffung einer ununterbrochenen, leitenden Lage 11, an der ein Bezugspotential, z.B. das Erdpotential, liegt, wirkt daher während jeder Halbperiode im Sinne einer Erhöhung der Stromstärke des von der Sprühentladungselektrode 13 abgegebenen Sprühentladurigo-Wechselstroms. Der zur Oberfläche des lichtempfindlichen Elements fließende Sprühentladungsstrom bewirkt dort den Aufbau einer Ladung, so daß die Potentialdifferenz zwischen der an die Sprühentladungselektrode 13 angelegten Spannung und der auf dem lichtempfindlichen Element 22 erzeugten Spannung und damit auch die Stromstärke der Sprühentladung herabgesetzt wird. Man kann jedoch annehmen, daß das lichtempfindliche Element 22 so schnell bewegt wird,daß die auf seiner Oberfläche aufgebaute Ladung keinen kritischen. Wert erreichen kann, der den Sprühentladungsstrom beträchtlich beeinträchtigen würde.

Die erfindungsgemäß erzielte Steigerung der Stromstärke des Sprühentladungsstroms wird 'am besten verständlich, wenn, man die'Wirkungsweise des hier dargestellten Ausführungsbeispiels der Sprühentladungsvorrichtung 10 mit der Wirkungsweise eine]? früheren Sprühentladungsvorrichtung vergleicht. Eine solche herkömmliche Wechselstrom-Sprühentladungsvorrichtung besitzt eine Abschirmung, z.B. nach Art der erfindungsgemäß vorgesehenen dielektrischen Abschirmung 12, jedoch ohne eine daran anliegende Metallage bzw. -beSchichtung. Wenn nun in der älteren Vorrichtung die an die ßprühentladungselektrode angelegte Wechselspannung U im Zeitpunkt t^ die Schwellenspannung U für die Sprühentladung übersteigt, ist das elektrische Feld an der Oberfläche der Sprühentladungüelektrode so stark, daß eine Sprühentladung stattfindet und ein Sprühentladungsstrom I zur Oberfläche eine.s lichtempfindlichen

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Elements zu fließen beginnt. Ferner wird ein Leitweg für einen Sprühentladungsstrom zwischen der Sprühentladungselektrode und der Innenwan.dung der dielektrischen Abschirmung geschaffen. Infolgedessen nimmt die auf der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung gespeicherte Ladung und daher auch die auf der Abschirmung auftretende Spannung zu*

Die Innenwandung der dielektrischen Abschirmung bildet den einen Belag eines Kondensators, dessen anderer Belag von dem Umgebungspotential bzw. dem virtuellen Erdpotential im Bereich der dielektrischen Abschirmung gebildet vd.rd. Man kann das Umgebungs-Erdpotential durch einen geerdeten Belag darstellen, der außerhalb der dielektrischen Abschirmung in beträchtlichem Abstand von der Innenwandung und parallel zu. ihr angeordnet ist. Infolge des großen Abstandes z\tfischer. den Belägen des geerdeten Kondensators hat dieser eine niedrige Kapazität. Die auf der Abschirmung erzeugte Spannung kann daher durch die Formel TJ ~ ~qJ ^-_c^ ausgedrückt werden, in der U die auf der Abschirmung vorhandene Spannung, I_c die Stromstärke der Sprühentladung und G die Kapazität des geerdeten Kondensators ist.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß eine kleine Erhöhung der Stromstärke der Sprühentladung zu einer entsprechend kleinen Erhöhung der auf der Innenwa&dung der dielektrischen Abschirmung gespeicherten Ladung führt, weil die Kapazität des geerdeten Kondensators nur klein ist, jedoch zu einem starken Anstieg der auf der Wandung der Abschirmung auftretenden Spannung. Letztere ändert sich annähernd mit derselben Geschwindigkeit, wie die an die Sprühentladunyselektrode anliegende V/echs el spannung TJ .

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Die auf der V/an dung der Abschirmung induzierte Spannung ^rJ_v, steigt rasch auf einen solchen Wert an, daß die Potentialdifferenz zwischen der an die ßprühentladungselektrode angelegten Wechselspannung U . und der Spannung U gleich der Scliv*ellen-

P w

spannung U für die Sprühentladung ist. Dieser Zustand wird annähernd in dem Zeitpunkt des Auftretens der positiven Spitze der Wechselspannung U erreicht. Bei abnehmender Spannung U ist daher die Potentialdifferenz zwischen U und

Jr - ' Jr

U kleiner als die Sehwellenspannung U. für die Sprühent ladung.

Weil Sprühentladungen eine Eyst er eise wirkung haben,hört der Sprühentladungsstrom I erst im Zeitpunkt tp zu fließen auf. Infolge der Unterbrechung des Sprühentladungsstroms I wird die Ladung auf der Innenwsndang der dielektrischen. Abschirmung nicht nehr vergrößert, so daß die Spannung U bis zum Zeitpunkt t₇ auf ihrem Spitzenwert bleibt.

Ib Zeitpunkt t₇ ist die Potentialdifferenz zwischen der an die Sprühentladungselektrode angelegten Wechselspannung U und dem Spitzenwert der auf der Wandung der Abschirmung gespeicherten Spannung U gleich der negativen Schwellenspannung U_ für die Sprühentladung. Infolgedessen genügt die Stärke des elektrischen Feldes an der Oberfläche der Sprühentladungselektrode zur Erzeugung einer Sprühentladung und beginnt ein negativer Sprühentladungsstrom I zu fließen. Dieser negative Sprühentladungsstrom führt zum Aufbau einer negativen Ladung auf der Abschirmung, auf deren Innenwandung daher eine zunehmende negative Spannung U erzeugt wird. Da der von der Innenwandung der Abschirmung und dem Umgebungspotential gebildete, geerdete Kondensator nur eine kleine Kapazität hat, nJnirnt die

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Spannung U annähernd ebensosehne11 ab wie die Spannung TJ . Sobald die Wechselspannung U ihren negativen' Spitzenwert erreicht, ist die Potentialdifferenz zwischen den Spannungen U und U gleich der negativen Schwellenspannung U_ für die Sprünentladung. Wenn die Wechselspannung U ansteigt, sinkt die. Potentialdifferenz zwischen U und U unter die negative Schwellenspannung für die Sprühentladung.

Infolge der Hysteresewirkung hört der Sprühentladungsstrom I erst, im Zeitpunkt t^ zu fließen auf.» Die auf der ■Innenwandung der dielektrischen Abschirmung induzierte Spannung U bleibt auf ihrem negativen Spitzenwert bis zumZeitpunkt in dem die Potentialdifferenz zwischen der Wechsel

spannung U und der Spannung TJ gleich der Schwellenspannung U für die Sprühentladung ist. Jetzt beginnt daher der Sprühentladungsstrom I zu fließen, so daß sich das vor-

stehend angegebene Arbeitsspiel wiederholt.

Aus der Pig. 4- geht hervor, daß die Sprühentladungsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung eine der vorstehend beschriebenen ähnliche Wirkungsweise hat, wobei jedoch wichtige Verbesserungen erzielt sind. Die Innenwandung der dielektrischen Abschirmung 12 und die an ihr anliegende, geerdete, leitende Lage 11 bilden die beiden Beläge eines Kondensators. Der Abstand zwischen den parallelen Belägen entspricht der Wandstärke der dielektrischen Abschirmung 12 und ist so klein, daß der Kondensator eine große Kapazität hat. Infolgedessen steigt vom Zeitpunkt t¹^ bis zum Zeitpunkt t'o die auf der Innenwandung d.er Abschirmung 12 erzeugte Spannung TJ langsamer an als die an die Sprühentladungselektrode 13 angelegte Wechselspannung U . Im Zeitraum t\ bis t^ ^⁸* daher die

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Potentialdifferenz zwischen U und TJ gemäß Fig. 4- größer

ρ w

als die gemäß Hg. 3 in dem entsprechenden Zeitraum ty. bi ^2 zwischen U und U_w vorhandene Potentialdiffereriz, so daß ein stärkerer Sprühentladungsstrom I fließt.

Ferner erkennt man, daß bei der Anwendung der Erfindung die positive Halbperiode des Sprühentladimgkstroms I erst in einem Zeitpunkt t'p endet, der nach dein Zeitpunkt op liegt, in dem bei der bisherige?! Arbeitsweise die positive Halbperiode des SprühentladarigsstroFiS I endet. Außerdem hat bei Anwendung der Erfindung die negative Halbperiode des Spruhentladungsstroms I eine größe:
als bei der bisherigen Arbeitsweise,

Spruhentladungsstroms I eine größere Amplitude und Dauer

Die erfindungsgemäß erzielte, höhere Stromstärke der Sprühentladung ist vor allein darauf zurückzuführen, daß zwischen der Innenwandung der dielektrischen Abschirmung 12 und Erde eine höhere Kapazität vorhanden ist, so daß der Sprühentladungsstrom stark zunehmen muß, damit entsprechendder Formel

auch die auf der Wandung der Abschirmung auftretende Spannung stark ansteigt. Ein weiterer erfindungsgemäß erzielter Vorteil besteht darin, daß zum Erzielen eines gegebenen Spruhentladungsstroms keine so hohe Wechselspannung an die Sprühentladungselektrode 13 angelegt zu werden braucht wie bisher.

Die mittlere Gleichstromstärke des von der Sprühentladungselektrode 13 abgegebenen Spruhentladungsstroms kann bestimmt

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werden, indem man an den Anschluß 21 der leitenden Lage 11 ein konstantes Gleichspannungs-Bezugspotential anlegt. Diese Abänderung-der erfindungsgemäßen Sprühentladungsvorrichtung ist zweckmäßig, wenn die Vorrichtung zum Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht-von elektrostatischen Ladungen einer gegebenen Polarität auf die Oberfläche des. lichtempfindlichen Elements 22 dienen soll.

In der Zeichnung ist eine im Querschnitt rechteckige Sprühentladungsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung dargestellt« Diese Vorrichtung kann z.B. eine Breite von 22,2 mm, eine Höhe von 15»9 mm und eine Länge von 254-' mm haben. Gemäß Fig. 2 kann die Sprühentladungsvorrichtung in einem Abstand von etwa 2,5 nun und die Sprühentladungselektrode 12 in einem Abstand von etwa 6,35 sm von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 22 angeordnet sein. Die Erfindung ist aber auf die angegebene geometrische Form nicht eingeschränkt, sondern ermöglicht auch andere Formen, wie sie z.B.in der USA-Patentschrift 2 879 395 der Anmelderin angegeben sind.

Durch die Anwendung der Erfindung wird gegenüber Sp?ühentladungsvorrichtungen mit geerdeter metallischer Abschirmung der Vorteil einer wesentlich größeren Stromstärke der Sprühentladung erzielt, während sich gegenüber Sprühentladungsvorrichtungen mit dielektrischer Abschirmung der wichtige Vorteil ergibt, daß ihre Punktion kaum durch eine Ansammlung von Toneroder Staubteilchen beeinträchtigt wird.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung,, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungsv/es ent lieh sein»

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur-Abgabe von Sprühentladungs-Wechselstrom --"■■ an eine Oberfläche, dadurch. g e kenn ζ e ic h η e t, daß eine teilweise von einer dielektrischen Abschirmung umgebenen Sprühentladungselektrode vorgesehen wird, daß entlang d.er Außenfläche der dielektrischen Abschirmung eine leitende Lage angebracht wird und daß an diese leitende Lage ein Bezugspotent!al sowie an die Sprühentladungselektrode eine zur Sprühentladung führende Wechselspannung angelegt wird. . ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek-e.nnzeichnet , daß zum Anlegen eines Bezugspotentials an die leitende Lage an diese das Erdpoteritial oder', eine konstante Gleichspannung angelegt wird.

5. Vorrichtung zur Abgabe von Sprühentladungs-Wechselstrom an eine Oberfläche, dadurch gekennzeichnet ,. daß eine langgestreckte Sprühentladungselektrode (1J) von einer dielektrischen Abschirmung (12) teilweise umgeben ist, welche dieselbe Längsausdehnung hat wie die Sprühentladungselektrode (13)? daß entlang der Außenwandung der dielektrischen Abschirmung (12) leitende Mittel (11) anliegen, welchen mittels einer Einrichtung (21) ein Bezugspotential erteilbar ist, und daß an die langgestreckte Sprühentladungselektrode (13) mittels einer Einrichtung (17) eine zur Sprühentladung führende Wechselspannung anlegbar ist.

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^J-. Vorrichtung zur Abgabe von Sprühentladungs-Wechselstrom an eine Oberfläche mittels einer Sprühentladungselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprühentladungselektrodenanordnung (13) der Oberfläche (22) im Abstand gegenüberliegt, daß eine dielektrische Abschirmung (12) die Sprühentladungselektrodenaiiordnung (1j) teilweise umgibt und zxvischen dieser und der Oberfläche (22) einen Weg für einen Sprühentladungsstrom schafft, daß die Innenwandung der dielektrischen Abschirmung (12) den einen Belag eines Kondensators bildet, daß entlang der Außenfläche der dielektrischen Abschirmung (12) leitende Mittel (11) angebracht sind, die den anderen Belag des Kondensators bilden, und daß mittels einer Einrichtung (21) eine Bezugsspannung an die leitenden Mittel (11) sowie mittels einer Einrichtung (17) eine zu einer Sprühentladung führende·Wechselspannung an die Sprühentladungselektrodenanordnung (13) anlegbar ist.

5. Vorrichtung zur Abgabe eines Sprühentladungs-Wechselstroms an eine Oberfläche mittels einer Sprühentladungselektrode, dadurch gekennzeichnet , daß eine Sprühentladungselektrodenanordnung (13) von einen Kondensator bildenden Mitteln (11,12) teilweise umgeben ist, daß der eine Belag von der Innenwandung einer dielektrischen Abschirmung (1.2) und der andere Belag von leitenden Mitteln (11) gebildet ist, die auf der Außenwandung der dielektrischen Abschirmung (12) angebracht sind, daß mittels einer Einrichtung (21) an "die leitenden Mittel (11) ein Bezugspotential und mittels einer Einrichtung (17) an die Sprühentladungselektrodenanordnung (13) eine zu einer

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Sprülientladung führenden Wechselspannung arilegbar und so ein Sprühentladungs-Wechselstrom erzeugbar ist, sobald die Differenz zwischen der an der Sprühentladungselektro-· denanordnung (13)liegenden Wechselspannung und der auf dem einen Belag des Kondensators (11,12) auftretenden Spannung höher ist als die Schv/ellenspanmmg für die Sprühentladung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4- oder 5» dadurch. gekennzeichnet , daß der Abstand tischen den beiden Belägen des Kondensators (11,12) relativ klein "bzw. dessen Kapazität relativ groß ist und daß die auf dem einen Belag des Kondensators (11,12) erzeugte Spannung sich langsamer ändert als die an die Sprühentladungseiektrodenanordnung (13) angelegte, zur Sprühentladung führende Wechselspannung.

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